KR20160006068A - 고속 열차용 제동장치 - Google Patents

Abstract

고속 열차용 제동장치가 개시된다. 개시된 고속 열차용 제동장치는 ⅰ)차체와 차체 사이를 연결하는 대차에 설치되며 그 대차의 차륜에 메인 제동력을 인가하는 메인 브레이크와, ⅱ)한 쌍의 수평한 메인 레일을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일에 대응하여 대차 혹은 차체의 하부에 장착되며, 서브 레일에 보조 제동력을 인가하는 보조 브레이크를 포함할 수 있다.

Description

고속 열차용 제동장치 {BRAKE SYSTEM FOR HIGH SPEED TRAINS}

본 발명의 실시 예는 고속 철도 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역내에서 고속 열차가 정차할 때 발생하는 제동 소음을 최소화시킬 수 있는 고속 열차용 제동장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 철도 차량은 대형 수송수단으로서 점진적으로 이용 인원이 증가함에 따라 그 중요성이 더욱 확대되고 있으며, 철도의 양적 증가와 함께 전국적인 연결 망으로 운영되고 있다.

이와 같은 철도의 양적 팽창에 따라 철도의 이용자는 차량의 주행 성능, 안정성, 편의성, 쾌적성 및 기술력 확보 등 질적 서비스의 향상을 요구하고 있는 실정이다.

최근에는 철로 위를 200km/h 내지 400km/h 이상의 고속으로 주행할 있는 고속 열차(한국형 고속철도: KTX)를 전국적으로 확대 운영하며, 대 단위의 승객들을 먼 거리까지 짧은 시간 내에 안전하게 운송하고 있다.

일반적으로, 고속 열차는 선행 및 후행 동력차 및 이들 동력차 사이에 여러 객차가 연결되는 바, 이들 동력 차체와 객차는 차체와, 그 차체를 지지하는 대차(bogi)를 구비하고 있다.

이 중에서 대차는 차체의 중량을 지지하는 것으로서, 두 쌍 또는 네 쌍의 차륜이 설치되며, 차륜과 연결된 공압 또는 유압식 제동장치 등의 안전장치가 설치되어 있다.

한편, 고속 열차는 철로를 따라 고속으로 주행하기 때문에 철로에 대한 대차의 마찰 손실을 줄이기 위해, 각 차체의 전후 방 측에 대차를 설치하는 일반적인 열차(무궁화호 또는 새마을호)와 달리, 두 차체 사이에 연접하여 설치되는 관절대차(당 업계에서는 통상적으로 "연접대차" 라고도 한다)를 채용하고 있다.

그런데, 상기와 같이 관절대차를 채용하고 있는 고속 열차는 기존 열차보다 대차의 개수가 상대적으로 작기 때문에, 제동을 위해서는 각 대차의 차륜에 대해 상대적으로 더 큰 제동력이 요구되고 있으며, 이러한 이유로 많은 양의 제동 에너지가 방출되면서 제동 소음 역시 더 크게 발생하고 있다.

고속 열차의 실내 소음은 각종 국제 규격으로 규정하고 있는 반면, 실외 소음은 특정 규격이 따로 없기 때문에, 실외 소음으로서 역사 내에서의 제동 소음은 승객들과 역무 요원들에게 많은 피해를 주고 있다.

