KR20220119641A - 전동 철도차량의 운전을 위한 선로구간 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 철도차량(19)의 운전을 위한 선로구간(1)에 관한 것으로, 트랙(2)에 2개의 평행한 레일(3a~b)이 있고, 가선(5)이 절연체(4)로 지지되며 레일(3a~b)에 나란히 뻗는 공간 영역(6)에서 트랙(2)의 한쪽에 배열되고, 가선(5)은 전동 철도차량(19)의 집전기(20)에 전류를 공급하면서 이 집전기를 밑에서 지지하며, 가선(5)과 이를 지지하는 절연체(4)가 간헐적으로 차단되거나 차단되지 않고;
트랙의 반대쪽으로 레일(3a~b)에 평행한 제2 공간 영역(7)에, 철도차량의 전원 기능을 하지 않는 지지부(8)가 배치되고, 이 지지부는 전동 철도차량(19)의 집전기(20) 밑에서 전류공급 없이 집전기를 지지한다.

Description

전동 철도차량의 운전을 위한 선로구간

본 발명은 전동 철도차량의 운전을 위한 선로구간에 관한 것으로, 트랙에 2개의 평행한 레일이 있고, 가선이 절연체로 지지되며 레일에 나란히 뻗는 공간 영역에서 트랙의 한쪽에 배열되고, 가선은 전동 철도차량의 집전기에 전류를 공급하면서 이 집전기를 밑에서 지지하며, 가선(contact line)과 이를 지지하는 절연체가 간헐적으로 차단되거나 차단되지 않는다.

트랙에 연결된 전동 차량에 주행중에 전기를 공급하는데, 가공선과 측면 세 번째 레일이 적합한 것으로 판명되었다. 가공선은 접지선이나 고가선 구간의 비율이 높은 본선 철도에 특히 적합한데, 이는 가선을 높게 배치하면 사람과 동물에 대한 고전압 위험이 실제로 통제되기 때문이다. 또한 가공선을 통해 고전압의 교류를 사용할 수 있으므로 최대 400km/h 이상의 속도로 궤도 차량을 운행할 수 있다. 한편, 높은 설치비용과 운용비용, 넓은 공간조건과 같은 단점이 있어, 터널 비용의 관점에서 특히 불리하고, 2중 컨테이너 철도차량의 전개가 지연이나 불가능하거나, 시각적으로 환경을 해치곤 한다. 작은 공간 조건의 이유로, 터널내 도시 적용을 위해서는 제3 레일들이 무엇보다도 적합하다. 다른 이점은 가공선보다 설치비와 운영비가 낮고 유지관리가 간단하며 견고성이 더 크다는 것이다. 무엇보다 불리한 점은 선로에 가까워 제3 레일과 접촉하거나, 플래시오버 전압이 생길 경우 사람과 동물이 위험할 수 있다는 것이다. 스위치에서 제3 레일이 차단되면 픽업슈와 제3 레일에서 상당한 기계적 힘이 생겨, 불리하게도 150km/h 이상의 속도는 거의 불가능하다. 제3 레일로 운행되는 열차의 속도 기록은 174km/h에 불과하다.

선로구간은 트랙의 한쪽에 배열되고 선로의 라우팅에 따라 교대로 면을 바꾸는 제3 레일을 갖는 것으로 알려져 있다. 또, 트랙들 사이의 샤프트에 제3 레일을 배치한다. 이런 배열이 DE 29068A, DE 10 2007 011 709 A1 및 FR 2 894 888 A1에 기재되어 있다. 덮개가 없는 제3 레일로 인한 위험을 방지하기 위해, 제3 레일로의 직접 접근을 막는 구성을 포함해 많은 보호덮개 설계가 고안되었습니다. 이런 구성이 US 730,058 A, US 757,264 A 및 US 727,227 A에 기재되어 있다.

또, 트랙의 양쪽에 제3 레일이 있는 시스템이 알려져 있고, 이 레일은 파리와 몬트리올의 지하철과 같은 궤도차량을 안내하기도 한다. 이런 노선구간에서 운행되는 차량이 "Ihme, Joachim: Schienenfahrzeugtechnik. Springer: Wiesbaden, 2016, pp. 1-29 - ISBN 978-3-658-13541-6"에 소개되었다. 27페이지 좌측상단 사진에 베를린 지하철이 보이고, 우측상단의 사진에 제3 레일이 보인다. 제3 레일의 위치 허용오차는 궤도차량의 집전기의 탄성에 의해 보상된다. 예컨대, DE 21 46 680 A1의 도 2에 3개의 스프링식 집전기를 갖춘 컨덕터레일 시스템이 있다.

