KR20120059240A

KR20120059240A - 하이브리드 교통 시스템

Info

Publication number: KR20120059240A
Application number: KR1020100120909A
Authority: KR
Inventors: 백인우; 이안호
Original assignee: 한신공영 주식회사; 한국철도기술연구원
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-08
Also published as: KR101176054B1

Abstract

본 발명은 노면과 궤도를 병행하여 차량을 운행할 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 개시한다. 본 발명은 차량, 한 쌍의 가이드레일들과 급전장치로 구성되어 있다. 차량은 대차와, 대차의 양측에 배치되도록 차축에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 구동바퀴들과, 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 배치되어 있는 한 쌍의 유도바퀴들과, 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 한 쌍의 유도바퀴들을 격납할 수 있도록 한 쌍의 유도바퀴들을 차축에 연결하고 있는 커플링장치와, 전력을 공급받기 위하여 커플링장치에 장착되어 있는 집전장치를 갖는다. 가이드레일들은 차량의 운행을 위한 궤도를 형성하는 것으로 유도바퀴들, 커플링장치와 집전장치가 진입되는 채널을 형성하도록 간격을 두고 설치되어 있고, 구동바퀴들이 구름접촉되도록 상면이 주행면으로 형성되어 있으며, 유도바퀴들이 구름접촉되도록 서로 마주하는 내면이 유도면으로 형성되어 있다. 급전장치는 집전장치에 전력을 공급하도록 한 쌍의 가이드레일들에 설치되어 있다. 본 발명에 의하면, 유도바퀴들과 집전장치가 커플링장치의 작동에 의하여 구동바퀴들 사이에 격납되어 노면과 궤도를 병행하여 안전하게 운행할 수 있으므로, 경전철, 굴절버스, 버스 등 다양한 차량에 채택할 수 있다. 또한, 유도바퀴들이 가이드레일의 양측 내면에 구름접촉하는 내면 접촉 구조에 의하여 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

하이브리드 교통 시스템{HYBRID TRANSPORT SYSTEM}

본 발명은 하이브리드 교통 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면과 궤도를 병행하여 차량을 운행할 수 있는 하이브리드 교통 시스템에 관한 것이다.

도시 교통 시스템은 도로, 철도, 지하철, 모노레일(Monorail) 등을 기반으로 구축되어 있다. 지하철과 모노레일 시스템은 도시의 교통 혼잡과 환경 문제의 해결을 위하여 대중교통수단으로 선호되고 있다. 모노레일 시스템은 하나의 궤도에 의하여 차량을 운행하는 철도로서 지하철에 비하여 시공비가 적고, 도로나 하천의 상공을 이용하여 점유면적을 줄일 수 있으며, 소음 및 진동 공해가 적은 장점을 보유한다. 모노레일 시스템은 차량을 궤도에 매달아 운행하는 현수식(Suspended type)과 차량을 궤도에 걸터앉혀 운행하는 과좌식(Straddled type)으로 구분되고 있다. 과좌식 모노레일은 유도바퀴(Guide wheel)에 의하여 차량의 평형을 유지하고 있다.

모노레일 시스템에 있어서 차량의 한 쌍의 구동바퀴(Drive wheel)들은 고무바퀴로 구성되어 가이드레일(Guide rail)의 편평한 상부면(Planar top surface)을 따라 주행된다. 차량의 한 쌍의 유도바퀴들은 구름접촉(Rolling contact)되면서 차량을 유도하게 된다.

상기한 과좌식 모노레일 시스템은 구동바퀴들의 폭이 좁아 좌우방향의 흔들림이 많아져 안정성에 미흡하기 때문에 유도바퀴들을 주행면보다도 아래쪽에 배치하고 있다. 이에 따라 모노레일의 차량은 정비고, 차고지 등 어느 곳으로 이동을 하여도 유도하는 구조물이 반드시 필요하여 이를 위한 건설비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.