특히, 이러한 제동 소음은 역사 내에서 근무하는 역무 요원들에게 난청, 청각 장애 등과 같은 산업재해를 유발시킬 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 대차 혹은 차체에 보조 브레이크를 장착하여 기존의 메인 브레이크의 제동 에너지를 줄임으로써 고속 열차의 정차 시 발생하는 제동 소음을 최소화시킬 수 있고, 역내에서의 소음 피해를 현저히 줄일 수 있도록 한 고속 열차용 제동장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치는, ⅰ)차체와 차체 사이를 연결하는 대차에 설치되며 그 대차의 차륜에 메인 제동력을 인가하는 메인 브레이크와, ⅱ)한 쌍의 수평한 메인 레일을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 하부에 장착되며, 상기 서브 레일에 보조 제동력을 인가하는 보조 브레이크를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 각 메인 레일의 외측에 설치된 한 쌍의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 양측에 각각 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 메인 레일 사이에 설치된 단일의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 중앙에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 대차의 하부에 힌지 결합되며 그 힌지 점을 중심으로 하여 차체의 전후 주행 방향으로 각각 하향 경사지게 연장 형성되는 랜딩 프레임과, 상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 각각에 대응하여 상기 대차의 하부에 힌지 결합되는 한 쌍의 브레이크 실린더와, 상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되고 상기 각 브레이크 실린더의 작동 로드 선단에 힌지 결합되며 상기 서브 레일에 제동력을 인가하는 제동유닛을 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치는, ⅰ)차체와 차체 사이를 연결하는 대차에 설치되며 그 대차의 차륜에 메인 제동력을 인가하는 메인 브레이크와, ⅱ)한 쌍의 수평한 메인 레일을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 하부에 장착되며, 상기 서브 레일에 보조 제동력을 인가하는 보조 브레이크를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 각 메인 레일의 외측에 설치된 한 쌍의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 양측에 각각 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 메인 레일 사이에 설치된 단일의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 중앙에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 보조 브레이크는 상기 차체의 하부에 힌지 결합되며 그 힌지 점을 중심으로 하여 차체의 전후 주행 방향으로 각각 하향 경사지게 연장 형성되는 랜딩 프레임과, 상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 각각에 대응하여 상기 차체의 하부에 힌지 결합되는 한 쌍의 브레이크 실린더와, 상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되고 상기 각 브레이크 실린더의 작동 로드 선단에 힌지 결합되며 상기 서브 레일에 제동력을 인가하는 제동유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치는, 상기 차체의 주행 방향 반대측에 위치하는 상기 제동유닛이 상기 서브 레일에 제동력을 인가할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 고속 열차의 정차 시, 상기 차체의 주행 방향 측에 위치하는 상기 브레이크 실린더는 작동 로드를 후진시키고, 상기 차체의 주행 방향 반대측에 위치하는 상기 브레이크 실린더는 작동 로드를 전진시키며, 상기 랜딩 프레임을 차체의 주행 방향 반대측으로 회전시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 제동유닛은 상기 서브 레일의 길이 방향을 따라 배치되는 브레이크 슈와, 상기 서브 레일에 대응하여 상기 브레이크 슈에 설치되는 브레이크 패드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 슈는 상기 서브 레일의 상면에 대응하는 평판 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 패드는 상기 브레이크 슈의 하부면에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 슈는 상기 서브 레일의 상면 및 양 측면을 감싸는 "ㄷ" 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 패드는 상기 브레이크 슈의 내측면에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 고속 열차가 역내로 진입하는 경우, 메인 브레이크를 통해 대차의 차륜에 인가되는 메인 제동력과 함께 대차 혹은 차체에 설치된 보조 브레이크를 통해 서브 레일에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 역내에서의 고속 열차 정차 시, 메인 브레이크에 의한 메인 제동력의 에너지를 줄임으로써 역내에서의 제동 소음을 최소화시킬 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 역내에서 고속 열차가 정차할 때 발생하는 제동 소음으로 승객 또는 역무 요원들에게 주는 소음 피해를 현저하게 줄일 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 서브 레일을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 보조 브레이크의 설치 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 보조 브레이크의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 보조 브레이크의 제동유닛을 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치(100)는 정해진 철로를 따라 200km/h 내지 400km/h 이상의 고속으로 주행하는 고속 열차에 제동력을 인가하는 브레이크 시스템에 적용될 수 있다.

상기한 철로는 고속 열차의 주행 경로를 따라 한 쌍으로 상호 평행하게 배치되는 것으로, 이하에서는 상기 철로를 메인 레일(1) 이라고 한다.

