KR20120127243A - 철도용 하이브리드 침목 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도용 침목을 합성수지 또는 우레탄으로 형성하되, 침목본체 내부에 본체와 상이한 재료로 형성된 일정크기의 보강재를 인써트하고, 침목의 상부에는 레일을 고정하는 복수개의 숄더 하부를 일정깊이로 삽입한 상태에서 일체화시킨 하이브리드 침목을 형성하는 것이다. 그리고 침목의 형상은 목재 침목 또는 콘크리트 침목과 동일하게 일자형 침목으로 형성하거나, 일자형으로 이루어지는 복수개의 침목 중간을 연결부로 연결하여 침목 전체가 일체화된 다지형 침목으로 형성하고, 다지형 침목의 내부에 보강재를 인써트하는 경우에는 보강재를 일자형으로 이루어지는 침목의 본체 내부에만 인써트하거나, 일자형 침목을 연결하는 연결부에도 인써트하여 형성한다. 또한 본 발명은 침목의 내부에 인써트되는 보강재를 PC 콘크리트 침목 또는 RC 콘크리트 침목 또는 목재 또는 속이 빈 중공의 철재 중 어느 하나의 재료를 선택하여 형성한다. 이를 통해 본 발명의 철도용 하이브리드 침목은 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목의 강성과 내구성을 확보하면서, 저가의 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목을 제작할 수 있고, 목침목 유지관리용 클레오소트유 사용을 억제하여 환경오염을 방지하는 현저한 효과가 발생되며, 하이브리드 침목을 연결한 다지형으로 형성함으로써, 열차운행시 발생되는 횡압과 종압력 및 레일의 온도변화에 따른 레일의 축력에 잘 대응할 수 있고 궤도의 강성과 내구성을 증대 및 궤도 비틀림 현상을 줄여 소음 및 진동을 감소시키며, 열차의 하중을 균등하게 분포시켜, 선로의 안전도를 획기적으로 향상시키는 작용효과가 발생된다.

Description

철도용 하이브리드 침목{HYBRID TIE}

본 발명은 철도 침목에 관한 것으로 일반선로나 분기 또는 교량에 부설되는 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목에 있어서, 침목 본체의 내부에 침목 본체와 서로 다른 이종재료로 이루어지는 보강재를 인서트한 하이브리드 침목을 형성하여, 목침목 사용에 따른 환경오염을 방지하면서 궤도의 강성과 내구성을 증대시키고 궤도 비틀림 현상을 줄여 소음 및 진동을 감소시키고, 차량운행의 안전성을 확보하는 철도용 하이브리드 침목에 관한 기술이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 철도 선로는 레일을 소정 위치에 고정하여 차량의 하중이 선로에 균등하게 분포되도록 레일(100)의 하부를 받치는 침목(200)이 사용되고 있으며, 이러한 철도 침목은 레일 사이의 거리가 1,435mm인 표준궤간에서 두께와 폭이 각각 230mm이고 길이가 3000mm에 상당하는 일자형 구조가 널리 사용되고 있다.

또한 상기 철도 침목은 목침목 또는 콘크리트로 침목이 일반적으로 사용되고 있으며 특히 트러스교 및 판형교 교량에는 교량용 목침목이 널리 사용되고 있다. 그런데 상기 목침목은 부식을 방지하기 위해 반드시 클레오소트유라는 방부제를 사용하여 방부처리를 하고 있고, 상기 클레오소트유는 독성이 강해 토양 및 강물을 오염시키는 환경오염 문제를 유발하고 있다.

이와 같은 목침목 사용에 따른 환경오염을 방지하기 위해 합성수지재 침목이 개발되어 사용되고 있으나, 합성수지 침목은 가격이 목침목보다 비싸서(합성수지 침목이 목침목에 비해 10배 가량 고가) 널리 적용하기에는 한계가 있는 실정이다.

그러나 생활수준이 높아지고 지구 환경문제가 크게 대두되면서, 철도차량의 주행 안정성과 침목의 내구성이 확보되고 설치가 용이한 특성을 구비하는 동시에, 선로 유지관리의 효율성을 높일 수 있는 다양한 재료와 형상을 가지는 철도 침목이 연구 개발되고 있다.

이러한 추세에 따라 개발된 종래의 합성수지재 또는 우레탄 침목은 일반 목침목과 동일한 형태의 직사각형 모양으로 제작하고, 침목을 선로에 부설하는데 필요한 체결구를 장착하기 위한 구멍을 천공하여 사용하고 있다.

