KR102197762B1

KR102197762B1 - 도상 교체용 특수 철도차량

Info

Publication number: KR102197762B1
Application number: KR1020180055185A
Authority: KR
Inventors: 류수경
Original assignee: 류수경
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2021-01-04
Also published as: KR20190098005A; KR102197762B9

Abstract

본 발명은 노후화된 자갈도상을 콘크리트 도상으로 교체하는데 사용되는 특수 철도차량으로서, 차체, 차체 리프팅부, 레일캐쳐부, 컨베이어부와 호퍼부를 포함한다. 차체는 선두바퀴와 후미바퀴가 각각 장착되고, 노후화된 자갈도상이 제거되어 지지력이 상실된 레일에 진입한다. 차체 리프팅부는 차체의 전반부 양측에 서로 나란하게 설치되는 한 쌍의 무한궤도와, 한 쌍의 무한궤도가 노면에 구름접촉되도록 하강시키는 한 쌍의 제1 승강구동부를 구비하며, 차체의 높이가 레일의 높이와 대등하게 유지되도록 차체의 전반부를 지지한다. 레일캐쳐부는 레일의 두부를 기준으로 서로 마주보며 레일의 두부 하측면과 구름접촉되는 한 쌍의 테이퍼롤러를 구비하고, 차체의 중반부에 결합되어 레일의 처짐을 방지한다. 컨베이어부는 차체의 후반부 상측에 설치되어, 콘크리트 골재를 공급받아 전방으로 이송한다. 호퍼부는 상하 개구된 함체 형상으로, 컨베이어부의 전방에서 콘크리트 골재를 전달받아 자갈도상이 제거된 노면의 공백영역으로 배출하도록 차체의 후반부에 결합된다.

Description

도상 교체용 특수 철도차량{A Special train for replacing gravel ballast to concrete ballast}

본 발명은 도상 교체용 특수 철도차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자갈도상이 제거된 자리에 진입하여 새로운 콘크리트 골재(자갈)를 투입하는 도상 교체용 특수 철도차량에 관한 것이다.

철로의 레일에는 일반적으로 자갈이 깔려있다. 철도 분야에서 이것을 도상(道床, ballast)이라고 한다.

도상은 레일, 침목을 경유하여 전달된 하중을 넓게 분포시켜 노반에 전달하는 기능, 온도변화에 의한 레일 신축으로 나타날 수 있는 침목의 이동을 방지하는 기능, 차량의 진동을 흡수하는 기능, 빗물 배수 기능, 잡초 방지 기능 등 여러가지 기능을 수행한다.

현재, 우리나라는 경부고속철 일부 구간을 제외한 대부분의 철로 구간이 자갈도상으로 이루어져 있다. 자갈도상은 저렴하고, 보수가 용이하며, 열차 운행시 레일을 통하여 전달되는 하중을 지반에 골고루 분산시킬 수 있는 이점을 갖는 반면에, 자갈이 깨지고 마모되어 미립자화되는 경우 도상기능이 현저하게 떨어지고, 이에 따른 열차운행의 안전성이 감소되며, 노후화된 자갈을 주기적으로 새로 보충해야 하는 단점이 있다.

최근에는 이러한 자갈도상의 단점을 감안하여, 기존의 자갈도상을 반영구적인 콘크리트도상으로 교체시키는 공사가 이루어지고 있다.

이러한 도상 교체 공사에서, 자갈도상이 제거되어 허공에 떠있는 레일을 일정높이로 임시고정하기 위한 레일 가고정 작업과, 자갈이 제거된 자리에 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설 작업이 요구된다.