여기서, 상기한 고속 열차는 동력차와 객차를 구성하는 차체(3)와, 그 차체(3)의 중량을 지지하는 대차(5)로 이루어지는데, 차체(3)의 하부에는 차체 프레임이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 대차(5)는 서로 인접한 여러 개의 차체(3) 사이에 연접하여 설치되는 관절대차로서 구비될 수 있다. 그리고, 상기 대차(5)에는 두 쌍의 차륜(7)이 설치되는데, 차체(3)의 주행 방향에 따른 전후 방 측에 각각 한 쌍으로 설치된다.

이러한 대차(5)는 차체(3)와 함께 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 지지하는 것으로, 하나의 대차 프레임 또는 둘 이상으로 구획되며 상호 연결된 대차 프레임으로 구성될 수 있다.

상기 대차(5)에는 하기의 구성 요소들을 지지하기 위한 각종 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 리브, 레인포스, 하우징, 케이스, 블록, 칼라 등과 같은 부속요소들을 포함하고 있다.

그러나, 상기한 부속 요소들은 각각의 구성 요소들을 대차(5)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 대차(5)로 통칭한다.

본 발명의 실시 예에서는 차체(3) 및 대차(5)의 길이 방향을 전후 방향 또는 전후 주행 방향으로 정의하며, 차체(3) 및 대차(5)의 폭 방향을 좌우 방향 또는 양측 방향으로 정의하고, 차체(3) 및 대차(5)의 높이 방향을 상하 방향으로 정의한다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치(100)는 고속 열차의 주행을 정지시키기 위한 메인 브레이크(9)를 기본적으로 구비하고 있다. 상기 메인 브레이크(9)는 일반적으로 대차(5)에 설치되며 그 대차(5)의 차륜(7)에 메인 제동력을 인가한다.

예를 들면, 상기 메인 브레이크(9)는 제동라인의 공기압을 감압시키며 그 제동라인에 연결된 브레이크 슈를 대차(5)의 차륜(7)에 서서히 밀착시킴으로써 브레이크 슈와 차륜(7)에 작용하는 마찰력으로서 차륜(7)의 구동력을 감소시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 메인 브레이크(9)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 고속 열차용 브레이크 장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 제동장치(100)가 메인 브레이크(9)와 함께 별도의 브레이크 수단을 통하여 고속 열차의 주행을 제동시키는 예를 설명하기로 한다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 일반적인 철도 차량, 전동차, 주행 대차 등 정해진 레일을 따라 주행하는 다양한 종류 및 용도의 레일 주행 장치라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 고속 열차용 제동장치(100)는 대차(5) 혹은 차체(3)에 별도의 보조 브레이크 장치를 장착하여 고속 열차의 정차 시 발생하는 제동 소음을 최소화시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는 역내에서 고속 열차가 정차할 때 발생하는 제동 소음으로 승객 또는 역무 요원들에게 주는 소음 피해를 줄일 수 있는 고속 열차용 제동장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치(100)는 위에서 언급한 바 있는 메인 브레이크(9)를 기본적으로 구비하면서 대차(5)에 설치되는 보조 브레이크(10)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 보조 브레이크(10)는 메인 브레이크(9)의 메인 제동력 외에 별도의 보조 제동력을 발휘하여 그 메인 제동력의 에너지를 줄이기 위한 것이다.

이러한 보조 브레이크(10)는 메인 레일(1)을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일(2)에 대응하여 대차(5)의 하부에 설치될 수 있다. 상기 보조 브레이크(10)는 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

예를 들면, 상기 서브 레일(2)은 역내 구간(train station)(도면에 점선으로 표시)에서의 메인 레일(1)을 따라 설치되는 바, 도 2의 (a)에서와 같이 한 쌍의 메인 레일(1) 외측에 그 메인 레일(1)과 수평하게 각각 설치될 수 있다.

또한, 상기 서브 레일(2)은 도 2의 (b)에서와 같이 단일의 개수로서 한 쌍의 메인 레일(1) 사이에 그 메인 레일(1)과 수평하게 설치될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에서는 상기한 서브 레일(2)이 역내 구간에 설치되는 것으로 예를 들고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 고속 열차의 역외 주행 구간에서 기 설정되어 있는 임의의 정차 구간에 설치될 수도 있다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 보조 브레이크(10)는 도 3의 (a)에서와 같이, 각 메인 레일(1)의 외측에 설치된 한 쌍의 서브 레일(2)에 대응하여 대차(5)의 하부 양측에 각각 설치될 수 있다.

