KR20170045849A - 역구배 강체전차선 - Google Patents

Abstract

역구배 강체전차선이 개시된다. 본 발명에 따른 역구배 강체전차선에 의하면, 강체전차선의 처짐량을 최소화하여 집전성능을 향상시킬 수 있고, 전기철도의 고속화에 따라 팬터그라프로부터 받는 압상력과 양력의 영향에서도 철도 운행의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있으며, 강체전차선의 구조를 개선하여 안정성과 내구성을 확보하고 집전성능을 향상시킬 수 있다.

Description

역구배 강체전차선{reversely inclined rigid bar}

본 발명은 역구배 강체전차선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강체전차선의 처짐량을 저감하여 구조적인 안정성을 증대시켜 집전 성능을 향상시키고, 열차의 고속주행에 적합한 역구배 강체전차선에 관한 것이다.

일반적으로 전기철도는 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 널리 이용되면서 안전하고 편리한 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.

고속철도의 개통과 더불어 21세기 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.

여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.

전동차의 주행 시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 집전장치인 팬터그라프(pantograph)를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.

구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다.

여기서 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다.

즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적이 대폭적으로 증가하여야 하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.

상기 제3 궤조식은 급전용 레일을 노면 상 또는 측면에 설치하여 전력을 공급하는 방식으로, 터널과 같이 협소한 공간상에 설치될 수 있는 이점이 있으나, 급전용 레일이 지면에 배치되는 특성상 감전의 위험이 커 일부 특수한 구간에만 적용되고 있다.

한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.

실제로 강체전차선의 높이는 강체와 전차선을 포함한 높이가 약 90 내지 120mm 정도이며, 저전압(DC 750V 또는 1500V)에서 지지물 및 전기적 이격을 고려한 전차선의 집전 접촉과 터널 상부 천장 사이의 소요 높이는 약 500mm 정도에 불과하다.

따라서, 강체식 전차선로는 설치 소요공간이 작으므로 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.

강체전차선은 Rigid Bar 를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T 자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar 라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar 를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar 를 적용하고 있다.

상기 강체전차선은 전동차에 전력을 공급할 수 있는 도체의 역할을 해야하기 때문에 가벼운 알루미늄 합금 재질을 주로 적용하고 있으며, 주변 온도 변화에 따라 팽창과 수축이 발생하므로 이러한 팽창과 수축을 허용하면서 연결 지지되어야 한다.

한편, 전술한 바와 같이 강체전차선은 직선으로 곧게 뻗은 빔(beam) 형태로서, 8m 내지 15m의 단위 유닛으로 이루어져 길이 방향으로 길게 포설되므로 각 단위 유닛 별로 처짐이 발생한다.

그리고 전기철도가 200km/h 이상으로 고속화되면서 강체전차선에 물린 전차선은 팬터그라프의 압상력과 양력의 작용으로 힘을 받게 되는데 강체전차선의 처짐은 이러한 힘을 가중시킴으로써 강체전차선의 내구성에 문제를 초래하고 열차의 고속주행 시 이선을 발생시킬 수 있다.

200km/h 이상의 고속용 제품을 위해서 강체전차선에 요구되는 특성은 처짐량의 최소화를 위한 강성의 증대인데, 이를 구현하기 위해서는 강체전차선에 적용되는 응력과 변형량이 최소화될 수 있는 단면 형상 설계가 요구되며, 이는 강체전차선의 집전성능 개선에 있어 핵심적인 사항이다. 그러나 단면 형상 설계를 최적화하더라도 처짐 발생을 근본적으로 예방하는 것은 여전히 어려운 일이다.

따라서, 강체전차선의 처짐량을 저감하여 구조적인 안정성을 증대시켜 집전 성능을 향상시키고, 열차의 고속주행에 적합한 강체전차선의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 실시예들은 강체전차선의 처짐량을 최소화하여 집전성능을 향상시키고자 한다.

또한, 전기철도의 고속화에 따라 팬터그라프로부터 받는 압상력과 양력의 영향에서도 철도 운행의 안전성과 신뢰성을 확보하고자 한다.

또한, 강체전차선의 구조를 개선하여 안정성과 내구성을 확보하고 집전성능을 향상시키고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 메인바; 상기 메인바 하부에 구비되며, 서로 대칭을 이루도록 하방으로 연장되는 2개의 텐션암; 및 상기 2개의 텐션암과 각각 연결 형성되며, 일정 거리 이격된 지점까지 서로 마주보도록 연장되어 그 사이에 전차선이 끼워지는 2개의 클램핑암;을 포함하며, 길이 방향 양 끝단보다 높은 최고점을 가지도록 상부로 굽은 것을 특징으로 하는 역구배 강체전차선이 제공될 수 있다.

