KR101987830B1 - 철도차량용 전기 공압식 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 철도차량용 전기 공압식 제동장치는, 기관차와 화차 및, 화차와 화차 간에 상기 전기신호를 전기적으로 연결하여 주는 전기 점퍼선; 각각의 화차에 설치되며, 상기 전기 점퍼선을 통해 인가된 제동 신호에 따라 화차 제동관 압력을 감압하여 기 설치된 제동 제어변을 통해 각각의 화차가 동시에 제동 동작이 체결되도록 해주는 화차 제동 전자변; 및 상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 사이에 설치되며, 상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 간의 원활한 제동 작용을 위해, 공기를 충진 하고 있는 작용 공기통을 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

철도차량용 전기 공압식 제동장치{ELECTRIC PNEUMATIC BRAKE SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLE}

본 발명은 철도차량용 전기 공압식 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기관사가 제동 작용 시 기관차 제동관에 일어나는 감압 현상을 센싱하여, 이를 출력하고 출력한 신호를 제동 전자변에서 이에 대응하는 제동관 감압을 일으켜 전 차량이 동시에 제동이 체결되도록 함으로써, 제동 불일치 현상을 제거하여 고속화차의 고속화와 차량과 레일의 고장을 방지하고 또한 기 설치된 장치들을 그대로 사용하고 설치 부품을 최적화하여 비용을 최소화 할 있는, 철도차량용 전기 공압식 제동장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량의 공기제동장치는 운전 중 열차 또는 차량의 속도를 조정하거나 정지시키기 위하여 장착된 것으로 일반적으로 두 개의 물체 간에 마찰을 생기게 하여 이 마찰력으로서 물체의 운동을 억제하는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 철도차량용 공압 기계식 제동장치의 주요 구성을 기관차 및 각각의 화차에 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 철도차량용 공압 기계식 제동장치는 견인력을 가진 기관차(T10)에 설치된 기관차 제어변(110), 기관차(T10)에 견인되는 각각의 화차(C10~C30)에 설치된 화차 제동변(120) 및 기관차(T10)와 제1 화차(C10) 사이 및 화차들 사이에 설치된 화차 제동관(L10)을 포함한다.

기관차 제어변(110)은 기관차(T10)에 설치되어 화물열차의 감속 및 정지를 위해 취급 시 기관사가 원하는 제동력을 얻게 해준다.

화차 제동관(L10)은 각각의 화차(C10~C30)에 부착되어 제동관이 감압되면 제동관 감압에 대응하는 제동력을 출력한다.

이를 부연설명하면, 종래기술에 따른 철도차량용 공압 기계식 제동장치는 기관차(T10)에 설치되어 압축공기를 생성하는 공기 압축기(미도시), 상기 공기 압축기에서 생성된 공기를 공급하고 설정된 압력으로 조정하여 기관차(T10) 및 각각의 화차(C10~C30)에 공급하는 조정변(미도시)과, 기관차(T10)에 설치되어 기관사가 원하는 제동력을 얻게 해주는 기관차 제어변(110)과 기관차(T10)와 각각의 화차(C10~C30)를 연결하는 공기 연결관(미도시)과 각각의 화차에 부착되어 제동관이 감압되면 제동관 감압에 대응하는 제동력을 출력하는 화차 제동관(L10)과 차륜에 재륜자를 밀착시켜 제동력을 얻게 해주는 제동통(미도시), 제동기구(미도시) 및 제륜자(미도시)를 포함하여 구성된다.

한편 열차가 감속이나 정지를 위해 제동 작용을 일으키기 위해서는 기관사가 제동 제어변을 작용시키고, 제동 제어변의 작용에 따른 제동관 감압 현상이 일어난다.

