KR20100057191A - 철도차량용 충격흡수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완충차막이, 철도차량의 전두부 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되어 철도차량의 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있도록 하는 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것이다.
본 발명은 철도차량용 충격흡수장치에 있어서, 상기 충격흡수장치는 원형의 단면을 갖는 복합재 튜브로 이루어진 것을 특징으로 한다.
철도차량, 충격흡수, 전두부, 튜브, 복합재, GFRP

Description

철도차량용 충격흡수장치 {Shock absorber for railway vehicles}
본 발명은 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완충차막이, 철도차량의 전두부 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되어 철도차량의 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있도록 하는 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고속 주행하는 철도차량의 선단은 충돌시 충격에너지를 흡수하여 운전자 및 승객을 보호할 수 있도록 전두부가 돌출되어 형성된다. 이러한 전두부는 통상적으로 열차가 장애물과 충돌할 경우 전체 충격 에너지의 70 ~ 80%를 흡수할 수 있도록 설계된다.
도 1은 통상적으로 철도차량에 적용되는 전두부 충격 흡수장치를 개념적으로 나타낸 것으로, 그 구성은 커플러(50)와 헤드스톡(head stock)(60) 및 하니컴(honeycomb) 부재(70)로 구성되어 있다. 상기 커플러(50)는 충격에너지에 의해 가장 먼저 압괴되면서 1차적으로 완충작용을 하게 되고, 상기 헤드스톡(60)과 하니 컴 부재(70)는 커플러(50)에 의하여 흡수되지 못한 충격에너지를 흡수하는 것으로서 충격에너지의 대부분을 흡수하게 된다.
이러한 전두부 충격 흡수장치의 개념을 발전시킨 종래기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0797046호에는 슬라이딩 방식 전두부 충격에너지 흡수장치가 게시되어 있는데, 그 주요 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 철도차량의 전두부 보호쉘(11)에 의해 형성되는 운전실(11a)의 전면에 후퇴 가능하게 설치되는 드라이버 패널(13)과 이 드라이버 패널(13)의 저면에 설치되어 충격에너지를 흡수하는 저부 완충기(15), 상기 드라이버 패널(13)의 전면에 설치되어 충격에너지를 흡수하는 전부 완충기(17) 및 상기 드라이버 패널(13)의 후퇴방향에 설치되어 이 드라이버 패널(13)의 후퇴에 의한 충격에너지를 흡수하는 드라이버 패널 완충기(19)를 구비하여 구성된다.
이때, 상기 전부 완충기(17)는 드라이버 패널(13)의 전면에 고정 설치되어 저부 완충기(15)에 의하여 흡수되지 못한 충격에너지를 흡수하기 위한 완충작용을 하는 것으로 하니컴 형상을 갖는 완충부재로 이루어져 있다.
하지만, 상기 하니컴 형상의 전부 완충기(17)는 휨이나 압축에 강하고 가볍다는 장점은 있으나, 그 구조가 복잡하여 제조하기 어렵고 정면이 아닌 측면이나 사선 방향으로부터의 충격에 잘 견디지 못하는 단점이 있었다.
또한, 종래의 완충차막이에 사용되던 금속재의 충격흡수장치는 일반적으로 연성 성질에 의하여 좌굴과 접힘 현상이 반복으로 충격에너지를 흡수하므로, 좌굴에 의해 붕괴하중의 변동이 크다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량의 충격흡수장치를 복합재의 튜브로 구성함으로써 단순한 구성으로 철도차량의 충돌 사고시 철도차량의 전두부에 작용하는 충격에너지를 효율적으로 흡수 및 완충시킬 수 있을 뿐만 아니라 충돌사고시 차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있는 철도차량용 충격흡수장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 철도차량의 충돌사고시 정면으로부터의 충격 뿐만 아니라 사선방향으로부터의 충격을 잘 흡수하고, 충격흡수장치가 압괴되는 과정에서 좌굴이 발생하지 않는 철도차량용 충격흡수장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치는,
철도차량용 전부 완충기에 있어서, 상기 충격흡수장치는 원형의 단면을 갖는 복합재 튜브로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복합재 튜브는 내경(D)이 3인치 이하인 경우, 그 두께(t)와 내경(D)의 비(t/D)가 0.05 이상이고, 내경(D)이 3인치 초과 6인치 이하인 경우 그 두께(t)와 내경(D)의 비(t/D)가 0.06 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 튜브는 내경(D)이 3인치 이하인 경우 섬유 배향각(θ)이 70도 이하이고, 내경(D)이 3인치 초과 6인치 이하인 경우 섬유 배향각(θ)이 55도 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 튜브의 재질은 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 복합재 튜브의 일측 