그런데, 종래에는 등록특허 제10-0405231호, 등록특허 제10-1705141호에 개시된 바와 같이, 레일 가고정 작업이 수많은 인력과 다량의 지지수단(쟉키, 수직지지구, PC침목, 체결부재 등)에 의해 원시적으로 수행되었고, 콘크리트 타설 작업 역시, 레일 가고정 작업 후 인력과 장비(레미콘 차량)가 별도로 동원되어 이루어졌다. 이 때문에, 전체적인 공사 기간이 지연되고 공사 비용이 늘어남은 물론, 이 기간에 열차 운행이 제한되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0405231호(2003.11.12. 등록 공고, 발명의 명칭 : 자갈도상 궤도에서 콘크리트도상 궤도로의 교체 공법) 대한민국 등록특허공보 제10-1705141호(2017.02.10. 등록 공고, 발명의 명칭 : 철도 선로 운행 중 도상 개량 공법)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 허공에 떠 있는 레일 위를 수평을 유지하면서 안정적으로 주행할 수 있고, 주행 과정에서 레일의 가고정이 자동으로 이루어질 수 있으며, 콘크리트 골재(자갈)를 연속적으로 간편하게 투입할 수 있는 도상 교체용 특수 철도차량을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 도상 교체용 특수 철도차량은, 노후화된 자갈도상이 제거된 자리에 진입하여 콘크리트 도상을 투입하는데 사용되는 특수 철도차량으로서, 선두바퀴(110)와 후미바퀴(120)가 각각 장착되고, 노후화된 자갈도상이 제거되어 지지력이 상실된 레일(R)에 진입하는 차체(100); 상기 차체(100)의 전반부 양측에 서로 나란하게 설치되는 한 쌍의 무한궤도(210)와, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 노면(G)에 구름접촉되도록 하강시키는 한 쌍의 제1 승강구동부(220)를 구비하며, 상기 차체(100)의 높이가 상기 레일(R)의 높이와 대등하게 유지되도록 상기 차체(100)의 전반부를 지지하는 차체 리프팅부(200); 상기 레일(R)의 두부를 기준으로 서로 마주보며 상기 레일(R)의 두부 하측면과 구름접촉되는 한 쌍의 테이퍼롤러(311)를 구비하고, 상기 차체(100)의 중반부에 결합되어 상기 레일(R)의 처짐을 방지하는 레일캐쳐부(300); 상기 차체(100)의 후반부 상측에 설치되어, 콘크리트 골재(C)를 공급받아 전방으로 이송하는 컨베이어부(400); 상하 개구된 함체 형상으로, 상기 컨베이어부(400)의 전방에서 콘크리트 골재(C)를 전달받아 자갈도상이 제거된 노면(G)의 공백영역(A)으로 배출하도록 상기 차체 리프팅부(200)와 상기 후미바퀴(120) 사이에서 상기 차체(100)의 후반부에 결합되는 호퍼부(500); 상기 호퍼부(500)의 후방에 배출되어 쌓여있는 콘크리트 골재(C)를 평평하게 밀어주기 위한 스크레이퍼(610)와 상기 스크레이퍼(610)의 후단에서 집게 동작에 의하여 콘크리트 골재(C)를 골라주고 다져주는 타이탬퍼(620)를 구비하는 골재 정리부(600);를 포함하고, 상기 차체 리프팅부(200)는, 상기 한 쌍의 제1 승강구동부(220) 사이에 설치되어, 상기 한 쌍의 제1 승강구동부(220)을 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제1 좌우신축구동부(230)를 더 구비하고, 상기 차체(100)가 자갈도상이 제거된 레일(R) 상을 주행할 시에는, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 차체(100)의 중심으로부터 벌어지도록 상기 제1 좌우신축구동부(230)가 신장구동된 후, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 노면(G)에 구름접촉되도록 제1 승강구동부(220)가 하강구동되어, 상기 차체(100)의 중심에서 최대한 좌우로 먼 지점을 지지하여 상기 레일(R)과의 간섭이 방지되도록 하고, 상기 차체(100)가 자갈도상이 제거되지 않은 일반 레일 상을 주행할 시에는, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 노면(G)에서 이격되도록 제1 승강구동부(220)가 상승구동된 후, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 차체(100)의 중심 방향으로 좁혀지도록 상기 제1 좌우신축구동부(230)가 축소구동되어, 상기 무한궤도(210)와 상기 레일(R)이 서로 간섭될 여지가 없도록 하고, 상기 레일캐쳐부(300)에서, 상기 한 쌍의 테이퍼롤러(311)와, 상기 한 쌍의 테이퍼롤러(311)가 회전가능하게 결합되는 한 쌍의 베어링시트(312)와, 상기 한 쌍의 베어링시트(312)의 하단부를 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 클램핑구동부(313)가 단일의 클램프유닛(310)을 이루고, 상기 클램프유닛(310)은, 복수로 구성되어 한쪽 레일(R) 상에 구비되는 좌측클램프유닛(310-1)과, 다른쪽 레일(R) 상에 구비되는 우측클램프유닛(310-2)으로 구분되며, 상기 레일캐쳐부(300)는, 상기 한 쌍의 베어링시트(312)의 상단부가 힌지결합되는 한 쌍의 지지블록(320)과, 양단부가 한 쌍의 지지블록(320)에 각각 결합되어 상기 한 쌍의 지지블록(320)을 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제2 좌우신축구동부(330)과, 일단부는 상기 차체(100)의 하부에 결합되고 타단부는 상기 제2 좌우신축구동부(330)에 결합되어 상기 제2 좌우신축구동부(330)를 승강시키는 제2 승강구동부(340)를 더 구비하고, 상기 레일캐쳐부(300)의 지지블록(320)은, 상기 레일(R)을 따라 전후로 연장됨과 동시에, 상기 차체(100)의 폭 방향을 축으로 하여 상기 제2 승강구동부(330)의 하단부와 힌지결합되며, 상기 클램프유닛(310)은, 복수로 구성되어 상기 지지블록(320)의 전방에 결합되는 전방클램프유닛(310a)과, 상기 지지블록(320)의 후방에 결합되는 후방클램프유닛(310b)으로 구분되고, 상기 클램프유닛(310)은, 상기 지지블록(320)과 연결블록(315)을 매개로 지면에 수직방향을 축(X2)으로 하여 힌지결합되고, 상기 레일캐쳐부(300)의 후방에 결합되고 클램프유닛이 1열로 구성되어 상기 레일캐쳐부(300)를 보조하면서 레일의 높이를 미세하게 조정하는 후방의 보조레일 캐쳐부(350); 및 상기 차체 리프팅부(200)와 상기 레일캐쳐부(300)에 배치되도록 차체(100)의 하부에 결합되어, 부직포를 노면에 까는 부직포 롤링유닛(50);을 더 포함한다.