제동관 감압 현상은 기관사가 감압한 제동관 감압 량만큼 제동관 압력이 저하되며, 이때 공기 압축기로부터 공급되는 공급압력은 차단되고, 제동관에는 감압현상만 일어나며 제동관 감압량에 따른 화차 각각의 제어변은 감압량이 약 0.4Kgf/㎠ ~ 1Kgf/㎠ 정도의 감압이 일어나면 취하는 '상용제동, 약 1.0Kgf/㎠ ~ 1.4Kgf/㎠ 정도의 감압이 일어나면 취하는 '급제동', 약 1.4Kgf/㎠ 정도의 감압이 급격히 일어나면 취하게 되는 '비상제동'으로 구분되어 제동이 체결되게 된다.

이하 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 각각의 제동 동작이 구현되는 과정을 설명한다.

도 2a는 종래기술에 따른 개별 화차에 설치되어 있는 화차 제동변의 전체 구조를 나타낸 것이고, 도 2b는 도 2a의 화차 제동변의 전체 구조 중 화차의 제동 작용을 설명하기 위한 주요 부분도를 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기관사가 원하는 제동을 체결하기 위해 기관차 제동관(BP1)에 감압을 일으키면, 이는 곧 연결된 화차 제동관(L10)의 압력을 감압하게 되고, 화차 각각의 제동관(파란색관)에 감압이 일어나게 되며, 삼동밸브(121)의 주 피스톤 좌, 우의 압력(파란색과 노란색)차이에 의해 제어변의 이동 현상이 일어나게 되고, 제어변의 이동 현상은 압력의 대, 소에 따른 이동거리의 변화도 발생되게 된다.

이에 따른 보조 공기통(123)에서 제동통(125)으로, 공압이 이동하는 현상이 발생되는데, 이를 '제동(brake)' 이라 칭하며, 이와 반대로 제동통(125)에서 대기로 공압이 이동하는 현상을 '완해(release)'라고 칭한다.

또한 감압 및 충기량에 따른 주 피스톤의 이동 변화량에 따라 상용제동, 급제동, 비상제동, 충기 및 완해 현상이 발생한다.

하지만, 종래기술에 따른 화물열차의 제동 동작을 구현 시 아래와 같은 제동 불일치 현상'이 발생되는 문제점이 발생 하였다.

이를 부연설명하면, 화차는 제동 작용이 유체의 흐름에 의한 제동관 압력의 감압에 의해 제동이 체결되도록 되어 있어 기관차 쪽으로부터 가까운 쪽은 제동이 체결되고, 기관차 쪽으로부터 먼 쪽은 제동 체결이 상대적으로 늦게 일어나는 현상이 발생되고 있다.

즉 기관차에서 가까운 쪽에서부터 제동이 체결되어 먼 쪽으로 진행하는 현상이 발생되고 있다.

특히 장대 편성 열차에서는 이러한 현상이 극단적으로 일어나고 있어 화물열차 장대 편성 량의 한 제한 요인으로 작용하고 있으며, 차량 간의 차단, 충격 발생, 제동이 체결된 전부 차량을 제동이 체결되지 않은 후부 차량이 밀어붙이는 현상이 발생되어 차륜 답면 찰상이 발생되고, 이로 인한 화물의 손상, 선로의 파손 및 수명저하 등의 '제동 불일치 현상'이 발생되는 문제점이 존재한다.

이러한 제동 불일치 현상은 화물열차의 고속화에 치명적 약점으로 작용하고 있으며, 이는 극복 되어야 될 필연적인 과제이다.

대한민국 공개특허 제2016-0006068호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기관사가 제동 작용 시 기관차 제동관에 일어나는 감압 현상을 센싱하여, 이를 출력하고 출력한 신호를 제동 전자변에서 이에 대응하는 제동관 감압을 일으켜 전 차량이 동시에 제동이 체결되도록 함으로써, 제동불일치 현상을 제거하여 고속화차의 고속화와 차량과 레일의 고장을 방지하고 또한 기 설치된 장치들을 그대로 사용하고 설치 부품을 최적화하여 비용을 최소화 할 있는, 철도차량용 전기 공압식 제동장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 철도차량용 전기 공압식 제동장치는, 기관차와 화차 및, 화차와 화차 간에 상기 전기신호를 전기적으로 연결하여 주는 전기 점퍼선; 각각의 화차에 설치되며, 상기 전기 점퍼선을 통해 인가된 제동 신호에 따라 화차 제동관 압력을 감압하여 기 설치된 제동 제어변을 통해 각각의 화차가 동시에 제동 동작이 체결되도록 해주는 화차 제동 전자변; 및 상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 사이에 설치되며, 상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 간의 원활한 제동 작용을 위해, 공기를 충진 하고 있는 작용 공기통을 포함하는 기술을 제공한다.

