KR100948279B1 - 레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매립식 철도궤도 구조에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 철도궤도의 레일을 침목으로 단속적으로 궤도슬래브에 지지하는 대신, 궤도슬래브에 레일이 설치될 홈통을 형성하여 레일을 매립하여 설치하는 매립식 철도 궤도 구조에 있어서, 철도궤도를 설치할 때 레일의 간격을 조정하고 조정된 위치에 레일을 견고하게 고정하는 레일 조정정치를 구비한 철도궤도 구조에 관한 것이다.

본 발명은 매립식 궤도구조에서 레일을 시공할 때 레일의 위치를 조정하고, 시공 후에는 레일을 안정적으로 고정하면서 진동이 궤도슬래브를 통하여 주변으로 전파되는 것을 차단하기 위한 레일조정장치를 사용하였다.

본 발명인 레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조는 매립식 철도궤도 구조의 장점을 유지하면서 단점을 보완한 것으로서, 아주 간단한 구성으로 레일의 위치를 정확하게 조정할 수 있고, 레일을 안정적으로 고정할 수 있고, 그리고 열차 주행으로 인하여 발생하는 진동이 궤도슬래브를 통하여 주변으로 전달되는 것을 완벽하게 차단할 수 있다.

매립식, 철도, 궤도, 레일조정장치, 진동.

Description

레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조{Fill up Type Rail Structure Having Rail Adjusting Device}

본 발명은 매립식 철도궤도 구조에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 철도궤도의 레일을 침목으로 단속적으로 궤도슬래브에 지지하는 대신, 궤도슬래브에 레일이 설치될 홈통을 형성하여 레일을 매립하여 설치하는 매립식 철도 궤도 구조에 있어서, 철도궤도를 설치할 때 레일의 간격을 조정하고 조정된 위치에 레일을 견고하게 고정하는 레일 조정정치를 구비한 철도궤도 구조에 관한 것이다.

통상적으로 철도의 레일은 자갈 도상 또는 콘크리트 궤도슬래브 위에 단속적으로 침목을 설치하고, 고정볼트, 스프링클립 등의 레일고정장치를 이용하여 레일을 침목에 고정하는 방식을 취하고 있다. 이 경우 중량물인 열차의 바퀴가 침목 위를 순차적으로 통과하면서 침목에 일정 주기로 큰 힘을 가하여 진동이 유발되고, 이 진동이 침목과 궤도슬래브를 통하여 주변지역으로 전파되어 구조물의 파손, 주변 정밀 기기의 작동 방해, 구조전달음(Structure Borne Noise) 발생 등 각종 진동관련 문제를 유발한다. 그 이외에도 바퀴가 레일 이음매를 바퀴가 통과할 때 발생 하는 충격성 진동이 상기와 같은 전파경로를 통하여 주변으로 전달되어 진동과 함께 소음문제를 유발한다. 그리고 레일과 침목 사이의 타격음, 레일 자체의 진동에 의한 구조소음 등이 발생하여 소음공해를 유발한다. 이러한 철도의 진동과 소음 문제는 역사건물, 교량, 터널 등에서 더욱 심각한 문제를 야기한다.

그리고 열차의 바퀴가 침목과 침목 사이를 지날 때, 레일이 휘게 되고, 이에 따라 열차의 바퀴와 레일 사이의 접촉이 일정하지 않아 바퀴와 레일의 마모가 크다. 이와 같은 열차의 바퀴 또는 레일의 마모는 그 자체로도 큰 문제가 되지만, 이로 인하여 큰 소음과 진동이 발생하여 문제가 된다. 또한 레일이 휨에 따라 침목 위의 레일고정 부위에서 마찰이 발생하여 레일의 마모와 함께 소음이 발생하고, 레일고정장치에 큰 하중이 가해져서 하여 레일고정장치가 파손되거나 풀리는 경우가 빈번하게 발생한다.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 궤도 슬래브의 레일이 설치될 부위에 홈통을 을 형성하고, 레일의 하부를 이 홈통 속에 설치한 다음 두 레일의 간격을 정확하게 조정한 후, 홈통에 액상의 폴리우레탄 등의 수지를 충진한 후 이를 탄성재료로 고화시켜 레일을 탄성 재료에 매립하는 형태의 매립식 궤도구조가 개발되었다. 이와 같은 매립식 궤도구조에서, 고가의 액상 수지를 절감하기 위하여 레일과 홈통 사이의 공간에 PVC파이프 등을 함께 매설하는 것이 보통이다.