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본 발명의 도상 교체용 특수 철도차량에 따르면, 차체가 무한궤도에 지지됨으로써, 허공에 떠 있는 레일 위를 수평을 유지하면서 안정적으로 주행할 수 있고, 레일의 가고정이 레일캐쳐부에 의해 자동으로 이루어짐으로써, 공사에 소요되는 인력·시간·장비·비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 레일 가고정과 동시에 콘크리트 골재(자갈)가 호퍼부를 통해 연속적으로 배출됨으로써, 콘크리트 골재(자갈)의 포설 작업을 보다 간편하고 신속하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 콘크리트로의 도상 교체 작업을 조기에 마무리함으로써, 열차 운행의 정시성을 보장할 수 있게 된다.

또한, 차체 리프팅부 및 레일캐쳐부를 레일에 간섭되지 않는 차량 한계범위 내로 축소구동시켜 주행에 문제가 없도록 함으로써, 차량을 다른 공사구간으로 안전하고 원활하게 이동시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도상 교체용 특수 철도차량의 측면을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 2는 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량에 포함된 차체 리프팅부를 별도로 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량에 포함된 레일캐쳐부를 별도로 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 도 3의 평면도.
도 6과 도 7은 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량의 작업 과정을 순차적으로 나타낸 과정도.

이하, 본 발명에 따른 도상 교체용 특수 철도차량의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도상 교체용 특수 철도차량의 측면을 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량에 포함된 차체 리프팅부를 별도로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량에 포함된 레일캐쳐부를 별도로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 측면도이며, 도 5는 도 3의 평면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도상 교체용 특수 철도차량은 자갈도상이 제거된 자리에 진입하여 새로운 콘크리트 골재(자갈)를 투입하는 도상 교체용 특수 철도차량으로서, 차체(100), 차체 리프팅부(200), 레일캐쳐부(300), 컨베이어부(400)와 호퍼부(500)를 포함한다.

