KR20000034869A - 분기기 하부구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성이 우수하고 횡방향 변위를 신뢰성 있게 방지할 수 있는 분기기 하부구조를 제공한다. 분기기의 하부구조는 도상(道床)에 설치되고 발라스트로 충전될 수 있는 한 조의 철 침목(1A)을 포함한다. 상기 철 침목(1A)은 대체로 동일한 외관형상을 가지고 길이가 상이한 복수의 침목(2a, 2b, 2c)으로 구성되고, 길이가 가장 짧은 침목(2a)에서 길이가 가장 긴 침목(2c)까지 길이가 단계적으로 변화하도록 각각의 침목 사이에 소정 간격을 두고 평행하게 배치되고, 모든 침목의 길이방향의 양쪽 단부면은 각각 침목 연결부재(3, 4, 5, 또는 6)로 봉쇄되고, 상기 침목 연결부재의 일부 또는 전부가 도상에 매설(埋設)된다.

Description

분기기 하부구조 {BASE STRUCTURE OF TURNOUT}

본 발명은 철도용 분기기 하부구조(分岐器 下部構造)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 얼라인먼트 편차(alignment deviation)를 신뢰성 있게 방지할 수 있도록 한 분기기 하부구조에 관한 것이다.

철도용 분기기의 하부구조는, 도상 발라스트(track bed ballast) 내에 분기기용 나무 침목을 레일과 직각방향으로 일정한 간격을 두고 배치한 것이 일반적으로, 종래 분기기에 사용되고 있는 침목의 대부분이 목제 침목이다. 목재 침목을 사용하는 이유는 목제 침목은 현장에서 침목 위에 상판(床板)을 배설하고 트랙 스파이크(track spike) 또는 스크루 스파이크를 사용하여 위치를 조절함으로써 상판을 침목 상에 용이하게 고정하고 상판 상에 레일을 설치할 수 있기 때문이다. 한편, 최근에는 목재침목 대신에 합성수지 또는 프리스트레스 콘크리트(prestressed concrete)로 제조된 침목이 사용된다. 또는 도 12에 나타낸 바와 같이, 단면형상이 대략 사다리꼴이고 저면이 개방된 중공(中空)형 내부 공간을 가지고, 상기 내부 공간에 도상 발라스트를 충전하여 침하를 방지하는 한편, 길이방향 양단면을 프레스에 의해 봉쇄함으로써, 내부에 충전한 도상 발라스트에 의해 침목의 궤간(軌間) 방향으로의 이동, 이른바 얼라인먼트 편차를 방지하도록 하는 구조로 되어 있는 철 침목(21)이 제안되어 있다.

분기기는 주요 구성요소로서 도 13에 나타낸 바와 같이, 포인트부(point section)(22), 리드(lead)부(23), 크로싱(crossing)부(24), 가드(guard)부(25)로 대별되고, 이들 중 어느 부분에서도 각 침목(26) 상에서 레일(27)의 설치위치는 순차로 변화하고, 또 레일(27)과 침목(26)은 대부분 직교하고 있지 않고, 그 교차각도도 순차로 변화하고 있다. 또한 침목의 길이도 그 사용 장소에 따라 변화시켜야 한다.

이와 같이 분기기는 일반 궤도부(rail section)에 비하여 구조가 복잡한 것에 기인하는 본질적인 취약성에 더하여 노후화(老朽化)하기 쉬운 나무 침목이 많이 사용되고 있었으므로, 분기기의 수명이 짧았다. 또한, 분기기용으로 사용하는 침목은 일반 궤도에서 사용하는 정규 침목과 비교하면 일반적으로 길이가 길고, 따라서 취급이 어렵다. 결과적으로 분기기용으로 사용되는 침목은 교환에 많은 노력이 필요하기 때문에 가능한 한 침목에 이상이 발생하지 않도록 방지하는 것이 바람직하다. 그러나, 분기기 레일의 곡률반경은 일반 궤도부에 비하여 작고, 차량으로부터 큰 횡압(lateral force)을 받음으로써 침목의 횡방향 변위를 초래한다. 그 결과 얼라인먼트 편차에 의한 탈선사고를 방지하기 위해 얼라인먼트 편차의 수정을 위한 레일 보수작업을 빈번히 행할 필요가 있다.

