KR940011404B1 - 리니어 모터를 이용한 철도장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

리니어 모터를 이용한 철도장치
제1도 및 제2도는 본 발명에 의한 수송유니트 및 열차를 형성하기 위한 두가지의 실시예를 표시하는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
S : 요소 S1, S2: 길이
G : 유도자 P, P' : 보기(bogie)
L : 거리 b : 보기의 길이
본 발명은 리니어 모터를 이용한 철도장치에 관한 것이다.
철도 수송의 경우 다른 모든 수송형식과 동일하게 수송기술의 진보는 최종적으로 제공되는 서어비스 질의 향상, 특히 상업속도의 증대 및 수송단가(여객 수송의 경우 입석 승객, 좌석승객 및 침대차의 승객에게 제공되는 스페이스 당(當) 또는 화물수송의 경우에는 1톤당 또는 1m3당 코스트)의 감소로 나타난다. 특히 열차의 유용(有用)하중의 증대는 이 수송단가 감소의 중요한 요인이 된다.
철도업계에서의 일층 강력한 추진장치의 추구는 그 장치가 상업속도를 높게 하고, 유용하중을 증대시키며, 따라서 특히 유효하게 철도기술을 진보시키는 수단이라는 데서 끊임없이 계속되고 있다.
다시 말하면, 보다 강력한 추진장치를 제조하기 위해서 지금까지 나타나 있는 기술적인 해결은 여러 종류의 출력장치를 설치해서 그 성능을 개선하고, 코스트를 경감하기 위해 종래에서부터 이용되고 있다.
즉, 추진장치 전체의 성능 개선과 단위 출력 당 코스트의 감소라는 것은, 행정의 「감소」와 같이 최대출력, 최대속도 및 최고유용하중으로서 나타낸다.
단위출력당 추진 코스트의 감소는 속도의 상승 또는 유효하중의 증대에 의해 철도기술의 진보에 기여한다.
철도 차량을 추진하기 위한 리니어 모터의 계통적인 이용에 관해서는 다음과 같이 말할 수 있다.
(1) 통상 리니어 모터의 이용은 종래의 추진장치만을 이용하고 있는 실제의 장치와 다른 신규 철도 장치를 초래한다.
(2) 코스트 감소의 결과로서, 철도 이용의 대차표의 개선에 의하여 신속한 상각이 되는 경우 이외는 새로운 철도장치의 개발을 시도하는 일이 없는 것이다.
(3) 상술한 철도 기술의 진보로부터 그러한 성과가 기대된다. 철도 기술의 진보의 길을 크게 여는 것은 추진출력의 증대와 수송단가의 감소라고 생각되는 충분한 이유가 있다.
(4) 따라서, 열차의 추진장치의 하나의 형태로서 리니어 모터가 그 존재를 유지하는 데는, 리니어 모터의 이용에 의하여, 최신의 종래 기술에 의한 장치만을 이용하여서 얻는 것보다도 큰 추진력이 철도 산업에 제공되는 것이 꼭 필요한 것이다.
(5) 리니어 모터의 기본적인 잇점은 그 2차측만을 열차에 탑재할 수 있고, 이 2차측은 간단하고 경량으로 그리고 장소를 차지하지 않게 설계할 수 있음으로 상기의 성과를 얻을 수 있으며, 그 잇점은 자율식 견인이 열차상에 유지하는 에너지 발생 장치를 지면상에 배치함으로서, 열차에 탑재된 원동장치의 중량을 경감하기 때문에 전기적 견인의 성공에 기여하는 것과 같은 성질이다. 또, 차량의 구조 및 형태를 큰 폭의 고가의 변경을 하지 않아도 된다.
(6) 리니어 모터를 포함하는 신규의 철도 장치가 종래의 장치에 대해서 가지는 둘째 잇점은 점착력(粘着力) 또는 제동력을 일으키기 때문에 레일과 차륜 사이의 점착만을 감안하는 필요가 제거되는데 있는 것이다.
