KR930000123Y1 - 철도 차량용 전자기식 레일 제동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

철도 차량용 전자기식 레일 제동장치

제1도는 본 고안의 설치상태도.

제2도는 전자기식 레일 제동장치의 사시도.

제3도는 본 고안의 분리사시도.

제4도는 본 고안의 종단면도.

제5도는 전자기식 레일 제동장치의 사용상태를 나타낸 제2도의 A-A선 단면도로서, 제5a도는 압축공기가 주입되기 전의 상태, 제5b도는 압축공기가 주입되어 전자기식 레일 제동장치가 하강한 상태.

제6도는 본 고안의 실린더의 종단면도.

제7도는 종래의 실린더의 작용 상태를 나타낸 단면도로서, 제6a도는 압축공기가 주입되기 전 상태, 제6b도는 압축공기가 주입된 후의 상태.

제8도는 종래의 제동자 조립체의 분리 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 2 : 피스톤 로드

3 : 헤드 4 : 스피링 탄지 중간자

5, 6 : 스프링 7 : 연결구

8 : 제동자 조립체 9 : 코어

9' : 요홈 10 : 4각코일

11, 12, 16, 16' : 전자석 제동자 11' : 결합공

12' : 나조홈 13 : 격판

14 : 결합볼트 15 : 고정편

본 고안은 철도 차량이 주행중 긴급 정차시에 별도의 제동장치를 차체 하부에 설치하여 제동력을 증대시켜 제동효과를 높이고자 한 전자기식 레일 제동장치에 관한 것이다.

종전의 국내 철도에서는 모든 차량에 점착제동 방식에 속하는 단면제등, 디스크 제동 및 발전제동 등을 사용하고 있으며 제동력을 차륜과 레일 접촉점을 점착력에 의하여 레일 위에서 작용하는데 만일 제동력이 접착력보다 크게 되면 제동작용시 차륜의 회전은 정지하여도 차량은 계속 전진하는 활주 현상이 발생하게 되어 제동 거리가 오히려 길어질뿐 아니라 차륜 단면에는 플랫(Flat)(원형인 차륜단면의 일부가 평면으로 되는 것) 현상이 발생되거나 표면 상처를 입게되어 주행중 진동충격과 이상 소음을 발생하게 되는 것이다.

이러한 현상이 발생됨으로 해서 승차감 저하, 차측의 피로촉진, 차측의 발열사고 발생, 차량부품의 이완 및 기기의 손상을 초래하고 각종 전기신호에도 악영향을 미치게 되므로 이러한 차륜은 삭정 보완후 운행하여야 한다. 차륜의 삭정으 차륜 수명의 단축, 인력손실 등 보수유지에 비용이 들며, 차량의 운용효율도 저하되는 등 많은 불이익을 일게되는 사례가 많았다.

이상과 같은 이유로 열차 주행중 철도 차량용 정지 또는 감속시키기 위해 제동력을 증대시키는 방법을 연구해 왔으나 제동력을 증대시키기 위하여는 점착력의 증대가 선행되어야 하는데 점착력은 차량 중량과 차륜과 레일 사이의 점착 계수를 크게 할 경우 증대되나 이중 차량 중량은 열차 고속화에 따라 오히려 경량화 추세이기 때문에 각 차량마다 설계시 중량이 확정되므로 제동력 증가가 어려운 실정이다. 따라서 점착계수의 증대 방안을 강구하여야 하는데 철재차륜과 레일이라고 하는 조건하에서 최상의 점착계수치는 μ=0.25정도로 보고 있다. 그러나 상술한 바와같이 외부환경요인에 의한 점착계수는 현저히 감소되어 습윤한 레일일 경우 점착계수는 μ≒0.15-0.20, 착유시는 μ≒0.10 내외로 떨어지게 된다.

또한 철도 차량의 주행중 제동작용시 차량의 중량이 앞부분으로 이동하게 되므로 뒷부분의 점착력은 차량 중량율을 85%정도로 판단하여 계산하게 되며 또한 점착력은 차량속도로 좌우 되므로 속도가 증가할 수록 점착 계수의 절대값이 작아질 뿐만 아니라 차량 주행시 상하 및 좌우 진동 등으로 축중(軸重)의 불균형이 발생되어 점착력이 감소되는 것이다.

더구나 강철레일 상의 강철차륜 회전시 한정된 점착력은 강우, 강설 등의 외부환경에 의하여 더욱 감소하므로 큰 제동력을 기대하기 어려운 실정인 것이다.