따라서 합성수지재 또는 우레탄 침목은 종래의 목침목에 비해 단지 재질만 변경되었을 뿐, 그 기술적 구성상 특별한 차이가 없고, 종래의 목침목보다 내구성을 증대시켜 침목의 수명은 향상되었지만, 침목을 설치하는 체결구는 목침목과 같은 구성을 사용하여야 하는 불편함이 그대로 남아있는 실정이다.

특히 합성수지재 또는 우레탄 침목을 철재교량에 부설하는 경우에는 레일과 침목, 침목과 거더, 가드레일과 침목을 연결하는데 여러 차례의 수작업 공정을 수행하여야 하는 불편함이 그래도 남아 있으며, 압출 성형에 의해 침목을 제작하기 때문에 침목 내부에 체결구 매입이 어려워 침목 체결구 장착을 위한 가공비용이 늘어나는 단점이 있고, 침목의 높이를 조절하기 위하여 목침목을 쪼갠 패킹재를 사용하여 침목의 높이를 조절하여야 하는 문제점이 있다.

발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 철도 선로에 목침목을 사용함에 따라 발생되는 환경오염을 방지하며, 침목의 체결구조를 개선하여 침목의 설치 및 보수 유지를 간편하게 하고, 또한 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목 제작비용을 절감하면서 궤도의 강성과 내구성을 증대시키고 궤도 비틀림 현상을 줄여 소음 및 진동을 감소시키고 침목의 강성을 보완하고, 침목설치 작업과 보수유지 작업이 간편한 침목을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해소하기 위하여 본 발명은 침목의 본체를 합성수지 또는 우레탄으로 형성한다. 그리고 상기 합성수지 또는 우레탄으로 형성되는 침목의 본체 내부에 본체와 상이한 재료로 이루어지는 일정크기의 보강재를 인써트하고, 침목의 상부에 레일을 고정하는 복수개의 숄더를 침목 본체 또는 보강재에 일정깊이로 삽입한 상태에서 일체화시켜 성형한 하이브리드 침목을 형성하도록 한다.

또한 본 발명은 침목의 형상을 목침목 또는 콘크리트 침목과 동일하게 일자형 침목으로 형성하거나, 일자형으로 이루어지는 복수개의 침목 중간을 연결부로 연결하여 복수개의 일자형 침목을 다지형으로 일체화시킨 다지형 침목으로 형성하도록 한다.

또한 본 발명은 상기 다지형 침목의 내부에 보강재를 인써트하는 경우에는 상기 보강재를 일자형으로 이루어지는 침목의 본체 내부에만 인써트하거나, 일자형 침목을 연결하는 연결부에도 인써트하여 형성하도록 한다.

또한 본 발명은 침목의 내부에 인써트되는 보강재를 PC 콘크리트 침목 또는 RC 콘크리트 침목 또는 목재 또는 속이 빈 중공의 철재 중 어느 하나의 재료를 선택하여 형성하도록 한다.

또한 본 발명은 침목을 교량에 설치하는 경우에는 침목의 좌우 양측에 교량의 플레이트 거더 상측이 삽입되어 안착되는 플레이트 거더 삽입공간을 형성하고, 교량의 플레이트 거더와 침목을 결합 고정하는 T볼트 및 높이 조절장치를 포함하여 형성하도록 한다.

본 발명의 철도용 하이브리드 침목은 침목의 본체 내부에 가격이 저렴하고 내구성이 뛰어난 복합재료(예, 철근 콘크리트, PC콘크리트, 목재, 플라스틱, 철강류)로 이루어지는 보강재를 인써트하고 외부를 합성수지 또는 우레탄으로 형성함으로써, 침목의 강성과 내구성을 확보하면서, 저가의 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목을 제작할 수 있고, 목침목 유지관리용 클레오소트유 사용을 억제하여 환경오염을 방지하는 현저한 효과가 발생되는 것이다.

한 본 발명의 철도용 하이브리드 침목은 일자형 본체 복수개를 연결부로 연결하여 다지형으로 형성함으로써, 열차 운행시 발생되는 횡압과 종압 및 레일의 온도변화에 따른 레일의 신축작용 축력에 대응하여 강력하고 균등하게 저항시켜, 선로의 안전도를 획기적으로 향상시키는 작용효과가 발생된다.

