KR102299807B1 - 전기철도 전원공급 시스템 - Google Patents

전기철도 전원공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기철도 전원공급 시스템에 관한 것으로서, 철도차량(10)의 상단에 배치되며, 소정의 폭을 가지고 상기 철도차량(10)의 길이 방향으로 배치되는 전기 접속부(100); 철도선로를 따라 일정간격으로 배치된 전주(20)의 상단으로부터 하측으로 경사지게 배치되며, 철도차량(10)의 근접시, 일측 단부(210)가 상기 철도차량(10)의 전기 접속부(100)에 접촉되는 전원공급라인(200); 상기 철도차량(10)의 상단에 설치되어, 상기 전원공급라인(200)이 상기 전기 접속부(100)에 안정적으로 접촉되도록 상기 전원공급라인(200)을 가이드하는 가이드부(300); 및 상기 가이드부(300)와의 상호 작용에 의거하여, 상기 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 철도차량(10)의 근접시에만 외부로 노출되도록 상기 전원공급라인(200)을 보호하는 전원공급라인 보호장치(400)를 포함함으로써, 전원공급라인이 오염되거나, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

전기철도 전원공급 시스템{ELECTRIC RAILWAY POWER SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 전기철도에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전기철도에 전원을 공급하기 위한 전기철도 전원공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 전기 케이블로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시킨다. 이를 위해, 레일의 길이방향을 따라 전주가 배열되고, 전주에는 전주에 의해 지지되어 레일과 나란하게 배치되는 전기 케이블이 설치된다. 또한, 철도차량의 상측에는 전기 케이블과 접속되어 철도차량으로 전원을 공급하도록 하는 팬터그래프가 설치되며, 된다. 이 때, 상기 팬터그래프는 철도차량 운행시 철도 차량이 전기 케이블과 원활하게 접속되도록 탄성력에 의해 상하로 승강 가능한 구조를 갖는다.
따라서 종래에는 전기 케이블을 지지하기 위해 많은 수의 전주가 설치되어야 하고, 이로 인해, 전주 설치를 위한 건설비가 증가하며, 전주의 설치 개수가 증가함에 따라 유지보수 비용이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 철도차량의 상측에 설치되는 팬터그래프로 인해 철도차량 운행시 소음과 공기 저항이 증가하는 문제가 있었다.
한국 등록특허 10-1517132호에는 이러한 문제를 해결하기 위한 철도차량의 전원공급장치가 개시되어 있다. 상기 특허는 철도차량의 상측에 배치되는 전기 접속부; 및 일측 단부가 상기 전기 접속부에 접촉되도록 전주에 매달리게 설치되는 전원공급라인을 포함하고, 상기 전원공급라인은 하측으로 경사지게 배치되며, 상기 전원공급라인의 단부에는 라운드지게 형성되는 만곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 전원공급장치에 관한 것으로서, 전주의 설치 개수를 감소시킴으로써 건설비를 감소시키고, 팬터그래프를 설치하지 않아도 됨으로써 철도 차량의 소음 및 공기 저항을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
그런데, 상기한 바와 같은 철도차량의 전원공급장치는 상기 전원공급라인의 끝단이 외부에 노출되어 있음으로써, 오염에 취약하고, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성이 높은 문제가 있었다. 또한, 상기의 종래 기술은 전원공급라인과 전기접속부가 접촉할 때, 순간적으로 스파크가 발생하여 화재의 위험에 노출되어 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1517132호(2015.05.13.공고)
따라서 본 발명은 전주로부터 연장된 전원공급라인의 끝단이 철도차량이 근접할 때에만 노출되도록 함으로써, 전원공급라인이 오염되거나, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성을 최소화하는 전기철도 전원공급 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 전기철도 전원공급 시스템은 철도차량(10)의 상단에 배치되며, 소정의 폭을 가지고 상기 철도차량(10)의 길이 방향으로 배치되는 전기 접속부(100); 철도선로를 따라 일정간격으로 배치된 전주(20)의 상단으로부터 하측으로 경사지게 배치되며, 철도차량(10)의 근접시, 일측 단부(210)가 상기 철도차량(10)의 전기 접속부(100)에 접촉되는 전원공급라인(200); 상기 철도차량(10)의 상단에 설치되어, 상기 전원공급라인(200)이 상기 전기 접속부(100)에 안정적으로 접촉되도록 상기 전원공급라인(200)을 가이드하는 가이드부(300); 및 상기 가이드부(300)와의 상호 작용에 의거하여, 상기 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 철도차량(10)의 근접시에만 외부로 노출되도록 상기 전원공급라인(200)을 보호하는 전원공급라인 보호장치(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가이드부(300)는 상기 전기 접속부(100)의 상부면으로 부터 일정한 제1 높이(h1)에 상호 평행하게 배치된 복수의 가이드봉(310); 및 상기 복수의 가이드봉(310)을 상기 철도차량(10)의 상부에 고정시키는 다수의 지지대(320)를 포함하되, 상기 복수의 가이드봉(310)은 양 끝단(311, 312)이 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)를 향해 소정의 기울기를 가지고 소정 길이 만큼 연장될 수 있다.