그리고, 상기 보조 브레이크(10)는 도 3의 (b)에서와 같이, 한 쌍의 메인 레일(1) 사이에 설치된 단일의 서브 레일(2)에 대응하여 대차(5)의 하부 중앙에 설치될 수도 있다.

이하, 상기에서와 같은 본 발명의 실시 예에 의한 보조 브레이크(10)의 구성을 앞서 개시한 도면 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 보조 브레이크의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 보조 브레이크(10)는 랜딩 프레임(31), 한 쌍의 브레이크 실린더(51, 52) 그리고 한 쌍의 제동유닛(71, 72)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 랜딩 프레임(31)은 고속 열차의 주행을 정지시키는 제동력을 지지함과 동시에 뒤에서 더욱 설명될 제동 요소를 보강하기 위한 것이다.

상기 랜딩 프레임(31)은 뒤에서 더욱 설명될 각종 구성 요소를 지지하는 것으로, 서브 레일(2)의 길이 방향에 대응하여 차체(3)의 주행 방향을 따라 배치되며, 대차(5)의 하부에 힌지 결합된다.

이러한 랜딩 프레임(31)은 대차(5)의 하부에 힌지 결합되는 힌지 점(H1)을 중심으로 차체(3)의 전후 주행 방향으로 각각 하향 경사지게 연장 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 상기 랜딩 프레임(31)은 산 형태로 절곡된 프레임 바디로 이루어지며, 그 산의 꼭지점이 대차(5)의 하부에 힌지 결합되며 힌지 점(H1)으로 형성될 수 있다.

이하에서는 차체(3)의 주행 방향에 따른 전방 측 바디의 단부를 "전방 단부"라하고, 차체(3)의 주행 반대 방향에 따른 후방 측 바디의 단부를 "후방 단부"라고 한다. 즉, 상기 전방이라 함은 차체(3)의 주행 방향 측을 의미하며, 후방이라 함은 차체(3)의 주행 방향 반대측을 의미한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 한 쌍의 브레이크 실린더(51, 52)는 서브 레일(2)에 보조 제동력을 제공하기 위한 동력원으로서, 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 및 후방 단부 각각에 대응하여 대차(5)의 하부에 힌지 결합된다.

이하에서는 상기 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 측에 대응하는 브레이크 실린더(51)를 "제1 브레이크 실린더"로 명명하고, 랜딩 프레임(31)의 후방 단부 측에 대응하는 브레이크 실린더(52)를 "제2 브레이크 실린더"로 명명한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)는 유압 또는 공압에 의해 전후진 작동하는 것으로, 실린더 바디(53)와 작동 로드(55)를 포함하고 있다.

상기 실린더 바디(53)는 대차(5)의 하부에 힌지 핀(HP1)을 통해 힌지 결합되며, 작동 로드(55)는 실린더 바디(53)에 전진 및 후진 이동 가능하게 설치된다.

상기 작동 로드(55)는 실린더 바디(53)의 내부에서 유압 또는 공압에 의해 전후진 작동(이동하는) 피스톤(도면에 도시되지 않음)에 의해 전진 및 후진 이동할 수 있다. 상기 작동 로드(55)의 전후진 방향은 대차(5)의 하부에서 서브 레일(2)을 향하는 방향으로 정의할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 한 쌍의 제동유닛(71, 72)은 위에서 언급한 바 있는 메인 브레이크(9)를 통해 대차(5)의 차륜(7)에 인가되는 메인 제동력과 함께 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가하기 위한 것이다.

상기 한 쌍의 제동유닛(71, 72)은 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 설치되며, 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)의 작동 로드(55)에 각각 연결되게 설치된다.

