KR20170108582A - 철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 교량용 판형교의 개량 공법에 관한 것으로, 각각 하나 이상의 대차부를 포함하며, 레일 상에서 이동 가능하고 교체공간에서 거더를 승하강시킬 수 있는 크레인을 구비하는 교체부와, 상기 교체부의 일측에 배치되고 교체거더를 적재하는 제1적재부와, 상기 교체부의 타측에 배치되고 철거거더를 적재하는 제2적재부와, 상기 제1적재부의 상면, 교체공간 및 제2적재부의 상면 사이에서 교체거더와 철거거더를 이송하는 이송부를 포함하는 철도 판형교의 거더 교체장치를 제공한다.

Description

철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법{CHANGING APPARATUS AND METHOD FOR GIRDER OF RAILWAY PLATE GIRDER BRIDGE}

본 발명은 철도 교량용 판형교의 개량 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 철도용 교량으로 널리 채택된 판형교의 거더를 효율적으로 교체할 수 있도록 하는 철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라의 많이 설치되어 있는 강교 부도상 철도교는 대부분 시공된 지 오랜 세월이 지난 상태이다. 이와 같은 기존의 철도교는 예를 들면 하로판형 거더와 같은 판형 거더를 많이 채택하고 있는데, 판형 거더는 소음이 크고 지지 가능한 하중의 크기도 작아서 교체를 필요로 한다.

종래 철도교는, 교각 상에 교좌장치가 간격을 두고 설치되고, 상기 교좌장치 위에 사각 단면모양의 빔이 설치되어 있다. 이 빔은 통상 비유 빔(BU Beam)으로 칭해진다. 이 빔은 좌우로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 수직부재와 두 수직부재의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 수평부재와 그 내부에 X자 형태로 배치되어 양측 수직부재의 상단과 하단을 서로 연결하여 지지하여주는 보강재들로 이루어져 있다. 이 빔 위에 침목이 놓이고, 그 위에 레일이 깔려있다. 상기 침목은 목재 또는 시멘트로 만든 것이 주로 사용된다.

상기와 같은 구성으로 된 국내 철도교의 대부분은 설치한지가 오래되어 그 내구연한이 다되어 교체 또는 새로운 설치의 필요성이 요구되고 있는 실정이다. 또, 무도상이기 때문에 소음이 심하게 발생되는 문제점도 있다.

일반 교량에서는 교량 자체의 하중에 의한 사하중이 약 70%, 차량의 통행에 의한 활하중이 약 30%인 반면에 철도교에서는 철도교 자체의 하중에 의한 사하중이 약 40%, 열차의 통행에 의한 활하중이 약 60%이다. 즉, 철도교는 일반 교량에 비해 활하중의 비중이 상대적으로 크고 이에 따라 열차가 철도교를 통행하는 경우 진동과 소음이 많이 발생된다. 하지만 종래의 철도교에서는 상기와 같은 소음을 줄이기 위한 배려가 전혀 없었다.

일반 교량에서는 그 교량의 공사를 위해 차량의 통행을 통제하더라도 차량들이 다른 곳으로 우회할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지 않으나, 철도교에 있어서는 어느 한 철도교에서 열차의 운행이 통제되면 열차의 우회운행이 사실상 불가능하기 때문에 노선 전체의 운행이 중단되는 문제가 있다.

도 1은 종래기술의 철도교를 나타내는 도면이다.

교각(10) 상에 교좌장치(20) 가 간격을 두고 설치되고, 교좌장치(20) 위에 사각 단면모양의 빔(31)이 설치되어 있다. 상기 빔(31)은 복수의 교차된 형태의 부재들로 이루어진다. 침목(33)은 목재 또는 시멘트로 만든 것이 주로 사용된다.

최근에는 신속설치, 설치의 간편성, 소음방지, 내구성향상 등의 이유 때문에 일반 교량의 상부구조물에서와 같이 철도교의 상부구조물도 슬라브를 갖는 스틸(steel)재 및/또는 콘크리트재로 만들고 있다. 이러한 철도교 상부구조물을 교각 아래쪽에서 철도교에 교체 설치하기 위해서는 높이가 교각의 배 이상 높으면서도 덩치가 큰 대용량의 크레인이 필요하다. 특히, 상부구조물의 길이가 10m를 넘는 경우에는 대용량의 특수크레인을 사용해서 인양해야 하는데 비용이 과도하게 소요될 뿐만 아니라 장비도 제한적이어서 쉽게 이용이 어렵다. 더군다나 국내의 영동선, 태백선 등에서와 같이 산악지역에 설치된 철도교의 상부구조물을 교체하고자 하는 경우에는 특수크레인을 현장까지 이동시키기 위해 새로이 길을 닦는 등의 추가작업이 소요되기 때문에 비경제적인 문제가 있다.

