KR100754798B1 - 철도차량용 유압제동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량용 유압제동시스템에 관한 것으로, 그 구성은 철도 차량내에 구비되는 제동지령부와; 상기 제동지령부 내에 구비되되, 상기 제동지령부로부터 제동신호를 인가받아 차량의 중량을 고려하여 제동력 및 제동압력을 연산하는 제동제어부와; 상기 제동제어부에서 인가된 제동신호를 이용해 제동력을 차륜에 인가하는 드라이셋 제동유닛;을 포함하여 이루어진다.

본 발명은 응답속도가 빠르고 제어가 용이한 유압을 이용함과 동시에 차량의 각 주행부에 독립적으로 구비시킴으로써 유지 보수가 용이하게 하는 효과가 있다.

제동지령부, 제동제어부, 구동제어부, 제어밸브, 제동실린더, 유압펌프, 드라이셋 제동유닛

Description

철도차량용 유압제동시스템{Hydraulic Brake Device for Railway Vehicle}

도 1은 종래 기술의 철도 차량용 공기압 제동 장치를 나타내는 개략도.

도 2는 종래 기술의 철도 차량용 공기압 제동 장치의 제동 응답속도를 나타내는 도표.

도 3은 본 발명의 철도 차량용 유압제동시스템을 나타내는 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 드라이셋 제동유닛을 나타내는 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 철도 차량용 유압제동시스템의 작동 상태를 나타내는 개략도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 드라이셋 제동유닛 11 : 구동제어부

12 : 제어밸브 13 : 유압펌프

14 : 저장탱크 15 : 제동실린더

16 : 제동관 18 : 긴급제어부

20 : 제동지령부 22 : 제동제어부

24 : 주행부 121 : 스템핑모터

122a : 제1릴리프부 122b : 제2릴리프부

123a,123b : 스프링 124a,124b : 스풀

125a,125b : 구동판 126 : 유입구

127 : 토출구 128 : 드레인구

129 : 바이패스 라인

본 발명은 철도 차량용 유압 제동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응답속도가 빠르고 제어가 용이한 유압을 이용함과 동시에 차량의 각 주행부에 독립적으로 구비시킴으로써 유지 보수가 용이하게 하는 철도 차량용 유압 제동시스템을 제공하는데 있다.

일반적으로 철도 차량은 여러 개의 객차를 서로 연결하여 많은 수의 사람을 한번에 운송할 수 있게 하기 위한 수단이다. 상기 철도 차량에는 기본적으로 제동장치가 구비되어 있다. 이러한 종래의 제동장치를 도 1 또는 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 제동장치(1)는 압축공기를 이용한 공기압 제동장치가 적용되고 있는데, 이와 같은 공기압에 의한 제동장치는 기관차(미도시)에 구성된 제어밸브(5)의 작동에 따라 각 차량간에 연결된 제동관(8)을 통하여 후부 차량에 압력신호를 전달하는 구조로써 이는 도 1에 도시된 바와 같이 기관차에 탑재된 공기 압축기(4)와 상기 압축기(4)에서 압축된 공기를 저장하는 주 공기통(3)과 각 차량으로 부착되는 보조공기통(6)을 제동관(8)을 이용해 연결하고 있으며, 이 제동관(8)과 보조공기통(6) 은 항상 일정한 공기압을 충기토록 하되 상기 제동관과 보조공기통으로만 공기가 유입되도록 구성되어 있다. 그리고 상기 제동관과 연결되되 제어부(2)의 신호에 따라 제어밸브(5)를 밀개폐하여 차륜(W)과 인접된 제동실린더(7)를 작동시켜 차량을 정차시키도록 하고 있다.

그러나 상기 공기압에 의한 제동장치의 경우, 도 2에서 보는 바와 같이 제어부에서 인가된 제동 신호를 제어밸브에서 인가받아 제동실린더를 구동시키는데 까지 상당히 많은 시간이 소요되는 것을 알 수 있다. 이러한 경우 오랜 응답속도로 인해 긴급한 상황에서의 정차가 불가능하게 되어 사고로 이어지는 경우가 많이 발생하고 있는 것이 현실정이다.