이러한 제동유닛(71, 72)은 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되며, 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)의 작동 로드(55) 선단에 힌지 결합될 수 있다.

이하에서는 상기 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 측에 위치하는 제동유닛(71)을 " 제1 제동유닛"으로 명명하고, 랜딩 프레임(31)의 후방 단부 측에 위치하는 제동유닛(72)을 "제2 제동유닛"으로 명명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치에 적용되는 보조 브레이크의 제동유닛을 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1 및 제2 제동유닛(71, 72)은 브레이크 슈(73)와 브레이크 패드(75)를 포함하고 있다.

상기 브레이크 슈(73)는 서브 레일(2)의 길이 방향을 따라 배치되는 바, 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되며, 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)의 작동 로드(55) 선단에 각각 힌지 결합될 수 있다.

여기서, 상기 브레이크 슈(73)는 하나의 힌지 핀(HP2)을 통하여 랜딩 프레임(31)의 전방 단부 및 후방 단부 측 그리고 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)의 작동 로드(55) 선단 각각에 힌지 결합될 수 있다. 그리고 상기 브레이크 슈(73)의 상면에는 힌지 핀(HP2)을 결합하기 위한 힌지 돌기들(74)을 형성하고 있다.

상기 브레이크 패드(75)는 브레이크 슈(73)에 의해 서브 레일(2)에 직접적으로 밀착되면서 마찰력을 발생시키는 마찰재로 구비된다. 즉, 상기 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)에 선택적으로 밀착되며 마찰력에 의한 제동력을 서브 레일(2)에 제공할 수 있다. 이러한 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)에 대응하여 브레이크 슈(73)에 부착 설치된다.

한편, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 브레이크 슈(73)는 도 5의 (a)에서와 같이, 서브 레일(2)의 상면에 대응하는 평판 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 브레이크 패드(75)는 브레이크 슈(73)의 하부면에 부착 설치된다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 브레이크 슈(73)는 도 5의 (b)에서와 같이, 서브 레일(2)의 상면 및 양 측면을 감싸는 "ㄷ" 형태로 이루어질 수도 있다. 이 때, 상기 브레이크 패드(75)는 브레이크 슈(73)에 대응하는 형상으로서 그 브레이크 슈(73)의 내측면에 부착 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시 예에서 고속 열차가 역외에서 정해진 메인 레일(1)을 따라 주행하는 경우, 보조 브레이크(10)의 랜딩 프레임(31)은 도 4에서와 같이 대차(5)의 하부에 중립된 상태를 유지하고 있다.

이 경우, 상기 보조 브레이크(10)의 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)는 이의 작동 로드(55)가 일정 길이 후진된 상태에 있으며, 제1 및 제2 제동유닛(71, 72)의 브레이크 슈(73)는 메인 레일(1)을 기준할 때 상측으로 이격된 상태에 있다.

이 상태에서, 도 6에서와 같이 고속 열차가 도면을 기준할 때 좌측에서 우측 방향으로 주행하며 역내로 진입하는 경우, 본 발명의 실시 예에서는 메인 브레이크(9)를 통해 차륜(7)에 메인 제동력을 인가한다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 차체(3)의 주행 방향 반대 측 즉, 랜딩 프레임(31)의 후방 단부 측에 위치하는 제2 제동유닛(72)을 통해 역내의 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시 예에서는 제1 브레이크 실린더(51)의 작동 로드(55)를 후진 이동시킴과 동시에 제2 브레이크 실린더(52)의 작동 로드(55)를 전진 이동시킨다.

그러면, 랜딩 프레임(31)은 대차(5) 하부의 힌지 점(H1)을 중심으로 일측 방향(차체의 주행 방향 반대측)으로 회전하게 되며, 제2 제동유닛(72)의 브레이크 슈(73)는 제2 브레이크 실린더(52)의 전진 작동으로 서브 레일(2)의 상면 측으로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 브레이크 슈(73)의 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)에 밀착되면서 마찰력을 발생시키게 되고, 이러한 마찰력은 서브 레일(2)에 제동력으로서 작용하게 된다.