상기 최고점은 상기 양 끝단보다 3mm 내지 6mm 더 높을 수 있다.

상기 강체전차선의 처짐에 의한 최대 변위는 2mm 이하로 이루어질 수 있다.

상기 강체전차선은 밴딩롤러에 의해 상부로 굽혀져 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 강체전차선의 처짐량을 최소화하여 집전성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 전기철도의 고속화에 따라 팬터그라프로부터 받는 압상력과 양력의 영향에서도 철도 운행의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 강체전차선의 구조를 개선하여 안정성과 내구성을 확보하고 집전성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 플레이트의 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 연결 플레이트에 의해 접합되는 상태를 도시한 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축이음장치의 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지클램프의 분해사시도와 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지브래킷의 평면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 전동차와 연결된 상태를 도시한 정면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선의 사시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 역구배 형성 과정을 도시한 구성도
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선과 기존 강체전차선의 처짐을 비교한 구성도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선과 기존 강체전차선의 처짐량을 비교한 그래프

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 플레이트의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 연결 플레이트에 의해 접합되는 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축이음장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지클램프의 분해사시도와 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지브래킷의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선이 전동차와 연결된 상태를 도시한 정면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선(50)이 설치되는 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 강체전차선(50)은 전동차(1) 상부에 설치된 팬터그라프(2)와 전기접촉을 통해 전류를 공급하는 전차선(54)과 상기 전차선(54)과 결합되는 강체(52)로 이루어진다. 이러한, 강체전차선(50)에 의해 이송된 전류는 전동차(1) 상부에 설치된 팬터그라프(2)를 통해 전동차 운행을 위해 공급되며, 레일(60)이 귀선으로 활용된다.

일반적으로 강체전차선(50)은 12m를 단위 유닛으로 하여 연결 설치되며, 일정 간격 마다 구비되는 지지브래킷(300)과 지지클램프(200)에 의해 전동차(1)의 팬터그라프(2)가 닿는 높이에 설치될 수 있다. 이때, 상기 강체(52)는 상부 양측에 돌출부(52a)를 구비하며, 상기 돌출부(52a)를 지지클램프(200)가 지지하게 된다.

상기 각 단위 유닛을 이루는 강체전차선(50)은 연결 플레이트(70)에 의해 서로 연결 설치될 수 있다. 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하는 강체전차선(50)과 상기 연결 플레이트(70)를 덧댄 상태에서 볼트홀(56, 72)에 볼트(74)을 체결함으로써 강체전차선(50)을 연결할 수 있다.

상기 연결 플레이트(70) 적용 개수나 형태는 강체전차선(50)의 설계 형상에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

상기 강체전차선(50)의 중앙지지점에는 전동차(1)가 지나가면서 강체전차선(50)이 밀리는 현상을 방지할 수 있도록 흐름방지장치(미도시)가 설치되며, 이웃하는 강체전차선(50) 사이에는 강체전차선(50)의 신축 시 변형으로 인한 길이 변화를 흡수하고 팬터그라프(2)와의 전기적 접촉을 유지시킬 수 있도록 신축이음장치(100)가 설치된다.

이러한 신축이음장치(100)의 구조를 좀더 자세히 살펴보면, 상기 강체전차선(50)의 각 단부에는 상기 접속블록(110)이 고정 설치된다. 상기 접속블록(110)은 상기 강체전차선(50) 단부의 폭 방향 양측에 2개가 설치될 수 있다. 그리고, 이웃하는 강체전차선(50)의 단부에도 그에 대응되도록 폭 방향 양측에 2개가 설치될 수 있다.

상기 접속블록(110)은 용접 또는 볼트체결 등에 의해 상기 강체전차선(50)에 고정결합되는데, 이때, 상기 접속블록(110)은 상기 강체전차선(50)에 접촉되어 전기적 연결을 유지하게 된다.

그리고, 상기 접속블록(110)에는 적어도 하나의 상기 연결바(120)가 삽입관통된다. 상기 연결바(120)의 일단은 일측의 접속블록(110)에 삽입되고, 타단은 해당 접속블록(110)과 이웃하는 타측의 접속블록(110)에 삽입된다.

