KR102383849B1

KR102383849B1 - 이동식 강체전차선 시스템

Info

Publication number: KR102383849B1
Application number: KR1020170116470A
Authority: KR
Inventors: 배상준; 장광동
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2022-04-06
Also published as: KR20180046864A

Abstract

이동식 강체전차선 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 시스템에 의하면, 이동형 브래킷을 구동하는 구동장치의 정밀제어가 가능하고, 이동형 브래킷의 회전각도에 오류가 발생하는 경우 용이하게 바로잡을 수 있다.

Description

이동식 강체전차선 시스템{movable rigid catenary system}

본 발명은 이동식 강체전차선 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동장치의 정밀제어가 가능하고, 회전각도 오류를 바로잡을 수 있는 이동식 강체전차선 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전기철도는 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 널리 이용되면서 안전하고 편리한 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.

고속철도의 개통과 더불어 21세기 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.

여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.

전동차의 주행 시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 판토그라프(pantograph)의 집전장치를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.

구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다.

여기서 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다.

즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적이 대폭적으로 증가하여야 하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.

상기 제3 궤조식은 급전용 레일을 노면 상 또는 측면에 설치하여 전력을 공급하는 방식으로, 터널과 같이 협소한 공간상에 설치될 수 있는 이점이 있으나, 급전용 레일이 지면에 배치되는 특성상 감전의 위험이 커 일부 특수한 구간에만 적용되고 있다.

한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.

실제로 강체전차선의 높이는 강체와 전차선을 포함한 높이가 약 90 내지 120mm 정도이며, 저전압(DC 750V 또는 1500V)에서 지지물 및 전기적 이격을 고려한 전차선의 집전 접촉과 터널 상부 천장 사이의 소요 높이는 약 500mm 정도에 불과하다.

따라서, 강체식 전차선로는 설치 소요공간이 작으므로 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.

국내에서 강체전차선은 Rigid Bar 를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T 자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar 라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar 를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar 를 적용하고 있다.

이러한 강체전차선은 일반 선로상에서는 지지브래킷 등에 의해 고정된 상태로 지지되도록 설치된다. 그런데 이러한 고정식 가선방식은 열차의 주행 이외에 차량의 검수 및 유지보수, 화물의 하역 등과 관련된 일련의 작업, 특히 철도차량 상부에서 이루어지는 작업에 있어서는 충분한 작업공간을 제공하지 못하며, 전차선 가선구간에서는 감전, 추락 등 안전사고의 위험이 높은 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 고려하여 철도차량의 유지보수나 점검작업 그리고 화물의 하역 등이 이루어지는 검수고 및 화물 야적장 등에서 전차선을 이동 가능하게 한 이동식 강체전차선이 사용되고 있다.

상기 이동식 강체전차선은 힌지를 중심으로 회전하는 이동형 브래킷을 이용하여 전차선을 지지하고, 이동형 브래킷이 모터의 구동에 의하여 회전하면서 강체전차선을 이동시키도록 구성된다.

상기 이동식 강체전차선은 철도차량이 일정위치에 정지하면 강체전차선을 회동함으로써 철도차량의 상부공간을 강체전차선의 간섭없이 작업이 가능하게 하는 역할을 수행한다.

이러한 이동식 강체전차선 시스템을 적용함에 있어서는 구동장치의 정밀제어가 가능하고, 회전각도 오류를 바로잡을 수 있는 구동시스템을 구현하는 것이 필요하다.

