KR20220071996A - 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것이다.
본 발명은 내측 레일과 외측 레일을 포함하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 있어서, 곡선구간에서 상기 외측 레일은 지면과 평행하게 일정한 높이로 설치되고, 상기 내측 레일은 아래방향으로 볼록한 완만한 곡선 형상으로 형성되어, 철도차량의 양측 차륜이 상기 외측 레일을 주행하는 거리와 상기 내측 레일을 주행하는 거리가 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

산악철도차량용 곡선구간 레일 구조 {sturcture of railway for mountain railways}

본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것이다.

철도차량은 자동차가 다니는 일반적인 도로가 아닌 특수한 통로, 즉 선로인 레일 위를 운행하도록 제작되었기 때문에, 차량의 종류가 달라도 그 기본구조는 모두 같은데, 철도차량은 차륜부(車輪部)·차대부(車臺部)·차체부(車體部) 및 부속장치로 되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 철도차량은 일반적으로 평탄한 지역에 부설된 선로를 주행하고 있으나, 비교적 경사가 급한 산악지대에 부설된 선로를 주행할 수도 있는데, 경사가 급한 산악지대를 주행하는 철도차량 및 선로를 산악 철도라고 한다.

그리고, 철도차량의 차륜과 레일은 모두 금속재로 이루어지기 때문에 점착력이 일반 도로주행 차량보다는 떨어지게 되어, 산악 철도와 같이 경사가 심한 지역을 운행할 경우에는 철도 차량이 경사진 선로의 하부쪽으로 미끄러지는 경우가 많아, 운행이 용이하지 않기 때문에 철도차량이 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 선로의 중심부에는 선로를 따라 랙기어로 이루어지는 랙 레일을 설치하고, 차량에는 상기 랙 레일에 대응되도록 피니언 기어를 설치하여 철도차량이 겨사진 선로의 하부쪽으로 미끄러지는 것을 방지하여 안정적으로 경사지역을 주행할 수 있게 한다.

이러한, 산악철도차량이 주행하는 레일은 경사지역 뿐만 아니라 선회지역, 즉 곡선구간 또한 많이 포함되어 있는데, 도 1에 도시한 바와 같이 산악철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우, 곡선구간의 곡선반경 내측에 위치한 내측 레일(10)과 곡선구간의 곡선반경 외측에 위치한 외측 레일(20) 간 곡선반경에 의한 길이 차이(R2>R1)에 의해 외측 차륜이 외측 레일에 대해 미끄러짐 현상이 발생하여 제대로 지지되지 못하고 통통 튀는 현상이 발생된다.

따라서, 종래에는 이러한 문제점을 해결하게 위해 산악철도차량의 차축과 차륜 사이에 베어링을 삽입 설치하여 차륜이 랙 레일과 피니언 기어에 의해 회전하는 차축과 독립적으로 구동될 수 있도록 구성하였는데, 이러한 경우 제동시 차륜이 헛돌게 되어 제동이 제대로 이루어지지 않게 될 우려가 있을 뿐만 아니라, 랙 레일이 설치되지 않은 지역에서는 정상적인 주행이 이루어지지 않게 되므로 경사지역이 아닌 평지에서도 불필요한 랙 레일을 설치하여야 하는 문제점이 있다.

