KR20190036498A - 전력구 자재 취급 시스템 및 이송방법 - Google Patents

전력구 자재 취급 시스템 및 이송방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몇 가지 부품 취급 기구를 갖는 전력구 자재 취급 및 케이블 포설 시스템을 기술한다. 복수의 운송기(155)는 트랙 트레이(150)를 따라 이동하도록 직렬로 연결된다. 연결된 운송기(155)는 전송 케이블 및 파이프를 지지하고, 전력구(10)를 따라 포설하기 위해 접근통로 스테이션으로부터 케이블 및 파이프가 전달되도록 한다. 원격 가이드 차량(Rmote Guide Vehicle; RGV)(200)은 트랙 트레이(150)를 가로 질러 걸쳐있다. 원격 가이드 차량(200)은 직렬 연결된 운송기(155)와 함께 각 케이블 및 파이프를 당길 수 있다. 다른 원격 가이드 차량(200)은 자재 및 공구를 지정된 보관 또는 도킹 스테이션(600)으로 운반하거나 작업자를 지정된 작업 구역으로 운반할 수 있다. 이러한 원격 가이드 차량(200) 중 일부는 재료, 공구 또는 작업자를 작업 높이 및/또는 측면 도달 거리로 이동시키기 위해 적재 프레임(175) 또는 리프팅 플랫폼(300)이 장착된다. 이들 원격 가이드 차량(200)은 제어기(250)를 통해 원격으로 제어되거나 수동으로 제어 될 수 있다.

Description

전력구 자재 취급 시스템 및 이송방법{Cable Tunnel Materials Handling Systems and Method of Transportation}
본 발명은 대구경 공동구에서의 전력구 자재 취급 시스템 및 이송방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 둘 다 2017년 9월 27일자로 출원 된 싱가포르 특허 출원 제10201707978Q호 및 제10201707980R호에 대한 우선권을 주장하며, 양 출원에 개시된 내용은 그 전체가 통합된다.
개착식 공법(Open Trench Method)을 이용한 공공 서비스 시설물의 지하 설치는 주변 시설의 파괴를 초래하며 경제적이지 못하다. 개착식 굴착은 오염, 건설 현장 주변의 경제적 중단, 교통 혼란 등을 야기한다. 많은 국가에서 도로 차단을 피하고 안전한 시설 설치를 위해 깊은 터널을 비개착식으로 뚫는다. 이 터널은 터널의 측면을 따라 송전 케이블을 배치해야 한다. 이러한 터널 중 일부는 전력, 수도, 통신 회선 등을 분배하기 위해 사용될 수 있다. 이 중 일부는 작고 가벼운 케이블이지만, 다른 것들은 직경이 180㎜이고 무게가 약 45㎏/m 인 것과 같이 커질 수 있다. 공동구의 직경이 6m 정도로 큰 경우 이러한 크고 무거운 케이블을 설치하려면 높이와 측면 도달 거리가 조정 가능한 기계가 필요하다. 또한 이들 기계의 구성 요소는 공동구를 위쪽의 지면에 연결하는 접근통로에 끼울 수 있도록 치수가 제한되어야 한다. 그런 다음 이들 기계 구성 요소 중 일부는 터널의 다른 부분에 자재와 공구를 운반하기 위해 공동구 내부에서 조립될 수 있다.
작고 가벼운 케이블의 경우, 기존의 케이블 설치 기계는 수작업으로 작업할 수 있으며, 들어올림 및 운반을 위해 지브 호이스트 및/또는 지게차를 사용하여 비계할 수 있다. 크고 무거운 케이블을 세우는 데는 운반 기계 및 윈치와 같은 기존의 기계를 사용하여 케이블을 제 위치로 당길 수 있다. 공동구 직경이 크고 길 때, 이러한 종래의 케이블 포설 기계 및 자재 취급 시스템은 비효율적이다. 따라서, 이러한 크고 긴 공동구에서 사용하기 위해서는 다른 유형의 자재 취급 시스템을 제공 할 필요가 있다.
다음은 본 발명의 기본적인 이해를 제공하기 위해 개략적인 요약을 제공한다. 이 개요는 본 발명의 광범위한 개관이 아니며, 본 발명의 주요 특징을 식별하기 위한 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 발명 개념 중 일부를 후술하는 상세한 설명의 서두로서 일반화된 형태로 제시하는 것이다.
본 발명은 유인 또는 무인, 전기 또는 인간으로 구동되는 것 또는 이들의 조합인 여러 가지 자재 취급기구가 구비된 전력구 자재 취급겸 케이블 포설 시스템을 제공한다. 각 자재 취급 장치는 공동구를 따라 케이블 및/또는 파이프를 설치하거나 준비하기 위해 중 케이블, 파이프, 공구, 장비 및 작업자를 터널의 다른 부분으로 운반하는 데에도 사용할 수 있다.
