KR20160147315A - 철도차량 높이제어장치 - Google Patents

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KR20160147315A
KR20160147315A KR1020150083886A KR20150083886A KR20160147315A KR 20160147315 A KR20160147315 A KR 20160147315A KR 1020150083886 A KR1020150083886 A KR 1020150083886A KR 20150083886 A KR20150083886 A KR 20150083886A KR 20160147315 A KR20160147315 A KR 20160147315A
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온정근
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한국철도기술연구원
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Abstract

상기 센서부, 높이조절부들 및 밸브부를 포함한다. 상기 센서부는 철도차량에 결합되어 지하철역의 고상홈의 바닥을 감지하고, 상기 높이조절부는 상기 철도차량의 객실바닥을 상승 또는 하강시키며, 상기 밸브부는 상기 높이조절부에 압축공기를 공급하며, 상기 밸브부는 상기 센서부의 감지신호에 따라 상기 높이조절부를 팽창시키거나 상기 높이조절부 내부의 압축공기를 외부로 배출하여 상기 높이조절부를 수축한다.

Description

철도차량 높이제어장치{HEIGHT ADJUSTMENT DEVICE FOR A TRAIN}
본 발명은 철도차량 높이제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도 차량의 높이를 자동으로 제어하기 위한 센서부, 공기스프링 및 밸브부를 이용한 철도차량 높이제어장치에 관한 것이다.
최근에는 철도를 이용하는 노인들이 증가하여 철도 승강장의 고상홈에서 승객의 승하차 중 철도차량과 승강장의 높이 차이에 의하여 발걸림 사고가 발생하고 있으며, 이러한 문제점은 고상홈이나 궤도의 변형 및 차량의 노후 등으로 지속적으로 발생하고 있어 고상홈의 유지보수나 철도차량의 높이조정만으로는 많은 유지보수 비용이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 늘어나는 고령자들의 사고를 예방하고 철도차량의 파손을 방지하기 위해 철도차량이 승강장에 들어서고 철도차량과 승강장의 높이 차이에 의해 벌어지는 철도차량의 객실바닥 높이와 고상홈 바닥의 높이의 차이를 줄이고 사고의 발생을 줄이기 위해 철도차량에 철도차량의 높이를 제어하는 기술이 필요하다.
이와 관련하여 대한민국 특허등록 제10-0933671은 자기부상열차의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우 그에 대응하는 공기스프링 제어장치 발명을 개시하고 있고, 일본 특허공개 2015-031314호는 철도차량의 배선 및 배관의 분리와 결합작업의 용이함을 위한 공기 용수철을 포함한 차체 지지장치 발명을 개시하고 있으나, 구체적으로 승강장의 높이와 철도차량의 차량바닥의 높이 차이를 자동으로 감지하고 높이를 제어하는 발명은 개시하지 않고 있다.
