KR20010020620A - 모듈형 철도 레이크 및 이러한 레이크로 구성된 철도 열차 - Google Patents

모듈형 철도 레이크 및 이러한 레이크로 구성된 철도 열차 Download PDF

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KR20010020620A
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Abstract

레이크는 2개의 높이를 갖는 적어도 2개의 차량으로 구성되며, 레이크는 적어도 하나의 견인 모터 동력 공급 유닛, 원동력 공급 유닛, 보조 동력 공급 유닛 및 동력 공급 네트워크에 연결되도록 된 장치를 구비하는 실내 탑재 설비 품목을 포함한다. 적어도 하나의 차량은 적어도 하나의 모터 보기 및 적어도 하나의 지지 보기를 포함하고, 레이크의 적어도 하나의 지지 보기는 보기의 대체로 상부에 배치된 상기 실내 탑재 설비 품목들 중 적어도 하나와 연관되며, 레이크의 2개의 차량 중 임의의 2개의 그룹의 각각의 원동력 계수들 사이의 비는 1/3 이상 3 이하이다. 레이크는 여객용이다.

Description

모듈형 철도 레이크 및 이러한 레이크로 구성된 철도 열차{A MODULAR RAILWAY RAKE AND A RAILWAY TRAIN MADE UP OF SUCH RAKES}
본 발명은 소위 "2층(double-decker)" 차량(각각은 2개가 중첩된 높이와 차량으로의 접근을 제공하는 중간 높이를 각각 가짐) 형태의 모듈로 구성된 모듈형 철도 레이크 및 이러한 레이크로 구성된 철도 열차에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 승객들에게 안락함을 제공하면서, 열차의 구조에 관계 없이 레이크 또는 열차의 전체 길이를 따라 대략 균일하게 분배된 질량과, 하나의 레이크 또는 열차가 다른 레이크 또는 열차와 실제로 동일한 성능과, 교통 당국을 위한 양호한 투자 수익을 갖는 상기 종류의 모듈형 레이크 및 열차를 제조하는 것이다.
모듈형 설계는 수용 능력이 큰 레이크 및 열차가 특히 모듈이 2층형이라면 운송량이 클 때 이를 담당할 수 있게 하고, 운송량이 작을 때 실제로 필요한 것보다 수용 능력이 큰 철도 차량(rolling stock)의 사용을 회피할 수 있게 하며, 이러한 동작 유연성이 없었다면 교통 당국에 의한 대규모 투자가 요구되었을 것이라고 알려져 있다. 승객의 안락이란 승객을 위한 충분한 공간이 있다는 것을 의미하며, 이는 통상의 방법으로 수용 능력을 증가시킬 수 있는 능력을 요구하는 것으로, 즉 승객을 위해 사용 가능한 공간이 모든 모듈에서 대략 동일하여야 한다는 것을 주목하여야 한다.
또한, 레이크 또는 열차가 양호한 동적 거동을 갖고 궤도 마모를 제한하기 위해, 차축 하중은 가능한 한 유사해야 한다. 신뢰성 및 안전성 때문에, 실내에 탑재된 기계 또는 전기 설비가 설비의 성능 한계(차축 하중뿐만 아니라 전달 및 소모된 전력, 전기 절연 등의 관점에서)로부터 어느 정도 떨어져서 작동되어야 할 필요가 있기도 하다. 따라서, 이러한 설비는 충분히 고려하지 않고 수량 및/또는 부피가 감소되기보다는 가장 적절한 방식으로 분배되어야 한다. 객실 아래의 대부분의 격실에 대해 차량을 따라 설비를 분배하는 1층 차량의 경우에 대체로 채택되는 해결책은 매우 길고 불안정하며 기존의 로딩 게이지(loading gauge) 아래에 끼워지지 않는 차량을 제조하는 2층 차량의 경우에는 적용 불가능하다. 이러한 설비는 승객 수용 능력에 부적절한 영향을 주지 않으면서 승객 개인에게 할당된 공간을 감소시키거나 좌석 및 각종 편의 시설(바아, 화장실, 화물 수납 공간 등)로의 접근을 방해함으로써 장애인 승객을 포함한 승객의 안락을 저하시키지 않도록 그리고 레이크를 따른 승무원의 이동을 방해하지 않도록 분배되어야 한다. 이러한 분배는 하나의 본체 구조에 기초하여 모든 차량에 동일하게 적용되어야 한다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 것이다.
또한, 차량을 부가하거나 제거하는 것은 원동력의 변화 때문에 레이크 또는 열차의 성능에 영향을 주고, 이는 순환하는 모든 레이크 및 열차의 속도가 대개 하중에 대한 원동력의 비가 가장 낮은 레이크 또는 열차인 가장 저속의 레이크 또는 열차의 속도에 따를 것을 요구한다. 본 발명은 이러한 결점이 거의 없는 모듈형 레이크 및 열차를 제공하는 것이다. 이제부터, 차량 또는 차량의 그룹의 원동력은 차량 또는 차량의 그룹의 전체 차축수에 대한 구동 차축수의 비와 동일한 "원동력 계수(motive power factor)"로 표현하기로 한다.
