KR20100067428A - 전기철도 차량용 판토그라프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것으로서, 전기철도 차량의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 집전수단으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서, 상기 집전수단은; 상기 절첩프레임의 상부에 일정간격을 유지하며 고정되는 제1 및 제2고정부재와, 상기 제1 및 제2고정부재의 사이에 고정되는 고정축과, 상기 고정축상에 연속해서 끼워져 접가공선에 접촉되는 다수의 원통형 집전롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전차선과 접촉되는 롤러방식의 집전롤러를 통해 전기에너지를 공급받게 됨에 따라 가공선과 접촉되는 집전롤러가 회전하게 되어 접촉저항이 줄어들어 집전롤러의 마모가 최소화되어 안정적인 전기에너지 공급이 가능하고 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다. 특히 일부 집전롤러가 회전하지 않더라도 동일축상의 다른 집전롤러가 회전가능하게 구비됨에 따라 일부 집전롤러가 고장이 발생되는 경우에도 안정적인 전기에너기의 집전이 가능한 효과가 있다.

전기철도, 판토그라프

Description

전기철도 차량용 판토그라프 { Pantograph of electrical railway }

본 발명은 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전기에너지를 공급하는 가공선과 접촉되는 접촉부위의 마모를 최소화한 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것이다.

최근 들어 자동차의 급격한 증가와 도로 교통의 정체 등 타 육상교통 수단이 한계에 이르면서, 전기철도에 대한 수요가 나날이 증가하고 확장되는 추세이다.

이와 같이 전기철도에 대한 수요 증가로 인한 공급이 확대됨에 따라 대량 대중교통 수단으로서 전기철도의 안전성과 신뢰성에 대한 확보가 더 절실히 요구되고 있다.

이와 같은 전기철도의 차량 상부에는 차량의 운행 동력으로서 필요한 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지를 선로를 따라 설치된 가공선(혹은, '트롤리선' 이라고 함)으로부터 전기에너지를 공급받아 그 운행 및 제어에 사용하고 있으며, 이를 위해 전기에너지를 집전할 수 있는 판토그라프(pantograph)를 그 상부 에 장치하여 사용하고 있다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 판토그라프(1)는 차량의 상부에 고정되는 베이스프레임(10)의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임(20)이 구비되고, 상기 절첩프레임(20)의 상부에 가공선과 접촉되어 전기를 집전하는 접전판(30)이 구비된다.

그런데, 지하철 등의 전동차가 운행되는 동안 가공선으로부터 전류를 집전하기 위하여 집전판이 가공선과 슬라이딩 접촉하면서 계속되는 마찰로 마찰계수가 증가하여 심한 마모가 발생되므로 그 접촉부위를 동(Cu), 주석(Sn) 등의 분말을 압축성형하여 열처리한 소결합금체로 된 주습판(40)을 형성하여 집전판(30)에 취부하므로서 전류의 전도가 양호하면서도 비교적 마모율을 약하게 한 것이나, 이 역시 그 마모가 불가피한 구조적인 단점을 가지고 있다.

한편, 이와 같은 집전판(30) 또는 주습판(40)의 마모는 접전성능의 저하 원인이 될 뿐만 아니라 집전판 또는 주습판을 자주 교체해 주어야 하므로 유지보수가 까다로운 문제점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기에너지를 공급하는 가공선과 접촉되는 집전부위의 마모를 최소화하여 안정적인 전기에너지의 집전을 유도하는 전기철도 차량용 판토그라프를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 전기에너지를 공급하는 가공선과 접촉되는 집전부위의 마모를 최소화함으로써 유지보수가 용이한 전기철도 차량용 판토그라프를 제공하는데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

전기철도 차량의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 집전수단으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서, 상기 집전수단은; 상기 절첩프레임의 상부에 일정간격을 유지하며 고정되는 제1 및 제2고정부재와, 상기 제1 및 제2고정부재의 사이에 고정되는 고정축과, 상기 고정축상에 2열로 끼워져 가공선에 접촉되는 원통형 집전롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프를 제공한다.

이때, 상기 집전롤러는 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집전롤러는 몸체의 중앙에 관통공이 형성되어 상기 고정축이 관통되는 것을 특징을 한다.