경우에 따라 철도교의 상부구조물 교체를 위해 가시설물을 설치하고, 그 위에서 상부구조물을 제작하는 방식으로 시공하는 방식도 시도되고 있으나, 가시설물의 제작이 과도한 시간과 비용이 추가로 소요되는 문제가 있다.

종래기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0692952호는 철도 크레인 및 이를 이용한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법을 개시하고 있다.

바퀴에 의해 철도 레일을 따라 이동하는 3개의 프레임 및 크레인을 포함하여 구성된다. 상기 3개의 프레임은 앞에서부터 기관차에 연결되는 교체 거더 탑재부, 거더 인양부 및 신규 거더 탑재부로 구성되며, 상기 크레인은 신규 거더 탑재부와 교체 거더 탑재부를 왕복 이동하면서 교체 거더를 인양하여 탑재하고, 신규 거더를 인양하여 교체하도록 구성된다.

과거의 방식에 비하여 작업이 단순해진 장점이 있지만, 크레인의 이동을 위한 레일이 과도하게 길고, 하방의 하중을 직접 크레인이 지지하여야 하기 때문에 구조물에 지속적인 부하가 작용하는 문제가 있다. 또한, 각각의 크레인 요소들이 독립적인 이동을 하여야 하는데 이러한 제어가 어려워 작업의 신뢰성이 높지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 거더의 교체를 신속하고 정확하게 수행할 수 있으면서도 장비에 가해지는 부하를 최소화할 수 있도록 하는 철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 레일 상에서 이동 가능하며 교체공간에서 거더를 승하강시킬 수 있는 크레인부(1100)를 구비하는 교체부(1000), 상기 교체부의 일측에 배치되고 교체거더를 적재하는 제1적재부(2000), 상기 교체부의 타측에 배치되고 철거거더를 적재하는 제2적재부(3000) 및 상기 제1적재부의 상면, 교체공간 및 제2적재부의 상면 사이에서 이송레일을 따라 교체거더와 철거거더를 이송하는 이송부(4000)를 포함하는 철도 판형교의 거더 교체장치를 제공한다. 따라서, 거더의 운반 및 이송이 신뢰성 있게 이루어질 수 있으며 장비의 부하가 최소화된다.

상기 교체부는, 하부가 개방되며 상부가 아치 형태로 이루어지고 천정측에서 크레인부를 지지하는 프레임부(1120)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 프레임부는, 측벽이 외측으로 함몰된 형태로 이루어지고 거더에 대한 유동을 허용하는 유동공간을 형성할 수 있다. 따라서, 미세한 위치의 조정이 허용되며 프레임이나 거더의 손상이 예방될 수 있다.

또한, 상기 프레임부는, 저부에 형성된 단차에 형성되고 제1적재부와 제2적재부의 이송레일과 연장되는 교체레일부(1400)가 형성될 수 있다. 따라서, 연속적인 이송라인이 형성되므로 안정적인 이송부의 이동이 가능하다.

상기 제1적재부, 교체부 및 제2적재부는, 상호 연결이 가능하도록 탈착 가능한 대차연결부(1101)와, 대차연결부의 상측에 배치되며 연결부위에서 이송레일을 연장하는 적재브릿지부(2300) 및 교체브릿지부(1300)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1적재부, 교체부 및 제2적재부는, 저부에 형성되어 레일측을 지지하여 위치를 고정하는 하나 이상의 지지부를 구비할 수 있다. 따라서, 시공과정의 안전성과 신뢰성이 향상된다.

상기 이송부는, 이송레일 및 교체레일부에 의하여 가이드되어 이동되도록 하는 이송휠(4310), 제어전력에 의하여 상기 이송휠을 구동하는 이송구동부(4120), 상판의 단부측에 배치되어 제1적재부 또는 제2적재부에 형성되는 스토퍼부에 접촉시 완충되는 완충부(4200)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 교체부는, 프레임부의 양측으로 결합되고 이송레일을 구비하는 교체대차를 구비할 수 있다. 따라서, 독립적으로 이동 및 보관이 가능하다.

한편, 본 발명은, 상기 철도 판형교의 거더 교체장치를 이용하여 거더를 교체하는 시공방법으로서, 교체부를 교체공간측에 배치하고 제1적재부에 교체거더를 마련하는 제1 단계, 크레인부에 의하여 철거거더를 상승시키는 제2 단계, 제2적재부로부터 철거이송부가 교체부로 이송되고 철거거더가 철거이송부에 안착되는 제3 단계, 철거거더가 제2적재부로 반송되는 제4 단계, 제1적재부로부터 교체거더가 교체이송부에 의하여 교체부로 이송되는 제5 단계 및 크레인이 교체거더를 지지하고 교체이송부가 제1적재부로 반송되는 제6 단계를 포함하는 거더 교체 시공방법을 제공한다.