또한, 이미 언급된 바와 같이, 모듈형이 비교적 적은 차량수에 의해 운송량 변동에 신속히 따르는 눙력을 제공함으로써 교통 당국이 요구하는 투자비를 감축시키지만, 교통 당국이 요구하는 투자비 감축이 투자 수익을 얻기 위해 고려되어야 할 유일한 사항은 아니다. 차량의 가격 및 사용 수명에 대해, 양호한 투자 수익을 얻는다는 것은 예상이 틀렸다고 판단될 때마다 또는 시장 또는 철도 기반 시설의 경향 변화에 따라 철도 차량의 변경을 요구할 때마다 장기간에 걸쳐 낮은 비용으로 교통 당국의 요구를 수용할 수 있도록 하는 양호한 장기간 적합성을 의미한다. 따라서, 차량 표준화가 차량 표준화의 발전 또는 보유 차량들을 단기간 및 장기간에 걸쳐 낮은 비용으로 동일한 본체 구조로부터 충분히 변화시킬 수 있는 가능성에 대한 장애가 되지 않는 것을 보증할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 종래의 레이크 및 열차의 결점을 해결하여 최대한 상기 언급된 조건을 충족시키는 것이다.
도1a 및 도1b는 각각 본 발명에 따른 2-차량 레이크 상의 실내 탑재 설비의 설계를 도시하는 개략적인 측면도 및 평면도.
도2a 및 도2b는 각각 본 발명에 따라 도1a 및 도1b에 도시된 레이크로부터 유도된 3-차량 레이크 상의 실내 탑재 설비의 설계를 도시하는 개략적인 측면도 및 평면도.
도3a 및 도3b는 각각 본 발명에 따라 도2a 및 도2b에 도시된 레이크로부터 유도된 4-차량 레이크 상의 실내 탑재 설비의 설계를 도시하는 개략적인 측면도 및 평면도.
도4a 및 도4b는 각각 본 발명에 따라 도3a 및 도3b에 도시된 레이크로부터 유도된 5-차량 레이크 상의 실내 탑재 설비의 설계를 도시하는 개략적인 측면도 및 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1, 2 : 차량
3, 4, 5 : 부가 차량
10, 11 : 보기
12 : 기관실
21 : 연결 장치
이를 위해, 본 발명은 2개의 중첩된 높이를 갖는 적어도 2개의 차량으로 형성된 모듈형 철도 레이크에 있어서, 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기와, 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기와, 하나 이상의 견인 모터에 원동력을 제공하는 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛, 전자 유닛에 동력을 공급하는 적어도 하나의 원동력 공급 유닛, 보조 설비에 동력을 공급하는 적어도 하나의 보조 동력 공급 유닛 및 오버헤드 동력 공급 네트워크에 연결하기 위한 적어도 하나의 장치를 구비하는 실내 탑재 설비를 포함하며, 이러한 레이크에서 차량 또는 차량의 그룹의 원동력 계수는 차량 또는 그룹의 전체 차축수에 대한 구동 차축수의 비로서 정의되고, 적어도 하나의 차량은 적어도 하나의 구동 차축을 구비한 적어도 하나의 보기 및 적어도 하나의 지지 차축을 구비한 적어도 하나의 보기를 포함하며, 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 레이크의 적어도 하나의 보기는 보기의 대체로 상부에 배치된 상기 실내 탑재 설비들 중 적어도 하나와 연관되고, 레이크의 2개의 차량 중 임의의 2개의 그룹의 각각의 원동력 계수들 사이의 비는 1/3 이상 3 이하이다.
이러한 특징 덕분에, 단지 2개의 차량을 포함하는 레이크는 레이크가 운송할 수 있는 승객수에 적절한 원동력을 갖고, 무동력 차량이 원래의 2개의 차량에 부가될 수 있도록 통상의 방법으로 대부분 과동력이 제공되지 않으며, 전체 하중은 모두는 아니지만 대부분의 보기에서 매우 유사해질 수 있다.
본 발명에 따른 레이크는 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수도 있다.
- 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 2개의 구동 차축을 포함한다;
- 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 2개의 지지 차축을 포함한다;
- 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛은 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기의 대체로 상부에 배치된다;
- 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛은 적어도 하나의 인버터를 포함하고 차량의 지붕 내에 배치된다;
- 가감 저항식 제동 시스템은 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기의 대체로 상부에 배치된다;
- 적어도 하나의 동력 공급 유닛은 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 보기의 대체로 상부에 배치된다;
- 적어도 하나의 원동력 공급 유닛은 적어도 하나의 전기 변압기를 포함한다;
- 적어도 하나의 원동력 공급 유닛은 적어도 하나의 초크를 포함한다;
- 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 오버헤드 전기 동력 공급 네트워크에 연결되도록 되어 있고 상기 보기의 대체로 상부에 배치된 하나의 장치와 적어도 하나의 동력 공급 유닛에 연관된다;
- 모듈형 철도 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 적어도 하나의 중간 개재 차량을 포함하고, 상기 중간 개재 차량은 적어도 하나의 지지 차축을 구비한 보기와, 적어도 하나의 구동 차축을 구비한 보기를 포함한다;
- 적어도 하나의 중간 개재 차량의 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기는 2개의 구동 차축을 포함한다;
- 적어도 하나의 중간 개재 차량의 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 보기는 2개의 지지 차축을 포함한다;
- 2개의 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 다른 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 지지 보기를 포함한다;
- 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 보기를 포함하며, 2개의 보기 중 하나의 보기는 2개의 구동 차축을 구비하고 다른 하나의 보기는 적어도 하나의 구동 차축을 구비한다.
- 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 보기를 포함하며, 2개의 보기 중 하나의 보기는 2개의 지지 차축을 구비하고 다른 하나의 보기는 적어도 하나의 지지 차축을 구비한다.