또한, 모노레일 시스템에 사용되는 차량은 구동바퀴들이 차량의 하부 중앙에 가깝게 배열하고 있고, 유도바퀴들이 구동바퀴들보다 아래에 배치되어 차량의 이동을 위하여 반드시 필요한 유도 구조물을 없애 건설비용을 줄이려면, 유도구조물 없이도 일반 노면이나 차고지에서 이동이 가능한 시스템 개발의 필요성이 제기되고 있다. 한편, 모노레일 시스템은 교량 위에 설치되는 구간이 많기 때문에 차량의 고장 등의 사고 시 궤도로부터 승객을 안전하게 대피시킬 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

본 발명은 상기한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 노면과 궤도를 병행하여 안전하게 운행할 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 유도바퀴들이 가이드레일의 양측 내면에 구름접촉하는 내면 접촉 구조에 의하여 안정성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가이드레일의 중앙에 비상탈출로를 확보할 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가이드레일을 교량과 터널에 간편하게 시공할 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가이드레일, 교량, 터널을 사전에 제작하여 시공 현장에서 시공할 수 있는 하이브리드 교통 시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 대차와, 대차의 양측에 배치되도록 차축에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 구동바퀴들과, 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 배치되어 있는 한 쌍의 유도바퀴들과, 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 한 쌍의 유도바퀴들을 격납할 수 있도록 한 쌍의 유도바퀴들을 차축에 연결하고 있는 커플링장치와, 전력을 공급받기 위하여 커플링장치에 장착되어 있는 집전장치를 갖는 차량과; 차량의 운행을 위한 궤도를 형성하는 것으로 한 쌍의 유도바퀴들, 커플링장치와 집전장치가 진입되도록 간격을 두고 설치되어 있고, 한 쌍의 구동바퀴들이 구름접촉되도록 상면이 주행면으로 형성되어 있으며, 한 쌍의 유도바퀴들이 구름접촉되도록 서로 마주하는 내면이 유도면으로 형성되어 있는 한 쌍의 가이드레일들과; 집전장치에 전력을 공급하도록 한 쌍의 가이드레일들에 설치되어 있는 급전장치를 포함하는 하이브리드 교통 시스템에 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템은 유도바퀴들과 집전장치가 커플링장치의 작동에 의하여 구동바퀴들 사이에 격납되어 노면과 궤도를 병행하여 안전하게 운행할 수 있으므로, 경전철, 굴절버스, 버스 등 다양한 차량에 채택할 수 있다. 유도바퀴들이 가이드레일의 양측 내면에 구름접촉하는 내면 접촉 구조에 의하여 안정성을 향상시킬 수 있고, 가이드레일의 중앙에 비상탈출로를 확보하여 교량과 터널 등에서 승객이 안전하게 대피할 수 있다. 또한, 가이드레일, 교량, 터널을 사전에 제작하여 시공 현장에서 간편하고 신속하게 시공할 수 있으므로, 시공비를 절감하고, 시공기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템이 교량에 적용되어 있는 구성을 나타낸 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 차량이 노면을 운행하고 있는 구성을 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 유도바퀴들, 커넥팅장치와 집전장치의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 유도바퀴들, 커넥팅장치와 집전장치의 구성을 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 유도바퀴들과 집전장치가 격납되어 있는 구성을 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 가이드레일의 구성을 나타낸 단면도,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 가이드레일의 채널에 유도바퀴들, 커넥팅장치와 집전장치가 돌출되어 있는 구성을 나타낸 측면도,
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 가이드레일이 교량에 설치되어 있는 구성을 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 차량, 가이드레일과 교량의 구성을 나타낸 정면도,
도 11은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 가이드레일, 유도바퀴들과 집전장치가 격납되어 있는 구성을 부분적으로 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 가이드레일, 유도바퀴들과 집전장치가 돌출되어 있는 구성을 부분적으로 나타낸 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템이 터널에 적용되어 있는 구성을 나타낸 측면도,
도 14는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 다른 실시예의 집전장치의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,
도 15는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 다른 실시예의 집전장치의 구성을 분리하여 나타낸 정면도이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템은 승객과 화물의 수송을 위한 차량(10)을 구비한다. 차량(10)은 경전철(Light rail transit: 12), 굴절버스(Articulated bus: 14), 버스(16) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 차량(10)은 대차(20), 객실(22), 차축(24)에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 구동바퀴(26)들과 한 쌍의 유도바퀴(28)들로 구성되어 있다. 이러한 차량(10)은 엔진, 전기를 동력원으로 운행된다.