일실시예에서, 본 발명은 대형 굴착식 공동구에서 케이블, 파이프, 자재 구성 요소, 공구 또는 작업자를 이송하기 위한 자재 취급 시스템을 제공하며, 이 시스템은 편평형 U자형 채널 상기 엣지는 실질적으로 수평한 플랜지로 형성되어, 트랙 트레이의 직선 부분을 연결함으로써 만곡된 궤적이 형성되는 한편, 트랙 트레이를 종단 간에서 결합함으로써 직선 궤도가 터널을 따라 서비스 지상에 위치되도록 하는 단계; 각각의 운송기는 U자형 채널 내부에 끼워지도록 작동 가능하고 유효하중을 견디도록 설계된 수직 바퀴 세트 및 트랙 트레이를 따라 병진 이동을 가이드하는 수평 휠 세트에 의해 그에 따라 병진 이동되도록 안내되는 복수의 운송기; 및 각각이 케이블 또는 파이프의 위치를 결정하기 위해 함몰된 채널을 가지며, 하나의 구동 휠에 의해 지지되어 트랙 트레이의 실질적인 중심을 따라 주행하고, 주행하는 4세트의 롤러에 의해 안내되며, 트랙 트레이의 내부 표면을 따라 안내되는 복수의 원격 가이드 차량(RGV); 상기 케이블들, 파이프들, 자재 구성 요소들, 공구들 등은 복수의 운송기 상에 지지되고, 원격 가이드 차량들 중 하나 이상에 의해 트랙 트레이를 따라 이동하도록 전력이 공급된다.
바람직하게는, 운송기 및 원격 가이드 차량은 케이블, 체인 또는 로프에 의해 열차 구조로 이동하도록 연결된다. 충돌 방지 센서는 각 원격 가이드 차량의 끝면에 있다.
바람직하게는, 원격 가이드 차량은 휴대용 제어기로부터 제어되는 것이 바람직하며, 휴대용 제어기는 원격 가이드 차량을 개별적으로 제어하거나 원격 가이드 차량 그룹을 제어하도록 동작할 수 있다. 그룹 제어에서도 토글 스위치를 통해 각 원격 가이드 차량을 선택할 수 있다. 그룹 제어를 사용하면 원격 가이드 차량이 공통 방향 또는 이동 속도로 작동할 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 운송자 또는 원격 가이드 차량이 목적지 프레임 또는 도킹 스테이션에 자재 구성 요소, 도구 등을 운반하기 위해 적재 프레임과 함께 장착된다.
바람직하게는, 작업자가 원하는 높이 및/또는 측면 도달 거리에서 작업을 수행할 수 있도록 작업 플랫폼이 운송기 또는 원격 가이드 차량에 장착되는 것이 바람직하다. 견인바에 의해 직렬 연결된 원격 가이드 차량이 케이블 및 파이프 배치 기계로 구성될 수도 있다.
다른 실시예에서, 대형 굴착식 공동구에서 자재 또는 작업자를 이송하는 방법이 제공되며, 이 방법은 편평형 U자형 시트 금속 트레이를 사용하여 터널을 따라 가이드 트랙을 배치하는 단계를 포함하며, 실질적으로 수평한 플랜지; 트랙 트레이에서 병진 이동시키기 위해 복수의 운송기를 조립하는 단계; 및 트랙 트레이에서 병진 이동시키고 하나 이상의 원격 가이드 차량을 하나 이상의 운송기에 연결하여 열차 구조로 이동시키기 위해 복수의 원격 가이드 차량을 조립하는 단계; 케이블, 파이프, 자재 구성 요소, 공구 등이 트랙 샤프트를 따라 접근통로 스테이션으로부터 터널의 미리 정해진 구역에 위치한 목적지 스테이션으로 이송될 수 있다.
상기 발명에 따르면, 랙 브래킷, 케이블 홈통, 케이블 스페이서, 파이프 스페이서 및 커버/상부 트로프(troughs) 등의 자재 구성 요소는 작업 대상 저장소 또는 도킹 스테이션으로 보다 터널 내의 구역으로 효율적으로 이동될 수 있다. 또한 작업자는 대상 작업 영역으로 이동할 수도 있다. 모든 원격 가이드 차량이 전원을 공급받는 것은 아니며, 필요한 견인력에 따라, 원격 가이드 차량은 양 단부에 전력이 공급될 수 있는 반면, 중간 원격 가이드 차량의 일부는 유동차량(free-wheel)일 수 있다.
본 발명에 따르면 원격 가이드 차량 또는 자율적인 원격 가이드 차량을 사용하여 자재의 이동 과정의 자동화가 가능해지며, 자재와 공구가 작업장에 전달될 때 필요한 높이와 측면 도달 거리로 작업 플랫폼을 작동시켜 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 비한정적인 실시예에 의해 설명된다.
도 1a는 전형적인 대형 굴착식 터널의 수평 단면도.
도 1b 및 도 1c는 터널에 대한 샤프트의 수직 단면도.
도 1d는 터널의 단면도.
도 1e는 케이블 및 파이프의 장착의 단면도
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이 트랙을 따라 케이블을 잡아당기기 위한 원격 가이드 차량 및 운송기의 도면.
도 2b는 트레이 트랙을 따라 이동하기 위한 운송기의 도면.
도 2c와 2d는 트랙 트레이를 따라 전송 케이블을 이동시키기 위한 운송기의 도면.
도 2e는 트랙 트레이의 직선 섹션을 사용하여 곡선형 트랙의 일부를 형성하는 상태의 도면.
도 2f 내지 2h는 도 2a 내지 2e에 도시된 운송기를 잡아당기는 원격 가이드 차량의 도면.
도 2i 및 2j는 원격 가이드 차량을 동작시키기 위한 제어기의 도면.