단부에는 외측 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 복합재 튜브는 철도차량의 저부, 전두부, 철도차량의 차량 연결부 사이 및 완충차막이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 튜브가 철도차량의 전두부에 설치될 경우, 상기 복합재 튜브는 4개 이상 10개 이하로 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 복합재 튜브의 전면에는 복합재 튜브의 단부로부터 일정 거리 이격되도록 하여 작용판이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 튜브의 전면과 후면에는 각각 제1덮개 및 제2덮개가 형성되고, 상기 제1덮개의 외측 중심부에는 유도돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 튜브의 전면과 후면에는 각각 제1덮개 및 제2덮개가 형성되고, 상기 제1덮개의 내측에는 라운드 형상의 쐐기가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 의하면, 충돌사고시 압괴되는 과정에서 좌굴이 발생하지 않고, 단순한 구성으로 정면으로부터의 충격 뿐만 아니라 사선방향으로부터의 충격을 잘 흡수할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 단순한 구성이므로 철도차량용 충격흡수장치의 제조 비용 및 제조 시간을 줄일 수 있고, 부품의 교체 및 정비가 용이할 뿐만 아니라, 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 효율적으로 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 철도차량용 전부 완충기의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브를 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브의 테스트 결과를 나타낸 참고도이며, 도 5는 섬유 배향각을 설명하기 위한 참고도이고, 도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브의 섬유 배향각에 따른 붕괴하중 테스트 결과를 나타낸 참고도이며, 도 7은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치가 설치된 철도차량의 전두부를 나타낸 사시도이고, 도 8의 (a), (b)는 도 7에 나타낸 본 발명 중 복합재 튜브의 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 7에 나타낸 본 발명 중 복합재 튜브의 다른 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되 는 복합재 튜브의 쐐기의 유무에 따른 붕괴하중 테스트 결과를 나타낸 참고도이다.
본 발명은 완충차막이, 철도차량의 전두부 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되어 철도차량의 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있도록 하는 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치는 원형의 단면을 갖는 복합재 튜브(110)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
일반적으로 철도차량의 전두부의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 철도차량의 보호쉘(11)에 의해 형성되는 운전실(11a)의 전면에 후퇴 가능하게 설치되는 드라이버패널(13)과, 이 드라이버패널(13)의 저면에 설치되어 충격에너지를 흡수하는 저부 완충기(15), 상기 드라이버패널(13)의 전면보호부에 설치되어 충격에너지를 흡수하는 전부 완충기(17) 및 상기 드라이브패널(13)의 후퇴방향에 설치되어 이 드라이브패널(13)의 후퇴에 의한 충격에너지를 흡수하는 하부완충기(19)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 드라이버패널(13)의 전면보호부에 설치되는 전부 완충기(17)로는 일반적으로 하니컴부재가 사용되는데, 하니컴부재는 휨이나 압축에 강하고 가볍다는 장점은 있으나, 그 구조가 복잡하여 제조하기 어렵고 정면이 아닌 측면이나 사선 방향으로부터의 충격에 잘 견디지 못하는 단점이 있었다.
또한, 종래의 완충차막이에 사용되던 충격흡수장치는 일반적으로 금속재질을 사용하여 왔는데, 금속재의 충격흡수장치는 일반적으로 연성 성질에 의하여 좌굴과 접힘 현상의 반복으로 충격에너지를 흡수하므로, 좌굴에 의해 붕괴하중의 변동의 크다는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치는 복합재를 이용한 튜브(110)로 구성함으로써, 낮은 파손변형률로 특성 지어지는 복합재료 고유의 취성성질 때문에 압축하중을 받을 때 복합재 튜브(110)의 파괴에 의하여 붕괴가 진행되도록 할 수 있고 복합재 튜브(110)의 붕괴량에 비례하는 충격에너지를 흡수할 수 있게 되는 것이다. 또한, 복합재는 안정적인 붕괴가 발생할 경우 금속재료보다 단위 중량당 3배 이상의 충격에너지를 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 붕괴하중의 변동이 적은 장점이 있으므로, 충격흡수장치로 사용될 경우 보다 강력한 충격에너지를 효율적으로 흡수할 수 있는 것이다.