본 발명의 실시예들은 이동형 브래킷을 구동하는 구동장치의 정밀제어가 가능한 이동식 강체전차선 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 이동형 브래킷의 회전각도에 오류가 발생하는 경우 용이하게 바로잡을 수 있는 이동식 강체전차선 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 현수 전차선(catenary line)과 연결되는 고정식 강체전차선; 상기 고정식 강체전차선과 선택적으로 연결 또는 분리되는 이동식 강체전차선; 상기 이동식 강체전차선을 일정 높이에 위치하도록 지지하며, 상기 이동식 강체전차선을 철도차량의 판토그라프와 연결하는 연결위치 및 분리하는 분리위치로 각각 선택적으로 이동시킴으로써 상기 고정식 강체전차선과 연결 또는 분리시키는 이동형 브래킷; 및 상기 이동형 브래킷을 회동시키는 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는, 서보모터와, 상기 서보모터에 결합되며 서보모터의 회전수를 감지하는 제1 엔코더와, 상기 이동형 브래킷의 회전축에 결합되며, 상기 이동형 브래킷의 회전각도를 감지하는 제2 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 이동식 강체전차선 시스템은 상기 이동형 브래킷 회전의 하한값과 상한값을 감지하는 제1 센서부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1 센서부는, 상기 이동형 브래킷에 구동력을 전달하는 종동기어 외주측에 일정 각도를 이루도록 구비되는 축돌기와, 상기 축돌기를 감지하는 근접센서를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 이동식 강체전차선 시스템은 상기 이동형 브래킷의 회전각도에 오류가 발생하는 경우 원래의 회전각도를 감지하는 제2 센서부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이동형 브래킷을 구동하는 구동장치의 정밀제어가 가능한 이동식 강체전차선 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 이동형 브래킷의 회전각도에 오류가 발생하는 경우 용이하게 바로잡을 수 있는 이동식 강체전차선 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 평면구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 플레이트의 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 연결 플레이트에 의해 접합되는 상태를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지클램프의 분해사시도와 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선과 고정식 강체전차선의 지지구조를 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선과 고정식 강체전차선의 배치구조를 도시한 평면구성도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이행장치의 구조를 도시한 측면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기접속부 구조를 도시한 평면구성도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동형 브래킷 구조를 도시한 측면도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동형 브래킷 구조를 도시한 측면도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정브래킷 구조를 도시한 측면도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동형 브래킷 설치구조를 도시한 측면도
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선의 제어시스템 설치구조를 도시한 평면구성도
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 급단전장치 구성을 도시한 측면구성도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 철도차량 감지장치와 판토그라프 감지장치 설치구조를 도시한 구성도
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 이동 물체의 감지장치의 설치구조를 도시한 구성도
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 설치구조를 도시한 부분사시도
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 설치구조를 도시한 부분측면도

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 평면구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 플레이트의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 연결 플레이트에 의해 접합되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지클램프의 분해사시도와 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선과 고정식 강체전차선의 지지구조를 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선과 고정식 강체전차선의 배치구조를 도시한 평면구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이행장치의 구조를 도시한 측면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기접속부 구조를 도시한 평면구성도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동형 브래킷 구조를 도시한 측면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동형 브래킷 구조를 도시한 측면도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정브래킷 구조를 도시한 측면도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동형 브래킷 설치구조를 도시한 측면도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선의 제어시스템 설치구조를 도시한 평면구성도이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 급단전장치 구성을 도시한 측면구성도이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 철도차량 감지장치와 판토그라프 감지장치 설치구조를 도시한 구성도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템의 이동 물체의 감지장치의 설치구조를 도시한 구성도이며, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 설치구조를 도시한 부분사시도이다. 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 설치구조를 도시한 부분측면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 강체전차선 시스템(1000)은 크게 현수 전차선(catenary line, C)과 연결되는 고정식 강체전차선(50b); 상기 고정식 강체전차선(50b)과 선택적으로 연결 또는 분리되는 이동식 강체전차선(50a); 상기 이동식 강체전차선(50a)을 일정 높이에 위치하도록 지지하며, 상기 이동식 강체전차선(50a)을 철도차량(10)의 판토그라프(12a, 도 16 참조)와 연결하는 연결위치(A, 도 16 및 도 17 참조) 및 분리하는 분리위치(S, 도 16 및 도 17 참조)로 각각 선택적으로 이동시킴으로써 상기 고정식 강체전차선(50b)과 연결 또는 분리시키는 이동형 브래킷(100); 및 상기 이동식 강체전차선(50a)이 상기 연결위치(A)로 이동하였을 때, 상기 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선을 전기적으로 연결하는 전기접속부(80, 90);를 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 상기 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선(50b)에 적용되는 강체전차선(50) 구조와 연결방법 및 지지구조를 살펴보면 다음과 같다.

상기 강체전차선(50)은 철도차량(10) 상부에 설치된 팬터그라프(12a)와 전기접촉을 통해 전류를 공급하는 전차선(54)과 상기 전차선(54)과 결합되는 강체(52)로 이루어진다. 이러한, 강체전차선(50)에 의해 이송된 전류는 팬터그라프(12a)를 통해 전동차 운행을 위해 공급되며, 레일(1,2)이 귀선으로 활용된다.

