KR102369959B1 - 레일 자동 분기시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일 자동 분기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레일 분기작업이 인력이나 엑츄에이터를 이용하지 않고, 놀이기구인 레일바이크가 주행하는 것만으로 레일분기기가 기계적으로 자동 전환되면서 분기되게 하여 별도로 관리할 필요도 없고, 설비비도 줄일 수 있으며, 안전성도 증대시키도록 개선된 레일 자동 분기시스템에 관한 것이다.

Description

레일 자동 분기시스템{Rail automatic branching system}

본 발명은 레일 자동 분기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레일 분기작업이 인력이나 엑츄에이터를 이용하지 않고, 놀이기구인 레일바이크가 주행하는 것만으로 레일분기기가 기계적으로 자동 전환되면서 분기되게 하여 별도로 관리할 필요도 없고, 설비비도 줄일 수 있으며, 안전성도 증대시키도록 개선된 레일 자동 분기시스템에 관한 것이다.

레저용으로 많이 이용되고 있는 설비중 하나로 레일바이크(Railbike)를 예시할 수 있으며, 이러한 레일바이크는 철로 위에서 탑승자가 페달을 밟아 철로 위를 움직이는 탈것의 하나로써 열차가 운행되지 않는 철로에 설치되어 놀이기구로 이용되고 있다.

현재까지 이용되고 있는 레일바이크는 하나의 레일을 이용하여 주행하는 모노형 레일바이크와 두 개의 레일을 이용하여 주행하는 4륜형 레일바이크가 있는데, 레일바이크의 경우 페달을 밟아 출발지에서 출발한 후 종착지에서 주행방향을 전환시켜 원 출발지로 돌아오는 형태로 이용되고 있는 경우가 많으며, 그 경우 원 출발지에서 다시 출발하고자 하는 경우에는 레일바이크의 방향을 다시 전환시켜야 한다.

레일바이크의 방향을 전환하기 위해 기존의 철로에 턴테이블을 별도로 설치하여 이용하고 있다.

그런데, 턴테이블 적용시 턴테이블을 구동시키기 위한 구동수단 등의 설치를 위해 턴테이블에 대응되는 크기로 지반을 파내어야 할 뿐만 아니라 배수시설 등도 갖추어야 하기 때문에 설치에 따르는 시간 및 비용이 증대된다는 단점이 있다.

이를 해결하기 위해 레일분기기가 도입된 예가 있는데, 분기기(Turnout)는 일반 철도에서 열차를 한 궤도에서 다른 궤도로 전환시키기 위하여 궤도상에 설치되는 설비이다.

하지만, 종래 레일분기기는 열차, 예컨대 놀이기구인 레일바이크가 통과하는 시점 전에 작업자가 인력을 이용하여 레일분기점을 전환시키는 작업을 하거나 혹은 전기적인 신호를 주어 엑츄에이터를 이용하여 강제적으로 레일분기점을 전환시키도록 해야 한다.

때문에, 인력을 사용할 경우 작업자가 상시 배치되어야 하는 단점이 있고, 엑츄에이터를 이용할 경우 단선이나 동작불량시 레일 분기작업을 할 수 없기 때문에 레일분기가 이루어지지 않음으로 인해 발생되는 레일바이크 충돌 등 안전사고의 위험이 매우 높았다.

특히, 놀이기구용 레일바이크의 경우, 상대적으로 안전에 취약하기 때문에 커다란 인명사고로 이어질 수 있기 때문에 이에 대한 개선이 필요하다.

국내 등록특허 제10-1232350호(2013.02.04.) 레일바이크용 분기기 국내 등록특허 제10-1521275호(2015.05.12.) 레일바이크용 분기기 국내 등록실용 제20-0351854호(2004.05.20.) 철도레일의 분기기 시스템

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 레일 분기작업이 인력이나 엑츄에이터를 이용하지 않고, 놀이기구인 레일바이크가 주행하는 것만으로 레일분기기가 기계적으로 자동 전환되면서 분기되게 하여 별도로 관리할 필요도 없고, 설비비도 줄일 수 있으며, 안전성도 증대시키도록 개선된 레일 자동 분기시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 직진레일(R1)과 리턴레일(R2)이 교차되는 지점의 침목(230)상에 고정된 레일분기유닛(100)과, 상기 분기유닛(100)에 의해 움직이는 분기레일(220)을 포함하는 레일 자동 분기시스템에 있어서; 상기 레일분기유닛(100)은 평상시 내장된 탄성스프링(150)의 탄성력으로 분기레일(220)을 밀어 레일바이크(200)가 항상 직진레일(R1)을 타고 지나가도록 홈포지션 상태를 유지하고; 레일바이크(200)가 리턴레일(R2)을 타고 복귀할 때는 레일바이크(200)의 차륜(210)이 분기레일(220)을 밀면서 직진레일(R2)로 옮겨지도록 구성된 것을 특징으로 하는 레일 자동 분기시스템을 제공한다.

