KR102503001B1 - 대륙철도차량용 제동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표준궤와 광궤에서 각각 사용되는 서로 다른 타입의 분배변을 모두 구비하고, 궤간 가변 구간에서의 차륜 이동에 의해 차량에 구비되는 서로 다른 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 제공되도록 전환시킴으로써 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것이다.

Description

대륙철도차량용 제동시스템{Braking system for trans-continental railway vehicles}

본 발명은 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표준궤와 광궤에서 각각 사용되는 서로 다른 타입의 분배변을 모두 구비하고, 궤간 가변 구간에서의 차륜 이동에 의해 차량에 구비되는 서로 다른 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 제공되도록 전환시킴으로써 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 남북철도 연결사업이 가속화되고 있고, 이로 인하여 표준궤를 사용하는 남북철도와 광궤를 사용하는 러시아 철도간의 국경에서의 궤간 차이를 극복하는 방안들에 대한 관심이 고조되고 있으며, 이러한 방안으로서 환적, 대차교환 및 궤간가변 대차 등의 방법이 검토되었다.

이러한 일례로 대한민국 등록특허공보 제10-0614613호 등에는 철도차량용 궤간 가변 윤축 시스템이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 차축(1), 차륜(2), 차축(1)에 고정 결합되는 고정캡(3), 상기 고정캡(3)의 둘레에 끼워지고 축둘레 방향으로 회전함으로써 차륜(2)을 좌우로 이동시키는 잠금기구(4), 고정캡(3)의 우측단부에 결합되고 잠금기구(4)의 잠금과 풀림을 구속하는 플랜지(5), 상기 고정캡(3)의 좌측 단부에 결합되는 스프링홀더(6) 및 플랜지(5)와 스프링홀더(6) 사이에 내설되는 압축스프링(7)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 종래의 궤간 가변 시스템에서는 한 종류의 궤간을 가진 선로를 주행할 때 차륜(2) 간격을 고정시키기 위해서 차륜(2) 안쪽에 위치한 플랜지(5)가 압축스프링(7)의 힘으로 차축(1)의 중심 방향으로 밀린 상태로 고정된다.

한 종류의 궤간에서 다른 폭의 궤간을 가진 궤도로 주행할 때에는 릴리스 레일이 설치된 지상 변환 시설을 통과하면서 해정레일에 의해 플랜지(5)가 차축(1)을 따라 바깥쪽으로 밀리고 잠금기구(4)를 해정시켜 고정되어 있던 차륜(2)의 위치가 바뀔 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 표준궤를 사용하는 남북철도와 광궤를 사용하는 러시아 철도는 모두 공압을 이용한 제동시스템을 사용한다는 점에서는 공통점이 있으나, 제동관과 각 차량의 사이에 연결 설치되는 분배변의 구성에서 차이를 보이는데, 이러한 분배변의 구성 차이로 인해 제동시 소요되는 시간 및 제동압력에 차이를 보이게 된다.

즉, 일반적인 철도차량에 구비되는 공기압 제동시스템은 도 2에 나타낸 바와 같이, 기관차에 구비되는 주공기통으로부터 기관차에 연결된 각 차량에 연결 설치되는 제동관(BP)(40)과, 각 차량에 구비되는 보조공기통(44)과, 상기 제동관(40)과 보조공기통(44)의 사이에 연결 설치되는 분배변과, 상기 보조공기통(44)과 분배변에 연결 설치되는 부하감지밸브(45), 변동응하중밸브(46) 및 제동실린더(47) 등을 포함할 수 있는데, 전술한 바와 같이, 표준궤를 사용하는 한국 등의 제동시스템에 포함되는 분배변과, 광궤를 사용하는 러시아 등의 제동시스템에 포함되는 분배변은 구조적으로 차이가 있고, 그에 따라 제동시 발생되는 공기압의 크기와, 해당 공기압에 이르기까지 도달하는 시간 등에 차이가 발생된다.

대륙철도차량은 표준궤와 광궤를 모두 주행하여야 하고, 표준궤를 주행하는 차량의 전방 또는 후방에 광궤를 주행하는 차량을 연결하여야 하는 경우가 발생될 수 있는데, 아직까지 표준궤와 광궤에 공통적으로 적용될 수 있는 제동시스템에 대한 개발이 이루어지지 않고 있는 실정이므로, 표준궤를 주행하는 차량과 광궤를 주행하는 차량을 동시에 구동하기 위해서는 서로 다른 제동시스템을 구비한 두 대 이상의 기관차가 필수적으로 사용되어야 하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0614613호 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0038115호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 표준궤와 광궤에서 각각 적용되는 두 가지 타입의 분배변이 모두 구비되고, 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동에 의해 차량에 구비되는 두 가지 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 공급될 수 있도록 전환시킬 수 있는 대륙철도차량용 제동시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 추가적인 기관차의 연결 없이도, 서로 다른 궤간에서 주행하는 열차를 동시에 연결하여 주행할 수 있도록 하고, 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 제동시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