바람직하게, 상기 전원공급라인 보호장치(400)는 상기 전원공급라인(200)이 관통하거나, 전원공급라인(200)을 내부에 보호할 수 있는 원통형의 형상으로 구현되며, 상기 원통형의 길이방향으로 소정의 가이드홈(411)을 구비하는 하우징부(410); 및 상기 전원공급라인(200)의 길이 방향에 수직으로 연장되어 상기 하우징부(410)에 형성된 가이드홈(411)을 통해 상기 하우징부(410)의 외부로 돌출되는 복수의 돌기부(421)를 구비하고, 상기 가이드홈(411)을 따라 이동하면서 전원공급라인(200)을 견인하는 견인장치(420)를 포함하되, 상기 견인장치(420)는 상기 철도차량(10)의 근접시 상기 복수의 가이드봉(310)의 가압에 의해 상기 복수의 돌기부(421)가 상기 하우징부(410)의 하부로 이동하여 상기 전원공급라인(200)을 외부로 노출시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 전원공급라인 보호장치(400)는 상기 견인장치(420)의 상부에 압축스프링(430)을 더 포함하고, 상기 압축스프링(430)은 상기 복수의 돌기부(421)가 상기 복수의 가이드봉(310)의 가압의 영향으로부터 벗어난 경우, 압축복원력에 의해 상기 복수의 돌기부(421)의 위치를 상기 하우징부(410)의 상부로 복원시켜 상기 전원공급라인(200)을 상기 하우징부(410)의 내부로 인입시킬 수 있다.
본 발명의 전기철도 전원공급 시스템은 전주로부터 연장된 전원공급라인의 끝단이 철도차량이 근접할 때에만 노출되도록 함으로써, 전원공급라인이 오염되거나, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 전반적인 사용 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 주요 부분에 대한 사용 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호 장치에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호 장치의 제1 동작에 대한 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호 장치의 제2 동작에 대한 동작상태를 설명하기 위한 단면이다.
도 6 내지 도 10은 철도의 이동에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 상세한 동작 상태를 예시한 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하되, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 한편 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술 분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 전반적인 사용 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 주요 부분에 대한 사용 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템은 전기 접속부(100), 전원공급라인(200), 가이드부(300) 및 전원공급라인 보호장치(400)를 포함한다.
전기 접속부(100)는 철도차량(10)의 상단에 배치되어 전원공급라인(200)으로부터 공급된 전기를 철도차량(10)으로 공급한다. 특히, 전기 접속부(100)는 도 2에 예시된 바와 같이, 소정의 폭을 가지고 상기 철도차량(10)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
전원공급라인(200)은 철도선로를 따라 일정간격으로 배치된 전주(20)의 상단으로부터 하측으로 경사지게 배치되며, 철도차량(10)의 근접시, 일측 단부(210)가 철도차량(10)의 전기 접속부(100)에 접촉된다. 이를 위해, 전주(20)는 철도차량의 길이에 대응된 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
가이드부(300)는 전원공급라인(200)이 전기 접속부(100)에 안정적으로 접촉되도록 전원공급라인(200)을 가이드한다. 이를 위해, 가이드부(300)는 철도차량(10)의 상단에 설치되며, 전기 접속부(100)의 상부면으로 부터 일정한 제1 높이(h1)에 상호 평행하게 배치된 복수의 가이드봉(310)과, 복수의 가이드봉(310)을 상기 철도차량(10)의 상부에 고정시키는 다수의 지지대(320)를 포함할 수 있다. 이 때, 다수의 지지대(320)는 도 2에 예시된 바와 같이, 복수의 가이드봉(310)으로부터 소정의 폭을 유지하면서 철도차량(10)의 상단에 설치될 수 있는데, 이는 후술될 전원공급라인 보호장치(400)로부터 돌출된 복수의 돌기부(421)가 지나갈 공간을 확보하기 위함이다.
한편, 복수의 가이드봉(310)은 양 끝단(311, 312)이 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)를 향해 소정의 기울기를 가지고 소정 길이 만큼 연장됨으로써, 후술될 전원공급라인 보호장치(400)로부터 돌출된 복수의 돌기부(421)가 가이드부(300) 하부로 가이드되는 것을 용이하게 하고, 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 전기 접속부(100)에 접촉할 때의 충격을 최소화하기 위해, 그 기울기에 따라 상기 복수의 돌기부(421)를 서서히 가압하도록 한다.
