KR200368845Y1 - 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지상 또는 지하에 설치되는 철도 레일용 침목에 관한 것으로, 특히 비교적 고강도의 고무재 내부에 H-형강을 삽입하여 철로용 침목을 성형하되, 상기 고무재를 외피재인 경질고무층과 내부재인 연질고무층에 의해 성형하고, 경질고무층에는 폐타이어 조각을 혼합 성형함으로서,

물리적인 강성은 유지하면서도, 침목의 경량화에 따른 시공 및 운반, 보관의 용이함을 제공하며, 충격흡수 및 소음감소 효과가 매우 뛰어나 정숙한 운행을 가능케 하며, 별도의 방진절연매트의 시공이 없이도 방진 및 절연 효과가 매우 우수하므로 그 시공기간 및 시공단가를 크게 절감할 수 있는 효과가 있는 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목에 대한 것이다.

Description

고무재와 형강을 이용한 철로용 침목 {Railroad tie made of rubber and shape steel}

본 고안은 지상 또는 지하에 설치되는 철도 레일용 침목에 관한 것으로, 특히 상기한 침목을 H-형강이 내장된 고무재로 형성함으로서, 물리적인 강성은 유지되게 하면서도 시공 및 운반, 보관의 용이함을 제공하며, 완충 및 소음유발이 크게 감소되므로 보다 안정된 정숙 운행을 유도하면서도, 종래에 시공되는 별도의 방진절연매트를 사용하지 않아도 되므로 시공과정을 단순화하면서도 시공단가를 절감할 수 있는 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목에 대한 것이다.

일반적으로 사람이나 화물 등을 운반하기 위한 기차는 지상 또는 지하에 설치되는 철로를 따라 이동되는 것이며, 가장 흔하게 접할 수 있는 철로로는 전철이나 지하철의 철로이다.

이러한 철로는 연속 형성되는 레일과, 그 레일의 하부를 지지하고 있는 다수의 침목 및 상기한 침목을 지지하고 있는 자갈층 또는 콘크리트층으로 구성되는 것으로서, 상기한 침목은 고가의 오크목이나 저가의 소나무목 등을 사용하였으나 가격 대비 사용수명이 상대적으로 짧아 근래에 들어서는 콘크리트재로 된 침목을 주로 사용하고 있다.

이러한 콘크리트 침목을 이용한 철로를 도 6의 도시와 같이 지상과 지하의 접속구간에 형성된 철로 단면을 참고하여 보면,

지상 토목구간의 철로의 경우에는, 기초콘크리트층(100)의 상측에 방진절연매트(101)를 전면에 형성하고, 그 방진절연매트(101)의 상측에는 일정간격으로 콘크리트재 침목(102)이 매설된 자갈층(103)을 형성하며, 상기한 침목(102)의 상부면에는 길이방향으로 연속되는 레일(104)을 고정하여 되는 것이며,

지하 터널구간의 철로의 경우에는, 기초콘크리트층(100)의 상측에 콘크리트재 침목(102)이 매설된 콘크리트 도상(105)을 형성하되, 상기한 침목(102)과 콘크리트 도상(105)의 경계면에는 별도의 방진절연매트(101)를 형성하여, 상기 방진절연매트(101)가 침목(102)의 측,하부면을 감싸도록 하여, 상기한 침목(102)의 상부면에 길이방향으로 연속되는 레일(104)을 고정하여 되는 것이다.

이때, 상기한 방진절연매트(101)는 흡음 및 방진의 역할을 수행하는 고무재 매트로서, 전기적 절연체의 역할도 동시에 수행하게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와 같은 지상 토목구간의 철로에 사용되는 침목은 통상적으로 평행되는 레일(104)을 동시에 고정하는 일체형 P.C침목을 사용하는 것이며, 지하터널구간의 철로에 사용되는 침목은 각각의 레일 하단에 분할 위치하는 R.C침목을 사용하게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 철로용 침목은 콘크리트재로 형성하므로 충격흡수 및 소음흡수 효과가 거의 없어 운행 중 진동 및 소음이 크게 발생하므로 정숙한 운행이 되지 않고 있으며,

매우 중량체이므로 운반 및 보관의 어려움은 물론 시공시에 많은 인력과 장비를 요하게 되는 문제점이 있는 것이다.

특히, 기존의 철로 시공시 반드시 사용되는 방진절연매트는 비교적 고가이면서도 시공과정의 복잡함을 초래하므로 그 시공기간이 길어지면서도 시공단가가 상승하는 비경제적인 문제점을 갖고 있는 것이다.