일반적으로 강체전차선(50)은 12m를 단위 유닛으로 하여 연결 설치되며, 일정 간격마다 구비되는 이동형 브래킷(100)과 지지클램프(200)에 의해 팬터그라프(12a)가 닿는 높이에 설치될 수 있다. 이때, 상기 강체(52)는 상부 양측에 측면돌출부(52a)를 구비하며, 상기 측면돌출부(52a)를 지지클램프(200)가 지지하게 된다.

상기 각 단위 유닛을 이루는 강체전차선(50)은 연결 플레이트(70)에 의해 서로 연결 설치될 수 있다. 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하는 강체전차선(50)과 상기 연결 플레이트(70)를 덧댄 상태에서 볼트홀(56, 72)에 볼트(74)를 체결함으로써 강체전차선(50)을 연결할 수 있다. 상기 연결 플레이트(70) 적용 개수나 형태는 강체전차선(50)의 설계 형상에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지지클램프(200)는 몸체(210)와, 일측은 상기 몸체(210)에 연결되고, 타측은 이동형 브래킷(100)에 연결되는 주축(220) 및, 상기 몸체(210) 양 측부에 착탈 가능하게 결합되며, 강체전차선(50)을 고정 지지하는 지지부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 몸체(210)는 알루미늄 재질로 이루어지며, 소정의 너비를 갖는 플레이트 형태로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(210) 중앙부에는 상기 주축(220)이 고정 결합될 수 있다. 그리고 상기 주축(220) 일측에는 홀딩 플레이트(240)가 구비되며, 상기 홀딩 플레이트(240) 상에 결합되는 볼트(242)와 너트(244)를 통해 지지클램프(200)가 이동형 브래킷(100)에 고정 결합될 수 있다.

여기서 상기 지지부(230)는 몸체(210)와 마찬가지로 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 몸체(210) 양 측부에 각각 2 개가 결합될 수 있으며, 이때 다수의 고정볼트(212)와 와셔(214)에 의해 볼트결합된다. 물론, 상기 지지부(230)는 상기 고정볼트(212)를 해체함으로써 상기 몸체(210)로부터 다시 분리할 수 있다.

상기 지지부(230)는 홈부(232)를 구비하는데, 상기 홈부(232) 내부에는 상기 강체전차선(50)의 돌출부(52a)가 삽입되어 고정될 수 있다. 이와 같이 구성된 지지부(230)는 상기 몸체(210) 양 측부에 결합되며, 강체전차선(50)을 고정하여 지지하게 된다.

한편, 도 1과 도 6 내지 도 9를 참조하면, 일반 레일(1)을 통해 주행하던 철도차량(10)은 화물 하역이나 차량의 검수 및 유지보수를 위하여 검수고 분기 레일(2)을 통해 검수고나 컨테이너 야드로 진입하게 되는데, 이때 상기 철도차량(10)에 전력을 공급하는 것은 이동식 강체전차선(50a)이다.

컨테이너 야드는 이동식 강체전차선(50a)이 설치된 구간(M)과 일반 고정식 강체전차선(50b)이 설치된 구간(G)으로 나뉜다. 전술한 바와 같이, 상기 고정식 강체전차선(50b)은 현수 전차선(C)과 연결된다. 즉, 일반적인 현수 조가 방식에 의해 전력을 공급받는 부분과 고정식 강체전차선(50b)이 연결되는 것이다.

이때, 상기 현수 전차선(C)과 고정식 강체전차선(50b) 사이에 구비되며, 상기 현수 전차선(C)으로부터 고정식 강체전차선(50b) 측으로 갈수록 강성이 증가하는 이행장치(T)가 구비될 수 있다.

상기 이행장치(T)의 길이는 5m 내지 10m 정도로 이루어질 수 있는데, 카테나리 전차선로(catenary line) 즉, 현수 전차선(C)과 고정식 강체전차선(50b)의 연결구간에 설치된다.

상기 이행장치(T)는 현수 전차선(C)과 고정식 강체전차선(50b)의 강성(Stiffness) 차이를 점진적으로 변하도록 하며, 급격한 강성 변화에 따른 연결지점에서 전차선로에 가해지는 하중(Stress)을 완화 시켜주는 역할을 수행한다.