- 따라서, 2개의 말단 차량들 사이에 차량을 부가하는 것은 대략 승객 수용 능력 및 원동력의 증가에 비례하여 수행되며, 특정한 수준의 원동력으로부터, 상당한 동력 부족을 유발하지 않고 무동력 차량까지 부가될 수 있게 한다.
본 발명은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 상기에 한정된 바와 같은 적어도 2개의 레이크를 포함하는 열차를 제공한다.
따라서, 소수의 차량 설계로부터 수용 능력이 큰 열차를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 비제한적인 예를 통해 제공되고 첨부 도면에 도시된 발명의 실시예의 다음 설명으로부터 나온다.
도면에 도시된 본 발명에 따른 철도 레이크는 2층 전기 레이크(2개의 중첩된 높이 및 중간 높이를 구비함)이다. 이러한 철도 레이크에서, 모터와는 별도로, 실내 탑재 설비는 비교적 무거운 품목의 설비 및 상당히 가벼운 품목의 설비를 포함하고, 보기 또는 차축당 하중은 무거운 품목 및 가벼운 품목을 적절하게 분배함으로써 균일해질 수 있다. 이러한 분배는 다른 차축보다 가벼운 차축, 바람직하게는 다른 보기보다 가벼운 보기의 존재에 의해 용이해진다. 차축 또는 보기의 개념이 구동 차축 또는 모터 보기에 대해 차축 또는 보기 자체 및 모터를 포함한다고 하면, 이하에서 표현 "구동 차축(driving axle)"은 차축 및 그 견인 모터의 조합을 의미하고, 표현 "모터 보기(motor bogie)"는 2개의 구동 차축의 조합을 의미하고, 표현 "지지 차축(carrying axle)"은 모터가 없는 차축을 의미하고, 표현 "지지 보기(carrying bogie)"는 모터가 없는 보기를 의미한다. 상기 설명에 따르면, 무거운 차축 및 보기는 구동 차축 및 모터 보기이고, 가벼운 차축 및 보기는 지지 차축 및 보기이다. 질량이 모터 보기의 질량과 지지 보기의 질량 사이인 중간 질량의 모터(half-motor) 보기는 하나의 구동 차축 및 하나의 지지 차축을 포함한다. 상기 무거운 설비는 세분될 수 없으며 질량이 작은 복수개의 요소로 대체되지 않는 일체형을 형성하는, 변압기 및 인덕터를 포함하는 원동력 공급 설비 등의 자기 회로를 구비한 전기 요소를 포함하고 오버헤드 동력 공급 네트워크에 연결하기 위한 집전기(pantograph) 등의 시스템과, 가능하면 각각의 변압기를 통해 에너지를 오버헤드 네트워크로부터 견인 모터로 적절한 형태로 공급하는 원동력 공급 전자 유닛과, 보조 모터에 동력을 공급하는 보조 동력 공급 유닛 설비와, 필터 커패시터를 포함한다. 무거운 설비 부문에는 축전지, 모터-압축기 세트 및 이러한 세트에 사용된 유체를 위한 저장 탱크가 포함된다. 비교적 가벼운 설비는 저전압 캐비닛과, 본 발명을 설명하기 위해 도면에 병렬로 배치되어 있기는 하지만 저전압 캐비닛 내에 위치될 수 있는 격실 또는 인출(pull-out) 모듈 내에 수납될 수 있는 각종의 전자 제어 유닛을 포함한다.
본 발명은 예컨대 모터 보기의 대체로 상부에 배치된 무거운 설비의 개수를 감소시킴으로써, 무거운 차축 또는 보기를 가벼운 차축 또는 보기보다 가볍게 적재하기 위해 서로 다른 설비의 질량 불균형을 이용하고 있다.
일부의 경우에는, 중간 질량의 모터 보기가 질량의 양호한 분배를 가능하게 한다.
고려되어야 하는 다른 요소는 분배되는 설비의 기능인데, 이는 대개 각각의 그룹(전기 또는 유압) 내에서 전달 길이를 제한하기 위해 동일한 그룹으로 설비를 분리시키는 것이 바람직하지 않다고 하면 다음의 3개의 그룹, 즉 견인 설비(견인 모터와 견인 모터의 동력 공급 전자 유닛을 포함), 견인 설비에 전력을 공급하는 설비 및 공압 동력 공급 설비 중 하나의 그룹으로 분류된다.
고려되어야 하는 또 다른 요소는 설비 품목 중 일부가 모든 레이크에 반드시 제공되어야 하지만 무거운 설비 품목수 특히 원동력 공급 설비 품목수는 레이크가 사용되는 나라에 따라 다르다는 사실이다.
본 발명에서 사용되는 견인 모터는 3상 500V AC형이고, 모터의 선택은 상기 전압을 얻도록 오버헤드 전력 공급 네트워크를 거쳐 집전기 등의 연결 장치에 의해 전달되는 전기 에너지의 변환 의무를 진다. 다음에, 원동력 공급 설비는 대체로 적어도 하나의 변압기 및 인덕터를 포함하고 특히 스위칭에 의해 유도된 오버헤드 네트워크와 레이크 사이의 전달 간섭을 방지하는 것이 필요하기 때문에, 적어도 하나의 초크가 동력 공급 설비에 포함된다.
부가 변압기 등의 부가 설비는 오버헤드 네트워크로부터 얻을 수 있는 전압에 따라서 선택 사양으로서 제공될 수 있다. 레이크가 네트워크 전압이 다른 나라에서 운행되면, 2중 전압 또는 3중 전압형이어야 한다.