이상과 같이 점착력은 수많은 요인에 의해 감소되며 허용최대 제동력 산출시에 이 감소요인들을 모두 반영하다 보면 제동력이 너무 작아져서 제동기능을 제대로 발휘할 수 없게 되므로 어느 정도 적정선에서 상향 조정하고 그 대신 차륜의 슬립 방지를 위해 점착계수의 향상 방안을 모색하고 있다.

이러한 점들을 감안하여 개량된 것이 있었으나 이것은 첨부도면 제7도와 제8도에 도시된 바와 같이 실린더(20) 내부에 하나의 긴 스프링(22)이 피스톤 로드(24)에 탄설되어 공기구멍(26)을 통해 압축공기가 주입되어 피스톤 헤드(28)를 누르면 피스톤 로드(24)가 하강하면서 탄설된 스프링(22)이 압축되는데, 이때 스프링(22)은 그 길이가 길게 형성되어 있어 일단에서 압축 작용을 받으면 압축력이 편심력으로 작용하여 스프링(22)이 휘어지는 현상이 발생하고 또한 길이가 긴 만큼 압축력이 충분히 전달되지 못해 레일 제동장치의 상, 하 운동이 원활하게 되지 못하기 때문에 결국 제동 작용의 효율이 저하되는 결점이 있었고, 또한 압축공기의 힘에 의해 하강되는 피스톤 로드(24)에는 일측으로 제동자 조립체(30)가 설치되는데, 이 제동자(32)는 긴 각주형이고 코어(34)가 설치되며, 이 코어(34)에 코일이 권취되어 있어 전원이 공급되면 권취된 코일에 자기력이 발생, 제동자 조립체(30)가 자장이 생겨 압축공기에 의해 하강하는 피스톤 로드(24)에 연이어 제동자 조립체(30)가 하강 하여 레일에 일정거리 접근되어 정지된 다음에 제동자(32)의 자장에 의해 레일에 제동자 조립체(30)에 발생하는 자기력은 차체의 중량을 고려하여 어느 일정 수준 이상이 되어야 하는바, 종래의 것은 원형 코일로 되어 있어 코일과 코일 사이에 공간이 생겨 일정 범위내에서 권취도는 코일수가 제한 될 수 밖에 없고 그 담면적이 협소하여 저항이 커져 자기력이 약화되는 결점이 있었으며, 또한 제동자는 하나의 긴 직사각형 형태로 되어 있어 레일에 닿을때 제동자의 선단부에 가장 많은 하중이 걸리므로 실제로 그 크기가 클뿐 원하는 만큼의 제동력을 얻지 못하였다.

본 고안은 상기와 같은 제반 결점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 실린더 내부에 길이가 단축된 2개의 스프링을 탄설하고 피스톤 로드의 일단 및 중간에 피스톤 헤드와 스프링 중간자를 축삽하여 압축력이 바로 전달되도록 하며 더욱이 피스톤 로드에 연결되는 제동자 조립체는 4각코일이 권취된 코어의 장공에 한상의 전자석 제동자를 다수 배설하여 보다 상슬된 자기력 및 제동력을 얻고자 함에 고안의 목적이 있는바 이를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

철도 차량의 차체 하부에 설치되는 전자기식 레일 제동장치에 있어서, 차체에 부착되는 4개의 실린더(1)의 내부에는 헤드(3) 하부의 피스톤 로드(2)에 스프링 탄지 중간자(4)를 축삽하고, 그 스프링 탄지 중간자(4)의 상, 하에는 2개의 스프링(5), (6)을 각각 탄설하며, 실린더(1)의 바깥 피스톤 로드(2)의 타단에는 연결구(7)에 의해 제동자 조립체(8)와 결합하되, 이 제동자 결합체(8)는 장공(9')이 형성되고 외주면에 요홈(9")을 환설하여 4각코일(10)에 권취한 코어(9)와 결합공(11')이 천공된 전자석 제동자(11)와 나조홈(12')이 형성된 전자석 제동자(12)를 다수개 형성하여 상기 장공(9')에 일정간격 끼워진 격판(13)을 사이에 두고 양편에 결합볼트(11)를 끼워 배설하고 코어(9)의 장공(9') 양단에는 고정편(15)을 설치하여 일면이 둥근 전자석 제동자(16), (16')를 긴체하여서된 구조로서 부호 17은 와셔, 18은 결착편, 19는 레일이다.

위와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과는 다음과 같다.