도 8에서 보는 바와 같이, 상기 이행장치(T)는 일반적인 강체전차선(50)의 상부를 기계 가공하여 제작될 수 있다. 구체적으로, 상기 이행장치(T)는 다수의 절삭부(Tn)를 포함하며, 상기 절삭부(Tn)는 상기 고정식 강체전차선(50b)측으로 갈수록 절삭되는 깊이가 작아지도록 구성될 수 있다. 상기 절삭부(Tn)가 구비됨으로써 이행장치(T)의 굽힘 강성이 감소되어 유연성이 증가하는 효과가 있다.

한편, 도 7에 도시된 것처럼, 상기 이행장치(T)와 고정식 강체전차선(50b) 사이에는 정전구간을 구분하여 양측이 서로 영향을 주지 않도록 하는 절연구분장치(I)가 추가로 구비될 수 있다.

상기 절연구분장치(I)는 전차선의 일부분에 사고가 발생하는 경우 또는 유지보수 작업을 수행하는 경우에 정전구간 구분이 가능하도록 하는 장치로서 해당 일 구간이 단전 상태이더라도 타 구간에 영향을 주지 않음으로써 안정적인 열차운전을 확보할 수 있다.

상기 절연구분장치(I)는 급전된 상태에서 열차가 운행하여도 판토그라프(12a, 도 16 참조)의 습동에 지장을 주지 않아야 하고, 아크소호능력이 있어야 한다.

상기 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선(50b)은 램프(R) 구간에서 만난다. 도 6에 도시된 것처럼, 상기 램프(R) 구간에서 중첩되는 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선(50b)은 각각 끝단이 부드러운 곡선을 이루도록 상향 만곡된 형상을 이루어 판토그라프(12a)가 부드럽게 지나갈 수 있는 구조를 이룬다.

한편, 상기 램프(R) 구간에서 상기 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선(50b)을 전기적으로 연결하도록 전기접속부(80, 90)가 구비될 수 있다.

도 9에서 보는 바와 같이, 상기 전기접속부(80, 90)는, 제1 전기접속부재(84)와, 상기 제1 전기접속부재(84)를 상기 고정식 강체전차선(50b)에 연결하는 제1 연결부(82)와, 상기 제1 전기접속부재(84)에 삽입되어 전기적으로 접속하는 제2 전기접속부재(94)와, 상기 제2 전기접속부재(94)를 상기 이동식 강체전차선(50a)에 연결하는 제2 연결부(92)를 포함하여 이루어질 수 있다.

구체적으로 상기 제1 전기접속부재(84)는 일단이 오목한 형상으로 이루어지고, 상기 제2 전기접속부재(94)는 상기 제1 전기접속부재(84)의 형상에 대응하도록 볼록한 형상으로 이루어져 제1 전기접속부재(84)의 내측으로 삽입됨으로써 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 전기접속부(80, 90)에 의해 상기 이동식 강체전차선(50a)과 고정식 강체전차선(50b)이 안정적으로 전기접속을 이루게 된다.

한편, 도 1과 도 6 내지 도 14를 참조하여 이동형 브래킷(100)의 설치 및 제어 구조를 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 상기 이동식 강체전차선(50a)이 설치된 구간(M) 상에서 상기 이동식 강체전차선(50a)은 이동형 브래킷(100)에 의해 지지되어 철도차량(10)의 판토그라프(12a)와 연결하는 연결위치(A, 도 16 및 도 17 참조) 및 분리하는 분리위치(S, 도 16 및 도 17 참조)로 각각 선택적으로 이동될 수 있다.

상기 이동형 브래킷(100)은 강관주(199)에에 의해 지지되어 일정 높이에 위치할 수 있는데, 상기 이동식 강체전차선(50a)이 설치되는 길이 방향을 따라 일정 간격으로 다수 개가 설치될 수 있다.

본 실시예에서 다수의 이동형 브래킷(100)이 동일한 방향으로 동시에 회전함에 따라 상기 이동식 강체전차선(50a)을 분리위치(S)로 이동시킬 수 있다. 그리고 상기 다수의 이동형 브래킷(100)이 다시 반대 방향으로 동시에 회전함에 따라 상기 이동식 강체전차선(50a)을 연결위치로 이동시킬 수 있다.

이때, 상기 이동형 브래킷(100)은 수평면상에서 회동하여 상기 이동식 강체전차선(50a)을 이동시킨다. 종래에는 상기 이동형 브래킷(100) 수직으로 회동하는 방식이 적용되었는데, 이 경우 이동식 강체전차선(50a)의 중력 방향 하중까지 구동부(160)가 부담하게 되므로, 큰 동력을 가지는 구동부(160)가 필요하였다.