이때, 상기 복합재 튜브(110)는 그 단면이 원형으로 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 단면이 원형으로 이루어진 튜브가 단면이 직사각형 또는 정사각형으로 이루어진 박스형의 튜브보다 에너지 흡수 능력이 뛰어나기 때문이다.
또한, 상기 복합재 튜브(110)의 재질로는 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)이 사용되는데, 그 이유는 상기 GFRP는 가볍고 기계적 강도 및 내열성이 뛰어나며 충격을 받을 경우 균일하게 압괴될 수 있기 때문이다.
한편, 상기 복합재 튜브(110)는 사전에 수지에 함침시켜 과잉한 수지를 짜낸 후 회전 맨드릴에 강도를 가하며 감은 후 경화시키는 필라멘트 와인딩(Filament Winding) 성형법에 의해 제조되는데, 상기 필라멘트 와인딩(Filament Winding) 성형법은 축대칭 구조물을 섬유의 끊어짐 없이 성형 가능하여 축방향의 섬유체적율이 일정함으로써 축방향 붕괴하중의 편차가 적고, Prepreg라는 중간단계를 거치지 않아 전체 성형단가 저렴할 뿐만 아니라 생산성이 높다는 장점이 있다.
그리고, 철도차량의 충돌사고 발생시 상기 복합재 튜브(110)가 좌굴이 발생하지 않고 안정적으로 붕괴하기 위해서는 단면의 형상, 제작방법, 두께, 크기 ,하중의 방향과 섬유 배향각, 섬유 및 기지의 종류, 트리거(trigger, 경사면) 형태 등의 영향인자들을 적절히 조절해야 하는데 필라멘트 와인딩 공법 복합재 원형 튜브의 경우 가장 중요한 영향인자는 복합재 튜브(110)의 두께(t)와 내경(D), 두께와 내경의 비(t/D), 그리고 섬유배향각이라 할 수 있다.
먼저, 복합재 튜브(110)의 단면 형상 및 제작방법은 전술한 바와 같고, 경사면의 형태를 살펴보면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복합재 튜브(110)의 일측 단부는 베벨트리거 방법에 의해 외측 경사면(112)을 형성시키는 것이 바람직한데, 베벨트리거 방법이란 튜브의 안쪽 또는 바깥쪽을 모따기하여 단부에 경사면을 형성시키는 것을 말한다. 이와 같이, 베벨트리거 방법에 의해 복합재 튜브(110)의 단부에 외측 경사면(112)을 형성시키면 충돌시 초기 최대하중의 크기를 감소시킴으로써 파괴붕괴에 의한 부재의 안정적 붕괴를 일으킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 모따기 각도는 복합재 튜브(110)의 축 방향을 기준으로 20도가 되도록 하는 것이 초기 최대하중의 크기를 최대로 감소시킬 수 있다.
한편, 복합재 튜브(110)의 두께(t) 및 두께(t)와 내경(D) 사이의 비(t/D)가 복합재 튜브(110)의 안정적 붕괴에 미치는 영향을 확인하기 위하여 여러가지 형태의 복합재 튜브 시편을 제작하여 테스트 한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 나 태낸 GE3e6, GE6e5 등에서 GE는 Glass/Epoxy를 나타내고, 3 또는 6은 내경(D)의 인치(inch)를 나타내며, e는 복합재 튜브(110)의 단부에 형성된 외측 경사면(112)을 나타내고, 마지막의 6 또는 5는 복합재 튜브(110)의 두께(t)(mm)를 의미한다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 복합재 튜브(110)의 두께(t)가 증가할수록 단면적이 증가하여 평균붕괴하중이 증가하는 것을 알 수 있었고, 두께(t)와 내경(D) 사이의 비(t/D)는 내경이 3인치 이하인 경우 0.05 이상이 되고, 내경이 3인치에서 6인치 사이인 경우 0.06 이상이 되어야 복합재 튜브(110)에 국부적인 좌굴이 발생하지 않게 되고 안정적으로 붕괴하게 됨을 알 수 있었다.
