KR102285518B1 - 철도 차량 및 철도 차량에 대한 적하 방법 - Google Patents

철도 차량 및 철도 차량에 대한 적하 방법 Download PDF

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플라세 & 토이러, 엑스포트 본 바흔바우마쉬넨, 게젤샤프트 엠. 베. 하.
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Abstract

본 발명은 트랙 유지보수 차량(1)에 벌크 자재를 적하하는 방법에 관한 것으로, 체적(Vs) 및 질량(ms)으로부터 산출된 벌크 자재 밀도에 의해 덤프콘(14)의 최대 덤핑 높이가 산출되고, 이는 트랙 유지보수 차량(1)의 최대 허용가능한 총 적하중량(mmax)과 연관되며, 적하 지점(11)으로부터 이격된 벌크 자재의 이동은 트랙 유지보수 차량(1)에 최대 허용 가능한 총 적하중량(mmax)이 달성될 때까지 자동적으로 제어되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해, 축방향 적하 중량의 한계를 초과하지 않고 최대 충전을 구현할 수 있다.

Description

철도 차량 및 철도 차량에 대한 적하 방법 {METHOD FOR LOADING A RAILWAY VEHICLE AND RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 트랙 유지보수 차량에 벌크 자재를 적하하는 방법에 관한 것으로, 상기 벌크 자재는 소정의 벌크 자재 높이(hs)를 갖는 덤프콘(dump cone)을 형성한 후, 적하 지점으로부터 이격되어 차량의 이송 방향 또는 종방향으로 벌크 자재 컨테이너에 대해 상대적으로 이동함으로써 새로운 덤프 콘을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 트랙 유지보수 차량에 관한 것이다.
유럽 특허 공개번호 EP 0429 713 또는 미국 특허 공고번호 US 7192238에 따르면, 작업시 임의의 수량의 유사한 차량을 결합시켜 하역 열차(loading train)를 형성하는 트랙 유지보수 차량에 대한 내용이 기공지되어 있다. 컨베이어 벨트의 이송 방향을 기준으로, 각 트랙 유지보수 차량에 있는 벌크 자재 컨테이너의 후방 영역에는 센서 장치가 배치되며, 센서 장치는 차광막 또는 기계적 필러(mechanical feeler)의 기능을 하도록 디자인되고, 저장 과정 동안 최대 충진 높이가 달성되었는지의 여부를 모니터링한다.
적하 질량을 결정하기 위한 목적으로, 대차에 스트레인게이지를 배치하는 방법이 독일 특허번호 DE 202013102362에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종류의 방법 및 최적의 적하 작업이 가능한 트랙 유지보수 차량을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 청구항 제 1항 및 제 4항 또는 제 7항의 특징부에서 인용된 내용에서 구체화된 유형의 트랙 유지보수 차량 또는 방법에 의해 구현된다.
이러한 유형의 트랙 유지보수 차량 또는 방법에 의해, 적하 작업시 측정되는 벌크 자재의 밀도에 의해 각 경우마다 최대로 충진하는 것이 가능하며, 이는 매우 경제적인 방법이다. 이렇게 함으로써, 적하 중량이 최대 허용가능한 부하 한계를 항상 초과하지 않도록 보장된다.
본 발명의 추가의 이점은 추가의 청구 범위 및 도면의 설명으로부터 명백 해진다.
본 발명에 따라 전술한 종류의 방법 및 최적의 적하 작업이 가능한 트랙 유지보수 차량이 제공된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 두개의 트랙 유지보수 차량으로 구성된 하역 열차의 측면도를 도시하며;
도 2 및 3은 트랙 유지보수 차량의 온트랙 언더캐리지(on-track undercarriage)에 대한 확대도 및 단순화된 평면도를 각각 도시한다.