따라서, 기존의 철도차량에 기본적으로 구비되어 있는 장치를 사용하여 자동으로 높이차이를 제어하는 기술의 필요성이 증가하고 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 철도차량의 높이조절부의 팽창 및 수축을 제어하는 밸브부를 통해 철도차량의 높이를 조정하는 높이제어장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 상기 센서부, 높이조절부들 및 밸브부를 포함한다. 상기 센서부는 철도차량에 결합되어 지하철역의 고상홈의 바닥을 감지하고, 상기 높이조절부는 상기 철도차량의 객실바닥을 상승 또는 하강시키며, 상기 밸브부는 상기 높이조절부에 압축공기를 공급하며, 상기 밸브부는 상기 센서부의 감지신호에 따라 상기 높이조절부를 팽창시키거나 상기 높이조절부 내부의 압축공기를 외부로 배출하여 상기 높이조절부를 수축한다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 복수의 센서들을 통해 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥 각각의 위치 또는 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥의 높이 차이를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 밸브부는 상기 높이차이만큼 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥의 높이가 수평이 되도록 상기 압축공기를 공급하거나 배출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서들은 상기 객실바닥을 사이에 두고 서로 이격되어 상기 철도차량에 결합할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서들 각각이 상기 고상홈을 감지하거나 상기 센서들 중 어느 하나가 상기 고상홈을 감지하면, 상기 객실바닥이 상기 고상홈 바닥과 수평을 이룰 때까지 상기 높이조절부를 팽창할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서들 각각이 상기 고상홈을 감지하지 못하면, 상기 객실바닥이 상기 고상홈 바닥과 수평을 이룰 때까지 상기 높이조절부를 수축할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 높이조절부는 상기 객실바닥의 하부에 형성되고 상기 객실의 전면부에서 후면부까지 서로 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 높이조절부는 공기스프링(airspring) 또는 유압스프링(hydraulic spring)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 밸브부는 상기 철도차량이 상기 지하철역에 진입하는 경우 상기 객실바닥의 전면부를 후면부보다 상대적으로 높게 상승시키고 상기 철도차량이 멈추기 전에 상기 후면부를 상승시켜 상기 전면부와 수평을 형성할 수 있다.
본 발명의 높이제어장치는 센서부를 통해 감지하는 객실바닥과 고상홈바닥의 높이 차이를 감지하고, 밸브부를 작동시켜 공기스프링(airspring), 유압스프링(hydraulic spring), 유압실린더 및 공압실린더 등을 포함하는 제1 및 제2 스프링들을 팽창시키거나 수축시켜 객실바닥과 고상홈바닥이 수평을 이루도록 제어할 수 있어 승객들의 안전성과 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 센서부는 제1 센서 및 제2 센서를 통해 철도차량이 지하철역에 진입하는 순간 발생하는 객실바닥과 고상홈바닥 간의 높이차이를 감지하면, 감지신호를 밸브부로 전송하여 철도차량이 멈추기 전에 신속하고 효과적으로 객실바닥과 고상홈바닥을 수평으로 유지시킬 수 있다.
또한, 객실의 전면부는 철도차량이 지하철역에 진입하는 순간 높이조절부를 통해 제3 방향으로 소정의 거리만큼 상승하여 철도차량의 브레이크로 인해 발생할 수 있는 쏠림현상을 방지하여 상기 승객의 편의성을 확보할 수 있고, 철도차량이 완전히 멈추기전에 제1 스프링을 팽창시켜 후면부의 객실바닥을 제3 방향으로 밀어내어 철도차량이 멈추면서 제2 방향으로 몸이 쏠리는 승객들의 안전을 향상시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 높이제어장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1의 높이제어장치의 다른 상태의 예를 나타내는 모식도이다.
도 3 및 4는 도 1의 센서부의 작동상태를 나타내는 모식도들이다.
도 5 내지 7은 도 1의 높이제어장치의 구동을 나타내는 모식도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 높이제어장치를 나타내는 모식도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 높이제어장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 높이제어장치를 나타내는 모식도이다. 도 2는 도 1의 높이제어장치의 다른 상태의 예를 나타내는 모식도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 높이제어장치(100)는 밸브부(110), 센서부(120), 완충부(130) 및 높이조절부(140)를 포함한다.
상기 밸브부(110)는 높이조절밸브(111), 제1 관(112), 기본밸브(113) 및 제2 관(114)을 포함하고, 상기 센서부(120)는 제1 센서(121) 및 제2 센서(122)를 포함하며, 상기 완충부(130)는 제1 완충스프링(131)을 포함하며, 상기 높이조절부(140)는 제1 스프링(141)을 포함한다.
상기 높이제어장치(100)는 철도차량(10)에 장착되고, 상기 철도차량(10)은 프레임(20), 구동부(30) 및 객실(40)을 포함하며, 상기 프레임(20)은 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)을 포함하며, 상기 객실(40)은 객실바닥(41)을 포함한다.