또한, 크레인이 교체거더를 하강시키고 교량에 교체거더가 설치되는 과정에서 하중을 지지하며, 전후 및 좌우로 위치를 조정하는 제7 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따라 거더의 하중을 정확하게 지지하면서 이송부에 의하여 수평이송하고 크레인이 거더의 승하강시에만 하중을 부담하기 때문에 구조적인 신뢰성과 내구성이 보장될 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1적재부, 교체부 및 제2적재부가 상호 간에 탈착 가능하기 때문에 보관이나 이동에 있어서 편리성이 극대화되며 경제성이 향상되며, 제1적재부, 교체부 및 제2적재부 사이에 이송부의 정확한 이송을 위한 이송레일이 연결성 있게 배치될 수 있기 때문에 수평 및 수직방향 이송에 있어서 자동화가 가능하며 안전한 판형교의 교체가 수행될 수 있다.

도 1은 종래기술의 철도교를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 판형교의 거더 교체장치에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 적재부를 설명하기 위한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 교체부를 설명하기 위한 정면도이다.
도 5는 도 4의 교체부에 대한 측단면도이다.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에 의하여 거더가 교체되는 시공방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 전기 및 유압 계통을 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법을 더욱 상세하게 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 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.

본 발명은 기본적으로, 각각 하나 이상의 대차부를 포함하며, 레일 상에서 이동 가능하고 교체공간에서 거더를 승하강시킬 수 있는 크레인을 구비하는 교체부와, 상기 교체부의 일측에 배치되고 교체거더를 적재하는 제1적재부와, 상기 교체부의 타측에 배치되고 철거거더를 적재하는 제2적재부와, 상기 제1적재부의 상면, 교체공간 및 제2적재부의 상면 사이에서 교체거더와 철거거더를 이송하는 이송부를 포함하는 철도 판형교의 거더 교체장치를 제공한다.

본 발명의 설명에서는 기본적으로 철도교에 설치된 거더를 교체하기 위한 교체장치를 주로 설명하나, 다양한 형태의 철도교는 물론 지상에서 레일을 형성하기 위한 소정의 상부구조물의 교체를 위하여 사용될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 철도 판형교의 거더 교체장치에 대한 모식도이다.

도시된 상태를 기준으로 레일의 길이방향을 양측으로 정의하도록 한다.

도시된 바와 같이 교각 상에 레일(200)이 길이방향으로 배치되고 철도 판형교의 거더 교체장치는 그 레일 상을 따라 거더(100)의 교체가 필요한 공간에 이동될 수 있도록 복수의 휠을 구비할 수 있다. 상기 휠들은 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000)에 각각 형성될 수 있으며, 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000) 중의 적어도 어느 하나에는 휠에 동력을 제공하기 위한 동력제공부가 배치될 수 있고, 후술될 바와 같이 추가적인 운전부에 의하여 견인될 수도 있다.

거더(100)의 철거 및 설치가 필요한 위치를 교체공간(300)으로 정의하도록 하며, 상기 교체공간(300)에는 교체부(1000)가 배치되며 그 일측과 타측으로 각각 제1적재부(2000)와 제2적재부(3000)가 레일상에서 위치를 고정하며 이송부(4000)의 이송을 위한 이송레일을 형성하게 된다.

교체부(1000)는 교체공간(300)을 그 하측에 형성할 수 있도록 배치되고, 크레인부(1100)는 이러한 교체공간(300)에 배치되는 거더를 제1적재부(2000)에 적재된 거더로 교체하도록 승하강시키는 기능을 수행한다. 여기서, 제1적재부(2000)에 의하여 적재되고 이송부(4000)에 의하여 교체공간(300)으로 이송되는 거더를 교체거더(110)로, 교체부(1000)에 의하여 설치된 교각의 부위에서 철거되어 이송부(4000)에 의하여 제2적재부(3000)에 적재되는 거더를 철거거더(120)로 정의하도록 한다.

상기 교체부(1000)에는 소정의 프레임부가 설치되어 하부에 공간을 형성하고 이러한 공간에 거더가 승하강되면서 철거 및 교체작업이 수행된다. 이러한 프레임부에는 복수의 호이스트(1110)를 구비하는 크레인부(1100)가 설치되어 교체거더(110) 및 철거거더(120)를 승하강시키게 된다. 이러한 크레인부(1100)의 호이스트(1110)들은 교체부(1000)에서 길이방향으로 위치를 어느 정도 고정하며 필요한 경우에만 거더의 하중을 지지할 수 있다.

이송부(4000)는 제1적재부(2000)로부터 교체거더(110)를 교체공간(300)으로 이송하며, 교체공간(300)으로부터 철거되는 철거거더(120)를 제2적재부(3000)로 이송하여 적재하는 기능을 수행한다. 이러한 이송부(4000)는 양측의 적재부에 적재하는 기능과 교체거더(110)와 철거거더(120)를 이송하는 기능을 수행하는 것이다.