도 1에 도시된 트랙 유지보수 차량(1)은 각각 기본적으로 차량 프레임(4) - 두개의 온트랙 언더캐리지(2)를 통해 트랙(3) 상에서 이동 - 및 프레임에 연결된 벌크 자재 컨테이너(5)로 구성된다. 차량의 종방향으로 연장되는 하부 컨베이어 벨트(6)에 의해 벌크 자재 컨테이너(5)의 바닥면이 형성되며, 컨베이어 벨트는 이송 방향(8)으로 벨트를 이동시키기 위한 드라이브(7)를 포함한다. 상기 이송 방향(8)을 기준으로, 벌크 자재 컨테이너(5)의 전방 단부에는 하부 컨베이어 벨트(6)의 배출 단부 아래쪽의 차량 프레임(4) 상에서 지지되는 이송 컨베이어 벨트(9)(하부 컨베이어 벨트와 인접 배치됨)가 제공된다. 이송 컨베이어 벨트(9)는 차량 프레임(4)의 전방 단부에서 돌출되어 소정의 경사도를 갖고 위쪽으로 향하도록 구성되며, 드라이브가 장착된다.
결합 장치에 의해, 임의의 수의 유사하게 디자인된 트랙 유지보수 차량(1)을 조립하여 트랙(3) 상에서 이동 가능한 하역 열차를 형성함으로서, 하역 및 반출을 자체적으로 수행할 수 있도록 구성된다. 이렇게 함으로써, 이송 지점(10)에서 하부 컨베이어 벨트(6)의 적하 지점(11)으로 배출된 벌크 자재(12)가 저장된다. 이송 지점(10)의 영역에는 비접촉식 센서 장치(13)가 제공되며, 본 장치는 적하 지점(11)의 영역에서 형성되는 벌크 자재의 높이(hs) 및 덤프콘(14)의 체적을 지속적으로 검출하는 기능을 수행한다.
도 2에 간략히 확대 도시된 바와 같이, 온트랙 언더캐리지(2)는 종방향(16)으로 서로 이격 배치된 두개의 휠 셋(17)을 장착하기 위해 제공되는 대차 프레임(bogie frame, 15)을 포함한다. 상기 대차 프레임(15)은 휠 셋(17)의 회전 축선(18) 방향에 대해 서로 이격 배치된 두개의 종방향 프레임 빔(20)으로 구성되며, 이들 각각은 휠 셋(17)의 지지를 위한 축 베어링(20)을 포함한다. 이들 종방향 프레임 빔(20)은 횡방향 프레임 빔(21)에 의해 두개의 휠 셋(17) 사이의 중간에서 상호 연결된다.
횡방향 프레임 빔(21)과 인접 휠 셋(17)의 축 베어링(19) 사이에 위치한 종방향 프레임 빔(20)의 각 케이스에는 스트레인 게이지(22)가 배치된다. 한편, 각 종방향 프레임 빔(20)에는 스트레인 게이지(22)가 하나씩만 제공되며, 두개의 스트레인 게이지(22)는 회전 축선(18)에 평행하게 연장되는 횡방향에서 볼 때, 서로 옵셋 배치된다. 두개의 스트레인 게이지(22)에서 나온 신호는 증폭 측정기에서 결합됨으로써, 평균 스트레인 값이 도출되도록 구성된다. 바람직하게는 스트레인 게이지(22)는 각 종방향 프레임 빔(20)의 하부에 고정된다. 스위블 링(swivel ring, 23) 또는 대차 피봇(bogie pivot)이 횡방향 프레임 빔(21)의 중앙에 제공됨으로써, 차량 프레임(4)에 연결되도록 구성된다.
각 스트레인 게이지(22)는, 서로 평행하게 흐르는 인장 라인(tension line)을 갖는 메인 전원 흐름(main power flow)이 나타나는 한편, 전단 응력이 제로가 되는 종방향 프레임 빔(20)의 한 지점에서 고정되며, 메인 전원 흐름은 종방향 프레임 빔(20)의 종방향(16)으로 연장되고, 최소의 횡방향으로 연장되는 반력(force reaction)을 갖도록 구성된다. 이는 전원의 흐름 방향이 한 방향으로만 명확하게 흐른다는 것을 의미하며, (전단) 전원이 스트레인 게이지(22)의 측정 결과에 영향을 미칠 수 있는 다른 방향으로부터의 "간섭" 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다.
