KR20180012483A

KR20180012483A - 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치

Info

Publication number: KR20180012483A
Application number: KR1020160095366A
Authority: KR
Inventors: 최준식; 김낙경
Original assignee: 주식회사 디투엔지니어링
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-06
Also published as: KR101893775B1

Abstract

본 발명은 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치에 관한 것으로서, 브래킷(20)의 머리 금구(21)에 탈부착 가능하게 고정되는 새들(120)과, 상기 새들(120)을 관통하며 이동 가능하게 구비되는 이동 바아(110)와, 상기 이동 바아(110)의 하부는 강체 열차선을 파지하는 홀더(140)를 포함하고, 상기 홀더(140)는 새들(120)의 저면에 배치되되, 상기 이동 바아(110)는 제1스프링(111)에 의해 상기 새들(120)의 상면에 지지되고, 이동 바아(110)의 상부자유단은 상기 제1스프링(111)의 상부 말단에 지지되는 너트(120)를 체결하도록 나사산이 형성되며, 제2스프링(112)에 의해 상기 새들(120)의 저면을 지지하고, 상기 제2스프링(112)의 하부 말단은 상기 홀더(140)의 상면을 지지하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치가 제공된다.
이상 설명한 본 발명에 의해 열차 팬타그래프와 컨덕터 라지드바 사이에 이선율이 감소되어 열차 팬타그래프의 집전성능이 향상되며, 이에 따라 열차의 속도향상에 기여하고 완충효과로 클램프와 브래킷의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치{Conductor rail support buffer with a buffer function of the vibration and shock}

본 발명은 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전차선에 일정 구간마다 클램프가 구비되는 지하 250km/h급 강체 열차 선로의 각 구간 내에서 탄성차를 줄임으로써 열차 팬타그래프의 이선율을 줄이고, 추종성을 향상시켜 접전성능을 향상시키는 컨덕터 레일지지 완충장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기철도차량은 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람들이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 개통됨에 따라 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.

전기철도차량은 주행 시 필요한 전력을 가설된 강체 열차선 및 집전장치인 팬타그래프를 통하여 공급받도록 되어 있어 가설되는 열차선의 안전성은 전기철도차량이 주행함에 있어서 많은 영향을 미치게 된다.

상기 열차선의 가선방식으로 강체식은 열차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않으므로 터널 등 조가선의 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.

이러한 강체식은 도 1에 도시된 바와 같이 터널 내부에 설치되는 서포트(10)와, 상기 서포트(10)에 구비되는 브래킷(20)으로 이루어진다.

상기 브래킷(20)은 강체 열차선(R)이 설치되는 클램프(30)와 상기 클램프(30)가 설치되는 머리 금구(21)와 상기 서포트(10)에 구비되는 꼬리 금구(23)로 이루어진다.

상기 머리 금구(21)와 꼬리 금구(23)사이에는 장간애자 설치부(22)가 구비되어 장간애자(40)가 설치된다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 클램프는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 강체 열차선(R)이 설치되면 그 무게에 의해 클램프에 하측 방향의 힘이 작용하고, 열차의 팬타그래프와 접촉 시 상기 강체 열차선과 클램프에 상측 방향의 힘이 작용한다.

즉, 클램프에 상하 방향의 힘이 반복적으로 작용되는데, 종래의 클램프에는 이러한 상하 방향의 힘을 완충할 수 있는 구성이 없어 열차 팬타그래프의 집전과 열차속도 향상에 어려움이 있었다.

한편, 상기 브래킷과 클램프 및 강체 열차선 자체는 널리 알려진 것으로서, 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 이에 대한 설명과 도시는 생략한다.