본 발명의 목적은 기존의 단점들을 극복하고 가공선 없이 고속 열차에 전류공급이 가능한 방식으로 전술한 유형의 선로구간을 개발하는데 있다.

선로구간의 문제의 해결 방법이 청구항 1의 특징부에 설명되어 있다. 철도차량에 관한 해결 방법은 청구항 11에 설명되어 있다.

본 발명의 결정적인 장점은 제3 레일의 공간절약과 비용효율적 개념이 고속 열차의 개발을 가능케 하는 방식으로 더 발전되었다는 사실에 있다.

본 발명에 의하면, 집전기를 지지하는 지지부의 표면과 가선의 표면이 같은 평면에 위치하고, 이 평면에 수직으로 트랙의 제1 레일과 제2 레일에서 측정한 간격들이 같다. 이때문에, 철도차량의 양쪽에 대칭으로 배치된 집전기들이 didWHr에서 지지되고, 집전기에 대한 복잡한 절첩이 불필요해진다.

또, 고정된 가선, 가선을 지지하는 절연체 또는 고정된 지지부가 간헐적으로 차단되고 가동 지지부로 대체될 수 있다. 스위치 구역에 배치되어 수평으로 움직이는 지지부로 인해 양쪽 스위치 위치에서 집전기들을 중단없이 지지할 수 있다. 철도를 가로지르는 영역에서 이동식 지지부에 대한 더 높은 작동 위치가 제공되어, 가동 지지부가 고정 지지부를 확장하여 집전기의 차단없는 지지가 보장되며, 가동 지지부에 대한 더 낮은 비작동 위치가 제공되어 가동 지지부가 교차 도로교통을 방해하지 않는다. 이를 통해 150km/h 이상의 속도로 철도차량을 운행할 수 있다.

또, 선로구간에 적어도 하나의 단일부품이나 다중부품 받침판이 있을 수 있다. 선로구간에서, 받침판에 규칙적으로 배열된 장착점들이 있으며, 이 장착점들에 가선을 지지하는 절연체, 레일 및 지지부를 고정할 수 있다. 이 경우, 부품수를 줄이고 표준화를 하며 공차를 줄여 설치와 유지관리 수고를 줄일 수 있다.

또, 받침판에서, 가선을 지지하는 절연체의 장착점들과 인접 레일의 장착점들 사이에 적어도 하나의 보호커버를 고정하기 위한 다른 장착점들이 더 있을 수 있다. 또, 받침판에서, 레일 반대쪽의 가선의 측면에 적어도 하나의 보호커버를 고정하기 위한 다른 장착점들이 더 있을 수 있다. 특히, 고속열차의 운전에 교류를 사용할 경우, 안전의 관점에서 광범위한 절연과 가선에 대한 제한적인 접근이 필요하고, 가능한한 철도차량의 집전기에만 접근할 수 있어야 한다. 다중부품 구성의 절연체에 대한 표준화된 장착점들과 체결수단은 차단 없고 신뢰성 있는 안전설치에 필수적이다. 이런 디자인을 통해 특히 터널통과가 가능한 컴팩트한 구성이 가능하고 터널의 크기를 줄여 막대한 비용절감을 할 수 있다.

또, 받침판의 일부가 인도를 구성하거나 지지하고, 선로구간내에서 인도에 대한 가선, 절연체 및 보호커버의 서로간의 위치와 간격이 항상 같을 수 있다. 이 경우, 일부 상황, 특히 터널과 고가교에서 법에 규정된 대로 필수적인 측면 인도의 단순화된 구조 설계가 가능하다.

이하, 본 발명에 대해 더 자세히 설명한다.

도 1은 전동 철도차량(19)의 작동을 위한 선로구간(1)의 단면도로, 트랙(2)에 2개의 평행한 레일(3a~b)이 있고, 가선(5)은 절연체(4)로 지지되며 레일(3a~b)에 나란히 뻗는 공간 영역(6)에서 트랙(2)의 한쪽에 배열된다. 가선(5)은 전동 철도차량(19)의 집전기(20)에 전류를 공급하면서 이 집전기를 밑에서 지지하기 위한 것이다. 가선(5)과 이를 지지하는 절연체(4)는 간헐적으로 차단되거나 차단되지 않는다.

트랙의 반대쪽으로 레일(3a~b)에 평행한 제2 공간 영역(7)에 지지부(8)가 배치되고, 이 지지부는 전동 철도차량(19)의 집전기(20) 밑에서 전류공급 없이 집전기를 지지한다(도 1, 8 참조). 집전기(20)를 지지하는 지지부(8)와 가선(5)의 표면들은 평면(9)상에 있고, 평면(9)에 수직으로 측정한 트랙(2)의 제1 레일(3a) 및 제2 레일(3b)과 평면(9) 사이의 간격들(10a~b)은 서로 같다.