정확하게 말하자면, 어떠한 네트워크도 3상 500V를 전달하지 않으므로, 네트워크로부터 견인 모터에 의해 사용될 수 있는 에너지로의 전기 에너지의 변환이 여러 단계를 요구하기 때문에, 그리고 본 발명에 의해 제안된 네트워크에 의해 제공된 가장 낮은 전압이 1500V DC 또는 경우에 따라서 3000V DC이기 때문에, 본 발명에서는 적절하게는 1500V DC 전원 또는 3000V DC 전원에 연결된 인버터 동력 공급 전자 유닛의 출력으로부터 각각의 모터 보기의 견인 모터에 동력을 공급하도록 선택되었다(대안으로서, 견인 모터당 하나의 유닛이 될 수 있다). 보조 모터 등의 보조 설비가 3상 380V 전원에 연결되어야 하기 때문에, 본 발명에서는 1500V DC 전원 또는 3000V DC 전원 또는 다른 전압으로부터 상기 전압 및 축전지용 72V DC를 공급하는 정전압 컨버터(static converter)를 포함하는 보조 동력 공급 설비를 제공하도록 선택되었다.
레이크가 1500V DC 네트워크 및 50Hz 단상 25,000V AC 네트워크에서 작동될 것이 요구된다면, 일측은 25,000V AC에 연결되도록 되어 있으며, 각각의 제2 권취부는 상기 인버터 및 정전압 인버터에 1500V DC 전압을 전달하는 강제 정류 단상 브릿지(forced commutation single-phase bridge)를 공급하는 강압 변압기(step-down transformer)가 제공된다. 본 발명에서 강제 정류 단상 브릿지는 인버터 내의 동력 공급 전자 유닛과 일체형인 것이 바람직하다.
레이크가 1500V DC와 3000V DC에서 작동하는 것이 요구된다면, 동력 공급 전자 유닛, 1500V DC에서 작동하는 정전압 컨버터 및 3000V DC를 1500V DC로 변환시키는 초퍼(chopper)가 설비 내에 제공된다.
레이크가 162/3Hz 단상 15,000V AC에서 작동하는 것이 요구된다면, 본 발명에 따라 설계되고 적절한 탭(tap)을 포함한다면 50 Hz 25,000V AC에 대해 동일한 변압기가 사용될 수 있다.
스위칭은 동력 공급 네트워크의 각각의 변화에 대응하는 회로를 선택하는 데 제공된다.
상기 설명된 설비 이외에, 각각의 레이크는 예컨대 기관사가 접근할 수 있고, 이러한 목적을 위해 기관사를 위해 레이크 내에 제공된 기관실 내에 배치된 저전압 캐비닛 및 전자 캐비닛 등의 전기 요소 및 전자 요소를 기본적으로 포함하는 각종의 캐비닛과, 적어도 하나의 전용이 아닌(non-dedicated) 저전압 캐비닛을 포함한다. 레이크는 기관실 및 객실을 위한 별도의 공기 조화기도 포함한다. 적어도 하나의 DC 회로 차단기가 과전류 또는 과전압의 경우에 인버터로부터의 전력 공급을 차단하도록 제공된다. 전술된 모터 압축기 및 작동유 저장 탱크는 예컨대 도어를 개폐하는 제동기 및 실린더 등의 각종의 장치에 소정 압력의 각종 작동유를 공급한다.
제동 동안에 사용되는 않은 전기 에너지를 전력 공급 네트워크로 복귀시키는 것이 불가능하다면, 가감 저항식 제동 장치는 사용되지 않은 전기 에너지를 발산시킬 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이크의 최소 구성은 2개 모듈, 즉 2개 차량으로 구성된다. 모듈의 제조 및 하중의 분배를 표준화하기 위해, 2개 차량의 승객 수용 능력은 유사하고, 설비는 2개의 차량들 사이에 분할되며, 주어진 다른 제한 사항인 질량이 각각의 모듈에서 그리고 가능한 한 각각의 레이크에서 정확하게 분배되도록 하기 위해 구동 차축은 가능한 한 지지 차축보다 작은 하중을 받는다.
또한, 지적된 바와 같이, 일부의 설비 특히 일부의 전기 설비는 선택 사양이다. 예컨대 이중 전압 레이크를 요구하는 교통 당국의 요구에 따라 설치된 선택 사양 설비는 설비가 없는 경우에 부가의 승객석이 설치될 수 있도록 가능한 한 "상주 가능(habitable)" 공간 내에 설치된다. 높이가 높지 않은 설비는 표준 로딩 게이지 내에서 유지되도록 좌석이 2개가 중첩된 높이, 즉 모듈의 단부 근방에서 보기의 대체로 상부에서 점유하지 않는 모듈의 일부분에서 지붕 내의 격실 내에 수용되는 것이 유리하다. 지적된 바와 같이, (전기 또는 유압) 연결 길이를 제한하도록 설비 중 일부 품목의 위치를 선택하는 데 우선권이 주어진다.