상기 높이제어장치(100)는 상기 철도차량(10)이 지하철역의 승강장에 들어서면서 상기 객실바닥(41)의 높이와 승강장의 고상홈(500)에 형성되는 고상홈 바닥(510)의 높이를 동일하게 하기 위해 팽창하여 상기 객실바닥(41)을 상부로 밀어올려 상승시키거나 수축하여 상기 객실바닥(41)을 하강시키게 된다.
상기 높이조절부(140)는 상기 객실바닥(41)과 상기 프레임(20) 사이에 형성되어 상기 객실바닥(41)을 상승시키거나 하강시킬 수 있고, 상기 높이조절부(140)의 하부에는 상기 제2 프레임(22)이 형성되고 상기 제2 프레임(22)의 하부는 상기 완충부(130)가 형성되어 상기 높이조절부(140)의 구동에 의한 충격을 완화시킨다.
상기 제1 스프링(141)은 상기 철도차량(10)의 휠(wheel)들에 근접하여 형성되고, 상기 철도차량(10)의 용도나 상황에 따라 그 숫자는 변경될 수 있다.
상기 완충부(130)는 상기 제1 완충스프링(131)을 통해 상기 높이조절부(140) 및 상기 객실(40)에서 가해지는 충격 또는 하중을 완화시키고, 상기 객실(40)이 수평을 이루도록 양쪽에서 동일한 탄성력을 유지한다.
상기 센서부(120)는 상기 철도차량(10)의 양 측면에 각각 형성되고, 상기 제1 센서(121)는 상기 철도차량(10)의 측면에 상기 객실바닥(41) 높이보다 높은 위치에 결합하고, 상기 제2 센서(122)는 상기 철도차량(10) 측면에 상기 객실바닥(41) 높이보다 낮은 위치에 상기 제1 센서(121)와 마주보며 결합한다.
상기 객실바닥(41)의 위치는 상기 제1 센서(121) 및 상기 제2 센서(122)의 사이에 형성되고, 상기 제1 및 제2 센서들(121, 122)은 빔(beam)을 조사하여 상기 고상홈(500)의 위치를 감지하며, 감지신호를 상기 밸브부(110)로 전송하여 상기 높이조절부(140)가 상기 고상홈바닥(510)의 위치가 상기 객실바닥(41)과 수평이 되도록 조절하게 된다.
상기 밸브부(110)는 상기 감지신호를 수신하면 작동하여 상기 높이조절부(140)를 팽창시켜 상기 객실바닥(41)을 상부로 밀어올리거나 상기 높이조절부(140)를 수축시켜 상기 객실바닥(41)을 하강시킬 수 있다.
상기 높이조절부(140)에 형성되는 상기 제1 스프링(141)은 공기스프링(airspring), 유압스프링(hydraulic spring), 유압실린더 및 공압실린더를 포함하며 상기 제1 스프링(141)에 공기, 유압, 또는 압축공기를 공급하면 상기 높이조절부(140)가 팽창하여 상기 객실바닥(41)의 위치가 높아지고, 상기 공기 등을 배출시키면 상기 높이조절부(140)가 수축하여 상기 객실바닥(41)의 높이가 낮아지게 된다.
상기 밸브부(110)는 상기 공기 또는 압축공기 등을 상기 높이조절부(140)에 공급하거나 상기 공기 등을 외부로 배출할 수 있고, 상기 높이조절밸브(111)의 일단과 상기 센서부(120)가 연결되고, 상기 높이조절밸브(111)의 타단과 상기 제1 스프링(141)이 상기 제1 관(112)을 통해 연결되어 상기 공기 등을 상기 제1 스프링(141)에 공급하거나 상기 공기 등을 외부로 배출 할 수 있다.