스트레인 게이지(22)에 대한 최상의 위치는 각 개별 온트랙 언더캐리지(2)마다 유한요소법에 의해 결정된다. 이에 의해, 정확한 위치와 함께 최대 정밀도가 보장할 수 있다
도 3에는, 특별히 무거운 하중에 적합한 변형된 형태의 온트랙 언더캐리지(2)가 도시되어 있다. 상기 언더캐리지(2)는 중축선(16) 방향으로 서로 이격 배치된, 도 2에 이미 도시된 바 있는 형태의 2개의 대차 프레임(15)으로 구성된다. 양 대차 프레임(15)는 대차 피봇(23)에 의해 프레임 브릿지(24)와 분절적으로 연결됨으로써 차량 프레임(4)과 연결되도록 구성되며, 프레임 브릿지는 대차 프레임(15)의 대차 피봇들(23) 사이에 배치되는 중앙 스위블 링(23)을 포함한다.
각 스트레인 게이지(22)는 중앙 스위블 링(23) 및 인접 대차 프레임(15)의 인접 대차 피봇(23) 사이에 위치한 프레임 브릿지(24)의 각 케이스 내에 배치된다. 총 2개의 스트레인 게이지(22)만이 프레임 브릿지에 배치되며, 이들은 회전 축선(18)에 평행하게 연장되는 횡방향에서 볼 때, 서로 옵셋 배치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 스트레인 게이지(22)의 옵셋 배치에 의해, 트랙이 편구배(superelevation)를 가지는 경우 차량의 기울기를 보정할 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 다른 공지의 방법, 예컨대 대차 서스펜션 상에 스트레인 게이지를 배치하거나 또는 스프링의 압축을 측정하는 등의 방법으로, 하중에 의해 온트랙 언더캐리지(2)에 유발된 힘의 효과를 검출하는 것도 - 적재 질량을 결정하기 위한 목적인 경우에 - 또한 원칙적으로 가능하다.
본 발명에 따른 방법에 대해 특히 도 1을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 전방 유지보수 차량(1)이 이송 방향(8)으로 장착되어 있으며, 하부 컨베이어 벨트(8)는 움직이지 않고 고정되어 있다. 후방 단부에 인접하고 후방 유지보수 차량(1)에 인접한 이송 컨베이어 벨트(9)를 통해 벌크 자재가 배출됨으로써 덤프콘(14)이 지속적으로 성장한다.
센서 장치(13)에 의해 벌크 자재의 높이(hs)를 지속적으로 검출함으로써 덤프콘(14)의 체적(Vs)을 산출한다. 예컨대 트랙이 편구배를 갖는 경우 비대칭 하중의 보상을 위해서는, 두개의 센서 장치를 차량의 횡방향으로 서로 이격 배치하는 것이 바람직하며, 또한 대안적으로는 센서 장치를 이송 컨베이어 벨트(9)의 상단 단부에 배치할 수도 있다.
이에 함께, 트랙 유지보수 차량(1)을 지지하는 온트랙 언더캐리지(2)에서 하중에 의해 야기된 힘의 효과를 측정함으로써 덤프콘(14)의 질량(ms)이 산출된다.
상기 체적(Vs) 및 질량(ms)으로부터 산출된 벌크 자재의 밀도에 의해 덤프콘(14)의 최대 덤프 높이 또는 최대 충전도(hx)가 산출되며, 이는 트랙 유지보수 차량(1)의 최대 허용가능한 총 적하 질량(mmax)과 연관된다. 최대 덤프 높이에 도달하는 즉시, 하부 컨베이어 벨트(6)의 드라이브가 자동 작동됨으로써, 덤프콘(14)이 적하 지점(11)에서 이격되어 벌크 자재 컨테이너(5)에 대해 이송 방향(8) 전방으로 이동하도록 구성된다.