본 발명은 제동 불일치 현상을 제거하여 고속화차의 고속화와 차량과 레일의 고장을 방지하고 또한 기 설치된 장치들을 그대로 사용하고 설치 부품을 최적화하여 비용을 최소화 할 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 철도차량용 공압 기계식 제동장치의 주요 구성을 기관차 및 각각의 화차에 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 종래기술에 따른 개별 화차에 설치되어 있는 화차 제동변의 전체 구조를 나타낸 것이다.
도 2b는 도 2a의 화차 제동변의 전체 구조 중 화차의 제동 작용을 설명하기 위한 주요 부분도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 전기 공압식 제동장치의 주요 구성을 기관차 및 각각의 화차에 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 실시예로, 기관차에 설치된 공전 변환기의 구조를 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명에 따른 개별 화차에 설치되어 있는 화차 제동변 및 화차 제동 전자변의 혼합 구조를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 전기 공압식 제동장치의 주요 구성을 기관차 및 각각의 화차에 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 철도차량용 전기 공압식 제동장치는 기관차(T10)에 설치된 기관차 제어변(110)과 공전 변환기(210), 각각의 화차(C10~C30)에 설치된 화차 제동변(120)과 화차 제동 전자변(220) 및 기관차(T10)와 제1 화차(C10) 사이 및 화차들 사이에 설치된 화차 제동관(L10) 및 전기 점퍼선(L20)을 포함한다.

여기서, 기관차 제어변(110), 화차 제동변(120) 및 화차 제동관(L10)은 종래기술에 따른 공압 기계식 제동장치의 구성과 동일한 기능을 수행함으로 중복설명을 생략하며, 공전 변환기(210), 화차 제동 전자변(220) 및 전기 점퍼선(L20)은 본 발명에 따른 전기 공압식 제동장치의 작동을 위해 추가되는 구성으로 이에 대해서는 도 4a 및 도 4b에서 후술한다.

우선, 도 4a 도시된 바대로, 공전 변환기(210)는 기관차의 제동관에 설치되며, 기관차(T10)에서 일어나는 공기제동 신호를 전기제동 신호로 변환시켜 각각의 화차(C10~C30)에 출력해 준다.

이를 부연설명하면, 기관사가 제동 작용 시 기관차 제동관의 압력변화를 감지하여 기관차 제동관의 감압 량에 비례하는 전기신호를 출력하는데, 이 경우 출력되어지는 신호는 전기 점퍼선(L20)의 선번호 71번~75선에 전기 신호로 출력되어진다.

이를테면, 상용제동 시 기관차 제동관의 감압량이 약 0.4Kgf/㎠ ~ 1Kgf/㎠ 이면 72번 선(L21)에 전기 신호로 출력되어지고, 다시 각각의 화차(C10~C30)에 설치된 화차제동 전자변(220)의 상용제동 전자변(220a)에 출력되어져 각각의 화차(C10~C30)는 상용제동이 동시에 체결된다.

또한 기관사가 계속해서 감압신호를 보내면 상용제동 전자변(220a)은 계속해서 감압을 일으킬 것이고, 감압량이 약 1Kgf/㎠ ~ 1.4Kgf/㎠ 사이의 감압에 이르게 되면 화차제동 전자변(220)은 급제동을 취하게 되며, 또한 급격한 제동관 감압 현상이 일어나 약 1.4Kgf/㎠ 이상의 감압이 발생되면 75번 선(L22)에 전기신호로 출력되어지고('비상제동'이라 함), 이 경우 각각의 비상제동 전자변(220b)에 출력되어질 것이고, 각각의 화차(C10~C30)는 비상제동이 동시에 체결된다.