상기 기본밸브(113)는 상기 제2 관(114)을 통해 상기 제1 스프링(141)과 연결되고, 상기 철도차량(10)이 주행 중이나 정차 중인 경우 주행 중 흔들림, 주행 중 충격, 주행 중 급정차, 정차 중 승객의 이동에 의한 진동, 정차 중 다양한 요인들에 의해 발생하는 진동을 감지하여 자동으로 상기 제1 스프링(141)에 상기 공기 등을 공급하거나 상기 공기 등을 외부로 배출 시켜 상기 제1 완충스프링(131)과 함께 충격을 완화시킬 수 있다.
한편, 상기 고상홈(500)은 지하철역에 따라 그 위치가 달라지므로 상기 센서부(120)는 상기 철도차량(10)의 양쪽 측면에 형성되어 지하철역마다 다른 위치에 형성되는 상기 고상홈 바닥(510)의 높이를 감지할 수 있다. 또한, 지하철역마다 형성되는 양쪽 레일(rail)의 높이 차이에 따라 상기 철도차량(10)의 좌우의 기울기 차이가 발생하는 경우 상기 높이조절부(140)는 개별적으로 구동하여 기울어진 상기 철도차량(10)의 기울기를 수평으로 조정함과 동시에 상기 고상홈 바닥(510)의 높이와 상기 객실바닥(41)의 높이가 수평을 이루도록 할 수 있다.
또한, 상기 철도차량(10)이 지하철역에 들어서면서 주행에 적합한 높이에서 상기 고상홈바닥(510)의 높이와 수평을 이루기 위해 상기 객실바닥(41)의 높이가 변경되었을 경우, 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에서 출발하기 시작하면, 상기 높이제어장치(100)가 구동하여 상기 철도차량(10)이 운행하는데 안정적인 높이로 복원된다.
도 3 및 4는 도 1의 센서부의 작동상태를 나타내는 모식도들이다.
도 3 및 4를 참조하면, 상기 제1 센서(121)는 제1 빔(44)을 상기 고상홈(500)이 위치한 방향을 향해 조사하고, 상기 제2 센서(122)는 제2 빔(45)을 상기 제1 빔(44)과 같은 방향으로 조사한다. 상기 제1 및 제2 센서들(121, 122) 사이에는 상기 객실바닥(41)이 위치하고 있으며, 상기 제1 센서(121)와 상기 객실바닥(41) 사이는 제1 높이(42)의 거리를 두고 형성되고, 상기 제2 센서(122)와 상기 객실바닥(41) 사이는 제2 높이(43)의 거리를 두고 형성된다.
즉, 상기 제1 및 제2 센서들(121, 122)은 상기 객실바닥(41)을 사이에 두고 각각 다른 거리의 상기 제1 높이(42) 및 상기 제2 높이(43)를 형성하며 상기 객실(40)에 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 센서들(121, 122)은 상기 제1 높이(42) 및 상기 제2 높이(43)를 초기에 설정하고 저장하며, 상기 제1 및 제2 높이들(42, 43)을 바탕으로 도 3의 상기 제1 빔(44)이 상기 고상홈바닥(510)을 지나치면서 감지하는 상기 제1 빔(44)의 반사율의 변화가 발생한 시점부터 상기 높이조절부(140)는 상기 밸브부(110)를 통해 상기 제1 높이(42)만큼 상기 객실바닥(41)을 밀어올리게 되고, 도 4의 상기 객실바닥(41)은 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 이룰 수 있다.
반면, 상기 제2 빔(45)이 상기 고상홈바닥(510)을 지나면서 상기 제2 빔(45)의 반사율의 변화가 발생한다면, 상기 높이조절부(140)는 상기 밸브부(110)를 통해 상기 제2 높이(43)만큼 상기 객실바닥(41)을 하강시킬 수 있고, 상기 객실바닥(41)은 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 빔들(44, 45)이 모두 상기 고상홈(500)을 감지할 수 없다면, 이는 상기 제1 및 제2 센서들(121, 122)이 상기 고상홈바닥(510)의 높이보다 높게 위치하고 있는 경우이므로, 상기 높이조절부(140)는 상기 밸브부(110)를 통해 상기 객실바닥(41)을 소정의 거리만큼 하강시켜 상기 제2 빔(45)이 상기 고상홈바닥(510)을 감지하도록 할 수 있고, 그 시점부터 상기 제2 높이(43)만큼 더 하강시켜 상기 객실바닥(41)을 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 유지하도록 할 수 있다.