그리고 종래의 제동장치는 하나의 공기압 이송 제동관이 순차적으로 연결되어 있어서 제동관 손상시 전체 제동장치의 작동이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 각각의 차량에 구비된 제동장치를 연결하기 위한 전기적 배선과 제동관 등으로 인해 차량 하부가 복잡한 구성을 하고 있어서 유지 보수가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응답속도가 빠르고 제어가 용이한 유압을 이용함과 동시에 차량의 각 주행부에 독립적으로 구비시킴으로써 유지 보수가 용이하게 하는 철도 차량용 유압 제동시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.

본 발명의 철도 차량용 유압제동시스템은, 철도 차량내에 구비되는 제동지령부와; 상기 제동지령부 내에 구비되되, 상기 제동지령부로부터 제동신호를 인가받아 차량의 중량을 고려하여 제동력 및 제동압력을 연산하는 제동제어부와; 상기 제동제어부에서 인가가된 제동신호를 이용해 제동력을 차륜에 인가하는 드라이셋 제동유닛;을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 드라이셋 제동유닛은 각각의 주행부(24)에 구비하여 상기 차륜에 대해 각각 대응되게 구비하되 상기 제동지령부의 제동제어부에 의해 제어되도록 한다.

그리고, 상기 드라이셋 제동유닛은 제동유 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 제동유를 공급받아 순환시키는 유압펌프와, 상기 저장탱크와 유압펌프의 사이에 위치하여 제동유의 진행방향을 제어하는 제어밸브와, 상기 제어밸브와 전기적으로 연결되되 제동제어부의 신호에 따라 동작을 단속하는 구동제어부;를 포함하여 이루어지며, 상기 차륜에는 상기 드라이셋 제동유닛으로부터 제동력을 인가받아 상기 차륜에 제동력을 인가하는 제동실린더를 구비하도록 하고, 상기 제어밸브는 제1릴리프부 및 제2릴리프부와, 상기 제1,2릴리프부의 개폐를 단속하는 스템핑모터로 이루어진다.

또한, 상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부는 상기 스템핑모터로부터 구동력을 인가받는 구동판과, 상기 구동판과 인접하게 구비되되 유입구를 개폐시키는 스풀(Spool)과, 상기 구동판 및 스풀의 사이에서 상호 탄성지지되도록 하는 스프링을 포함하여 이루어지며, 상기 스풀은 포펫(Poppet) 또는 볼(Ball) 형상 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부 사이에는 바이패스 라인;을 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 구동제어부에는 상기 드라이셋 제동유닛을 독립적으로 작동될 수 있게 하는 긴급 제어부;를 더 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3 또는 도 4에 도시된 바에 의하면, 철도 차량용 유압제동시스템은 철도 차량내에 구비되는 제동지령부(20)와, 상기 제동지령부(20) 내에 구비되되, 상기 제동지령부(20)로부터 제동신호를 인가받아 차량의 중량을 고려하여 제동력 및 제동압력을 연산하는 제동제어부(22)와, 상기 제동제어부(22)에서 인가된 제동신호를 이용해 제동력을 차륜(W)에 인가하는 드라이셋 제동유닛(10)을 포함하여 이루어진다.

상기 제동지령부(20)는 철도 차량의 전면에 위치하여 철도 차량의 운전 및 철도 차량의 전체 시스템을 관리 운영하는 것을 말한다.

상기 제동제어부(22)는 주행부(24)로부터 철도 차량의 중량에 대한 신호를 인가받아 차량에 따른 제동압력을 연산하여 각각에 대해 개별적인 제동압력을 인가하도록 하고 있다.

