KR20130134958A - 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조에 관한 것으로; 철도차량이 이동하는 본선터널과 지상 사이를 수직방향으로 관통하여 연결하는 수직환기구의 입구와 본선터널의 천장을 유선형 안내부로 연결한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수직환기구의 입구와 천장면을 유선형 안내부로 연결하여 공기 유동시 수직환기구의 유선형 안내부를 통해 공기 유로로 안내되어 공기 유동의 병목 현상을 방지하여 환기 효율을 높이는 효과가 있다. 특히 환기 효율이 높아 상대적으로 저용량의 환기팬을 설치할 수 있어 수직환기구에 가해지는 하중 부담을 줄여줄 뿐만 아니라 더 나아가 저용량의 환기팬을 구동할 수 있어 전기 에너지를 절약할 수 있다.

Description

도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조 { The structure for the elimination of flow bottleneck phenomena in the ventilation shaft of the subway tunnel }

본 발명은 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 도시철도의 본선 터널에 설치되어 공기를 순환시키는 수직 환기구의 급배기 유동(流動)시 수직 환기구의 입구 부분에서 유동의 병목현상을 저감하여 환기효율을 높이는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조에 관한 것이다.

일반적으로 지하철도 등의 본선 터널에는 터널 내부의 공기를 외부로 강제 배기시키고 외부의 공기를 터널 내로 강제 유입시켜 터널 내부의 공기가 오염되지 않은 상태로 유지되도록 하는 환기장치가 구비된다.

이와 같은 환기장치의 일 예가 도 1에 도시된다. 이에 의하면 지하철 등이 이동하는 지하의 터널(1)에는 터널(1)과 지상(2) 사이를 관통하여 연결하는 다수의 수직환기구(10)가 형성되고, 수직환기구(10)에는 전원에 의해 구동되는 환풍기(20)가 각각 설치된다.

이때, 바람이 터널(1)의 내부로 유입되도록 환풍기(20)가 설치된 수직환기구(10)는 급기구의 기능을 수행하게 되며, 바람이 터널(1)의 외부로 빠져나가도록 환풍기(20)가 설치된 수직환기구(10)는 배기구의 기능을 수행하게 되며, 급기구와 배기구는 터널 및 지상 등의 조건을 고려하여 적절하게 배치 설치된다.

이와 같은 환기 장치는 통상적으로 환풍기(20)를 구동하여 급기구에서는 강제로 터널(1) 외부의 공기를 터널 내측으로 유입시키고, 배기구에서는 강제로 터널(1) 내부의 공기를 외부로 강제 배기시키는 것에 의해 철도차량(3)이 이동하는 터널 내부의 공기가 오염되지 않은 상태를 하도록 한다.

그런데 이와 같은 기존의 도시철도 수직환기구(10)의 하단부는 터널 내부 천장면(1a)과 직각을 이루고 있어, 특히 수직환기구(10)가 배기구로의 기능을 수행하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 터널(1) 내 공기가 외부로 배출되는 경우 공기 유동의 병목 현상을 발생시키게 되어 환기 효율이 30%이상 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 환기 효율 저하로 인해 상대적으로 대용량의 환기팬(20)을 설치해야 하므로 수직환기구(10)에 무리한 하중을 발생시키고, 더 나아가 이러한 대용량의 환기팬(20) 구동으로 인한 전기 에너지 사용량 역시 증가하는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 도시철도 본선터널 수직 환기구의 급배기 유동시 환기구의 입구 부분에서 유동의 병목현상으로 인한 환기 효율 저하 현상을 방지하기 위해 수직 환기구의 입구 부분을 유선화시킴으로써 환기구 입구에서 발생하는 유동의 병목 현상을 저감하고 환기효율을 증대시킬 수 있는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

철도차량이 이동하는 본선터널과 지상 사이를 수직방향으로 관통하여 연결하는 수직환기구의 입구와 본선터널의 천장을 유선형 안내부로 연결한 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조를 제공한다.