이 점에서 종래의 분기기용 침목은 레일 길이방향의 변위에 대하여는 침목간에 충전된 발라스트에 의해 종방향의 큰 저항력을 발휘하지만, 레일에 직교하는 방향의 변위에 대해서 종래의 분기기용 침목은 오로지 침목 양단의 도상견부(道床肩部)에 돋우어 설치된 발라스트로만 저항력을 제공하므로, 레일에 가해지는 횡방향의 힘에 의해 야기되는 얼라인먼트 편차를 방지하기에는 불충분하였다.

한편, 도 12에 나타낸 침목(21)은 침목(21)의 내부에 도상 발라스트를 충전하기 위해 타이 탬퍼(tie tamper)로 침목의 측방에서 발라스트를 다짐(temping)으로써 침목의 저면을 향하여 발라스트를 눌러줄 필요가 있다. 이 작업은 매우 번잡하고, 발라스트를 충분히 충전할 수 없는 경우가 많다. 발라스트의 충전이 충분하지 않으면, 침목이 침하되기 쉽고, 궤도에 직교하는 방향으로 가해지는 힘에 대한 저항력이 약해져서 횡방향으로의 변위를 야기한다.

본 발명은 종래의 기술의 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 내구성이 우수하고 횡방향으로의 변위를 신뢰성 있게 방지할 수 있는 분기기 하부구조를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 분기기 하부구조를 구성하는 철 침목에 대한 일 실시예의 평면도로서, 침목 길이방향의 양쪽 단부면을 침목 연결부재로 봉쇄할 경우를 나타낸다.

도 2(a)는 도 1의 철 침목을 구성하는 하나의 침목의 측면도, 도 2(b)는 그것의 평면도이다.

도 3은 도 2의 침목의 단부 표면에 대한 도면이다.

도 4는 도 2와는 상이한 방식으로 침목 연결부재를 침목에 접합하는 상태를 나타내는 도면으로, 도 4(a)는 측면도, 도 4(b)는 평면도이다.

도 5는 복수개의 침목의 길이방향의 양쪽 단부면을 각각 1매의 침목 연결부재로 봉쇄하는 상태를 나타내는 1실시예의 평면도이다.

도 6은 복수개의 침목의 길이방향의 양쪽 단부면을 각각 1매의 침목 연결부재로 봉쇄하는 상태를 나타내는 다른 실시예의 평면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 분기기 하부구조를 구성하는 철 침목의 다른 실시예의 평면도로서, 침목 길이방향의 양쪽 단부로부터 내측으로 들어간 위치에서 각 침목을 서로 2매의 연결재로 연결할 경우를 나타낸다.

도 8(a)는 도 7의 철 침목을 좌측에서 본 측면도, 도 8(b)는 그것의 평면도이다.

도 9는 도 7의 침목의 단부면에 대한 도면이다.

도 10은 종래의 철침목의 작용을 설명하는 도면이다.

도 11은 본 발명의 철 침목의 작용을 설명하는 도면이다.

도 12는 종래의 침목의 1예를 나타내는 단면도이다.

도 13은 분기기의 개략 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1A, 1B: 철 침목

2a, 2b, 2c: 철 침목

3, 4, 5, 6, 13, 14: 침목 연결부재

7: 도상(道床)

8: 상면 플랜지

9: 저면 플랜지

10: 수직 웨브

11: 발라스트 충전공간

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 양태는 발라스트 도상(道床)에 사용되는 분기기(分岐器) 하부구조로서, 상기 분기기 하부구조를 구성하는 침목은 대체로 동일한 외관형상으로 길이가 상이한 복수개의 침목으로 구성되고, 길이가 짧은 침목에서 길이가 긴 침목까지 길이가 단계적으로 변화하도록 각 침목 사이에 소정 간격을 두고 평행하게 배치하고, 모든 침목의 길이방향의 양쪽 단부면(端面)을 각각 침목 연결부재(sleeper tie member)로 봉쇄하고, 상기 침목 연결부재의 일부 또는 전부가 도상 발라스트 내에 매설(埋設)되어 있는 분기기 하부구조를 제공한다.