상기와 같은 매립식 궤도구조의 경우, 단속적으로 설치되는 침목이 없으므로 열차의 바퀴가 레일을 통과하더라도 궤도슬래브에 주기적으로 가해지는 힘이 없어서 진동의 발생이 적고, 레일의 이음매를 바퀴가 통과할 때 발생하는 등의 충격과 진동 및 여타 원인에 의한 진동은 탄성 재료에 의하여 높은 정도로 차단되어 주변으로 전파되지 않고, 레일의 하부 전체가 점탄성체(Visco-Elastic Material)에 접하고 있어서 점탄성체가 진동 댐핑재(Damping Material)로 작용하여 레일 자체의 진동이 현저히 저감되므로 구조소음의 발생이 적어 철도진동과 소음의 저감에 아주 효과적이다. 또한 열차의 바퀴가 레일 위를 주행할 때 레일이 휘는 정도가 작아 레일과 열차 바퀴의 마모가 적고, 레일체결장치가 없으므로 유지보수가 용이하다.

그러나 상기와 같은 종래의 매립식 궤도구조의 경우, 레일 설치시 레일 간격을 일정하게 조정하고, 열차 주행시 레일 간격이 벌어지는 것을 방지하기 위하여 일정 간격(1 내지 2미터)으로 고정블록을 설치하는데. 이 고정블록은 정밀한 간격조정이 가능하여야 하므로 구조가 아주 복잡하고, 생산원가가 높고, 시공이 어려운 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라, 레일의 진동이 이 고정블록 부위를 통하여 궤도슬래브로 전달되는 것은 차단할 수가 없는 문제점이 있다.

상기와 같이, 종래의 매립식 궤도구조는 철도진동 및 소음의 저감에 아주 효과적이고 유지보수가 용이한 장점이 있으나, 상기한 바와 같이 많은 문제점이 있는바, 레일의 위치를 정확하게 조정하여 안전하게 고정하고, 열차 주행으로 인하여 발생하는 진동이 궤도슬래브를 통하여 주변으로 전달되는 것을 완벽하게 차단할 수 있는 궤도구조가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결한 매립식 궤도구조로서, 독특하게 제작된 레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 매립식 궤도구조로서, 매립식 궤도구조에서 레일을 시공할 때 레일의 위치를 조정하고, 시공 후에는 레일을 안정적으로 고정하면서 진동이 궤도슬래브를 통하여 주변으로 전파되는 것을 차단하기 위한 레일조정장치를 사용하였다.

상기 레일조정장치는 레일의 양측에 쌍을 이루어 레일에 부착되는데, 레일의 하부 플랜지에 끼워져서 레일의 측면에 밀착된다. 이 레일조정장치는 상단에 조정볼트를 결합할 수 있는 조정홈을 구비하고, 이 조정홈에 조정블록이 삽입되어 레일의 위치를 조정할 수 있게 한다.

레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조는 매립식 철도궤도 구조의 장점을 모두 유지하면서 단점을 보완한 것으로서, 아주 간단한 구성으로 레일의 위치를 정확하게 조정할 수 있고, 레일을 안정적으로 고정할 수 있고, 그리고 열차 주행으로 인하여 발생하는 진동이 궤도슬래브를 통하여 주변으로 전달되는 것을 완벽하게 차단할 수 있다.

또한 본 발명의 레일조정장치를 사용할 경우 시공이 아주 간편하여 궤도 설치공사기간을 획기적으로 단축할 수 있고, 이에 따라 시공비용이 절감된다.

