KR20000063631A

KR20000063631A - 충격 소음 방지를 위한 철도 레일 구조

Info

Publication number: KR20000063631A
Application number: KR1020000043231A
Authority: KR
Inventors: 차성준
Original assignee: 차성준
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2000-11-06

Abstract

본 발명은 기존 철도 선로의 레일과 레일의 연결 부분 개선 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 레일과 레일(A,A')을 단락 되는 부분이 없이 구조적으로 연속레일이 되게 하면서 레일 자체의 기계적 강도는 변함없게 하는 철도용 레일 구조의 소음과 진동 방지 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 레일 양 끝 부분에 대하여 레일의 머리부분(1)의 중앙을 길이 방향으로 최소마찰 접촉길이(L)를 갖도록 하고 이 최소마찰 접촉부분(10,10') 끝에서 둔각의 대각선 방향으로 곡선 절단(11,11')하여 상호 레일을 열팽창에 의한 길이변화를 고려한 허용거리(D,D')를 두고 마주보게 대칭 결합하여 레일과 레일을 연속 시키고 두 개의 연결판(4)을 레일 허리부분(2)에 부착하여 레일과 레일을 동일한 높이로 유지시켜 차량 통과 시 수직 하중을 골고루 받게 하여 충격소음 및 진동의 억제를 극대화하고 연결판(4)과 레일 허리부분을 텐션(tension)볼트(14)로 체결하여 레일의 열변형에 의한 길이변화를 자유롭게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

충격 소음 방지를 위한 철도 레일 구조{.}

본 발명은 온도 변화에 비례하여 수축, 팽창을 하는 레일 위를 철도 차량이 주행 시 소음과 진동을 해소하기 위한 것으로 열팽창을 고려한 레일과 레일(A,A') 사이에 허용거리(D,D')를 가지면서 동시에 최소마찰 접촉길이(L)를 수용함으로써 연속레일이 되며 수축과 팽창 시 방해됨이 없이 레일의 길이 변화를 자유롭게 하고 레일과 레일의 연결부분이 연결판(4) 외에 별도의 처리 과정과 부자재가 필요 없이도 강도를 유지하면서 레일과 레일(A,A') 사이에 단락 부분을 없애고 연속적이 될 수 있게 한다.

기존선로의 레일은 수직 절단된 상태에서 열팽창을 고려하여 설치되었으므로 필연적으로 연속적이지 못하고 단락 되는 부분이 발생한다. 그러므로 이 단락 되는 부분을 차륜이 통과 시 충격으로 인한 소음 발생은 물론 차륜과 차체, 레일 모두에 영향을 주어 차륜의 파손 우려와 승차감이 나쁘고 레일은 끝 부분이 깨어지거나 구부러져 탈선의 위험이 있어 고속주행을 할 수 없고 빈번한 교체가 요구되며 그렇게 함으로써 유지 보수와 도심에서의 소음 방지장치 설치에 추가 비용이 투입된다.

또한 열팽창을 고려하여 적정한 공간을 두고 레일과 레일을 연결 하였다고 하나 레일과 레일을 연결 시켜주는 연결판의 결합 마찰로 인해 온도차에 대응하여 원할히 수축 팽창을 할 수 없는 바 계절별로 선로의 연결부분에서 연결판의 볼트와 너트의 조임정도를 인력을 동원하여 조정하고 곡선부분의 선로는 어느 정도의 선로 변경도 불가피 한 것이 현 실정이다.

그리하여 최근의 대안으로 고속철도에 적용한 것이 레일과 레일을 용접하여 단락 부분을 없애는 것이나 이 같은 장대레일 제조나 설치시, 교체시 비용이 많이 소요되고 선로의 직선화가 필연적 악재로 떠오르는 것이다.

본 발명은 기존 선로의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 레일과 레일(A,A')이 연결되는 부분은 열변형을 감안한 허용범위 내에서의 허용거리(D,D')를 두고 이 부분은 곡면 처리(11,11')하여 기계적 강도를 높이고 또한 레일 상호간 최소마찰 접촉길이(L)가 주어진 레일로써 레일과 레일(A,A')을 상호 길이 방향으로 연결 시 단락되는 부분이 없어지게 되며 결합마찰이 최소화되어 수축과 팽창을 자유롭게 할 수 있고 레일의 허리 부분(2)을 두 개의 연결판(4)에 의해 연결시켜 차량 이동시 압력으로 인한 전후방 레일의 고저차를 소멸시키는데, 이러한 것들이 본 발명의 목적이다.

이 같은 목적 달성을 위해 레일의 양끝의 머리(1), 허리(2), 다리부분(3)을 도1에서와 같은 모양으로 절곡하고 레일의 양끝 허리부분(2)은 두 개의 연결판(4)에 의해 연결되는데 레일과 연결판 체결에는 텐션(tension)볼트(14)와 너트(15)로 체결하는데 레일 허리부분(2)의 연결판(4)과 볼트 결합되는 구멍은 온도차에 의한 열변형을 감안한 허용 범위 만큼의 장공(12)으로 하는데 이때 이 장공의 볼트구멍(12)은 한쪽 레일에만 적용할 수도 있고 양쪽레일에 모두 적용하여 천공할 수 도 있다.

도 1은 본 발명의 전체를 조립한 평면도.

도 2는 도 1의 F-F'선 단면도.