모듈의 중앙 영역은 하층뿐만 아니라 상층도 대체로 승객석에 의해 점유된다. 상층은 동일한 레이크의 모든 모듈에 대해 동일한 좌석수를 제공하는 것이 유리하다. 반면에, 동일한 차체 구조로써, 각종 형태의 모듈을 유도하는 것이 가능하다. 예컨대, 상층에 50개 정도의 좌석을 제공하는 지방용 모듈과, 짧은 도심의 구간에 사용되므로 편리함에 대한 제약이 심하지 않기 때문에 적절한 좌석 배치를 통해 상층에 약 20개의 좌석을 제공하는 도시용 모듈이 있다. 지방용 모듈과 도시용 모듈의 배치의 차이가 미소하기 때문에, 상층과 모듈의 잔여 부분 사이의 승객 수용 능력의 차이는 도시용 모듈보다 지방용 모듈이 크고, 상층과 하층 사이의 높이에서, 더욱 많은 승객들이 지방용 모듈의 단부 영역에서 수용될 수 있다. 이는 도시용 모듈의 도어가 지방용 모듈의 도어보다 단부 영역에 근접하기 때문이고, 지방용 모듈에서 도어가 보기 위에 있다면 상대적으로 낮은 플랫폼의 높이는 차량에 접근하는 것을 어렵게 하기 때문에, 도시용 플랫폼은 가능한 한 높게 만들어지고, 이는 도시용 모듈에서 하층뿐만 아니라 하층에서도 길이가 길고 연속되는 객실을 가능하게 한다.
도1a 및 도1b에 도시된 바와 같은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 2개의 차량(1, 2)의 지방용 레이크의 배치에 대해 설명하기로 한다. 이러한 레이크에서, 모터 보기(10)는 레이크의 단부에 있는 보기이고, 레이크의 중앙 근방의 각각의 차량의 보기는 지지 보기(11)이다. 레이크의 각각의 단부는 모터 보기의 대체로 상부에 배치된 기관사용 기관실(12)을 위해 마련되고, 차량의 섀시로부터 약간 외팔보형으로 되어 있으며, 기관실 내에서 실제로 필수적인 모든 설비, 즉 기관실 공기 조화기(13), 저전압 캐비닛(14), 전자 캐비닛(15) 및 태클 캐비닛(16)이 수납된다. 모터 보기 위의 차량의 지붕 내의 격실은 가감 저항식 제동 장치(17), 객실용 공기 조화기(18)를 수납하는데, 이는 효율적인 공조를 위해 각각의 모듈에 상층의 각각의 단부 근방에 2개의 공기 조화기(18)와, 본 발명에 따른 단일의 비교적 무거운 설비 품목, 즉 견인 모터와 함께 보기의 원동력 설비를 형성하는 동력 공급 전자 유닛(19)이 설비되기 때문이다. 이러한 설비의 제어기(20)는 기관실 내에 수용된다. 이와 같이, 대부분의 "견인(traction)" 그룹은 기관실 근방에서 함께 그룹핑된다. 레이크의 중앙 종방향 수직 평면에 대해, 저전압 캐비닛(14) 및 전자 캐비닛(15)은 기관실의 일측에 있고, 태클 캐비닛(16) 및 원동력 설비의 동력 공급 전자 유닛의 제어기(20)는 타측에 있다. 이러한 배열은 승객용 공간으로의 접근을 제공하는 도어가 제공될 수 있는 중앙 여유 공간을 남게 한다.
반대로, 2개 차량(1, 2)의 대향 단부 영역들은 서로 동일하지 않은데, 이는 설비가 차량마다가 아니라 레이크를 통해 분배되기 때문이다.
따라서, 하나의 차량은 레이크를 동력 공급 네트워크에 연결시키는 장치(집전기, 21)를 기관실(cap)로부터 먼 단부 즉 차량의 지지 보기의 대체로 상부의 지붕 상에서 갖는다. 상기 차량(1) 내의 캐비닛 또는 격실은 초크(22), 저전압 설비(23) 및 축전지(24)를 차량의 일측에 수납하고, 25,000V 변압기(25) 및 DC 회로 차단기(26)를 타측에 수납하며, 중앙 복도는 하나의 차량으로부터 다른 차량으로의 통로를 제공한다. 그러므로, 이들 캐비닛 또는 격실은 "전력(electric power)" 그룹의 대부분을 수납한다. 전술된 바와 같이, 차량의 지붕 내의 격실은 객실용 공기 조화기(18)를 수납한다. 이러한 단부의 설비는 다른 단부보다 무거울 수 있는데, 이는 상기 단부의 보기가 지지 보기이기 때문에 가볍기 때문이다. 승객석은 캐비닛 근방에서 하층과 상층 사이의 중간 높이에 제공된다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 일부 설비가 예컨대 1500 V 또는 3000V 단일 전압 레이크의 경우에 25,000V 변압기(25)를 필요로 하지 않는다면, 해당 공간에는 추가의 승객석이 끼워질 수 있다.
기관실에 대향한 다른 차량(2)의 단부 영역은 격실, 인출 유닛 또는 캐비닛 내에 전체 치수에 따라 정전압 컨버터용 제어기(27b)를 중앙 복도의 일측에 수납하고, 모터 압축기 세트(28) 및 저장 탱크(29)를 타측에 수납한다. 즉, 대부분의 "공압 에너지(pneumatic energy)" 그룹을 승객석이 설치된 근방에 수납한다. 지붕 내의 격실은 보조 동력 공급 설비의 일부를 형성하는 정전압 컨버터(30) 및 객실용 공기 조화기(18)를 수용한다.
도시용 차량에서, 가감 저항식 제동 장치(17)는 필요 없으며, 이는 본래 무거운 모터 보기(10) 상의 하중을 가볍게 한다.