일본 공개 특허 제2001-171394호 일본 공개 특허 제1988-251339호 한국 등록 특허 제10-0739328호 한국 등록 실용신안 제20-0374781호 한국 공개 특허 제10-2013-0090768호 유럽 등록 특허 제2435272호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 클램프가 구비되는 전차선의 각 구간 내에서 전차선의 탄성차를 줄임으로써 열차 팬타그래프와 라지드바 사이에 추종성이 향상되고, 열차가 브래킷을 통과하는 순간에 이선율을 감소시켜 접전성능이 향상된 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치를 제공함에 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 브래킷(20)의 머리 금구(21)에 탈부착 가능하게 고정되는 새들(120)과, 상기 새들(120)을 관통하며 이동 가능하게 구비되는 이동 바아(110)와, 상기 이동 바아(110)의 하부는 강체 열차선을 파지하는 홀더(140)를 포함하고, 상기 홀더(140)는 새들(120)의 저면에 배치되되, 상기 이동 바아(110)는 제1스프링(111)에 의해 상기 새들(120)의 상면에 지지되고, 이동 바아(110)의 상부자유단은 상기 제1스프링(111)의 상부 말단에 지지되는 너트(120)를 체결하도록 나사산이 형성되며, 제2스프링(112)에 의해 상기 새들(120)의 저면을 지지하고, 상기 제2스프링(112)의 하부 말단은 상기 홀더(140)의 상면을 지지하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치가 제공된다.

또한, 상기 제1스프링(111)의 자유길이(S1)와, 제2스프링(112)의 자유길이(S2)는, 상기 완충장치의 초기 상태에서 상기 너트(120)의 저면과 새들(120)의 상면 사이의 길이(X1)와, 상기 새들(120)의 저면과 홀더(140)의 상면 사이의 길이(X2)와, 강체 열차선을 장착하여 홀더(140)가 하강되는 하강거리(A2)와 열차의 팬타그래프와 접촉 시 홀더(140)가 상승되는 상승거리(A1) 일 때, 아래의 수학식1을 만족하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치가 제공된다.

[수학식1]

X1 < S1 < X1+A2

X2 < S2 < X2+A1

또한, 상기 제1스프링(111)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 하강거리(L)와, 상기 제2스프링(112)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 상승거리(H)는 아래의 수학식2를 만족하도록 상기 제1스프링(111) 및 제2스프링(112)의 강성을 조절하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치가 제공된다.

[수학식2]

A2 = -L * Y, A1 = H * Y (여기서, 0.7<Y<0.9)

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

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

이상 설명한 본 발명에 의해 열차 팬타그래프와 컨덕터 라지드바 사이에 이선율이 감소되어 열차 팬타그래프의 집전성능이 향상되며, 이에 따라 열차의 속도향상에 기여하고 완충효과로 클램프와 브래킷의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 강체 열차선을 파지하는 클램프와 상기 클램프를 지지하는 브래킷을 설명하는 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치에 강체 열차선이 장착된 상태를 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치에 팬타그래프와 접촉된 상태를 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 승하강 길이 제한을 설명하기 위해 홀더와 이동 바아를 도시한 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치에 강체 열차선이 장착된 상태를 나타낸 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치에 팬타그래프와 접촉된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치의 승하강 길이 제한을 설명하기 위해 홀더와 이동 바아를 도시한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 브래킷(20)의 머리 금구(21)에 탈부착 가능하게 고정되는 새들(120)과, 상기 새들(120)을 관통하며 이동 가능하게 구비되는 이동 바아(110)와, 상기 이동 바아(110)의 하부는 강체 열차선(R)을 파지하는 홀더(140)를 포함하고, 상기 홀더(140)는 새들(120)의 저면에 배치된다.

이때, 상기 이동 바아(110)는 제1스프링(111)에 의해 상기 새들(120)의 상면에 지지되고, 이동 바아(110)의 상부자유단은 상기 제1스프링(111)의 상부 말단에 지지되는 너트(120)를 체결하도록 나사산이 형성되며, 제2스프링(112)에 의해 상기 새들(120)의 저면을 지지하고, 상기 제2스프링(112)의 하부 말단은 상기 홀더(140)의 상면을 지지하도록 설치된다.

즉, 코일 스프링인 제1스프링(111)과 제2스프링(112)에 이동 바아(110)가 삽입되어 상기 새들을(120)을 기준으로 새들(120)의 상부측과 하부측에 스프링이 배치된다.

또한, 도 3 및 도 6을 참조하면, 파지부(143)에 강체 열차선이 장착되지 않은 경우의 홀더(140)의 밑면의 위치A를 기준으로 상기 완충장치(100)의 초기 상태에서 상기 너트(120)의 저면과 새들(120)의 상면 사이의 길이(X1)와, 상기 새들(120)의 저면과 홀더(140)의 상면 사이의 길이(X2)와, 강체 열차선을 장착하여 홀더(140)가 하강되는 하강거리(A2)와 열차의 팬타그래프와 접촉 시 홀더(140)가 상승되는 상승거리(A1) 일 때,

상기 제1스프링(111)의 자유길이(S1)와, 제2스프링(112)의 자유길이(S2)는 수학식1을 만족하도록 구비된다.