차체(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 주행하는 방면에 선두바퀴(110)가 장착되고, 반대 측에 후미바퀴(120)가 장착된다. 차체(100)는 일반 레일을 따라 주행하다가 공사 구간, 즉 노후화된 자갈도상이 제거되어 지지력이 상실된 레일(R)에 진입하게 된다.

레일(R)은 자갈도상은 제거되고 침목에만 조립되어 허공에 떠있는 상태로서, 50톤 내외의 차체(100)가 그대로 진입하게 되면, 레일(R)이 아래로 쳐질 수밖에 없다. 이를 방지하기 위해 차체(100)의 전반부를 지지하는 차체 리프팅부(200)가 설치된다.

차체 리프팅부(200)는 차체(100)의 전반부 양측에 서로 나란하게 설치되는 한 쌍의 무한궤도(210)와, 한 쌍의 무한궤도(210)가 노면(G)에 구름접촉되도록 하강시키는 한 쌍의 제1 승강구동부(220)를 구비한다.

무한궤도(210)는 강판제(鋼板製)의 판을 체인 모양으로 연결하고, 이것을 앞·뒤바퀴에 벨트처럼 걸어 동력으로 회전시켜서 주행하게 하는 장치이다. 무한궤도(210)는 평탄하지 않은 노면(G)을 자유롭게 주행할 수 있고, 일반 바퀴에 비해 접지면적이 상대적으로 넓어 노면(G) 손상을 최소화할 수 있기 때문에 도입되었다.

한 쌍의 제1 승강구동부(220)는 차체(100)의 측면에 사각으로 함몰된 형태로 된 마련된 수용공간에 수직으로 결합되는 유압실린더이다.(본 실시예에서는 두 쌍의 유압실린더를 양측에 각각 병렬로 설치하였음.) 제1 승강구동부(220)의 구동에 의해 하강된 한 쌍의 무한궤도(210)는 노면(G)에 밀착된 상태로 구르면서 차체(100)의 높이가 레일(R)의 높이와 대등하게 유지되도록 지지하는 기능을 한다.

즉, 작업 주행시, 한 쌍의 무한궤도(210)는 레일(R)에 놓인 선두바퀴(110)를 대신하여 차체(100)를 지지하는 보조바퀴 역할을 하며, 차체(100)가 주행하는 과정에서 차체의 전후 수평을 유지하면서 허공에 떠있는 레일(R)에 하중이 가해지는 것을 방지하는 기능을 한다.

이때, 차체(100)가 공사구간 즉, 자갈도상이 제거된 레일(R)에 도달하기 위해서는 자갈도상이 제거되지 않은 일반 레일을 반드시 거쳐와야 한다. 차체(100)가 자갈도상이 제거되지 않은 일반 레일을 주행할 때, 무한궤도(210)와 레일이 서로 간섭될 여지가 없도록 하는 것이 안전상 바람직하다.

이를 위해, 차체 리프팅부(200)에는 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 제1 승강구동부(220) 사이에 설치되어, 한 쌍의 제1 승강구동부(220)을 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제1 좌우신축구동부(230)가 더 구비된다.

차체(100)가 자갈도상이 제거된 레일(R) 상을 주행할 시에는, 도 2의 상측에 도시된 바와 같이 한 쌍의 무한궤도(210)가 레일(R)에 근접하도록 제1 좌우신축구동부(230)가 신장구동된 후, 한 쌍의 무한궤도(210)가 노면(G)에 구름접촉되도록 제1 승강구동부(220)가 하강구동된다.

반대로, 차체(100)가 자갈도상이 제거되지 않은 일반 레일 상을 주행할 시에는, 도 2의 하측에 도시된 바와 같이 한 쌍의 무한궤도(210)가 노면(G)에서 이격되도록 제1 승강구동부(220)가 상승구동된 후, 한 쌍의 무한궤도(210)가 레일(R)에서 이격되도록 제1 좌우신축구동부(230)가 축소구동된다.

즉, 도상 교체 작업 시에만 무한궤도(210)를 양 옆으로 내민 다음, 아래로 내려 차체(100)의 전후좌우 수평을 유지하는 것이다.