이때, 상기 수직환기구는 공기 유로가 형성되며, 상기 수직환기구의 하부 입구는 하측으로 갈수록 입구가 확장되는 유선형 안내부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 공기 유로에는 환풍기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환풍기는 철도차량을 감지하는 감지수단에서 철도차량이 감지되면 제어수단의 제어에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어수단은 지상 관제실에 구비되어 다수의 수직환기구의 환풍기를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본선터널은 저심도 철도터널인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 수직환기구의 입구와 천장면을 유선형 안내부로 연결하여 공기 유동시 수직환기구의 유선형 안내부를 통해 공기 유로로 안내되어 공기 유동의 병목 현상을 방지하여 환기 효율을 높이는 효과가 있다.

특히, 환기 효율이 높아 상대적으로 저용량의 환기팬을 설치할 수 있어 수직환기구에 가해지는 하중 부담을 줄여줄 뿐만 아니라 더 나아가 저용량의 환기팬을 구동할 수 있어 전기 에너지를 절약할 수 있다.

도 1은 종래 일반적인 도시철도 본선터널의 수직환기구 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 일반적인 도시철도 본선터널의 수직환기구 설치로 인한 공기 유동의 병목현상을 시뮬레이션한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거를 위한 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거를 위한 제어 구성도이다.

본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3 및 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조는 수직 환기구(100)의 입구에서 유동의 병목 현상을 제거하여 환기 효율이 증대되고 환기팬(200)의 용량을 줄일 수 있으므로 에너지 사용량을 저감할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구는 지하철 등과 같은 철도차량(101)이 이동하는 본선터널(1)과 지상(2) 사이를 수직방향으로 관통하여 연결한다.

이와 같은 수직환기구(100)는 본선터널(1)을 따라 다수가 설치되고, 수직환기구(100)에는 본선터널(1) 내 공기의 급기 또는 배기를 위해 환풍기(200)가 각각 설치된다.

특히, 본 발명은 본선터널(1) 내의 공기를 외부로 배기 중 본선터널(1) 내 천장에서 수직환기구(100)의 입구 부분에 진입하는 과정에서 공기의 유동 병목현상으로 인한 정체로 인한 배기효율의 저하를 방지하기 위해 수직환기구(100)의 입구와 천장면(1a)을 유선형 안내부(104)로 연결한다.

이 경우 상기 본선터널(1)은 저심도 철도터널을 포함한다.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 본선터널(1)을 따라 설치되는 수직환기구(100)가 형성되고, 수직환기구(100)에는 본선터널(1) 내 공기의 급배기를 위해 환풍기(200)가 각각 설치된다.

특히, 본 발명은 본선터널(1) 내의 공기를 외부로 배기 중 본선터널(1) 내 천장에서 수직환기구(100)의 입구 부분에 진입하는 과정에서 공기의 유동 병목현상으로 인한 정체로 인한 배기 효율의 저감을 방지하기 위해 수직환기구(100)의 입구와 천장면(1a)을 유선형 안내부(104)로 연결한다.

이때, 지상의 공기가 본선터널(1)의 내부로 유입되도록 환풍기(200)가 설치된 수직환기구(100)는 급기구의 기능을 수행하게 되며, 바람이 본선터널(1)의 외부로 빠져나가도록 환풍기(200)가 설치된 수직환기구(100)는 배기구의 기능을 수행하게 되며, 급기구와 배기구는 터널 및 지상 등의 조건을 고려하여 적절하게 설치된다.

좀더 상세하게 설명하면 상기 수직환기구(100)는 본선터널(1)과 지상(2) 사이를 관통하여 연결하며 공기 유로(102)가 형성되며, 상기 공기 유로(102)에는 환풍기(200)가 설치된다.

그리고 상기 수직환기구(100)의 하부 입구는 하측으로 갈수록 입구가 확장되는 유선형 안내부(104)가 형성된다. 즉, 상기 유선형 안내부(104)는 상협하광(上狹下廣)하되 만곡된 나팔 형상으로 이루어진다.

이와 같은 구조에 의하면 본선터널(1) 내의 공기가 수직환기구(100)의 유선형 안내부(104)를 따라 자연스럽게 안내되어 이후 자연스럽게 지상(2)으로 배출되어 공기가 유동시 병목현상이 제거된다.

한편, 상기 수직환기구(100)의 공기 유로에는 환풍기(200)가 설치되어 이를 구동하면 급기구에서는 강제로 지상(2)의 외부 공기를 본선터널(1) 내측으로 유입시키고, 배기구에서는 강제로 본선터널(1) 내부의 공기를 외부로 강제 배기시켜 본선터널(1) 내부의 공기가 오염되지 않은 상태를 유지하도록 한다.