구동바퀴(26)들은 차량(10)의 운행을 위하여 대차(20)의 하부 양측에 장착되어 있다. 한 쌍의 구동바퀴(26)들은 대차(20)의 길이 방향을 따라 복수 쌍으로 장착되어 차량(10)의 주행을 안정적으로 유지한다. 유도바퀴(28)들은 구동바퀴(26)들 사이에 배치되어 있다. 구동바퀴(26)들은 차량(10)의 안정성을 높이기 위하여 이중바퀴(Dual wheel)로 구성되어 있다. 구동바퀴(26)들과 유도바퀴(28)들은 고무바퀴(Rubber wheel)로 구성되어 있다. 구동바퀴(26)들과 유도바퀴(28)들은 필요에 따라 철제바퀴(Steel wheel)로 구성될 수도 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 유도바퀴(28)들은 커플링장치(Coupling device: 30)에 의하여 구동바퀴(26)들 사이에 격납할 수 있도록 차축(24)과 연결되어 있다. 커플링장치(30)는 브래킷(Bracket: 32), 스윙암(Swing arm: 34)과 액츄에이터(Actuator)로 한 쌍의 에어실린더(36)들로 구성되어 있다. 브래킷(32)은 차축(24)에 장착되어 있다. 한 쌍의 클램프(Clamp: 32a)들이 브래킷(32)의 양측에 장착되어 있다. 클램프(32a)들은 차축(24)의 양쪽에 볼팅(Bolting)되어 브래킷(32)을 차축(24)에 고정하고 있다. 본 실시예에 있어서 브래킷(32)은 필요에 따라 대차(20)에 장착될 수도 있다.

도 5, 도 8과 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 스윙암(34)은 한 쌍의 피봇(34a)들을 중심으로 회전되도록 브래킷(32)에 장착되어 있다. 유도바퀴(28)들은 스윙암(34)의 양쪽 말단에 장착되어 있다. 스윙암(34)은 피봇(34a)들을 중심으로 유도바퀴(28)들이 구동바퀴(26)들 사이에 진입되어 있는 제1 위치(P₁)와 유도바퀴(28)들이 구동바퀴(26)들의 하방으로 돌출되는 제2 위치(P₂) 사이를 회전한다.

에어실린더(36)들의 양단은 제1 피봇(36a)과 제2 피봇(36b)에 의하여 브래킷(32)과 스윙암(34)에 연결되어 있다. 에어실린더(36)가 축소되면, 스윙암(34)이 제2 위치(P₂)로 회전되고, 유도바퀴(28)들은 구동바퀴(26)의 하방으로 돌출된다. 에어실린더(36)가 신장되면, 스윙암(34)이 제1 위치(P₁)로 회전되고, 유도바퀴(28)들은 구동바퀴(26)들 사이에 몰입된다. 본 실시예에 있어서 액츄에이터는 에어실린더(36)들 대신에 유압실린더, 솔레네이드(Solenoid)로 구성될 수 있다.

도 3 내지 도 5, 도 8, 도 11과 도 12를 참조하면, 유도바퀴(28)들과 커플링장치(30)는 차축(24)의 전방과 후방에 각각 설치되어 있다. 차축(24) 전방의 유도바퀴(28)들과 커플링장치(30)는 프론트 유도바퀴장치(40)로 된다. 차축(24) 후방의 유도바퀴(28)들과 커플링장치(30)는 리어 유도바퀴장치(42)로 된다. 이러한 프론트 및 리어 유도바퀴장치(40, 42)의 유도바퀴(28)들에 의하여 차량(10)의 안전성이 향상된다.

도 2 내지 도 5, 도 8, 도 11과 도 12를 참조하면, 차량(10)의 하부에 전력을 공급받기 위한 집전장치(50)가 설치되어 있다. 집전장치(50)는 구동바퀴(26)들 사이에서 출몰할 수 있도록 커플링장치(30)에 설치되어 있다. 집전장치(50)의 전개유닛(Unfold unit: 52)은 제1 암(Arm: 54), 제2 암(56), 에어실린더(58), 한 쌍의 슬라이드(Slide: 60)들, 한 쌍의 제1 링크(Link: 62)들, 한 쌍의 제2 링크(64)들과 한 쌍의 스프링(Spring: 66)들로 구성되어 있다.