본 발명의 제2 양태는 발라스트 도상에 사용되는 분기기 하부구조로서, 상기 분기기 하부구조를 구성하는 침목은 동일한 외관형상으로 길이가 상이한 복수개의 침목으로 구성되고, 길이가 짧은 침목에서 길이가 긴 침목까지 길이가 단계적으로 변화하도록 각 침목 사이에 소정 간격을 두고 평행하게 배치하고, 모든 침목의 길이방향의 양쪽 단부면으로부터 내측으로 들어간 위치에서 각 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결한 분기기 하부구조를 제공한다.

본 발명의 제3 양태는 상기 제2 양태의 분기기 하부구조에 있어서, 각 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결하는 위치가 레일의 아래인 분기기 하부구조를 제공한다.

본 발명에 의하면, 길이가 다른 복수개의 침목의 길이방향의 양단면을 침목 연결부재로 봉쇄하거나 또는 복수개의 침목의 길이방향의 양단면으로부터 내측으로 들어간 위치에서 각 침목을 서로 2매의 침목 연결부재로 연결함으로써, 복수개의 침목이 일체(一體)로 된 분기기 하부구조로 하여 기능하므로, 레일 횡방향의 압력에 대한 저항력이 매우 높고, 얼라인먼트 편차에 대한 저항력이 현저히 커진다.

또, 제3의 발명에 의하면, 각 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결하는 위치가 레일의 아래 쪽이면, 타이 탬퍼로 침목 밑의 발라스트를 다질 때 지장이 생기는 부분이 없게 된다는 효과가 있다.

복수개의 침목을 일체로 연결하는 침목 연결부재는 트랙 스파이크(track spike), 스크류 스파이크, 볼트 너트 또는 용접 등에 의해 침목과 접합된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따라 분기기 하부구조를 구성하는 한 조(組)의 철 침목(1A)을 나타내는 평면도로서, 상기 철 침목(1A)은 길이가 상이한 복수개의 철 침목으로 구성되어 있다. 이 철 침목 상에는 분기기 내의 레일이 예를 들면 본 출원인의 출원에 의한 특개평 제10-114580호에 개시된 바와 같은 스크류 또는 스파이크가 없는 탄성 체결장치(elastic fastening device)에 의해 체결된다. 도 1의 경우, 상기 철 침목(1A)은 가장 짧은 철 침목(2a)을 3개, 중간 길이의 철 침목(2b)을 3개, 가장 긴 철 침목(2c)을 3개 포함하고, 길이가 짧은 철 침목(2a)부터 길이가 긴 철 침목(2c)까지 단계적으로 길이가 변화하도록 각 철 침목은 레일 길이방향으로 소정 간격을 이루고 평행하게 배치되어 있다. 그리고, 철 침목(2a, 2b, 2c)의 길이방향의 한쪽 단면이 동일 평면상에 정렬되고, 그 단면은 침목 연결부재(3)로 봉쇄되어 있다. 철 침목(2a, 2b, 2c)의 길이방향의 다른 쪽 단면은 각각 침목 연결부재(4, 5, 6)로 봉쇄되어 있다. 이 경우, 각 철 침목(2a, 2b, 2c)과 침목 연결부재(3, 4, 5, 6)는 체결볼트(도 2의 부호 12 참조)에 의해 접합되어 있다.

