KR102369316B1 - I-빔을 이용한 철도레일 보강장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 폐철도레일부재 대신에 I-빔이 적용됨에 따라 구조적 강도가 증대될 뿐만 아니라 다수의 I-빔이 일체로 결속되는 레일보강대의 양단이 계단형으로 단차지게 배열됨에 따라 종방향 연접부위에서의 보강력 저하가 최소화될 수 있도록 한 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치에 관한 것이다.
개시된 내용은 다수의 침목에 걸쳐 철도레일의 종방향으로 형성되고 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되게 배열되는 레일보강대와, 상기 레일보강대를 형성하는 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되도록 결속하는 결속부재와, 상기 결속부재를 침목 또는 도상에 일체로 체결하는 체결부재를 포함하는 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치를 일 실시예로 제시한다.

Description

I-빔을 이용한 철도레일 보강장치{APPARATUS FOR REINFORCING RAILWAIL USING I-BEAM}

개시된 내용은 지반 약화 또는 빈번한 철도 주행 등의 영향으로 인한 철도레일의 변형 또는 침하를 방지하기 위해 철도레일의 침목에 부가설치되는 철도레일 보강장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 철도레일은 철도차량의 이동 경로를 따라 다수개의 침목이 이격되게 배치되고, 배치된 침목과 직교하는 방향으로 한 쌍의 철도레일이 일정 간격만큼 이격된 상태로 상호 평행하게 배열되어 철도차량의 하중을 지지하고 주행충격을 흡수한다.

철도차량이 철도레일 상을 안전하게 주행하기 위해서는 침목 위에 시공된 두 철도레일의 간격이 일정하게 유지되어야 하지만, 연약지반 상에 철도레일이 설치될 경우에는 지반 약화 또는 빈번한 철도 주행 등으로 인해 철도레일이 변형되거나 처지게 된다.

또한 철도레일을 가로지르는 배선공사나 수로공사, 철도부설물 등을 시공하는 경우에는 철도레일을 지지하는 지반이 약화되면서 철도레일이 부분적으로 처지거나 변형될 수 있다.

이러한 철도레일의 변형이나 처짐은 철도레일 상을 주행하는 철도차량의 진동을 유발할 뿐만 아니라 심할 경우에는 탈선과 같은 안전사고를 초래할 수 있다. 따라서 철도레일에는 지반 약화 또는 빈번한 철도 주행 등의 영향으로 인한 철도레일의 변형 또는 침하를 방지하기 위해 철도레일 보강장치가 설치된다.

이러한 철도레일 보강장치의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2013-0030648호(2013.03.27. 공개)에는 철도차량이 주행하는 철도레일의 처짐을 방지하는 철도레일 보강장치에 있어서, 상기 철도레일을 지지하는 복수 개의 침목들 사이사이에 상기 침목과 나란하게 위치되어 상기 레일의 하부를 지지하는 복수 개의 횡보강대와, 상기 횡보강대와 상기 철도레일을 결합하는 제 1 조인트유닛과, 상기 철도레일을 따라 임의의 길이로 형성되고 한 쌍의 상기 철도레일의 중앙부분 위치되어 상기 복수 개의 횡보강대를 연결하는 종보강대와, 상기 횡보강대와 상기 종보강대를 결합하는 제 2 조인트유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일 보강장치가 개시된다.

또한 대한민국 특허등록 제10-1799982호(2017.11.11. 공고)에는 침목의 상부에 본선레일이 마련된 철도 라인의 보강장치로서, 상기 침목에 평행하게 배치된 상태에서 본선레일을 지지하는 하나 이상의 보강빔과, 철도 라인의 주행방향으로 상기 보강빔의 상단에 교차로 안착되어 상기 보강빔을 지지하는 하나 이상의 보강레일과, 상기 하나 이상의 보강레일 상부를 감싸면서 보강빔에 고정되어 철도 라인의 보강을 위한 지지력이 발휘되게 결속하는 브래킷으로 구성된 철도레일용 보강장치가 개시된다.