제1 암(54)은 스윙암(34)의 전방 중앙에 차량(10)의 길이 방향을 따라 장착되어 있다. 제2 암(56)은 제1 암(54)의 선단에 차량(10)의 폭 방향을 따라 장착되어 있다. 에어실린더(58)는 제1 암(54)의 중앙에 장착되어 있다. 슬라이드(60)들은 제2 암(56)의 양측에 차량(10)의 폭 방향을 따라 운동할 수 있도록 장착되어 있다. 슬라이드(60)들은 제1 말단(60a)과 제2 말단(60b)을 갖는다. 제1 링크(62)들은 에어실린더(58)와 제1 말단(60a)을 연결하고 있다. 제2 링크(64)들은 제2 암(56)과 슬라이드(60)들을 연결하고 있다. 스프링(66)들은 탄성력의 부여에 의하여 슬라이드(60)들이 차량(10)의 외측을 향하여 탄성편향되도록 제2 암(56)과 슬라이드(60)들을 연결하고 있다. 스프링(66)들은 코일스프링으로 구성되어 있다.

도 2 내지 도 4와 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 한 쌍의 집전슈(Collector shoe: 68)들이 슬라이드(60)들의 제2 말단(60b)에 장착되어 있다. 집전슈(68)들은 전개유닛(52)의 작동에 의하여 급전을 위한 제3 위치(P₃)와 단전을 위한 제4 위치(P₄) 사이를 운동한다. 에어실린더(58)가 신장되면, 슬라이드(60)들은 서로 이격되는 방향, 즉 차량(10)의 외측을 향하여 이동되고, 집전슈(68)들은 유도바퀴(28)들의 외측으로 돌출되는 제3 위치(P₃)로 이동된다. 에어실린더(58)가 후퇴되면, 슬라이드(60)들은 서로 근접되는 제4 위치(P₄)로 이동되고, 집전슈(68)들은 유도바퀴(28)들 사이에 배치된다.

도 1과 도 6 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템은 차량(10)의 운행을 위한 궤도를 구성하도록 설치되어 있는 한 쌍의 가이드레일(70)들을 구비한다. 가이드레일(70)들은 유도바퀴(28)들과 집전장치(50)의 진입이 가능한 채널(Channel: 72)을 형성하도록 간격을 두고 설치되어 있다. 가이드레일(70)들의 상면은 구동바퀴(26)들이 구름접촉되는 평탄한 주행면(74)으로 형성되어 있다. 가이드레일(70)들의 서로 마주하는 내면 상부는 유도바퀴(28)들이 구름접촉되는 유도면(76)으로 형성되어 있다.

주행면(74)의 가장자리에 구동바퀴(26)들의 이탈을 방지하도록 이탈방지턱(78)이 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 가이드레일(70)들의 내면 중앙에 길이 방향을 따라 그루브(Groove: 80)가 형성되어 있다. 그루브(80)의 내면에 복수의 구멍(82)들이 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다. 가이드레일(70)의 외면 상부에 턱(84)이 돌출되어 있다.

복수의 크로스빔(Crossbeam: 90)들이 가이드레일(70)들의 내면 하부를 연결하도록 간격을 두고 장착되어 있다. 가이드레일(70)들과 크로스빔(90)들은 콘크리트를 소재로 일체형으로 구성될 수 있다. 일체형 구조의 가이드레일(70)들과 크로스빔(90)은 시공 현장 이외의 장소에서 사전에 제작한 후 시공 현장으로 운반하여 시공할 수 있다. 따라서 가이드레일(70)들의 품질을 균일하게 유지하여 제작할 수 있다. 또한, 시공 현장의 인력, 장비와 교통 혼잡을 줄여 간편하게 관리할 수 있고, 시공성을 개선하여 시공비와 시공기간을 줄일 수 있다.

도 6과 도 9를 참조하면, 가이드레일(70)들의 내면 하부에 서포트바(Support bar: 92)들이 장착되어 있다. 복수의 그레이팅(Grating: 94)들이 크로스빔(90)들 사이의 공간을 차단하여 채널(72)을 비상탈출로로 이용할 수 있도록 가이드레일(70)들 사이에 장착되어 있다. 그레이팅(94)들의 양단은 서포트바(92)들에 지지되어 있다. 서포트바(92)들은 그레이팅(94)들의 양단을 지지하도록 가이드레일(70)들의 내면 하부에 일체형으로 형성되는 단(Step)으로 구성될 수도 있다.