이때, 상기 집전롤러의 몸체에 형성된 관통공의 양단에는 베어링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집전롤러는 가공선의 길이방향에 대해 교차 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 집전롤러는 하나의 고정축에 2개가 1쌍을 이루어 복렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전차선과 접촉되는 롤러방식의 집전롤러를 통해 전기에너지를 공급받게 됨에 따라 가공선과 접촉되는 집전롤러가 회전하게 되어 접촉저항이 줄어들어 집전롤러의 마모가 최소화되어 안정적인 전기에너지 공급이 가능하고 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다.

특히 일부 집전롤러가 회전하지 않더라도 동일축상의 다른 집전롤러가 회전가능하게 구비됨에 따라 일부 집전롤러가 고장이 발생되는 경우에도 안정적인 전기에너기의 집전이 가능한 효과가 있다.

또한, 집전롤러를 다수개가 평행하게 배치됨으로 인해 고속주행시 상하로 틸팅되더러도 다수의 집전롤러에 의해 안정적인 전기에너지를 공급받을 수 있게 되어 차량의 변압기나 추진장치를 보호하는 효과도 있다.

이하, 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 2는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 집전수단의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 의하면 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프(100)는 차량(200)의 상부에 고정되는 베이스프레임(110)의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임(120)이 구비되고, 상기 절첩프레임(120)의 상부에 가공선(300)과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 집전수단(130)으로 구성된다.

이때, 상기 베이스프레임(110)은 차량(200)의 상부에 고정시에 절연상태를 확보하기 위해 별도의 애자(140)를 베이스프레임(110)과 차량(200)의 사이에 고정하게 된다.

이와 같은 베이스프레임(110)의 상부에는 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임(120)이 구비된다. 이때, 상기 절첩프레임(120)은 도면으로 도시하지는 아니하였지만 스프링(미도시됨)의 장력에 따라 절첩프레임을 구성하는 아암(121,122)을 틸팅이 가능하게 절첩시켜 줌으로써 아암(121,122)의 균형을 잡아주게 됨은 당연하다.

한편, 도면에 도시된 판토그라프(100)는 크로스 암(cross arm) 타입 판토그라프 만을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고 싱글 암(single arm) 타입 판토그라프 및 다이아몬드(diamond) 타입의 판토그라프 등은 물론 그 외 복수개의 하부 프레임과 상부 프레임들로 이루어진 다양한 타입의 판토그라프에도 적용 가능함은 당업자 수준에서 자명할 것이다.

이와 같은 절첩프레임(120)의 상부에는 가공선(300)과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 집전수단(130)이 구비되는데, 이는 절첩프레임(120)의 상부 양측에 일정간격을 유지하며 고정되는 제1 및 제2고정부재(132,133)와, 상기 제1 및 제2고정부재(132,133)의 사이에 고정되는 고정축(131)과, 상기 고정축(131)에 2개의 집전롤러(134)가 연속해서 끼워져 가공선에 접촉되는 복렬의 원통형 집전롤러(134)로 구성된다.

이때, 상기 집전롤러(134)는 그 재질이 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어지되, 전기전도성이 우수하고 판토그라프의 주습판 규격을 만족하는 재질이면 바람직할 것이다.

이와 같은 집전롤러(134)는 원통 형상의 몸체(134a)의 중앙에 길이방향으로 관통공(134b)이 형성되어, 상기 고정축(131)에 끼워진다.

또한, 상기 고정축(131)은 상기 제1 및 제2고정부재(132,133)에 각각 형성되는 제1 및 제2고정공(132a,133a)에 양단이 고정된다.

한편, 상기 집전롤러(134)는 고정부재(132)에서 회전시에 구름저항을 최소화하기 위해 상기 집전롤러(134)의 관통공(134b)에 베어링(135)을 삽입한 상태에서 고정축(131)에 고정 설치된다.

이때, 상기 집전롤러(134)에 삽입되는 베어링은 집전롤러(134)의 양단부에 삽입되는 것으로, 하나의 고정축(131)에는 4개의 베어링이 삽입되게 된다.

즉, 상기 베어링(135)의 내륜(內輪)에는 고정축(131)이 고정되며, 상기 베어링(135)의 외륜(外輪)은 상기 집전롤러(134)에 형성된 관통공(134b)에 삽입 고정된다.