도 3a 및 도 3b는 트랙 트레이를 따라 전송 케이블을 잡아 당기기 위한 원격 가이드 차량의 도면.
도 3c는 터널벽을 따라 장착된 오버 헤드 케이블 홈통으로 케이블 및 파이프를 리프팅 및 이동시키기 위한 리프팅 플랫폼으로 구성된 원격 가이드 차량을 나타낸 도면.
도 3d 내지 3n은 다양한 유형의 리프팅 플랫폼을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 트랙 트레이를 따라 케이블 홈통 및 공구를 이동시키기 위한 운송기의 사용상태를 나타낸 도면.
도 4c는 설치 중에 케이블 홈통 및 공구를 이동시키기 위한 원격 가이드 차량의 사용상태를 나타낸 도면.
도 5a 및 도 5b는 트랙 트레이를 따라 랙 브래킷 또는 빔을 이동시키기 위한 운송기의 사용상태를 나타낸 도면.
도 5c 및 5d는 설치 중인 랙 브래킷 및 빔을 이동시키기 위한 원격 가이드 차량의 사용상태를 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 트랙 트레이를 따라 일정한 간격으로 배치된 도킹 스테이션이 구비된 원격 가이드 차량의 무인 시스템을 나타낸 도면.
도 6c 및 6d는 운송기 또는 원격 가이드 차량으로부터 도킹 스테이션으로의 구성 요소(예 : 랙 브래킷, 케이블 트러프, 케이블 클램프, 파이프 스페이서, 커버/상부 트로프 및 공구)의 하중을 이동시키는 언로더를 나타낸 도면.
도 7은 종래의 시스템과 비교하여 자재 취급 시스템의 인력 절감을 나타내는 차트.
본 발명의 하나 이상의 특정 및 대안적인 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 한정사항없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백하다. 한정사항 중 일부는 발명을 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않을 수 있다. 용이한 참조를 위해, 공통의 참조 번호 또는 일련의 숫자가 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 특징을 언급할 때 도면 전체에 사용될 것이다.
도 1a는 대형 굴착식 전력구(10)의 예시적인 수평 정렬 또는 평면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 터널(10)은 직선 및 곡선 구역으로 구성된다. 터널(10)은 종종 매우 길며 종종 작업 구역으로 나뉘어진다. 각각의 터널은 예를 들어 터널 또는 작업 영역의 각각의 단부에 위치한 접근통로(70, 70a, 70b)를 통해 출입할 수 있다. 접근통로(70, 70a, 70b)는 케이블, 파이프, 자재, 도구, 장비 등 및 사람을 터널 안팎으로 운반하는데 사용된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 전송 케이블(20) 또는 파이프(22)는 드럼 또는 릴(25)로부터 풀려지고, 갠트리 크레인(80)상의 호이스트(90)를 제어함으로써 터널(10) 내로 하강된다. 도 1c는 전송 케이블(20) 또는 파이프(22)를 풀기 위해 터널(10) 바닥 및 샤프트 벽을 따라 전개되는 운반 기계(92)를 도시한다. 일 실시예에서, 케이블(20) 및 파이프(22)의 자유 단부는 스트랩(160)에 의해 운송기(155) 상에 위치되고 장착되며, 운송기(155)는 원격 가이드 차량(200)에 의해 트랙 트레이(150)를 따라 당겨진다. 이들 원격 가이드 차량(200) 및 운송기(155)는 필요한 견인력에 따라 열차 구조로 직렬로 연결된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 터널(10) 내의 작업 현장으로 자재, 공구, 장비 및 작업자를 이송하는 것 이외에, 터널(10)을 따라 전송 케이블(20) 또는 파이프(22)를 트랙 트레이(150)를 따라 잡아당기기 위해 일부 원격 가이드 차량(200)은 유인 제어 또는 무인 제어될 수 있으며, 일부는 터널(10) 내부의 설치 단계에 따라 개별적으로 또는 그룹으로 제어되는데, 이러한 사항은 원격 가이드 차량(200) 및 관련된 제어기(250)가 설명 된 후에 더 명확해질 것이다.
다시 돌아가면, 도 1d는 터널(10)의 단면도를 도시한다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 터널(10)은 실질적으로 6m의 직경을 가지며, 주어진 구역에서 길이가 수 km에 이른다. 터널(10)의 기저부는 2개의 중공형 주조 구조물(11)로 형성되고, 분할벽(12)은 터널(10)을 2개의 절반 챔버로 분리시킨다. 각각의 절반 챔버를 따라, 한 쌍의 레일(13)은 벽의 각 측면을 따라 설치된 소화전(14)과 함께 터널을 따라 이동 경로를 형성한다. 분할벽의 각 측면을 따라 규칙적인 간격으로 다른 스위치, 센서 등의 사이에 저전압 분배 박스(15), 조명(16) 및 환기팬(17)이 설치된다. 각각의 절반 챔버의 천정을 따라, 리프팅과 호이스팅을 위한 I-빔(18)이 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 완전히 설치되면, 터널(10)이 전송 케이블(20)과 파이프(22)를 옮길 수 있게 되어 중공형 주조 구조물(11) 내부에 2세트의 케이블 및 파이프가 설치된다.
이해할 수 있는 바와 같이, 주행 경로는 단지 약 1m 너비의 축간거리(wheel base)를 허용하지만, 약 2 내지 2.5m의 측면 도달 거리 및 약 3 내지 4m (I-빔(18)까지)의 헤드룸을 필요로 한다.