본 발명인 레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 레일조정장치(3)를 좌우 측면에 부착한 레일 결합체를 궤도슬래브(1)에 형성된 레일홈통(11)에 삽입하는 방법으로 설치하고, 레일홈통(11)과 레일(2) 사이의 공간에는 탄성충진재(4)를 일정 높이로 충진하는 방식으로 시공된다.

본 발명인 레일조정장치를 구비한 매립식 철도궤도 구조는 도 2의 단면도에 도시한 바와 같이, 레일홈통(11)의 바닥에 탄성판(5)을 깔고 그 위에 레일(2)을 설치하면 레일의 바닥을 통하여 진동이 궤도슬래브(1)로 전달되는 것을 차단할 수 있고, 레일홈통(11)과 레일(2) 사이의 탄성충진재(4)가 충진되는 공간에는 금속 또는 합성수지로 제작된 동공파이프(6)를 삽입하면 고가의 탄성충진재(4)를 절약할 수 있다.

궤도슬래브(1)는 열차가 주행하는 선로의 바닥으로서, 통상의 철도 궤도슬래브와 동일하게, 다져진 노면 또는 건축구조물의 상면에 콘크리트를 일정 두께로 타설하여 형성한다. 이 궤도슬래브의 레일(2)이 설치될 자리에는 레일의 길이 방향으로 레일의 하부 플랜지의 폭보다 다소 넓은 폭으로, 레일(2)의 상단으로 열차의 바퀴가 활주하는데 지장이 없을 만큼 노출될 수 있는 깊이를 가지는 레일홈통(11)이 형성된다.

레일(2)은 통상의 철도궤도에 사용되는 레일과 동일하다.

레일조정장치(3)는 도 1에 도시한 바와 같이 레일(2)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 레일(2)의 좌우 측면에 쌍으로 부착되는 것으로서, 도 3에 도시한 바와 같이 몸체(31)와 조정블록(32) 그리고 조정볼트(33)으로 구성된다.

몸체(31)는 경도가 높은 고무, 발포고무, 또는 합성수지 등 일정 탄성을 가지는 재료를 성형하여 제작하는데, 한 측면은 레일(2)의 측면과 동일한 곡면으로 하여 레일(2)의 측면에 잘 밀착될 수 있게 하고, 다른 측면은 직선으로 하되, 그 폭을 레일홈통(11)의 벽과 일정 간격을 가지도록 제작하여 레일(2)의 위치를 조정할 수 있는 여유를 가지도록 한다.

몸체(31)의 상면에는 레일홈통(11)의 벽 쪽으로 개방된 조정홈(311)을 구비하여 조정블록(32)이 위에서 삽입될 수 있게 하고, 몸체(31)의 하면에는 레일(2)의 하부플랜지에 삽입될 수 있는 결합턱(312)을 구비하여 레일(2)에 결합될 수 있게 한다. 그리고 몸체(31)의 상면 외측에는 표시돌기(313)를 구비하여 시공시 탄성충진재(4)의 충진 높이를 가늠할 수 있게 하는 것이 좋다.

동공파이프(6)를 사용하는 경우라면, 몸체(31)에 동공파이프(6)가 삽입될 수 있는 파이프구멍(314)을 형성하여 동공파이프(6)가 관통할 수 있게 한다. 이와 같이 몸체(31)에 동공파이프(6)가 관통하도록 하면, 탄성충진재(4)를 충진할 때 동공파이프(6)가 탄성충진재(4)의 부력에 의하여 위로 떠오르는 것을 방지할 수 있다.

조정블록(32)은 나사구멍이 형성된 불록으로서, 상기 몸체(31)의 조정홈(311)에 삽입된다.

조정볼트(33)는 상기 조정블록(32)의 나사구멍에 삽입되는 볼트로서, 각형 머리를 구비하거나 또는 몸통에 공구자국을 구비하여 스패너 등의 공구로 돌릴 수 있게 제작된다.