여기서, 상기 브레이크 슈(73)가 도 5의 (a)에서와 같이 평판 형상으로 이루어진 경우, 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)의 상면에 밀착되며 마찰력을 발생시킬 수 있다.

그리고, 상기 브레이크 슈(73)가 도 5의 (b)에서와 같이, "ㄷ" 형태로 이루어진 경우, 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)의 상면 및 양측 면에 밀착되며 마찰력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 차체(3)의 주행 방향 반대측의 제2 제동유닛(72)을 통해 역내의 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

상기와 같이 차체(3)의 주행 방향 반대측에 위치하는 제2 제동유닛(72)을 통해 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가하는 이유는 랜딩 프레임(31)을 차체(3)의 주행 방향 반대측으로 회전하게 함으로써 빠른 속도로 주행하는 차체(3)의 하중을 랜딩 프레임(31)이 잘 견딜 수 있게 하기 위함이다.

한편, 도 7에서와 같이, 고속 열차가 도 6에서의 주행 방향과 반대되는 방향으로 주행(도면을 기준할 때 우측에서 좌측 방향으로 주행)하며 역내로 진입하는 경우, 본 발명의 실시 예에서는 메인 브레이크(9)를 통해 차륜(7)에 메인 제동력을 인가한다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 랜딩 프레임(31)의 중립 상태에서, 제2 브레이크 실린더(52)의 작동 로드(55)를 후진 이동시킴과 동시에 제1 브레이크 실린더(51)의 작동 로드(55)를 전진 이동시킨다.

그러면, 랜딩 프레임(31)은 대차(5) 하부의 힌지 점(H1)을 중심으로 다른 일측 방향(차체의 주행 방향 반대측)으로 회전하게 되며, 제1 제동유닛(71)의 브레이크 슈(73)는 제1 브레이크 실린더(51)의 전진 작동으로 서브 레일(2)의 상면 측으로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 브레이크 슈(73)의 브레이크 패드(75)는 서브 레일(2)에 밀착되면서 마찰력을 발생시키게 되고, 이러한 마찰력은 서브 레일(2)에 제동력으로서 작용하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 차체(3)의 주행 방향 반대측의 제1 제동유닛(71)을 통해 역내의 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치(100)에 의하면, 고속 열차가 역내로 진입하는 경우, 메인 브레이크(9)를 통해 대차(5)의 차륜(7)에 인가되는 메인 제동력과 함께 보조 브레이크(10)를 통해 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 역내에서의 고속 열차 정차 시, 메인 브레이크(9)에 의한 메인 제동력의 에너지를 줄임으로써 역내에서의 제동 소음을 최소화시킬 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 역내에서 고속 열차가 정차할 때 발생하는 제동 소음으로 승객 또는 역무 요원들에게 주는 소음 피해를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 보조 브레이크(10)로서 랜딩 프레임(31)의 링크 구조 및 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)를 통해 제1 및 제2 제동유닛(71, 72)을 선택적으로 작동시키는 예를 설명하고 있다.

그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 아니하며, 차체(3)의 전후 주행 방향을 따라 대차(5)의 하부에 제1 및 제2 브레이크 실린더(51, 52)를 각각 수직 방향으로 고정되게 설치하고, 이들 브레이크 실린더(51, 52)를 선택적으로 작동시키며 제1 및 제2 제동유닛(71, 72)을 통해 서브 레일(2)에 보조 제동력을 인가할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고속 열차용 제동장치(200)는 전기 실시 예의 구조를 기본으로 하면서, 고속 열차의 차체(3)에 장착되는 보조 브레이크(110)를 구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 보조 브레이크(110)는 차체(3)와 차체(3)를 연결하는 대차(5) 사이에서 그 차체(3)의 하부에 설치될 수 있다.