본 실시예와 달리, 제1 좌우신축구동부(230)의 구성을 제외하고, 한 쌍의 무한궤도(210)를 자체(100)의 중심에 가깝게 설치하고 제1 승강구동부(220)를 이용하여 무한궤도(210)를 단순히 승강시키는 방법도 가능하다.

그러나, 본 실시예와 같이 자체(100)의 중심에서 최대한 좌우로 먼 지점을 지지하는 것이 차체의 지지 안정성 측면에서 바람직하고, 레일(R)과의 간섭 방지 측면에서 바람직하다.

레일캐쳐부(300)에는 도 3에 도시된 바와 같이 레일(R)의 두부(R1)를 기준으로 서로 마주보며 레일(R)의 두부 하측면과 구름접촉되는 한 쌍의 테이퍼롤러(311)를 구비된다.

레일캐쳐부(300)는 차체(100)의 중반부에 결합되어 레일(R)의 처짐을 방지하는 구성으로서, 레일(R)의 두부(R1)에 걸리는 한 쌍의 테이퍼롤러(311)와, 한 쌍의 테이퍼롤러(311)가 회전가능하게 결합되는 한 쌍의 베어링시트(312)와, 한 쌍의 베어링시트(312)의 하단부를 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 클램핑구동부(313)가 단일의 클램프유닛(310)을 이루게 된다. 한 쌍의 베어링시트(312)의 상단부는 후술되는 한 쌍의 지지블록(320)에 각각 힌지결합된다.

클램핑구동부(313)는 유압실린더로서, 도상 교체 작업 시에 축소구동되고, 베어링시트(312) 및 테이퍼롤러(311)가 집게 동작을 하면서 레일(R)의 두부(R1)를 잡게 된다. 비작업 시에는 클램핑구동부(313)가 신장구동되면서 베어링시트(312) 및 테이퍼롤러(311)가 다시 벌어지게 된다.

클램프유닛(310)은 복수로 구성되어 한쪽 레일(R) 상에 구비되는 좌측클램프유닛(310-1)과, 다른쪽 레일(R) 상에 구비되는 우측클램프유닛(310-2)으로 구분된다.

차체(100)의 원활한 타 공사구간으로의 이동을 위해서는, 도상 교체 작업 시에만 클램프유닛(310)이 레일(R)에 밀착되어 진행하고, 비작업 시에는 레일(R)로부터 떨어져야 한다. 이를 위해, 레일캐쳐부(300)에는 양단부가 한 쌍의 지지블록(320)에 각각 결합되어 한 쌍의 지지블록(320)을 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제2 좌우신축구동부(330)과, 일단부는 차체(100)의 하부에 결합되고 타단부는 제2 좌우신축구동부(330)에 결합되어 제2 좌우신축구동부(330)를 승강시키는 제2 승강구동부(340)가 더 구성된다. 본 실시예에서 제2 좌우신축구동부(330)는 양방향 복동실린더가 사용되었고, 제2 승강구동부(340)는 일방향 단동 실린더가 사용되었다.

비작업 시에는, 클램핑구동부(313)의 신장구동에 의해 베어링시트(312) 및 테이퍼롤러(311)가 벌어진 상태에서, 제2 승강구동부(340)가 상승구동되면서 클램프유닛(310)이 레일(R)에서 일정높이로 뜬 상태가 된다. 그 다음, 제2 좌우신축구동부(330)가 축소구동되면서 클램프유닛(310)이 차체(100)의 중앙부에 모이게 된다. 차체 리프팅부(200)와 마찬가지로, 비작업 시에는 클램프유닛(310)이 레일(R)과 간섭되지 않게 하는 것이다.

이때, 클램프유닛(310)이 레일(R)의 길이방향을 따라 여러 지점을 지지하면, 레일(R)을 보다 견고하고 안정적으로 지지할 수 있다. 이를 위해, 레일캐쳐부(300)의 지지블록(320)은 도 4에 도시된 바와 같이 레일(R)을 따라 전후로 연장된다.

클램프유닛(310)은 복수로 구성되어 지지블록(320)의 전방에 결합되는 전방클램프유닛(310a)과, 지지블록(320)의 후방에 결합되는 후방클램프유닛(310b)으로 구분되어 구성된다.