즉 공전 변환기(210)는 기관차의 제동관 감압신호를 전기신호로 변환하여 전기점퍼선 71~75번 선에 출력하는데, 이 경우 72번 선(L21)에 출력되어진 신호는 '상용제동'이라하고, 75번 선(L22)에 출력되어진 신호는'비상제동'이라 한다.

여기서 전기 점퍼선(L20)은 기관차(T10)와 화차(C10), 화차(C10)와 화차(C20) 들 간의 제동신호를 전기적으로 연결하여 주는 연결선을 말하며, 암, 수로 하고 분리와 연결이 쉽고 철도차량의 양 방향에 서로 반대가 되도록 암, 수를 설치하여 철도차량의 방향에 관계없이 연결되도록 한다.

이 경우 전기 점퍼선(L20)은 기 설치되어 있는 27심 제어잠바선과 호환을 위해 선 번호를 71~75번으로 하는데, 71번은 완해, 72번(L21)은 상용제동, 73번(L23)은 공통(-), 74번(미 도시)은 공통(+), 75번(L22)은 비상제동 시 이용된다.

도 4b는 본 발명에 따른 개별 화차에 설치되어 있는 화차 제동변 및 화차 제동 전자변의 혼합 구조를 나타낸 것이다.

도 4b를 참조하면, 본 발명은 화차 제동변(120)을 구성하는 제1 제동관(BP1), 갓트콕크(180), 수진기(170), 제동 제어변(121), 보조 공기통(123), 제동통(125) 및 완해 전자변(230)을 포함하고, 화차제동 전자변(220)을 구성하는 상용제동 전자변(220a) 및 비상제동 전자변(220a)을 포함한다.

이하 화차제동 전자변(220)을 구성하는 상용제동 전자변(220a), 비상제동 전자변(220a) 및 상기 상용제동 전자변(220a)과 상기 비상제동 전자변(220a) 주변에 설치되는 부속품에 대해 설명한다.

우선, 화차제동 전자변(220)을 구성하는 상용제동 전자변(220a) 및 비상제동 전자변(220a)에 대해 설명한다.

상용제동 전자변(220a)은 내부에 주막판 상실(221), 주막판 상부(222), 역지변부(223), 하부막판(224), 제1 협로(P10), 제2 협로(P20) 및 통로(P30)를 포함하여 구성된다.

이 경우 상용제동 전자변(220a)은 상용 제동을 체결하기 위하여 제1 제동관(BP1)과 제동 제어변(121) 사이에 설치되며, 상용 제동 시는 제동지관(BP)과 작용 공기통(225)의 통로를 폐쇄하고, 충기(완해) 시는 제동지관(BP)과 작용 공기통(225)의 통로를 개방한다.

여기서, 제동지관(BP)은 제1 제동관(BP1)에서 갓트콕크(180), 수진기(170)를 거쳐 제동제어변(121)까지의 관을 의미한다.

이를 부연설명하면, 상용제동 작용 시에 상용제동 전자변(220a)이 작용하여 제동지관(BP)과 상용제동 전자변(220a)의 통로를 닫고, 동시에 제동 제어변(121)과 작용 공기통(225) 사이의 압력을 감압하여 제동 제어변(121)이 상용 제동을 체결하도록 한다.

이 경우 상용제동 전자변(220a)은 72번(L21)의 전기 점퍼선을 통해 상용제동 신호를 받으면 여자(excite) 되며, 작용 공기통(225)의 관로의 공압을 대기로 배기한다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상용 제동 신호를 받은 상용제동 전자변(220a)에 인가된 전원은 상용제동 전자변(220a)을 여자 시켜, 상용제동 전자변(220a)의 주 피스톤이 아래로 압축되어 제동제어변(121)과 상용제동 전자변(220a) 사이의 압력공기를 토출구(EX)를 통해 대기로 토출하고, 이어 주 피스톤의 하부막판(224)은 제동지관(BP)과 작용 공기통(225) 사이를 차단하여 제1 제동관(BP1)의 압력에 의한 자동 완해 현상을 방지한다.