전원공급라인 보호장치(400)는 가이드부(300)와의 상호 작용에 의거하여, 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 철도차량(10)의 근접시에만 외부로 노출되도록 상기 전원공급라인(200)을 보호한다. 즉, 전원공급라인 보호장치(400)는 철도차량(10)이 근접하지 않는 경우에는 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)를 내부에 보호하여, 철도차량(10)이 근접시에만 일측단부(210)를 노출시켜 전기 접속부(100)와 접촉하도록 한다.
이러한 전원공급라인 보호장치(400)의 구성 예가 도 3 내지 도 5에 예시되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호장치(400)에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호장치(400)의 제1 동작에 대한 동작상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급라인 보호장치(400)의 제2 동작에 대한 동작상태를 설명하기 위한 단면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 전원공급라인 보호장치(400)는 전원공급라인(200)이 관통하거나, 전원공급라인(200)을 내부에 보호할 수 있는 원통형의 형상으로 구현된 하우징부(410); 및 전원공급라인(200)을 하우징부(410)의 내부에서 외부로 견인하는 견인장치(420)를 포함하되, 하우징부(410)는 상기 원통형의 길이방향으로 소정의 가이드홈(411)을 구비하고, 견인장치(420)는 전원공급라인(200)의 길이 방향에 수직으로 연장되어 하우징부(410)에 형성된 가이드홈(411)을 통해 하우징부(410)의 외부로 돌출되는 복수의 돌기부(421)를 구비하고, 가이드홈(411)을 따라 이동하면서 전원공급라인(200)을 견인한다.
특히, 견인장치(420)는 철도차량(10)의 근접시 복수의 가이드봉(310)의 가압에 의해 복수의 돌기부(421)가 하우징부(410)의 하부로 이동하여 전원공급라인(200)을 외부로 노출시킨다.
또한, 전원공급라인 보호장치(400)는 관통공(441)이 형성된 상부의 마개(440); 견인장치(420)에 의해 전원공급라인(200)이 외부로 노출될 때 오픈되는 하부의 뚜껑(450); 및 견인장치(420)의 상부와 마개(440) 사이에 압축스프링(430)을 더 포함할 수 있다.
하부의 뚜껑(450)은, 전원공급라인 보호장치(400) 내부를 폐쇄시켜 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 불필요하게 외부에 노출되는 것을 방지함으로써, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성을 줄인다. 한편, 철도차량(10)의 근접으로 인해, 복수의 돌기부(421)가 복수의 가이드봉(310)에 의해 가압되고, 이로 인해 복수의 돌기부(421)가 하우징부(410)의 하부로 밀려 내려올 경우, 하부의 뚜껑(450)이 오픈되어 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)를 노출시킨다.
압축스프링(430)은 복수의 돌기부(421)가 복수의 가이드봉(310)의 가압의 영향으로부터 벗어난 경우, 즉, 근접한 철도차량(10)이 없는 경우, 압축복원력에 의해 복수의 돌기부(421)의 위치를 하우징부(410)의 상부로 복원시켜 전원공급라인(200)을 하우징부(410)의 내부로 인입시킨다.
도 4는 전원공급라인 보호장치(400)가 전원공급라인(200)을 내부에 보호하고 있는 상태(제1 동작 상태)를 예시하고, 도 5는 전원공급라인 보호장치(400)가 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)를 외부로 노출시킨 상태(제2 동작 상태)를 예시하고 있다. 즉, 도 4는 압축스프링(430)의 압축복원력에 의해 복수의 돌기부(421)가 하우징부(410)의 상부에 당겨 올라가 있고, 이로 인해 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 하우징부(410) 내부에 위치하며, 하부의 뚜껑(450)이 닫혀 있는 상태를 예시하고, 도 5는 철도차량(10)의 상단에 설치된 복수의 가이드봉(310)에 의해 복수의 돌기부(421)가 가압되어 하우징부(410)의 하부로 밀려 내려가 있고, 이로 인해 하부의 뚜껑(450)이 오픈되어, 전원공급라인(200)의 일측단부(210)가 하우징부(410) 외부로 노출된 상태를 예시한다.
도 6 내지 도 10은 철도의 이동에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기철도 전원공급 시스템의 상세한 동작 상태를 예시한 도면들로서, 도 6은 전원공급라인(200)이 전원공급라인 보호 장치(400) 내부에 보호되고 있는 상태에서, 가이드봉(310)과 만나기 전 상태를 예시하고, 도 7은 철도차량의 이동에 따라, 전원공급라인 보호장치(400)가 가이드봉(310)과 만나는 순간을 예시하고, 도 8은 전원공급라인 보호장치(400)의 돌기부(421)가 가이드봉(310)의 진입부(311)로 진입한 후, 가이드봉(310)에 의해 가압되기 시작하여 전원공급라인(200)을 1차적으로 노출시킨 상태를 예시하고, 도 9는 전원공급라인 보호장치(400)가 가이드봉(310)에 의해 가압되어 전원공급라인(200)을 최대로 노출시켜 전기 접속부(100)에 접촉시킨 상태를 예시하고, 도 10은 전원공급라인 보호장치(400)가 가이드봉(310)의 후반부(312)로 이동하여 가이드봉(310)을 따라 상승하면서, 전원공급라인(200)이 전원공급라인 보호장치(400) 내부로 인입되는 상태를 예시하고 있다. 도 6 내지 도 10의 예에서, 화살표는 철도차량의 이동 방향을 나타낸다.