이와 같이 이웃하는 접속블록(110)에 연결바(120)의 일단과 타단이 각각 삽입관통되어 연결됨으로써, 서로 이웃하는 접속블록(110)이 전기적으로 연결되며, 그로 인해 분리된 2개의 강체전차선(50)이 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 서로 이웃하는 접속블록(110)을 연결하는 연결바(120)는 3개씩 구비될 수 있는데, 상기 강체전차선(50)의 폭 방향 다른 측에 고정된 접속블록(110)을 연결하는 3개의 연결바(120)까지 합하여 모두 6개의 연결바(120)가 분리된 강체전차선(50)을 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것이 아니며, 설치되는 상기 연결바(120)의 갯수는 필요에 따라 달라질 수 있다.

상기 연결바(120)는 전기전도성이 좋은 금속성 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 구리로 된 구리바가 상기 연결바(120)로 사용될 수 있다.

그리고, 상기 접속블록(110)은 삽입관통된 상기 연결바(120)를 따라 이동가능하게 구비된다. 따라서, 상기 강체전차선(50)의 신장과 수축 시, 상기 강체전차선(50)에 고정 설치된 상기 접속블록(110)은 상기 연결바(120)를 따라 이동하게 되며 이때, 상기 접속블록(110)이 상기 연결바(120)의 어느 위치에 있든지 강체전차선(50)간의 전기적 연결은 계속 유지될 수 있다.

상기 연결바(120) 중앙에는 상기 강체전차선(50)의 신장 시, 상기 이웃하는 접속블록(110)이 서로 접촉하여 충돌하는 것을 방지하기 위한 센터스톱퍼(122)가 구비될 수 있다.

상기 센터스톱퍼(122)는 상기 연결바(120)에 의해 관통된 상태로 연결바(120) 중앙에 고정되며, 상기 센터스톱퍼(122)는 연결바(120)의 중앙을 표시하는 마커로서도 기능한다.

따라서, 일반적으로 서로 이웃하는 강체전차선(50)의 신축량이 동일한 경우 상기 센터스톱퍼(122)를 중심으로 연결바(120) 양측의 접속블록(110)은 서로 대칭되는 거리에 위치하게 된다.

그리고, 상기 연결바(120) 단부에는 복수의 연결바(120)들을 등전위로 유지시키고, 상기 강체전차선(50)의 축소 시, 상기 접속블록(110)이 연결바(120)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 단부스톱퍼(124)가 구비될 수 있다.

상기 단부스톱퍼(124)는 연결바(120) 단부에 내측으로 형성된 볼트탭(미도시)과 상기 단부스톱퍼(124)에 형성된 볼트홀(미도시)을 일치시켜 놓은 상태에서 볼트체결함으로써 연결바(120) 단부에 고정될 수 있다.

한편, 상기 강체전차선(50) 사이에는 황동 재질의 접촉날(154)이 개재되어 중간에 단절된 전차선(52) 대신 기계적 연속성을 유지하게 되며, 상기 강체전차선(50)이 단절된 부분에서는 상기 접촉날(154)이 전차선(52) 대신 전동차(1)의 팬터그라프(2)에 접촉하게 된다.

상기 접촉날(154)은 2개가 일측 강체전차선(50)에 삽입 고정되고, 다른 2개가 타측 강체전차선에 삽입 고정되며, 서로 다른 측에 삽입된 접촉날(154)이 번갈아 겹치도록 교번 설치된다.

이와 같이 구성된 신축이음장치(100)는 상기 강체전차선(50)의 축소 시, 서로 이웃하는 강체전차선(50)은 서로 멀어지게 되고, 상기 강체전차선(50)에 고정설치된 접속블록(110)은 상기 연결바(120)를 따라 이동하게 되는데, 서로 이웃하는 접속블록(110)이 서로 멀어지는 방향으로 이동한다.

반대로, 상기 강체전차선(50)의 신장 시, 서로 이웃하는 강체전차선(50)은 서로 가까워지게 되며, 서로 이웃하는 접속블록(110)은 상기 연결바(120)를 따라 서로 가까워지는 방향으로 이동한다.