해정레일에 의해 양측 차륜의 위치를 가변시킬 수 있도록 하는 궤간가변장치 및 공압을 이용한 제동시스템을 포함하는 대륙철도차량에 있어서, 상기 제동시스템은 서로 다른 타입의 제1 및 제2분배변을 포함하고, 대륙철도차량이 주행하는 궤간의 종류에 따라 상기 제1 또는 제2분배변으로 선택적으로 제동 공기압을 공급 및 배출시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 또는 제2분배변으로의 제동 공기압 공급 및 배출을 제어하기 위한 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동과 연동되어 작동되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어수단은 대륙철도차량의 일측 차륜과 제1 및 제2분배변의 입구부 사이에 구비되는 제1제어수단과, 대륙철도차량의 타측 차륜과 제1 및 제2분배변의 출구부 사이에 구비되는 제2제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 및 제2제어수단은 대차프레임에 구비되어 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동과 연동되어 작동하는 스위치부와, 상기 스위치부에 연결 설치되어 상기 제1 및 제2분배변 중 어느 한 방향으로만 제동 공기압이 통과될 수 있도록 하는 전환부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치부는 대차프레임에 구비되어 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동에 의해 차축 방향으로 이동하는 스위치와, 일측 단부는 상기 스위치에 연결 설치되고, 타측 단부는 상기 전환부재에 연결 설치되는 링크부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스위치에는 차륜의 상단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 양 측면에는 상기 차륜의 양 측면과 접촉되는 베어링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치의 상부에는 도브 테일(dove tail) 형상의 가이드부가 돌출 형성되고, 상기 대차프레임에는 상기 가이드부가 삽입 결합되는 가이드홈이 차축 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 대차프레임에는 링크부재의 지지를 위한 힌지결합부가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전환부재는 상기 스위치부의 구동에 의해 제동시스템의 주공기관으로부터 제1 및 제2분배변으로 분기되는 분기관의 내측에서 이동하여 제1 또는 제2분배변에 연결 설치되는 분기관을 선택적으로 개폐시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 및 제2제어수단은, 궤간 가변 구간의 선로에 고정 설치되는 가이드레일과, 대차프레임에 구비되어 상기 가이드레일의 가이드에 의해 차축 방향으로 이동하는 스위치부와, 상기 스위치부에 연결 설치되어 상기 제1 및 제2분배변 중 어느 한 방향으로만 제동 공기압이 통과될 수 있도록 하는 전환부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 표준궤와 광궤에서 각각 적용되는 두 가지 타입의 분배변이 모두 구비되고, 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동에 의해 차량에 구비되는 두 가지 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 공급되도록 전환시킬 수 있도록 함으로써 추가적인 기관차의 연결 없이도, 서로 다른 궤간에서 주행하는 열차를 동시에 연결하여 주행할 수 있고, 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 자동 궤간변환 윤축시스템을 도시한 도면.
도 2는 종래의 철도차량용 제동시스템을 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템을 개념적으로 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 제1제어수단의 일실시예를 구체적으로 나타낸 도면.
도 6은 도 4에 나타낸 본 발명 중 스위치의 설치상태를 도시한 도면.
도 7은 도 4에 나타낸 본 발명 중 전환부재의 설치모습을 세부적으로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.

도 3은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 제1제어수단의 일실시예를 구체적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4에 나타낸 본 발명 중 스위치의 설치상태를 도시한 도면이고, 도 7은 도 4에 나타낸 본 발명 중 전환부재의 설치모습을 세부적으로 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 표준궤와 광궤에서 각각 사용되는 서로 다른 타입의 분배변을 모두 구비하고, 궤간 가변 구간에서의 차륜 이동에 의해 차량에 구비되는 서로 다른 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 제공되도록 전환시킴으로써 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것으로, 그 구성은 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2분배변(20,30)을 포함하는 제동시스템과, 궤간에 따라 차륜의 위치를 가변시킬 수 있도록 하는 궤간가변장치(10)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 궤간가변장치(10)는 대륙철도차량의 윤축에 구비되어 궤간 가변 구간의 선로에 설치되는 해정레일(13)에 의한 플랜지(5)의 가압에 의해 작동함으로써 차축(1)의 양단에 구비되는 차륜(2) 사이의 간격을 궤간에 대응되도록 조절할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 고정캡(3), 잠금기구(4), 플랜지(5), 스프링홀더(6) 및 압축스프링(7) 등을 포함할 수 있는데, 이와 같은 궤간가변장치(10)의 세부적인 구성은 본 발명에서 청구하고자 하는 바가 아니고, 대한민국 등록특허공보 제10-0614613호 등에 이미 공지된 내용이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음, 철도차량에 구비되는 공기압 제동시스템은 전술한 바와 같이, 일반적으로 기관차에 구비되는 공기압축기와 주공기통 및 제동밸브와, 상기 주공기통으로부터 기관차에 연결된 각 차량에 연결 설치되는 제동관(40)과, 각 차량에 구비되는 보조공기통(44)과, 상기 제동관(40)과 보조공기통(44)의 사이에 연결 설치되는 분배변과, 분배변 및 보조공기통(44)으로부터의 공기 공급을 제어하기 위한 부하감지밸브(45) 및 변동응하중밸브(46)를 포함하는 제어밸브 및 보조공기통(44)으로부터 공급되는 공압을 이용하여 각 차량에 제동력을 발생시키는 제동실린더(47)를 포함하는 제동장치 등을 포함할 수 있는데, 전술한 바와 같이, 표준궤를 사용하는 한국 등의 제동시스템에 포함되는 분배변과, 광궤를 사용하는 러시아 등의 제동시스템에 포함되는 분배변은 구조적으로 차이가 있고, 그에 따라 제동시 발생되는 공기압과, 해당 공기압에 이르기까지 도달하는 시간 등에 차이가 발생된다.