한국 공개특허 제10-2016-0005173호 한국 등록특허 제10-2013389호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 곡선구간에서도 내측 및 외측 레일을 주행하는 거리가 동일하게 되므로 양측 차륜이 안정적으로 레일에 지지되어 주행이 이루어져 경사가 없는 평지에서는 랙 레일을 별도로 설치하지 않아도 주행안정성을 유지할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 철도차량에 적용될 수 있는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 내측 레일과 외측 레일을 포함하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 있어서, 곡선구간에서 상기 외측 레일은 지면과 평행하게 일정한 높이로 설치되고, 상기 내측 레일은 아래방향으로 볼록한 완만한 곡선 형상으로 형성되어, 철도차량의 양측 차륜이 상기 외측 레일을 주행하는 거리와 상기 내측 레일을 주행하는 거리가 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내측 레일은 외측 레일과 동일한 높이의 곡선구간의 시작지점에서 중간지점까지 외측 레일에 비해 높이가 점점 낮아지도록 구성되고, 중간지점부터 곡선구간의 끝지점까지 높이가 점점 높아져 곡선구간의 끝지점에서 외측 레일과 동일한 높이가 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 레일과 외측 레일 사이의 거리는 곡선구간의 시작지점부터 끝지점까지 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 내측 레일과 외측 레일의 사이에는 랙레일이 구비되되, 상기 랙레일의 상부면은 곡선구간에서 내측 레일측으로 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 랙레일은 상부면이 곡선구간의 시작지점에서 중간지점으로 갈수록 경사가 급해지고, 중간지점에서 곡선구간 끝지점으로 갈수록 경사가 완만해지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 오목한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 곡선구간에서도 내측 및 외측 레일을 주행하는 거리가 동일하게 되므로 양측 차륜이 안정적으로 레일에 지지되어 주행이 이루어져 경사가 없는 평지에서는 랙 레일을 별도로 설치하지 않아도 주행안정성을 유지할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 철도차량에 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 산악 철도용 선로의 곡선구간을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조를 도시한 개념도.
도 3은 도 2의 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조의 측면을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조의 다른 실시 예를 도시한 개념도.
도 5는 도 4의 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조 중 랙레일을 도시한 개념도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조를 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2의 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조의 측면을 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조의 다른 실시 예를 도시한 개념도이며, 도 5는 도 4의 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조 중 랙레일을 도시한 개념도이다.

본 발명은 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 곡선구간의 곡선반경 외측에 위치한 외측 레일(120)은 지면에 평행하게 일정한 높이로 설치되고, 곡선구간의 곡선반경 내측에 위치한 내측 레일(110)은 아래방향으로 볼록한 완만한 곡선 형상으로 형성되어, 내측 레일(110)을 주행하는 산악철도차량의 차륜이 주행하는 거리(L1)와 외측 레일(120)을 주행하는 산악철도차량의 차륜이 주행하는 거리(L2)가 동일하게 형성되도록 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 산악철도차량의 차륜은 차축의 양측에 설치되어 일체로 회전하는 것으로 종래의 도 1처럼 내측 레일(10)과 외측 레일(20)이 곡선반경에 의해 길이차가 나는 경우, 내측 레일(10)을 주행하는 내측 차륜과 외측 레일(20)을 주행하는 외측 차륜 간 주행거리가 달라지게 되어(R2>R1) 내측 차륜이 내측 레일(10)을 주행하는 거리가 짧아 외측 차륜은 외측 레일(20)에 대하여 미끄러짐 현상이 발생하여 제대로 지지되지 못하고 튀는 현상이 발생되게 되는 문제점이 있었는데, 본 발명에 따르면, 내측 레일(110)을 아래로 볼록한 곡선 형상으로 형성함으로써 내측 레일(110)의 주행 거리(L1)와 외측 레일(120)의 주행 거리(L2)가 동일하게 형성되어 내측 차륜과 외측 차륜이 곡선구간에서도 동일한 거리를 주행하게 되는 효과가 있으므로, 산악철도차량의 차체가 기울어진 상태에서 일체로 회전하는 내측 및 외측차륜이 내측 및 외측 레일(110,120)에 안정적으로 지지된 상태로 주행할 수 있어 주행안전성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

이때, 상기 내측 레일(110)은 곡선구간의 시작지점 및 끝지점에서는 외측 레일(120)과 동일한 높이로 설치되고, 곡선구간의 시작지점에서 중간지점까지는 외측 레일(120)에 비해 높이가 점점 낮아지도록 구성(높이차:H)되고, 중간지점부터 곡선구간의 끝지점까지 높이가 점점 높아져 곡선구간의 끝지점에서 외측 레일(120)과 동일한 높이가 되도록 구성되어 직선구간과 곡선구간의 연결부분에서의 산악철도차량의 주행이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 산악철도차량의 차축에 설치되는 양측 차륜의 거리는 일정하므로 내측 레일(110)과 외측 레일(120)은 곡선구간의 시작지점부터 끝지점까지 일정거리를 유지하도록 설치된다.