이와 같이 강체전차선(50)이 신장과 수축을 반복하더라도 분리된 양쪽의 강체전차선(50)은 신축이음장치를 구성하는 접속블록(110) 및 연결바(120)에 의해 계속하여 전기적, 기계적 연속성을 유지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 강체전차선(50)을 지지하는 지지클램프(200)는 몸체(210)와, 일측은 상기 몸체(210)에 연결되고, 타측은 지지브래킷에 연결되는 주축(220) 및, 상기 몸체(210) 양 측부에 착탈 가능하게 결합되며, 강체전차선(50)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 몸체(210)는 강체전차선(50)의 재질과 동일한 알루미늄 재질로 이루어지며, 소정의 너비를 갖는 플레이트 형태로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(210) 중앙부에는 상기 주축(220)이 고정 결합될 수 있다. 그리고 상기 주축(220) 일측에는 홀딩 플레이트(240)가 구비되며, 상기 홀딩 플레이트(240) 상에 결합되는 볼트(242)와 너트(244)를 통해 지지클램프(200)가 후술할 지지브래킷(300)에 고정 결합될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 지지부(230)는 상기 강체전차선(50)을 슬라이딩 가능하게 지지하도록 이루어지지만, 필요에 따라 상기 강체전차선(50)을 고정된 상태로 지지할 수 있는 지지부(230)로 선택적으로 교체하여 적용하는 것도 가능하다. 여기서 상기 지지부(230)는 몸체(210)와 마찬가지로 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 도 5에 도시된 것처럼 상기 지지부(230)는 상기 몸체(210) 양 측부에 각각 2 개가 결합될 수 있으며, 이때 다수의 고정볼트(212)와 와셔(214)에 의해 볼트결합된다. 물론, 상기 지지부(230)는 상기 고정볼트(212)를 해체함으로써 상기 몸체(210)로부터 다시 분리할 수 있다.

상기 지지부(230)는 홈부(232)를 구비하는데, 상기 홈부(232) 내부에는 상기 강체전차선(50)의 돌출부(52a)와 맞닿아 슬라이딩 가능한 플라스틱 재질의 습동부(234)가 구비될 수 있다.

상기 습동부(234)는 강체전차선(50)의 온도변화에 따른 수축 또는 신장 시, 강체전차선(50)이 원활하게 움직이도록 하는 역할을 수행하는데, 상기 강체전차선(50)과 맞닿아 슬라이딩이 가능한 플라스틱 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 테플론 베어링(teflon bearing)으로 이루어질 수 있다.

테플론 베어링은 마찰 저항이 적기 때문에 상기 홈부(232) 내부에 구비시킴으로써 상기 강체전차선(50) 신축 시 돌출부(52a)가 맞닿은 상태에서 매끄럽게 움직일 수 있게 해준다. 여기서, 상기 습동부(234)는 강체전차선(50) 돌출부(52a)의 저면과 측면을 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성된 지지부(230)는 상기 몸체(210) 양 측부에 결합되며, 강체전차선(50)을 슬라이딩 가능한 상태에서 지지하게 된다.

한편 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지지브래킷(300)은 크게 고정부재(310), 장간애자(320) 및, 앵글부재(330)로 구성될 수 있다.

이러한 지지브래킷(300)은 지상 구간 또는 터널 구간에 설치된 서포트(10)에 설치되어 강체전차선(50)을 지지하는 것으로, 강체전차선(50)이 설치되는 주위여건과 토목공사 시 발생된 오차에 따라 강체전차선(50)의 수평변위와 수직변위를 조절할 수 있도록 구성된다.

여기서 상기 서포트(10)는 상기 지지브래킷(300)을 소정의 높이에서 지지할 수 있도록 지상 구간이나 터널 구간에 설치되는 구조물로서, H-빔을 지상 구간이나 터널 구간에 설치하는 것으로 구성될 수 있다. 도 7에는 상기 서포트(10)가 터널 구간에 설치된 상태를 도시하고 있는데 상기 고정부재(310)는 하나의 고정판(311)과, 두 개의 고정봉(312)들로 구성되어 있다.

상기 고정판(311)은 서포트(10)의 일면에 밀착되는 평판형으로 이루어질 수 있고, 그 네 모서리 부분에는 상기 고정봉(312)이 관통하는 구멍이 형성되어 있다.

상기 각각의 고정봉(312)은 'ㄷ'자 형상으로 형성되며, 그 양단이 고정판(311)에 형성된 구멍에 삽입된 후 너트에 의해 체결됨으로써 고정되도록 구성되어 있다.

따라서 고정판(311)을 서포트(10)의 일면에 배치하고, 상기 서포트(10)의 일면에 대향하는 서포트(10)의 타면에서 고정봉(312)의 양단이 고정판(311)의 구멍에 삽입되도록 고정봉(312)을 위치시킨 다음, 고정판(311)을 관통한 고정봉(312)의 양단에 너트를 체결함으로써 고정부재(310)를 서포트(10)에 고정시킬 수 있다.

