KR100942261B1 - 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관에 관한 것으로서, 집전장치에 설치되는 신호전송장치의 집전성능정보를 열차 실내의 데이터 수집장치로 전송하는 광케이블에 있어서, 상기 광케이블은 중앙에 중공이 형성되어 광케이블이 통과하는 애관과, 그 애관의 상하 양단에 구비되는 애관금구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전기철도 집전성능정보를 집전장치인 판토그래프 장치로부터 열차의 실내로 전송하기 위해 절연 애관을 사용함에 따라 비나 바람, 눈이 올 때와 같은 악조건 하에서도 광케이블의 절연성능이 저하되거나 먼지 및 기름 분진 등과 같은 이물질로 인한 외란의 증가로 인한 집전성능정보의 송수신이 불가능한 상황을 방지하여, 안정적으로 집전성능정보를 송수신하는 효과가 있다.

집전장치, 집전성능, 애관, 판토그래프

Description

전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 { insulating tube porcelain bushing of optical cable for transmission of electric railway current collection information }

도 1은 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관을 도시한 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 상부의 광케이블 연결 구조를 설명하기 위해 도시한 정면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 상부의 광케이블 연결 구조를 설명하기 위해 도시한 평면도이고,

도 4는 전기철도의 집전성능정보 전송 계통도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 광케이블 10: 감지수단

20: 신호전송장치 30: 데이터 수집장치

100: 절연 애관 110: 애관

120,130: 애관금구 140: 케이블고정용 부싱

142: 수축튜브 144: 절연테이프

146: 실리콘 150: 동파이프

152: 호스 158: 실리콘

160: 연결부재 162: 엘보

164: 니플 170: 케이블부싱

172: 클램프

본 발명은 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 전기철도에서 가선으로부터 전기 에너지를 받아 열차에 공급하는 집전장치의 집전성능정보를 열차 실내로 전송하기 위한 신호전송 경로의 절연성능 저하를 방지하여 안정적으로 집전성능정보를 송수신할 수 있도록 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관에 관한 것이다.

최근 들어 자동차의 급격한 증가와 도로 교통의 정체 등 타 육상교통 수단이 한계에 이르면서, 전기철도에 대한 수요가 나날이 증가하고 확장되는 추세이다.

이와 같이 전기철도에 대한 수요 증가로 인한 공급이 확대됨에 따라 대량 대중교통 수단으로서 전기철도의 안전성과 신뢰성의 확보가 더 절실히 요구되고 있 다.

이와 같은 전기철도에서 차량의 지붕에는 열차의 운행 동력으로서 필요한 교류 25,000V의 전기에너지를 선로변의 지상에 설비된 전차선으로부터 받아 열차의 변압기나 추진장치에 제공하는 접전장치인 판토그래프 장치가 구비된다.

상기 판토그래프 장치는 열차의 안전과 신뢰성을 크게 좌우하는 전장품 중의 하나로서, 집전(current collection)성능은 전차선과 기계·전기적 인터페이스 성능뿐만 아니라 차량과 시설물의 안전에 지대한 영향을 미친다.

따라서, 판토그래프 장치는 열차의 성능에 직접적인 영향을 주는 장치이므로 처음 제작된 열차는 영업운행 이전에 단품시험, 완성차시험, 본선시운전 시험 등 엄격한 시험기준을 마련하여 철저하게 시험을 실시하여 성능을 검증한 후 영업운행을 실시하고 있는 실정이다.

이때, 상기 판토그래프 장치에 대한 성능을 측정하기 위해서는 열차가 주행시에 판토그래프의 접촉력이나 온도 또는 전압 등과 같은 물리량을 측정하는 계측센서와, 그 계측된 물리량을 열차 실내에 구비되는 데이터 수집장치까지 송신하는 신호 송수신장치가 필수적으로 구비되어야 한다.

그런데 이와 같은 계측센서와 이 계측센서에서 계측된 물리량을 전송하는 신호 송신장치는 교류 25,000V 전위를 가진 전차선과 접촉하는 판토그래프 장치에 부착된다.

따라서, 신호 송신장치와 열차 실내의 데이터 수집장치 사이의 신호전송 경로를 통해 25,000V 특고압 전위에서 계측된 데이터를 열차 내 계측컴퓨터까지 전송 하기 위해서는 충분한 절연확보와 노이즈 방지 대책이 필수적으로 해결되어야 하나, 이를 해소하기 위한 비용이 많이 소요되고 절연 작업에 어려움이 뒤따랐다.