상기 드라이셋 제동유닛(10)은 구동제어부(11), 제어밸브(12), 유압펌프(13), 저장탱크(14) 및 제동관(16)으로 이루어져 철도 차량의 정차시 차륜(W)에 제동력을 인가할 수 있게 하고 있다. 상기 제동유닛(10)의 결합 관계를 보면 먼저 상기 제동실린더(15)는 브레이크 패드(미도시) 일체화된 상태로 상기 차륜(W)과 인접하게 위치하게 된다. 그리고 상기 제동실린더(15)와 제어밸브(12)의 토출구(127)와 제동관(16)에 의해 연결되어 있으며, 상기 제어밸브(12)는 유입구(126)에 의해 유압펌프(13)와 연결되고 드레인구(128)는 저장탱크(14)와 연결되며, 상기 유압펌프(13)와 저장탱크(14)는 서로 제동관(16)으로 연결되어 하나의 폐회로를 구성하고 있다.

여기서 상기 본 발명의 구성 관계를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 저장탱크(14)는 일정 수준 이상의 제동유(미도시)를 저장할 수 있는 크기를 하고 있어서, 상기 유압펌프(13)의 작동에 따라 저장탱크 내의 제동유를 순환시킬 수 있게 하고 있다. 또한, 상기 제어밸브(12)는 스템핑모터(121)를 사이로 양측에 제1릴리프부(122a) 및 제2릴리프부(122b)로 구비하여 이루어지며, 상기 제1,2릴리프부는 각각 스템핑모터과 연결되어 스템핑모터에 의해 개폐되도록 하고 있다. 그리고 상기 제1릴리프부(122a)는 유압펌프(13) 측과 연결되고, 상기 제2릴리프부(122b)는 저장탱크(14) 측으로 연결되도록 하고 있다.

즉, 상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부는 상기 스템핑모터(121)의 양측으로 연장된 연장축(미도시)과 연결되는 구동판(125a,125b)과, 상기 유입구(126) 측을 개폐시키는 스풀(124a)이 상기 제1릴리프부(122a) 측에 위치하고, 드레인구(128)를 개폐시키는 스풀(124b)는 제2릴리프부(122b) 측에 위치하게 되며, 상기 각각의 스풀(124a,124b)과 구동판(125a,125b)의 사이에 위치하여 상호 탄성지지되도록 하는 스프링(123a,123b)이 구비되어 있다. 또한, 상기 제1릴리프부(122a)와 제2릴리프부(12b)를 연결하는 바이패스 라인(129)을 형성시켜 제동유의 압력이 일정 압력 이상이 되더라도 제어밸브가 파손되는 것을 방지함과 동시에 제동유의 드레인을 수월하게 하고 있다.

예컨대 상기 구동제어부(11)에서 제어밸브의 개방변위 제동 신호를 상기 스템핑모터(121)로 인가하게 되면, 상기 스템핑모터(121)는 상기 제1릴리프부(122a)를 구동시켜 유입구(126)를 차단하고 있는 스풀(124a)을 이동시켜 개방한다. 이와 동시에 상기 유압펌프(13)가 작동하며 제동유를 토출구(127)측으로 이동시킨다. 이때 제2릴리프부(122b)의 스풀(124b)는 차단된 상태이다. 이렇게 제동유를 공급하면 상기 공급된 제동유에 의해 제동실린더(15)를 작동시키게 되고, 차륜(W)은 제동실린더에 의해 제동력을 인가받게 되는 것이다. 반대로 상기 차륜(W)에서 제동력을 제거하기 위해서는 제어부의 신호에 따라 상기 스템핑모터를 작동시켜 상기 제1릴리프부는 차단하고, 상기 제2릴리프부는 개방되게 하여 제동유가 드레인구(128)를 통해 저장탱크로 유입되게 하는 것이다.

즉, 상기 제어밸브(12)의 작동시 차륜(W) 측에서 발생하는 압력(P2)이 유압펌프(13) 측에서 발생하는 압력(P1) 보다 클 경우 상기 바이패스 라인을 통해 제동유를 방출시켜 제어밸브의 손상을 방지하도록 하고 있다. 또한, 상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부에 구비된 스프링과 스풀을 통해 제동관 내의 제동유가 필요 이상의 압력이 발생시 완충제 역할을 수행할 수 있도록 함으로써 더욱 효율적으로 손상을 방지할 수 있으며, 상기 스풀의 형태를 포펫(Poppet) 또는 볼(Ball) 형상 중 어느 하나를 선택함으로써 장시간 가동을 하지 않을 경우에도 제어밸브 내에서 제동유의 누유를 최소화할 수 있게 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 드라이셋 제동유닛이 장작된 상태의 차량에서의 작동을 설명한다.