열차추진을 위한 리니어 모터의 개발에 대해서 지금까지의 주요 장애는 상기 첫째 잇점이 결정적인 것은 아니고, 둘째 잇점에 착안하고 있다는 것이다. 일예로서 「장스에 비」지에 "견인의 장래"라는 제목의 누비농(Nouvion)의 논설에 있어서는 리니어 모터 출력의 증대에 대해서는 언급하지 않고, 단순히 그 둘째 잇점에 있어 「이 장치의 잇점은 견인력 및 제동력을 발생시키기 위한 레일과 차륜의 점착으로부터 해방된 철도 장치인 것으로 인해, 점착에 대한 배려가 이제와서는 필요없게 된 것이다.」라고 기술되어 있다.
본 발명은 종래 기술에 의한 이러한 문제점을 극복하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명은 리니어 모터를 사용한 열차의 추진을 위한 이용 가능한 철도 장치에 관한 것이지만, 상기의 것을 목적으로 해서, 그 이용, 선로의 장비, 리니어 모터 자체와 그 원초적인 특징에 대한 다음의 구성을 조합시킨다.
(a) 수송(승객 및 화물)은 통상 분리가 불가능하고, 모두 동일 길이로 복수의 수송유니트를 형성하는 차량의 그룹을 특히 이용한다. 열차를 형성하기 위하여 어떤 수(n)의 유니트를 상호 연결하여 길이(nL)의 전체(E)로 한다.
복수의 열차는 그 전체(E)만으로 형성되어 있어도 되지만, 선두 또는 후미에 연결된 종래 차량(견인차량 또는 피견인차량)에 의해 완전하게 되어도 바람직하다. 각각의 수송유니트는 N개의 동일 요소 S로 이루어지며, 요소 S는 언제나 동일 수단, 즉, 불연속적이고 규칙적으로 배설된 리니어모터의 2차측으로 구성된다. 전체 E의 n×N개의 요소는 S1=L/N미터의 일정거리로 격리되어 있다. 요소 S는 더블릿(doublet)을 형성하도록 2개씩 조를 나누어도 바람직하고, 이 경우의 더블릿(doublet)은 S2=2L/N의 일정 간격으로 배치된다.
(b) 유도자 G(리니어모터의 1차측을 형성하는 요소)를 구비한 구획(활성 구획)과, 이 요소를 구비하지 않는 구획이 교차하는 것에 의해 리니어 모터의 작동은 간헐적으로 된다.
(c) 각각의 활성구획에 있어 요소 G의 길이는 모두가 같은, S1또는 S2가 아니면 S1또는 S2의 배수이다. 요소 G는 일정간격(L미터)으로 배치되어 있다. 1차측 구조와 동일하게 2차측의 구조도 불연속적이고 규칙적이다.
(d) 이 조건하에서 리니어모터는 열차가 활성구획으로 진입한 시점부터 활성구획을 떠나는 시점까지 1개의 열차 구성에 더해지는 수송유니트의 수 n에 비례하는 연속적인 출력을 발생한다.
(e) 가장 중요한 전제로서 수송 유니트는 (몇개의 차축에 작용하는 종래의 모든 원동 요소는 제외한)객차 또는 화차만을 포함한다. 이 가장 중요한 전제하에 불활성구획을 지나가는 문제는 다음의 2가지 방식으로 해결된다.
(e1) 전체 E의 선두 및 후미에 1대 이상의 기관차를 배치한다. 그 경우 기관차의 출력은 불활성구획을 지나가는 것 뿐만 아니라 활성구획을 지나가는 데에도 이용된다. 그 출력은 지나가는 기간중 리니어모터의 작동에 부가된다. 열차의 진행은 1대 이상의 기관차에 대하여 수동 및 자동조작만에 의해서 규칙화된다. 리니어 모터는 그것이 항상 전압하에 놓여 있는것에 의하거나 또는 열차의 접근에 의해 전압하에 놓여지므로 자동적으로 기동한다.