도 2와 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 대차(20)의 양쪽에 한 쌍의 훅(Hook: 96)들이 회전할 수 있도록 장착되어 있다. 훅(96)들이 가이드레일(70)들의 턱(84)에 걸려 있으면, 차량(10)이 가이드레일(70)의 좌우로 넘어지지 않게 되어 차량(10)의 전복을 방지할 수 있다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템은 가이드레일(70)들을 따라 설치되어 집전장치(50)에 전력을 공급하는 급전장치(100)를 구비한다. 급전장치(100)는 복수의 애자(102)들과 한 쌍의 전력공급선(104)들로 구성되어 있다. 애자(102)들은 절연을 위하여 구멍(82)들에 장착되어 있다. 전력공급선(104)들은 애자(102)들에 매달려 있으며, 집전슈(68)들과 접촉되어 집전장치(50)에 전력을 공급한다.

복수의 스페이서(Spacer: 106)들이 구멍(82)들의 중심에 대하여 애자(102)들의 중심이 조절되도록 구멍(82)들의 내면과 애자(102)들의 외면 사이에 장착되어 있다. 복수의 애자(102)들 중 인접하는 두 개의 애자(102)들은 중심의 조절에 의하여 그 수평중심축선(102a)이 높이차를 갖도록 어긋나 있다. 따라서 두 애자(102)들에 매달려 있는 전력공급선(104)들은 사선으로 배치되고, 전력공급선(104)들에 접촉되는 집전슈(68)들의 접촉면이 변동되면서 집전슈(68)들의 마모에 의한 수명 단축이 방지된다.

도 1, 도 9 내지 도 12를 참조하면, 가이드레일(70)들은 교량(110) 위에 설치되어 있다. 교량(110)은 하부구조로 차량(10)의 운행노선을 따라 간격을 두고 노면(2) 또는 지면에 설치되어 있는 복수의 교각(112)들은 구비한다. 교각(112)들은 노면(2)에 고정되는 기초(112a), 기초(112a)의 상부에 세워져 있는 기둥(112b)과 기둥(112b)의 상부에 배치되어 있는 코핑(Coping: 112c)으로 구성되어 있다. 기둥(112b)과 코핑(112c)은 콘크리트의 타설에 의하여 일체형으로 구성되어 있다. 코핑(112c)의 길이, 즉 차량(10)의 운행 방향이 폭보다 크게 형성되어 있는 T형 교각으로 구성되어 있다. 기둥(112b)의 상부에 폭 방향으로 구멍(112d)이 형성되어 있다. 구멍(112d)은 역삼각형으로 형성되어 교각(112)들의 강도와 안정성을 유지하면서도 콘크리트의 사용량을 감소시킨다. 본 실시예에 있어서 교각(112)들은 T형 교각(T-type pier)으로 구성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 교각(112)들은 벽식, 라멘식(Rahmen type), 구주식, Y형 등 다양한 구조로 구성될 수 있다.

교량(110)은 상부구조로 상판(114)들과 복부 구조로 복수의 서포트포스트(Support post: 116)들을 구비한다. 상판(114)들의 양단은 복수의 교좌장치(118)들에 의하여 코핑(112c)에 지지되어 있다. 상판(114)들의 중앙에 길이 방향을 따라 배수를 위한 측구(114a)가 형성되어 있다. 빗물 등의 배수가 측구(114a)를 통하여 원활하게 이루어지므로, 배수관을 교량(110)에 별도로 설치할 필요가 없다.

서포트포스트(116)들은 가이드레일(70)들을 받치도록 상판(114)의 상면에 세워져 있다. 서포트포스트(116)들은 파이프(116a)로 구성되어 있다. 파이프(116a)의 복부 구조는 교량(110)의 자중을 줄여 경제적인 시공성을 향상시키고, 시공비를 줄일 수 있다. 서포트포스트(116)들의 외면 상부에 케이블(120a), 파이프 등 관류의 배선을 위한 배선구(120)가 장착되어 있다. 본 실시예에 있어서 가이드레일(70)들은 필요에 따라 상판(114)들의 상면에 직접 설치될 수도 있다. 한편, 기초(114a)를 제외한 교각(112), 상판(114)들과 서포트포스트(116)들은 가이드레일(70)들과 마찬가지로 교량(110)의 시공 현장 이외의 장소에서 사전에 제작한 후 시공 현장으로 운반하여 시공할 수 있으므로, 시공 현장의 관리가 간편하고, 시공성을 개선할 수 있다. 또한, 그레이팅(94)들이 가이드레일(70)들 사이에 장착되어 비상탈출로를 형성하고, 서포트포스트(116)들의 복부 구조는 햇빛을 차단을 최소화하여 인구와 건물의 밀집도가 높은 도심 구간에 도시경관을 해치지 않는 친환경적인 구조물로 시공할 수 있다.