상기와 같은 한국 등 표준궤를 사용하는 철도차량에 구비되는 분배변을 포함하는 제동시스템과, 러시아 등 광궤를 사용하는 철도차량에 구비되는 분배변을 포함하는 제동시스템의 보다 구체적인 실시예는 마찬가지로 본 발명에서 청구하고자 하는 바가 아니므로, 이에 대한 보다 상세한 설명을 생략하기로 한다.

단, 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템은 상기와 같은 궤간가변장치(10)와 공기압 제동시스템을 모두 구비한 대륙철도차량에 적용될 수 있는 것으로, 표준궤를 사용하는 한국 등의 제동시스템에 포함되는 분배변(이하, '제1분배변'(20)이라 한다.)과, 상기 제1분배변(20)과는 구성이 다른 즉, 광궤를 사용하는 러시아 등의 제동시스템에 포함되는 분배변(이하, '제2분배변'(30)이라 한다.)을 모두 포함하는 것에 그 특징이 있다.

즉, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기관차의 주공기통으로부터 각 차량에 연결 설치되는 제동관(40)과, 각 차량에 구비되는 보조공기통(44)의 사이에는 분기관(42)이 설치되고, 상기 분기관(42)의 양측에는 제1분배변(20)과 제2분배변(30)이 각각 설치되어 제동관(40)을 통해 공급되는 공기가 제1분배변(20) 또는 제2분배변(30)으로 선택적으로 공급 및 배출될 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 대륙철도차량이 표준궤를 주행하는 상태에서는 제동관(40)으로부터 공급되는 공기, 즉 제동 공기압이 상기 제1분배변(20)을 통해 보조공기통(44)으로 공급되고, 대륙철도차량이 광궤를 주행하는 상태에서는 제동관(40)으로부터 공급되는 제동 공기압이 상기 제2분배변(30)을 통해 보조공기통(44)으로 공급되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기와 같은 제동 공기압의 공급방향을 제어하기 위한 구성으로 제어수단(100)이 사용될 수 있는데, 상기 제어수단(100)은 전술한 궤간가변장치(10)의 작동에 의한 차륜(2)의 이동과 연동되도록 구성될 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이 상기 궤간가변장치(10)는 궤간 가변 구간에서 선로에 설치되는 해정레일(13)에 의한 플랜지(5)의 가압에 의해 플랜지(5)가 차축(1) 방향으로 이동하게 되어 차륜(2)을 잠금 또는 해정시켜 양측 차륜(2) 사이의 간격이 조절될 수 있도록 하는데, 상기 제어수단(100)은 궤간 가변 구간에서 상기 궤간가변장치(10)의 작동에 의해 차륜(2)이 해정되어 이동하는 경우, 상기 차륜(2)의 이동에 의해 작동하여 제동관(40)으로부터의 제동 공기압 공급이 분기관(42)의 양측에 각각 구비된 제1분배변(20) 또는 제2분배변(30)을 통해 선택적으로 공급 및 배출되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 제어수단(100)은 제1 및 제2제어수단(100a,100b)을 포함할 수 있는데, 상기 제1제어수단(100a)은 대륙철도차량의 양측 차륜 중 일측 차륜(2a)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 입구부 사이에 구비되어 제동관(40)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 사이에 연결 설치되는 분기관(42)을 선택적으로 차단시키는 역할을 할 수 있고, 상기 제2제어수단(100b)은 대륙철도차량의 양측 차륜 중 타측 차륜(2b)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 출구부 사이에 구비되어 제1 및 제2분배변(20,30)과 보조공기통(44)의 사이에 연결 설치되는 분기관(42)을 선택적으로 차단시키는 역할을 할 수 있다.