종래기술의 경우 호이스트가 양측으로 이동되면서 거더를 이송하고 또한 승하강하는 기능을 동시에 수행하는데, 이러한 종래기술은 두 가지의 문제점을 가진다. 하나는 교체부가 교체공간은 물론 양측의 정상적인 레일 상의 공간을 함께 커버하여야 호이스트의 이동거리를 확보할 수 있는데 이 경우 교체부의 프레임 전체의 길이가 과도하게 길게 형성되어야 하고 하중을 상부에서 지지하여야 하는 특성상 그 부피가 큰 문제를 가진다. 이는 경제성의 악화는 물론 장거리의 이동이 어려워지는 문제로 이어진다. 두 번째는, 거더가 상당히 중량이 크기 때문에 프레임이 하방으로 받는 하중이 지속적으로 작용하면서 전단력에 의하여 변형이 발생할 가능성이 크고 이는 구조적인 신뢰성의 문제로 이어진다. 또한, 호이스트는 와이어로써 거더를 지탱하여야 하는데 수평 및 수직 이동을 동시에 수행하는 관계로 인하여 바람직하지 않은 전후좌우로의 유동이 발생되면 프레임에 가해지는 부하가 불규칙한 방향으로 가중될 우려가 있다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 거더의 수평 이송은 교체부(1000)를 관통하여 이동될 수 있는 이송부(4000)가 수행하도록 하고, 교체공간(300)에서 거더의 승하강은 크레인부(1100)가 수행하도록 기능을 분리함으로써 작동 신뢰성과 내구성을 극대화한 것이다. 특히, 제1적재부(2000)와 제2적재부(3000)의 상면에서 하중을 지탱하기 때문에 하방으로 하중을 지지하는 방식에 비하여 구조적인 안정성은 매우 향상된다. 또한, 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000)가 분리될 수 있고 필요한 경우에만 연결되어 사용되기 때문에 이동, 보관 및 정비에 있어서 종래에 비하여 현저하게 편리한 장점을 가짐에 유의하여햐 한다.

이러한 거더의 교체 과정에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 적재부를 설명하기 위한 정면도이다.

본 발명의 설명에서는 교체부(1000)의 일측에 배치되는 제1적재부(2000)를 기준으로 설명하는데, 이러한 제1적재부(2000)와 제2적재부(3000)는 상호 교체부(1000)를 사이에 두고 대칭적으로 배치되기 때문에 제2적재부(3000)에 관하여 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

제1적재부(2000)는 상면에서 이송부(4000)가 이송되고 교체거더(110)가 적재될 수 있는 공간을 마련하는데, 저부에는 레일(200)에서 이동 가능하도록 복수의 휠을 포함하는 대차(참조번호 미표시)가 결합될 수 있다.

상기 제1적재부(2000)는 상측에 이송부(4000)의 이송을 위한 이송레일(미도시)가 배치될 수 있으며 이송부(4000)가 길이방향으로 이동될 수 있도록 가이드하는 기능을 수행한다.

이러한 제1적재부(2000)는 교체부(1000)와 탈착 가능하도록 배치되기 때문에 대차연결부(2100)가 타측 및/또는 일측에 형성되며, 교체부(1000)의 말단측에 배치되는 대차연결부(도 4의 1101)에 연결된다. 이러한 대차연결부는 종래의 철도차량 연결수단들이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 이송부(4000)가 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000) 사이를 왕복이동 가능하여야 하기 때문에 소정의 이송레일이 연결될 필요가 있다. 이를 위하여 제1적재부(2000)의 타측에는 교체부(1000)와의 연결을 위한 적재브릿지부(2300)가 형성되며 교체부(1000)에 형성되는 교체브릿지부(도 4의 1300)와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 적재브릿지부(2300)는 제1적재부(2000) 상판의 소정의 면에 일치되는 상면을 구비하고 대차연결부(2100)의 상측에 배치되되, 교체부(1000)를 바라보는 측으로 최소한 대차연결부(1101) 이상의 길이로 형성될 수 있다.

적재부와 교체부의 연결과정을 고려하면, 상기 적재브릿지부 및 교체브릿지부가 상시적으로 대차연결부의 상측을 덮는 상태로 배치되면 불편함이 존재할 수 있기 때문에 이러한 브릿지부들은 교체부나 적재부를 상판의 단부측에서 상하방향으로 회동될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 철도 판형교의 거더 교체장치의 이동간이나 연결과정에서는 브릿지부가 상판측으로 회동되어 포개진 상태로 배치되고, 거더의 교체시공과정에서만 회동되어 상호 마주보는 상태로 이송레일을 형성할 수 있는 것이다.