상기 고정부재(310)의 고정판(311)에는 장간애자(320)의 상면과 저면에 대면하며 관통홀이 구비된 두개의 돌출편(311a)들이 형성되고, 상기 장간애자(120)의 일단에 수직방향으로 관통하는 또 다른 관통홀이 형성된다.

그리고 상기 돌출편(311a)의 관통홀과 장간애자(320)의 관통홀이 일치되도록 고정부재(110)와 장간애자(120)가 배치된 상태에서 관통홀을 관통하도록 베어링볼트(318)를 끼움으로써 장간애자(320)가 회전가능하게 설치될 수 있다.

한편, 상기 장간애자(320)는 서포트(10)로부터 연장되게 설치되어 전차선(54)을 따라 흐르는 고압의 전기가 서포트(10)를 비롯한 기타 구조물들로 전달되지 않게 절연함과 더불어 강체전차선(50)을 지지하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이 상기 장간애자(320)는 그 일단이 고정부재(310)에 회전 가능하게 지지되고, 나머지 타단은 외팔보 형태로 연장된다.

그리고, 상기 앵글부재(330)는 일단이 상기 장간애자(320)에 고정되고, 나머지 타단이 장간애자(320)의 길이방향으로 연장되게 설치되며, 길이 방향으로 길게 절개된 형상을 갖는 다수개의 위치조절용 홀(331)들이 구비되어 있다.

여기서, 상기 위치조절용 홀(331)은 앵글부재(330)를 수직하게 관통하며, 상호 일정한 간격을 유지하도록 형성되어 있는데, 상기 위치조절용 홀(331)을 통해 상기 지지클램프(200)가 지지브래킷(300)에 고정 설치될 수 있다.

구체적으로 상기 지지클램프(200)의 홀딩 플레이트(240)를 원하는 위치의 위치조절용 홀(331)에 올려놓은 상태에서 볼트(242)와 너트(244)를 통해 체결하면 상기 지지클램프(200)가 앵글부재(330)에 고정될 수 있다.

한편, 상기 앵글부재(330)의 타단에는 유지 및 보수 시 고전압의 전기로부터 작업자의 안전을 확보하기 위한 접지봉연결구(350)가 설치된다. 상기 접지봉연결구(350)는 'ㄷ'자 형상으로 절곡된 봉으로서, 그 양단이 앵글부재(330)에 고정된다. 따라서 앵글부재(330)와 접지봉연결구(350)의 사이에 형성된 공간으로 미도시된 접지봉을 위치시킴으로써 접지하게 된다.

본 실시 예에서는 상기 장간애자(320)가 상기 고정부재(310)에 회전 가능하게 결합된 경우를 제시하였지만, 필요에 따라 상기 장간애자(320)를 고정부재(310)에 용접에 의해 접합시켜 고정형으로 구성하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 역구배 형성 과정을 도시한 구성도이며, 도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선과 기존 강체전차선의 처짐을 비교한 구성도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선과 기존 강체전차선의 처짐량을 비교한 그래프이다.

도 8 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구배 강체전차선(400)은 메인바(410)와, 상기 메인바(410) 하부에 구비되며, 서로 대칭을 이루도록 하방으로 연장되는 2개의 텐션암(420) 및 상기 2개의 텐션암(420)과 각각 연결 형성되며, 일정 거리 이격된 지점까지 서로 마주보도록 연장되어 그 사이에 전차선이 끼워지는 2개의 클램핑암(430)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 강체전차선(400) 최상단에는 메인바(410)가 수평으로 일정한 길이를 갖도록 구비된다. 그리고 상기 메인바(410) 하면으로부터는 서로 대칭을 이루도록 하방으로 연장되는 2개의 텐션암(420)이 구비된다.

상기 각 텐션암(420)의 단부에서는 클램핑암(430)이 연장 형성된다. 상기 클램핑암(430)은 일정 거리 이격된 지점까지 서로 마주보도록 연장되며, 상기 각 클램핑암(430)의 단부 사이에 전술한 전차선(54, 도 1참조)이 삽입되어 고정된다.

상기 메인바(410), 텐션암(420) 및 클램핑암(430)은 일체로서 형성될 수 있는데, 이와 같이 구성된 강체전차선(400)은 주로 알루미늄 탄성체로 이루어지기 때문에 텐션암(420)을 일정한 힘으로 확장한 후, 인가한 힘을 제하면 원래 형태로 복원된다.