도 3은 본 발명의 일부를 단면으로 보인 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 레일 머리 2: 레일 허리

3: 레일 다리 4: 연결판

A-A': 레일 14: 텐션(tension)볼트

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 레일의 머리(1), 허리(2), 다리부분(3)은 모두 중앙에 최소마찰 접촉길이(L)를 갖게되고 최소마찰 접촉부분(10,10') 끝에서 레일 머리부분(1)은 대각선 방향으로 기계적 반경 r(11,11') 을 갖고 뻗어나가는 형태를 갖춘 레일로 절곡하여 열팽창을 고려한 허용거리(D,D')를 두고 두 레일(A,A')을 상호 대칭 시키며 마주보게 하여 양측 레일의 허리부분(2)은 연결판(4)을 양쪽에 부착하여 연결시킨다. 이로써 두 레일이 단락 됨이 없이 연속적이 되어 차량 통과 시 충격소음 및 진동을 방지 할 수 있다. 그리고 최소마찰 접촉부분(10,10') 끝에서 대각선 방향으로 뻗어 나가는 부분을 기계적 반경(11,11')을 주어 곡선으로 하는 것은 직선으로 뻗어 나갔을 때 보다 굽힘 모멘트로 인한 변형을 최소화 할 수 있어서 보다 높은 기계적 강도를 유지 할 수 있게된다. 이로써 온도차에 의한 레일의 열변형에 관계없이 차륜과 레일 사이에 단락 되는 부분을 없게 하여 기존 선로보다 소음 진동이 방지되어 주행능력이 향상된다.

도 2의 레일의 허리 부분(2)은 두 개의 레일 연결판(4)을 양쪽에 부착, 레일과 레일을 동일한 높이로 유지토록하여 열차 통과시 수직 하중에 균등하게 대응하게 한다. 이때 연결판(4)과 레일 허리 부분(2)은 텐션(tension)볼트(14)와 스프링 와셔, 너트(15)로 체결하는데 텐션(tension)볼트(14)는 일반 볼트와는 달리 나사산 부분(16)을 제외한 길이(T)를 레일의 허리두께와 두 개의 연결판(4)두께를 합한 만큼의 길이 만큼만 형성시켜 정해진 나사산의 길이(16) 만큼만 너트(15)가 삽입되므로 기계적 극소 결합마찰만 유지토록 하여 선로의 수축과 팽창을 보다 자유롭게 한다. 그리고 레일 허리부분의 볼트 통과구멍(12)은 도 3에서 보는 바와 같이 열변형에 의한 레일의 길이 변화에 비례하여 장공(12)으로 천공하여 볼트 지름과 같은 크기로 천공(13)한 연결판(4)과 결합하는데 이는 연결판(4)에 의해 레일이 결합되어 있으나 레일이 열변형시 선로에 영향을 주지 않기 위함이다.

레일을 본 발명을 이용하여 제작하는 방법은 지금까지 설명한 것을 토대로 한 것으로 레일의 압출 작업 후 가열된 상태에서 기존 레일을 일정 단면으로 성형하는 것과 같은 방법으로 모양만 도 1에서 도시한 것과 같은 모양으로 레일 양끝을 절곡 시킨다.

또 부가적인 방법으로는 별도로 연결부(30)를 제작하여 레일 양단에 부착하여 연결판에 의해 볼트체결 한다. 이때 연결부를 레일양단에 부착 할 때는 용접에 의한 부착 방법이 있으나 비용이 많이 투입된다. 그리고 연결부(30) 별도 제작시 레일의 허리부분을 더 두껍게 보강 할 수도 있다.

본 발명은 레일 제작 및 설치 시 기존 선로와 같은비용으로 제작, 설치 될 수 있으면서 충격소음 및 진동등 기존선로의 문제점을 해결할 수 있어 차체와 레일 및 기타 부자재의 수명을 연장시킬 수 있고 직선부분 뿐만 아니라 곡선부분에서도 모두 설치될 수 있고 유지 보수에 인력투입을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 도심에서의 소음공해를 줄일 수 있고 쾌적한 승차감과 안정성을 지속적으로 유지시켜 준다.

Claims

단위 길이로 제작되는 레일(A,A')을 상호 대칭으로 마주보게 하고 설치하여 열변형률과 기계적 강도를 고려한 곡선(11,11')의 허용거리(D,D')와 선로의 길이 방향으로 최소마찰 접촉부분(10,10')을 형성시켜 두 개의 연결판(4)을 상호 레일의 허리부분(2)에 부착하여 텐션(tension)볼트(14)를 끼우고 스프링 와셔와 너트(15)를 삽입하여 결합시킴으로서 연속레일이 됨은 물론 두레일(A,A')의 고저차를 없애 수직하중에 균등히 대응함을 특징으로 하는 철도 레일 구조.
제 1항에 있어서, 레일 허리부분(2)과 양쪽 두 개의 연결판(4)은 텐션(tension)볼트(14)로 결합함으로서 결합마찰을 최소화 하면서도 인장강도를 유지하고 레일의 열팽창에 의한 길이변화에 자유롭게 대응함을 특징으로 하는 철도 레일 구조.
제 1 항에 있어서 레일의 허리부분(2)의 볼트 연결구멍(12)은 열변형률을 감안한 허용거리와 비례해 장공(12)으로 하는 것을 특징으로 하는 철도 레일 구조.