한편, 교체장치 전체가 교체공간(300)측으로 이동이 완료되면 전체적인 구조를 레일(200) 상에 고정할 필요성이 존재한다. 이를 위하여 양측으로 아우트리거(Outrigger)를 배치하는 경우도 고려될 수 있으나 이 경우 구조가 더욱 복잡하지고 무게가 증가될 수 있기 때문에 레일 또는 레일측의 지면을 지지하는 지지부(2500)가 상판의 저부에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 지지부(2500)는 유압으로 작동되어 하방으로 인출되는 실린더 형태로 구성될 수 있으며, 하단측에 레일의 형상에 대응되는 요홈이 형성될 수도 있다.

상기 제1적재부(2000)의 상판 상면에는 이송부(4000)가 좌우로 이송 가능하도록 배치됨은 상술한 바와 같다. 제1적재부(2000)는 교체거더(110)를 이송부(4000)의 상면에 안착한 상태로 지지하는데, 이러한 이송부(4000)는 시공과정에서 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000) 사이를 왕복 이동할 수 있고 이를 위하여 별도의 동력원을 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 이송부(4000)는 이송레일 상에서 이동 가능하도록 복수의 이송휠(4310)과 상기 이송휠(4310)을 구동할 수 있는 이송구동부(4120)를 구비할 수 있다. 이때, 이송부(4000)는 상시적으로 움직여야 하므로 적재부 및 교체부와 유압동력계통의 연결이 어렵기 때문에 이송구동부(4120)는 제어전력을 인가받아 회전동력을 발생하는 모터로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 이송부(4000)는 중량체인 거더를 안착한 상태로 이송하여야 하기 때문에 움직임의 과정에서 부하 및 관성이 크다. 적재부의 정확한 위치에의 고정을 위하여 스토퍼부(2200)가 구비되며 이러한 스토퍼부(2200)는 이송부(4000)의 이송프레임(4120) 단부측에 접촉되어 과도한 움직임을 제한하는 기능을 수행한다. 다만, 충격량을 고려하여 상기 이송프레임(4120)의 단부측에는 완충의 기능을 수행하는 완충부(4200)가 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 완충부(4200)는 이송프레임(4120)의 양측에 배치될 수 있다. 상기 완충부는 유압저항구조 및/또는 탄성체를 구비할 수 있다.

도 4는 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 교체부를 설명하기 위한 정면도이다.

교체부(1000)는 교체공간(300)을 지향하는 크레인부(1100)와, 크레인부(1100)를 상측에서 지지하며 내측 및 하측으로 거더(100)의 이동 공간을 형성하는 프레임부(1120)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임부(1120)의 양측으로는 휠을 구비하는 교체대차(참조번호 미표시)가 결합되어 레일(200) 상에서 이동 가능하다. 이러한 교체대차는 적재부와 마찬가지로 상판과 휠을 포함하여 구성되며, 그 상면에는 거더가 이송부(4000)에 의하여 이송될 수 있도록 이송레일이 형성된다.

또한, 양측의 적재부에 형성되는 대차연결부(2100)와 연결되는 대차연결부(1101)를 양단측에 구비하여 상호 간에 탈착 가능하다. 이때, 이송레일의 연결을 위하여 적재브릿지부(2300)와 연결되는 교체브릿지부(1300)를 양단측에 구비하며, 상기 교체브릿지부(1300)는 탈착, 이동 및 보관상 공간적인 효율성을 고려하여 상하회동 가능하도록 결합될 수 있음은 상술한 바와 같다.

프레임부(1120)는 측면상 대략 아치형으로 이루어지며 천정측에서 크레인부(1100)를 지지하며, 상기 크레인부(1100)는 복수의 호이스트(1110)로 구성될 수 있다. 이러한 호이스트(1110)들은 거더의 교체 과정에서 미세한 위치의 조정을 위하여 프레임부(1120)의 길이 한도에서 양측으로 이동 가능할 수 있다. 각각의 호이스트(1110)들은 프레임부(1120)에 형성되는 가이드레일(미도시)를 통하여 이동 가능하며, 와인딩 드럼과 와이어 및 후크를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 호이스트(1110)는 공지의 구성이 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 프레임부(1120)의 어느 한 측으로는 컨트롤러부(1200)가 배치될 수 있으며, 이러한 컨트롤러부(1200)를 통하여 작업자는 시각적으로 거더의 이동 상태를 확인하면서 조작이 가능할 수 있다. 상기 컨트롤러부(1200)의 작동과 관련하여서는 후술하도록 한다.

또한, 교체부(1000)는 교체공간(300)의 상측에서 레일(200) 상에 고정될 필요가 있는바, 이를 위하여 프레임부(1120) 양측의 대차에서 지면에 하중을 지지하면서 위치를 고정할 수 있도록 지지부(1500)가 하방으로 인출되는 방식으로 작동될 수 있다. 이와 관련하여 적재부의 지지부와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

도 5는 도 4의 교체부에 대한 측단면도이다.