따라서 텐션암(420)을 벌린 상태에서 클램핑암(430) 사이에 전차선(54)을 끼워 넣으면 복원력에 의해 전차선(54)에 압력이 가해져 전차선(54)을 미끄러짐 없이 고정 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선(400)은 길이 방향 양 끝단보다 높은 최고점(P)을 가지도록 상부로 굽은 형태로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 8m 내지 15m의 단위 유닛으로 이루어진 강체전차선(400)은 양 끝단에서 중앙 쪽으로 갈수록 처짐이 발생하여 구조적인 문제를 야기하고 집전성능을 저하시킬 수 있다.

따라서 강체전차선(400) 시공 시 미리 상부로 굽은 역구배를 형성하여 처짐이 발생해도 원래의 팬터그라프(2, 도 7 참조)의 높이와 동일한 높이를 유지하거나 약간만 밑으로 내려오도록 하고자 하는 것이다.

이러한 강체전차선(400)의 역구배 형성은 도 9에서 보는 바와 같이 밴딩롤러(500)를 활용하여 구현할 수 있다. 즉 압출에 의해 스트레이트(straight) 형태의 강체전차선(400)을 제조한 후 밴딩롤러(500)를 통해 양 끝단보다 중앙 부분의 최고점(P)이 높아지도록 역구배를 가진 형태로 가공하는 것이다.

이때 상기 최고점(P)은 상기 양 끝단보다 3mm 내지 6mm 더 높게 형성될 수 있다. 양끝단과 최고점의 높이 차이가 3mm보다 작은 경우에는 처짐 보상의 효과가 작아 의도한 높이보다 강체전차선(400)이 더 처지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 양 끝단과 최고점의 높이 차이가 6mm보다 큰 경우에는 최고점에서 너무 높게 휘어진 형태가 되어 처짐이 발생해도 팬터그라프와 접점 유지가 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 상기 강체전차선(400)의 상부로 굽은량은 3mm 내지 6mm 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

도 10(a)에 도시된 바와 같이, 역구배를 가지도록 강체전차선(400)을 구성하면 처짐이 발생하더라도 도 11(a)에서 보는 바와 같이 처짐 강체전차선(400) 단면의 최저점 이하로 내려가지 않는 것을 확인할 수 있다.

반면에 기존의 강체전차선의 경우 처음에는 도 10(b)처럼 스트레이트로 형태를 유지하고 있지만 처짐이 발생하면서 도 11(b)에서 보는 바와 같이 중앙쪽은 아래로 많이 내려간 것을 확인할 수 있다.

그리고 도 12에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 강체전차선(400)의 처짐에 의한 최대 변위는 2mm 이하로 억제할 수 있으므로 기존 강체전차선에 있어서 처짐에 의해 발생하던 문제를 해결할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명에 따른 역구배 강체전차선은 강체전차선의 처짐량을 최소화하여 집전성능을 향상시킬 수 있고, 전기철도의 고속화에 따라 팬터그라프로부터 받는 압상력과 양력의 영향에서도 철도 운행의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있으며, 강체전차선의 구조를 개선하여 안정성과 내구성을 확보하고 집전성능을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

50 : 강체전차선 100 : 신축이음장치
200 : 지지클램프 300 : 지지브래킷

Claims (4)

1. 메인바;
   상기 메인바 하부에 구비되며, 서로 대칭을 이루도록 하방으로 연장되는 2개의 텐션암; 및
   상기 2개의 텐션암과 각각 연결 형성되며, 일정 거리 이격된 지점까지 서로 마주보도록 연장되어 그 사이에 전차선이 끼워지는 2개의 클램핑암;을 포함하며,
   길이 방향 양 끝단보다 높은 최고점을 가지도록 상부로 굽은 것을 특징으로 하는 역구배 강체전차선
2. 제1항에 있어서,
   상기 최고점은 상기 양 끝단보다 3mm 내지 6mm 더 높은 것을 특징으로 하는 역구배 강체전차선.
3. 제1항에 있어서,
   상기 강체전차선의 처짐에 의한 최대 변위는 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 역구배 강체전차선.
4. 제1항에 있어서,
   상기 강체전차선은 밴딩롤러에 의해 상부로 굽혀져 형성되는 것을 특징으로 하는 역구배 강체전차선.
   

Images