즉, 후술하겠지만, 대륙철도차량이 표준궤를 주행하는 경우 제1제어수단(100a)은 입구 측 제2분배변(30) 방향의 분기관(42)을 차단하여 제동관(40)으로부터 공급되는 제동 공기압이 제1분배변(20) 방향으로 공급될 수 있도록 하고, 상기 제2제어수단(100b)은 출구 측 제2분배변(30) 방향의 분기관(42)을 차단하여 제1분배변(20)을 통해 보조공기통(44)으로 공급되는 제동 공기압이 제2분배변(30) 방향으로 역류하는 것을 차단시킬 수 있다.

또한, 대륙철도차량이 주행하는 선로, 즉 레일(11)이 표준궤에서 광궤로 전환되는 경우, 궤간가변장치(10)의 구동에 의한 양측 차륜(2a,2b)의 이동에 의해 제1 및 제2제어수단(100a,100b)이 각각 작동하여 입구 측 제1분배변(20) 방향의 분기관(42)과 출구 측 제1분배변(20) 방향의 분기관(42)을 차단시킴으로써 제동관(40)으로부터 공급되는 제동 공기압이 제2분배변(30)을 통해 보조공기통(44)으로 공급될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 상기 제어수단(100)의 세부적인 구성 및 작동관계를 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 제1 및 제2제어수단(100a,100b) 중 제2제어수단(100b)은 대륙철도차량의 양측 차륜(2) 중 타측 차륜(2b)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 출구부 사이에 연결 설치되는 구성이라는 점을 제외하고는 후술할 제1제어수단(100a)과 세부적인 구성 및 작동관계가 동일하므로, 이하에서는 제1제어수단(100a)을 기준으로 하여 설명하기로 한다.

상기 제1제어수단(100a)은 전술한 바와 같이, 대륙철도차량의 양측 차륜(2) 중 일측 차륜(2a)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 입구부에 위치되는 분기관(42)의 사이에 연결 설치되는 구성으로, 스위치부(110)와 전환부재(120)를 포함할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 스위치부(110)는 대차프레임(50)에 구비되어 궤간가변장치(10)의 작동에 의한 일측 차륜(2a)의 이동과 연동되어 작동되는 구성으로, 스위치(112)와 링크부재(114)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 스위치(112)는 대차프레임(50)에 구비되어 궤간 가변 구간에서 궤간가변장치(10)의 작동에 따른 일측 차륜(2a)의 이동에 의해 차축(1) 방향, 즉 차륜(2a)의 이동과 동일한 방향으로 이동하는 구성으로, 상기 스위치(112)의 일측 하부에는 차륜(2a)의 상단부가 삽입되는 삽입홈(112a)이 형성되어 궤간 가변 구간에서 차륜(2a)이 차축(1) 방향으로 이동하는 경우, 상기 차륜(2a)의 상단부 측면이 스위치(112)의 삽입홈(112a) 내측면에 접촉하며 스위치(112)를 가압함으로써 스위치(112)를 차축(1) 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 삽입홈(112a)의 양 측면에는 베어링(116)이 구비될 수 있는데, 상기 베어링(116)은 차륜(2a)의 양 측면이 삽입홈(112a)에 접촉되는 경우 마찰을 최소화하여 차륜(2a)의 마모 및 소음 발생을 줄이는 역할을 할 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 스위치(112)의 상부에는 도브 테일(dove tail) 형상의 가이드부(112b)가 돌출 형성될 수 있고, 상기 대차프레임(50)의 하부에는 상기 가이드부(112b)가 삽입 결합되는 가이드홈(52)이 가이드부(112b)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 가이드홈(52)은 대차프레임(50)의 하면에 차축 방향으로 형성되어 스위치(112)의 상부에 돌출 형성된 가이드부(112b)를 지지함과 동시에 상기 차륜(2a)의 이동에 따른 스위치(112)의 이동이 유동, 즉 흔들림 없이 차축(1) 방향을 따라 정확히 이루어질 수 있도록 가이드하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 대차프레임(50)의 가이드홈(52)에는 서로 일정거리 이격되는 제1 및 제2안착홈(52a, 52b)이 형성되고, 상기 스위치(112)의 가이드부(112b) 상단에는 상기 제1 및 제2안착홈(52a,52b)의 내측으로 선택적으로 삽입되는 볼플런저(118)가 구비될 수 있는데, 상기 제1 및 제2안착홈(52a,52b)과 볼플런저(118)는 차륜(2a)의 궤간 변환이 완료된 후, 즉 차륜(2a)에 의한 스위치(112)의 위치 이동이 완료된 후 스위치(112)의 위치가 차륜(2a)과 접촉되지 않은 상태로 고정될 수 있도록 하기 위한 구성이다.