이때, 상기 레일분기유닛(100)은 내부에 공간이 있는 본체하우징(102)과, 상기 본체하우징(102)을 침목(230)에 고정하는 고정판(104)과, 상기 본체하우징(102)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버(106)를 포함하고; 상기 본체하우징(102)을 가로질러 배치되고 양단이 각각 분기레일(220)의 하단에 고정된 유동로드(110)와, 상기 본체하우징(102)의 내부 양측벽에 걸쳐 회전가능하게 고정되는 회전봉(120)과, 상기 회전봉(120)의 길이 일부에서 일체로 돌출형성되고 상기 유동로드(110)의 길이 일부에 끼워진 회전걸쇠(130)와, 상기 회전걸쇠(130)와 직교되는 방향으로 상기 회전봉(120)상에서 일체로 돌출된 'H'형상의 스프링고정구(140)와, 일단은 상기 스프링고정구(140)에 고정되고 타단은 상기 본체하우징(102)의 내벽에 고정된 코일형 탄성스프링(150)을 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 레일 분기작업이 인력이나 엑츄에이터를 이용하지 않고, 놀이기구인 레일바이크가 주행하는 것만으로 레일분기기가 기계적으로 자동 전환되면서 분기되게 하여 별도로 관리할 필요도 없고, 설비비도 줄일 수 있으며, 안전성도 증대시키도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레일 자동 분기시스템의 예시적인 구성 개요도이다.
도 2는 도 1의 요부를 확대하여 작동상태를 설명하는 예시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 레일 자동 분기시스템을 구성하는 레일분기유닛의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 레일 자동 분기시스템은 도 1 및 도 2의 예시와 같이, 레저시설인 레일바이크에 적용된다.

물론, 레일바이크에만 한정되는 것은 아니며, 직진 후 되돌아 오는 회귀형 레일에서 자동 분기기능을 갖도록 하는 시스템이면 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 레일 자동 분기시스템은 직진레일(R1)과 리턴레일(R2)이 교차되는 지점에 설치되는 레일분기유닛(100)을 포함한다.

이때, 상기 레일분기유닛(100)은 레일바이크(200)가 직진할 때는 그대로 있다가 리턴레일(R2)을 타고 복귀할 때는 레일바이크(200)의 차륜(210)에 의해 벌어지면서 리턴가능한 구조를 이룸으로써 별도의 엑츄에이터 등 동력을 사용하지 않고도 자동으로 분기 기능을 수행하도록 구성된다.

즉, 도 2의 예시와 같이, 평상시에는 침목(230) 상에 고정되어 있는 레일분기유닛(100)에 내장된 스프링의 탄성력으로 유동로드(110)가 분기레일(220)을 일측으로 밀고 있기 때문에 도시상 우측으로 분기레일(220)이 밀착된 상태, 즉 홈포지션 상태를 유지한다.

때문에 레일을 타고 이동하는 레일바이크(200)는 자동적으로 직진레일(R1)을 타고 직진할 수 있는 상태가 된다.

그러다가 리턴레일(R2)을 타고 복귀하다가 레일바이크(200)의 차륜(210)이 분기레일(220)에 접촉되게 되면 도 2의 중간에 예시한 바와 같이 차륜(210)에 의해 분기레일(220)이 압력을 받게 되고, 그 압력으로 스프링이 압축되면서 분기레일(220)이 좌측으로 이동되면서 차륜(210)이 리턴레일(R2)에서 직선레일(R1)로 옮겨지면서 자동적으로 이동되며, 분기점을 통과한 후에는 스프링의 힘에 의해 분기레일(220)은 다시 초기상태, 즉 홈포지션으로 복귀하게 된다.