도 13을 참조하면, 가이드레일(70)들은 원형 단면으로 형성되어 있는 터널(130) 안에 설치되어 있다. 터널(130)의 1차 라이닝(Lining: 132) 복수의 원호형 세그먼트(Segment: 134)들로 구성되어 있다. 세그먼트(134)들은 콘크리트를 소재로 사전에 제작된 후, 터널 내공(136)에 시공된다. 세그먼트(134)들은 철재로 구성될 수 있다. 또한, 1차 라이닝(132)은 숏크리트(Shotcrete)에 의하여 구성될 수도 있다.

터널(130)의 2차 라이닝(140)은 1차 라이닝(132)의 내면에 시공되어 있다. 2차 라이닝(140)은 개방형 링(Open type ring: 142)과 베드(Bed: 144)로 구성되어 있다. 개방형 링(142)은 그 하부에 형성되어 있는 열린 구멍(Opening: 142a)을 갖는다. 베드(144)는 열린 구멍(142a)에 맞춤되도록 설치되어 있다. 베드(144)의 외면은 원호면(144a)으로 형성되어 있다. 베드(144)의 양측 가장자리에 가이드레일(70)들이 안착되는 홈(144b)이 형성되어 있다. 베드(144)의 상면 중앙에 배수를 위한 측구(144c)가 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서 가이드레일(70)들은 교량(110), 터널(130) 이외에도 노면(2)에 설치될 수 있다.

지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에 대한 작용을 설명한다.

도 2와 도 5를 참조하면, 차량(10)이 노면(2)에서 운행되는 경우, 커플링장치(30)가 에어실린더(36)의 축소에 의하여 제1 위치(P₁)에 격납되어 있다. 유도바퀴(28)들과 집전장치(50)는 구동바퀴(26)들 사이에 몰입되어 있고, 구동바퀴(26)들만 노면(2)에 접촉되어 운행된다. 이러한 차량(10)의 운행은 굴절버스(14), 버스(16)에 유용하다. 또한, 커플링장치(30), 집전장치(50)와 급전장치(100)의 고장이 발생된 경우에도 구동바퀴(26)들만의 구동에 의해서 가이드레일(70)들의 주행면(74)을 따라 차량(10)을 운행할 수 있으므로, 차량(10)의 안정적인 운행이 가능하다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 차량(10)이 가이드레일(70)들에 진입되면, 구동바퀴(26)들은 가이드레일(70)들의 주행면(74)에 접촉된다. 커플링장치(30)의 에어실린더(36)들이 신장되면, 스윙암(34)들이 피봇(34a)들을 중심으로 제1 위치(P₁)에서 제2 위치(P₂)로 회전되고, 유도바퀴(28)들은 채널(28)에 진입되어 유도면(76)에 구름접촉된다. 이때, 유도바퀴(28)들의 중심축선이 수직하게 배치되면서 유도바퀴(28)들이 유도면(76)들에 안정적으로 구름접촉된다. 이와 같이 유도바퀴(28)들이 가이드레일(70)들의 내면에 구름접촉되어 차량(10)의 운행을 유도하는 것에 의하여 차량(10)의 안정성이 향상된다.

도 8, 도 10과 도 12를 참조하면, 유도바퀴(28)들이 유도면(76)에 접촉된 후, 집전장치(50)의 에어실린더(58)가 신장되면, 에어실린더(58)와 제1 링크(62)들에 의하여 연결되어 있는 슬라이드(60)들이 구동바퀴(26)들을 향하여 이동된다. 이때, 제2 링크(64)들은 슬라이드(60)들의 이동을 직선운동으로 안내한다. 슬라이드(60)들의 이동에 의하여 집전슈(68)들이 제3 위치(P₃)로 이동되어 전력공급선(104)들에 접촉되면, 전력공급선(104)들로부터 집전슈(68)들을 통하여 집전장치(50)에 전력이 공급된다. 따라서 차량(10)은 가이드레일(70)들을 따라 운행된다.

도 7과 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 전력공급선(104)들에 접촉되어 있는 집전슈(68)들이 충격 및 진동에 의하여 전력공급선(104)들로부터 이격될 수 있다. 스프링(66)들은 슬라이드(60)들이 차량(10)의 외측을 향하여 이동되도록 탄성력을 부여한다. 이와 같이 슬라이드(60)들이 스프링(66)들의 탄성력에 의하여 차량(10)의 외측으로 이동됨에 따라 집전슈(68)들은 항상 전력공급선(104)들에 접촉되어 전력을 안정적으로 공급받는다. 한편, 에어실린더(58)가 축소되면, 슬라이드(60)들이 복귀되고, 집전슈(68)들이 제4 위치(P₄)로 이동되어 전력의 공급이 차단된다.