도2a와 도2b에 도시된 바와 같은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 3개의 지방용 차량의 레이크의 배치에 대해 설명하기로 한다. 2개의 말단 2층 차량(1, 2) 사이에 (중간 높이로) 부가의 2층 차량(3)을 개재시킴으로써 달성된다. 여기에서, 부가 차량(3)은 모터 보기(10) 및 지지 보기(11)를 가지며, 지지 보기는 집전기(21)가 끼워진 말단 차량(1)의 지지 보기(11)에 이웃한다.
2개 차량 레이크를 3개 차량 레이크로 변환시키는 것을 용이하게 하기 위해, 말단 차량(1, 2)들은 특히 연결 길이를 감소시키기 위한 2개의 차량 중 하나의 변형과는 상관 없이 동일하다. 정확하게 말하자면, 말단 차량 중 하나의 지붕 격실 내에 있었던 보조 동력 공급 장치의 일부인 정전압 컨버터(30)는 지지 보기의 대체로 상부의 부가 차량(3)의 지붕 격실 내로 옮겨지고, 제어기(27)는 컨버터 아래의 차량(3) 내의 격실 내로 옮겨진다. 상기 차량의 동일 단부에는 중간 높이의 좌석이 설치된다. 모터 보기(10) 위의 부가 차량(3)의 대향 단부도 중간 높이의 좌석을 갖는데, 이는 모터 보기의 동력 공급 전자 유닛(19)이 대응 가감 저항식 제동 장치(17)와 함께 차량 지붕 내의 격실 내에 있기 때문이다. 따라서, 동력 공급 전자 유닛의 제어기(20)만이 좌석 근방의 차량(3) 격실 내에 있다. 물론, 2개의 공기 조화기(18)는 지붕 격실 내에 수납되는데, 하나는 지지 보기(11)의 대체로 상부에 그리고 다른 하나는 모터 보기(10)의 대체로 상부에 수납된다.
도시용 차량에서, 부가 차량(3)은 모터 보기(10)가 저전압 캐비닛도 지지한다는 사실과는 별개로 말단 차량의 동일한 변형 후에 동일한 설비를 포함한다. 일부의 좌석들은, 예컨대 모터 보기의 대체로 상부의 좌석들은 화장실로 대체될 수 있다.
도3a와 도3b에 도시된 바와 같은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 4개 차량의 지방용 레이크의 배치에 대해 설명하기로 한다. 3개 차량 레이크를 구성하도록 변형된 말단 차량(2)과 도2로부터의 부가 차량(3) 사이에 추가의 2층 차량(4)을 배치함으로써 얻어진다.
여기에서, 추가 차량(4)은 도2로부터의 부가 차량(3)의 모터 보기와 이웃하는 모터 보기(10) 및 이미 변형된 말단 차량(2)의 지지 보기와 이웃하는 지지 보기(11)를 포함한다. 그러나, 말단 차량은 2개의 차량(1, 2)의 레이크에서와 같이 지붕 격실 내에 정전압 컨버터(30)를 포함하는 3개 차량에 비해 더욱 변형되었는데, 이는 추가 차량(4)이 지지 보기(11)의 대체로 상부의 오버헤드 네트워크에 연결되는 장치(21)를 포함하기 때문이다. 그러나, 부가 차량(3)은 지붕에 장착된 정전압 컨버터(30)를 보유하는데, 이는 다른 말단 차량(1)에서 지붕 상의 오버헤드 네트워크에 연결되는 장치(21)에 바로 근접해 있고, 저전압 설비 캐비닛(23)이 모터 보기의 대체로 상부의 제어기 근방에 부가되기 때문이다. 전술된 바와 같이, 제어기(20)는 저전압 캐비닛 내로 합체된 격실 내에 수납될 수 있다. 중앙 복도의 양측 및 추가 차량(4)의 지지 보기(11)의 대체로 상부에서, 다른 말단 차량(1)의 지지 보기(11) 위에서와 같이, 일측에는 초크(22), 저전압 캐비닛(23) 및 축전지(24)가 있고, 타측에는 25,000V 변압기(25) 및 DC 회로 차단기(26)가 있다. 마찬가지로, 선택 사양 때문에 설비가 없는 공간이 있다면, 여기에는 중간 높이에서 좌석들이 끼워질 수 있다. 견인 모터의 동력 공급 전자 유닛(19) 및 가감 저항식 제동 장치(17)는 모터 보기(10)의 대체로 상부의 지붕 격실 내에 수납되고, 차량에서, 중앙 복도의 양측에서, 일측에는 저전압 캐비닛(23)과 동력 공급 전자 유닛의 제어기(20) 및 좌석이 있고, 타측에는 승객석이 있다. 각각의 보기(10, 11)의 대체로 상부의 지붕 격실 내에는 객실용 공기 조화기(18)가 있다.
도시용 차량에서, 상기와 같이, 도시용 차량의 단부 영역은 짧으므로, 가감 저항식 제동 장치(17)는 단부 영역 내의 대부분의 좌석들과 함께 필요하지 않다.
도4a와 도4b에 도시된 바와 같은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 5개 차량의 지방용 레이크의 배치에 대해 설명하기로 한다. 이는 도3a 및 도3b로부터의 부가 차량(3)과 추가 차량(4) 사이의 또 다른 추가 차량(5)으로 구성되는 모듈을 배치함으로써 얻어진다.
여기에서, 차량(5)은 2개의 지지 보기(11)를 갖지만, 이러한 보기의 존재는 초기에 4개의 차량을 포함하고 50%의 동력이 공급되었던 레이크의 작동에 있어서 큰 "부담(burden)"은 아니다. 이러한 경우에, 모터 보기가 없는 곳에서, 차량은 각각의 보기(11)의 대체로 상부의 지붕 격실 내에 공기 조화기(18)를 포함한다. 승객석은 각각 단부 영역에서 차량(5) 내부에 제공된다.