또한 대한민국 특허공개 제10-2019-0092684호(2019.08.08. 공개)에는 침목에 설치된 두 철도레일의 사이에서 2개 이상의 침목에 걸쳐지도록 배치되는 종보강대와, 상기 종보강대와 2개 이상의 침목을 결합시켜 종보강대를 통해 연결되는 다수의 침목이 함께 거동하면서 철도레일의 처짐이나 변형을 방지하도록 유도하는 결속유닛으로 구성되며, 상기 결속유닛은, 상기 종보강대의 상부를 감싸도록 절곡된 구조로 이루어진 밴드플레이트와, 상기 침목의 저면부에 배치되는 하부플레이트와, 상기 밴드플레이트와 하부플레이트를 결합시켜 종보강대와 침목을 결속하도록 이루어지되, 상단부는 나사기둥으로 형성되어 밴드플레이트를 관통한 채로 너트와의 체결에 의해 고정되고, 하단부는 고리로 형성되어 하부플레이트를 걸어 고정시키도록 이루어진 체결구로 구성된 것을 특징으로 하는 철도레일 처짐방지장치가 개시된다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 철도레일 보강장치의 경우에는 다수의 폐철도레일부재가 보강부재로 재활용함에 따라 구조적 강도에 문제가 있을 뿐만 아니라 다수의 폐철도레일부재가 동일 길이로 나란히 배열되어 결속됨에 따라 연접부위에 보강력이 저하되는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 특허공개 제10-2013-0030648호(2013.03.27. 공개) 2. 대한민국 특허등록 제10-1799982호(2017.11.11. 공고) 3. 대한민국 특허공개 제10-2019-0092684호(2019.08.08. 공개)

폐철도레일부재 대신에 I-빔이 적용됨에 따라 구조적 강도가 증대될 뿐만 아니라 다수의 I-빔이 일체로 결속되는 레일보강대의 양단이 계단형으로 단차지게 배열됨에 따라 종방향 연접부위에서의 보강력 저하가 최소화될 수 있도록 한 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치를 제공하고자 한다.

또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

개시된 내용은 다수의 침목에 걸쳐 철도레일의 종방향으로 형성되고 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되게 배열되는 레일보강대와, 상기 레일보강대를 형성하는 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되도록 결속하는 결속부재와, 상기 결속부재를 침목에 일체로 체결하는 체결부재를 포함하는 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치를 일 실시예로 제시한다.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 레일보강대를 형성하는 다수의 I-빔은 각각 동일한 길이를 가지고, 상기 레일보강대의 양단부는 계단형으로 단차지게 형성된다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치에 의하면, 구조적으로 강도가 약한 폐철도레일부재 대신에 고강도를 가지는 다수의 I-빔이 일체로 결속되어 철도레일의 종방향으로 배열고정됨에 따라 구조적 강도가 증대되는 장점이 있다.

또한 다수의 I-빔이 일체로 결속되는 레일보강대의 양단이 계단형으로 단차지게 배열되면서 종방향 연접부위가 선형으로 이루어지는 것이 아니라 계단형으로 단차지게 됨에 따라 레일보강대의 종방향 연접부위에서의 보강력 저하가 최소화되는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 사용상태도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 단면도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 연접부위의 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 사용상태도이고, 도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 단면도이다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 다수의 침목(3)을 일체로 연결하여 지지고정함에 따라 지반 약화 또는 빈번한 철도 주행 등의 영향으로 인한 철도레일(5)의 변형 또는 침하를 방지하는 역할을 한다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치는 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 다수의 침목(3)에 걸쳐 철도레일(5)의 종방향으로 형성되고 다수의 I-빔(11)이 지그재그식으로 연접되게 배열되는 레일보강대(10)와, 레일보강대(10)를 형성하는 다수의 I-빔(11)이 지그재그식으로 연접되도록 결속하는 결속부재(20)와, 결속부재(20)를 침목(3) 또는 도상에 일체로 체결하는 체결부재(30)를 포함한다.

여기서, 레일보강대(10)는 다수의 침목(3)을 연결고정하기 위한 일종의 연결대로, 다수의 침목(3)에 걸쳐지도록 철도레일(5)의 종방향으로 연장형성된다.

레일보강대(10)는 1개의 빔부재가 아니라 다수의 I-빔(11)이 지그재그식으로 연접되게 배열되는 것이 바람직하다. 레일보강대(10)는 지그재그식으로 연접되게 배열된 5개의 I-빔(11)을 포함하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 3개 또는 7개와 같이 5개 이외의 개수의 I-빔(11), 또는 짝수 개수의 I-빔(11)을 포함할 수도 있다.

레일보강대(10)가 5개의 I-빔(11)을 포함할 경우에, 도 2에 도시되는 바와 같이 양 가장자리와 정중앙에 위치되는 3개의 I-빔(11)은 상부로 돌출되고 나머지 I-빔(11)은 하부로 돌출되도록 연접되어 결속되는 것이 바람직하지만, 실시예에 따라서는 양 가장자리와 정중앙에 위치되는 3개의 I-빔(11)은 하부로 돌출되고 나머지 I-빔(11)은 상부로 돌출되도록 연접되어 결속될 수도 있다.