물론, 이와 같은 절연확보의 문제점을 해소하기 위해 신호전송 경로의 절연을 확보하기 위한 예로서, 고(高)전위의 판토그래프에 설치되는 신호 송신장치에 부가적으로 무선 신호 송수신 통신장치와 무선 신호 송수신 안테나를 판토그래프와 열차의 차체 지붕에 각각 설치하여 송수신함으로써 신호전송 경로를 절연시키는 방식을 적용하여 왔다.

그런데, 이와 같은 무선 방식은 신호전송 경로의 절연을 확보하는 데는 유리한 반면, 신호의 양방향 무선통신을 위한 컴퓨터 장치가 대형화되고 복잡해져 설치할 공간의 확보가 어렵고, 장치의 작동 전원이 많이 소모되므로 전원 공급용 배터리의 용량과 무게가 커져 열차의 지붕에 장착되는 판토그래프 장치의 구조를 복잡하게 만들고 무게중심이 편중되어 지붕에 장착구조를 뒤틀리게 만드는 문제가 있었다.

한편, 상기 무선방식의 복잡성 및 장치의 비대화에 대한 문제점을 해소하기 위해 광케이블(Optical Fiber Cable)을 이용하였으나, 그 광케이블의 외부에 일반적인 전선피복을 사용하여 절연하고 보호하므로 우천시나 폭설시 판토그래프 장치와 열차 차체 간 고전압 및 대전류의 절연이 어렵고, 열차 운행시 광케이블의 흔들림으로 인한 피로열화와 안정적인 신호 전송이 어려운 문제점을 여전히 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광케이블을 이용하여 집전장치에서 계측된 집전성능정보를 열차의 실내에 구비되는 데이터 수집장치까지 전송하는 신호를 전송하는 경로와 광케이블로 하여금 충분한 절연 성능을 확보하여 안정적인 집전성능정보를 전송할 수 있도록 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관에 있어서,

중앙에 중공이 형성되어 광케이블이 통과하는 애관과, 그 애관의 상하 양단에 구비되는 애관금구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 애관금구는 중앙에 관통공이 형성되어 광케이블이 관통되고, 실리콘으로 마감처리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 애관금구의 관통공에는 상기 광케이블을 지지하는 케이블고정용 부싱이 더 삽입되고, 실리콘으로 마감처리되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 케이블고정용 부싱에 의해 지지되는 광케이블의 고정부위에는 광케이블의 손상을 방지하기 위한 수축튜브와, 전기적인 절연을 위해 절연테이프가 더 감기는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단 애관금구의 외부에는 광케이블이 통과하는 동파이프가 연결 부재로 지지되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연결부재는 상기 애관금구의 관통공에 고정되는 엘보와, 그 엘보에 연결되어 호스가 동파이프의 일단부가 연결되는 니플로 이루어지며, 상기 동파이프와 니플 및 엘보의 내부에는 실리콘이 채워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동파이프의 타단부는 내부를 관통하는 광케이블을 지지하는 케이블부싱이 구비되고, 상기 동파이프의 외부에는 호스가 구비되며, 그 호스의 단부 외측은 클램프로 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 1은 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관을 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 상부의 광케이블 연결 구조를 설명하기 위해 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관 상부의 광케이블 연결 구조를 설명하기 위해 도시한 평면도이고, 도 4는 전기철도의 집전성능정보 전송 계통도이다.

먼저 도 1 및 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관(100)은 집전장치인 판토그래프 장치에 설치되어 계측되는 집전성능정보를 열차의 실내 데이터 수집장치(30)로 전송하는 신호전송 경로의 절연을 확보하기 위해 구비된다.

먼저 판토그래프 장치의 집전성능정보를 계측하고 이를 전송하는 시스템을 살펴보면, 판토그래프 장치에는 감지수단(10)에서 계측된 판토그래프 장치의 집전성능정보를 전송하는 신호전송장치(20)가 구비되어 광케이블(1)을 통해 열차 실내에 설치되는 데이터 수집장치(30)로 전송하는 구성으로 이루어진다.

