KR102228942B1 - 철도차량 연결기의 센터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 철도차량 연결기의 센터링 장치는, 연결기의 회전 중심점에 연결되어 연결기와 회전하는 캠 플레이트; 및 상기 캠 플레이트에 접촉하도록 압축스프링에 의해 지지되는 롤러;를 포함하되, 상기 캠 플레이트에는 연결기의 센터링 위치를 잡아주는 제1센터링 홈이 형성되며, 상기 제1센터링 홈은 0° 초과 4° 이하의 센터링 구간을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제1 센터링 홈에 의해 연결기간 자동연결이 가능하다.

Description

철도차량 연결기의 센터링 장치{Centering device of railway vehicle coupler}

본 발명은 철도차량 연결기의 센터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최소 곡선반경을 가지는 선로에서 철도차량 간의 연결이 가능한 철도차량 연결기의 센터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량은, 열차 구성을 형성하기 위해 서로 인접하는 철도차량을 서로 연결하기 위한 철도차량 연결기(Coupler)를 포함한다.

이러한 철도차량 연결기는 수평 방향에서 미리 결정된 각도 범위 내에서 지면에 대해 수평 방향으로 회전(swing)하며 곡선 선로 상에서의 철도차량 연결 및 이동을 용이하게 하도록 구성된다.

인접한 철도차량 연결기는 철도차량 연결하는 동안 철도 차량의 종축(longitudinal axis)에 대해 중심을 맞추도록 정렬된다. 철도차량의 크기 및 각각의 차량에 설치된 연결기의 타입에서의 변화들로 인해, 철도 차량의 측방향에서 인접한 연결기들 사이에 상당한 수평 오프셋(offset)들이 존재할 수 있다.

이러한 수평 오프셋은, 철도 선로의 곡선 부분 상에서 인접한 철도차량을 열결을 시도하는 경우 더욱 악화 된다. 곡선 선로 상에서의 연결이 필요한 예들의 경우, 통상적으로 연결기의 수동 스윙이 요구된다.

기존의 철도차량 연결기는, 수평 방향에서 미리 결정된 각도 범위 내에서 차량 연결기를 이동시킬 수 있는 공압 또는 유압 보조 연결기 포지셔닝 디바이스들을 활용한다. 이때, 연결기의 정렬은, 조작자로부터의 수동 제어 입력에 의해 달성된다.

이러한 유압 및 공압 연결기 포지셔닝 디바이스들의 도래 이전의 연결기 포지셔닝은, 연결기 헤드 및 차량 본체 상에 부착 포인트들을 갖는 스프링 센터링 장치에 의해 달성되었다.

이러한 스프링 센터링 장치는 연결기를 차량의 종축에 정렬시켜, 직선 선로 부분들 상에서의 커플링을 허용한다. 곡선 선로 부분 상에서 인접한 차량들을 연결시키기 위해, 제 1 철도 차량 상의 연결기가 인접한 제 2 철도 차량 상의 연결기와 정렬되게 수동으로 이동될 수 있도록 스프링 센터링 장치를 연결해제한다.

이하, 도 1을 참조하여 공지의 연결기를 설명하며, 철도차량에 연결되며 연결기의 회전 중심점(pivot point)을 가지는 연결기 앵커(5)와, 인접하는 철도차량과 연결되는 전기 연결기(2)와 밀착 연결기(1)와, 충격을 흡수하는 유압완충기(4) 및 앵커(5)의 하부에 설치되어 차량 운행 시 연결기가 좌우로 움직이는 현상을 방지 하여 연결기와 차량 구조물과 간섭을 방지하고, 차량 충돌 시 연결기를 센터로 잡아주어 연결기가 초기 결합하여 shear-off 됨으로서 충돌 시나오를 만족할 수 있는 센터링 디바이스(6)로 구성된다.

도 2에 도시한 종래의 센터링 장치는 15°를 이상을 회전하여야 저항 없이 회전이 가능하다.

그러나, 곡선 선로에서 철도 차량간의 연결기의 연결시에 센터링 장치의 기능으로 자동연결이 용이하지 않게 되는 문제점 있다.

또한, 곡선 선로에서 철도 차량간을 연결하기 위해 센터링 장치의 기능을 해제하기 위해서는 작업자가 연결기를 15° 이상으로 회전시켜야 하나 롤러의 탄성복원력에 의해 1인 작업자가 손쉽게 해제하기 어려웠다. 이에 따라 2인 이상이 별도의 장치를 사용하거나 센터링 장치를 분리하였다.