또한 본 발명의 철도용 하이브리드 침목을 교량에 설치하는 경우, 교량의 플레이트 거더와 침목을 T볼트로 결합하고 높이 조절장치에 의해 레일의 수평과 침목의 면 맞춤이 작업이 가능하도록 하면서, 철도 차량의 변동하중이 작용하더라도 강철재 플레이트 거더와 침목이 맞닿아 침목이 파손되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 발생된다.

도 1은 종래의 침목을 선로에 설치한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 침목 본체 내부에 보강재를 인써트하고 침목 본체에 숄더를 형성한 철도용 하이브리드 침목을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 침목 본체 내부에 보강재를 인써트하고 보강재에 숄더를 삽입 고정한 철도용 하이브리드 침목을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 본체 내부에 보강재를 인써트하고 복수개의 일자형 침목을 연결하여 다지형으로 형성한 철도용 하이브리드 침목을 도시한 도면이다.
도 5, 6은 본 발명에 따른 철도용 하이브리드 침목을 교량에 적용하기 위한 침목의 양측부 구조 및 교량에 침목을 설치하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다지형으로 형성되는 철도용 하이브리드 침목을 일반선로에 설치하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다지형으로 형성되는 철도용 하이브리드 침목을 교량에 설치하는 상태를 도시한 개념도이다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면에 의해 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 사용된 용어는 출원인이 본 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 것이므로, 그 개념과 의미는 본 발명의 기술적 사상과 부합되는 범위를 포함하여 해석되어야 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 철도용 하이브리드 침목은 합성수지 또는 우레탄으로 형성한다. 그리고 침목(1)의 본체 내부에는 본체의 재료와 상이한 재료로 이루어지는 일정크기의 보강재(2)를 인써트하여 성형하고, 또한 상기 철도용 하이브리드 침목의 상부에는 레일을 고정하는 복수개의 숄더(3)를 일정깊이로 삽입한 상태에서 일체화시켜 성형하여 형성하도록 한다.

상기 숄더(3)는 도 2에 도시한 바와 같이 침목 본체의 상부에 인써트하여 형성하되 숄더(3)가 합성수지 또는 우레탄으로 이루어지는 침목 본체 부위에 삽입된 상태로 인써트하여 성형할 수 있고, 또한 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 숄더(3)의 몸체 하단부를 상기 보강재(2)에 일정깊이로 삽입 고정하고, 상기 숄더(3)가 장착된 보강재(2)를 침목 본체에 인써트하여 성형할 수 있다.

상기 보강재(2)가 인써트되는 침목(1)은 일반적인 형상의 목재 침목 또는 콘크리트 침목과 동일하게 일자형으로 형성하거나, 도 4에 도시한 바와 같이, 일자형으로 이루어지는 복수개의 침목(1) 중간부를 연결부(4a)로 연결하여 다지형 침목(4)으로 형성할 수 있다.

상기 다지형 침목(4)의 내부에 보강재(2)를 인써트하는 경우, 상기 보강재(2)를 나란하게 형성되는 일자형 침목(1)의 본체 내부에만 인써트하거나, 나란하게 형성되는 일자형 침목(1)의 본체 내부와 침목본체를 연결하는 연결부(4a) 본체 내부에도 인써트할 수 있다. 여기서 일자형 침목 본체 내부와 연결부 본체 내부에 인써트되는 보강재(2)는 일체형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 침목의 내부에 인써트되는 보강재(2)는 PC 콘크리트 침목 또는 RC 콘크리트 침목 또는 목재 또는 속이 비고 길이가 길은 중공의 철재관 중 어느 하나의 재료를 선택하여 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 합성수지나 우레탄으로 이루어지는 침목의 본체 내부에 보강재(2)를 인써트하여 성형함으로써, 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목의 강도를 보완하여 선로의 안정성을 확보할 수 있고, 또한 합성수지 또는 우레탄의 소요량을 저감시켜 침목 제작비용을 절감할 수 있게 되고 궤도의 강성과 내구성을 증대시키고 궤도 비틀림 현상을 줄여 소음 및 진동을 감소시키는 것이다.