이때, 상기 감지수단(10)은 집전성능을 계측하기 위해 다양한 수단이 적어도 하나 이상 구비될 수 있는 것으로, 일 예로 판토그래프 장치의 변형에 대한 정보를 계측하기 위한 스트레인 게이지(12)와, 판토그래프의 가속도, 진동 특성을 계측하는 가속도감지기(14)와, 판토그래프 장치의 온도를 감지하는 온도감지기(16)가 있다.

여기서, 판토그래프 장치가 전차선과 접촉하는 거동과 가속도를 계측하기 위해서 가속도계가 사용되고, 판토그래프 장치의 온도를 감지하기 위해서 접촉식 온도센서가 사용되게 된다.

이와 같은 감지수단(10)에서 계측된 판토그래프 장치의 변형, 가속도, 온도 등과 같은 집전성능정보는 신호전송장치(20)를 통해 데이터 수집장치(30)로 전송된다.

상기 신호전송장치(20)는 상기 감지수단(10)을 통해 계측된 아날로그 신호 형태의 집전성능정보를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(22)와, 상기 집전성능정보를 열차로 전송하기 위한 송신부(26)와, 상기 A/D변환부(22)를 거친 집전성능정 보를 상기 송신부(26)로 출력시키도록 제어하는 제어부(24)로 구성된다.

한편, 상기 송신부(26)를 통해 전송되는 집전성능정보는 광케이블(1)을 통해 열차의 실내에 설치되는 데이터 수집장치(30)로 전송된다.

상기 데이터 수집장치(30)는 상기 광케이블(1)을 경유하여 집전성능정보를 수신하는 수신부(32)와, 그 수신부(32)를 통해 수신된 집전성능정보를 수집 처리하는 신호처리부(34)로 이루어진다.

이때, 상기 광케이블(1)은 25,000V의 고압 전위를 가진 판토그래프에 연결된 관계로 절연이 필수적이므로 본 발명에 따른 광케이블 절연 애관(100)을 통과시키는 방식을 이용하여 절연시키면서 차량 쪽과 연결된다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관(100)은 도 1에 도시한 바와 같이, 세라믹 도기 재질로 이루어지며 중앙에 중공(110a)이 형성되어 광케이블(1)이 관통 설치되는 애관(110)과, 그 애관(110)의 양단에 각각 체결 고정되는 애관금구(120,130)로 이루어진다.

이때, 상기 애관금구(120,130)는 동일한 형상으로 이루어지는 것으로 이하에서는 그 구성을 애관금구(130)에 대해서만 설명한다.

이와 같은 애관금구(130)는 중앙에 관통공(132)이 각각 형성되어 광케이블(1)이 통과하게 된다.

한편, 상기 애관금구(130)의 관통공(132)에는 상기 광케이블(1)을 지지하는 케이블고정용 부싱(140)이 삽입된다.

이때, 상기 광케이블(1)의 고정부위에는 광케이블(1)의 손상을 방지하기 위해 수축튜브(142)를 감싸고, 전기적인 절연을 위해 절연테이프(144)로 재처리한 상태로 케이블 고정용 부싱(140)을 끼워 조립한다.

또한, 광케이블(1)이 케이블고정용 부싱(140)에 끼워진 상태이더라도 미세한 틈새가 발생될 수 있고, 이러한 틈새를 통해 빗물 등의 이물질이 스며들 수 있으므로 이를 해소함과 동시에 광케이블(1)의 흔들림을 방지하기 위해 실리콘(146)을 이용하여 기밀 상태로 마감 처리하게 된다.

이와 같이 광케이블(1)을 애관(110)의 중공(110a)에 삽입 고정하고 밀폐시킴에 따라 판토그래프와 차체 사이의 전위 차이를 절연을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 애관금구(120)의 외부로 노출되는 광케이블(1)의 손상을 방지하고 절연성능을 확보하기 위해 광케이블(1)의 외부에 동파이프(150)와 합성수지 재질의 유연한 호스(152)를 구비하게 된다.

즉, 호스(152)의 내부에 동파이프(150)를 설치하고 그 동파이프(150)의 내부에 광케이블(1)을 관통시키는 구성에 의해 신호전송장치(20)로부터 송출된 집전성능정보를 광케이블(1)을 통해 상부의 애관금구(120)와 애관(110) 내부에 설치되는 광케이블(1)을 통과하여 열차 실내의 데이터 수집장치(30)로 전송하게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 애관(110)의 상단 애관금구(120)에는 상기 동파이프(150)와 호스(152)의 단부를 고정하는 연결부재(160)가 구비된다.