(e2) 불활성구획이 비교적 짧거나 경사져 있는 경우에 이 구간을 지나는 것은 소위 「도약」에 의한다. 열차의 진행은 리니어모터의 1차측을 형성하는 요소 G에 대한 작용에 의해 규칙화된다.
(f) 두번째 중요한 전제로서 종래형의 원동요소, 즉, 어느 차축에 작용하는 원동요소는 수송유니트(이 경우 자동기동유니트라 부른다.)의 구성에 포함된다. 이 경우 열차의 진행은 상기 e1의 경우와 동일하게 수동 또는 자동의 원동요소에 대한 조작에 의해 규칙화된다.
이 원동요소는 주행간의 열차의 추진을 위해 이용되고, 이 출력은 활성구획을 지나가기 때문에 리니어모터의 출력에 부가된다. 리니어모터의 제2차측을 형성하는 요소 S는 단지 열차의 적어도 2개의 차축에 의해 각각 지지된 금속제판에 의해 형성되는 것도 바람직하다. 이 금속판의 하면은 한 쌍의 직선 레일 사이에 있어 지표면상에 놓여진 리니어모터의 유도자의 상면에서 약간의 거리를 두고 배치되어 있다. 동일한 수송유니트의 차축은 모두 상자(boxes)를 가지며, 이 상자는 기관차의 상자거나, 객차 또는 화차의 상자라도 바람직하고, 또 원동식이라도 피동식이라고 되고, 판 S을 매달아 지탱하고 있어도 있지 않아도 바람직하다. 따라서, 하나의 열차는 각각 상자를 구비한 4종류의 차축을 지지할 수 있다. 이들 상자는 얹져서 지탱하는 차축 C와, 원동축 M과, 판 S을 지지하는 차축 P과, 원동축임과 동시에 판 S을 지지하는 차축 MP이다.
다음은 본 발명의 두 종류 실시예를 도시한 도면을 참조하여 설명한다.
각 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 요소는 동일부호로서 표시한다.
제1도에 도시한 수송 유니트는 여섯개의 상자를 가지며, 이 상자는 2개씩의 차축을 구비한 보기(bogie) MP에 의해 지지되어 있다.
최초의 보기는 MP, 두번째 보기는 C, 다음 5개의 보기는 P, 8번째 보기는 M으로서 각각 표시된다. 판 S의 수는 6이며, 첫번째, 세번째, 네번째 및 다섯번째의 상자의 길이는 S1과 같고, 길이 S1는 각각의 판 S간의 간격이기도 하다.
두번째 상자의 길이는 S1+b/2, 여섯번째 상자의 길이는 S1-b/2이며, 여기서, b는 보기의 길이이다.
도면에는 길이 S1의 2개의 유도자 G로 표시하고, 유도자 G의 축간 거리는 L과 동일하다.
열차의 선두에 배치되는 것으로 예정되는 새로운 세트 또는 조의 마지막 보기 P'와 원래의 세트 또는 조의 최초 보기 MP와의 차축간격은 S1과 동일하다.
이와 같이 형성된 열차에 가해지는 추진력은 열차를 형성하는 각각의 유니트에 가해지는 추진력의 2배이다. 일반적으로 리니어모터의 동력은 열차를 형성하는 수송유니트의 수 n에 비례하여 변화한다.
제2도에 도시한 수송유니트도 여섯개의 상자를 가지며, 이들 상자는 2차축의 2대씩의 보기에 의해서 지지되어 있다. 판은 전부 12개이며, 간격 S2, 떨어져 있는 6쌍에 배치되고 최초 및 마지막의 보기는 보기 MP, 다른 10개는 보기 P이다.