각 철 침목은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 길이가 다른 것을 제외하면 그 외관 형상은 동일하다. 도 2에서, 참조 부호 7은 도상(道床)이고, 각 철 침목은 상면 플랜지(8)와 저면 플랜지(9)를 가지고, 폭 방향 중앙부에서 상면 플랜지(8)와 저면 플랜지(9)와 연결하는 수직 웨브(vertical web)(10)가 침목의 길이방향으로 연속하여 형성되어 있어, 침목의 폭방향 종단면이 대체로 I-자 형상으로 되어 있다. 침목 연결부재(3, 4 또는 5, 6)의 상면을 제외한 부분은 도상 발라스트(11) 속에 매설되어 있다. 상면 플랜지(8), 수직 웨브(10), 저면 플랜지(9), 및 침목 연결부재(3, 4)로 둘러싸인 공간의 측면은 바깥 쪽으로 개방되어 있고, 발라스트를 충전할 수 있는 발라스트 패킹 공간(packing space)(11)을 형성하고 있다. 침목 연결부재는 발라스트와 함께 레일 횡방향에서의 압력에 대한 저항력으로 작용하고, 그 결과 철 침목의 레일에 직교하는 방향으로의 변위, 즉, 얼라인먼트 편차를 저지할 수 있다. 도 3은 도 2의 철 침목의 단부 표면에 대한 도면이다.

도 4는 침목 연결부재(3, 4)를 철 침목에 접합하는 방식의 다른 예를 나타내는 도면으로, 도 4(a)는 그 측면도, 도 4(b)는 그 평면도이다.

도 5는 점차로 길이가 커지는 각 철 침목에서 길이방향의 한쪽 단면을 동일 평면상에 배열하여 1매의 침목 연결부재(3)로 봉쇄하고, 길이방향의 다른 쪽 단면을 곡면형의 침목 연결부재(13)로 봉쇄한 경우를 나타낸다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 점차로 길이가 길어지는 각 철 침목의 길이방향의 양 단면을 곡면형의 침목 연결부재(13, 13)로 봉쇄할 수 있다.

도 7은 제2 실시형태의 분기기 하부구조를 구성하는 한 조의 철 침목(1B)의 평면도이다. 본 실시형태와 제1 실시형태의 차이는 침목 연결부재의 연결위치가 다른 점에 있다. 즉, 각 철 침목의 길이방향의 양 단면에서 내측으로 들어간 위치에서 각 철 침목은 상호 2매의 침목 연결부재(14, 14)로 연결되어 있고, 각 철 침목(2a, 2b, 2c)과 침목 연결부재(14)는 용접에 의해 접합되어 있다. 또, 침목 연결부재(14)는 레일(15)의 아래 쪽에 있다. 도 8(a)는 도 7의 철 침목을 좌측에서 본 측면도, 도 8(b)는 그 평면도, 도 9는 도 7의 철 침목의 단부 표면에 대한 도면이다. 도 8에서, 16은 레일 체결장치이고, 도 7에서는 침목을 침목 연결부재로 연결하는 모양을 알기 쉽게 하기 위해 레일 체결장치는 생략되어 있다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 철 침목의 폭방향 종단면을 대체로 I-자 형상으로 하고, 상면 플랜지(8), 저면 플랜지(9), 수직 웨브(10), 및 침목 연결부재로 둘러싸인 공간의 측면이 바깥 쪽으로 개방되어 있으므로, 도상 발라스트는 그 개방된 측면에서 채울 수 있어서, 철 침목의 도상 발라스트의 충전이 용이하다. 그 결과, 횡방향의 압력에 대한 저항력이 높아지고, 철 침목의 침하와 레일에 직교하는 방향으로의 변위를 방지하는 효과가 커진다. 특히, 본 발명에 따르면 길이가 다른 복수개의 철 침목의 길이방향의 양 단면을 침목 연결재로 봉쇄하거나, 또는 복수개의 철 침목의 길이방향 양 단면으로부터 내측으로 들어간 위치에서 각 철 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결함으로써, 복수개의 철 침목이 일체로 된 분기기 하부구조로서 기능하는 것이고, 레일 횡방향의 압력에 대한 저항력은 매우 높고, 레일에 큰 횡방향의 힘이 가해질 때에도 얼라인먼트 편차를 방지할 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이 침목 연결부재(14)가 레일(15)의 아래 쪽에 있으면 타이 탬퍼(tie tamper)로 침목 밑의 발라스트를 다질 때 지장이 생기는 부분이 없게 된다는 효과가 있다.