여기서, 상기 베어링(135)은 볼 베어링 또는 롤러 베어링을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 고정축(131)과 집전롤러(134)가 회전하여 집전하는데 문제가 없다면 어떤 형태의 베어링을 사용하여도 무방함은 물론이다.

따라서, 상기 제1 및 제2고정부재(132,133)의 사이에 구비되는 고정축(131)상에 다수의 집전롤러(134)가 구비되어 원활한 회전이 이루어질 수 있게 된다.

특히 일부 집전롤러(134)가 회전하지 않더라도 동일한 고정축(131)상의 다른 집전롤러(134)가 회전가능하게 구비됨에 따라 일부 집전롤러가 고장이 발생되는 경우에도 어느정도 안정적인 전기에너기의 집전이 가능해진다.

한편, 상기 제1 및 제2고정부재(132,133)에는 다수의 접전롤러(134)가 나란히 다수개가 평행하게 배치되는 구조로 이루어져 가공선(300)이 다수의 집전롤러(134)의 길이방향에 대해 교차하는 방향으로 접촉된다.

따라서, 전기철도 차량의 주행으로 인해 집전수단(130)이 상하로 틸팅되는 경우에도 가공선(300)은 다수의 집전롤러(134) 중에 어느 하나의 집전롤러에 접촉되도록 함으로써 안정적인 전기에너지를 가공선(300)으로 부터 공급받을 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 작동관계를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프(100)가 설치된 차량(200)이 선로상에서 운행하기 위해서는 가공선(300)과 판토그라프(100)를 구성하는 집전수단(130)의 집전롤러(134)와 교차 접촉된 상태로 전기에너지를 공급받게 된다.

즉, 상기 집전롤러(134)에 접촉된 상태에서 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지가 공급되면 베어링(135), 고정축(131), 제1 및 제2고정부재(132,133)를 통해 전원선(미도시됨)을 거쳐 차량의 변압기나 추진장치에 제공되어 차량을 운행할 수 있게 된다.

이와 같이 전기에너지가 공급되어 차량이 선로를 따라 이동하게 되면 집전롤러(134)가 가공선(300)에 접촉된 상태이고, 회전이 자유롭게 설치되어 있어 집전롤러(134)는 가공선(300)의 접촉력에 의해 회전하게 된다.

이때, 집전롤러(134)가 회전하더라도 그 집전롤로(134)의 외주면 일측은 항상 가공선(300)에 접촉된 상태를 유지하게 되므로 전기에너지를 공급받게 되며, 가공선(300)과 접촉되는 집전롤러(134)가 회전하게 되어 접촉저항이 줄어들 뿐만 아니라 그로 인해 집전롤러(134)의 마모가 최소화되는 장점을 가지게 된다.

한편, 상기 집전롤러(134)는 다수개가 평행하게 배치됨으로 인해 고속주행시 상하로 틸팅되더러도 다수의 집전롤러(134)에 의해 안정적인 전기에너지를 공급받 을 수 있게 되어 차량의 변압기나 추진장치로 공급되는 전기에너지의 불안정성을 차단해준다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

도 1은 일반적인 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 평면도이고,

도 4는 본 발명의 집전수단의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 판토그라프 110: 베이스프레임

120: 절첩프레임 130: 집전수단

131: 고정축 132: 제1고정부재

133: 제2고정부재 134: 집전롤러

135: 베어링 200: 차량

300: 가공선

Claims (6)

1. 전기철도 차량의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 집전수단으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서,

   상기 집전수단은;

   상기 절첩프레임의 상부에 일정간격을 유지하며 고정되는 제1 및 제2고정부재와, 상기 제1 및 제2고정부재의 사이에 고정되는 고정축과, 상기 고정축상에 2열로 끼워져 가공선에 접촉되는 원통형 집전롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 집전롤러는 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 집전롤러는 몸체의 중앙에 관통공이 형성되어 상기 고정축이 관통되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 집전롤러의 몸체에 형성된 관통공의 양단에는 베어링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 집전롤러는 가공선의 길이방향에 대해 교차 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 집전롤러는 하나의 고정축에 2개가 1쌍을 이루어 복렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.

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