[수학식1]

X1 < S1 < X1+A2

X2 < S2 < X2+A1

또한, 새들(130)은 머리 금구(21)에 설치되어 고정된 상태이고, 이동 바아(110)의 하부는 홀더(140)에 고정되어 홀더(140)의 승하강에 따라 연동되며, 홀더(140)는 새들(130)의 하부에 위치한다.

따라서 이동 바아(110)가 하강하면 너트(120)가 하강하고 하강된 너트(120)는 제1스프링(111)을 압축하여 충격을 완화하게 되며, 제2스프링(112)은 자유길이(S2)로 이완된다.

또한, 이러한 상태에서 열차의 팬타그래프와 접촉 시 강체 열차선(R)과 홀더(140)가 상승되고 이에 따라 이동 바아(110) 역시 상승하게 된다.

이때, 상승된 홀더(140)에 의해 제2스프링(112)이 압축되어 충격을 완화하게 되며, 제1스프링(11)은 자유길이(S1)로 이완된다.

결국 본 발명의 완충장치(100)는 상기 제1스프링(111)에 의해 평상시 컨덕터 레일의 자중에 의하여 처짐을 지탱하고, 제2스프링(112)에 의해 열차진행시 오는 충격 및 진동을 완충할 수 있고 이에 의해 클램프와 브래킷의 손상을 방지하게 된다.

다시 말해서, 상하 방향의 힘이 반복적으로 작용되어 승하강 하는 홀더(140)가 스프링(111,112)에 의해 완충된다.

또한, 상기 클램프(30)가 구비되는 전차선의 각 구간 내에서 전차선의 탄성차를 줄임으로써 열차 팬타그래프와 라지드바 사이에 추종성이 향상되고, 열차가 브래킷(20)을 통과하는 순간에 충격을 완화시킬 수 있다.

따라서 열차가 브래킷(20)을 통과하는 순간에 이선율이 감소되어 접전성능이 향상되고, 열차에 전력이 원활하게 공급될 수 있으며, 열차의 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 완충효과로 클램프와 브래킷의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 새들(130)은 머리 금구(21)에 탈부착 가능하게 고정되며, 이를 위해 도시된 바와 같이 상기 새들(130)과 머리 금구(21)를 관통하는 볼트와 너트로 이루어지는 새들 고정구(150)를 구비할 수 있다.

그리고 상기 너트(120)와 제1스프링(111) 사이에는 테프론 와셔(W2)가 구비되고, 상기 테프론 와셔(W2)의 상부에는 평와셔(W1)가 구비된다.

또한, 상기 새들(120)과 제1스프링(111) 사이에는 테프론 와셔(W2)가 구비되고, 상기 테프론 와셔(W2)의 하부에는 평와셔(W1)가 구비된다.

이와 같은 테프론 와셔(W2)에 의해 절연이 가능하고, 평와셔(W1)에 의해 보다 안정적으로 고정된다.

강체 열차선(R)을 파지하는 홀더(140)는 다양한 구성을 가질 수 있으나 중공이고, 하측면은 개방되며 상기 이동 바아(110)의 하부에 구비되는 홀더 본체(141)와, 상기 홀더 본체(141) 내부 양 측면에 설치되어 강체 열차선(R)이 삽입되도록 요홈부(143a)가 형성된 파지부(143)를 포함할 수 있다.

또한, 요홈부(143a)가 형성된 측면이 서로 마주보도록 상기 파지부(143)가 홀더(140)에 설치된다.

또한, 상기 파지부(143) 저면에는 고정판(145)이 배치되는 것도 가능하다.

이때, 상기 홀더 본체(151)에 형성되는 관통공(142)을 고정구(144)가 관통한 후 상기 파지부(143)와 고정판(145)을 고정하는 것도 가능하다.

이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 완충장치(100)에 대한 작동 관계와 완충장치의 변위 조절 방법에 대해 설명하며, 파지부(143)에 강체 열차선이 장착되지 않은 경우의 홀더(140)의 밑면의 위치A를 기준으로 한다.