반대로, 상기 제1 및 제2 빔들(44, 45)이 모두 상기 고상홈(500)을 감지하고 있다면, 이는 상기 제1 및 제2 센서들(121, 122)이 상기 고상홈바닥(510)의 하부에 위치하고 있는 경우이므로, 상기 높이조절부(140)는 상기 밸브부(110)를 통해 상기 객실바닥(41)을 소정의 거리만큼 상승시켜 상기 제1 빔(44)이 상기 고상홈바닥(510)을 감지하도록 할 수 있고, 그 시점부터 상기 제1 높이(42)만큼 더 상승시켜 상기 객실바닥(41)을 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 유지하도록 할 수 있다.
따라서, 상기 센서부(120)를 통해 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510) 사이의 높이차이를 감지할 수 있고, 상기 센서부(120)에서 발생하는 상기 감지신호를 통해 상기 밸브부(110)가 작동하여 상기 높이조절부(140)를 상승시키거나 하강시켜 상기 철도차량(10)을 탑승하는 승객들이 상기 고상홈바닥(510)으로 이동할 경우 발생할 수 있는 사고를 현저히 줄일 수 있고, 지하철을 이용하는 장애인에게 편의성 및 안전성을 제공할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 센서부(120)는 복수의 센서들이 아닌 단일의 센서를 사용하여 상기 고상홈바닥(510)을 지나면서 변하는 반사율을 감지하여 상기 밸브부(110)를 제어하여 상기 객실바닥(41)을 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 이루도록 제어할 수 있다.
상기 센서부(120)는 상기 철도차량(10)의 전면부 및 후면부 사이에 형성되고, 상기 전면부와 상기 후면부 사이에 복수의 상기 센서부(120)가 상기 객실(40)의 외부에 결합할 수 있다. 특히, 상기 센서부(120)는 상기 전면부에 결합하여, 상기 철도차량(10)의 복수의 상기 객실(40)들 중 상기 지하철역에 먼저 진입하는 상기 객실(40)의 상기 전면부에 결합되어 상기 객실(40)의 전면부가 상기 고상홈(500)을 지나자마자 상기 센서부(120)는 상기 고상홈바닥(510)과 상기 객실바닥(41)을 수평으로 유지시키기 위한 상기 감지신호를 상기 밸브부(110)로 전송하여 상기 철도차량(10)이 멈추고 상기 승객들이 내리기 전에 상기 객실바닥(41)을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
따라서, 상기 객실(40)의 전면부에 형성되는 상기 센서부(120)는 상기 철도차량(10)이 멈추고 상기 승객들이 내리기 전에 상기 높이조절부(140)를 통해 신속하게 상기 객실바닥(41)을 상기 제1 높이(42) 또는 상기 제2 높이(43)만큼 상승 또는 하강시키도록 하여 상기 승객의 안전과 편의성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 객실바닥(41)을 사이에 두고 서로 이격되어 형성되는 상기 제1 센서(121) 및 상기 제2 센서(122)는 하나의 센서를 사용하여 상기 고상홈바닥(510)을 감지할 경우 급작스런 정지를 통해 충격이 발생할 수 있는 것과 달리 상기 제1 센서(121) 또는 상기 제2 센서(122)에 의한 상기 고상홈 바닥(510)의 위치를 파악하면 상기 고상홈바닥(510)의 높이와 상기 객실바닥(41)의 높이를 수평으로 조절하기 위한 상기 제1 높이(42) 또는 상기 제2 높이(43)를 이미 알고있는 상태에서 상승하거나 하강하기 때문에 완만하고 부드러운 높이조절이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기 높이제어장치(100)는 상기 철도차량(10)이 지하철역에서 출발하는 경우 지하철역에 진입하기 전에 유지했던 안정적인 주행을 위한 상기 객실바닥(41)의 높이로 복원시키기 위해 상기 높이조절부(140)에 공급했던 공기 또는 압축공기를 배출시키거나 상기 높이조절부(140)에 공기 또는 압축공기를 주입하여 상기 객실바닥(41)의 높이를 상승시키거나 하강시키켜 지하철역에 진입하기 전의 높이로 복원할 수 있다.
