KR20220115648A - 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 있어서, 산악철도차량의 차축 양측 단부에 각각 구비되는 제1 및 제2차륜 중, 상기 제1차륜은 차축과 함께 회전하도록 구성되고, 상기 제2차륜은 차축과 독립적으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템 {Curved section travelling system for mountain railways}

본 발명은 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 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 선로의 하부로 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 하부로 미끄러지는 것을 방지하여 안정적으로 경사지역을 주행할 수 있게 한다.

일반적으로 산악철도차량용 대차는 도 1에 나타낸 바와 같이, 견인전동기(170)로부터 발생되는 구동력을 구동기어(172)를 통해 차축으로 전달하여 차축을 회전시킴으로써 구동력을 발생시키고, 견인전동기(170)가 연결 설치되지 않는 나머지 하나의 차축은 종동축으로서의 역할을 하게 된다.

이때, 차축과 차축의 양측 단부에 각각 구비되는 차륜의 사이에는 베어링이 삽입 설치되어 차륜이 차축과 독립적으로 회전할 수 있도록 함으로써 곡선구간에서의 선회중심 방향의 레일과 그 반대쪽 레일 사이의 길이 차에 따른 차륜의 회전량 문제를 해소할 수 있도록 구성되어 있다.

하지만, 상기와 같이 양측 차륜이 모두 차축과 독립적으로 구동될 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 등록특허 제10-1856592호 한국 등록특허 제10-2013389호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 일측 차륜은 차축에 고정 설치되어 산악철도차량이 곡선구간에서도 안정적으로 주행할 수 있고, 제동 성능을 향상시킬 수 있어 경사가 없는 평지에서는 랙 레일을 별도로 설치하지 않아도 주행안정성을 유지할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 철도차량에 적용될 수 있는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 있어서, 산악철도차량의 차축 양측 단부에 각각 구비되는 제1 및 제2차륜 중, 상기 제1차륜은 차축과 함께 회전하도록 구성되고, 상기 제2차륜은 차축과 독립적으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2차륜과 차축의 사이에는 베어링이 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 곡선구간에 설치되는 레일 중 상기 제2차륜의 하부를 지지하는 레일의 상부에는 상기 제2차륜의 하부가 안착되는 안착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 산악철도차량을 구성하는 차체의 언더프레임 하부에는 제2차륜의 상부가 삽입되는 가이드홈이 형성된 가이드레일이 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가이드홈의 양 측면에는 제2차륜과 가이드홈 사이의 마찰을 줄이기 위한 롤러 또는 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 언더프레임에는 구동수단이 구비되고, 상기 가이드레일은 구동수단의 구동에 의해 상,하 방향으로 승강 구동이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일측 차륜은 차축에 고정 설치되어 산악철도차량이 곡선구간에서도 안정적으로 주행할 수 있고, 제동 성능을 향상시킬 수 있어 경사가 없는 평지에서는 랙 레일을 별도로 설치하지 않아도 주행안정성을 유지할 수 있게 되어 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 산악철도차량용 대차를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템의 대차구조를 도시한 개념도.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템을 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 주행 시스템의 대차구조를 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2의 A-A' 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템을 도시한 개념도이다.

본 발명은 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템(100)에 관한 것으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 산악철도차량(110)의 차축(112)에 구비되는 양측 차륜 중 일측에 구비되는 제1차륜(114)은 상기 차축(112)에 고정 설치되어 차축(112)과 함께 회전하도록 구성되고, 차축(112)의 제1차륜(114)이 구비된 타측에 구비되는 제2차륜(116)은 상기 차축(112)과 독립적으로 회전하도록 구성되는 것에 그 특징이 있는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 차축(112)은 모터를 포함하는 견인구동기(120)에 의해 제공되는 구동력에 의해 구동하게 되는데, 상기 견인구동기(120)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이때, 견인구동기(120)가 연결 설치되지 않는 나머지 하나의 차축은 종동축으로서의 역할을 하게 되며, 차축(112)의 중심부에는 피니언기어(111)가 고정설치되어 차축(112)과 함께 구동된다.

다만, 본 발명에 따르면, 상기 견인구동기(120)에 의해 구동하는 차축(112)에 상기 제1차륜(114)이 고정 설치되어 차축(112)과 함께 구동되게 됨으로써 차축(112)에 작용하는 제동력이 제1차륜(114)에도 전달될 수 있어 제동 성능을 향상시킬 수 있음은 물론 경사가 없는 평지에서는 랙 레일(130)을 별도로 설치하지 않아도 주행이 가능하게 되므로, 산악지역과 평지를 동시에 주행하는 산악철도차량에 적용될 수 있다.