보다 상세히 설명하면, 도 4의 (b) 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 제1안착홈(52a)은 대륙철도차량이 광궤를 주행하는 상태에서의 스위치(112) 위치 고정에 사용될 수 있고, 상기 제2안착홈(52b)은 대륙철도차량이 표준궤를 주행하는 상태에서의 스위치(112) 위치 고정에 사용될 수 있는데, 상기 제1 및 제2안착홈(52a,52b)은 스위치(112)가 진입하는 방향의 측면 경사가 완만하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드부(112b) 상단에 구비된 볼플런저(118)는 차륜(2a)의 이동에 의한 스위치(112)의 이동이 완료된 상태에서, 상기 제1 또는 제2안착홈(52a,52b)의 완만한 경사면 상에 위치되도록 설치된다.

이는, 차륜(2a)의 이동에 의한 스위치(112)의 이동이 완료된 상태에서 차륜(2a)의 양 측면과, 삽입홈(112a)의 내측면 또는 베어링(116) 사이의 접촉을 방지하기 위한 것으로, 차륜(2a)의 이동에 의한 스위치(112)의 이동이 완료되어 볼플런저(118)가 제1 또는 제2안착홈(52a,52b)의 완만한 경사면 상에 위치되면, 볼플런저(118)에 구비된 스프링(118a)의 탄성에 의해 볼플런저(118)의 볼(118b)이 경사면을 따라 제1 또는 제2안착홈(52a,52b)의 중심 방향, 즉 가장 오목한 부분으로 이동하게 된다.

그에 따라 스위치(112)는 차륜(2a)에 의한 이동이 완료된 상태, 즉 차륜(2a)의 측면과 삽입홈(112a)의 내측면 또는 베어링(116)이 접촉된 상태에서 조금 더 진행방향으로 이동하게 되어 차륜(2a)의 양 측면과 삽입홈(112a)의 내측면 또는 베어링(116) 사이에 공간이 형성되도록 이격시킴으로써 차륜(2a)의 측면과 삽입홈(112a)의 내측면 또는 베어링(116) 사이의 접촉을 방지할 수 있게 된다.

다음, 상기 링크부재(114)는 스위치(112)와 전환부재(120) 사이에 연결 설치되어 차륜(2a)의 이동에 따른 스위치(112)의 이동에 의해 전환부재(120)의 위치를 변경시키는 역할을 하는 것으로, 링크부재(114)의 일측 단부는 스위치(112)에 힌지 결합되고, 링크부재(114)의 타측 단부는 전환부재(120)에 연결 설치될 수 있다.

이때, 상기 대차프레임(50)에는 링크부재(114)의 지지를 위한 힌지결합부(54)가 형성될 수 있는데, 이에 따라 상기 링크부재(114)는 스위치(112)의 차축(1) 방향으로의 이동에 의해 상기 힌지결합부(54)를 중심으로 하는 원운동을 하게 된다.

또한, 상기 링크부재(114)의 일측 단부에는 스위치(112)와의 힌지 결합을 위한 힌지공(114a)이 형성되는데, 상기 힌지공(114a)과 힌지결합부(54)에 형성되는 힌지공(54a)은 모두 상,하 방향으로 길이가 긴 장공 형상으로 형성되어 상기와 같은 링크부재(114)의 원운동에 의한 변위 차를 허용할 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 스위치(112)의 이동에 의해 링크부재(114)가 힌지결합부(54)를 중심으로 한 원운동을 할 경우, 링크부재(114)의 양측 단부는 직선 방향으로의 이동이 아닌 원호 형상을 이루는 곡선 방향으로의 이동이 이루어져야 하는데, 링크부재(114)의 양측 단부가 곡선 방향으로 이동하기 위해서는 링크부재(114) 양측 단부의 높이 변화가 필수적으로 수반되어야 한다.

하지만, 링크부재(114)의 타측 단부는 후술할 전환부재(120)에 연결 설치되고, 상기 전환부재(120)는 분기관(42)의 내측으로 삽입 설치되어 분기관(42)을 폐쇄시킨 상태에서 이동이 이루어져야 하므로 직선 방향으로의 이동만 가능하고, 높이의 변화가 수반되어야 하는 곡선 방향으로의 이동이 불가능한 상태가 된다.

따라서, 상기 스위치(112)와 연결되는 링크부재(114)의 일측 단부와, 상기 링크부재(114)의 중간 부분이 지지되는 대차프레임(50)의 힌지결합부(54)에 상,하 방향으로 길이가 긴 장공 형상의 힌지공(114a,54a)을 각각 형성시킴으로써 힌지결합부(54)를 중심으로 한 링크부재(114)의 회전시 발생되는 높이의 변화가 허용될 수 있도록 구성할 수 있다.

