KR20030054574A - 철도차량의 궤간가변 대차장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 궤간가변 대차장치에 관한 것으로,

본 발명에서는 기존선을 변형하지 않고 대차장치 자체에서 궤간을 자동으로 조절할 수 있도록 하여, 차량의 운행시간을 단축함과 동시에 유지보수비용 또한 절감할 수 있는 철도차량의 궤간가변 대차장치를 제공한다.

Description

철도차량의 궤간가변 대차장치{variable truck device use for track of electric train}

본 발명은 철도차량의 궤간가변 대차장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존선을 변형하지 않고 대차장치 자체에서 궤간을 자동으로 조절할 수 있도록 하여, 차량의 운행시간을 단축함과 동시에 유지보수비용 또한 절감할 수 있는 철도차량의 궤간가변 대차장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도는 자동차, 비행기, 선박등과 더불어 사람들의 생활을 편리하게 하는 중요한 교통수단의 일분야로서, 이러한 철도는 복잡한 산업사회에 있어 지역과 지역간을 연결하는 대규모 운송수단으로서 매우 유용하게 이용되고 있다.

또한, 철도는 산업사회의 발전과 함께 그 기술력 또한 점진적으로 고속화, 첨단화, 세계화 되고 있는 실정인바, 근래에는 한정된 국가(영토)내에서 지역과 지역을 연결하는 단거리 노선의 범위를 벗어나, 나라와 나라 또는 대륙과 대륙을 횡단 연결하는 국제화된 장거리 철도차량 노선이 구축되고 있는 현실이다.

이에, 지금까지는 철도를 운영하고 있는 나라마다 궤간의 차이를 갖고 있는데, 이러한 궤간은 크게 협궤(1067mm로서 일본의 재래선 철도에 사용됨.)와, 표준궤(1435mm로서 국내철도 및 일본의 신간선에 사용됨.)와 광궤(1524mm로서 시베리아 철도 등에 사용되고 있으며, 1676mm는 방글라데시,아르헨티나 등에서 사용되고 있음.)로 나뉘어진다.

한편, 상기와 같은 궤간의 차이로 인해 궤간의 변화에 따라 가변되는 대차가 개발되어 사용중에 있는데, 이러한 종래 궤간가변 대차장치의 대표적인 예를 도 1과 도 2로 도시하였다.

이에, 도 1은 스페인의 탈고(talgo)사가 개발한 것인데, 이는 자동차와 유사한 구조를 취하거나, 또는 도시된 바와같이 휠세트에 대차프레임을 연결하는 구조가 아닌 2개의 분리된 차륜(110)을 차체 또는 대차프레임(100)에 연결하여 구동되는 구조를 갖는 것이다.

하지만, 상기와 같은 종래 궤간가변 대차장치는 분리된 차륜(110)이 차체 또는 대차프레임(100)에 연결되는 구조를 갖는 것임에 따라 대차장치를 구현하기 위해서는 기존의 대차프레임을 변형해야 하는 문제점과 함께 분리된 차륜이 차체 또는 대차프레임에 연결됨에 따라 유지보수에 상당한 어려움을 갖는 것이었다.

한편, 도 2는 표준궤(1435mm)와 협궤(1067mm)를 사용하는 일본에서 적용되고 있는 궤간가변 대차장치인데, 이는 전술한 도 1과는 달리 단수개 차축에 한조의 원통형 차륜이 삽입되어 필요에 따라 도 3과 같이 슬라이딩방식으로 궤간을 조종하도록 구성된 것이다.

하지만, 이와같은 일본에서 개발한 궤간가변 대차장치는 차축으로 삽입되는 원통형 차륜이 상당한 크기와 무게를 갖는 것임에 따라 결과적으로 볼때 차량무게를 증가시키는 요인으로 작용하게 되므로 더 많은 차량의 추진력을 요하게 되는 문제점과 함께, 복잡한 장치구성으로 인해 제작비용이 증가하게 되므로 비경제적인 문제점을 갖는 것이었다.