도시용에서도 마찬가지이다.
방금 설명된 것과 같은 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 복수개의 레이크로 된 열차를 구성하는 것이 가능하다. 경제성과 간편성을 위해, 2개가 결합된 레이크에 제한이 있을 수 있는데, 전술된 바와 같이 하나의 레이크로써 2 내지 5개의 모듈로 된 열차를 구성하는 것은 간단한 문제이므로, 2개의 레이크로써 4 내지 10개의 모듈로 된 열차를 구성하는 것이 가능하다.
본 발명의 경우에 모터 보기(10)와 지지 보기(11)에 의해 50％의 동력이 전달되는 각각의 차량(1, 2, 3, 4)은 중간 차량이 사용되지 않을 때의 과동력(over-powered) 레이크 및 복수개의 무동력(non-motorized) 중간 차량이 사용될 때의 동력 부족(under-powered) 레이크를 구성하는 1개 또는 2개의 차량의 주지된 결점을 회피하면서 항상 최적으로 동력이 전달되고 상당한 불편 없이 부가의 무동력 차량(5)을 수용하는 레이크가 얻어진다.
물론, 상기된 레이크는 단순한 예이지만, 각각의 레이크를 따라 대략 균일하게 분배되는 원동력에 대해, 본 발명에 따르면, 레이크는 원동력 계수에 대한 제한 조건에 따르도록 구성된다. 전술된 바와 같이, 차량 또는 차량의 그룹의 원동력 계수는 차량 또는 그룹의 전체 차축수에 대한 구동 차축수의 비로서 정의된다. 본 발명에 따르면, 레이크를 구성할 때, 임의의 그룹의 2개의 차량(인접 여부에 상관 없음)의 원동력 계수의 비는 특정 범위 내에 있다. 정확하게 말하자면, 본 발명에 따르면, 임의의 그룹의 2개의 차량의 각각의 원동력 계수들 사이의 비는 1/3 이상 3 이하이다. 이러한 조건은 2개 차량의 레이크에도 적용되고, 동일한 원동력 계수를 갖는 2개의 동일한 그룹을 고려할 수 있다는 것을 주목하면, 원동력 계수의 비는 1이며, 이는 2개의 차량이 1/2의 원동력 계수를 갖는 도1a 및 도1b로부터의 레이크의 경우이다. 도2a 및 도2b와 도3a 및 도3b의 경우에, 모든 차량은 1/2의 원동력 계수를 갖고 2개 차량의 그룹은 모두 1/2의 원동력 계수를 가지므로, 원동력 계수들 사이의비는 항상 1이다. 도4a 및 도4b로부터의 레이크의 경우에, 여기에는 무동력 차량이 있는데, 2개 차량의 그룹은 무동력 차량의 포함 여부에 따라 1/2 또는 1/4의 원동력 계수를 갖는다. 원동력 계수의 비는 동력 차량으로 구성된 2개의 그룹을 고려하면 1이고, 서로 다르게 구성된 2개의 그룹을 고려하면 2 또는 1/2이며, 동력이 큰 그룹의 원동력 계수는 원동력 계수비의 분자 또는 분모에 있다. 1/3 및 3의 제한된 원동력 계수는 2개의 50% 동력 차량, 하나의 무동력 차량 및 하나의 100% 동력 차량이 있는 상황에 해당한다는 것을 주목하여야 한다.
그러나, 본 발명이 전술되고 도시된 실시예들로 제한되지 않음은 물론이며, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다른 것이 고려될 수 있다. 특히, 레이크의 제5 모듈은 예컨대 다른 4개의 차량(원동력 계수는 1과 동일함)처럼 50% 동력 차량이거나, 적어도 2개의 50% 동력 말단 차량을 이미 포함하는 임의의 레이크의 요소들 중 하나의 요소이거나, 무동력 또는 100% 동력 차량일 수 있고, 이는 3개의 모듈을 갖는 레이크의 경우에 33% 동력 레이크(원동력 계수는 1/2 내지 2의 범위임) 또는 66% 동력 레이크(원동력 계수는 2/3 내지 3/2의 범위임)를 각각 구성하며, 이 점에 있어서 이러한 경우에 실제로는 각각의 말단 차량의 지지 보기 위에서 집전기를 갖는다는 것과, 2개의 집전기를 갖는 3개의 차량을 구비하는 3중 전압 형태에서 실제로 필요하지만 이러한 경우에 중앙 차량이 지지 보기 위에서 추가의 집전기를 갖는 것이 유리하다는 것을 알아야 한다.
레이크 및 열차는 이들 내에서의 차량수, 즉 이들의 질량에 대략 비례하여 항상 동력이 공급되며, 그 결과, 이들이 주행하는 궤도 상에서의 일정한 교통량에 영향을 미치는 (동력 부족으로 인한) 저속의 레이크 또는 열차가 없게 된다.
모듈형 설계는 부가 차량(3), 필요하다면 추가 차량(4) 및 가능하게는 여분의 무동력 차량(5)을 부가함으로써 그리고 열차를 구성하도록 2개의 레이크를 결합시킴으로써, 변화하는 요건에 따라 교통 당국이 용이하게 대응할 수 있게 한다. 더구나, 각각의 레이크의 수용 능력은 기술적 이유로 인해 레이크로부터 기존 모듈을 제거하는 것이 동시에 요구됨이 없이 1 내지 3개의 모듈(3, 4, 5)을 부가함으로써 증가될 수 있다.