이러한 과정은 최초의 덤프콘(14)이 하부 컨베이어 벨트(6)의 전방 단부에 도달할 때까지 반복된다. 하부 컨베이어 벨트(6)의 이러한 단계적 움직임은, 최대 허용가능한 총 적하 질량(mmax)에 도달하면 벌크 자재 컨테이너(5)에 대한 적하가 완료되도록 하는 방식으로 자동적으로 제어된다.
따라서, 허용되어서는 않되는 트랙 유지보수 차량의 과부하 손상이나 축방향 하중의 위반이 공정에서 일어나지 않게 하면서, 최적의 방식으로 적하 용량을 활용할 수 있다. 또한 벌크 자재 컨테이너(5)의 전체 길이에 걸쳐 벌크 자재가 최적으로 분포 저장될 수 있도록 보장한다.
최대 허용가능 적하량의 달성 여부는, 작업자가 인지할 수 있게끔 트랙 유지보수 차량(1)에 광학적 및 음향적 방법으로 표시된다. 과부하인 경우, - 차량에 고정 장착된 텔레매틱스 모듈에 의해 - 텍스트 메시지를 하나 이상의 미리 설정된 전화번호로 자동 전송하는 것도 또한 가능하다. 각 차량에 설치된 GPS 수신기에 의해 차량의 작동 방향이 결정되며, 또한 실제 적하 중량이나 임의의 모호한 위반 내역을 GPS에 의해 결정된 위치로 링크시키는 것도 가능하다.

Claims (8)

  1. 트랙 유지보수 차량(1)에 벌크 자재를 적하하는 방법에 있어서,
    벌크 자재는 - 소정의 벌크 자재 높이(hs)를 갖는 덤프콘(14)을 형성한 후 - 적하 지점(11)으로부터 이격되어 차량의 이송 방향 또는 횡방향(8)으로 벌크 자재 컨테이너(5)에 대해 이동함으로써 새로운 덤프콘(14)을 형성하고,
    a) 벌크 자재 높이(hs)에 의해, 적하 지점(11)의 영역에서 형성된 덤프콘(14)의 체적(Vs)이 산출되며,
    b) 트랙 유지보수 차량(1)을 지지하는 온트랙 언더캐리지(2)에서 적하에 의한 힘의 효과(force effect)가 측정됨으로써, 덤프콘(14)의 질량(ms)이 산출되고,
    c) 상기 체적(Vs) 및 질량(ms)으로부터 산출된 벌크 자재의 밀도에 의해 덤프콘(14)의 최대 덤핑 높이가 - 트랙 유지보수 차량(1)의 최대 허용가능한 총 적하중량(mmax)과 연관되어 - 산출되며, 선택적으로 작업자에게 표시되고, 및/또는 적하 지점(11)으로부터 이격된 벌크 자재의 이동은 최대 허용가능한 총 적하중량(mmax)이 달성될 때까지 자동적으로 제어되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량에 벌크 자재를 적하하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    최대 허용가능한 총 적하중량(mmax)에 도달한 후, 벌크 자재의 전방 이동 및 적하 동작이 모두 자동적으로 중단되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량에 벌크 자재를 적하하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적하에 의한 힘의 효과는, 온트랙 언더캐리지(2)의 휨(deflection)을 측정함으로써 검출되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량에 벌크 자재를 적하하는 방법.