그러나 본 발명에 따른 이동식 강체전차선(50a) 수평면상에서 회동하기 때문에 작은 동력으로도 이동식 강체전차선(50a)의 이동을 효율적으로 수행할 수 있다.

한편, 상기 이동형 브래킷(100)은, 구동부(160)와 직접 연결되어 능동적으로 회동 가능한 제1 이동형 브래킷(100a)과, 상기 제1 이동형 브래킷(100a)이 회동함에 따라 수동적으로 함께 회동하는 제2 이동형 브래킷(100b)을 포함하여 이루어질 수 있다.

도 10과 도 11에 도시된 것처럼, 제1 이동형 브래킷(100a)은 구동부(160)가 구비되어 구동력을 제공함으로써 힌지부(101)를 중심으로 능동적으로 회전 가능하다.

그리고 상기 제2 이동형 브래킷(100b)의 경우 이동식 강체전차선(50a)에 연결되어 있기 때문에 상기 제1 이동형 브래킷(100a)이 회동함에 따라 수동적으로 힌지부(101)를 중심으로 회전하게 된다.

이러한 제1 이동형 브래킷(100a)과 제2 이동형 브래킷(100b)은 도 6과 도 7에 도시된 것처럼 서로 교번하여 설치되거나 도 14에 도시된 것처럼 일정 간격마다 제1 이동형 브래킷(100a)을 배치하는 방식으로 설치될 수 있다.

도 12에 도시된 것은 고정브래킷(100c)으로서, 고정식 강체전차선(50b) 구간(G)에 설치되며, 회동하지 않고 고정식 강체전차선(50b)을 고정 지지하는 역할만을 수행한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이동형 브래킷(100)의 길이는 가변 가능하다. 이러한 길이 가변이 가능하도록 상기 이동형 브래킷(100)은, 내측에 중공이 형성된 가이드 부재(120)와, 상기 가이드 부재(120)의 내측 방향으로 이동 가능하게 구비되는 이동부재(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.

구체적으로 상기 힌지부(101)는 메인프레임(100)에 연결되고 상기 메인프레임(100)은 상기 가이드 부재(120)와 연결된다. 상기 가이드 부재(120) 내측으로는 중공이 형성되며, 상기 이동부재(130)는 상기 가이드 부재(120)의 내측 중공상에서 이동 가능하게 구비된다.

그리고 상기 이동부재(130)의 길이방향을 따라 다수의 고정홀(132)이 구비되는데, 볼트나 핀 부재와 같은 고정부재(124)가 상기 가이드부재()의 관통홀(122)를 관통하여 원하는 고정홀(132)에 삽입됨으로써 상기 이동부재(130)를 고정시킬 수 있다.

따라서 상기 가이드 부재(120) 외측으로 돌출되는 이동부재(130)의 길이를 조절할 수 있으므로, 전체적인 이동형 브래킷(100)의 길이를 원하는 만큼 조절할 수 있다.

상기 이동부재(130)에는 절연부재(140)가 연결되며, 상기 절연부재(140) 단부에는 고정부(150)가 구비되어 지지클램프(200)를 고정 지지한다. 그리고 그에 따라 지지클램프(200)에 고정 설치된 강체전차선(50a, 50b)이 일정 높이에서 지지될 수 있다.

이러한 구조는 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 이동형 브래킷(100a)과 제2 이동형 브래킷(100b)이 동일하게 이루어지며, 도 12에 도시된 고정브래킷(100c) 또한 회동하지 않는 점을 제외하고는 동일한 구조로 이루어지므로, 상기 제1 이동형 브래킷(100a)과 제2 이동형 브래킷(100b) 및 고정브래킷(100c) 모두 길이가 가변 가능하게 구성될 수 있다.

이와 같이 이동형 브래킷(100)의 길이를 가변 가능하게 구성함으로써, 시공되는 장소마다 다른 다양한 시공환경에 맞출 수 있도록 설계와 시공의 자유도를 확보할 수 있는 장점이 있다.

한편, 이동식 강체전차선 시스템(1000)을 보호하기 위한 보호장치들을 도 1과 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 철도차량(10)이 검수고 또는 컨테이너 야드로 진입하였는지 여부를 감지하는 철도차량 감지장치(330)가 구비될 수 있다.