즉, 제1 제동관(BP1)과 화차제동 전자변(220)의 통로를 닫고 동시에 작용공기통(225) 관로의 공압을 대기로 배기하여 제동지관(BP) 내의 압력공기를 감압하게 되고, 제동제어변(121)과 작용 공기통(225) 사이의 압력을 감압하여 제동제어변(121)이 상용 제동을 체결하도록 한다.

즉, 주 막판 하실의 하부막판(224)은 제1 제동관(BP1)과 화차제동 전자변(220) 사이의 통로를 페쇄하고, 또 주 막판 상실(221)의 상부 피스톤은 제1 제동관(BP1) 내부 공기와 주 막판 상실(221)의 스프링이 합세하여 대기와 화차제동 전자변(220)과 제동제어변(121) 사이의 통로를 폐쇄하여 상용 제동을 취하게 한다.

한편, 제1 제동관(BP1)에서 유입된 일부 공기는 주 피스톤 중공축을 지나 주 막판 상실(221)에 유입되어 주 막판 상부(222)의 막판을 위로 들어 올려 접촉하여 4.5L의 작용 공기통(225)의 공기관이 대기로 토출되는 것을 차단한다.

또한 주 막판 상실(221)에 유입된 공기는 주 막판을 하부로 밀어내려 제1 제동관(BP1)과 작용 공기통(225) 사이의 통로를 폐쇄하여 제동 랩을 취하게 한다.

한편 기관사가 상용제동 체결 후 랩 위치를 취하면, 상용제동 전자변(220a)은 무 여자 되어 더 이상 압력을 대기로 토출하지 않으며, 전 차량의 감압에 의해 제동관(BP)은 감압 상태를 유지하고 충기를 하지 않으므로 제동 제어변(121)은 제동을 유지한다.

이를 부연설명하면, 상기 제동 랩 위치를 취하는 경우, 제동지관(BP) 압력의 일부는 상용제동 전자변(220a)의 주막판 중공실의 제1 협로(P10)를 거쳐 제2 협로(P20)에 연결되어 주막판 상실(221)에 유입되고, 스프링과 합세하여 주막판 상부(222)를 위로 들어 올려 상기 주막판 상부(222)와 작용공기통(225) 사이의 통로를 닫아 공압이 더 이상 대기로 배출되지 않도록 해준다.

또한 그 압력이 아래로 작용하여 하부막판(224)을 밀어 제동지관(BP)과 작용공기통(225) 사의의 통로(P30)를 닫아 제동 체결상태를 유지하게 된다.

한편, 화차제동 전자변(220)이 작동하지 않을 때는 제1 제동관(BP1)과 제동제어변(121) 사이의 통로가 항상 개방되어, 기관차(10)로부터 공급되는 공압이 화차제동 전자변(220)을 지나서 제동제어변(121)의 충기 작용에 의해 보조공기통(123)에 공기가 충기 된다.

즉, 기관차(10) 제동관의 압력공기(5Kgf/㎠)가 연결된 각각의 화차(C10~C30)의 제1 제동관(BP1)에 공기가 충기 되고, 각각의 화차(C10~C30)는 연결된 제1 제동관(BP1)에 의해 순차적으로 맨 후부의 화차까지 공압이 공급된다.

이 경우 각각의 화차의 제1 제동관(BP1)에 공급된 압력공기는 갓트콕크(180), 수진기(170)를 거쳐 화차제동 전자변(220)에 이르게 되고, 화차제동 전자변(220) 내부의 주 피스톤 작용에 의해 보조공기통(123)에 5Kgf/㎠의 공압이 충기된다.

기관사의 충기(완해) 작용 시는 상용제동 전자변(220a)은 무 여자 되고, 제동관(BP)을 통해 압력이 증압 될 것이므로 제동 제어변(121)은 완해(release)가 된다.

즉 기관사가 계속하여 제동신호를 보내면 상용제동 전자변(220a)은 여자 상태를 유지할 것이고, 제동 랩의 위치 또는 충기(완해) 위치에서는 무 여자 된다.

