KR200470539Y1 - 철도차량의 바닥 구조 - Google Patents

Abstract

철도차량의 바닥 구조가 개시된다. 개시된 바닥 구조는, 철도차량의 기초 바닥을 이루는 키스톤플레이트와, 키스톤플레이트 위에 적층된 경량골재 혼합물층과, 경량골재 혼합물층 위에 형성되어 수분의 침투를 방지하는 층으로서, KS M 3015 규격에 의거 흡수성이 2.0% 이하인 방수층과, 방수층의 상면에 접착되는 마감층을 구비한다.

Description

철도차량의 바닥 구조{Floor structure of railway vehicle}

본 고안은 철도차량의 바닥 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비교적 트래픽이 높고 많은 승객을 수송해야 하는 도시철도차량에 적합한 바닥 구조에 관한 것이다.

버스와 함께 대중 교통수단으로 가장 많이 이용되고 있는 지하철과 같은 도시철도차량은, 한 번에 많은 승객을 수송하므로 여러 가지 안전장치와 편의장치가 설치되어 있다.

특히, 도시철도차량은 한 번에 많은 승객들이 승차하여 바닥에 매우 큰 하중이 가해지게 되므로, 이에 대비해 충분한 구조적 강도를 갖도록 설계된다. 또한, 도시철도차량의 바닥은 외부의 소음이나 열을 차단하고, 바닥의 하부에 흐르는 전기가 객실내로 흐르지 못하도록 차단하는 기능을 가져야 하며, 승객이 바닥을 딛고 서있거나 다른 칸으로 이동하더라도 승객의 발에 피로감을 주지 않도록 적당한 완충 기능을 가져야 한다.

도 1에는 종래의 철도차량의 바닥 구조의 일례로서, 한국공개실용신안공보 제1999-0032660호에 개시된 바닥 구조가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 철도차량의 바닥 구조는, 철도차량의 기본 골조를 이루는 키스톤플레이트(Keystone plate)(1)와, 상기 키스톤플레이트(1)의 오목한 부분에 소음흡수를 위한 코르크가 채워진 충전부(2)와, 충전부(2) 상면과 키스톤플레이트(1)의 상면에 걸쳐 형성되는 납으로 된 저면층(3)과, 저면층(3) 위에 형성되어 소음 및 진동 흡수 역할을 하는 완충재로 된 중간층(4)과, 중간층(4) 위에 형성된 폴리우레탄 액제로 된 접착층(5)과, 접착층(5) 위에 덮히는 바닥층(6)으로 이루어져 있다.

종래의 도시철도차량의 바닥은 도 1에 도시된 구조 이외에도 다양한 구조를 가지고 있으나, 통상적으로 키스톤플레이트 위에 경량골재 혼합물층이 형성되고, 경량골재 혼합물층 위에 접착제를 사용하여 마감재인 바닥층이 접착된 구조를 가지고 있다.

그런데, 종래의 도시철도차량은 일반철도차량의 객차나 고속전철의 객차에 비해 객실 내의 좌석 수가 매우 적은 반면에, 비교적 트래픽이 높고 단거리를 운행하며 시간 대비 현저히 많은 승객을 수송해야 하는 특수성을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고, 종래의 도시철도차량의 바닥 구조는 상기한 바와 같이 기본적인 기능, 즉 단열성, 차음성, 절연성 등의 기능 이외에 내구성 및 유지보수성이라는 기능들을 주요항목으로 염두에 두고 설계되지 못하였다.

이에 따라, 종래의 도시철도차량의 바닥 구조는 그 바닥면 상의 오염물을 대량의 물과 세척제의 혼합물을 이용하여 제거하는 현행의 유지보수 방식에 대해 다음과 같은 취약점을 가지고 있었다.

도 2와 도 3은 종래의 철도차량의 바닥 구조에서 수분의 침투로 인해 발생되는 문제점들을 보여주는 사진들이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 대량의 물과 세척제의 혼합물을 이용하여 고착된 오염물 제거하는 현행 유지보수 방식에 의해 합성고무로 이루어진 마감재와 경량골재 혼합물층 사이에 수분이 침투하여 각층 사이의 접착성을 떨어뜨림으로써, 합성고무 마감재가 박리되는 현상이 빈번하게 일어나는 문제점이 있었다.