프레임부(1120)는 대략 천정측에서 호이스트(1110)들을 지지하는데, 하중의 분산을 위하여 아치형으로 형성될 수 있음은 상술한 바와 같다. 측면상 호이스트(1110)들은 하중의 정확한 지지를 위하여 양측으로 중심선을 따라 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 프레임부(1120)는 내부에 거더가 승하강될 수 있는 공간을 마련하며, 또한 이송부(4000)가 이송될 수 있는 이송레일이 연장된다. 구체적으로, 상기 프레임부(1120)의 측벽측은 외측으로 함몰된 형태로서 유동공간(1123)을 형성하며 이러한 유동공간(1123)으로 이송부(4000)가 이송되며, 어느 정도 전후방으로의 거더의 유동을 허용할 수 있다. 이러한 유동공간은 프레임부(1120)와 거더의 충격을 방지하여 손상을 예방함과 동시에 전후 및/또는 좌우로 크레인부(1100)가 거더를 위치 조정할 때 유동의 허용한도를 제공한다.

상기 유동공간(1123)의 저부에는 단차가 형성되며 이러한 단차부(1121) 측에서 교체레일부(1400)가 형성되어 이송부(4000)의 이송을 가이드할 수 있다. 아때, 상기 프레임부(1120)는 하부가 개방된 형태로 구성되기 때문에 상기 교체레일부(1400)는 이송휠(4310)이 배치되는 전후측에서만 지지를 수행함에 유의한다.

상기 프레임부(1120)는 저부가 개방된 상태로 형성되어 철도교의 거더가 배치되는 부위에서 작업이 이루어질 수 있도록 하는데 이러한 시공과정과 관련하여 구체적인 설명은 후술한다.

도 6a 내지 6g는 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에 의하여 거더가 교체되는 시공방법을 설명하기 위한 모식도이다.

교체부(1000)의 일측에 배치되는 이송부는 새로운 거더가 적재되어 이송되고, 타측에 배치되는 이송부는 판형교로부터 철거된 거더가 이송되어 적재되므로 이하에서는 일측의 이송부를 교체이송부(4000a)로, 타측의 이송부를 철거이송부(4000b)로 정의하도록 한다. 다만, 이러한 배치는 반전될 수 있으며, 양측 적재부에 추가적인 제1적재부(2000) 또는 제2적재부(3000)가 배치될 수도 있다.

도 6a는 교체공간(300)에 교체부(1000)가 배치된 상태에서 거더의 교체를 위하여 준비되는 상태를 나타내고 있다. 이때, 제1적재부(2000)에는 교체이송부(4000a)가 새로운 교체거더(110)를 안착한 상태에서 준비되고, 크레인부(1100)는 철거거더(120)에 후크를 장착하여 해체된 철거거더(120)를 상승시키게 된다.

크레인부(1100)가 프레임부(1120) 내부에서 소정의 높이까지 들어올린 상태에서 철거이송부(4000b)는 제2적재부(3000)로부터 이송레일을 따라 교체부(1000)의 프레임부(1120) 내부의 교체레일부(1400)에 위치된다.

도 6b에서는 철거거더(120)가 철거이송부(4000b)에 안착되는 상태를 나타내며, 크레인부(1100)는 철거거더(120)의 승강상태를 해제하여 철거이송부(4000b)가 하중을 지지할 수 있도록 한다.

그러면 도 6c와 같이 철거이송부(4000b)가 다시 제2적재부(3000)로 반송되어 철거거더(120)를 인출하게 된다.

이에, 새로운 교체거더(110)를 교체공간(300)의 해체된 부위에 설치하는 공정을 수행하게 되는데, 도 6d와 같이 교체이송부(4000a)가 교체거더(110)를 교체부(1000)로 이송레일을 따라 이송시킬 수 있다. 도 6e에 도시된 바와 같이 교체거더(110)가 교체공간(300)의 상측으로 정확한 위치에 이송되면 크레인부(1100)의 호이스트에서 하중을 지지하도록 하고 설정된 높이로 승강시키면 교체이송부(4000a)는 다시 제1적재부(2000)로 반송된다.

도 6f는 호이스트(1110)의 와이어가 신장되어 해체된 판형교의 교체공간(300)에서 새로운 교체거더(110)를 설치하는 공정을 나타내며, 이때 설치과정에서 크레인부(1100)는 교체거더(110)가 정확한 위치에 배치되어 시공과정에서 하중을 지지하도록 양측으로의 위치를 미세조정할 수 있다. 또한, 경우에 따라 상기 크레인부(1100)는 전후방향으로도 위치를 조정할 수도 있음은 물론이다.