도 5 내지 7은 도 1의 높이제어장치의 구동을 나타내는 모식도들이다.
도 5 내지 7을 참조하면, 상기 높이조절부(140)는 상기 객실(40)의 전면부(501)의 하부에 제2 스프링(142)을 더 포함한다.
상기 철도차량(10)의 상기 객실(40)은 상기 지하철역의 상기 고상홈(500)에 진입하고 브레이크를 작동시켜 속도를 감속시키는 동안 상기 높이조절부(140)를 통해 상기 객실(40)의 상기 전면부(501)를 먼저 상승시키거나 후면부(502)를 하강시켜 상기 객실바닥(41)의 높이를 조절하는 동안 속도감소로 인한 상기 승객들의 안전을 확보하는 장점이 있다.
도 5 내지 7의 상기 높이조절부(140)의 구동은 상기 객실바닥(41)의 위치가 상기 고상홈바닥(510)의 위치보다 낮은 경우 작동하는 구동을 나타내고, 이 경우 상기 높이조절부(140)는 도 3 및 4의 상기 제1 높이(42)만큼 상기 객실바닥(41)을 밀어올리게 된다.
도 5의 상기 센서부(120)는 상기 지하철역에 진입하기 전에 상기 센서부(120)가 상기 고상홈바닥(510)과 상기 객실바닥(41)의 높이차이를 감지하고 상기 감지신호를 상기 높이조절부(140)로 전송한다.
도 6에서 상기 높이조절부(140)의 상기 제2 스프링(142)은 상기 센서부(120)의 상기 감지신호를 수신하여 작동하는 상기 밸브부(110)에서 공급되는 상기 공기 등을 공급받아 제3 방향으로 상기 제1 높이(42)만큼 상승하고, 상기 제2 스프링(142)에 공급되는 상기 공기 등의 양은 상기 철도차량(10)의 속도와 상기 지하철역의 길이, 상기 브레이크가 작동하는 시점 및 상기 브레이크의 강도에 따라서 상기 승객이 상기 브레이크의 작동으로 상기 철도차량(10)이 이동하는 제1 방향으로 기울어지지 않도록 점진적으로 늘어날 수 있다.
도 7에서 상기 제2 스프링(142)은 상기 전면부(501)에 위치한 상기 객실바닥(41)이 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 이루는 순간 상승을 멈추고, 상기 제1 스프링(141)은 상기 감지신호를 수신하여 작동하는 상기 밸브부(110)에서 공급되는 상기 공기 등을 공급받아 제3 방향으로 상기 제1 높이(42)만큼 상승하여 상기 전면부(501)와 상기 후면부(502)는 수평을 이루게 된다.
한편, 상기 제1 스프링(141)이 제3 방향으로 상승하여 상기 전면부(501)와 상기 후면부(502)가 수평을 이루는 시점은 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에 멈추는 순간에 상기 승객이 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 기울어지지 않도록 상기 철도차량(10)이 멈추기 직전에 완료하는 것이 바람직하다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에 진입하기 전에 상기 객실바닥(41)이 상기 고상홈바닥(510)의 위치보다 높은 곳에 위치하고 있다면, 반대로, 상기 후면부(502)의 상기 제1 스프링(141)이 수축하여 상기 전면부(501)가 상승하는 형상을 하고, 상기 철도차량(10)이 멈추기전에 상기 제1 스프링(141)이 상승하여 상기 후면부(502)와 상기 전면부(501)가 수평을 이루는 구동을 할 수 있다.
