KR20030018035A - 전동차의 소음 저감 구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동차의 소음 저감 구조 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강철을 재료로 제조된 레일과 차륜이 서로 접촉함으로써 발생되는 소음을 저감하기 위해 합성섬유를 레일과 차륜 사이에 형성한 소음 저감 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

전동차의 소음 저감 구조 및 그 방법{a noise reducing structure for electric trains and its method}

본 발명은 전동차의 소음 저감 구조 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강철을 재료로 제조된 레일과 차륜이 서로 접촉함으로써 발생되는 소음을 저감하기 위해 합성섬유를 레일과 차륜 사이에 형성한 소음 저감 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 전동차에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 레일(10)과 차륜(20)이 모두강철을 재료로 제조되고, 전동차가 운행될 때에는 이들 레일(10)과 차륜(20)이 맞닿아 소음을 발생시키게 된다. 특히, 곡선 궤도 부분에서는 도 1의 도면부호 30으로 표시된 부분에서 마찰이 집중되고 이로인해 소음이 더욱 커질 뿐 아니라 레일과 차륜의 마모가 극심하게 일어난다.

일반적으로 레일은 차량의 하중을 직접 받아 침목과 도상 및 노반으로 전달하는데, 마모정도가 지나칠 경우 열차 안전 운행이 우려되므로, 마모정도를 수시로 점검하여 레일을 교환하는 것이 요구된다. 그러나, 레일을 자주 교환하게 되면 경제적 비용이 소요될 뿐 아니라, 레일을 교환한다 하여도 소음이 발생하는 것은 막을 수 없다.

종래에 전동차의 소음을 저감하기 위해 많은 연구와 실험이 이루어졌지만, 아직까지 현저한 효과를 나타내는 방안은 제시되지 못하고 있다. 일반 차량의 경우에 고무를 재료로 하는 타이어가 소음 방지의 역할을 행하지만, 전동차의 경우에는 그 특성상 레일과 차륜이 전기적으로 연결되어야 하기 때문에 절연성 물질인 고무를 이용하는 것이 불가능하다. 더욱이, 전동차의 소음은 강철로 제조된 레일과 차륜이 마찰하면서 발생하는 것이 주된 원인이기 때문에, 완충시스템을 보완한다 하여도 일정이상의 효과를 보는 것이 어렵다.

따라서, 전동차의 소음을 저감하기 위한 보다 효과적이고 현저한 방법이 요망되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 요망에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 레일과 차륜 사이에전기적으로 도전성을 가지면서 충분한 내마모성과 인장강도를 가진 합성섬유를 설치하여 소음과 마모를 현저하게 저감하는 전동차의 소음 저감 구조 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 전동차에서 레일과 차륜의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 레일과 차륜의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레일과 차륜의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 레일과 차륜의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 전동차의 소음 저감 구조는, 전기저항이 0.06Ω이하이면서 상기 레일의 내마모성 및 인장강도보다 높은 내마모성 및 인장강도를 가지는 합성섬유가 상기 레일의 그 상면 및 측면에 부착되어 있고, 상기 합성섬유와 상기 레일은 전기적 수단에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 의한 전동차의 소음 저감 구조는, 전기저항이 0.06Ω이하이면서 상기 차륜의 내마모성 및 인장강도보다 높은 내마모성 및 인장강도를 가지는 합성섬유가 상기 차륜의 상기 레일과 접촉하는 영역을 포함하는 표면에 부착되어 있고, 상기 합성섬유와 상기 차륜은 전기적 수단에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 합성섬유는 탄소섬유인 것이 좋다.

본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 레일 또는 상기 차륜에 상기 합성섬유를 부착하는 수단은 접착제이고, 상기 레일 또는 상기 차륜과 상기 합성섬유의 접착면 전체 또는 그 일부를 도전성 접착제로 접착하여 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러가지 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하겠다.

도 2는 본 발명에 의한 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 레일(10)의 상면 및 측면에 합성섬유(40)가 접착제(50)에 의해 부착되어 있고, 전기적 수단(60)에 의해 합성섬유(40)와 레일(10)이 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 구조에서는 차륜(20)이 합성섬유(40)와 접촉하게 되는데, 합성섬유(40)는 강철과 달리 일정한 탄성을 가지고 있으므로 종래의 구조에 비해 그 소음의 발생정도는 현저하게 저감된다.

여기서, 합성섬유(40)는 전기저항이 0.06Ω이하이면서 상기 레일의 내마모성 및 인장강도보다 높은 내마모성 및 인장강도를 가지는 합성섬유를 사용하는 것이 요구되는데, 예컨대 탄소섬유가 가장 바람직하다. 전기저항이 0.06Ω이하이면, 전동차의 운행에는 전혀 지장을 주지 않는다.

탄소섬유는 예컨대 Toray사의 M40J(탄소섬유 품명)의 경우 인장탄성이 38500kgf/㎟이고 전기저항이 0.001Ωcm이고, 그 외의 대부분의 탄소섬유도 상기 요건에 부합하므로, 탄소섬유를 사용하는 것이 좋다. 소음의 저감을 위해서는 합성섬유(40)가 소정의 두께를 가지는 것이 좋은데, 이를 위해 여러 장의 합성섬유를 겹쳐서 부착하는 것도 가능할 것이다.

접착제의 경우에도 접착강도가 충분한 접착제를 사용하는 것이 좋다.