또한, 내경이 6인치인 시편에서는 내경이 3인치인 시편에서 발견할 수 없었던 국부적인 좌굴이 발생하는 사이즈 이펙트(size effeect) 현상을 발견할 수 있었는데, 이러한 사이즈 이펙트 현상은 섬유 배향각(fiber orientation)을 조절하거나 후술할 쐐기를 사용함으로써 없애고 복합재 튜브(110)의 붕괴하중을 안정화시킬 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 우선 상기 섬유 배향각(θ)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 섬유가 축방향과 이루는 각(θ)을 의미하는데, 섬유 배향각(θ)을 서로 달리하여 붕괴 거리에 따른 하중을 로드셀을 이용하여 측정한 결과 도 6에 나타낸 바와 같이 섬유 배향각이 작을 수록 안정적인 붕괴하중이 나타남을 알 수 있었다. 즉, 외측 경사면(112)을 갖는 내경(D) 6인치, 두께(t) 10mm의 복합재 튜브(110)의 섬유 배향각(θ)을 각각 55도, 70도, 88도로 하여 붕괴 거리에 따른 하중을 측정한 결과, 섬유 배향각(θ)이 88도인 복합재 튜브(110)에서 국부좌굴이 빈번히 발생하는 것을 알 수 있었고, 섬유 배향각(θ)이 55도인 복합재 튜브(110)는 안정적인 붕괴하중이 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 내경(D)이 3인치인 복합재 튜브(110)의 경우에는 섬유 배향각(θ)이 70도 이하인 경우에 안정적인 붕괴가 일어남을 알 수 있었다.
전술한 바와 같은 특징을 갖는, 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치는, 완충차막이, 철도차량의 저부, 전두부 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되어 철도차량의 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 흡수할 수 있는데 보다 상세히 설명하면 완충 차막이와 차량의 정면충돌 시 발생하는 충격에너지를 1차적으로 완충 차막이에서 흡수하고, 2차적으로는 차량의 저부, 전두부 및 차량 연결기에서 흡수 및 완화하여 탈선방지와 인명피해를 최소로 하는 범퍼역할을 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 충격흡수장치를 철도차량의 전두부에 설치하여 철도차량용 전부 완충기(100)로도 사용할 수도 있는데, 보다 상세히 설명하면 도 7에 나타낸 바와 같이, 다수 개의 복합재 튜브(110)를 이용하여 전부 완충기(100)를 구성함으로써 단순한 구성으로 정면 뿐만이 아닌 측면이나 사선방향으로부터의 충격을 잘 견디고 흡수할 수 있도록 함과 동시에 설치 및 보수가 용이하도록 하는 것이다.
이때, 상기 복합재 튜브(110)는 4개 내지 10개가 설치되는 것이 바람직한데, 그 이유는 설치되는 복합재 튜브(110)의 수가 4개 보다 작으면 측면이나 사선방향으로부터의 충격을 흡수하기 어렵고, 복합재 튜브(110)의 직경이 커지게 되어 압괴시 좌굴이 발생할 위험이 높고, 설치되는 복합재 튜브(110)의 수가 10개 보다 많을 경우, 복합재 튜브(110)의 직경이 작아지게 되어 충격흡수의 효과가 떨어질 수 있 기 때문이다.
한편, 상기 복합재 튜브(110)을 전부 완충기(100)로 사용할 경우, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 복합재 튜브(110)의 전면, 즉 외부 물체와 충돌이 발생하는 복합재 튜브(110)의 전면에는 외부 물체와 1차적으로 충돌이 발생하는 작용판(120)이 부가 설치될 수도 있는데, 이때, 상기 작용판(120)은 복합재 튜브(110)의 단부와 일정거리 이격되도록 설치되어 외부로부터의 충격을 1차적으로 흡수함과 동시에 복합재 튜브(110)로 충격을 비교적 균일하게 전달할 수 있도록 함으로써 충돌시 정면으로부터 받는 충격 뿐만 아니라 각 방향으로부터 편향되어 받는 충격(biased force)을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이때, 상기 작용판(120)은 가이드부재(122)에 의해 연결 설치되어 철도차량의 전두부에 고정된다.