제2도에는 길이 S2의 2개의 유도자 G를 표시하고, 그 차축간 거리는 L이다. 이 두개의 수송 유니트를 연결한 경우 선두측 수송유니트의 그 차축간 거리는 L이다. 이 두개의 수송 유니트를 연결한 경우 선두측 수송유니트의 마지막 보기 MP'와 두번째 유니트의 최초 보기 MP와는 1개의 더블릿을 형성하고, 2개의 유니트에 의해서 형성된 열차는 일정 간격 S2으로 배열된 12쌍을 형성하는 24대의 보기로 이루어진다.
본 발명에 의한 철도장치와 이 철도장치에 이용되는 리니어모터는 종래의 추진기술분야에 있어 장래 어떤 개량이 되어진다해도, 종래의 장치에 이용된 추진력보다도 큰 추진력을 이용하려고 하는 경우, 또는 종래의 장치에 비하여 우수한 이용효율에 도달하도록 하는 경우에 이용되는 것이라 생각된다.
또, 본 발명에 의한 철도장치는 철도선로 및 선로망의 이용도를 높이는 데도, 새로운 선로를 건설하는 데도 이용할 수 있다.
본 발명에 의한 철도장치는 철도일반에, 또 교외전차의 경우에도 이용된다.

Claims (9)

  1. 열차의 추진용으로 불연속적인 리니어 모터를 사용하는 철도장치에 있어서, 차량을 서로 연결하는 수송 유니트를 단부와 단부(end)를 서로 연결하여 동일한 길이 L미터로 구성하며, 상기 리니어 모터의 2차측이 불연속적으로 되기 위해 일정간격으로 배치된 리니어 모터의 2차측을 탑재하는 다수의 수송 유니트로 형성한 열차를 구성하고, 각 활성구획내의 중심선에서 중심선까지 길이 L미터의 일정간격으로 유도자를 설치한 활성구획을 일정간격으로 설치하여 상기 열차가 작동되는 선로를 설치하고, 상기 활성구획의 유도자는 상기 리니어 모터의 1차측 유도자가 없는 활성구획에 의해 서로 분리되어 작동할때 상기 열차는 상기 선로의 활성 구획과 불활성구획을 점유함으로써 상기 열차가 활성구획과 불활성구획을 교대로 통과할때 상기 리니어 모터로부터 추진력을 간헐적으로 받을 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  2. 제1항에 있어서, n개의 수송 유니트를 하나의 열차로 형성하고, 이들 유니트를 서로 연결하여 길이(nL)의 전체(E)를 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 수송유니트는 동일 차축군에 걸려진 금속판의 형상으로된 2차측을 형성하는 동일 수(N)의 요소(S)를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  4. 제3항에 있어서, 하나의 전체(E)에 의해 지지되는 것에 의해 리니어 모터의 2차측을 형성하는 (n×N)개의 요소(S)가 S1=L/N 미터의 일정간격으로 배치되거나, 또는 2개씩 조를 나누어서 S2=2L/N미터의 간격으로 복수의 더블릿을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 리니어 모터의 1차측을 형성하도록 지면상에 배치되는 복수조의 유도자(G)가 일정 간격 L미터로 배치되고, S1또는 S2가 아니면, S1또는 S2의 배수와 같은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 수송 유니트를 구조중에 가지는 열차가 활성구획에 진입시 즉시 리니어 모터의 자동작동을 개시하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수송유니트는 차량을 추진하기 위한 원동요소를 가지지 않는 차량으로 만 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 열차가 하나의 전체(E)를 형성하고, 이 전체(E)는 1이상 종래의 기관차에 의해 완전하게 구성되고, 이 기관차는 요소(S)를 가지지 않고, 전체(E)의 선두 또는 후미에 배치되며, 기관차에 의해 수동 또는 자동조작에 의해서 이 열차의 주행이 제어되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전체(E)의 구성에 가담하는 수송 유니트의 어느 것이 자기 차축의 어느 것에 작용하는 원동요소를 가지는 것과, 이 원동요소에 대해 수동 또는 자동요소에 의해서 열차의 주행이 제어되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 이용한 철도장치.
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