상기 철도차량 감지장치(330)는 철도차량(10)이 미리 정해진 위치에 들어왔는지 여부 즉, 해당 위치에 화차(14)를 견인하는 전기기관차(12)의 유무를 감지하는 방식으로 구성되어 이동식 강체전차선(50a)의 연결 및 분리가 잘못 이루어지는 것을 사전에 방지할 수 있다.

여기서 상기 철도차량 감지장치(330)는 화차(14)를 견인하는 전기기관차(12)의 유무를 레이다센서, 포토센서, 레이저센서 등으로 감지하도록 이루어질 수 있다. 물론 전기기관차(12)가 아닌 화차(14)를 감지하도록 구성하는 것도 가능하다.

위와 같이, 검수고 내에 상기 철도차량(10)이 들어온 것이 확인이 되면 상기 철도차량(10)에 설치된 판토그라프(12a)를 하강시키는데, 여기서 상기 판토그라프(12a)가 하강했는지 여부를 확인할 수 있도록 판토그라프 감지장치(340)가 구비될 수 있다.

상기 판토그라프 감지장치(340)는 판토그라프(12a)가 하강했는지 여부를 감지함으로써, 이후에 상기 이동식 강체전차선(50a)이 이동할 때, 상기 판토그라프(12a)가 위로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 판토그라프 감지장치(340)는 이동식 강체전차선(50a)의 회전에 따른 판토그라프(12a)의 이탈을 사전 방지하여 이동식 강체전차선(50a)과 판토그라프(12a)를 보호한다.

여기서 상기 판토그라프(12a)에 인가되는 전압이 고압인 관계로 상기 판토그라프 감지장치(340)로는 비접촉식 방식인 레이다센서, 포토센서, 레이저센서 등의 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 이동식 강체전차선(50a)에 전기를 선택적으로 공급 또는 차단하는 급단전장치(320)가 구비된다. 상기 급단전장치(320)는 검수고 일측에 위치한 철주(321) 상에 설치되며, 상기 철주(321) 하부에는 급단전제어함(323)이 함께 설치될 수 있다.

상기 철도차량(10)이 검수고에 입고되면 상기 급단전장치(320)에서 전원을 차단한 후, 집전장치인 판토그라프(12a)를 하강하는 순서로 작업이 이루어지며, 상기 판토그라프 감지장치(340)가 판토그라프(12a)의 하강 여부를 센싱한다.

이때, 상기 급단전장치(320)에서 전기가 공급되는지 여부를 감지하는 전압감지장치(322)가 구비될 수 있다. 상기 전압감지장치(322)는 상기 이동식 강체전차선 시스템(1000) 중 급단전장치(320)의 부하측에 인가되는 전압을 감지하여 급단전으로 인해 발생될 수 있는 작업자 감전사고와 시스템의 오취급을 사전에 방지한다.

상기 전압감지장치(322)에 의해 전원 차단이 확인되면 후속 작업을 위하여 상기 이동형 브래킷(100)이 가동하여 회전함으로써 상기 이동식 강체전차선(50a)을 연결위치(A)에서 분리위치(S)로 이동시킨다.

상기 이동식 강체전차선(50a)이 연결위치(A) 즉, 철도차량(10) 상부 중앙에 길이방향으로 위치한 상태에서는 필요한 작업을 수행할 수 없기 때문이다.

상기 이동식 강체전차선(50a)이 분리위치(S)로 이동한 후에는 필요한 작업이 수행되며, 예를 들어 컨테이너 야드에서는 화차(14)에 적재된 컨테이너(14a)의 하역 작업이 진행된다. 이때, 상기 컨테이너(14a) 하역 시 이동식 강체전차선(50a)과 컨테이너(14a) 같은 이동물체와의 충돌을 방지하기 위한 이동물체 간섭감지장치(350)가 더 구비될 수 있다.

상기 이동물체 간섭감지장치(350)는 분리위치(S)에 놓인 이동식 강체전차선(50a)과 이동물체 즉, 컨테이너(14a) 간의 충돌을 사전 방지하여 컨테이너(14a) 및 이동식 강체전차선(50a)을 보호하는 역할을 수행하며, 이러한 간섭을 감지하기 위해 이동식 강체전차선(50a)과 동일한 길이 방향으로 설치된 포토 또는 와이어 센서들로 이루어질 수 있다.