또한, 이러한 설계는 수요가 초기에 저평가되었다면, 기존 소유의 차량(1, 2, 3, 4, 5)을 계속 사용함으로써 그리고 중간 기간에서 교통량 증가를 예측하여 교통 당국의 초기 투자를 최소화함으로써, 교통 당국이 전체 차량수를 조정할 수 있게 한다.
또한, 열차가 지방용이든 도시용이든 간에 동일 열차의 차량 모두를 구성하는 데 있어서 동일한 본체 구조물이 사용되는 것에 의해 비용이 절감된다.
레이크는 자주적이어야 하는 결합형 차량들로서 설계되는 것이 아니라 본 예에서 2 내지 5개의 모듈을 포함할 수 있는 열차 세트로서 설계되므로, 4개 또는 5개의 모듈을 포함하는 레이크에서 잉여의 설비가 없게 되고 가용 설비가 항상 최적으로 사용된다.
또한, 이러한 설계는 차축 하중의 균일한 분포를 가능하게 하는데, 이는 실제에 있어서의 수반하는 모든 결점을 갖는 궤도 하부 구조에 의해 허용되는 제한치에 매우 근접하여 작동하는 과하중 차축을 방지한다.
또한, 특정 사용 환경이라면 교통 당국의 요청에 의해 불필요하게 될 수 있는 대부분의 설비가 상주 가능한 구역에 수납되기 때문에, 이들이 불필요하게 된다는 것은 승객 수용 능력이 증가될 수 있음을 의미한다. 가능한 한 필수 설비들의 대부분이 모듈의 지붕 내에 수납된다는 사실은 최대 공간이 객실용으로 확보될 수 있음을 의미하며, 이러한 장점은 도어가 보기 위에 있다는 사실에 의해 도시용 열차에 있어서 두드러진다.
마지막으로, 기능적 범위 또는 그룹(견인, 전기 에너지, 공압 에너지)에 따라 설비를 위치시키는 것은 동일 그룹 내에서 설비 품목을 상호 연결하기 위해 필요한 연결 길이를 감소시킨다.

Claims (17)

  1. 2개의 중첩된 높이를 갖는 적어도 2개의 차량으로 형성된 모듈형 철도 레이크에 있어서,
    적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기와,
    적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기와,
    하나 이상의 견인 모터에 원동력을 제공하는 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛, 전자 유닛에 동력을 공급하는 적어도 하나의 원동력 공급 유닛, 보조 설비에 동력을 공급하는 적어도 하나의 보조 동력 공급 유닛 및 오버헤드 동력 공급 네트워크에 연결하기 위한 적어도 하나의 장치를 구비하는 실내 탑재 설비를 포함하며,
    차량 또는 차량의 그룹의 원동력 계수는 차량 또는 그룹의 전체 차축수에 대한 구동 차축수의 비로서 정의되고,
    적어도 하나의 차량은 적어도 하나의 구동 차축을 구비한 적어도 하나의 보기 및 적어도 하나의 지지 차축을 구비한 적어도 하나의 보기를 포함하며,
    적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 보기의 대체로 상부에 배치된 상기 실내 탑재 설비들 중 적어도 하나와 연관되고,
    레이크의 2개의 차량 중 임의의 2개의 그룹의 각각의 원동력 계수들 사이의 비는 1/3 이상 3 이하인 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 2개의 구동 차축을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 2개의 지지 차축을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛은 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기의 대체로 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 동력 공급 전자 유닛은 적어도 하나의 인버터를 포함하고 차량의 지붕 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  6. 제1항에 있어서, 가감 저항식 제동 시스템은 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 동력 공급 유닛은 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 보기의 대체로 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 원동력 공급 유닛은 적어도 하나의 전기 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 원동력 공급 유닛은 적어도 하나의 초크를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 적어도 하나의 보기는 오버헤드 전기 동력 공급 네트워크에 연결되도록 되어 있고 상기 보기의 대체로 상부에 배치된 하나의 장치와 적어도 하나의 동력 공급 유닛에 연관되는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  11. 제1항에 있어서, 모듈형 철도 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 적어도 하나의 중간 개재 차량을 포함하고, 상기 중간 개재 차량은 적어도 하나의 구동 차축을 구비한 보기와, 적어도 하나의 지지 차축을 구비한 보기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 중간 개재 차량의 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 보기는 2개의 구동 차축을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  13. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 중간 개재 차량의 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 보기는 2개의 지지 차축을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  14. 제11항에 있어서, 2개의 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 다른 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 지지 보기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  15. 제1항에 있어서, 모듈형 철도 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 보기를 포함하며, 2개의 보기 중 하나의 보기는 2개의 구동 차축을 구비하고 다른 하나의 보기는 적어도 하나의 구동 차축을 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  16. 제1항에 있어서, 모듈형 철도 레이크는 2개의 말단 차량들 사이에서 2개의 중첩된 높이를 갖는 중간 개재 차량을 포함하고 2개의 보기를 포함하며, 2개의 보기 중 하나의 보기는 2개의 지지 차축을 구비하고 다른 하나의 보기는 적어도 하나의 지지 차축을 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈형 철도 레이크.
  17. 제거 가능한 결합 수단에 의해 연결된 제1항에 따른 적어도 2개의 레이크를 포함하는 철도 열차.
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