따라서, 턴테이블을 이용한 회전수단을 사용하지 않을 뿐만 아니라, 고장이 잦은 엑츄에이터를 사용하지 않고도 레일바이크(200)가 그냥 단순히 지나가기만 하면 자동적으로 분기되는 시스템을 확보하여 유지관리의 효율성, 비용절감, 인력낭비를 막을 수 있는 효과를 얻게 된다.

특히, 레일분기유닛(100)의 일측, 바람직하게는 레일바이크(200)가 레일분기유닛(100)을 향해 진입하는 쪽에는 'ㄱ' 형상의 차륜가이드(GD)를 더 설치함으로써 보다 안전한 분기주행이 이루어지도록 안내할 수 있다.

이러한 것을 가능케 한 레일분기유닛(100)은 도 3 내지 도 5의 예시와 같이, 내부에 공간이 있는 본체하우징(102)과, 상기 본체하우징(102)을 침목(230)에 고정하는 고정판(104)과, 상기 본체하우징(102)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버(106)를 포함한다.

이때, 고정판(104)은 상기 본체하우징(102)의 양측면 하단에서 돌출되고, 보강리브(108)에 의해 견고히 고정되며, 침목(230) 상에 면접촉되게 안착된 상태에서 다수의 볼트를 이용하여 침목(230)에 고정된다.

따라서, 본체하우징(102)은 움직이지 않고 위치 고정되게 된다.

또한, 상기 커버(106)에는 장공(H)이 형성되는데, 상기 장공(H)은 후술될 작동레버(L)가 관통하여 조립 사용할 수 있도록 하여 준다.

이 경우, 작동레버(L)는 필요할 때만 끼워 쓰는 수단으로서 평상시에는 본체하우징(102)에서 분리된 상태로 관리된다.

이러한 작동레버(L)는 스프링이 고장났을 때 긴급조치할 수 있도록 하기 위한 수단이다.

아울러, 상기 본체하우징(102)을 가로질러 유동로드(110)가 배치되고, 상기 유동로드(110)의 양단은 각각 분기레일(220)의 하단에 고정된다.

이때, 상기 분기레일(220)은 통상적인 분기기에 사용되는 레일과 동일한 형상과 구조를 갖는다.

그리고, 상기 본체하우징(102)의 내부에는 양측벽에 걸쳐 회전가능하게 고정되는 회전봉(120)이 구비되고, 상기 회전봉(120)의 길이 일측에는 상기 작동레버(L)를 끼울 수 있는 원통형상의 레버끼움구(122)가 일체로 구비된다.

또한, 상기 레버끼움구(122)와 간격을 두고 회전걸쇠(130)가 돌출되고, 상기 회전걸쇠(130)는 상기 유동로드(110)의 길이 일부에 끼워진다.

따라서, 상기 회전봉(120)이 회전하는 각도변화에 따라 상기 회전걸쇠(130)도 회전봉(120)을 회전축으로 하여 회전되면서 상기 유동로드(110)를 일측으로 밀어 이동시키거나 혹은 반대쪽으로 끌어 당기게 된다.

여기에서, 상기 유동로드(110)는 로드의 양단부가 나사식으로 풀고 조일 수 있도록 구성하여 길이 조절이 가능하게 함으로써 조립 설치시 설치작업의 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 회전걸쇠(130)와 직교되는 방향으로 'H'형상의 스프링고정구(140)가 상기 회전봉(120)상에 일체로 돌출 형성된다.

그리고, 상기 스프링고정구(140)에 일단이 고정되고, 타단은 상기 본체하우징(102)의 내벽에 고정된 코일형 탄성스프링(150)이 구비된다.

이에 따라, 초기 홈포지션 상태에서 일측으로 탄성력을 받아 돌출되어 있던 유동로드(110)는 상술하였듯이 리턴되는 레일바이크(200)의 차륜(210)에 의해 분기레일(220)이 밀리면서 탄성스프링(150)을 압축하기 때문에 유동로드(110)가 반대쪽으로 밀리게 되어 리턴 후 다시 직진레일(R1)을 타고 복귀할 수 있게 된다.

덧붙여, 본 발명에서는 상기 유동로드(110)와, 회전봉(120)과, 회전걸쇠(130)와, 스프링고정구(140) 및 탄성스프링(150)이 내부식성을 유지하면서 내마찰성을 갖추어 원활한 동작과 장수명화를 유지할 수 있도록 이들의 표면에 표면코팅제를 도포할 수 있다.