전술한 이동형 브래킷(100)의 구동과 보호장치들을 제어하기 위한 제어시스템에 대하여 도 1과 도 6 내지 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 14에 도시된 것처럼, 이동식 강체전차선 시스템(1000)의 전반적인 제어를 위한 메인제어부(430)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서 상기 메인제어부(430)는 기본유닛과 I/O모듈로 구성되며 DC 24V의 DIO 입출력이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 메인제어부(430)는 유선 공유기(420)를 통해 인터페이스부()와 연결될 수 있다. 상기 인터페이스부(410)는 터치스크린으로 구성될 수 있으며, 이동식 강체전차선 시스템(1000)의 연결 및 분리상태, 회전위치 정보 및 전술한 보호장치들의 정보의 출력 및 조작 등을 수행할 수 있다.

한편, 상기 메인제어부(430)는 상기 유선 공유기(420)를 통해 다수의 로컬제어부(440)와 연결된다. 상기 다수의 로컬제어부(440)는 상기 제1 이동형 브래킷(100a)이 설치된 강관주(199) 하부의 제어함(432) 내에 각각 설치되며, 통신선(401, 403)을 통해 메인제어부(430)와 연결될 수 있다.

상기 통신선(401, 403)은 제어함(432)과 연결된 연결선로(407)와 매립선로(405)를 통해 포설됨으로써 메인제어부(430)와 로컬제어부(440)를 연결한다.

상기 로컬제어부(440)는 전술한 구동부(160) 및 철도차량 감지장치(330), 판토그라프 감지장치(340), 전압감지장치(322), 이동물체 간섭감지장치(350) 등의 보호장치와 제어선(미도시)에 의해 직접 연결되며, 필요한 제어신호를 생성하여 각 장치를 구동 또는 제어할 수 있다.

그리고 상기 메인제어부(430)는 상기 통신선(401, 403)만을 통해 상기 로컬제어부(440)만을 직접 제어하도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기 메인제어부(430)가 구동부(160) 및 철도차량 감지장치(330), 판토그라프 감지장치(340), 전압감지장치(322), 이동물체 간섭감지장치(350) 등의 보호장치와 직접 연결되지 않고 로컬제어부(440)를 통해 제어할 수 있으므로, 다수의 제어선을 포설함에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있고, 제어선이 길어짐에 따라 제어신호의 출력이 약해져 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1과 도 18과 도 19를 참조하여, 상기 이동형 브래킷(100)을 회동시키는 구동력을 제공하는 구동부(160)의 설치구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 구동부(160)는, 서보모터(161)와, 상기 서보모터(161)에 결합되며 서보모터(161)의 회전수를 감지하는 제1 엔코더(미도시)와, 상기 이동형 브래킷(100)의 회전축에 결합되며, 상기 이동형 브래킷(100)의 회전각도를 감지하는 제2 엔코더(166)를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 구동부(160)는 구동력을 제공하는 모터로서 서보모터(161)를 적용한다. 서보모터(161)는 기동 전압이 높으며, 토크가 크고 회전축의 관성이 작아 가감속 특성과 응답성이 좋기 때문에 정지 및 반전을 신속하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

상기 제1 엔코더는 서보모터(161) 내에 내장 설치될 수 있다. 상기 제1 엔코더는 서보모터(161)의 회전수를 감지하고 회전방향과 회전속도를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 서보모터(161)는 어댑터(162)를 통해 기어박스(163)와 연결되며, 상기 기어박스(163)는 서보모터(161)의 회전력을 소정의 감속비로 원동기어(164)에 전달한다. 그리고 상기 원동기어(164)는 종동기어(165)에 맞물려 상기 종동기어(165)에 회전력을 제공하며, 그에 따라 상기 종동기어(165)에 힌지결합된 이동형 브래킷(100)이 회동하게 된다.

상기 종동기어(165)의 회전축에는 상기 이동형 브래킷(100)의 회전각도를 감지하는 제2 엔코더(166)가 구비될 수 있다. 본 발명에서 상기 이동형 브래킷(100)은 수평면상에서 0°~ 90°범위에서 회전하도록 구현되므로 상기 제2 엔코더(166)는 상기 이동형 브래킷(100)의 회전각도를 0°~ 90°범위에서 감지하며, 이를 피드백하여 서보모터(161)의 회전방향과 회전속도를 제어한다.