교체거더(110)의 설치가 완료되면 호이스트(1110)는 와이어를 권취하여 도 6g와 같이 최종적으로 철도 판형교의 거더 교체장치가 이동될 수 있는 상태로 준비된다.

정리하면, 본 발명의 거더 교체 시공방법은, 교체부를 교체공간측에 배치하고 제1적재부에 교체거더를 마련하는 단계와, 크레인부에 의하여 철거거더를 상승시키는 단계와, 제2적재부로부터 철거이송부가 교체부로 이송되고 철거거더가 철거이송부에 안착되는 단계와, 철거거더가 제2적재부로 반송되는 단계와, 제1적재부로부터 교체거더가 교체이송부에 의하여 교체부로 이송되는 단계와, 크레인이 교체거더를 지지하고 교체이송부가 제1적재부로 반송되는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 교체이송부(4000a)는 제1적재부(2000)와 교체부(1000) 사이에서 교체거더(110)를 이송하고, 철거이송부(4000b)는 교체부(1000)와 제2적재부(3000) 사이에서 철거거더(120)를 이송하기 때문에 상호 이송거리가 제한되어 있는 차이를 가지며, 이에 따라 본 발명의 개념에서는 이송부(4000)가 교체이송부(4000a)와 철거이송부(4000b)의 두개로 구성되는 것이 가장 바람직하다.

도 7은 본 발명의 철도 판형교의 거더 교체장치에서 전기 및 유압 계통을 설명하기 위한 구성도이다.

유압 및 전력라인의 배치관점에서 본 발명은 동력계통의 시스템을 구성할 수 있으며, 본 발명은 기본적으로 제1적재부(2000), 교체부(1000) 및 제2적재부(3000)가 연결되어 교체시공을 수행하는데, 전체적인 대차의 이동 및 동력의 발생을 위하여 실제 사용상태에서는 운전부(5100)와 발전부(5200)가 추가적으로 결합될 수 있다.

상기 운전부(5100)는 동력원을 구비하며 전체적으로 대차연결부에 의하여 연결된 대차들의 이동을 제어하며, 발전부(5200)는 각각의 구동계통 및 컨트롤러부(1200)에 전력원을 공급하는 기능을 수행한다.

컨트롤러부(1200)는 상술한 바와 같이 교체부(1000) 측에 배치되어 작업자가 직접 시각적으로 시공상태를 확인하면서 조작을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 상기 컨트롤러부(1200)의 배치는 선택적이다.

이러한 컨트롤러부(1200)는 크레인부(1100)에 배치되는 각각의 호이스트(1110)의 신축을 제어할 수 있는 크레인제어부(1210)를 구비할 수 있다. 이러한 크레인제어부(1210)는 거더(100)를 이송부(4000)에 안착하거나 이송부(4000)에의 안착상태를 해제할 수 있도록 소정의 안착위치에서 승강시키고, 거더(100)를 교체공간(300)의 시공위치까지 하강시키거나 시공위치로부터 승강시키는 기능을 수행할 수 있다. 추가적으로, 정확한 위치의 조정을 위하여 각각의 호이스트(1110)들을 교체부(1000)의 길이방향으로 이동시킬 수도 있음은 물론이다.

이송제어부(1220)는 이송부(4000)가 이송레일을 따라 이송될 수 있는 제어신호를 출력하며, 정확하게는 철거이송부(4000b)가 제2적재부(3000)로부터 교체부(1000)로 이송되고 철거거더(120)를 안착한 상태에서 다시 반송되는 과정과, 교체거더(110)를 안착한 상태에서 제1적재부(2000)로부터 교체부(1000)로 이송되고 교체거더(110)를 크레인부(1100)에 전달해준 이후에 반송되는 과정에서 양측방향으로의 이송동력의 제공과 소정의 정지위치에의 정지신호를 제공할 수 있다.

또한, 지지제어부(1230)는 제1적재부(2000)와 제2적재부(3000) 및/또는 교체부(1000)에 배치되는 지지부에 동력을 제공하도록 함으로써 시공상태에서 정확하게 하중을 지지하고 위치를 고정할 수 있도록 한다.

상기 지지부와 크레인부(1100)는 큰 비교적 큰 하중을 지지하기 때문에 유압의 동력을 통하여 제어되는 것이 바람직하다. 따라서, 유압탱크(6100)에서 저장되는 작동오일은 유압펌프(6200)에 의하여 유압라인(6001)을 통하여 각각의 구동부에 제공될 수 있으며, 상기 크레인제어부(1210)와 지지제어부(1230)는 유압펌프(6200) 및 유압라인(6001) 상의 밸브(미도시)에 제어신호를 송신할 수 있다.