도 14와 도 15에 본 발명에 따른 하이브리드 교통 시스템에서 집전장치(150)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 14와 도 15를 참조하면, 다른 실시예의 집전장치(150)의 전개유닛(152)은 제1 암(154), 제2 암(156), 한 쌍의 에어실린더(158)들, 한 쌍의 슬라이드(160)들, 한 쌍의 링크(162)들로 구성되어 있다.

제1 암(154)은 스윙암(34)의 전방 중앙에 차량(10)의 길이 방향을 따라 장착되어 있다. 제2 암(156)은 제1 암(154)의 선단에 차량(10)의 폭 방향을 따라 장착되어 있다. 에어실린더(158)들은 제2 암(156)의 중앙에 장착되어 있다. 슬라이드(160)들은 제2 암(156)의 양측에 차량(10)의 폭 방향을 따라 운동할 수 있도록 장착되어 있다. 슬라이드(160)들은 제1 말단(160a)과 제2 말단(160b)을 갖는다. 링크(162)들은 에어실린더(158)들과 제1 말단(160a)을 연결하고 있다.

한 쌍의 집전슈(168)들이 슬라이드(160)들의 제2 말단(160b)에 장착되어 있다. 집전슈(168)들은 전개유닛(152)의 작동에 의하여 전력공급선(104)들에 접촉되는 제3 위치(P₃)와 전력공급선(104)들로부터 이격되는 제4 위치(P₄) 사이를 운동한다. 에어실린더(158)들이 신장되면, 슬라이드(160)들은 차량(10)의 외측을 향하여 이동되고, 집전슈(168)들은 제3 위치(P₃)로 이동되어 전력공급선(104)들에 접촉된다. 에어실린더(158)가 후퇴되면, 슬라이드(160)들은 차량(10)의 내측을 향하여 이동되고, 집전슈(168)들은 제4 위치(P₄)로 이동되어 전력의 공급을 차단한다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 차량 20: 대차
24: 차축 26: 구동바퀴
28: 유도바퀴 30: 커플링장치
32: 브래킷 34: 스윙암
36: 에어실린더 50, 150: 집전장치
52, 152: 전개유닛 54, 154: 제1 암
56, 156: 제2 암 58, 158: 에어실린더
60, 160: 슬라이드 62: 제1 링크
64: 제2 링크 66, 166: 스프링
68, 168: 집전슈 70: 가이드레일
72: 채널 74: 주행면
76: 유도면 80: 그루브
82: 구멍 90: 크로스빔
94: 그레이팅 100: 급전장치
102: 애자 104: 전력공급선
110: 교량 112: 교각
114: 상판 116: 서포트포스트
118: 교좌장치 120: 배선구
130: 터널 132: 1차 라이닝
134: 세그먼트 140: 2차 라이닝
142: 개방형 링 144: 베드