상기 조정블록(32)과 몸체(31)이 접하는 조정홈(311)의 측면에는 방진패드(34)를 삽입하여, 열차 주행시 발생하는 레일의 진동이 조정블록(32)과 조정볼트(33)를 통하여 레일홈통(11)의 측벽으로 전달되는 것을 차단하는 것이 좋다. 방진패드(34)는 일정 탄성이 있는 방진고무판을 필요한 크기로 절단하여 제작하면 된다.

레일홈통(11) 속에서 레일(2)의 위치를 조정할 때, 조정볼트(33)를 돌리면 조정볼트(33)가 상기 조정블록(32)의 나사구멍에서 회전하면서 한쪽 끝단이 레일홈통(11)의 벽에 밀착되면서 레일(2)을 반대방향으로 밀어 레일을 좌우로 움직이게 한다. 레일조정장치(3)를 레일(2)의 좌우 측면에 쌍으로 결합하여 사용하면, 레일(2)의 위치를 좌 또는 우로 정밀하게 움직여 레일홈통(11) 속에서 레일(2)의 위 치를 조정할 수 있다.

탄성충진재(4)는 시공시에는 액체상태를 유지하다가 시공 후에는 굳어서 탄성체가 되는 재료로서, 상기 레일(2)과 레일홈통(11)사이의 공간에 일종 높이로 충진된다. 탄성충진재(4)는 열차가 주행할 때 레일을 안전하게 고정할 수 있을 정도의 하중 지지력을 가진 탄성재료를 사용한다. 본 발명의 용도로 사용할 수 있는 탄성충진재(4)로는 실리콘고무, 발포폴리우레탄 등이 있다.

통상의 열차의 바퀴는 원추형으로 제작되므로, 열차가 레일(2) 위를 주행할 때는 열차의 중량에 의한 수직력과 함께 양 레일을 안쪽에서 바깥쪽으로 벌리려는 수평력이 상당한 크기로 작용하는데, 상기 탄성충진재는 이와 같은 수평력을 지지하여 레일이 횡방향으로 밀리는 것을 구속하는 기능을 하고, 레일의 측면부에서 레일홈통(11)의 벽으로 전달되는 진동을 차단하는 기능을 한다.

탄성판(5)은 일정 두께의 방진고무판으로서, 홈통(11)의 바닥에 설치되어 레일(2)의 하부플랜지를 통하여 전달되는 열차의 하중을 지지한다. 이 탄성판은 열차진동의 주된 전달경로인 레일과 궤도슬래브 사이의 진동전달을 차단한다.

동공파이프(6)는 레일(2)의 하단에 결합되어 탄성충진재(4)의 내부에 매립된다. 이 동공파이프(6)는 레일홈통(11)에 충진되는 탄성충진재(4)가 상당히 고가이므로 그 량을 절감하기 위하여 사용되고, 필요할 경우 전선, 신호선 등이 지나가는 통로로 이용될 수 있다. 동공파이프(6)의 재료로는 모든 종류의 강성재료를 사용할 수 있으나, 저렴하면서도 다양한 규격의 제품이 있는 PVC파이프를 사용하는 것이 좋다.

상기와 같은 구성을 가진 매립형 철도궤도 구조의 시공은 다음과 같이 한다.

먼저 궤도슬래브(1)에 레일이 놓일 자리를 따라 두 줄로 레일홈통(11)을 형성한다. 이 레일홈통(11)은 궤도슬래브 콘크리트를 타설할 때 거푸집을 설치하여 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 레일홈통(11)의 바닥에 탄성판(5)을 레일의 길이 방향으로 레일의 하면이 모두 접할 수 있도록 설치한다.

그 다음으로, 레일조정장치(3)를 레일(2)에 일정간격으로 좌우측에 끼우고, 파이프구멍(314)을 관통하여 동공파이프(6)를 결합한 후, 크레인 등의 장비를 이용하여 상기 궤도슬래브의 레일홈통(11)에 안착시킨다.