한편, 상기 제2차륜(116)은 상기 차축(112)과의 사이에 베어링(118)이 삽입 설치되어 차축(112)과 독립적으로 회전하도록 구성될 수 있다.

그에 따라, 상기 제2차륜(116)은 레일의 상부에서 미끄럼 구동되므로 곡선구간에서의 양측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 제2차륜(116)의 튀어오름 현상을 방지할 수 있게 되어 산악철도차량의 주행안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 양측 차륜이 차축에 모두 고정 설치되는 경우, 곡선 구간에서 선회중심 방향의 레일과 그 외측 레일 사이의 길이 차이에 의해 외측 차륜이 레일에서 튀면서 접촉이 간헐적으로 이루어지게 되어 주행안정성이 저하되고, 이러한 문제를 해결하기 위해 차축에 고정 설치되는 양측 차륜이 모두 차축과 독립적으로 구동하도록 하는 경우에는 전술한 바와 같이, 제동시 차축에 작용하는 제동력이 차륜으로 전달되지 못해 제동력이 떨어지고, 랙 레일이 설치되지 않은 지역에서는 정상적인 주행이 이루어지지 않게 되므로 경사지역이 아닌 평지에서도 불필요한 랙 레일을 설치하여야 하는 문제점이 있던 것임에 비해, 본 발명에서는 상기 제1차륜(114)을 차축(112)에 고정 설치하고, 상기 제2차륜(116)은 차축(112)에 독립적으로 구동하도록 구성함으로써 전술한 문제점들을 모두 해소시킬 수 있도록 구성된 것이다.

한편, 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템(100')에 의하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 곡선구간에서의 제2차륜(116)의 하부를 지지하는 레일(130)의 상부에 제2차륜(116)의 하부, 즉 플랜지부(116a)가 안착되는 안착홈(132)이 형성될 수 있는데, 상기 안착홈(132)은 차축(112)과 독립적으로 회전하는 제2차륜(116)의 지지가 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 산악철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우, 상기 제2차륜(116)이 상기 레일(130)의 상부에서 미끄럼 구동할 때 안착홈(132)에 의해 제2차륜(116)의 하부가 지지되어, 상기 제2차륜(116)이 좌,우로 유동하는 것을 방지함으로써 보다 안정적으로 주행이 이루어지도록 하는 효과가 있는 것이다.

한편, 산악철도차량의 주행안정성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하기 위한 구성으로 가이드레일(140)이 추가적으로 설치될 수 있는데, 상기 가이드레일(140)은 기존 철도 분야에서 설치되는 가이드레일과는 달리 제2차륜(116)의 상부, 즉 상단 플랜지부(116a)를 지지하여 차축(112)과 독립적으로 회전하는 제2차륜(116)의 좌,우 방향으로의 요동 및 그에 따른 레일(130)로부터의 이탈을 추가적으로 방지하는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 가이드레일(140)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 산악철도차량을 구성하는 차체의 언더프레임(150) 하부에 수직 방향으로 돌출되도록 설치될 수 있는데, 그 하단부에는 제2차륜(116)의 상단부가 삽입되는 가이드(142)홈이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가이드레일(140)과 제2차륜(116) 사이의 마찰 발생을 최소화하기 위해 상기 가이드홈(142)의 폭은 제2차륜(116)의 플랜지부(116a)의 폭 보다 크게 형성되고, 상기 가이드홈(142)의 깊이는 상기 제2차륜(116)의 상단부와 가이드홈(142)의 사이에 공간부가 형성되어 제2차륜(116)과의 마찰이 발생되지 않도록 충분히 깊게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2차륜(116)과 접촉될 수 있는 가이드홈(142)의 양 측면에 다수의 롤러 또는 베어링(144)을 길이 방향, 즉 산악철도차량의 진행 방향으로 설치함으로써 제2차륜(116)과 가이드홈(142) 사이의 마찰 및 마찰에 의해 발생되는 소음을 줄이도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 가이드레일(140)은 상,하 방향으로의 승강 구동이 가능하도록 설치될 수도 있는데, 이는 상대적으로 산악철도차량의 주행안정성이 저하될 우려가 큰 곡선구간에서만 가이드레일(140)에 의한 제2차륜(116)의 지지가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 언더프레임(150)에는 실린더 등으로 구성될 수 있는 구동수단(160)이 고정 설치되고, 상기 구동수단(160)의 하부에 가이드레일(140)을 고정 설치함으로써 구동수단(160)의 구동에 의해 가이드레일(140)이 승강 구동할 수 있게 된다.