다음, 상기 전환부재(120)는 스위치부(110)에 연결 설치되어 제1 및 제2분배변(20,30) 중 어느 한 방향으로 제동 공기압을 공급할 수 있도록 하는 것으로, 링크부재(114)의 타측 단부에 연결 설치될 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 전환부재(120)는 제동관(40)으로부터의 제동 공기압 공급이 이루어지는 분기관(42)의 내측에 삽입 설치되어 분기관(42)을 통한 제동 공기압의 공급을 차단시키는 역할을 하는 것으로, 분기관(42)의 내경, 즉 내측 단면과 동일한 크기 및 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 전환부재(120)에 의한 제동 공기압의 차단에 의해 제동관(40)으로부터의 제동 공기압 공급이 제1 또는 제2분배변(20,30)으로 선택적으로 이루어질 수 있게 된다.

즉, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 대륙철도차량이 표준궤를 주행하는 상태에서는 상기 전환부재(120)에 의해 제2분배변(30) 방향으로의 분기관(42)이 차단되어 제동관(40)으로부터 제1분배변(20) 방향으로 제동 공기압이 공급되므로, 표준궤에서 적용되는 제동시스템을 사용할 수 있다.

또한, 대륙철도차량이 주행하는 선로, 즉 레일(11)이 표준궤에서 광궤로 전환되는 경우에는 궤간 가변 구간에 설치된 해정레일(13)에 의해 궤간가변장치(10)가 작동되어 차륜(2a)이 레일(11)을 따라 차축(1)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되고, 상기 차륜(2a)의 이동에 의해 스위치(112) 또한 차축(1)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되어 스위치(112)에 연결 설치된 링크부재(114)는 힌지결합부(54)를 중심으로 하여 시계 방향으로 회전하게 된다.

상기와 같은 링크부재(114)의 회전에 의해 링크부재(114)의 타측 단부에 연결 설치된 전환부재(120)는 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 분기관(42)의 내부에서 제1분배변(20) 방향으로 이동하여 제1분배변(20)으로의 제동 공기압 공급을 차단하게 되고, 그에 따라 제동관(40)으로부터 제2분배변(30) 방향으로 제동 공기압이 공급되면서, 광궤에서 적용되는 제동시스템을 사용할 수 있게 된다.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 전환부재(120)에는 밀폐부재(122)가 일체로 형성될 수 있는데, 상기 밀폐부재(122)는 링크부재(114)와 전환부재(120) 사이의 연결부에 의해 분기관(42) 내부로 공급되는 제동 공기가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 구성이다.

즉, 상기 분기관(42)의 내측에 구비되는 전환부재(120)는 링크부재(114)에 연결된 상태에서 차륜(2a)의 이동에 따른 링크부재(114)의 회전에 의해 제1분배변(20) 또는 제2분배변(30) 방향으로 이동하여야 하므로, 상기 분기관(42)의 하부 또는 일측에는 상기 링크부재(114)와 전환부재(120)가 서로 연결 설치될 수 있도록 하는 슬릿(미도시) 등의 홀이 필수적으로 형성되어야 한다.

상기 분기관(42)에 슬릿이 형성될 경우, 슬릿을 통한 공기의 누설이 발생될 수 있으므로, 상기 전환부재(120)의 하단 또는 일측에 슬릿 보다 면적이 넓은 밀폐부재(122)를 일체로 형성시킴으로써 링크부재(114)의 회전에 의해 전환부재(120)가 분기관(42) 내부에서 이동하는 경우에도 슬릿을 통한 제동 공기압의 누설을 방지할 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 도시하지는 않았지만, 상기와 같은 역할을 하는 밀폐부재(122)를 분기관(42)의 내부가 아닌 외측면에 위치되도록 하여 링크부재(114)의 상단에 일체로 형성시키고, 상기 분기관(42)에 형성되는 슬릿과 같은 홀을 통해 밀폐부재(122)와 전환부재(120)가 일체로 결합되도록 함으로써 분기관(42)으로부터의 제동 공기압 누설을 방지할 수도 있음은 물론이다.의 이동에도 슬릿길이보다 길게 형성되어 전환부재(200) 이동 시 슬릿(미도시)을 커버할 수 있도록 하는 밀폐부재(122)가 구비되어 분기관(42)으로 공급되는 제동 공기압이 누설되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템의 다른 실시예에 의하면, 제1 또는 제2분배변(20,30)으로의 제동 공기압 공급 및 배출을 제어하기 위한 제어수단(100')이 차륜(2)의 이동과 연동되지 않고 별도의 구성에 의해 작동되도록 구성할 수도 있는데, 본 실시예에서의 제어수단(100') 또한 제1 및 제2분배변(20,30)의 입구부에 연결 설치되어 제동관(40)과 제1 및 제2분배변(20,30)의 사이에 연결 설치되는 분기관(42)을 선택적으로 차단시키는 역할을 하는 제1제어수단(100a)과, 제1 및 제2분배변(20,30)의 출구부에 연결 설치되어 제1 및 제2분배변(20,30)과 보조공기통(44)의 사이에 연결 설치되는 분기관(42)을 선택적으로 차단시키는 역할을 하는 제2제어수단(100b)으로 분리 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2제어수단(100a,100b)은 전술한 실시예에서와 마찬가지로 설치위치에만 차이가 있을 뿐 세부적인 구성 및 작동관계가 동일하므로 이하에서는, 제1 및 제2제어수단(100a,100b)을 제어수단(100')으로 통칭하여 설명하기로 한다.