만일 강체 열차선(R)이 홀더(140)에 장착되면 그 자중에 의해 홀더(140)와 이동 바아(110)와 너트(120)가 하강하며, 위치 B까지 하강하며(하강 거리 A2), 상기 제1스프링(111)은 압축되며, 제2스프링(112)은 이완된다.

이러한 상태에서 열차의 팬타그래프와 접촉 시 강체 열차선(R)과 홀더(140)가 지점A를 지나 C지점 까지 A3 만큼 상승되며 상기 접시 스프링(S)은 이완된다.(여기서, A3=A1+A2)

이때, 지점A를 기준으로 하강 거리 A2와 상승 거리 A1을 제한해야 한다.

이를 위해, 상기 제1스프링(111)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 하강거리(L)(지점A에서 지점D까지의 거리)와, 상기 제2스프링(112)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 상승거리(H)(지점A에서 지점E까지의 거리)는 아래의 수학식2를 만족하도록 제한한다.

[수학식2]

A2 = -L * Y, A1 = H * Y (단, 0.7<Y<0.9)

여기서, 부호 '-'는 지점A를 기준으로 방향을 나타낸다.

즉, 강체 열차선(R)을 장착한 경우의 하강 거리(A2)는 지점 A에서 지점B까지로서 제1스프링(111)에 의해 정해지는 최대 하강 거리(L)를 초과하면 안 된다.

이는 하강 거리(A2)가 최대 하강 거리(L)를 초과하면 제1스프링(111)의 파손이 우려되기 때문이다. 이때, 보다 안정적인 운전을 위해 상술된 바와 같이 A2는 L의 0.7 내지 0.9로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 열차의 팬타그래프의 접촉에 의해 홀더(140)가 상승하면 지점B로부터 지점 C까지의 거리(A3)로 상승된다.

이때, 상기 A1을 제한해야 하며 이는 홀더(140)의 상승 거리(A1)가 최대 상승 거리(H)를 초과하면 제2스프링(112)의 파손이 우려되기 때문이다. 이때, 보다 안정적인 운전을 위해 상술된 바와 같이 A1은 H의 0.7 내지 0.9로 제한하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 완충장치 110 : 이동 바아
111 : 제1스프링 112 : 제2스프링
120 : 너트 130 : 새들
140 : 홀더

Claims

브래킷(20)의 머리 금구(21)에 탈부착 가능하게 고정되는 새들(120)과, 상기 새들(120)을 관통하며 이동 가능하게 구비되는 이동 바아(110)와, 상기 이동 바아(110)의 하부는 강체 열차선을 파지하는 홀더(140)를 포함하고, 상기 홀더(140)는 새들(120)의 저면에 배치되되,
상기 이동 바아(110)는 제1스프링(111)에 의해 상기 새들(120)의 상면에 지지되고,
이동 바아(110)의 상부자유단은 상기 제1스프링(111)의 상부 말단에 지지되는 너트(120)를 체결하도록 나사산이 형성되며,
제2스프링(112)에 의해 상기 새들(120)의 저면을 지지하고, 상기 제2스프링(112)의 하부 말단은 상기 홀더(140)의 상면을 지지하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치.
제1항에 있어서,
상기 제1스프링(111)의 자유길이(S1)와, 제2스프링(112)의 자유길이(S2)는,
상기 완충장치의 초기 상태에서 상기 너트(120)의 저면과 새들(120)의 상면 사이의 길이(X1)와, 상기 새들(120)의 저면과 홀더(140)의 상면 사이의 길이(X2)와, 강체 열차선을 장착하여 홀더(140)가 하강되는 하강거리(A2)와 열차의 팬타그래프와 접촉 시 홀더(140)가 상승되는 상승거리(A1) 일 때, 아래의 수학식1을 만족하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치.
[수학식1]
X1 < S1 < X1+A2
X2 < S2 < X2+A1
제3항에 있어서,
상기 제1스프링(111)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 하강거리(L)와, 상기 제2스프링(112)에 의해 정해지는 홀더(140)의 최대 상승거리(H)는 아래의 수학식2를 만족하도록 상기 제1스프링(111) 및 제2스프링(112)의 강성을 조절하는 것을 특징으로 하는 진동과 충격의 완충기능을 가진 컨덕터 레일지지 완충장치.
[수학식2]
A2 = -L * Y, A1 = H * Y (여기서, 0.7<Y<0.9)