그리고, 도시철도차량의 바닥이 장시간 수분의 영향을 받게 될 경우 함몰 등의 문제가 발생하게 되는데, 이를 방지하고자 일정기간에 한번씩 합성고무 마감재를 교체 보수하여야 하는 번거로움이 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 보수 과정에서 합성고무 마감재를 제거할 때, 접착제에 의해 마감재와 접착된 경량골재 혼합물층도 함께 파손되는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 한국공개실용신안공보 제1999-0032660호

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 수분의 침투를 방지하는 방수층을 구비함으로써 내구성 및 유지보수성이 향상된 철도차량의 바닥 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 고안에 따르면,

철도차량의 기초 바닥을 이루는 키스톤플레이트; 상기 키스톤플레이트 위에 적층된 경량골재 혼합물층; 상기 경량골재 혼합물층 위에 형성되어 수분의 침투를 방지하는 층으로서, KS M 3015 규격에 의거 흡수성이 2.0% 이하인 방수층; 및 상기 방수층의 상면에 접착되는 마감층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조가 제공된다.

여기서, 상기 방수층은, 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 합성수지를 포함할 수 있으며,

KS M 6518 규격에 의거 신장율이 20 ~ 60%이고, KS M 6518 규격에 의거 인장강도가 130 ~ 250Kgf/㎠이며, KS F 2408 규격에 의거 압축강도가 104Kgf/㎠ 이상이고, KS F 2408 규격에 의거 굴곡강도가 20Kgf/㎠ 이상이며, KS M ISO 4589-2 규격에 의거 한계산소지수(LOI)가 24 이상일 수 있다.

또한, 상기 경량골재 혼합물층은, 상기 키스톤플레이트의 상면에 접착되는 것으로, 혼합된 경량골재와 합성수지를 포함하는 하부 경량골재 혼합물층; 및 상기 하부 경량골재 혼합물층 위에 적층되는 것으로, 혼합된 경량골재, 시멘트 및 합성고무수지를 포함하는 상부 경량골재 혼합물층;으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 하부 경량골재 혼합물층과 상부 경량골재 혼합물층의 상기 경량골재는, 인공경량골재, 혈암, 화산재, 질석 및 퍼라이트로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부 경량골재 혼합물층의 합성수지는, 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부 경량골재 혼합물층의 시멘트로는 포틀랜드 시멘트 또는 그라우트 시멘트가 사용될 수 있다.

본 고안에 따른 철도차량의 바닥 구조에 의하면, 상부 경량골재 혼합물층과 마감층 사이에 마련된 방수층에 의해 수분의 침투가 방지되므로, 대량의 물과 세척제의 혼합물을 이용하는 도시철도차량의 객실바닥에 대한 현행 유지보수 패턴을 지속적으로 이용하여도, 바닥 구조의 각 층들 사이로 수분이 침투하게 되는 문제점이 방지되는 장점이 있다.

또한, 상기 방수층은 합성수지로 이루어져서 상부 경량골재 혼합물층에 비해 그 표면이 매끈하게 형성되므로, 보수를 위해 마감층을 제거할 필요가 있을 경우, 마감층이 방수층으로부터 용이하게 분리될 수 있다. 따라서, 마감층을 제거할 때 그 아래의 상부 경량골재 혼합물층이 마감층과 함께 파손되는 문제점을 방지할 수 있으므로, 유지보수에 따른 시간적, 경제적 손실을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 철도차량의 바닥 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 2와 도 3은 종래의 철도차량의 바닥 구조에서 수분의 침투로 인해 발생되는 문제점들을 보여주는 사진들이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 철도차량의 바닥 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 철도차량의 바닥 구조의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 고안에 따른 철도차량의 바닥 구조에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 철도차량의 바닥 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 철도차량의 바닥 구조의 단면도이다.

도 4와 도 5를 함께 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 철도차량의 바닥 구조(100)는, 키스톤플레이트(110)와, 상기 키스톤플레이트(110) 위에 순차적으로 적층된 경량골재 혼합물층(120, 130)과, 방수층(140)과, 마감층(150)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 키스톤플레이트(110)는, 철도차량의 기초 바닥을 이루는 것으로, 승객의 하중을 견딜 수 있도록 굴곡된 단면형상을 가진다. 상기 키스톤플레이트(110)는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 형성되어 구조적 강도를 가짐은 물론 하부로부터의 부식을 방지할 수 있어 습기나 빗물등에 의한 영향을 받지 않는다. 상기 키스톤플레이트(110)의 하부에는 하부대차 및 각종 전기배선이 설치되어 있다.