I-빔(11)을 포함하는 레일보강대(10)는 한정된 길이를 가질 수 밖에 없으므로, 철도레일(5)의 종방향으로 다수개를 연접되게 배열하여 사용할 수 밖에 없는 없는데, 이 경우에 레일보강대(10)의 종방향 연접부위는 상대적으로 보강력이 취약해지는 문제점이 있다. 도 3에는 전술한 문제점을 해소하기 위한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 연접부위의 평면도가 도시된다.

레일보강대(10)를 형성하는 다수의 I-빔(11)은 각각 동일한 길이를 가지도록 제조된다. 따라서 동일 길이를 가지는 다수의 I-빔(11)을 단순히 침목(3)의 길이방향으로 지그재그식으로 연접되게 배열하게 되면, 레일보강대(10)의 양단부가 직선을 이루게 되면서 레일보강대(10)의 종방향 연접부위에 보강력이 제대로 발휘되지 못한다.

개시된 내용에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 경우에는 도 3에 도시되는 바와 같이, 레일보강대(10)의 양단부가 계단형으로 단차지게 형성되도록 동일한 길이를 가지는 다수의 I-빔(11)을 연접시켜 고정함에 따라, 레일보강대(10)의종방향 연접부위가 선형으로 이루어지는 것이 아니라 계단형으로 단차지게 되면서 레일보강대의 종방향 연접부위에서의 보강력 저하가 최소화될 수 있게 된다.

전술한 레일보강대(10)를 형성하는 다수의 I-빔(11)은 결속부재(20)에 의해 지그재그식으로 연접되도록 결속된다. 결속부재(20)는 레일보강대(10)를 형성하기 위해 지그재그식으로 연접되게 배열된 다수의 I-빔(11)의 둘레를 둘러쌈에 따라 다수의 I-빔(11)을 일체로 결속하는 역할을 한다.

결속부재(20)는 다수의 I-빔(11)의 둘레를 둘러싼 후 양단부가 서로 체결되거나 클램핑되거나 조여지는 일정 폭의 금속띠로 형성되거나, 또는 지그재그식으로 연접된 다수의 I-빔(11)이 끼워지도록 대응되는 횡단면을 가지는 일정 길이의 관체로 형성될 수도 있다.

또한 결속부재(20)의 하측에는 차후에 설명될 체결부재(30)가 관통결합되는 체결공(21)이 형성된다.

전술한 다수의 I-빔(11)을 일체로 결속하는 결속부재(20)는 체결부재(30)에 의해 침목(3) 또는 도상에 일체로 체결된다. 체결부재(30)는 다수의 I-빔(11)을 일체로 결속하는 결속부재(20)를 침목(3) 또는 도상에 일체화함에 따라 서로 이격된 침목(3)이 레일보강대(10)를 통해 일체로 연결되어 지지고정되도록 하는 것으로, 통상의 앵커볼트로 형성 가능하다.

이상에서와 같은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치의 경우에는, 구조적으로 강도가 약한 폐철도레일부재 대신에 높은 강도를 가지는 다수의 I-빔(11)이 일체로 결속되어 철도레일의 종방향으로 배열고정됨에 따라 철도레일(5)의 보강을 위한 구조적 강도가 증대되며, 다수의 I-빔(11)이 일체로 결속되는 레일보강대(10)의 양단이 계단형으로 단차지게 배열되면서 종방향 연접부위가 선형으로 이루어지는 것이 아니라 계단형으로 단차지게 됨에 따라 레일보강대(10)의 종방향 연접부위에서의 보강력 저하가 최소화된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

3 : 침목
5 : 철도레일
10 : 레일보강대
11 : I-빔
20 : 결속부재
30 : 체결부재

Claims (3)

1. 다수의 침목에 걸쳐 철도레일의 종방향으로 형성되고 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되게 배열되는 레일보강대;
   상기 레일보강대를 형성하는 다수의 I-빔이 지그재그식으로 연접되도록 결속하는 결속부재; 및
   상기 결속부재를 침목에 일체로 체결하는 체결부재를 포함하며,
   상기 레일보강대를 형성하는 다수의 I-빔은 각각 동일한 길이를 가지고, 상기 레일보강대의 양단부는 계단형으로 단차지게 형성되며,
   상기 레일보강대는 5개의 I-빔을 포함하되, 양 가장자리와 정중앙에 위치되는 I-빔은 상부로 돌출되고 나머지 I-빔은 하부로 돌출되도록 연접되어 결속되며,
   상기 결속부재는 지그재그식으로 연접된 5개의 I-빔이 끼워지도록 대응되는 횡단면을 가지는 일정 길이의 관체로 형성되고, 상기 결속부재의 하측에는 상기 체결부재가 관통결합되는 체결공이 형성되는 I-빔을 이용한 철도레일 보강장치.
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