본 실시예에서는 절연성 접착제를 사용한 경우에, 합성섬유(40)와 레일(10)간의 전기적 연결을 위해 전기적 수단(60)을 설치하고 있다. 전기적 수단(60)이라 함은 여러 가지가 있을 수 있다. 예컨대, 도 2에서와 같이 합성섬유(40)의 끝단과레일을 납땜이나 용접으로 접착시킬 수도 있고, 다르게는 일정간격으로 와이어로 연결할 수도 있다. 이를 전기적으로 연결하기 위한 방법은 당업자라면 용이하게 생각해 낼 수 있으므로 보다 구체적인 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 합성섬유(40)를 차륜(20)에 부착한 경우로서, 합성섬유(40)나 접착제(50)의 종류나 전기적 수단(60)은 상기 도 2에서의 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는 차륜(20)의 외주면, 즉 레일과 접촉하는 면에 합성섬유(40)를 접착제(50)로 부착하고, 전기적 수단(60)에 의해 합성섬유(40)와 차륜(20)이 전기적으로 연결되어 있다.

본 실시예의 경우에는 상기 도 2에서의 실시예와는 달리 차륜(20)에 합성섬유(40)를 부착하므로, 레일(10) 전체에 합성섬유(40)를 부착하는 것에 비해 비용이 저렴하고 또 작업이 간단하게 되는 장점이 있다. 즉, 레일(10)에 합성섬유(40)를 부착하는 경우에는 모든 레일(10)에 이를 부착하여야 하기 때문에 비용도 많이 소요되고 작업도 복잡하게 되지만, 차륜(20)에 부착하는 경우에는 비용도 상대적으로 저렴하면서 작업도 간단하게 되는 장점이 있다. 그러나, 차륜(20)에 부착하는 경우에는 레일(10)에 부착하는 경우에 비해 마모가 더욱 빨리 진행되므로 교체 주기가 짧아지는 단점이 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 합성섬유(40)를 레일(10)에 부착함에 있어서 그 끝단에서는 도전성 접착제(60)를 이용하고 있다. 이 경우에는 상기 도 2 및 도 3에서의 별도의 전기적 수단(60)은 불필요하게 된다.

본 실시예에서는 합성섬유(40)의 끝단에서 도전성 접착제(60)를 이용하였지만, 충분한 접착강도를 가진 도전성 접착제(60)를 이용하는 경우에는 전체를 도전성 접착제(60)를 이용하여 부착하는 것도 가능하다.

도시되지는 않았지만, 본 실시예에서와 같이, 도전성 접착제를 이용하여 합성섬유를 차륜(20)에 부착하는 것도 가능하다.

상기 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 탄소섬유와 같은 합성섬유를 전동차의 레일 또는 차륜에 부착하여 소음과 마모를 현저하게 저감시키는 것을 요지로 하고 있는 바, 이러한 기술사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 행할 수 있는 정도의 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.

이상에서 설명드린 바와 같이, 본 발명에 의한 전동차의 소음 저감구조 및 그 방법을 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 탄소섬유와 같은 합성섬유를 레일 또는 차륜에 부착함으로써 금속의 마찰로 인해 발생되는 소음을 현저하게 저감할 수 있다.

둘째, 접착제를 이용하여 합성섬유를 부착하므로 작업이 간단하고, 특히 차륜에 부착하는 경우에 비용도 매우 저렴하게 된다.

셋째, 내마모성이 높은 탄소섬유와 같은 합성섬유를 레일 또는 차륜에 부착함으로써, 레일과 차륜의 마찰에 의한 마모가 줄어들어, 레일의 교환주기가 길어져 종래에 비해 현저한 경제적인 이득을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 전동차의 레일과 차륜 사이에서 발생하는 소음을 저감하기 위한 소음 저감 구조로서,

   전기저항이 0.06Ω이하이면서 상기 레일의 내마모성 및 인장강도보다 높은 내마모성 및 인장강도를 가지는 합성섬유가 상기 레일의 그 상면 및 측면에 부착되어 있고, 상기 합성섬유와 상기 레일은 전기적 수단에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동차의 소음 저감 구조.
2. 전동차의 레일과 차륜 사이에서 발생하는 소음을 저감하기 위한 소음 저감 구조로서,

   전기저항이 0.06Ω이하이면서 상기 차륜의 내마모성 및 인장강도보다 높은 내마모성 및 인장강도를 가지는 합성섬유가 상기 차륜의 상기 레일과 접촉하는 영역을 포함하는 표면에 부착되어 있고, 상기 합성섬유와 상기 차륜은 전기적 수단에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동차의 소음 저감 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 합성섬유는 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 전동차의 소음 방지 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레일 또는 상기 차륜에 상기 합성섬유를 부착하는 수단은 접착제이고, 상기 레일 또는 상기 차륜과 상기 합성섬유의 접착면 전체 또는 그 일부를 도전성 접착제로 접착하여 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 전동차의 소음 방지 구조.
5. 전동차의 레일과 차륜 사이에서 발생하는 소음을 저감하기 위한 소음 저감 방법으로서,

   상기 레일 또는 차륜 중 적어도 어느 한 쪽에 탄소섬유를 접착제로 부착하고, 상기 탄소섬유는 부착된 레일 또는 차륜과 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 소음 저감 방법.