한편, 상기 객실바닥(41)과 상기 제2 프레임(22) 사이에 형성되는 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)의 개수는 제한하지 않으며, 또한 상기 객실바닥(41)과 상기 제2 프레임(22) 사이에서 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)의 위치는 제한하지 않는다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 높이조절장치를 나타내는 모식도이다.
본 실시예에 의한 높이제어장치(160)는 제2 완충스프링(132)을 제외하고는 도 1을 참조하여 설명한 상기 높이제어장치(100)와 동일하므로 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 8을 참조하면, 상기 완충부(130)는 상기 제2 완충스프링(132)을 포함한다.
상기 제2 완충스프링(132)은 도 1의 상기 제1 완충스프링(131)과 동일한 위치에 형성되지만 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)과 동일한 유형의 스프링을 사용하여 상기 철도차량(10)에서 발생하는 충격, 진동 및 흔들림을 완충시킴과 동시에 팽창하여 상기 밸브부(110)와 연결되어 상기 제2 프레임(22) 및 상기 객실바닥(41)을 밀어올리거나 수축하여 상기 제2 프레임(22) 및 상기 객실바닥(41)을 하강시킬 수 있다.
상기 제2 완충스프링(132)이 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)의 하부에 형성되면서, 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)이 수축하여 상기 객실바닥(41)을 상기 고상홈바닥(510)과 수평을 이루도록 할 수 없는 경우 상기 제2 완충스프링(132)을 수축하여 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510)의 위치를 수평으로 이루거나 상기 고상홈바닥(510)이 상기 객실바닥(41)보다 높은 위치에 형성되는 경우, 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142) 및 제2 완충스프링(132)을 동시에 팽창시켜 수평을 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 제2 완충스프링(132)은 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)과 동시에 팽창 또는 수축하여 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에 진입하여 멈추기전에 신속하게 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510)을 수평으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 상기 제2 완충스프링(132)은 상기 객실(40)의 중앙 하부에만 형성되지 않으며, 상기 제2 프레임(22)의 하부에 상기 전면부(501)부터 상기 후면부(502)에 이르기까지 형성되는 상기 제2 완충스프링(132)의 개수는 제한하지 않는다.
또한, 상기 높이제어장치들(100, 160)은 상기 철도차량(10)이 지하철역에 진입하면서 상기 객실바닥(41)의 높이를 상기 고상홈바닥(510)의 높이와 수평을 이루면서 승객의 편의 및 안전을 위해 상기 전면부(501)의 높이를 상기 후면부(502)보다 먼저 상승시키거나 상기 후면부(502)를 먼저 하강시키는 원리를 적용한 것처럼 상기 철도차량(10)이 출발을 시작하고 다시 안정적인 주행을 위해 상기 객실바닥(41)의 높이를 복원시키는 과정에서 승객들의 편의 및 안전을 위해 상기 후면부(502)를 1차로 상승시키고 상기 전면부(501)를 2차로 상승시키거나 상기 전면부(501)를 1차로 하강시키고 상기 후면부(502)를 2차로 하강시켜 상기 철도차량(10)이 출발하면서 승객들이 상기 후면부(502)를 향해 쏠리는 현상을 최소화하고 상기 객실바닥(41)의 높이를 안정적인 주행을 위한 상태로 복원시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 높이제어장치(100)는 상기 센서부(120)를 통해 감지하는 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510)의 높이 차이를 감지하고, 상기 밸브부(110)를 작동시켜 공기스프링(airspring), 유압스프링(hydraulic spring), 유압실린더 및 공압실린더 등을 포함하는 상기 제1 및 제2 스프링들(141, 142)을 팽창시키거나 수축시켜 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510)이 수평을 이루도록 제어할 수 있어 승객들의 안전성과 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 