Claims

대차와, 상기 대차의 양측에 배치되도록 차축에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 구동바퀴들과, 상기 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 배치되어 있는 한 쌍의 유도바퀴들과, 상기 한 쌍의 구동바퀴들 사이에 상기 한 쌍의 유도바퀴들을 격납할 수 있도록 상기 한 쌍의 유도바퀴들을 상기 차축에 연결하고 있는 커플링장치와, 전력을 공급받기 위하여 상기 커플링장치에 장착되어 있는 집전장치를 갖는 차량과;
상기 차량의 운행을 위한 궤도를 형성하는 것으로 상기 한 쌍의 유도바퀴들, 상기 커플링장치와 상기 집전장치가 진입되도록 간격을 두고 설치되어 있고, 상기 한 쌍의 구동바퀴들이 구름접촉되도록 상면이 주행면으로 형성되어 있으며, 상기 한 쌍의 유도바퀴들이 구름접촉되도록 서로 마주하는 내면이 유도면으로 형성되어 있는 한 쌍의 가이드레일들과;
상기 집전장치에 전력을 공급하도록 상기 한 쌍의 가이드레일들에 설치되어 있는 급전장치를 포함하는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드레일들의 내면에 복수의 구멍들이 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 급전장치는 상기 복수의 구멍들에 장착되어 있는 복수의 애자들과, 상기 집전장치에 전력을 공급하도록 상기 복수의 애자들에 배선되어 있는 한 쌍의 전력공급선들로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 복수의 애자들 중 인접하는 두 개의 애자들의 수평중심축선은 높이차를 가지며, 상기 한 쌍의 전력공급선들은 상기 두 개의 애자들 사이에 사선으로 배선되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드레일들의 내면 중앙에 그루브가 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 복수의 구멍들은 상기 그루브의 내면에 형성되어 있으며, 상기 한 쌍의 전력공급선들은 상기 그루브 안에 몰입되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드레일들의 내면 하부는 복수의 크로스빔들에 의하여 일체로 연결되어 있고, 상기 한 쌍의 가이드레일들의 내면 하부에 복수의 그레이팅들이 장착되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링장치는,
상기 차축에 장착되어 있는 브래킷과;
상기 한 쌍의 유도바퀴들이 양쪽에 장착되어 있고, 상기 한 쌍의 유도바퀴들이 상기 구동바퀴들 사이에 진입되어 있는 제1 위치와 상기 구동바퀴들의 하방으로 돌출되는 제2 위치 사이를 회전하도록 상기 브래킷에 연결되어 있는 스윙암과;
상기 브래킷과 상기 스윙암을 연결하고 있으며, 상기 스윙암의 회전을 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전장치는,
상기 커플링장치에 장착되어 있는 제1 암과;
상기 제1 암에 상기 차축과 평행하도록 장착되어 있는 제2 암과;
상기 제1 암에 장착되어 있는 에어실린더와;
상기 제2 암의 양측에 상기 제2 암을 따라 운동할 수 있도록 장착되어 있는 한 쌍의 슬라이드들과;
상기 에어실린더와 상기 한 쌍의 슬라이들의 연동을 위하여 상기 에어실린더와 상기 한 쌍의 슬라이드들을 연결하고 있는 한 쌍의 제1 링크들과;
상기 한 쌍의 슬라이드들의 운동을 안내하도록 상기 제2 암과 상기 한 쌍의 슬라이드들을 연결하고 있는 한 쌍의 제2 링크들과;
상기 한 쌍의 슬라이드들이 상기 차량의 외측을 향하여 탄성편향되도록 상기 제2 암과 상기 한 쌍의 슬라이드들을 연결하고 있는 한 쌍의 스프링들과;
상기 급전장치로부터 상기 전력을 공급받도록 상기 한 쌍의 슬라이드들에 장착되어 있는 한 쌍의 집전슈들로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전장치는,
상기 커플링장치에 장착되어 있는 제1 암과;
상기 제1 암에 상기 차축과 평행하도록 장착되어 있는 제2 암과;
상기 제2 암의 양측에 상기 제2 암을 따라 운동할 수 있도록 장착되어 있는 한 쌍의 슬라이드들과;
상기 한 쌍의 슬라이드들의 운동을 위하여 상기 제2 암과 상기 한 쌍의 슬라이드들을 연결하고 있는 한 쌍의 에어실린더들과;
상기 급전장치로부터 상기 전력을 공급받도록 상기 한 쌍의 슬라이드들에 장착되어 있는 한 쌍의 집전슈들로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 유도바퀴들과 상기 커플링장치는 상기 차축의 전방과 후방에 쌍을 이루도록 설치되어 있고, 상기 한 쌍의 구동바퀴들과 상기 한 쌍의 유도바퀴들 각각은 고무차륜으로 이루어지는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량의 양측에 상기 차량의 전복을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 가이드레일들에 걸리는 한 쌍의 훅들이 장착되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드레일들은 터널 안에 설치되어 있고, 상기 터널은 터널 내공에 시공되어 있는 1차 라이닝과, 상기 1차 라이닝의 내면에 시공되어 있는 2차 라이닝으로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 1차 라이닝은 복수의 원호형 세그먼트들로 구성되어 있고, 상기 2차 라이닝은 하부에 열린 구멍을 갖는 개방형 링과, 상기 열린 구멍에 맞춤되어 있으며 상기 한 쌍의 가이드레일들이 안착되는 한 쌍의 홈들이 내면 양측에 형성되어 있고 내면 중앙에 배수를 위한 측구가 형성되어 있는 베드로 구성되어 있는 하이브리드 교통 시스템.