또한 본 발명에 따라 합성수지와 플라스틱 또는 우레탄 침목에 보강재를 인써트하여 생성되는 하이브리드 침목의 구조에 있어서, 침목을 교량에 설치하는 교량용 하이브리드 침목은 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 침목의 좌우측 하부에 교량의 플레이트 거더(5)가 위치하는 삽입공간(6) 및 침목과 플레이트 거더(5)를 결합하는 체결장치(7)를 구비하도록 한다. 그리고 침목의 상부에는 상술한 바와 같이, 복수개의 숄더(3) 몸체 하부를 침목의 본체 또는 보강재에 일정깊이로 인써트하여 상기 숄더(3)에 레일체결장치로 주레일(8)과 가드레일(9)을 설치할 수 있도록 한다.

상기 삽입공간(6)은 리벳 또는 볼트로 결합되는 플레이트 거더(5)의 상단부가 모두 삽입되는 깊이를 가지도록 침목의 하단부 양측을 'ㄱ'자 형으로 절취하여 단이 지는 절취부로 형성하거나, 침목의 양측단부 내측으로 하부가 개구된 '

'자 형으로 절취하여 홈부로 형성하도록 한다.

이처럼 교량에 적용하는 침목의 밑면을 절취하거나 홈을 형성하는 이유는 상기 절취부 또는 홈부에 거더의 폭에 맞추어 끼워 넣음으로써 도상의 횡 저항력을 증가시키고 궤도의 방향틀림 등을 방지하는 작용효과가 발생되도록 하기 위한 것이다.

상기 체결장치(7)는 상기 교량용 하이브리드 침목을 교량의 플레이트 거더(5)에 견고하게 결합하여 고정하도록 길이가 길은 볼트의 하단부에 후크형 클램프(10a)가 구비된 T볼트(10)와 볼트를 회전시킴으로써 침목의 높이를 조절할 수 있도록 볼트(13)와 너트(14)로 이루어지는 높이조절장치(11) 복수개를 포함하여 형성하도록 한다.

상기 교량용 하이브리드 침목의 삽입공간(6)이 위치하는 부위에는 체결장치(7)의 T볼트(10)가 삽입되는 T볼트 삽입홀(12)을 다수개의 원통형을 연결하여

자 모양으로 형성하거나, 사각형 구멍을 연결하여

자 모양으로 형성하도록 한다.

그리고 상기 T볼트(10) 삽입홀(12)의 일측에서 일정거리 이격된 위치이며 교량의 플레이트 거더 상부 일정위치에 대응되는 곳에 상기 높이조절장치(11)가 체결되는 높이조절장치 설치홀(13)을 형성하고, 상기 높이조절장치 설치홀(13)의 하부에는 상기 높이조절장치(11)가 결합되어 침목의 높이를 조절할 수 있는 너트(14)를 인써트하여 침목 본체와 일체로 형성하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 교량용 하이브리드 침목은 침목과 교량을 결합할 수 있는 구조를 구비하여야 한다. 따라서 상기 교량용 하이브리드 침목에 인써트하는 보강재(2)는 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 침목의 양측단부에 위치하는 삽입공간(6)이 포함되지 않도록 인써트하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 침목의 삽입공간(6) 단부로부터 침목 본체의 내측에만 상기 보강재(2)를 인써트하여 성형하는 것이다.

이러한 구조를 통해 합성수지 및 우레탄으로 이루어지는 부위에서 침목과 교량을 견고하게 결합시키고, 보강재가 인써트된 부위에서 운행차량의 부하를 부담하여 선로 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 철도용 하이브리드 침목의 설치에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 일자형 또는 다지형 하이브리드 침목을 선로에 부설하고 침목에 일체로 성형된 숄더(3)에 레일을 장착한 다음 스프링 클립과 같은 일반적인 레일체결장치로 고정하여 이루어진다.

특히 본 발명에 따른 철도용 하이브리드 침목을 교량에 설치하는 경우에는, 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 교량의 플레이트 거더(5)에 침목(1)의 좌우측 하부에 형성된 플레이트 거더 삽입공간(6)을 안치시킨다. 그리고 침목의 상부에 주레일(8)과 가드레일(9)을 복수개의 숄더(3)에 통상의 스프링 클립과 같은 레일체결장치로 결합하여 고정한다.

이어서 T볼트(10)를 T볼트 삽입홀(12)에 삽입하고, T볼트(10)의 후크형 클램프(10a)를 플레이트 거더(5)에 밀착시킨 후, T볼트 상부에 너트(10b)를 느슨하게 조여 가결합 상태에서 높이조절장치(11)에 구비되는 길이가 길은 볼트를 삽입한다.