그 다음으로, 레일조정장치(3)의 상단 조정홈(311)에 조정볼트(33)가 결합된 조정블록(32)을 끼우고, 레일(2) 좌우측의 조정볼트(33)를 돌려서 레일홈통(11) 속에서 레일(2)의 위치를 조정한다.

그 다음으로 레일 좌우의 레일홈통(11)에 액상의 탄성충진재(4)를 일정한 높이만큼 충진한다. 탄성충진재(4)는 레일홈통(11) 속에서 레일(2)의 하면과 측면에 빈틈없이 스며들어서 시간이 경과함에 따라 경화되고, 레일의 하부가 경화된 탄성충진재(4)에 감싸여 레일(2)이 궤도슬래브(1)에 매립된 형태가 된다.

상기와 같이 설치된 철도궤도 위로 열차가 지나갈 경우, 열차의 하중은 대부분 레일(2) 하면의 탄성판(5)이 지지하게 되고, 레일(2)은 탄성체인 탄성판(5)과 경화된 탄성충진재(4)에 의하여 궤도슬래브(1)와 탄성체로 분리되므로 열차 주행시 발생하는 레일의 진동이 궤도슬래브(1)로 전달되는 것이 상당량 저감된다. 그리고 열차 주행시 발생하는 횡하중은 탄성충진재(4)와 레일조정장치(3)가 견고하게 지지한다.

본 발명은 궤도차량이 주행하는 철도 궤도의 시공에 이용된다.

도 1은 레일과 레일조정장치가 결합된 상태이다.

도 2는 레일조정장치가 있는 부위의 단면도이다.

도 3은 레일조정장치의 상세 구성도이다.

※ 중요 구성품 번호

1 : 궤도슬래브, 2 : 레일, 3 : 레일조정장치, 4 : 탄성충진재,

5 : 탄성판, 6 : 동공파이프, 11 : 레일홈통,

31 : 몸체, 32 : 조정블록, 33 : 조정볼트,

311 : 조정홈, 312 : 결합턱, 313 : 표시돌기.

Claims (2)

1. 열차가 주행하는 선로의 바닥으로서, 콘크리트를 일정 두께로 타설하여 형성하고, 레일의 길이 방향으로 레일홈통(11)이 형성된, 궤도슬래브(1);

   상기 궤도슬래브(1)의 레일홈통(11)에 삽입되어 설치되는 것으로서, 통상의 철도궤도에 사용되는 레일과 동일한, 레일(2);

   상기 레일(2)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 레일(2)의 좌우 측면에 쌍으로 부착되는 것으로서, 일정 탄성을 가지는 재료를 성형하여 제작되고 상면에는 레일홈통(11)의 벽 쪽으로 개방된 조정홈(311)을 구비하고 하면에는 레일(2)의 하부플랜지에 삽입될 수 있는 결합턱(312)을 구비한 몸체(31), 나사구멍이 형성된 불록으로서 상기 몸체(31)의 조정홈(311)에 삽입되어 결합되는 조정블록(32), 그리고 상기 조정블록(32)의 나사구멍에 삽입되는 볼트인 조정볼트(33)로 구성되는, 레일조정장치(3);

   상기 레일(2)과 레일홈통(11)사이의 공간에 충진되는 것으로서, 시공시에는 액체상태를 유지하다가 시공후에는 경화되어 탄성체가 되는 재료인, 탄성충진재(4);

   그리고 일정 두께의 방진고무판으로서, 상기 홈통(11)의 바닥에 설치되어 레일(2)의 하부플랜지가 올려지는, 탄성판(5);

   을 포함하여 구성되는, 매립식 철도궤도 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 레일조정장치(3)는 몸체(31)에 파이프구멍(314)이 추가로 형성되어 있는 레일조정장치(3)이고;

   상기 레일조정장치(3)의 파이프구멍(314)에 삽입되어 설치되는 동공파이프(6)를 더 구비하여;

   탄성충진재(4)를 절약할 수 있는 것을 특징으로 하는, 매립식 철도궤도 구조.

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