즉, 내측 레일(110)이 곡선구간의 시작지점 및 끝지점에서는 외측 레일(120)과 같은 높이로 설치되고 중간지점에서 외측 레일(120)에 비해 가장 높이가 낮아지므로 낮아지는 높이에 따른 거리차를 고려하여 내측 레일(110)이 곡선구간의 시작지점 및 끝지점에서 중간지점으로 갈수록 외측 레일(120) 측으로 가깝게 설치함으로써 내측 레일(110)과 외측 레일(120)은 곡선구간의 시작지점부터 끝지점까지 일정거리를 유지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따르면 상기와 같은 구성에 의해 산악철도차량의 내측 및 외측차륜이 내측 및 외측 레일(110,120)에 안정적으로 지지되게 되어 산악철도차량의 주행구간 중 경사가 없는 평지구간에서는 랙레일(130)이 없어도 산악철도차량이 안정적으로 주행할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 철도차량에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조(100')의 다른 실시 예에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 경사구간 중 곡선구간의 내측 레일(110)과 외측 레일(120)의 사이에 랙레일(130)이 더 구비될 수 있으며, 상기 랙레일(130)은 상부면이 내측 레일(110)측으로 하향 경사지게 형성되어 산악철도차량의 차체를 안정적으로 지지할 수 있도록 구성된다.

즉, 전술한 바와 같이 내측 레일(110)이 아래쪽으로 볼록한 형상으로 설치되어 산악철도차량의 차륜이 내측 레일(110) 및 외측 레일(120)에 지지될 때 차체가 내측 레일(110) 측으로 기울어지게 되는데, 이러한 차체의 기울어지는 정도에 대응되도록 상기 랙레일(130)의 상부면이 내측 레일(110)이 설치된 방향으로 경사를 갖도록 형성됨으로써 차체를 보다 안정적으로 지지할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 랙레일(130)의 상부면이 곡선구간의 시작지점부터 중간지점까지 갈수록 경사가 급해지도록 형성되고, 중간지점부터 끝지점까지 갈수록 경사가 완만해지도록 형성되어 내측 레일(110)의 형상에 따라 내측 레일(110) 및 외측 레일(120)을 주행하는 차량이 기울어지는 정도에 대응되도록 함으로써 산악철도차량을 안정적으로 주행할 수 있도록 지지할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 산악철도차량의 레일 구조(100,100')에 의하면, 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일(110)을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일(110)과 외측 레일(120)의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하며, 곡선구간에서도 내측 및 외측 레일(110,120)을 주행하는 거리가 동일하게 되므로 양측 차륜이 안정적으로 레일에 지지되어 주행이 이루어져 경사가 없는 평지에서는 랙 레일(130)을 별도로 설치하지 않아도 주행안정성을 유지할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 철도차량에 적용될 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량용 레일의 곡선구간에서 내측 레일을 하방으로 볼록한 곡선 형상으로 형성하여 곡선구간에서의 내측 레일과 외측 레일의 길이를 동일하게 함으로써 산악철도차량의 주행 시 내,외측 차륜이 동일한 거리를 주행할 수 있도록 함으로써 외측 차륜에 발생하는 마찰 저항을 줄일 수 있고, 각 선로에 안정적으로 지지되어 주행할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 관한 것이다.

100,100': 산악철도차량용 궤도 구조
110: 내측 레일 120: 외측 레일
130: 랙레일

Claims (5)

1. 내측 레일과 외측 레일을 포함하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조에 있어서,
   곡선구간에서 상기 외측 레일은 지면과 평행하게 일정한 높이로 설치되고,
   상기 내측 레일은 아래방향으로 볼록한 완만한 곡선 형상으로 형성되어, 철도차량의 양측 차륜이 상기 외측 레일을 주행하는 거리와 상기 내측 레일을 주행하는 거리가 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 레일은 외측 레일과 동일한 높이의 곡선구간의 시작지점에서 중간지점까지 외측 레일에 비해 높이가 점점 낮아지도록 구성되고, 중간지점부터 곡선구간의 끝지점까지 높이가 점점 높아져 곡선구간의 끝지점에서 외측 레일과 동일한 높이가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 레일과 외측 레일 사이의 거리는 곡선구간의 시작지점부터 끝지점까지 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 레일과 외측 레일의 사이에는 랙레일이 구비되되,
   상기 랙레일의 상부면은 곡선구간에서 내측 레일측으로 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 랙레일은 상부면이 곡선구간의 시작지점에서 중간지점으로 갈수록 경사가 급해지고, 중간지점에서 곡선구간 끝지점으로 갈수록 경사가 완만해지도록 형성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 레일 구조.
   

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