본 실시예에서의 제어수단(100')은 도 8에 나타낸 바와 같이, 가이드레일(200), 스위치부(110') 및 전환부재(120')를 포함할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 가이드레일(200)은 궤간 가변 구간에서의 선로 상에 설치되는 것으로, 레일(11)의 외측에 레일(11)과 평행하게 설치될 수 있다. 도 8에서는 일측 레일(11) 및 가이드레일(200)만 도시하였지만, 반대쪽 레일의 외측에도 가이드레일(200)이 설치될 수 있으며, 도 8에 도시된 일측 가이드레일(200)을 포함하는 구성이 제1제어수단(100a)이 되고, 도시되지 않은 타측 가이드레일을 포함하는 구성이 제2제어수단(100b)이 될 수 있다.

즉, 상기 가이드레일(200)은 표준궤에서 광궤로 전환되는 궤간 가변 구간에서는 대륙철도차량의 진행 방향을 따라 궤간이 넓어지는 레일(11)과 평행하도록 설치되고, 광궤에서 표준궤로 전환되는 궤간 가변 구간에서는 대륙철도차량의 진행 방향을 따라 궤간이 좁아지는 레일(11)과 평행하도록 설치될 수 있다.

다음, 상기 스위치부(110') 및 전환부재(120')는 전술한 실시예와 동일한 구성일 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

단, 본 실시예에서는 스위치부(110')를 구성하는 스위치(112')의 삽입홈(112a') 내측으로 차륜(2a)이 아닌 가이드레일(200)의 상단부가 삽입 설치되고, 상기 스위치(112')는 가이드레일(200)의 가이드에 의해 차축(1) 방향으로 이동하면서 링크부재(114') 및 그에 연결 설치된 전환부재(120')의 위치를 변화시켜 제1 또는 제2분배변(20,30)으로의 제동 공기압 공급 및 배출을 제어할 수 있게 된다.

즉, 대륙철도차량이 주행하는 선로, 즉 레일(11)이 표준궤에서 광궤로 전환되는 경우에는 궤간 가변 구간에 설치된 레일(11)과 평행하게 설치되는 가이드레일(200)에 의해 스위치(112')가 차축(1)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되고, 스위치(112')에 연결 설치된 제1 및 제2제어수단(100a,100b)의 링크부재(114')는 힌지결합부(54)를 중심으로 하여 각각 시계 방향과 반시계방향으로 회전하게 된다.

상기와 같은 링크부재(114')의 회전에 의해 링크부재(114')의 타측 단부에 연결 설치된 전환부재(120')는 분기관(42)의 내부에서 제1분배변(20) 방향으로 이동하여 분기관(42)의 입구부에 설치되는 제1제어수단(100a)의 전환부재(120')는 제1분배변(20)으로의 제동 공기압 공급을 차단시킴으로써 제동관(40)으로부터 공급되는 제동 공기압이 제2분배변(30) 방향으로 공급될 수 있도록 한다.

또한, 분기관(42)의 출구부에 설치되는 제2제어수단(100b)의 전환부재(미도시)는 제2분배변(30)으로부터 배출되는 제동 공기압이 보조공기통(44) 방향으로 공급될 수 있도록 함과 동시에 제1분배변(20) 방향으로 역류하는 것을 차단시킴으로써 광궤에서 적용되는 제동시스템을 사용할 수 있게 된다.

한편, 대륙철도차량이 곡선 구간을 주행하는 경우, 원활한 주행을 위해 대차와 차체 사이에 회전이 발생될 수 있는데, 이러한 경우 본 발명에서의 제어수단(100,100')은 대차에 설치되는 구성이고, 제동관(40), 분기관(42) 등을 포함하는 제동시스템은 주로 차체에 설치되는 구성이므로 대차와 차체 사이의 회전 발생시 제어수단(100,100')을 구성하는 링크부재(114,114') 또는 제동시스템을 구성하는 분기관(42) 등에 파손이 발생될 위험이 있다.