본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 비교적 고강도의 고무재 내부에 H-형강을 삽입하여 침목을 성형하되, 상기 고무재를 외피재인 경질고무층과 내피재인 연질고무층에 의해 성형하고, 경질고무층에는 폐타이어 조각을 혼합 성형함으로서,

침목의 경량화에 따른 시공 및 운반, 보관의 용이함을 제공하면서도, 충격흡수 및 소음감소 효과가 매우 뛰어나 정숙한 운행을 가능케 하며, 별도의 방진절연매트의 시공이 없이도 방진 및 절연 효과가 매우 우수하므로 그 시공기간 및 시공단가를 크게 절감할 수 있는 효과가 있는 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목을 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안 철로용 침목의 절단 사시도

도 2는 본 고안 철로용 침목의 단면도

도 3은 본 고안 철로용 침목의 타실시예를 보인 단면도

도 4는 본 고안 철로용 침목의 사용상태를 보인 사시도

도 5는 본 고안 철로용 침목의 또다른 사용상태를 보인 사시도

도 6은 종래 철로용 침목의 설치예를 보인 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1,1' : 폐타이어 조각 2 : 경질고무층

3 : 연질고무층 4 : UV코팅층

10 : 연결판 11,11' : 날개판

12,12' : 곡선부 13,13' : 연결통공

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안 철로용 침목의 절단 사시도이고, 도 2는 본 고안 철로용 침목의 단면도이며, 도 3은 본 고안 철로용 침목의 타실시예를 보인 단면도이다.

지상 또는 지하에 설치되는 철도 레일용 침목에 있어서,

상기 침목의 몸체를 고무재질로 구성하되, 몸체 사출성형시 그 내부에 금속재의 보강용 형강을 길이방향으로 매입하여 인서트 사출성형한다.

이때, 상기한 형강은 'H', 'I' 형태의 다양한 형강을 선택사용하는 것이며, 침목의 전체 길이에 준하는 길이로 제작된다.

도시한 실시예의 몸체는, 폐타이어 조각(1)(1')이 혼합된 외피재인 경질고무층(2)과, 상기한 경질고무층(2)의 내부에 형성되고 상기한 경질고무층(2) 보다 뛰어난 탄력 완충성을 갖는 연질고무층(3)으로 구성되는 것이다.

여기에서 상기한 경질고무층은 주로 에보나이트(ebonite)를 사용하게 되는 것으로서, 상기한 에보나이트는 매우 질긴 생고무에 대해 소정의(생고무 100에 대해 약 20% 정도) 황을 첨가(가황)하여 장시간 가열처리하여 생성되는 검은 색의 경질고무이며, 인장강도(引張强度)는 1 cm2 당 700 kg이나 되고 신장(伸長)은 10 % 정도여서 단단하고 충격에 매우 강하고, 대부분의 산,알칼리 염에 견디며, 전기적 절연성이 매우 우수하다.

또한, 경질고무층에 혼합된 폐타이어 조각은 침목에 직접 충격이 가해짐에 따라 발생하는 충격과 충격음을 완충 및 저감시키는 역할을 수행하는 것이다.

폐타이어 조각(칩)은 그 가공 형상에 따라 비교적 원형에 가까운 그래뉼형과 길이가 긴 파이버형으로 크게 나뉘는 것으로, 본 고안에서는 길이가 긴 파이버형의 폐타이어 조각과 원형의 폐타이어 조각을 3 : 1 정도의 비율로 혼배합하여 적용함이 바람직하며, 1999년 한국소음진동공학회에서 발행한 논문(폐타이어 칩의 바닥충격음 차단성능에 관한 실험적 연구, 저자 - 이세현, 양관섭, 김흥열)에서는 상술한 폐타이어 조각의 완충 효율에 대하여 자세하게 설명되고 있는 것이다.

도시한 실시예의 형강은, 연결판(10)과 날개판(11)(11')으로 된 통상의 H-형강을 이용하여, 그 H-형강의 연결판(10)에는 일정간격으로 이격 형성된 복수개의 연결통공(13)(13')을 형성하여 상기 연질고무층(3)과의 결합력을 향상시키고, 상기한 날개판(11)(11')의 단부는 서로 대향 절곡된 만곡의 곡선부(12)(12')를 형성하여 유해한 모서리에 의한 형강과 고무층 간의 접면부위 파손 및 손상을 미연에 예방한다.

또한, 상기한 경질고무층(2)의 표면에는 별도의 UV코팅층(4)을 형성하여 상기 코팅층에 의해 고무재 침목의 내부식성 및 내산성이 향상되게 구성할 수도 있는 것이다.

이상과 같은 본 고안의 작용효과를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 하기와 같다.

본 고안의 철로용 침목은 종래와 같이 목재 또는 콘크리트재로 성형되는 것이 아니라, 경질의 고무재와 연질의 고무재를 이용하여 침목의 전체적 몸체로 성형함으로서 완충 및 소음유발을 효과적으로 방지하고, 별도의 절연부재를 구비하지 않고도 절연 효과를 동시에 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 고무재질의 몸체 내부에 형강을 매입 설치함으로서 고무재 침목이 갖는 과도한 완충성 및 물리적 강도의 저하를 방지할 수 있는 것이다.