복수의 클램프유닛(310)은 차체(100)가 전진되면서 레일(R)과 구름접촉하게 되는데, 레일(R)의 굴곡, 노면의 굴곡 등으로 인해 상하방향 굽힘력을 받게 된다. 이를 원활하게 수용할 수 있도록, 지지블록(320)을 지지하고 있는 제2 좌우신축구동부(330)는 차체(100)의 폭 방향을 축(X1)으로 하여 제2 승강구동부(340)의 하단부와 힌지결합된다. 클램프유닛(310)에 상하방향의 굽힘력이 가해지면, 지지블록(320)이 축(X1)을 중심으로 회동하면서 각도 변화를 수용하게 된다.

또한, 복수의 클램프유닛(310)은 차체(100)의 진행 과정에서, 레일(R)의 커브 형태에 따라 좌우방향 굽힘력을 받게 된다. 이를 원할하게 수용할 수 있도록, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 클램프유닛(310)은 연결블록(315)을 매개로 지지블록(320)에 힌지결합되는데, 연결블록(315)은 지면에 수직방향을 축(X2)으로 하여 지지블록(320)에 힌지결합된다. 이에 따라, 클램프유닛(310)에 좌우방향의 굽힘력이 가해지면, 복수의 클램프유닛(310)이 축(X2)을 중심으로 회동하면서 각도 변화를 수용하게 된다.

컨베이어부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이 차체(100)의 후반부 상측에 설치되어, 콘크리트 골재(C)를 공급받아 전방으로 이송하는 구성이다.

호퍼부(500)는 상하 개구된 함체 형상으로, 컨베이어부(400)의 전방에서 콘크리트 골재(C)를 전달받아 자갈도상이 제거된 노면(G)의 공백영역(A)으로 배출하도록 차체(100)의 후반부에 결합된다. 호퍼부(500)의 하부에는 유압실린더에 의해 여닫히는 별도의 게이트(미도시)가 설치될 수 있다.

호퍼부(500)의 후방에는 배출되어 쌓여있는 콘크리트 골재(C)를 평평하게 밀어주기 위해 유압실린더에 의해 승하강되는 스크레이퍼(610)와, 집게 동작에 의해 콘크리트 골재(C)를 골라주고 다져주는 타이탬퍼(620)를 구비하는 골재 정리부(600)가 설치된다.

한편, 도 1의 미설명 부호 50은 부직포를 노면에 까는 부직포 롤링유닛이다.

지금부터는 본 실시예에 따른 도상 교체용 특수 철도차량의 작업 과정을 상세히 설명한다. 도 6과 도 7은 도 1의 도상 교체용 특수 철도차량의 작업 과정을 순차적으로 나타낸 과정도이다.

먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 차체(100)가 자갈도상이 제거되어 지지력이 상실된 레일(R)의 시작구간에 진입한다. 이때, 차체(100)가 앞으로 기울지 않도록 차체 리프팅부(200)가 구동된다.

차체 리프팅부(200)의 제1 좌우신축구동부(230)가 신장구동된 후, 제1 승강구동부(220)가 하강구동되면서, 무한궤도(210)가 차체(100)의 전반부를 지지하게 된다.

무한궤도(210)에 의해 차체(100)의 전후 수평이 맞춰지면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 지지력이 상실된 레일(R)을 지지하기 위해 레일캐쳐부(300)가 구동된다.

레일캐쳐부(300)의 제2 좌우신축구동부(미도시)가 신장구동된 후, 제2 승강구동부(340)가 하강구동되면서 벌어진 상태로 있는 클램프유닛(310)이 레일(R)의 두부와 마주보게 된다. 그 다음, 클램핑구동부(미도시)가 축소구동되면서 테이퍼롤러(311)가 레일(R)의 두부를 잡게 된다.

본 실시예에서, 레일캐쳐부(300)는 주행방향에 대해 소정간격으로 이격되어 복수로 구성된다. 전방의 레일캐쳐부(300)는 2열 구조이고, 후방의 레일캐쳐부(350)는 1열 구조로 구성된다. 후방의 레일캐쳐부(350)는 전방의 레일캐쳐부(300)와 동일한 기능과 동작을 하게 되며, 전방의 레일캐쳐부(300)를 보조하면서 레일의 높이를 미세하게 조정하는 기능을 한다.