이러한 보조 브레이크(110)의 구성, 차체 결합 구조, 설치 위치 및 작동 등은 전기 실시 예와 동일하므로 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 메인 레일 2... 서브 레일
3... 차체 5... 대차
7... 차륜 9... 메인 브레이크
10, 110... 보조 브레이크 31... 랜딩 프레임
51... 제1 브레이크 실린더 52... 제2 브레이크 실린더
53... 실린더 바디 55... 작동 로드
71... 제1 제동유닛 72... 제2 제동유닛
73... 브레이크 슈 74... 힌지 돌기
75... 브레이크 패드 H1... 힌지 점
HP1, HP2... 힌지 핀

Claims (13)

1. 차체와 차체 사이를 연결하는 대차에 설치되며 그 대차의 차륜에 메인 제동력을 인가하는 메인 브레이크; 및
   한 쌍의 수평한 메인 레일을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 하부에 장착되며, 상기 서브 레일에 보조 제동력을 인가하는 보조 브레이크;
   를 포함하는 고속 열차용 제동장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 각 메인 레일의 외측에 설치된 한 쌍의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 양측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 메인 레일 사이에 설치된 단일의 서브 레일에 대응하여 상기 대차의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 대차의 하부에 힌지 결합되며, 그 힌지 점을 중심으로 하여 차체의 전후 주행 방향으로 각각 하향 경사지게 연장 형성되는 랜딩 프레임과,
   상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 각각에 대응하여 상기 대차의 하부에 힌지 결합되는 한 쌍의 브레이크 실린더와,
   상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되고, 상기 각 브레이크 실린더의 작동 로드 선단에 힌지 결합되며, 상기 서브 레일에 제동력을 인가하는 제동유닛
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
5. 차체와 차체 사이를 연결하는 대차에 설치되며 그 대차의 차륜에 메인 제동력을 인가하는 메인 브레이크; 및
   한 쌍의 수평한 메인 레일을 따라 일정 구간으로 설치된 적어도 하나의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 하부에 장착되며, 상기 서브 레일에 보조 제동력을 인가하는 보조 브레이크;
   를 포함하는 고속 열차용 제동장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 각 메인 레일의 외측에 설치된 한 쌍의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 양측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 메인 레일 사이에 설치된 단일의 서브 레일에 대응하여 상기 차체의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
8. 제5 항에 있어서,
   상기 보조 브레이크는,
   상기 차체의 하부에 힌지 결합되며, 그 힌지 점을 중심으로 하여 차체의 전후 주행 방향으로 각각 하향 경사지게 연장 형성되는 랜딩 프레임과,
   상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 각각에 대응하여 상기 차체의 하부에 힌지 결합되는 한 쌍의 브레이크 실린더와,
   상기 랜딩 프레임의 전방 단부 및 후방 단부 측에 각각 힌지 결합되고, 상기 각 브레이크 실린더의 작동 로드 선단에 힌지 결합되며, 상기 서브 레일에 제동력을 인가하는 제동유닛
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
9. 제4 항 또는 제8 항에 있어서,
   상기 차체의 주행 방향 반대측에 위치하는 상기 제동유닛이 상기 서브 레일에 제동력을 인가하는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
10. 제9 항에 있어서,
    고속 열차의 정차 시,
    상기 차체의 주행 방향 측에 위치하는 상기 브레이크 실린더는 작동 로드를 후진시키고, 상기 차체의 주행 방향 반대측에 위치하는 상기 브레이크 실린더는 작동 로드를 전진시키며, 상기 랜딩 프레임을 차체의 주행 방향 반대측으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
11. 제4 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 제동유닛은,
    상기 서브 레일의 길이 방향을 따라 배치되는 브레이크 슈와,
    상기 서브 레일에 대응하여 상기 브레이크 슈에 설치되는 브레이크 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 브레이크 슈는 상기 서브 레일의 상면에 대응하는 평판 형상으로 이루어지며,
    상기 브레이크 패드는 상기 브레이크 슈의 하부면에 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.
13. 제11 항에 있어서,
    상기 브레이크 슈는 상기 서브 레일의 상면 및 양 측면을 감싸는 "ㄷ" 형태로 이루어지며,
    상기 브레이크 패드는 상기 브레이크 슈의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 열차용 제동장치.

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