본 고안은 차량 주행중 제공할 경우에 일정 압축공기가 실린더(1)내로 주입되어 헤드(3)를 밀게되고 그러면 피스톤 로드(2)가 하강하게 되는바, 이때 스프링 탄지 중간자(4)의 상, 하에 탄지된 스프링(5), (6)이 압축되고 피스톤 로드(2)는 계속 하강하여 제동자 조립체(8)를 하강시킨다.

이때 제동자 조립체(8)의 하강 길이는 레일(9)과는 약 10㎜되게 조절한다.

제동자 조립체(8)가 레일(19)과 일정거리를 두고 정지하면 센서(미도시)에 의해 24볼트 직류 전류가 코어(9)의 요홈(9")에 권취된 4각 코일(10)에 인가되면서 전자석 제동자(11), (12), (16), (16')가 자기력을 띠게 되어 레일(19)에 부착되어 차체를 제동시키게 되는 것이다.

이상과 같이 된 본 고안은 레일(19)에 부착되는 전자석 제동자(11), (12), (16), (16')는 코어(9)에 권취된 코일 4각코일(10)로 형성하여 권취되는 코일과 코일 사이의 공간이 없어 일정 범위내에서 가장 넓어진 단면적을 가진 코일이 되며, 그 권취수 또한 많아져 동일한 전류가 흐르때 보다 향상된 자기력을 얻을 수 있는 것이다.

또한 본 고안은 레일(19)에 직접 닿는 전자석 제동자(11), (12), (16), (16')를 다수개 배설하여 레일(19)면에 닿을때 그 최대 하중을 받는 면적이 증대되어 제동효과가 극대화 되며 또한 양단에 설치된 전자석 제동자(16), (16')는 그 일면이 둥글게 형성되어 있어 레일(19)의 이음매 통과시 용이하게 통과할 수 있는 것이다.

본 고안은 실린더(1) 내부의 피스톤 로드(2)의 중간에 스프링 탄지 중간자(4)가 설치되어 있고, 그 상, 하에 스프링(5), (6)이 탄설되어 압축시 그 압축력이 길이가 단축된 스프링(5), (6)에 바로 전달되서 피스톤 로드(2)가 매우 안정되면서 충분한 압축력을 받으면서 하강하는 것이다.

또한 레일(19)면에 접촉된 본 고안을 분리시키고자 할 경우에는 먼저 24볼트 직류 전류를 차단하면 제동자 결합체(8)의 자기력이 상실되어 레일면과 약간 뜨게 되고 동시에 실린더(1)내에 주입된 압축공기가 방출되면서 그 압력이 감소하므로 압축된 스프링(5), (6)의 탄발력으로 피스톤 로드(2)가 상승되면서 제동자 결합체(8) 또한 상승되어 원 위치로 복귀하게 된다.

위와 같이 본 고안은 제동시 실린더 내에 탄설된 스프링의 압축시 변형되지 않고 압축되고 압축력이 충분히 전달되어 피스톤 로드의 운동이 안정되면서 원활하게 되고 또한 코어에 권취된 4코일에 인해 자기력이 향상됨과 동시에 전자석 제동자를 다수개 배설하여 레일에 닿는 접촉면적을 확대시켜 제동효과가 극대화 되는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 철도 차량의 차체 하부에 설치되는 전자기식 레일 제동장치에 있어서, 차체에 부착되는 4개의 실린더(1)의 내부에는 헤드(3)의 내부에는 헤드(3)하부의 피스톤 로드(2)에 스프링 탄지 중간자(4)를 축삽하고, 그 스프링 탄지 중간자(4)의 상, 하에는 2개의 스프링(5), (6)을 각각 탄설하며, 실린더(1)의 바깥 피스톤 로드(2)의 타단에는 연결구(7)에 의해 제동자 조립체(8)와 결합하되, 이 제동자 결합체(8)는 장공(9')이 형성되고 외주면에 요홈(9")을 환설하여 4각코일(10)을 권취한 코어(9)와 결합공(11")이 천공된 전자석 제동자(11)와 나조홈(12')이 형성된 전자석 제동자(12)를 다수개 형성하여 상기 장공(9')에 일정간격 끼워진 격판(13)을 사이에 두고 양편에 결합볼트(14)를 끼워 배설하고 코어(9)의 장공(9') 양단에는 고정편(15)을 설치하여 일면이 둥근 전자석 제동자(16), (16')를 긴체하여서 된 철도 차량용 전자기식 레일 제동장치.