이에 본 발명에서는 전술한 종래 궤간가변 대차장치가 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,

본 발명의 목적은 근본적으로 국내 기존선의 운행단축을 위한 동력집중식 화차 및 객차에 자동궤간 대차장치의 국내 고유의 기술 보유로 향후 국내 틸팅차량의 개발을 위한 기초기술의 확보에 있으며,

또 다른게는 가변궤도를 위한 구성요소를 단순화하여 제작비용을 절감함과 동시에 유지보수또한 용이한 철도차량의 궤간가변 대차장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

중앙 일측으로는 차륜과 대차결합구가 형성되고 중앙 타측으로는 차축고정판과 슬라이딩부가 형성되며, 상기 대차결합구를 통해 대차프레임으로 설치되는 분리형 차축과;

상기 분리형 차축의 슬라이딩부가 치합되는 형태로 수용될 수 있도록 한조의 슬라이딩안내공이 대칭형성되며, 이 슬라이딩 안내공의 내측으로는 고정스프링이 설치되는 지지차축과;

궤간에 따라 가변되는 상기 분리형 차축의 차축고정판을 고정하기 위해 대차프레임의 전,후방측으로 연장형성되는 연장프레임과 대차프레임의 중앙부에 설치되며, 상기 차축고정판을 고정하는 한조의 고정편을 갖는 연장축이 작동유압기의 피스톤축에 연결형성되는 차륜고정기로 이루어짐을 특징으로 하는 철도차량의 궤간가변 대차장치를 구비하므로서 달성된다.

도 1은 종래 궤간가변 대차장치의 일례를 보인 구성도.

도 2는 종래 궤간가변 대차장치의 또 다른 예를 보인 구성도

도 3은 도 2의 궤간가변 대차장치의 궤간가변 상태를 보인 작용상태도.

도 4는 본 발명에 따른 철도차량의 궤간가변 대차장치의 부분 분해 사시도

도 5는 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 결합사시도

도 6은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치에 있어 분리형 차축과 지지차축의 결합상태를 보인 분해 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 작용상태 단면도

도 8은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 궤간 가변상태를 평면에서 보인 도면.

<도면주요 부위에 대한 부호의 설명>

1 : 궤간가변 대차장치 2 : 대차프레임

3,3' : 분리형 차축 4 : 지지차축

5 : 차륜고정기 21 : 연장프레임

31 : 차륜 32 : 대차결합구

33 : 차축고정판 34 : 슬라이딩부

41 : 슬라이딩안내공 42 : 고정스프링

51,51' : 작동유압기 52,52' : 연장축

53,53' : 고정편

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 철도차량의 궤간가변 대차장치의 부분 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 결합사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치에 있어 분리형 차축과 지지차축의 결합상태를 보인 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 작용상태 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 궤간 가변상태를 평면에서 보인 도면이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명의 궤간가변 대차장치(1)는 한조의 분리형 차축(3,3')과, 지지차축(4)과, 차륜고정기(5)로 구성된다.

여기서, 본 발명에 따른 대차장치를 구현하기 위해 기존의 "" 와 같은 형태의 대차프레임에 있어, 전,후방부로 연장프레임(21)을 형성하여 ""와 같은 구조를 갖는 대차프레임(2)을 적용하게 된다.

이때, 상기 분리형 차축(3,3')은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와같이 중앙 일측으로 차륜(31)이 형성되며 이러한 차륜(31)의 외측으로는 액슬박스에 의해 대차프레임(2)으로 결합되는 대차결합구(32)가 형성되고, 중앙 타측으로는 원판형태의 차축고정판(33)과 슬라이딩부(34)가 형성되는데, 상기 슬라이딩부(34)는 통상의 스플라인이 형성된 스플라인축으로 구성된다.

또한, 상기 지지차축(4)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와같이 내측 중앙이 막힌 원통형체로서 일측과 타측에 슬라이딩안내공(41)이 형성되는데, 이와같은 슬라이딩안내공(41)은 전술한 슬라이딩부(34)의 스플라인축이 치합되도록 한 스플라인공으로 형성되며, 이러한 각 슬라이딩안내공(41)의 내측으로는 동일한 탄성반발력을 갖는 고정스프링(42)의 설치된다.

한편, 상기 차륜고정기(5)는 도 4에 도시된 바와같이 작동유압기(51)의 피스톤축으로 "ㄷ"자 형태의 연장축(52)을 형성하되, 이 연장축(52)의 끝단으로는 고정편(53)을 형성한 구조를 갖는 것이며, 이와같은 차륜고정기(5)는 전술한 바와같이 연장프레임(21)이 형성되는 대차프레임(2)에 있어, 차축(3,3')을 중심으로 하여 전,후방측 연장프레임(21)과 대차프레임의 중앙부에 각각 마주보는 형태로서 설치되는데,

상기의 고정편(53)은 원판형태를 취하는 상기 차륜고정판(33)의 외둘레를 수용하는 형태로 하여 고정할 수 있도록 "ㄷ"자 형태를 취하게 되며,

이렇게 단수개의 대차프레임(2)에 복수개로 설치되는 차륜고정기(5,5')는 도 8에서와 같이 고정편(53,53')의 형성폭을 달리하여, 차축(3,3')의 전방에 위치되는 차륜고정기(5)의 고정편은 그 폭을 표준궤인 1435mm의 간격을 갖도록하고, 차축(3,3')의 후방에 위치하는 차륜고정기(5')의 고정편은 광궤인 1524mm의 간격을갖게 된다.(이하, 고정편이 1435mm의 간격을 갖는 차륜고정기는 표준궤용 차륜고정기(5)로 칭하고, 고정편이 524mm의 간격을 갖는 차륜고정기는 광궤용 차륜고정기(5')라 칭한다.)