비상제동 전자변(220b)은 비상제동 체결을 위하여 제1 제동관(BP1)과 제동 제어변(121) 사이에 상기 상용제동 전자변(220a)과 이웃하여 설치되며, 기관사가 비상제동을 체결 시는 전기점퍼선 75번 선(L22)에 전원이 인가되어 여자 된다.

이때 비상제동 전자변(220b)에 여자 된 전원은 역 방지용 다이오드(D10)를 거쳐 상용제동 전자변(220a)도 여자 시킬 것이므로, 상용제동 전자변(220a)과 비상제동 전자변(220b)이 동시에 여자 되어, 작용 공기통(225)의 라인의 공기를 배기함으로써 제동 제어변(121)은 비상제동이 체결된다.

이 경우 비상제동 전자변(220b)은 한번 여자 되면 압력이'0'이 될 때까지 배기하고, 압력이'0'에서 충기 시에는 비상제동 전자변(220b)의 토출구(EX)는 닫혀 진다.

비상제동 전자변(220b)의 토출구(EX)가 닫히기 위해서는 비상제동 신호가 없어야 하고, 기관사는 제동관(BP)에 충기를 해야 한다.

다음으로, 작용 공기통(225)은 기 설치되어 있는 제동 제어변(121)과 새로 설치 될 화차 제동 전자변(220)의 원활한 작용을 위해 약 4.5L의 공기 충진 용량을 갖고, 상기 제동 제어변(121)과 상기 화차 제동 전자변(220) 사이에 설치된다.

즉 제동 제어변(121)과 화차 제동 전자변(220) 사이의 압력이 너무 낮으면 제동 제어변(121)은 비상제동을 유발하게 될 것이므로, 적당한 압력 유지를 위해 작용 공기통(225)을 설치함으로써, 작용 공기통(225)과 보조 공기통(123) 사이의 압력 차이에 의해 제동 제어변(121)이 합당한 제동력을 체결하도록 해준다.

이를 부연설명하면, 기관사가 상용제동을 체결하기 위하여 제동관(BP)을 약 0.7Kgf/㎠으로 감압 시 제동관(BP)에서 일어나는 감압 현상은, 종래의 공압 기계식 제동장치에서 일어나는 약 0.7Kgf/㎠이 아니라, 각각의 화차 제동 전자변(220)의 감압에 의해 전체적으로 동시에 약 0.7Kgf/㎠ * 화차 량수가 되어 과도한 감압이 발생한다.

이는 상용제동 체결 시에도 급제동이 체결되거나, 심하면 비상제동이 체결되어 열차 운행이 매우 어려운 문제가 발생한다.

이를 극복하기 위해 화차 제동 전자변(220)과 제동 제어변(121) 사이에 작용공기통(225)을 설치함으로써, 상용제동 체결 시는 제동지관(BP)과 화차 제동 전자변(220)의 통로를 폐쇄하고, 화차 제동 전자변(220)과 기 설치되어 있는 제동 제어변(121) 사이의 압력을 배기하여 화차 제동 전자변(220)이 상용제동을 체결하도록 해 준다.

이 경우 제동 제어변(121)은 제동지관(BP)의 감압량에 따른 제동을 체결하게 되므로 제동 제어변(121)과 보조 공기통(123), 화차 제동 전자변(220)과 제동 제어변(121) 사이의 공압 차이를 원활하게 하기 위해서는 화차 제동 전자변(220)과 제동 제어변(121) 사이의 압력이 상존해야 한다.

이하 본 발명에 따른 철도차량용 전기 공압식 제동장치를 이용하여 상용제동, 비상제동, 완해(release), 충기(charge) 등의 동작을 설명한다.