이와 같이 함으로써, 본 발명의 전기철도 전원공급 시스템은 전주로부터 연장된 전원공급라인의 끝단이 철도차량이 근접할 때에만 노출되도록 함으로써, 전원공급라인이 오염되거나, 강우 또는 먼지 등으로 인한 전기적인 오작동 가능성을 최소화할 수 있는 것이다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명이 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 철도차량 20: 전주
100: 전기 접속부 200: 전원공급라인
300: 가이드부 400: 전원공급라인 보호장치

Claims (4)

  1. 철도차량(10)의 상단에 배치되며, 소정의 폭을 가지고 상기 철도차량(10)의 길이 방향으로 배치되는 전기 접속부(100);
    철도선로를 따라 일정간격으로 배치된 전주(20)의 상단으로부터 하측으로 경사지게 배치되며, 철도차량(10)의 근접시, 일측 단부(210)가 상기 철도차량(10)의 전기 접속부(100)에 접촉되는 전원공급라인(200);
    상기 철도차량(10)의 상단에 설치되어, 상기 전원공급라인(200)이 상기 전기 접속부(100)에 안정적으로 접촉되도록 상기 전원공급라인(200)을 가이드하는 가이드부(300); 및
    상기 가이드부(300)와의 상호 작용에 의거하여, 상기 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 철도차량(10)의 근접시에만 외부로 노출되도록 상기 전원공급라인(200)을 보호하는 전원공급라인 보호장치(400)를 포함하되,
    상기 전원공급라인 보호장치(400)는
    상기 전원공급라인(200)이 관통하거나, 상기 전원공급라인(200)을 내부에 보호할 수 있는 원통형의 형상으로 구현되며, 상기 원통형의 길이방향으로 소정의 가이드홈(411)을 구비하는 하우징부(410);
    상기 전원공급라인(200)의 길이 방향에 수직으로 연장되어 상기 하우징부(410)에 형성된 가이드홈(411)을 통해 상기 하우징부(410)의 외부로 돌출되는 복수의 돌기부(421)를 구비하고, 상기 가이드홈(411)을 따라 이동하면서 전원공급라인(200)을 견인하는 견인장치(420);
    관통공(441)이 형성된 상부의 마개(440);
    상기 전원공급라인 보호장치(400) 내부를 폐쇄시켜 상기 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)가 불필요하게 외부에 노출되는 것을 방지하고, 상기 철도 차량(10) 근접시, 상기 전원공급라인(200)의 일측 단부(210)를 노출시키기 위해 오픈되는 하부의 뚜껑(450); 및
    상기 견인장치(420)의 상부와 마개(440) 사이에 설치되어, 상기 철도 차량(10)과 멀어질 경우, 압축 복원력에 의해 상기 전원공급라인(200)을 상기 하우징부(410)의 내부로 인입시키는 압축 스프링(430)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기철도 전원공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드부(300)는
    상기 전기 접속부(100)의 상부면으로 부터 일정한 제1 높이(h1)에 상호 평행하게 배치된 복수의 가이드봉(310); 및
    상기 복수의 가이드봉(310)을 상기 철도차량(10)의 상부에 고정시키는 다수의 지지대(320)를 포함하되,
    상기 복수의 가이드봉(310)은
    양 끝단(311, 312)이 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)를 향해 소정의 기울기를 가지고 소정 길이 만큼 연장된 것을 특징으로 하는 전기철도 전원공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 견인장치(420)는
    상기 철도차량(10)의 근접시 상기 복수의 가이드봉(310)의 가압에 의해 상기 복수의 돌기부(421)가 상기 하우징부(410)의 하부로 이동하여 상기 전원공급라인(200)을 외부로 노출시키는 것을 특징으로 하는 전기철도 전원공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 압축스프링(430)은
    상기 복수의 돌기부(421)가 상기 복수의 가이드봉(310)의 가압의 영향으로부터 벗어난 경우, 압축복원력에 의해 상기 복수의 돌기부(421)의 위치를 상기 하우징부(410)의 상부로 복원시켜 상기 전원공급라인(200)을 상기 하우징부(410)의 내부로 인입시키는 것읕 특징으로 하는 전기철도 전원공급 시스템.
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