도 2b는 트랙 트레이(150) 및 운송기(155)의 일부를 도시한다. 트랙 트레이(150)는 양 측면이 수평 플랜지로 형성된 편평형 U자형 채널로 형성된 판금으로 제조된다. 트랙 트레이(150)는 끝과 끝이 서로 연결되면서 함께 결합되어 긴 트랙을 형성한다. 곡선형 트랙 트레이(150a)는 도 2e에 도시된 바와 같이, 판금 채널의 직선형 부분을 연결함으로써 형성된다. 각각의 운송기(155)는 운반할 유효하중의 대부분을 이송하는 일련의 수직 롤러/휠(156)을 가지며, 수평 롤러/휠(157)은 편평형 U자형 채널의 측면 가장자리에 의해 안내됨으로써 운송기(155)가 트랙 트레이(150) 및 곡선형 트랙 트레이(150a)를 따라 안내되는데, 특히 굴곡부를 따라 안내된다.
도 2c와 도 2d는 스트랩(160)에 의해 직렬 연결된 운송기(155) 상에 위치하면서 장착되는 전송 케이블(20)의 일부를 도시한다. 이러한 운송기(155)는 연결 케이블, 체인 또는 로프(158)에 의해 직렬로 연결된다. 운송기(155) 사이의 간격은 전송 케이블 및 파이프의 크기 및 강성에 따라 변하며, 약 2m 정도 떨어져 있을 수 있다. 실제로, 전송 케이블(20)의 각 릴은 길며, 보통 길이가 약 1-2㎞이다. 예를 들어, 케이블(20)이 직경 180㎜, 길이 1㎞, 무게 약 45㎏/m 인 경우, 각각의 케이블 릴(25)은 약 50톤까지 중량을 갖는다. 실제로, 각 케이블(20) 및 파이프(22)는 터널(10) 내로 내려가면서 운송기(155)에 연속적으로 묶여서 케이블 및 파이프 포설장치(100)가 각 케이블/파이프를 터널의 측벽을 따라 설치된 각각의 랙/트로프를 따라 작업 위치로 이동시키는데 사용할 때까지 터널(10)의 내부로 내려간다.
도 2f 내지 2h는 원격 가이드 차량(200) 및 그의 제어기(250)의 상세를 도시한다. 도 2f에 도시된 바와 같이, 원격 가이드 차량(200)은 케이블(20) 및 파이프(22)의 일부를 위치시키기 위해 상부면(201)을 따라 형성된 V자형 또는 U자형의 지지채널(202)을 갖는다. 바람직하게는, V자형 채널(202)은 편평한 바닥을 갖는다. 상부면(201)에는 원격 가이드 차량(200)의 전원이 들어올 때 켜지는 회전지시등(220)이 있다. 원격 가이드 차량(200)의 전방 단부 표면에는 충돌방지센서(210)가 있다. 바람직하게는, 충돌방지센서(210)는 전방 단부 표면에 있는 홈의 내부에 위치된다. 또한, 전방 단부 표면은 전기커넥터(215)를 갖는데, 이것은 원격 가이드 차량(200) 내부에 위치한 배터리(도시되지 않음)를 충전하고, 전자 부품 및 관련 소프트웨어에 파라미터/프로그램을 설정하고, 원격 가이드 차량으로부터 데이터 로그를 추출하고, 로컬 제어기(250)와의 수동 접속을 위해 사용될 수 있다.
원격 가이드 차량(200)의 전방 단부 및 후방 단부는 각각의 범퍼(204)에 의해 보호된다.
도 2g와 2h에 도시된 바와 같이, 원격 가이드 차량(200)은 하나의 구동휠(205)에 의해 동력을 받고 4개의 밸런싱휠(206)에 의해 지지된다. 밸런싱휠(206)은 원격 가이드 차량(200)의 4개의 모서리 각각에 인접하여 위치하며, 터널(10)을 따라 작업 지면에 접촉한다. 구동휠(205)은 트랙 트레이(150, 150a)를 따라 내측면과 접촉하고, 트랙 트레이(150)의 내부면을 따라 안내되는 4세트의 가이드롤러(207)에 의해 중심을 따라 안내된다.
도 2i는 원격 가이드 차량(200)과 함께 사용하기 위한 제어기(250)를 도시한다. 각각의 제어기(200)는 휴대 가능하며, 제어면(251), 비상버튼(260) 및 핸드스트랩(270)을 갖는다. 제어면(251)에는 시작버튼(252), 모드스위치(253), 방향스위치(254) 및 속도노브(255)가 구비된다. 바람직하게는, 각각의 원격 가이드 차량(200, 200a, 200b 등)은 전자식 식별정보를 가지며, 예를 들어 도 2j와 같이 수동/로컬 모드 스위치(253)가 꺼질 때 제어기(250, 250a 등)에 무선으로 접속된다. 그룹 제어에서는 직렬 연결된 원격 가이드 차량(200) 그룹은 연관된 토글스위치(256)를 선택적으로 스위칭함으로써 제어기(250)를 통해 무선으로 연결된다. 원격 가이드 차량(200)과 연관된 표시등(267)은 원격 가이드 차량이 동작할 때 켜진다. 그룹 제어에서는 그룹의 방향과 속도가 설정된다.