이 경우 계속적인 환풍기(200) 구동을 통한 본선터널(1) 내부의 공기 순환을 수행함도 가능하지만, 철도차량(101)이 접근하고 지나가는 일정한 구간에 도달하는 경우 환풍기(200)가 구동될 수 있도록 제어함도 가능하다.

이를 위해 철도차량(101)을 감지하는 감지수단(110)과, 상기 감지수단(110)에서 철도차량(101)이 감지되면 수직환기구(100)의 환풍기(200)가 구동하도록 제어하는 제어수단(120)이 구비된다.

이때, 상기 감지수단(110)은 일 예로 적외선 센서 등으로 이루어지며, 본선터널(1) 내에 다수가 일정 간격을 유지하며 설치되어 철도차량(101)이 이동하는 경우 이를 감지하면 제어수단(120)은 철도차량(101)이 이동하는 본선터널(1) 상부에 설치된 수직환기구(100)의 환풍기(200)를 구동하여 원활한 공기 순환이 이루어지도록 한다.

이와 같은 제어수단(120)은 지상 관제실(미도시됨)에 구비되어 다수의 수직환기구(100)의 환풍기(200)를 개별적으로 제어하며 철도차량(101)의 위치를 감지한다.

물론, 별도의 감지수단(110)을 구비하지 않고 제어수단(120)이 철도차량(101)의 차상제어장치(미도시됨)에서 무선으로 전송되는 열차 위치정보를 무선으로 수신하는 무선수신기(미도시됨)를 구비하여 열차 위치정보를 수신하고 그 위치정보에 따라 해당 수직환기구(100)의 환풍기(200)를 제어하여 구동시키거나 정지시키도록 제어함도 가능하다.

이하, 도 3 및 도 4를 참고로 본 발명에 따른 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거를 위한 작동 예를 설명한다.

철도차량(101)이 본선터널(1)을 이동하면 본선터널(1) 내에 설치되는 감지수단(110)이 철도차량(101)의 위치를 감지하고 그에 따라 제어수단(120)은 그 감지정보에 따라 철도차량에 근접한 위치의 수직환기구(100)의 환풍기(200)를 제어하여 구동시킨다.

이에 따라 상기 환풍기(200)가 구동하여 본선터널(1) 내부의 공기를 지상으로 배출하는 배기구의 기능을 수행하면 강제로 본선터널(1) 내부의 공기를 외부로 강제 배기시켜 본선터널(1) 내부의 공기가 오염되지 않은 상태를 유지하도록 한다.

이 경우 상기 수직환기구(100)의 입구와 천장면(1a)은 유선형 안내부(104)로 연결되어 있어 본선터널(1) 내의 공기가 수직환기구(100)의 유선형 안내부(104)를 통해 공기 유로(102)로 안내되어 지상으로 배출된다.

따라서, 수직환기구(100)의 하단부는 본선터널(1) 내부 천장면(1a)과 직각을 이루는 기존의 도시철도 수직환기구(100)의 구조가 갖는 공기 유동의 병목 현상을 방지하여 환기 효율을 높이게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 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.

1: 본선터널 1a: 천장면
2: 지상 100: 수직 환기구
101: 철도차량 102: 공기 유로
104: 유선형 안내부 110: 감지수단
120: 제어수단 200: 환기팬

Claims (6)

1. 철도차량이 이동하는 본선터널과 지상 사이를 수직방향으로 관통하여 연결하는 수직환기구의 입구와 본선터널의 천장을 유선형 안내부로 연결한 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수직환기구는 공기 유로가 형성되며, 상기 수직환기구의 하부 입구는 하측으로 갈수록 입구가 확장되는 유선형 안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 공기 유로에는 환풍기가 설치되는 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 환풍기는 철도차량을 감지하는 감지수단에서 철도차량이 감지되면 제어수단의 제어에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어수단은 지상 관제실에 구비되어 다수의 수직환기구의 환풍기를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 본선터널은 저심도 철도터널인 것을 특징으로 하는 도시철도 본선터널의 수직환기구 입구 유동 병목현상 제거 구조.
   

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