여기에서, 상기한 고무재의 몸체는 외피측에 형성되는 경질고무층(2)과 내측에 형성되는 연질고무층(3)으로 구분되는 것이며, 경질고무층(2)은 폐타이어 조각(1)(1')을 혼합하여 성형하므로 자원의 재활용은 물론 폐타이어 조각(1)(1')이 갖는 견고한 물리적 특성에 따라 완충효율을 높이고 충격소음을 보다 효과적으로 저감할 수 있는 것이며, 경질고무층이 에보나이트(ebonite)로 구성되어 있어서 반복적인 충격 및 마찰은 물론 외부접촉에 의한 손상을 최대한 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기한 경질고무층(2)의 내부에 형성되면서도 상기한 형강의 외주면을 감싸고 있는 연질고무층(3)은 상기한 경질고무층(2)에 비해 보다 탄력적이면서도 완충 효과가 뛰어난 재질을 선택하여 사용함으로서, 고중량체인 전동차가 이동하는 경우 그 충격의 효과적인 완화 및 마찰 소음 등을 신속하게 흡수하므로 매우 정숙한 운행이 되는 것이다.

특히, 그 내부에 매입된 형강은 수직의 연결판(10)과 그 연결판(10)의 상,하측에 위치한 날개판(11)(11')으로 이루어진 것으로서, 상기한 형강에 의해 중량체의 실질적인 지지역할을 담당하게 되는 것이며, 금속재인 형강과 고무재가 마찰하면서 발생하는 모서리 등의 균열이나 파손 등을 최소화하기 위해 상기한 날개판(11)(11')의 각 단부는 서로 대향방향으로 절곡된 곡선부(12)(12')를 형성함으로서, 상측에서 하측방향으로 작용하는 하중을 보다 균일하게 분포시킴은 물론, 유해한 모서리 부분을 없애므로 하중이 어느 한 지점으로 집중되는 것을 방지하여 그 사용수명이 연장되게 한 것이다.

특히, 상기한 형강의 연결판(10)에는 다수의 연결통공(13)(13')이 형성되어 있어서, 연질고무층(3)의 성형시 그 연질고무층(3)이 상기한 연결통공(13)(13')을 메우며 성형되므로 고무재와 금속재를 보다 견고하게 결합시키는 작용을 하게 되는 것이며, 반복적인 충격 및 하중이 가해지더라도 금속재 형강이 내부에서 심하게 움직이는 것을 방지하게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와 같은 침목은 그 외피가 고무재로 형성되어 있으므로 햇빛이나 기타 화학약품 등에 취약한 문제점이 발생할 수 있으나, 이는 도 3의 도시와 같이 상기한 경질고무층(2)의 표면에 별도의 UV코팅층(4)을 형성함으로서, 상기한 코팅층에 의해 내산성은 물론 내화학성, 내부식성 등을 향상시켜 장소에 구애받지 않고 안정된 사용수명을 유지할 수 있게 할 수도 있는 것이다.

이러한 본 고안 침목은 도 5의 도시와 같이 지상 토목구간에 사용되는 P.C침목으로 사용하거나, 도 6의 도시와 같이 지하 터널구간에 사용되는 R.C침목용으로 모두 적용가능한 것이며, 상기한 지상 토목구간과 지하 터널구간 모두 별도의 방진절연매트를 사용할 필요없이 상기한 경질고무층(2)과 연질고무층(3)이 종래의 방진절연매트의 역할을 대신하게 되는 것이므로, 그 시공성 및 시공단가, 시공기간이 현저히 단축되는 것이다.

이상에서와 같이 설명되어진 본 고안은 침목의 경량화에 따른 시공 및 운반, 보관의 용이함을 제공하면서도, 충격흡수 및 소음감소 효과가 매우 뛰어나 정숙한 운행을 가능케 하며, 별도의 방진절연매트의 시공이 없이도 방진 및 절연 효과가 매우 우수하므로 그 시공기간 및 시공단가를 크게 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 지상 또는 지하에 설치되는 철도 레일용 침목에 있어서,

   상기 침목의 몸체를 고무재질로 구성하되, 몸체 사출성형시 그 내부에 금속재의 보강용 형강을 길이방향으로 매입하여 인서트 사출성형하며,

   상기한 몸체는, 폐타이어 조각(1)(1')이 혼합된 외피재인 경질고무층(2)과, 상기한 경질고무층(2)의 내부에 형성되고 상기한 경질고무층(2) 보다 뛰어난 탄력 완충성을 갖는 연질고무층(3)에 의해 형성되며,

   상기한 형강은, 연결판(10)과 날개판(11)(11')으로 된 통상의 H-형강을 이용하여, 그 H-형강의 연결판(10)에는 일정간격으로 이격 형성된 복수개의 연결통공(13)(13')을 형성하고, 상기한 날개판(11)(11')의 단부는 서로 대향 절곡된 만곡의 곡선부(12)(12')를 형성하여 됨을 특징으로 하는 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목.
2. 제 1항에 있어서,

   경질고무층(2)의 표면에는 별도의 UV코팅층(4)을 형성하여 내부식성 및 내산성이 향상되게 함을 특징으로 하는 고무재와 형강을 이용한 철로용 침목.