그리고, 복합재 튜브(110')를 도 2에 나타낸 저부 완충기(15)로 사용할 경우에는 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 복합재 튜브(110')의 전면과 후면에는 각각 제1덮개(112')와 제2덮개(114')를 설치하여 복합재 튜브(110')가 철도차량의 차체에 보다 견고히 결합될 수 있도록 구성되어 있는데, 이때, 상기 제1덮개(112')의 외측 중심부에는 유도돌기(116')가 돌출 형성되어 충돌사고 발생시 일정한 힘이 복합재 튜브(110')의 중심부에 작용하도록 함으로써 복합재 튜브(110')가 안정적으로 압괴되어 좌굴이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 유도돌기(116')는 제2덮개(114')의 내측 중앙부로부터 연결 설치되는 고정스트링(117')에 의해 제1덮개(112')의 외측 중심부에 고정된다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 제1덮개(112')의 내측에 라운드 형상의 쐐기(118')를 돌출 형성시킬 수도 있는데, 상기 쐐기(118')는 충돌사고 발생시, 편향되어 받는 충격(biased force)을 효율적으로 흡수할 수 있도록 함과 동시에 붕괴하중의 편차를 와화시켜 복합재 튜브(110')가 보다 안정적인 붕괴를 일으킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 붕괴거리에 따른 하중을 로드셀을 이용하여 측정해 본 결과, 제1덮개(112')의 내측에 라운드 형상의 쐐기(118')를 돌출 형성시켰을 경우에 쐐기(118')를 형성시키지 않았을 때보다 훨씬 안정적인 붕괴가 일어남을 확인할 수 있었다.
이때, 상기 복합재 튜브(110')에 적용되는 유도돌기(116') 및 쐐기(118')는 저부 완충기(15)에 적용되는 복합재 튜브(110') 뿐만 아니라, 완충차막이, 전두부 충격흡수장치 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되는 복합재 튜브(110)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 의하면, 충격흡수장치를 복합재로 구성하여 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 효율적으로 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 단순한 구성이므로 철도차량용 충격흡수장치의 제조 비용 및 제조 시간을 줄일 수 있고, 부품의 교체 및 정비가 용이한 장점이 있는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완충차막이, 철도차량의 전두부 및 철도차량의 차량 연결부 사이에 설치되어 철도차량의 충돌사고시에 발생하는 충격에너지를 흡수함으로써 철도차량의 탈선을 방지하고 인명피해를 최소화할 수 있도록 하는 철도차량용 충격흡수장치에 관한 것이다.
도 1은 통상적으로 철도차량에 적용되는 전두부 충격 흡수장치를 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 슬라이딩 방식 전두부 충격에너지 흡수장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브의 테스트 결과를 나타낸 참고도.
도 5는 섬유 배향각을 설명하기 위한 참고도.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브의 섬유 배향각에 따른 붕괴하중 테스트 결과를 나타낸 참고도.
도 7은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치가 설치된 철도차량의 전두부를 나타낸 사시도.
도 8의 (a), (b)는 도 7에 나타낸 본 발명 중 복합재 튜브의 실시예를 나타낸 사시도.
도 9는 도 7에 나타낸 본 발명 중 복합재 튜브의 다른 실시예를 나타낸 정면도.
도 10은 본 발명에 따른 철도차량용 충격흡수장치에 사용되는 복합재 튜브의 쐐기의 유무에 따른 붕괴하중 테스트 결과를 나타낸 참고도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 전부 완충기 110, 110' : 복합재 튜브
112 : 외측 경사면 112' : 제1덮개
114' : 제2덮개 116' : 유도돌기
118' : 쐐기 120 : 작용판

Claims (10)

  1. 철도차량용 충격흡수장치에 있어서,
    상기 충격흡수장치는 원형의 단면을 갖는 복합재 튜브로 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브는 내경(D)이 3인치 이하인 경우, 그 두께(t)와 내경(D)의 비(t/D)가 0.05 이상이고, 내경(D)이 3인치 초과 6인치 이하인 경우 그 두께(t)와 내경(D)의 비(t/D)가 0.06 이상인 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브는 내경(D)이 3인치 이하인 경우 섬유 배향각(θ)이 70도 이하이고, 내경(D)이 3인치 초과 6인치 이하인 경우 섬유 배향각(θ)이 55도 이하인 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 재질은 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)인 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 일측 단부에는 외측 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합재 튜브는 철도차량의 저부, 전두부, 철도차량의 차량 연결부 사이 및 완충차막이에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복합재 튜브가 철도차량의 전두부에 설치될 경우, 상기 복합재 튜브는 4개 이상 10개 이하로 설치된 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 전면에는 복합재 튜브의 단부로부터 일정 거리 이격되도록 하여 작용판이 설치된 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 전면과 후면에는 각각 제1덮개 및 제2덮개가 형성되고, 상기 제1덮개의 외측 중심부에는 유도돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 전면과 후면에는 각각 제1덮개 및 제2덮개가 형성되고, 상기 제1덮개의 내측에는 라운드 형상의 쐐기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 충격흡수장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106240595A (zh) * 2016-09-28 2016-12-21 中南大学 一种轨道车辆用碰撞吸能装置

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