따라서, 곡선 선로에서 철도 차량의 연결기를 손쉽게 연결할 수 있는 개선된 형태의 철도차량 연결기의 센터링 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2015-0079816호(2015.07.08. 공개) 한국공개특허 제2015-0132243호(2015.11.25. 공개)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 캠 플레이트에 제11 센터링 홈과 제2 센터링 구간을 만들어 곡선 선로에서 철도차량 연결기를 손쉽게 연결할 수 있는 철도차량 연결기의 센터링 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도차량 연결기의 센터링 장치는, 연결기의 회전 중심점에 연결되어 연결기와 회전하는 캠 플레이트; 및 상기 캠 플레이트에 접촉하도록 압축스프링에 의해 지지되는 롤러;를 포함하되, 상기 캠 플레이트에는 연결기의 센터링 위치를 잡아주는 제1센터링 홈이 형성되며, 상기 제1센터링 홈은 0° 초과 4° 이하의 센터링 구간을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1센터링 홈의 양측으로 제2 센터링 구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 센터링 구간은 5.5°에서 15°사이인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 센터링 홈과 제2 센터링 구간의 반지름(깊이)은 롤러의 반지름보다 1/3 미만으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 철도차량 연결기의 센터링 장치에 따르면, 제1 센터링 홈에 의해 연결기간 자동연결이 가능하다.

또한, 캠 플레이트에 제1 센터링 홈과 제2 센터링 구간을 만들어 곡선 선로에서 철도차량 연결기를 손쉽게 연결할 수 있다.

또한, 1차 센터링 홈의 중심에서 5.5°까지 자유회전이 가능하여 철도차량 연결기가 최소 곡선 선로에서 수동 연결이 가능하다.

또한, 제1 센터링 홈과 제2 센터링 구간의 반지름(깊이)을 롤러의 반지름보다 1/3 미만으로 형성되어 있어 롤러가 센터링 구간을 손쉽게 타고 넘어갈 수 있어 1인 작업자가 손쉽게 센터링 기능을 해제할 수 있다.

즉, 롤러를 탄성 지지하는 압축 스프링의 스트로크를 최소화하여 센터링 기능을 해제하기 위한 힘을 줄어주게 된다.

도 1은 공지의 철도차량 연결기를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 센터링 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 연결기의 센터링 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 캠 플레이트를 도시한 도면이다.
도 5는 철도차량 연결기의 결합 이전 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 철도차량 연결기의 센터링 장치를 설명하기에 앞서, 먼저 본 발명에 대한 이해에 도움이 될 수 있도록 "서울교통공사 2호선 전동차 214량, 최소 곡선선로에서의 구원 연결에 대해서 검토 보고서를 인용한다".

"서울교통공사 2호선 214량 기술사양 4.1.7 5)항 '연결 장치의 연결은 별도의 장치가 없어도 최소 곡선반경을 가지는 선로에서 연결이 가능하고 최소 곡선반경의 선로에서 충분한 회전 각도를 가지며 내마모성이 우수하고 정비시 착 탈이 용이한 구조이어야 한다.'" 즉, 최소 곡선반경의 선로에서의 차량 간 연결 검토 필요함에서부터 시작되었다.

즉, 2호선 전동차는 R200m 이하 최소 곡선 선로에서 연결기의 센터링 기능으로 자동연결이 용이하지 않은 문제점이 발견되었다.

이는, 센터링 장치 내 캠 플레이트와 롤러가 중심을 유지하기 위해 작동하며, 캠 플레이트에 중심 유지 각도에 해당하는 크기의 홈이 성형되어 있으며 롤러는 스프링의 힘에 의해 홈에 수직한 방향으로 눌려 지고 있어 회전에 의해 홈 밖으로 롤러가 대략 15˚를 넘어서기 전까진 중심을 유지하게 된다.

결국, 철도차량 간 연결 시에는 두 차량 모두 연결기에 센터링 디바이스가 장착되어 센터링기능이 작동하기 때문에 구 차량처럼 연결기를 회전하여 연결 체결 각도를 조정할 수 없어 R200m 이하 곡선 선로에서는 체결이 용이하지 않다.

이와 같은 문제점을 개선한 본 발명의 특징은 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차량 연결기의 센터링 장치를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 캠 플레이트를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량 연결기의 센터링 장치(A)는, 연결기의 앵커 플레이트에 고정되는 캠 케이싱(100)과, 상기 캠 케이싱(100)의 내부에 수납되며 캠 프로파일이 형성된 캠 플레이트(200)와, 상기 캠 플레이트(200)와 연결기를 연결하여 상기 캠 플레이트(200)와 연결기를 동시에 회전시키는 패러럴 핀(300)과, 상기 캠 케이싱(100)의 측면에 부착되는 실린더 케이싱(400)과, 상기 실린더 케이싱(400)과 캠 케이싱(100)의 사이에 수납되며 캠 플레이트(200)의 캠 프로파일과 접촉하는 롤러(500) 및 상기 실린더 케이싱(400)과 롤러(500)의 사이에 배치된 압축스프링(600)으로 구성된다.

이에 따라, 상기 롤러(500)가 압축스프링(600)의 탄성복원력에 의해 캠 플레이트(200)의 캠 프로파일과 접촉하여 연결기가 좌우로 움직이는 현상을 방지하여 연결기와 차량 구조물 간의 간섭을 방지하게 된다. 즉, 연결기의 센터링 위치를 고정한다.

이때, 상기 롤러(500)가 캠 프로파일에서 벗어나면 연결기는 자유회전이 이루어지게 된다.