도 3a 및 도 3b는 트랙트레이(150, 150a)에 걸쳐 있으면서 트랙 트레이를 따라 실질적으로 이동 가능한 원격 가이드 차량(200)을 도시한다. 예를 들어, 원격 가이드 차량(200)은 2개의 배터리(도시되지 않음)에 의해 전력이 공급될 수 있는데, 각각은 약 2시간 동안 사용하기에 충분한 전력을 포함한다. 원격 가이드 차량(200)은 케이블이 원격 가이드 차량의 상부에 묶여있을 때 전송 케이블(20)을 잡아당기기 위해 사용된다. 하나의 원격 가이드 차량이 견인력에 제한이 있을 수 있으므로, 직렬로 연결된 복수의 원격 가이드 차량(200)이 케이블(20)의 각각의 영역을 견인하는 데 사용될 수 있다. 적용된 자재 취급 시스템에 따라서는, 리프팅 플랫폼(300)(예를 들어 수직포스트(320)에 의해 안내되는)은 와이어 로프 윈치(wire rope winch)(330)(도 3c와 도 3l에 도시된 바와 같이 전동식 또는 수동식)에 의하거나, x-리프트 기구(310)에 의하거나(도 3i에서와 같이), 랙 브라켓(23), 케이블 트러프(24), 스페이서(26, 28), 클램프(27), 볼트, 너트, 나사 등을 설치하기 위해 부품, 공구 및 작업자를 적절한 높이로 운반 및 들어올리는 수직 유체 실린더(325)에 의해 동작한다.
이러한 방식으로, 터널(10)을 따라 간격을 두고 위치한 저장 또는 도킹 스테이션(600)에서 이들 구성 요소, 툴 등을 내려서 보관할 필요가 없다.
다수의 원격 가이드 차량(200)은 견인바(50)에 의해 연결되어 케이블 및 파이프 포설장치(100)를 구성한다. 터널(10)을 따라 케이블과 파이프를 동시에 설치하기 위해 여러 개의 이러한 케이블 및 파이프 포설장치(100)가 배치될 수 있다. 이러한 이동 가능한 자재 취급 시스템으로 인해, 터널 내의 작업 설비의 효율 및 생산성은 상당히 개선되어 상대적으로 더 작은 인력이 요구되고 비계 작업이 필요없어진다. 특히 종래의 방법으로 케이블을 잡아당기는 것과 비교할 때, 케이블 롤러, 운반 기계 또는 윈치를 고정하기 위한 비계가 필요하지 않으며, 장비의 동원 및 해제에 시간이 절약된다. 따라서 서비스 접지를 준비하고 케이블을 잡아당기거나 자재, 공구 등을 운반할 준비를 하는 처리 시간이 실질적으로 제거된다. 그 대신에, 자재 이송 시간을 최소화하거나 운송기(155), 원격 가이드 차량(200) 및 케이블 및 파이프 포설장치(100)의 사용을 최대화하기 위해 자재, 부품 및 공구의 일부가 터널(10)을 따라 위치한 창고 또는 도킹 스테이션(600)으로 이동 될 수 있다.
도 3d 내지 도 3h는 케이블 및 파이프 포설장치(100)의 평면도를 도시한다. 케이블 및 파이프 포설장치(100)는 열차 구조와 같이 견인바(50)에 의해 서로 회동 가능하게 연결되는 복수의 기계 유닛으로 구성된다. 예를 들어, 케이블 포설장치(100)는 케이블 및 파이프의 크기 및 허용 굴곡 반경에 따라 5 내지 10 기계 단위로 구성될 수 있다. 기계 단위의 간격은 케이블 및 파이프를 지지하기 위해 터널 측벽을 따라 설치된 랙 브래킷(23)의 간격과 동일한 것이 바람직하다.
제1기계 유닛에는 케이블 피더(30)가 장착되는데, 케이블 피더(30)는 초기 동작 동안 케이블(20)과 파이프(22)를 파지하고, 케이블 및 파이프의 일부를 케이블 포설장치(100) 상으로 밀어낸다. 각각의 두 번째 및 뒤따르는 기계유닛에는 조정 가능한 높이를 갖는 작업 플랫폼(305)이 원격 가이드 차량(200) 상에 장착된다. 그리고 작업 플랫폼(305)의 각각에는 활주 플랫폼(400)이 장착된다. 롤러 조립체(500, 500a)(도 3e 내지 도 3h에 도시됨)는 차례로 활주 플랫폼(400) 및 제2기계 유닛 상에 장착된다. 이러한 방법으로 케이블 및 파이프 포설장치(100)는 포설장치(100)가 전진함에 따라 케이블 및 파이프의 연속되는 길이를 지지한다. 그리고 케이블(20) 및 파이프(22)는 롤러 조립체(500, 500a) 상에서 위쪽과 옆쪽으로 밀어올려진다. 그래서 케이블(20) 및 파이프(22)는 각각의 홈통(24) 위로 들어 올려진다.