레일캐쳐부(300)의 테이퍼롤러(311)가 레일(R)의 두부를 잡은 상태가 되면, 차체(100)가 주행하면서 콘크리트 골재(C)를 투입하기 위한 준비가 끝나게 된다. 그 다음, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 콘크리트 골재(C)의 투입, 즉 자갈 포설 작업이 시작된다.

자갈도상이 제거된 레일(R) 위를 차체(100)가 서행하고, 차체(100)와 함께 무한궤도(210)가 같이 전진되면서 차체(100)의 수평이 유지되고, 클램프유닛(310)도 같이 전진되면서 레일(R)이 일정높이로 가고정된다.

이와 동시에, 컨베이어부(400)에 콘크리트 골재(C)가 공급되어 전방으로 이송되고, 호퍼부(500)는 콘크리트 골재(C)를 전달받아 자갈도상이 제거된 노면(G)의 공백영역(A)으로 연속적으로 배출하게 된다.

그 다음, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 쌓여있는 콘크리트 골재(C)가 스크레이퍼(610)에 의해 평평하게 정리되고, 타이탬퍼(620)의 집게 동작에 의해 골고루 다져진다.

종래에는 레일 가고정 작업이 수많은 인력과 다량의 지지수단(쟉키, 수직지지구, PC침목, 체결부재 등)에 의해 원시적으로 수행되었고, 콘크리트 타설 작업 역시, 레일 가고정 작업 후 인력과 장비(레미콘 차량)가 별도로 동원되어 이루어졌다. 이 때문에, 종래에는 공사 기간이 전체적으로 지연되고 공사 비용이 늘어남은 물론, 이 기간에 열차 운행이 제한되었다.

이에 반해, 본 발명은 차체가 무한궤도에 지지됨으로써, 허공에 떠 있는 레일 위를 수평을 유지하면서 안정적으로 주행할 수 있고, 레일의 가고정이 레일캐쳐부에 의해 자동으로 이루어짐으로써, 공사에 소요되는 인력·시간·장비·비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 레일 가고정과 동시에 콘크리트 골재(자갈)가 호퍼부를 통해 연속적으로 배출됨으로써, 콘크리트 타설 전에 이루어지는 자갈 포설 작업을 보다 간편하고 신속하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 차체
200 : 차체 리프팅부
300 : 레일캐쳐부
400 : 컨베이어부
500 : 호퍼부