지지부(8)는 하나나 다수의 부품으로 구성되고, 중실이나 중공 구간으로 이루어질 수 있다. 특히, 중공 지지부(8)는 추가 기능들을 수행하고, 전류를 받는 기기(12)를 수용/지지할 수 있다. 이런 기기(12)에 전선, 데이터선, 데이터 처리기, 제어기, 압력센서, 광학센서나 기타 센서 및 전기 조명 등이 있다. 센서는 첫째 선로구간(1)에 관한 측정 데이터, 둘째 철도차량(19)과 그 주행에 관한 측정 데이터, 셋째 위험상황에 관한 측정 데이터를 제공할 수 있다. 첫째의 예는 선로구간 (1)에 속하는 장치들의 손상 감지; 둘째의 예는 철도차량(19)의 위치, 속도 및 진동의 감지; 셋째의 예는 철도 건널목의 장애물 감지이다.

도 2~3은 각각 선로구간(1)의 스위치 상태를 보여준다. 가선(5), 가선(5)을 지지하는 절연체(4), 및 지지부(8)는 간헐적으로 차단된다. 차단 동안에 가동식 지지기들(11)이 이들을 대체한다. 이때문에 양쪽 스위치 위치에서 집전기(20)의 지지가 차단되지 않는다. 집전기(20)의 영구 지지는 비교적 고속에서 필수 불가결하다. 도 2의 스위치 위치에서는 분기선이 횡단되고; 도 3의 스위치 위치에서는 메인 트랙이 횡단된다. 가동 지지기들(11)는 각각 피벗을 중심으로 수평으로 움직이게 지지된다.

도 4는 적어도 하나의 받침판(13)이 있는 선로구간(1)을 보여준다. 선로구간(1)의 받침판(13)에 규칙적으로 배열된 장착점들(14)은 가선(5)을 받치는 절연체(4), 레일(3a~b) 및 지지부(8)를 고정하기 위한 것이다. 이들 장착점(14)은 도 7에 도시된 보호커버(15)와 같은 다른 부분의 고정에 이용될 수도 있다. 장착점(14)에 고정된 부분들이 나사나 못과 같은 체결구에 의해 받침판(13)에 고정되었을 수도 있다. 마찬가지로, 고정할 부분들을 체결구 없이 받침판(13)의 홈에 끼우거나 받침판 위에 지지하여 지정된 고정위치를 차지하도록 형성할 수도 있다. 받침판(13)이 여러 부분일 경우, 받침판(13)의 부분들이 서로에 대해 소정의 고정 위치에 자리잡아 전체가 일체형 받침판처럼 되게 하는 것이 중요하다.

도 5는 도로구간(17)을 교차하는 선로구간(1)을 보여준다. 도로구간(17)의 표면은 레일(3a~b)의 윗면과 같은 높이에 있다. 선로구간에서 레일(3a~b)에 평행하게 배열된 2개의 가동 지지부(11)는 리프팅 기구(16)에 의해 수직으로 움직일 수 있다. 도 5의 리프팅기구(16)와 가동 지지부(11)가 작동위치에 있으면, 철도차량(19)이 선로구간(1)을 횡단할 수 있다(도 7 참조).

도 5의 선로구간(1)의 리프팅기구(16)와 가동 지지부(11)가 비작동 위치에 있으면, 자동차가 선로구간(1)을 횡단될 수 있다(도 6 참조).

도 7은 원형 터널(18) 안의 선로구간(1)을 보여준다. 받침판(13)은 2 부분으로 되어있는바, 인도를 형성하는 제1 부분(13a)과 트랙을 지지하는 하부의 제2 부분(13b)으로 이루어진다. 2 부분(13a~b)은 서로에 대해 고정된다. 그 결과, 제1 부분(13a)에 설치된 보호커버(15a)와 제2 부분(13b)에 설치된 보호커버(15b) 사이의 치수공차를 최소화할 수 있다. 구성 유형에 따라 받침판(13)이 더 세분화될 수도 있다. 예를 들어, 도 7의 제1 부분(13a)을 인도를 형성하는 상부와 인도를 지지하는 하부로 나눌 수 있다. 이런 세분화는 인도와 하부 사이에 여유공간이 있어야 하거나 여러 재료들을 조합해야 할 때 특히 유리할 수 있다. 도 7의 표현에서는 벗어났지만, 이런 여유공간은 가선(5)과, 이런 가선을 지지하는 절연체(4)를 위한 공간을 제공할 수 있으므로, 여유공간을 정하는 받침판(13) 구간이 보호커버(15)의 기능을 하기도 한다. 가능한 모든 구성, 특히 안전의 관점에서 사람들이 이용하는 시설, 특히 인도, 사람들에게 위험을 알리기 위한 가선(5), 절연체(4) 및 보호커버(15)를 표준화하여 항상 서로에 대해 동일한 위치와 간격을 가질 수 있다.