케이블 및 파이프는 그 후 트러프(24) 내부에 위치된 각각의 스페이서(26 또는 28) 상에 제 위치에 놓이도록 밀려날 수 있다.(도 1e 참조) 케이블 및 파이프를 홈통(24) 내로 가압하는 것을 용이하게 하기 위해, 롤러 조립체(500a)(수직 가이드 롤러 없음)가 마지막 또는 마지막 두 개의 기계 유닛(예로서)에 장착된다. 한 세트의 케이블(예를 들어, 3개의 케이블)이 홈(24) 내부에 놓여지면, 클램프(27)가 사용되어 케이블(20)을 위치시킨다. 케이블 스페이서(26)는 바람직하게는 지지 래크 브래킷(23)의 피치 간격에 따라 간격을 두고 이격된다. 그리고 나면 파이프 스페이서(28)가 케이블 세트(20) 위에 위치되고, 케이블 및 파이프 포설장치(100)는 파이프 스페이서(28) 상에 2개의 수관(22)(직경 100㎜의 HDPE 파이프와 같은)을 놓고 커버 또는 상부 트로프(25)가 하부 트로프(24) 위에 고정된다. 물론, 이들 케이블(20) 및 파이프(22)는 한정된 길이로 공급되며, 이들이 들어 올려지기 전에 결합되어 각각의 홈통에 놓인다.
이러한 방식으로, 케이블 및 파이프의 연속 길이는 터널(20)의 측벽을 따라 놓여진다. 말할 필요없이, 활주 플랫폼(400) 또는 롤러 조립체(500, 500a)가 부착되기 전에, 조정 가능한 작업 플랫폼 높이를 갖는 이러한 케이블 및 파이프 포설장치(100)는 터널을 따라 조명 및 기계 환기팬용 전기 케이블, 배전함, 스위치, 센서 등을 비롯한 기타 기계 및 전기 설비를 설치하는 데에도 사용할 수 있다.
도 3i 내지 도 3n은 다양한 기계적 수단에 의해 작동 가능한 리프팅 플랫폼(300)을 도시한다. 예를 들어, 도 3i는 x-리프트 기구(310)를 사용하는 리프팅 플랫폼(300)을 도시한다. 일부의 전진 기계 유닛은 1단 또는 2단 x-리프트 기구를 사용하는 반면, 뒤쪽의 기계 유닛은 수직 도달 거리에 따라 달라지는 3단 또는 4단 x-리프트 기구를 채택한다. 이러한 리프팅 플랫폼의 장점은 작업 플랫폼(305)의 수평 평탄도가 모든 높이에서 유지된다는 것이다.
도 3j는 2단 유체 실린더 또는 액츄에이터(325) 및 2단 신축 포스트(320)를 사용하는 리프팅 플랫폼(300a)을 도시한다. 도 3k는 2단 유체 실린더(325), 2 단 신축 포스트(320) 및 x-리프트 기구(310a)(실린더 작동기 없음)를 사용하는 리프팅 플랫폼(300b)을 도시한다. 조절 가능한 스토퍼(327)는 작업 플랫폼(305)을 원하는 높이로 고정시키는데 사용된다. x-리프트 메커니즘은 작업 플랫폼의 수평 평탄도를 보장하는 한편, 유체 실린더(325)는 상승력을 제공한다. 또한, (예를 들어, 2개 또는 3개의 섹션으로 제거 가능하게 연결된) 길다란 한 쌍의 안내 기둥(322) 및 풀리/스프로킷(340), 로프/체인(350) 및 윈치(330)를 제공하는 것이 가능하며, 작업 플랫폼(305)의 높이는 도 3l에 도시된 바와 같이, 윈치 (330)를 작동시킴으로써 조절될 수 있다.
도 3m은 상기 리프팅 플랫폼(300c)의 변형예인 리프팅 플랫폼(300d)을 도시한다. 이러한 리프팅 플랫폼(300d)의 수직 포스트(322)는 오버헤드 I-빔(18)까지 연장되어 오버헤드 I-빔(18)과 접촉(슬라이딩 또는 롤링)한다. 슬라이딩 또는 롤링 접촉은 롤러 또는 슬라이딩 패드에 의해 구현된다. 롤러 또는 슬라이드 패드는 폴리 아미드 또는 HDPE와 같은 적합한 중합체로 제조될 수 있다. 경우에 따라서는 측방향 연장 아암(370)이 수직 포스트(322)의 종단 또는 중간 위치 근처에서 연결될 수 있다.
연장 아암(370)의 단부는 터널 측벽과의 접촉지지를 위한 롤러/슬라이드 패드(380)로 구성될 수 있다. 이 리프팅 플랫폼(300d)과 함께, 케이블 및 파이프 포설장치(100)의 상부는 I-빔 또는 터널 측벽과 함께 베어링 지지부를 가지며, 안정성을 유지하기 위해 필요한 평형추(counterweights)가 감소되거나 제거될 수 있다.
도 3n은 또 다른 실시예에 따른 리프팅 플랫폼(300e)을 도시한다. 작업 플랫폼(305)의 높이는 높이 적층 유닛(307)을 설치 또는 제거함으로써 조정된다. 활주 플랫폼 (400)은 상기 케이블 및 파이프 포설장치(100)를 구성하는데 사용될 때, 작업 플랫폼(305) 위에 장착될 수 있다. 그리고 나서 롤러 조립체(500, 500a)가 활주 플랫폼(400) 상에서 활주하도록 장착될 수 있다.