우선, 기관사가 열차의 상용제동을 체결하기 위하여 기관차 제동관의 압력을 감압하면, 기관사의 감압량에 대응하는 감압 신호가 공전 변환기(210)에 의해 전기 신호로 변환되어 전기점퍼선 72번 선(L21)에 인가되고, 기관차(T10)와 각각의 화차(C10~C30)에 연결되어 있는 전기 점퍼선(L20)을 타고 화차 제동 전자변(220)에 출력되어 지면, 신호를 받은 상용제동 전자변(220a)은 여자 되어, 대기로의 토출관(EX)을 개방하게 되며 곧이어 작용 공기통(225) 관내의 감압이 일어나게 된다.

다음으로, 작용 공기통(225) 관내의 감압이 일어나게 되면, 각각의 화차(C10~C30)에 취부 되어 있는 상용 제동 전자변(220a)에서 제동관 감압에 맞는 제동 작용이 일어나게 될 것이다.

다음으로, 기관사가 제동 후 랩 위치를 취하게 되면 공전 변환기(210)는 제동신호를 출력하지 않게 됨으로, 화차 제동 전자변(220)은 무 여자 되어 더 이상 제동지관(BP)을 감압하지 않을 것이며, 기관사는 제동지관(BP)에 충기 하지 않고 랩 위치를 취하고 있게 되므로 각각의 화차(C10~C30)는 제동 랩 위치를 취하게 된다.

마지막으로, 기관사가 완해 신호를 주게 되면 공전 변환기(210)는 출력 신호를 멈추게 되고, 화차 제동 전자변(220)은 무 여자 되어 복귀됨으로 인해, 제동관 감압은 더 이상 일어나지 않을 것이며 기관차에서 충기 되는 압력공기에 의해 각각의 화차(C10~C30)는 완해가 이루어진다.

이 경우 보다 신속한 완해를 위해 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 완해 시 작동되는 완해 전자변(230)을 제동통(125) 인근에 설치함이 바람직하다.

이를 부연설명하면, 완해 작용 시는 완해 전자변230)을 이용하여 제동통(125)의 압력 공기를 신속하게 대기로 배출하게 하여 완해가 이루어지게 하는 것으로, 전기점퍼선(L20)의 71번 선에 인가된 전원은 제1 제동관(BP1)의 압력 증가에 따른 완해를 따르지 않고, 완해 전자변(230)이 여자 되어 제동통(125) 내의 압력 공기를 바로 대기로 토출시켜 신속한 완해가 이뤄지도록 하는 것이다.

또한, 보다 신속한 완해를 위해 현재 제동관 1개인 화차를 2중 배관 형식인 BP(Brake Pipe), MR(Main Reservoir)의 2중 관으로 제작할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 충기 및 완해 작용을 보다 상세히 설명하면, 우선 충기 작용의 경우 제동지관(BP)을 통해 공급된 압력은 상용제동 전자변(220a)을 거쳐 비상제동 전자변(220b)의 상부 공압실과 상용제동 전자변(220a)의 상부 공압실에 유입되고, 제동지관(BP)을 통해 제동 제어변(121)에 유입되어 제동 제어변(121)의 작용에 따라 보조 공기통(123)을 충기 한다.

다음으로, 완해 작용의 경우 상용제동 전자변(220a)이 무 여자 되면 제동지관(BP)과 작용 공기통(225) 라인이 연결되어, 작용 공기통(225)과 제동 제어변(121)을 거쳐 보조 공기통(123)이 다시 충기된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

T10 : 기관차
110 : 기관차 제어변
210 : 공전 변환기
C10~C30 : 제1 화차 ~ 제3 화차
120 : 화차 제동변
220 : 화차 제동 전자변
220a : 상용제동 전자변
221 : 주막판 상실
222 : 주막판 상부
223 : 역지변부
224 : 하부막판
220b : 비상제동 전자변
230 : 완해 전자변
L10 : 화차 제동관
L20 : 전기 점퍼선

Claims (7)