도 3 또는 5에 도시된 바와 같이 철도 차량의 각 객차(CO1,CO2,CO3) 상의 차륜(W)과 연결되는 드라이셋 제동유닛(10)을 주행부(24)에 각각 구비시키고, 상기 드라이셋 제동유닛(10)을 제동지령부(20)와 전기적으로 연결되게 하여 평상시에는 제동지령부(20)에서 드라이셋 제동유닛을 제어할 수 있게 하고, 상기 객차 내에 드라이셋 제동유닛을 별도로 작동시킬 수 있는 비상 스위치(30)를 구비시켜 비상시 승객에 의해 차량을 정차시킬 수 있게 한다.

예컨대 상기 제동지령부(20)와 구동제어부(11)를 전기적으로 연결시키고, 상기 구동제어부(11)는 상기 객차 내의 비상 스위치(30) 및 제어밸브(12)와 전기적으로 연결한다. 또한 상기 구동제어부와 연결되는 긴급 제어부(18)를 더 구비시켜, 긴급 제어부로 하여금 제어밸브를 작동시킬 수 있게 함으로써 제동지령부에서 긴급 상황에 대처할 수 없을 경우 별도로 작동되도록 하고 있다.

따라서 철도 차량용 제동시스템은 독립된 형태의 드라이셋 제동유닛을 각각의 차륜과 대응시켜 구비함으로써 제어지령부에서의 제어 신호 인가시 드라이셋 제동유닛 중 어느 하나가 손상되더라도 다른 객차에 구비된 드라이셋 제동유닛에 의해 철도 차량을 정차시킬 수 있게 되며, 또한 제동유의 빠른 응답속도로 인해 제동지령부의 제어 신호를 드라이셋 제동유닛이 즉각 응답하여 제동 거리를 단축함으로 써 안전 사고 방지 및 정 위치에 정차할 수 있게 된다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 응답속도가 빠르고 제어가 용이한 유압을 이용함과 동시에 차량의 각 주행부에 독립적으로 구비시킴으로써 유지 보수가 용이하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 독립된 형태로 구비시킴으로써 소형화 경량화를 추구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 철도 차량내에 구비되는 제동지령부와;

   상기 제동지령부 내에 구비되되, 상기 제동지령부로부터 제동신호를 인가받아 차량의 중량을 고려하여 제동력 및 제동압력을 연산하는 제동제어부와;

   상기 제동제어부에서 인가된 제동신호를 제동유 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 제동유를 공급받아 순환시키는 유압펌프와, 상기 저장탱크와 유압펌프의 사이에 위치하여 제동유의 진행방향을 제어하는 제1릴리프부 및 제2릴리프부와, 상기 제1,2릴리프부의 개폐를 단속하는 스템핑모터로 이루어지는 제어밸브와, 상기 제어밸브와 전기적으로 연결되되 제동제어부의 신호에 따라 동작을 단속하는 구동제어부를 통해 제동력을 차륜에 인가할 수 있게 하는 드라이셋 제동유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 유압제동시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 드라이셋 제동유닛은 각각의 주행부에 구비하여 상기 차륜에 대해 각각 대응되게 구비하되 상기 제동지령부의 제동제어부에 의해 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 유압제동시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부는 상기 스템핑모터로부터 구동력을 인가받는 구동판과, 상기 구동판과 인접하게 구비되되 유입구를 개폐시키는 스풀(Spool)과, 상기 구동판 및 스풀의 사이에서 상호 탄성지지되도록 하는 스프링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 유압제동시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 스풀은 포펫(Poppet) 또는 볼(Ball) 형상 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 유압제동시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1릴리프부 및 제2릴리프부 사이에는 바이패스 라인;을 더 구비되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 유압제동시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동제어부에는 상기 드라이셋 제동유닛을 독립적으로 작동될 수 있게 하는 긴급 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 유압제동시스템.

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