또한, 상기 캠 플레이트(200)에는 연결기의 센터링 위치를 잡아주는 제1센터링 홈(210)이 형성되며, 상기 제1 센터링 홈(210)은 0° 초과 4° 이하의 센터링 구간을 가지도록 형성된다. 여기서 4°는 제1 센터링 홈(210)에서 롤러(500)가 완전하게 이탈할 때의 각도이다.

이 경우, 도 5와 같이 철도차량 연결기간 자동으로 연결할 수 있는 범위는 좌우 변위 4°이다. 상기 결합범위를 적용하여 시뮬레이션 결과 도 5처럼 곡선 선로 R310m 에서 3.97˚에서 자동연결이 가능하다.

즉, 본 발명의 상기 제1 센터링 홈(210)은 0° 초과 4° 이하의 센터링 구간을 가지므로 곡선 선로 R310m 에서 자동연결이 가능하다.

다만, 철도차량이 영업운행 중 또는 연결기의 자유회전, 즉 센터링 기능의 해제가 필요하지 않은 상황에서 제1 센터링 홈(210)에서 롤러(500)가 이탈할 수 있었다.

이를 해결하기 위해, 상기 제1센터링 홈(210)의 양측으로 제2 센터링 구간(220)이 형성되며, 상기 제2 센터링 구간(220)은 5.5°에서 15°사이로 구성된다. 여기서 15°는 제2 센터링 구간(220)에서 롤러(500)가 완전하게 이탈할 때의 각도이다.

즉, 영업운행 중 롤러(500)가 센터링범위 (4˚)를 넘어가는 상황이 발생할 수 있으므로, 도 4의 (a)와 같이 제1 센터링 홈(210)의 0˚~4˚ 구간을 센터링 구간으로 1차 설정하고, 도 4의 (b)와 같이 4˚~5.5˚ 구간을 센터링이 작동하지 않는 구간으로 설정하고, 도 4의 (c)와 같이 5.5˚~ 15˚ 구간에 다시 센터링 구간으로 2차 설정하여 원치않는 센터링 기능의 해제를 방지하게 된다.

즉, 철도차량 연결기의 센터링 범위를 기존 15˚로 유지하고, 4˚~5.5˚구간을 센터링이 작동하지 않게 하여 센터링 장치가 없는 철도차량의 연결기처럼 연결 각도를 조정한다.

더욱이, 4˚~5.5˚ 구간은 연결기의 센터링이 작동하지 않아 4˚~5.5˚ 각도를 수동으로 조정하여 R310m ~ R100m 까지의 곡선 선로 연결은 구 차량의 연결처럼 연결기의 각도를 4˚ ~5.5˚ 조정하여 연결기 체결각도를 줄여주어 곡선 선로구간 연결이 가능하다.

한편, 상기 제1 센터링 홈(210)과 제2 센터링 구간(220)의 반지름(깊이)은 롤러(500)의 반지름보다 1/3 미만으로 형성하여 압축스프링(600)의 스트로크를 줄여주게 되어 각 구간을 쉽게 이동하여 작업자 1인이 센터링 장치의 기능을 손쉽게 해제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 최소 곡선 선로(R100m ~ R120m) 연결을 위하여 센터링 기능의 범위를 2구간으로 나누어 1차 (0˚~4˚)센터링 구간 및 2차(5.5˚~15˚)센터링 구간을 만들어 운행중 센터링 범위을 넘어가도 2차 구간에서 다시 센터링인 작동하여 안전성을 확보했다.

또한, 최소 곡선 선로(R100m ~ R120m) 연결을 위하여 센터링이 작동하지 않는 구간(4˚~5.5˚)을 만들어 4˚이상의 연결 각도를 요구하는 곡선 선로 연결의 경우 연결 각도를 수동으로 조정하기 용이하게 하여 차량 사고나 비상시 최소 곡선 선로에서도 연결이 가능하게 변경한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

A - 센터링 장치
100 - 캠 케이싱 200 - 캠 플레이트
300 - 패러럴 핀 400 - 실린더 케이싱
500 - 롤러 600 - 압축 스프링

Claims (4)

1. 연결기의 회전 중심점에 연결되어 연결기와 회전하는 캠 플레이트; 및
   상기 캠 플레이트에 접촉하도록 압축스프링에 의해 지지되는 롤러;를 포함하되,
   상기 캠 플레이트에는 연결기의 센터링 위치를 잡아주는 제1센터링 홈이 형성되며, 상기 제1센터링 홈은 0° 초과 4° 이하의 센터링 구간을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량 연결기의 센터링 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1센터링 홈의 양측으로 제2 센터링 구간이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량 연결기의 센터링 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2 센터링 구간은 5.5°에서 15°사이인 것을 특징으로 하는 철도차량 연결기의 센터링 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 센터링 홈과 제2 센터링 구간의 반지름(깊이)은 롤러의 반지름보다 1/3 미만으로 형성된 것을 특징으로 하는 철도 차량 연결기의 센터링 장치.
   

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