이때, 상기 언더프레임(150)에는 구동수단(160)이 고정 설치됨과 동시에 가이드레일(140)이 전체 또는 부분적으로 삽입될 수 있도록 하는 설치홈(152)이 형성될 수 있고, 상기 구동수단(160)의 구동은 산악철도차량의 운전자에 의해 제어되도록 구성될 수 있다.

즉, 산악철도차량이 곡률이 큰 곡선 구간을 주행하는 경우, 차체부와 차륜부 사이에 변위차가 발생될 수 있고, 이러한 변위차가 발생될 경우 차체부를 구성하는 언더프레임에 설치된 가이드레일(140)과, 차륜부를 구성하는 제2차륜(116)의 사이에도 변위차가 발생되어 구동수단(160)의 구동에 의해 가이드레일(140)이 하강하더라도 제2차륜(116)의 상부가 가이드홈(142)의 내측으로 삽입되지 않을 수 있으므로, 운전자는 산악철도차량이 곡선 구간에 진입하기 전에 구동수단을 구동하여 가이드레일(140)에 형성된 가이드홈(142)의 내측으로 제2차륜(116)의 상부가 정확히 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 가이드홈(142)의 양 측벽은 하부로 갈수록 그 폭이 넓어지도록 하는 상협하광의 형상으로 형성되어 가이드홈(142) 내측으로의 제2차륜(116)의 진입이 보다 정확하게 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템(100")의 다른 실시 예에 의하면, 상기 가이드레일(140')은 제2차륜(116)의 림부(116b)를 지지하도록 구성될 수도 있는데, 이러한 경우 가이드레일(140)에 의한 제2차륜(116)의 지지력이 더욱 강화되어 산악철도차량이 곡률이 큰 곡선 구간을 주행하는 경우 발생되는 차체부와 차륜부 사이에 변위차를 최소화할 수 있게 되고, 그에 따라 곡선 구간에서의 주행안정성을 더욱 향상시킬 수 있음은 물론 승차감 또한 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템(100")의 나머지 구성은 전술한 실시 예와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도시하지는 않았지만, 산악철도차량의 차체부 및 차대부의 구성에 따라 상기와 같은 역할, 즉 제2차륜(116)의 상단부를 지지하기 위한 가이드레일(140)을 대차프레임이나 선로 변에 설치할 수도 있음은 물론이다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 산악철도차량의 레일 구조(100,100',100")에 의하면, 산악철도차량(110)의 차축(112)의 양측 단부에 구비되는 차륜 중 제1차륜(114)은 차축(112)에 고정 설치하고, 제2차륜(116)은 차축(112)과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 양측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하고, 상기 제1차륜(114)이 차축(112)과 함께 구동되어 제동력이 제공되어 경사가 없는 평지에서는 랙 레일을 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 주행 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악철도차량의 차축 양측 단부에 구비되는 차륜 중 일측 차륜은 차축에 고정 설치하고, 나머지 차륜은 차축과 독립적으로 구동되도록 설치하여 곡선구간 주행시 내측 레일과 외측 레일 사이의 길이 차에 의해 발생되는 주행안정성 저하를 해소할 수 있도록 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 관한 것이다.

100100'100": 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템
110: 산악철도차량 112: 차축
114: 제1차륜 116: 제2차륜
118: 베어링 120: 견인구동기
130: 레일 132: 안착홈
140: 가이드레일 142: 가이드홈
150: 언더프레임 152: 설치홈
160: 구동수단

Claims (6)

1. 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템에 있어서,
   산악철도차량의 차축 양측 단부에 각각 구비되는 제1 및 제2차륜 중, 상기 제1차륜은 차축과 함께 회전하도록 구성되고, 상기 제2차륜은 차축과 독립적으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2차륜과 차축의 사이에는 베어링이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 곡선구간에 설치되는 레일 중 상기 제2차륜의 하부를 지지하는 레일의 상부에는 상기 제2차륜의 하부가 안착되는 안착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 산악철도차량을 구성하는 차체의 언더프레임 하부에는 제2차륜의 상부가 삽입되는 가이드홈이 형성된 가이드레일이 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가이드홈의 양 측면에는 제2차륜과 가이드홈 사이의 마찰을 줄이기 위한 롤러 또는 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 언더프레임에는 구동수단이 구비되고, 상기 가이드레일은 구동수단의 구동에 의해 상,하 방향으로 승강 구동이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 곡선구간 주행 시스템.
   
   

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