이와 같은 연결부재(160)는 상기 애관금구(120)의 관통공(122)에 45°경사진 방향으로 고정되는 엘보(162)와, 그 엘보(162)의 단부에 연결되어 호스(152)를 동파이프(150)의 단부에 연결시키는 니플(164)로 이루어진다.

이때, 상기 동파이프(150)는 노이즈와 외부 전자파의 차단기능이 있으므로 신호를 정확하게 전송, 보호할 수 있으며, 일정 길이의 것을 사용하게 된다.

이와 같은 동파이프(150)의 일단부는 연결부재(160)의 니플(164)에 설치되며 내부에 실리콘(158)을 주입하여 도면에는 도시하지 아니하였으나, 연결부재(160)인 엘보(162) 및 니플(164) 내부와 동파이프(150) 내부를 메우게 된다.

한편, 상기 동파이프(150)의 타단부는 내부를 관통하는 광케이블(1)이 지지되도록 별도의 케이블부싱(170)이 끼움 결합된다.

몰론, 상기 케이블부싱(170)에 지지되는 광케이블(1)의 외부면에도 광케이블(1)을 보호함과 동시에 절연성능 등을 확보하기 위해 수축튜브(142)와 절연테이프(144)로 감싸는 구조로 이루어진다.

이와 같이 광케이블(1)이 관통되어 실리콘(158)으로 마감된 동파이프(150)의 외부에는 광케이블(1)의 손상 및 동파이프(150)의 부식을 방지하기 위해 호스(152)가 구비된다.

이때, 호스(152)의 단부를 상기 니플(164)에 고정하기 위하여 클램프(172)로 호스(152) 단부를 조여줌으로써 호스(152)가 니플(164)로부터 분리 이탈되는 것을 방지하게 된다.

상기한 구성에 의하면, 광케이블(1)로 구성되는 신호전송 경로의 절연을 위 해 광케이블(1)이 통과하는 애관(110)을 이용하여 절연성능을 향상시키고, 그 절연성능을 장기간 확보하고 광케이블(1)을 보호하기 위해 애관의 양단부를 실리콘(140)을 주입하여 밀봉하여 주게 된다.

또한, 애관(110)의 외부로 노출되는 부분의 광케이블(1)은 동파이프(150)와 호스(152)를 이용하여 노이즈나 외부의 물리적인 충격으로부터 보호하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 전기철도 집전성능정보를 집전장치인 판토그래프 장치로부터 열차의 실내로 전송하기 위해 절연 애관을 사용함에 따라 비나 바람, 눈이 올 때와 같은 악조건 하에서도 광케이블의 절연성능이 저하되거나 먼지 및 기름 분진 등과 같은 이물질로 인한 외란의 증가로 인한 집전성능정보의 송수신이 불가능한 상황을 방지할 수 있고, 안정적으로 집전성능정보를 송수신하는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관에 있어서,

   중앙에 중공이 형성되어 광케이블이 통과하는 애관과, 그 애관의 상하 양단에 구비되는 애관금구로 이루어지고,

   상기 애관의 상단에 구비되는 애관금구에는 광케이블이 통과하는 동파이프가 연결부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 애관금구는 중앙에 관통공이 형성되어 광케이블이 관통되고, 상기 관통공의 외주면과 광케이블 사이의 틈새를 실리콘으로 마감처리하는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 애관금구의 관통공에는 상기 광케이블을 지지하는 케이블고정용 부싱이 더 삽입되고, 상기 관통공의 외주면과 케이블고정용 부싱 사이의 틈새를 실리콘으로 마감처리하는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 케이블고정용 부싱에 의해 지지되는 광케이블의 고정부위에는 광케이블의 손상을 방지하기 위한 수축튜브가 더 감싸지는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 수축튜브의 외부에는 전기적인 절연을 위해 절연테이프가 더 감기는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 연결부재는 상기 애관금구의 관통공에 고정되는 엘보와, 그 엘보에 연결되어 동파이프의 일단부가 연결되는 니플로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 동파이프와 니플 및 엘보의 내부에는 실리콘이 채워지는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 동파이프의 타단부는 내부를 관통하는 광케이블을 지지하는 케이블부싱이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 동파이프의 외부에는 호스가 구비되며, 그 호스의 단부 외측은 클램프로 니플에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기철도의 집전성능정보 전송용 광케이블 절연 애관.

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