활주 플랫폼은 작업 플랫폼(305) 상에서 활주하도록 장착될 수도 있고 장착되지 않을 수도 있다. 활주 플랫폼(400)이 작업 플랫폼(305) 상에서 미끄러질 때, 롤러 조립체(500, 500a)는 활주 플랫폼(400) 상에서 미끄러질 필요가 없다. 평형추(60)는 리프팅 플랫폼(300, 300a-300e)과 케이블 및 파이프 포설장치(100)의 안정성을 유지하기 위해 사용된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 측면 연장 암(370a)이 작업 플랫폼(305)에 연결되어 말단 롤러/슬라이드 패드(380)가 터널의 측벽과 베어링 접촉하도록 할 수 있다.
이러한 자재 취급 시스템의 예로서, 도 4a 및 도 4b는 터널(10)을 따라 일부 케이블 홈통(24), 케이블 스페이서(26), 클램프(27), 파이프 스페이서(28), 커버/상부 홈통(25) 및 다른 긴 부재를 이송하기 위해 운송기(155)에 장착되는 적재 프레임(170)을 도시한다.
각각의 커버 또는 케이블 홈통(25)은 길이가 약 2.8m이고, 연결 케이블이나 로프 또는 체인(158)에 의해 직렬로 연결된 2개의 운송기(155)가 이러한 긴 부재를 운반하는 데 사용된다. 도 4c는 일부 케이블 홈통, 스페이서, 클램프, 커버 및 다른 긴 부재를 이동시키기 위한 운송기(155) 대신에 원격 가이드 차량(200)을 도시한다. 열차 형태의 그룹을 형성하기 위해 직렬로 연결될 때, 일부 원격 가이드 차량(200)은 동력을 공급받고, 중간의 일부 원격 가이드 차량(200)은 유동차량으로 전환될 수 있다.
상기 실시예와 마찬가지로, 도 5a 및 도 5b는 일부 랙 브래킷 또는 빔(23)을 이동시키기 위해 운송기(155) 상에 장착되는 적재 프레임(170)을 도시한다. 도 5c는 적재 프레임(170)을 이송하기 위한 원격 가이드 차량(200)의 사용을 도시한 반면, 도 5d는 작업 플랫폼과 리프팅 플랫폼, 적재 프레임(170)이 장착된 원격 가이드 차량(200)을 도시한다. 장착된 작업 플랫폼을 갖는 이 원격 가이드 차량은 케이블 및 파이프 포설장치(100)를 사용하는 작업과는 별개로 상승된 높이에서의 작업이 수행되도록 해준다. 도 3c, 4c, 5c 및 5d에 도시된 바와 같이, 회전 지시등(220)은 적재 프레임 상으로 재배치된다. 원격 가이드 차량(200)의 전원이 켜지면 회전 지시등(220)은 작업자에게 안전 경고를 제공한다.
도 6a 및 도 6b는 다른 실시예에 따른 자율 원격 가이드 차량(200a)을 도시한다. 자율 원격 가이드 차량(200a)에는 RFID 태그가 장착되어 있다. RFID 태그는 사용자로 하여금 부품 및 도구를 목적지 도킹 스테이션(600, 600a 등)에 전달하도록 자율적인 원격 가이드 차량(200a)을 프로그램하게 한다. 또한, 상이한 작업 구역에 있는 목적지 도킹 스테이션(600, 600a 등)도 식별되고 프로그래밍 될 수 있다. 도킹 스테이션(600, 600a 등)은 터널(10)을 따라, 예를 들어 50m 마다 등간격으로 이격될 수 있다. 이들 자율 원격 가이드 차량(200a)의 충돌을 피하기 위해, 각 자율 원격 가이드 차량의 전단에 장착 된 LIDAR(Light Detection And Ranging) 충돌 방지 센서(210)가 유용하다.
도 6c 및 도 6d는 도킹 스테이션(600)에 위치한 언로더(620)의 실시예를 도시한다.
언로더(620)는 운송기(155) 또는 원격 가이드 차량(200)의 경로 위로 연장하거나, 운송기(155)나 원격 가이드 차량(200)에 장착된 적재 프레임(170)으로부터 부품 및/또는 도구를 회수하도록 사용된다.
한 실시예로서, 언로더(620)는 트랙 트레이(150) 위로 연장되고 상하로 움직이면서 부품 및/또는 공구를 각각의 도킹 스테이션(600)으로 용이하게 이송할 수 있도록 하는 연장 가능한 영역을 갖는다.
상기 자재 취급 시스템을 사용함에 있어서의 이점은 효율 및 생산성의 개선이다. 도 7은 종래의 시스템과 비교하여 상기 자재 취급 시스템을 작동시키기 위해 요구되는 공수에 대한 비교 차트를 도시한다. 또한 원격 가이드 차량 또는 자율적인 원격 가이드 차량을 사용하면 자동화가 더욱 가능해진다. 자재와 공구가 작업장에 전달될 때 필요한 높이와 측면 도달 거리로 작업 플랫폼을 작동시켜 효율성과 생산성을 향상시킨다.
특정 실시예가 설명되고 예시되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에 많은 변경이나 수정, 변형 및 조합이 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 자율 원격 가이드 차량에는 수동 오버 라이드(over-ride) 선택기가 장착되어 있어 조작자가 제어할 수도 있다. 또한 원격 가이드 차량은 예를 들어 거리 센서, 레이저 등으로 트랙 트레이를 따라 조정하거나 안내할 수 있다.