센서부(120)는 상기 제1 센서(121) 및 상기 제2 센서(122)를 통해 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에 진입하는 순간 발생하는 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510) 간의 높이차이를 감지하면, 상기 감지신호를 상기 밸브부(110)로 전송하여 상기 철도차량(10)이 멈추기전에 신속하고 효과적으로 상기 객실바닥(41)과 상기 고상홈바닥(510)을 수평으로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 객실(41)의 상기 전면부(501)는 상기 철도차량(10)이 상기 지하철역에 진입하는 순간 상기 높이조절부(140)를 통해 제3 방향으로 소정의 거리만큼 상승하여 상기 철도차량(10)의 브레이크로 인해 발생할 수 있는 쏠림현상을 방지하여 상기 승객의 편의성을 확보할 수 있고, 상기 철도차량(10)이 완전히 멈추기전에 상기 제1 스프링(141)을 팽창시켜 상기 후면부(502)의 상기 객실바닥(41)을 제3 방향으로 밀어내어 상기 철도차량(10)이 멈추면서 제2 방향으로 몸이 쏠리는 승객들의 안전을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 상기 높이제어장치들(100, 160)은 기존의 에어스프링이나 용수철을 이용한 완충장치를 사용하여 저렴한 비용으로 거동이 불편한 장애인들 및 노인들의 철도차량의 탑승의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 철도차량의 객실바닥과 지하철역의 고상홈바닥의 위치를 수평이 되도록 제어하는 높이제어장치는 지하철에서 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10: 철도차량 20: 프레임
30: 구동부 40: 객실
41: 객실바닥 42: 제1 높이
43: 제2 높이 44: 제1 빔
45: 제2 빔 100, 160: 높이제어장치
110: 밸브부 120: 센서부
121: 제1 센서 122: 제2 센서
130: 완충부 131: 제1 완충스프링
132: 제2 완충스프링 142: 제2 스프링
500: 고상홈 510: 고상홈바닥

Claims (9)

  1. 철도차량에 결합되어 지하철역의 고상홈의 바닥을 감지하는 센서부;
    상기 철도차량의 객실바닥을 상승 또는 하강시키는 높이조절부; 및
    상기 높이조절부에 압축공기를 공급하는 밸브부를 포함하고,
    상기 밸브부는 상기 센서부의 감지신호에 따라 상기 높이조절부를 팽창시키거나 상기 높이조절부 내부의 압축공기를 외부로 배출하여 상기 높이조절부를 수축시키는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서부는,
    복수의 센서들을 통해 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥 각각의 위치 또는 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥의 높이 차이를 감지하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 밸브부는,
    상기 높이차이만큼 상기 고상홈의 바닥과 상기 객실바닥의 높이가 수평이 되도록 상기 압축공기를 공급하거나 배출하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 센서들은,
    상기 객실바닥을 사이에 두고 서로 이격되어 상기 철도차량에 결합하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서들 각각이 상기 고상홈을 감지하거나 상기 센서들 중 어느 하나가 상기 고상홈을 감지하면, 상기 객실바닥이 상기 고상홈 바닥과 수평을 이룰 때까지 상기 높이조절부를 팽창하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서들 각각이 상기 고상홈을 감지하지 못하면, 상기 객실바닥이 상기 고상홈 바닥과 수평을 이룰 때까지 상기 높이조절부를 수축하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 높이조절부는,
    상기 객실바닥의 하부에 형성되고 상기 객실의 전면부에서 후면부까지 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 높이조절부는,
    공기스프링(airspring) 또는 유압스프링(hydraulic spring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 밸브부는,
    상기 철도차량이 상기 지하철역에 진입하는 경우 상기 객실바닥의 전면부를 후면부보다 상대적으로 높게 상승시키고 상기 철도차량이 멈추기전에 상기 후면부를 상승시켜 상기 전면부와 수평을 형성하는 것을 특징으로 하는 높이제어장치.
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