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치의 궤간가변 작용상태에 대하여 살펴보면;

우선, 본 발명의 궤간가변 대차장치(1)는 표준궤에서 사용시 표준궤용 차륜고정기(5)의 고정편(53)을 분리형 차축(3,3')의 차축고정판(33)에 고정한 상태로 운행하게 되며, 도 7에서와 같이 궤간 변화구간에 진입할 경우 운전자는 운전석으로 구비되는 별도의 제어기를 통해 각 대차장치로 설치된 표준궤용 차륜고정기(5)의 유압작동기(51)를 작동시켜 차축고정판(33)을 고정하고 있는 고정편(53)을 분리하게 된다.

이에, 분리형 차축은 도 5 내지 도 6에서와 같이 스플라인축으로 구성되는 슬라이딩부(34)가 지지차축(4)의 슬라이딩안내공(41)에 끼움되어져 있어, 궤간의 변화(표준궤에서 광궤로의 변화.)에 맞게 궤간가변레일에 안내되며 슬라이딩부(34)가 슬라이딩안내공(41)으로부터 돌출되어 분리형 차축(3,3')의 폭이 변형된다.

이후, 변형된 궤도에 진입시에는 운전자가 재차 제어기를 작동시켜, 각 대차장치로 설치된 광궤용 차륜고정기(5')의 유압작동기(51')를 작동시켜, 고정편(53')으로 하여금 차축(3,3')의 차륜고정판(33)을 고정시키므로서 궤간가변이 이루어지게 된다.

이때, 상기와 같이 지지차축(4)의 슬라이딩안내공(41)에 설치되는 고정스프링(42)은 지지차축(4)의 위치가 항상 분리형 차축(3,3')의 중앙에 위치되도록 하는 작용을 하게 된다.

한편, 광궤에서 표준궤로의 궤간변환은 상기한 표준궤에서 광궤로의 변환작업을 역순으로 행하므로서 이루어지게 되며, 전술한 바와같이 유압식으로 작동되는 차륜고정기(5,5')는 상황에 따라 기구적인 조합에 의해 수동으로 작동시킬 수도 있는 것이다.

따라서, 본 발명에서와 같은 궤간가변 대차장치는 국내선을 시베리아 철도와 연결하는 대륙철도와의 연계시, 각 나라마다 적용되는 궤간에 대응할 수 있어, 그만큼 물류비용과 철도교통의 발전에 기여할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 궤간가변 대차장치는 분리형 차축과 지지차축 및 차륜고정기를 통해 궤간가변을 구현하므로서 구성을 단순화하여 제작비용을 절감할 수 있음은 물론 분리형 차축이 대차프레임 또는 차체와 분리된 구조의 지지차축에 결합됨에 따라 유지 보수또한 용이하게 행할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (2)

1. 중앙 일측으로는 차륜과 대차결합구가 형성되고 중앙 타측으로는 차축고정판과 슬라이딩부가 형성되며, 상기 대차결합구를 통해 대차프레임으로 설치되는 분리형 차축과;

   상기 분리형 차축의 슬라이딩부가 치합되는 형태로 수용될 수 있도록 한조의 슬라이딩안내공이 대칭형성되며, 이 슬라이딩 안내공의 내측으로는 고정스프링이 설치되는 지지차축과;

   궤간에 따라 가변되는 상기 분리형 차축의 차축고정판을 고정하기 위해 대차프레임의 전,후방측으로 연장형성되는 연장프레임과 대차프레임의 중앙부에 설치되며, 상기 차축고정판을 고정하는 한조의 고정편을 갖는 연장축이 작동유압기의 피스톤축에 연결형성되는 차륜고정기로 이루어짐을 특징으로 하는 철도차량의 궤간가변 대차장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 차륜고정기는 차륜을 중심으로 하여 마주보는 형태로 복수개가 설치되며, 마주보는 차륜고정기의 고정편 간격이 차이를 갖도록 구성됨을 틀징으로 하는 철도차량의 궤간가변 대차장치.