1. 기관차와 화차 및, 화차와 화차 간에 전기신호를 전기적으로 연결하여 주는 전기 점퍼선;
   상기 기관차의 제동관에 설치되며, 상기 기관차에 탑승한 기관사가 제동 작용 시 설정된 상기 기관차 제동관의 압력 변화를 감지하여 그에 대응하는 감압신호를 전기 신호로 변환하여 상기 전기 점퍼선을 통해 각각의 화차에 출력하는 공전 변환기;
   상기 각각의 화차에 설치되며, 상기 전기 점퍼선을 통해 인가된 제동 신호에 따라 화차 제동관 압력을 감압하여 기 설치된 화차 제동변의 제동 제어변을 통해 각각의 화차가 동시에 제동 동작이 체결되도록 해주는 화차 제동 전자변; 및
   상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 사이에 설치되며, 상기 제동 제어변과 상기 화차 제동 전자변 간의 원활한 제동 작용을 위해, 공기를 충진 하고 있는 작용 공기통을 포함하고,
   상기 화차 제동 전자변은,
   화차의 제동관과 상기 제동 제어변 사이에 설치되며, 상기 전기 점퍼선을 통해 인가된 상용 제동 신호에 따라 상용 제동이 체결될 수 있도록 해주는 상용제동 전자변; 및
   상기 상용제동 전자변과 이웃하여 설치되며, 상기 전기 점퍼선을 통해 인가된 비상 제동 신호에 따라 비상 제동이 체결될 수 있도록 해주는 비상제동 전자변을 포함하며,
   상기 상용제동 전자변은 내부에 주막판 상실, 주막판 상부, 역지변부, 하부막판, 제1 협로, 제2 협로 및 통로를 포함하여 구성되고,
   상기 상용제동 전자변은,
   상기 전기 점퍼선을 통해 상용 제동 신호를 인가 받으면 여자(excite) 되어, 상기 제동관과 상기 작용 공기통의 통로를 폐쇄하고, 상기 작용 공기통의 관로의 공압을 대기로 배기시켜,
   상기 제동 제어변과 상기 작용 공기통 사이의 압력을 감압하여 상기 제동 제어변이 상용 제동을 체결하도록 하고,
   상기 하부막판은 상기 제동관과 상기 작용 공기통 사이를 차단하여 상기 제동관의 압력에 의한 자동 완해 현상을 방지하며,
   상기 비상제동 전자변은,
   상기 전기 점퍼선을 통해 비상 제동 신호를 인가 받으면 상기 상용제동 전자변과 함께 여자(excite) 되어, 상기 제동관과 상기 작용 공기통의 통로를 폐쇄하고, 상기 작용 공기통의 관로의 공압을 대기로 압력이 '0'될 때까지 배기시키고,
   비상 제동 신호를 인가하는 전기 점퍼선과 상용 제동 신호를 인가하는 전기 점퍼선 사이에 역 방지용 다이오드가 구비되며,
   상기 상용제동 전자변은,
   내부에 구비된 하부막판을 통해 상기 제동관과 상기 화차제동 전자변 사이의 통로를 페쇄하고,
   주막판 상실의 상부 피스톤 운동을 통해 상기 주막판 상실의 스프링이 합세하여 상기 화차제동 전자변과 제동제어변 사이의 통로를 폐쇄하는 동작을 통해 상용 제동을 구현하며,
   상기 제동관에서 유입된 일부 공기는 상기 주막판 상실에 유입되어 상기 주막판 상부를 위로 들어 올려 상기 작용 공기통의 공기가 대기로 토출되는 것을 차단하고,
   완해 작용 시 상기 전기 점퍼선을 통해 완해 신호를 인가 받으면 여자(excite) 되어, 제동통 내의 압력 공기를 곧바로 대기로 배출하여 보다 신속한 완해를 구현하도록 상기 제동통 인근에 설치된 완해 전자변을 더 포함하고,
   상기 화차제동 전자변이 작동하지 않을 때는 상기 제동관과 상기 제동 제어변 사이의 통로가 항상 개방되어, 상기 기관차로부터 공급되는 공압이 상기 화차제동 전자변을 지나서 상기 제동 제어변의 충기 작용에 의해 상기 화차 제동변에 구비된 보조공기통에 공기가 충기되는 것을 특징으로 하는
   철도차량용 전기 공압식 제동장치.
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