상기 키스톤플레이트(110) 위에는 경량골재 혼합물층(120, 130)이 마련된다. 상기 경량골재 혼합물층(120, 130)은 두 개의 층(120, 130)으로 이루어질 수 있다.

상기 두 개의 층(120, 130) 중 하부 경량골재 혼합물층(120)은 상기 키스톤플레이트(110)의 상면에 접착된다. 이때, 상기 하부 경량골재 혼합물층(120)과 키스톤플레이트(110) 사이의 접착은 절연성을 제공하는 에폭시수지에 의해 이루어질 수 있다. 상기 하부 경량골재 혼합물층(120)의 최대두께는 대략 30mm 내지 40mm정도일 수 있다. 여기서 최대두께라 함은 굴곡된 키스톤플레이트(110)의 오목부에 해당하는 부분에서의 두께를 의미한다.

상기 하부 경량골재 혼합물층(120)은, 경량골재와 합성수지를 혼합하여 이루어진 혼합물로서, 여기서 합성수지는 경량골재를 접착시키는 접착제의 역할을 한다. 그리고, 상기 경량골재는, 인공경량골재(artificial light-weight aggregate), 혈암, 화산재, 질석(vermiculite) 및 퍼라이트(perlite)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 경량골재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 합성수지는, 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 합성수지를 포함할 수 있다.

상기 하부 경량골재 혼합물층(120) 위에는 상부 경량골재 혼합물층(130)이 적층된다. 상기 상부 경량골재 혼합물층(130)은 경량골재, 시멘트 및 합성고무수지를 혼합하여 이루어진 혼합물로서, 여기서 합성고무수지는 경량골재와 시멘트를 접착시키는 접착제의 역할을 할 뿐만 아니라 완충성을 부여하는 역할도 하게 된다. 그리고, 상기 경량골재는, 상기 하부 경량골재 혼합물층(120)과 마찬가지로, 인공경량골재, 혈암, 화산재, 질석 및 퍼라이트로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 경량골재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 시멘트로는 포틀랜드 시멘트 또는 그라우트 시멘트가 사용될 수 있다. 이러한 상부 경량골재 혼합물층(130)은 대략 2mm 내지 4mm 정도의 두께로 형성될 수 있다.

상기 하부 경량골재 혼합물층(120)과 상부 경량골재 혼합물층(130)은, 그 재료의 특성상 다공성을 가지게 되며, 이에 따라 비교적 가볍고, 우수한 단열성, 차음성, 절연성을 가지게 된다. 또한, 상부 경량골재 혼합물층(130)에 포함되는 합성고무수지에 의해 완충성도 가지게 된다.

상기 방수층(140)은 수분의 침투를 방지하기 위한 층으로서 상기 상부 경량골재 혼합물층(120) 위에 형성된다. 상기 방수층(140)은 상기 상부 경량골재 혼합물층(130)의 상면에 수분의 흡수성이 낮은 합성수지를 액상으로 도포한 후 경화시킴으로써 대략 1mm 내지 2mm 정도의 두께로 형성될 수 있다.

상기 방수층(140)은 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 합성수지를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방수층(140)은, 수분의 침투를 방지할 수 있도록 그 방수성능이 KS M 3015 규격에 의거 흡수성이 2.0% 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 방수층(140)은, 철도차량의 운행으로 발생되는 진동에 저항할 수 있도록 KS M 6518 규격에 의거 신장율이 20 ~ 60% 정도이고, 인장강도는 130 ~ 250Kgf/㎠ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방수층(140)은, 현저히 많은 승객을 수송해야 하는 도시철도차량의 특성상 내구성이 요구되며, 이에 따라 KS F 2408 규격에 의거 압축강도는 104Kgf/㎠ 이상이고, 굴곡강도는 20Kgf/㎠ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방수층(140)은, 지하구간의 운행 빈도가 일반 객차나 고속열차에 비해 현저히 높은 도시철도차량의 특성상 높은 화재안전성능이 요구되며, 이에 따라 KS M ISO 4589-2 규격에 의거 한계산소지수(LOI; Limiting Oxygen index)가 24 이상인 것이 바람직하다.