받침판(13)의 제1 부분(13a)에 설치된 보호커버(15a)에 발판 기능을 추가하고, 이를 통해 받침판(13)의 제1 부분(13a)도 인도를 구성하도록 할 수도 있다. 제3 레일로 구성된 가선(5)에 직접 닿지 않도록 하여 사람이 접촉할 위험을 배제하도록 보호커버(15a~b)가 설계되었다. 철도차량(19)의 집전기(20)의 형상은 보호커버(15a~b)로 이루어진 공간의 형상에 맞춰져 있다. 레일(3a~b)과 철도차량(19)에서 가선(5)이 더 분리된 덕분에, 더 높은 전압 및/또는 전류를 사용할 수 있어, 고속열차의 운전을 단순화할 수 있다.

Claims (10)

1. 전동 철도차량(19)의 운전을 위한 선로구간(1)에 있어서:
   트랙(2)에 2개의 평행한 레일(3a~b)이 있고, 가선(5)이 절연체(4)로 지지되며 레일(3a~b)에 나란히 뻗는 공간 영역(6)에서 트랙(2)의 한쪽에 배열되고, 가선(5)은 전동 철도차량(19)의 집전기(20)에 전류를 공급하면서 이 집전기를 밑에서 지지하며, 가선(5)과 이를 지지하는 절연체(4)가 간헐적으로 차단되거나 차단되지 않고;
   트랙의 반대쪽으로 레일(3a~b)에 평행한 제2 공간 영역(7)에, 철도차량의 전원 기능을 하지 않는 지지부(8)가 배치되고, 이 지지부는 전동 철도차량(19)의 집전기(20) 밑에서 전류공급 없이 집전기를 지지하는 것을 특징으로 하는 선로구간.
2. 제1항에 있어서, 집전기(20)를 지지하는 지지부(8)의 표면과 가선(5)의 표면이 같은 평면(9)에 위치하고, 이 평면(9)에 수직으로 트랙(2)의 제1 레일(3a)과 제2 레일(3b)에서 측정한 간격들(10a~b)이 같은 것을 특징으로 하는 선로구간.
3. 제1항에 있어서, 가선(5), 가선(5)을 지지하는 절연체(4) 및/또는 지지부(8)가 간헐적으로 차단되고 가동 지지부(11)로 대체되는 것을 특징으로 하는 선로구간.
4. 제3항에 있어서, 가동 지지부(11)가 피봇을 중심으로 수평으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 선로구간.
5. 제3항에 있어서, 가동 지지부(11)가 철도차량(19)의 집전기(20)를 지지하는 작동위치와 비작동위치 사이에서 수직으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 선로구간.
6. 제1항에 있어서, 선로구간(1)에 적어도 하나의 받침판(13)이 있고, 받침판(13)에 규칙적으로 배열된 장착점들(14)이 있으며, 이 장착점들(14)에 가선(5)을 지지하는 절연체(4), 레일(3a~b) 및 지지부(8)를 고정하는 것을 특징으로 하는 선로구간.
7. 제6항에 있어서, 상기 받침판(13)에서, 가선(5)을 지지하는 절연체(4)의 장착점들(14)과 인접 레일(3a)의 장착점들(14) 사이에 적어도 하나의 보호커버(15)를 고정하기 위한 다른 장착점들(14)이 더 있는 것을 특징으로 하는 선로구간.
8. 제6항에 있어서, 상기 받침판(13)에서, 레일(3a~b) 반대쪽의 가선(5)의 측면에 적어도 하나의 보호커버(15)를 고정하기 위한 다른 장착점들(14)이 더 있는 것을 특징으로 하는 선로구간.
9. 제6항 에 있어서, 받침판(13)의 일부가 인도를 구성하거나 지지하고, 선로구간내에서 상기 인도에 대한 가선(5), 절연체(4) 및 보호커버(15)의 서로간의 위치와 간격이 항상 같은 것을 특징으로 하는 선로구간.
10. 제1항에 있어서, 전류를 공급받는 기기(12)가 지지부(8)에 배열되는 것을 특징으로 하는 선로구간.

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