또한, 이송제어부(1220)는 상술한 바와 같이 적재부 및 교체부와 분리된 상태로 지속적인 이송이 이루어져야 하기 때문에 전력라인(5001)을 통하여 이송을 제어하는 것이 바람직하며, 이에 따라 이송구동부(4120)는 모터로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 철도 판형교의 거더 교체장치 및 그 시공방법에 의하여, 거더의 하중을 정확하게 지지하면서 이송부에 의하여 수평이송하고 크레인이 거더의 승하강시에만 하중을 부담하기 때문에 구조적인 신뢰성과 내구성이 보장될 수 있는 장점이 있다.

또한, 제1적재부, 교체부 및 제2적재부가 상호 간에 탈착 가능하기 때문에 보관이나 이동에 있어서 편리성이 극대화되며 경제성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 제1적재부, 교체부 및 제2적재부 사이에 이송부의 정확한 이송을 위한 이송레일이 연결성있게 배치될 수 있기 때문에 수평 및 수직방향 이송에 있어서 자동화가 가능하며 안전한 판형교의 교체가 수행될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...거더 110...교체거더
120...철거거더 200...레일
300...교체공간 1000...교체부
1101...대차연결부 1100...크레인부
1110...호이스트 1111...와이어
1120...프레임부 1121...단차부
1122...천정부 1123...유동공간
1200...컨트롤러부 1210...크레인제어부
1220...이송제어부 1230...지지제어부
1300...교체브릿지부 1400...교체레일부
1500,2500...지지부 2000...제1적재부
2100...대차연결부 2200...스토퍼부
2300...적재브릿지부 3000...제2적재부
4000...이송부 4100...이송프레임
4120...이송구동부 4200...완충부
4310...이송휠 5001...전력라인
5100...운전부 5200...발전부
6001...유압라인 6100...유압탱크
6200...유압펌프

Claims (10)

1. 레일 상에서 이동 가능하며 교체공간에서 거더를 승하강시킬 수 있는 크레인부(1100)를 구비하는 교체부(1000);
   상기 교체부의 일측에 배치되고 교체거더를 적재하는 제1적재부(2000);
   상기 교체부의 타측에 배치되고 철거거더를 적재하는 제2적재부(3000); 및
   상기 제1적재부의 상면, 교체공간 및 제2적재부의 상면 사이에서 이송레일을 따라 교체거더와 철거거더를 이송하는 하나 이상의 이송부(4000);를 포함하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 교체부는,
   하부가 개방되며 상부가 아치 형태로 이루어지고 천정측에서 크레인부를 지지하는 프레임부(1120)를 구비하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   측벽이 외측으로 함몰된 형태로 이루어지고 거더에 대한 유동을 허용하는 유동공간(300)을 형성하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   저부에 형성된 단차에 형성되고 제1적재부와 제2적재부의 이송레일과 연장되는 교체레일부(1400)가 형성되는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1적재부, 교체부 및 제2적재부는,
   상호 연결이 가능하도록 탈착 가능한 대차연결부(1101)와, 대차연결부의 상측에 배치되며 연결부위에서 이송레일을 연장하는 적재브릿지부(2300) 및 교체브릿지부(1300)를 구비하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1적재부, 교체부 및 제2적재부는,
   저부에 형성되어 레일측을 지지하여 위치를 고정하는 하나 이상의 지지부를 구비하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 이송부는,
   이송레일 및 교체레일부에 의하여 가이드되어 이동되도록 하는 이송휠(4310), 제어전력에 의하여 상기 이송휠을 구동하는 이송구동부(4120), 상판의 단부측에 배치되어 제1적재부 또는 제2적재부에 형성되는 스토퍼부에 접촉시 완충되는 완충부(4200)를 구비하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 교체부는,
   프레임부의 양측으로 결합되고 이송레일을 구비하는 교체대차를 구비하는 철도 판형교의 거더 교체장치.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 철도 판형교의 거더 교체장치를 이용하여 거더를 교체하는 시공방법으로서,
   교체부를 교체공간측에 배치하고 제1적재부에 교체거더를 마련하는 제1 단계;
   크레인부에 의하여 철거거더를 상승시키는 제2 단계;
   제2적재부로부터 철거이송부가 교체부로 이송되고 철거거더가 철거이송부에 안착되는 제3 단계;
   철거거더가 제2적재부로 반송되는 제4 단계;
   제1적재부로부터 교체거더가 교체이송부에 의하여 교체부로 이송되는 제5 단계; 및
   크레인이 교체거더를 지지하고 교체이송부가 제1적재부로 반송되는 제6 단계;를 포함하는 거더 교체 시공방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제6단계 이후에,
    크레인이 교체거더를 하강시키고 교량에 교체거더가 설치되는 과정에서 하중을 지지하며, 전후 및 좌우로 위치를 조정하는 제7 단계;를 더 포함하는 거더 교체 시공방법.
    

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