상기한 조건들을 만족시킬 수 있는 합성수지로는 상기한 바와 같이 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지 등을 들 수 있으나, 이 중에서 방수성능과 내구성 측면에서는 에폭시수지와 우레탄수지가 보다 우수하고, 한계산소지수 측면에서는 아크릴수지와 페놀수지가 보다 우수하다고 할 수 있다. 그런데, 상기 방수층(140)은 그 기본적인 기능이 수분의 침투를 방지하는 것이므로, 상기 합성수지들 중에서 방수성능이 보다 우수하며 상기한 한계산소지수도 만족시키는 에폭시수지나 우레탄수지로 상기 방수층(140)을 형성하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

상기 마감층(150)은 승객이 직접 딛는 바닥면을 형성하는 층으로서 상기 방수층(140)의 상면에 소정의 접착제를 사용하여 접착된다. 상기 마감층(150)은 완충성을 가진 합성고무로 이루어질 수 있으며, 대략 2mm 내지 4mm 정도의 두께를 가질 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 철도차량의 바닥 구조(100)는, 상부 경량골재 혼합물층(130)과 마감층(150) 사이에 마련된 방수층(140)에 의해 수분의 침투가 방지되므로, 대량의 물과 세척제의 혼합물을 이용하는 도시철도차량의 객실바닥에 대한 현행 유지보수 패턴을 지속적으로 이용하여도, 바닥 구조(110)의 각 층들 사이로 수분이 침투하게 되는 문제점이 방지될 수 있다.

또한, 상기 방수층(140)은 합성수지로 이루어져서 상부 경량골재 혼합물층(130)에 비해 그 표면이 매끈하게 형성되므로, 보수를 위해 마감층(150)을 제거할 필요가 있을 경우, 마감층(150)이 방수층(140)으로부터 용이하게 분리될 수 있다. 따라서, 마감층(150)을 제거할 때 그 아래의 상부 경량골재 혼합물층(130)이 마감층(150)과 함께 파손되는 문제점이 방지될 수 있으므로, 유지보수에 따른 시간적, 경제적 손실을 절감할 수 있다.

이상에서 본 고안은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 보호범위는 첨부된 실용신안등록청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...바닥 구조 110...키스톤플레이트
120...하부 경량골재 혼합물층 130...상부 경량골재 혼합물층
140...방수층 150...마감층

Claims (6)

1. 철도차량의 기초 바닥을 이루는 키스톤플레이트;
   상기 키스톤플레이트 위에 적층된 경량골재 혼합물층;
   상기 경량골재 혼합물층 위에 형성되어 수분의 침투를 방지하는 층으로서, KS M 3015 규격에 의거 흡수성이 2.0% 이하인 방수층; 및
   상기 방수층의 상면에 접착되는 마감층;을 구비하며,
   상기 방수층은, 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 합성수지를 포함하고,
   KS M 6518 규격에 의거 신장율이 20 ~ 60%이고,
   KS M 6518 규격에 의거 인장강도가 130 ~ 250Kgf/㎠이며,
   KS F 2408 규격에 의거 압축강도가 104Kgf/㎠ 이상이고,
   KS F 2408 규격에 의거 굴곡강도가 20Kgf/㎠ 이상이며,
   KS M ISO 4589-2 규격에 의거 한계산소지수(LOI)가 24 이상인 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 경량골재 혼합물층은,
   상기 키스톤플레이트의 상면에 접착되는 것으로, 혼합된 경량골재와 합성수지를 포함하는 하부 경량골재 혼합물층; 및
   상기 하부 경량골재 혼합물층 위에 적층되는 것으로, 혼합된 경량골재, 시멘트 및 합성고무수지를 포함하는 상부 경량골재 혼합물층;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 하부 경량골재 혼합물층과 상부 경량골재 혼합물층의 상기 경량골재는, 인공경량골재, 혈암, 화산재, 질석 및 퍼라이트로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 하부 경량골재 혼합물층의 합성수지는, 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 페놀수지로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 상부 경량골재 혼합물층의 시멘트로는 포틀랜드 시멘트 또는 그라우트 시멘트가 사용되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 바닥 구조.

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