각 철 침목의 폭방향 종단면의 형상은 대체로 I-자 형상을 기본적으로 포함하는 것이 연결하기 쉬워서 본 발명에 의한 분기기 하부구조의 구성부재로서 바람직하지만, 도상 발라스트의 충전을 저해하지 않는 범위에서 다른 형상의 것을 채용할 수도 있다. 상면 플랜지는 레일이 체결되는 부분으로서, 레일로부터 전달되는 하중에 견디는 강도로 되어 있는 것이 중요하다. 수직 웨브는 상면 플랜지와 저면 플랜지를 접속하고, 상면 플랜지의 하중을 저면 플랜지에 전달하는 것이므로, 상면 플랜지로부터 전달되는 하중에 견디는 강도로 되어 있는 것이 중요하다. 상면 플랜지 및 수직 웨브의 강도는 사용하는 재질 또는 두께에 의해 확보될 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 철 침목의 길이방향의 양 단면을 침목 연결부재로 봉쇄하면 도 7에 나타낸 경우보다 침목 내의 발라스트 충전공간이 넓어지고, 더 많은 양의 발라스트가 충전되므로 철 침목의 침하 방지효과와 레일에 직교하는 방향으로의 변위를 방지효과는 더욱 커지게 된다. 이 점에 관하여 종래의 철 침목의 경우 도 10에 나타낸 바와 같이, 도상(7)의 발라스트에는 면적(S1), 즉 침목(21)의 저면의 양단에서 약 45°의 각도로 확대한 면적으로 철 침목(21)으로부터의 하중이 전달된다. 한편, 본 발명의 철 침목의 경우, 도 11에 나타낸 바와 같이, 철 침목의 상면 플랜지(8) 및 저면 플랜지(9)의 사이에도 발라스트가 충전되므로, 저면 플랜지(9)로부터 뿐 아니고 상면 플랜지(8)로부터도 도상 발라스트에 하중이 전달되고, 그 결과 하중을 받는 도상 발라스트의 범위가 S2 만큼 확대되고, 철 침목의 침하를 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

이상의 실시형태에 있어서, 분기기 하부구조를 구성하는 철 침목(1A, 1B)은 각각 길이가 다른 철 침목들로 구성되어 있으나, 다양한 철 침목의 길이 및 철 침목의 수는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고 그 분기기에 따라 다름은 물론이다.

본 발명의 분기기 하부구조에 의하면, 복수개의 철 침목이 침목 연결부재로 연결되어 일체화된 분기기 하부구조로서 기능하므로, 레일 횡방향의 압력에 대한 저항력이 매우 높고, 얼라인먼트 편차에 대한 저항력이 현저히 커진다. 특히, 제3의 발명에서와 같이, 각 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결하는 위치가 레일 아래 쪽에 있으면, 타이 탬퍼로 침목 밑의 발라스트를 다질 때 지장이 생기는 부분이 없게 된다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 발라스트 도상(道床)에 사용되는 분기기(分岐器) 하부구조에 있어서,

   대체로 동일한 외관형상으로 길이가 상이한 복수개의 침목으로 구성되고,

   길이가 짧은 침목으로부터 길이가 긴 침목까지 길이가 단계적으로 변화하도록 각각의 침목 사이에 소정 간격을 두고 평행하게 배치하고, 모든 침목의 길이방향의 양쪽 단부면을 각각 침목 연결부재로 봉쇄하고, 상기 침목 연결부재의 일부 또는 전부가 도상 발라스트에 매설(埋設)되어 있는

   분기기 하부구조.
2. 발라스트 도상(道床)에 사용되는 분기기(分岐器) 하부구조에 있어서,

   대체로 동일한 외관형상으로 길이가 상이한 복수개의 침목으로 구성되고,

   길이가 짧은 침목으로부터 길이가 긴 침목까지 길이가 단계적으로 변화하도록 각각의 침목 사이에 소정 간격을 두고 평행하게 배치하고, 모든 침목의 길이방향의 양쪽 단부면으로부터 내측으로 들어간 위치에서 각각의 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결한

   분기기 하부구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각각의 침목을 상호 2매의 침목 연결부재로 연결하는 위치가 레일의 아래인

   분기기 하부구조.