이때, 상기 표면코팅제는 폴리카보네이트수지 100중량부에 대해, 보로수소화나트륨(Sodium borohydride)과 지방산아미드(Fatty amide)를 8:2의 중량비로 혼합한 혼합물 30중량부; 탈크 15중량부; 페트로레이텀 5중량부; 글루타릴콘센트레이스 5중량부; 아인산염 5중량부; 글루코산염 5중량부; 비닐트리에톡시실란(VTEOS) 5중량부; 및 트리페닐포스핀 5중량부를 첨가 혼합하여 이루어진다.

여기에서, 보로수소화나트륨과 지방산아미드를 8:2의 중량비로 혼합한 것은 마찰유동시 열에 의한 기포생성을 차단하고, 슬립성을 증대시켜 마찰음이 생기지 않도록 하기 위한 것이다. 특히, 상기 비율로 혼합했을 때 마찰에 의한 열 발생시 기포생성 억제력이 급격히 증가하고, 마찰 파열음 발생을 차단하는 것으로 확인되었다.

또한, 탈크는 규산염광물로서 슬립성(윤활성), 내구성, 표면 내마모성을 증대시키는 효과가 있다.

그리고, 페트로레이텀(Petrolatum)은 연질과 중질 유분을 혼합한 겔 형태의 석유 제품으로서 수지의 온도변화에 따른 수축과 팽창을 억제하여 열변형을 차단하며, 글루타릴콘센트레이스(Glutaral Concentrate)는 열에 의해 반응하면서 유해성분을 흡수 분해하여 무해화시키고 강도 및 경도 증대에 기여한다.

또한, 아인산염(Phosphites)은 내화학성과 내열성을 강화시키면서 강도, 경도, 내마모도 향상에 따른 변형억제에 기여하게 되며, 글루코산염은 응집을 약하게 하고 반응성을 높여 균일분산성, 가공성형성, 보열성을 증대시킨다.

뿐만 아니라, 비닐트리에톡시실란(VTEOS)은 실록산 결합을 유도함으로써 인장강도와 파단신율 및 인열강도를 확보하여 내구성, 내마모성 특성을 증대시키며, 특히 윤활성 증대에 따른 슬립성을 높여 마찰력을 저감하는 특성이 있다.

아울러, 트리페닐포스핀은 경화성을 높이고, 내후성을 증대시켜 표면 균질화로 부착력을 증대시킨다.

이러한 표면코팅제를 도포한 후 박리력(g/25mm)을 테스트한 결과, 박리력은 94(스펙 60)로 확인되었으며, 밀착성은 극상으로 평가되었고; 내마모성 및 내식성도 우수한 것으로 확인되엇다.

100: 레일분기유닛
200: 레일바이크

Claims (2)

1. 직진레일(R1)과 리턴레일(R2)이 교차되는 지점의 침목(230)상에 고정된 레일분기유닛(100)과, 상기 분기유닛(100)에 의해 움직이는 분기레일(220)을 포함하는 레일 자동 분기시스템에 있어서;
   상기 레일분기유닛(100)은 평상시 내장된 탄성스프링(150)의 탄성력으로 분기레일(220)을 밀어 레일바이크(200)가 항상 직진레일(R1)을 타고 지나가도록 홈포지션 상태를 유지하고;
   레일바이크(200)가 리턴레일(R2)을 타고 복귀할 때는 레일바이크(200)의 차륜(210)이 분기레일(220)을 밀면서 직진레일(R2)로 옮겨지도록 구성되며;
   상기 레일분기유닛(100)은 내부에 공간이 있는 본체하우징(102)과, 상기 본체하우징(102)을 침목(230)에 고정하는 고정판(104)과, 상기 본체하우징(102)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버(106)를 포함하고;
   상기 본체하우징(102)을 가로질러 배치되고 양단이 각각 분기레일(220)의 하단에 고정된 유동로드(110)와, 상기 본체하우징(102)의 내부 양측벽에 걸쳐 회전가능하게 고정되는 회전봉(120)과, 상기 회전봉(120)의 길이 일부에서 일체로 돌출형성되고 상기 유동로드(110)의 길이 일부에 끼워진 회전걸쇠(130)와, 상기 회전걸쇠(130)와 직교되는 방향으로 상기 회전봉(120)상에서 일체로 돌출된 'H'형상의 스프링고정구(140)와, 일단은 상기 스프링고정구(140)에 고정되고 타단은 상기 본체하우징(102)의 내벽에 고정된 코일형 탄성스프링(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레일 자동 분기시스템.
   
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