  4. 트랙에서 이동하는 온트랙 언더캐리지(2) 위에 지지되는 차량 프레임(4)을 포함하는 트랙 유지보수 차량에 있어서,
    이송 지점(10)으로부터 벌크 자재 컨테이너(5)의 적하 지점(11)으로 배출되는 벌크 자재(12)를 저장하기 위해 차량 프레임(4)에 연결되는 벌크 자재 컨테이너(5)를 포함하며, 또한 적하 지점(11)의 영역에 형성되는 벌크 자재 높이(hs) 및 덤프콘(14)의 체적을 지속적으로 검출하기 위해 이송 지점(10)의 영역에 비접촉식 센서 장치(13)를 구비하며,
    각 온트랙 언더캐리지(2)는
    a) 종방향(16)으로 서로 이격된 두개의 휠 셋(17)을 지지하기 위해 제공되는 대차 프레임(bogie frame, 15)을 포함하고,
    b) 대차 프레임(15)은 휠 셋(17)의 회전 축선(18) 방향으로 서로 이격된 두개의 종방향 프레임 빔(20)으로 구성되며, 이들 각각은 휠 셋(17)의 지지를 위한 축 베어링(20)을 포함하고,
    c) 두개의 종방향 프레임 빔(20)은 횡방향 프레임 빔(21)에 의해 두개의 휠 셋(17) 사이에서 상호 연결되며,
    d) 프레임의 휨을 검출하기 위한 스트레인 게이지(22)가 대차 프레임(15)에 배치되고, 각 스트레인 게이지(22)는 횡방향 프레임 빔(21)과 인접 휠 셋(17)의 축 베어링(19) 사이에 위치한 종방향 프레임 빔(20)의 각 케이스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량.
  5. 제 4항에 있어서,
    각 종방향 프레임 빔(20)에는 하나의 스트레인 게이지(22)만이 제공되고,
    두개의 스트레인 게이지(22)는, 회전 축선(18)에 평행하게 연장되는 횡방향에서 볼 때, 서로 옵셋 배치되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    스트레인 게이지(22)는, 종방향 프레임 빔(20)의 종방향(16)으로 연장되고 최소의 횡방향으로 연장되는 반력(force reaction)을 갖는 메인 전원 흐름(main power flow)이 나타나는 종방향 프레임 빔(20)의 한 지점에서 고정되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량.
  7. 트랙에서 이동하는 온트랙 언더캐리지(2) 위에 지지되는 차량 프레임(4)을 포함하는 트랙 유지보수 차량에 있어서,
    이송 지점(10)으로부터 벌크 자재 컨테이너(5)의 적하 지점(11)으로 배출되는 벌크 자재(12)를 저장하기 위해 차량 프레임에 연결되는 벌크 자재 컨테이너(5)를 포함하며, 또한 적하 지점(11)의 영역에 형성되는 벌크 자재 높이(hs) 및 덤프콘(14)의 체적을 지속적으로 검출하기 위해 이송 지점(10)의 영역에 비접촉식 센서 장치(13)를 구비하며,
    각 온트랙 언더캐리지(2)는
    a) 종방향(16)으로 서로 이격된 두개의 휠 셋(17)을 지지하기 위해 제공되는 대차 프레임(bogie frame, 15)을 포함하고,
    b) 대차 프레임(15)은 휠 셋(17)의 회전 축선(18) 방향으로 서로 이격된 두개의 종방향 프레임 빔(20)으로 구성되며, 이들 각각은 휠 셋(17)의 지지를 위한 축 베어링(20)을 포함하고,
    c) 두개의 종방향 프레임 빔(20)은 횡방향 프레임 빔(21)에 의해 두개의 휠 셋(17) 사이에서 상호 연결되며,
    d) 종방향(16)을 기준으로 상호 이격 배치된 두개의 대차 프레임(15)은 대차 피봇(23)을 통해 각 케이스에서, 중앙 스위블 링(23)을 포함하고 대차 프레임(15)의 대치 피봇들(23) 사이에 위치한 프레임 브릿지(24)와 연결됨으로써 차량 프레임(4)과 연결되도록 구성되고,
    e) 프레임의 휨을 검출하기 위한 스트레인 게이지(22)가 제공되고, 각 스트레인 게이지(22)는 중앙 스위블 링(23) 및 인접 대차 프레임(15)의 인접 대차 피봇(23) 사이에 위치한 프레임 브릿지(24)의 각 케이스에 배치되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    프레임 브릿지(24)에는 두개의 스트레인 게이지(22)만이 배치되며,
    두개의 스트레인 게이지(22)는 회전 축선(18)에 평행하게 연장되는 횡방향에서 볼 때, 서로 옵셋 배치되는 것을 특징으로 하는
    트랙 유지보수 차량.
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