이어서 교량 침목에 설치된 레일의 높이를 측정하고 상기 높이조절장치(11)의 볼트를 조정하여 교량의 플레이트 거더(5)를 지지 기반으로 침목을 승강시켜 침목의 높이를 조절함으로써 주레일(8)과 가드레일(9)의 높이가 조절되도록 한다.

상기 주레일(8)과 가드레일(9)의 높이가 조정되면, 가결합된 T볼트(10)의 너트를 완전히 조여서 교량 침목이 교량의 플레이트 거더(5)에 완전 결합되도록 하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 합성수지 또는 우레탄으로 제조된 하이브리드 침목은 T볼트(10)로 플레이트 거더(5)에 결합하고, 높이조절장치(11)로 침목의 높이를 조절함으로써 교량에 설치할 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 하이브리드 침목은 일자형(미도시)을 비롯하여 도 4, 7, 8에 도시한 바와 같은 여러 가지 형태의 다지형으로 형성하여 통상의 선로에 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 주레일(8)과 가드레일(9)이 구비되는 교량에도 설치가 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 철도용 하이브리드 침목을 통해 목침목에서 발생하는 환경오염을 방지할 수 있고, 합성수지에 가격이 저렴한 이종재료를 인서트하여 성형함에 따라 침목의 제조단가를 낮출 수 있으며, T볼트에 의해 교량용 침목과 플레이트 거더의 체결작업을 간편하게 할 수 있고, 조절장치에 의해 침목 및 레일면을 상하로 조정하여 궤도의 수평과 면 맞춤을 자유롭게 조정할 수 있으며, 철도차량이 교량 통과시에 진동이 심하게 전달되어 침목의 고정상태가 느슨해진 경우 상하 수평 조절볼트의 간편한 조작만으로 침목 고정상태를 견고하게 보수할 있어서 침목의 이완에 따른 안전사고를 방지할 수 있으며, 보수유지 작업이 간편하여 작업자의 안전성을 확보할 수 있는 작용효과가 발생되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고. 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합 적용한 실시예와 함께 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

1 : 침목 2 : 보강재
3 : 숄더 4 : 다지형 침목
4a : 연결부 5 : 플레이트 거더
6 : 삽입공간 7 : 체결장치
8 : 주레일 9 : 가드레일
10 : T볼트 11 : 높이조절장치
12 : T볼트 삽입홀 13 : 높이조절장치 설치홀

Claims (5)

1. 철도용 침목에 있어서,
   침목 본체를 합성수지 또는 우레탄으로 형성하되, 침목의 본체 내부에 본체와 상이한 재료로 이루어지는 일정크기의 보강재를 인써트하고, 레일을 고정하는 복수개의 숄더를 침목의 본체 또는 보강재에 일정깊이로 삽입하고 일체화시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 철도용 하이브리드 침목.
2. 제1항에 있어서,
   상기 합성수지 또는 우레탄으로 형성되는 침목은 일자형으로 형성하거나, 일자형으로 이루어지는 복수개의 침목 중간을 연결부로 연결하여 다지형 침목으로 형성하는 것을 특징으로 하는 철도용 하이브리드 침목.
3. 제2항에 있어서,
   상기 침목의 내부에 인써트되는 보강재는 PC 콘크리트 침목 또는 RC 콘크리트 침목 또는 목재 또는 속이 비고 길이가 길은 중공의 철재관 중 어느 하나의 재료를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 철도용 하이브리드 침목.
4. 제3항에 있어서,
   상기 다지형 침목은 상기 보강재를 나란하게 형성되는 일자형 침목의 본체 내부에 인써트하거나, 또는 상기 보강재를 나란하게 형성되는 일자형 침목의 본체 내부와 일자형 침목을 연결하는 연결부에 인써트하여 형성하는 것을 특징으로 하는 철도용 하이브리드 침목.
5. 제4항에 있어서,
   상기 철도용 하이브리드 침목을 교량에 설치하는 경우에는 침목의 좌우 양측에 교량의 플레이트 거더 상측이 삽입되어 안착되는 플레이트 거더 삽입공간을 절취부 또는 홈부로 형성하고, 후크형 클램프가 구비되는 T볼트와 길이가 길은 볼트로 이루어진 침목 높이조절장치 복수개를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 철도용 하이브리드 침목.
   

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