상기 제1 엔코더와 제2 엔코더(166)를 통해 서보모터(161)의 다단 가감속이 가능하며, 그에 따라 이동형 브래킷(100)의 회전속도를 다단으로 가변 가능하도록 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 시스템(1000)은 상기 이동형 브래킷(100) 회전의 하한값과 상한값을 감지하는 제1 센서부(167a, 167b)를 구비할 수 있다. 구체적으로 상기 제1 센서부(167a, 167b)는, 상기 이동형 브래킷(100)에 상기 종동기어(165) 외주측에 일정 각도를 이루도록 구비되는 축돌기(167b)와, 상기 축돌기(167b)를 감지하는 근접센서(Proximity Sensor, 167a)를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 이동형 브래킷(100)은 수평면상에서 0°~ 90°범위에서 회전하도록 구현되므로 상기 축돌기(167b)는 상기 종동기어(165) 외주측에 두 개가 90°각도를 이루도록 배치될 수 있다.

그리고 상기 축돌기(167b)에 대향하도록 근접센서(167a)가 각각 설치될 수 있다. 이때 상기 근접센서(167a)는 소정의 브래킷(미도시) 등에 의해 고정 설치될 수 있다. 근접센서는 검출물체의 접근을 비접촉으로 검출할 수 있는 센서로서, 리미트스위치 같은 기계적인 접촉 없이 검출이 가능하므로 검출물체나 센서를 손상시키지 않고, 반복 정밀도가 매우 높아 위치결정용 센서로 적합한 장점이 있다.

이와 같이 구비된 제1 센서부(167a, 167b)는 상기 이동형 브래킷(100)이 정확한 하한값과 상한값의 각도 즉, 0° 및 90°로 회전하였는지 여부를 검출할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 시스템(1000)은 복수 개의 상기 이동형 브래킷이 동일한 회전각도를 유지하고 있는지 여부를 검출하기 위하여 제2 센서부(168)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제2 센서부(168)는 이동형 브래킷(100)이 동일한 회전각도를 유지하고 있는지 여부를 검출하는 프리셋 센서(Preset Sensor)로서 기능하며, 그에 따라 이동형 브래킷(100)이 항상 동일한 각도로 회전하여 이동식 강체전차선(50a)을 동일한 위치로 이동시킬 수 있다.

이와 같이 이동형 브래킷(100) 회전각 제어를 제1 센서부(167a, 167b)와 제2 센서부(168)를 통한 2단계 제어로서 구성하고 제1 엔코더와 제2 엔코더(166)를 통해 다단으로 회전속도를 제어할 수 있으므로 이동식 강체전차선 시스템의 연결 및 분리하는 시간을 감소시키고 능동적인 시스템 제어를 구현할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의한 이동식 강체전차선에 따르면, 이동형 브래킷을 구동하는 구동장치의 정밀제어가 가능하고, 이동형 브래킷의 회전각도에 오류가 발생하는 경우 용이하게 바로잡을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 이동형 브래킷 200 : 지지클램프
1000 : 이동식 강체전차선 시스템

Claims

현수 전차선(catenary line)과 연결되는 고정식 강체전차선;
상기 고정식 강체전차선과 선택적으로 연결 또는 분리되는 이동식 강체전차선;
상기 이동식 강체전차선을 일정 높이에 위치하도록 지지하며, 상기 이동식 강체전차선을 철도차량의 판토그라프와 연결하는 연결위치 및 분리하는 분리위치로 각각 선택적으로 이동시킴으로써 상기 고정식 강체전차선과 연결 또는 분리시키는 이동형 브래킷; 및
상기 이동형 브래킷을 회동시키는 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며,
상기 구동부는,
서보모터와,
상기 서보모터에 결합되며 서보모터의 회전수를 감지하는 제1 엔코더와,
상기 이동형 브래킷의 회전축에 결합되며, 상기 이동형 브래킷의 회전각도를 감지하는 제2 엔코더를 포함하며,
상기 이동형 브래킷 회전의 하한값과 상한값을 감지하는 제1 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 센서부는,
상기 이동형 브래킷에 구동력을 전달하는 종동기어 외주측에 일정 각도를 이루도록 구비되는 축돌기와,
상기 축돌기를 감지하는 근접센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 시스템.
제1항에 있어서,
복수 개의 상기 이동형 브래킷이 동일한 회전각도를 유지하고 있는지 여부를 검출하는 프리셋 센서(Preset Sensor)로서 기능하는 제2 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 시스템.