따라서, 상기 제어수단(100,100')이 연결 설치되는 분기관(42)은 고무 등 탄성이 있는 재질로 형성시킴으로써 대륙철도차량의 곡선 구간 주행시 대차와 차체 사이의 회전에 의한 변위차가 발생되는 경우에도 링크부재(114,144') 또는 분기관(42) 등에 파손이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

참고로, 궤간 가변 구간은 곡선구간에서는 존재하지 않고, 직선구간에서만 존재하므로 곡선구간에서는 제어수단(100,100')이 작동되는 경우가 발생되지 않는다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 제동시스템에 의하면 표준궤와 광궤에서 각각 적용되는 두 가지 타입의 분배변이 모두 구비되고, 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동에 의해 차량에 구비되는 두 가지 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 공급되도록 전환시킬 수 있도록 함으로써 추가적인 기관차의 연결 없이도, 서로 다른 궤간에서 주행하는 열차를 동시에 연결하여 주행할 수 있고, 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 가질 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 제1 또는 제2분배변으로의 제동 공기압 공급을 전환시키기 위한 구성으로 밸브 등을 사용하거나, 궤간 변화에 따른 차륜의 이동에 의해 상기 밸브의 개폐를 조절할 수 있도록 하는 연동 구성 등 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표준궤와 광궤에서 각각 사용되는 서로 다른 타입의 분배변을 모두 구비하고, 궤간 가변 구간에서의 차륜 이동에 의해 차량에 구비되는 서로 다른 타입의 분배변 중 해당 궤간에서 사용되는 타입의 분배변으로 제동공기압이 제공되도록 전환시킴으로써 대륙철도차량의 운행 중단 없이도 궤간에 따라 서로 달리 적용되는 제동시스템에 적합한 제동공기압을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 제동시스템에 관한 것이다.

1 : 차축 2, 2a, 2b : 차륜
5: 플랜지 10: 궤간가변장치
11 : 레일 13: 해정레일
20: 제1분배변 30: 제2분배변
40: 제동관 42: 분기관
44: 보조공기통 45 : 부하감지밸브
46 : 변동응하중밸브 47 : 제동실린더
50: 대차프레임 52: 가이드홈
52a : 제1안착홈 52b: 제2안착홈
54 : 힌지결합부 54a, 114a : 힌지공
100, 100' : 제어수단 100a : 제1제어수단
100b : 제2제어수단 110,110' : 스위치부
112, 112' : 스위치 112a, 112a' : 삽입홈
112b : 가이드부 114, 114' : 링크부재
116 : 베어링 118 : 볼플런저
118a : 스프링 118b : 볼
120, 120' : 전환부재 122 : 밀폐부재
200 : 가이드레일

Claims (10)

1. 해정레일에 의해 양측 차륜의 위치를 가변시킬 수 있도록 하는 궤간가변장치 및 공압을 이용한 제동시스템을 포함하는 대륙철도차량에 있어서,
   상기 제동시스템은 서로 다른 타입의 제1 및 제2분배변과,
   궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동과 연동되도록 구성되어 상기 제1 또는 제2분배변으로의 제동 공기압 공급 및 배출을 제어하기 위한 제어수단을 포함하여,
   대륙철도차량이 주행하는 궤간의 종류에 따라 상기 제1 또는 제2분배변으로 선택적으로 제동 공기압을 공급 및 배출시킬 수 있도록 구성되되,
   상기 제어수단은 대륙철도차량의 일측 차륜과 제1 및 제2분배변의 입구부 사이에 구비되는 제1제어수단과,
   대륙철도차량의 타측 차륜과 제1 및 제2분배변의 출구부 사이에 구비되는 제2제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2제어수단은 대차프레임에 구비되어 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동과 연동되어 작동하는 스위치부와,
   상기 스위치부에 연결 설치되어 상기 제1 및 제2분배변 중 어느 한 방향으로만 제동 공기압이 통과될 수 있도록 하는 전환부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 스위치부는 대차프레임에 구비되어 궤간 가변 구간에서의 차륜의 이동에 의해 차축 방향으로 이동하는 스위치와,
   일측 단부는 상기 스위치에 연결 설치되고, 타측 단부는 상기 전환부재에 연결 설치되는 링크부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 스위치에는 차륜의 상단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고,
   상기 삽입홈의 양 측면에는 상기 차륜의 양 측면과 접촉되는 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 스위치의 상부에는 도브 테일(dove tail) 형상의 가이드부가 돌출 형성되고, 상기 대차프레임에는 상기 가이드부가 삽입 결합되는 가이드홈이 차축 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 대차프레임에는 링크부재의 지지를 위한 힌지결합부가 구비된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
9. 제 4항에 있어서,
   상기 전환부재는 상기 스위치부의 구동에 의해 제동시스템의 주공기관으로부터 제1 및 제2분배변으로 분기되는 분기관의 내측에서 이동하여 제1 또는 제2분배변에 연결 설치되는 분기관을 선택적으로 개폐시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2제어수단은,
    궤간 가변 구간의 선로에 고정 설치되는 가이드레일과,
    대차프레임에 구비되어 상기 가이드레일의 가이드에 의해 차축 방향으로 이동하는 스위치부와,
    상기 스위치부에 연결 설치되어 상기 제1 및 제2분배변 중 어느 한 방향으로만 제동 공기압이 통과될 수 있도록 하는 전환부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 제동시스템.
    

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