Claims (16)

  1. 대용량 공동구에서 케이블, 파이프, 자재 부품, 공구 또는 작업자를 이송하기 위한 자재 취급 시스템에 있어서,
    실질적으로 수평 플랜지로 형성된 측면을 갖는 편평형 U자형 채널로 형성되며, 곡선형 트랙은 트랙 트레이의 직선 부분을 연결함으로써 형성됨에 반해 직선형 트레이는 터널을 따라 트랙 트레이를 종단 간에서 결합함으로써 작업 지면 상에 위치하는 트랙 트레이와;
    각각의 운송기가 U자형 채널 내부에 끼워지고 유효 하중을 견디도록 설계된 수직 휠 세트 및 트랙 트레이를 따라 이동을 안내하는 수평 휠 세트에 의해 이동하도록 안내되는 복수의 운송기와;
    하나의 구동 휠에 의해 지지되어 트랙 트레이의 실질적인 중심을 따라 주행하고, 트랙 트레이를 따라 주행하는 4세트의 롤러에 의해 안내되며, 케이블 또는 파이프의 위치를 결정하기 위한 함몰 채널을 갖는 복수의 원격 가이드 차량;을 포함하며,
    상기 케이블, 상기 파이프, 상기 자재 부품, 상기 공구는 복수의 운송기 상에 지지되고, 하나 또는 그 이상의 원격 가이드 차량에 의해 트랙 트레이를 따라 이동하도록 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운송기 및 상기 원격 가이드 차량은 케이블, 체인, 로프 중 어느 하나에 의해 열차 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 원격 가이드 차량의 단부면 상에 위치하는 충돌 방지 센서를 더 포함하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 원격 가이드 차량의 네 구석 근방에 배치된 4개의 밸런싱 휠을 더 포함하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    개별적으로 원격 가이드 차량을 제어하거나 원격 가이드 차량 그룹을 제어하도록 동작 가능한 휴대용 제어기를 더 포함하며, 상기 그룹 내의 각 원격 가이드 차량은 토글 스위치에 의해 더 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원격 가이드 차량 각각은 전원이 켜지면 점멸하는 회전 지시등과, 상기 원격 가이드 차량에 내장된 배터리에 전력을 공급하고, 상기 원격 가이드 차량에 저장된 데이터를 입출력하는 전기 커넥터를 더 포함하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    자재 부품 또는 공구를 운반하기 위해 운송기 및/또는 원격 가이드 차량에 장착되는 적재 프레임을 더 포함하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 지시등은 상기 원격 가이드 차량에서 상기 적재 프레임으로 재배치되는 것을 특징으로 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    일부 원격 가이드 차량은 견인바(bar)에 의해 직렬로 연결되고 작업 플랫폼은 원격 가이드 차량의 각각에 장착되어 케이블 및 파이프 포설장치를 형성하고, 상기 케이블 및 파이프 포설장치는 터널벽에 설치된 랙 브래킷에 도달할 수 있도록 수직(높이 방향) 및 측면으로 연장되도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터널 내부에서 상기 트랙 트레이의 일측을 따라 간격을 두고 배치된 도킹 스테이션을 더 포함하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 도킹 스테이션은 언로더를 더 포함하며,
    상기 언로더는 상기 트랙 트레이의 외측 및 상측으로 연장되도록 동작하거나 승하강하도록 동작하고, 이를 통해 도킹 스테이션과 운송기 또는 원격 가이드 차량 사이에 자재 부품, 도구, 작업자를 이송하는 동작을 하는, 전력구 자재 취급 시스템.
  12. 대용량 공동구에서 자재 또는 작업자를 이송하기 위한 방법에 있어서,
    실질적으로 수평 플랜지로 형성된 가장자리를 갖는 편평형 U자형 시트 금속 트레이를 사용하여 터널을 따라 가이드 트랙을 배치하는 단계와;
    트랙 트레이에서 병진 이동시키기 위해 복수의 운송기를 조립하는 단계;
    트랙 트레이에서 병진 이동시키고 하나 이상의 원격 가이드 차량을 하나 이상의 운송기에 연결하여 열차 구조로 이동시키기 위해 복수의 원격 가이드 차량을 조립하는 단계를 포함하며,
    케이블, 파이프, 자재 부품, 공구가 트랙 트레이를 따라 접근통로 스테이션으로부터 터널의 미리 정해진 구역에 위치한 목적지 스테이션으로 이송될 수 있도록 하는, 이송방법.
  13. 제12항에 있어서,
    원격 가이드 차량을 개별적으로 또는 원격 가이드 차량의 그룹을 제어하도록 구성된 휴대용 제어기로부터 원격 가이드 차량의 병진이동을 제어하는 단계를 더 포함하는, 이송방법.
  14. 제13항에 있어서,
    원격 가이드 차량의 그룹을 제어하는 것은 토글 스위치를 통해 상기 그룹 내의 각 원격 가이드 차량을 선택하는 단계를 더 포함하는, 이송방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    원격 가이드 차량 그룹을 제어하는 것은 공통 방향 또는 공통 속도를 설정하는 단계를 포함하는, 이송방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    트랙 트레이의 측면 상에 또는 터널 내의 미리 정해진 구역 내의 스테이션에 위치한 미리 정해진 도킹 스테이션에 이송 및 도킹하기 위해 원격 가이드 차량을 프로그래밍하는 단계를 더 포함하는, 이송방법.
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