Claims

노후화된 자갈도상이 제거된 자리에 진입하여 콘크리트 도상을 투입하는데 사용되는 특수 철도차량으로서,
선두바퀴(110)와 후미바퀴(120)가 각각 장착되고, 노후화된 자갈도상이 제거되어 지지력이 상실된 레일(R)에 진입하는 차체(100);
상기 차체(100)의 전반부 양측에 서로 나란하게 설치되는 한 쌍의 무한궤도(210)와, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 노면(G)에 구름접촉되도록 하강시키는 한 쌍의 제1 승강구동부(220)를 구비하며, 상기 차체(100)의 높이가 상기 레일(R)의 높이와 대등하게 유지되도록 상기 차체(100)의 전반부를 지지하는 차체 리프팅부(200);
상기 레일(R)의 두부를 기준으로 서로 마주보며 상기 레일(R)의 두부 하측면과 구름접촉되는 한 쌍의 테이퍼롤러(311)를 구비하고, 상기 차체(100)의 중반부에 결합되어 상기 레일(R)의 처짐을 방지하는 레일캐쳐부(300);
상기 차체(100)의 후반부 상측에 설치되어, 콘크리트 골재(C)를 공급받아 전방으로 이송하는 컨베이어부(400);
상하 개구된 함체 형상으로, 상기 컨베이어부(400)의 전방에서 콘크리트 골재(C)를 전달받아 자갈도상이 제거된 노면(G)의 공백영역(A)으로 배출하도록 상기 차체 리프팅부(200)와 상기 후미바퀴(120) 사이에서 상기 차체(100)의 후반부에 결합되는 호퍼부(500);
상기 호퍼부(500)의 후방에 배출되어 쌓여있는 콘크리트 골재(C)를 평평하게 밀어주기 위한 스크레이퍼(610)와 상기 스크레이퍼(610)의 후단에서 집게 동작에 의하여 콘크리트 골재(C)를 골라주고 다져주는 타이탬퍼(620)를 구비하는 골재 정리부(600);를 포함하고,
상기 차체 리프팅부(200)는, 상기 한 쌍의 제1 승강구동부(220) 사이에 설치되어, 상기 한 쌍의 제1 승강구동부(220)을 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제1 좌우신축구동부(230)를 더 구비하고,
상기 차체(100)가 자갈도상이 제거된 레일(R) 상을 주행할 시에는, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 차체(100)의 중심으로부터 벌어지도록 상기 제1 좌우신축구동부(230)가 신장구동된 후, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 노면(G)에 구름접촉되도록 제1 승강구동부(220)가 하강구동되어, 상기 차체(100)의 중심에서 최대한 좌우로 먼 지점을 지지하여 상기 레일(R)과의 간섭이 방지되도록 하고,
상기 차체(100)가 자갈도상이 제거되지 않은 일반 레일 상을 주행할 시에는, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 노면(G)에서 이격되도록 제1 승강구동부(220)가 상승구동된 후, 상기 한 쌍의 무한궤도(210)가 상기 차체(100)의 중심 방향으로 좁혀지도록 상기 제1 좌우신축구동부(230)가 축소구동되어, 상기 무한궤도(210)와 상기 레일(R)이 서로 간섭될 여지가 없도록 하고,
상기 레일캐쳐부(300)에서, 상기 한 쌍의 테이퍼롤러(311)와, 상기 한 쌍의 테이퍼롤러(311)가 회전가능하게 결합되는 한 쌍의 베어링시트(312)와, 상기 한 쌍의 베어링시트(312)의 하단부를 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 클램핑구동부(313)가 단일의 클램프유닛(310)을 이루고,
상기 클램프유닛(310)은, 복수로 구성되어 한쪽 레일(R) 상에 구비되는 좌측클램프유닛(310-1)과, 다른쪽 레일(R) 상에 구비되는 우측클램프유닛(310-2)으로 구분되며,
상기 레일캐쳐부(300)는, 상기 한 쌍의 베어링시트(312)의 상단부가 힌지결합되는 한 쌍의 지지블록(320)과, 양단부가 한 쌍의 지지블록(320)에 각각 결합되어 상기 한 쌍의 지지블록(320)을 상기 차체(100)의 폭 방향으로 서로 반대되게 밀고 당기는 제2 좌우신축구동부(330)과, 일단부는 상기 차체(100)의 하부에 결합되고 타단부는 상기 제2 좌우신축구동부(330)에 결합되어 상기 제2 좌우신축구동부(330)를 승강시키는 제2 승강구동부(340)를 더 구비하고,
상기 레일캐쳐부(300)의 지지블록(320)은, 상기 레일(R)을 따라 전후로 연장됨과 동시에, 상기 차체(100)의 폭 방향을 축으로 하여 상기 제2 승강구동부(340)의 하단부와 힌지결합되며,
상기 클램프유닛(310)은, 복수로 구성되어 상기 지지블록(320)의 전방에 결합되는 전방클램프유닛(310a)과, 상기 지지블록(320)의 후방에 결합되는 후방클램프유닛(310b)으로 구분되고,
상기 클램프유닛(310)은, 상기 지지블록(320)과 연결블록(315)을 매개로 지면에 수직방향을 축(X2)으로 하여 힌지결합되고,
상기 레일캐쳐부(300)의 후방에 결합되고 클램프유닛이 1열로 구성되어 상기 레일캐쳐부(300)를 보조하면서 레일의 높이를 미세하게 조정하는 후방의 보조레일 캐쳐부(350); 및
상기 차체 리프팅부(200)와 상기 레일캐쳐부(300)에 배치되도록 차체(100)의 하부에 결합되어, 부직포를 노면에 까는 부직포 롤링유닛(50);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도상 교체용 특수 철도차량.
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