KR101006836B1 - 철도 차량용 판토그라프 - Google Patents

철도 차량용 판토그라프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것으로서, 전기철도 차량의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서, 상기 메인집전판과 일정거리 이격되게 구비되어 상기 가공선과 접촉가능한 보조집전판과, 일단부는 상기 메인집전판이 결합되고 타단부에는 상기 보조집전판이 고정되는 회동바와, 상기 회동바의 중앙에는 일단부가 힌지결합되어 상기 회동바가 시이소오 작용할 수 있도록 힌지결합되고 타단부는 상기 베이스프레임상에 고정되는 지지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전차선과 접촉되는 메인집전판과는 별개로 보조집전판을 시이소오(seesaw)방식으로 구비하여 전차선과 상시(常時)접촉이 이루어지게 함으로써 전기철도 차량이 선로상에 주행시에 메인집전판이 틸팅되더라도 전차선으로부터 안정적인 전기에너지를 공급받는 효과가 있다.
전기철도, 판토그라프

Description

철도 차량용 판토그라프 { Pantograph for railway car }
본 발명은 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전기철도 차량이 주행시에 전기에너지를 공급하는 가공선과 긴밀한 접촉상태를 유지하여 안정적인 전기에너지를 공급받을 수 있는 전기철도 차량용 판토그라프에 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 신뢰성에 대한 확보가 더 절실히 요구되고 있다.
이와 같은 전기철도의 차량의 상부에는 차량의 운행 동력으로서 필요한 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지를 선로를 따라 설치된 가공선(혹은, '트롤리선' 이라고 함)으로부터 전기에너지를 공급받아 그 운행 및 제어에 사용하고 있 으며, 이를 위해 전기에너지를 집전할 수 있는 판토그라프(pantograph)를 그 상부에 장치하여 사용하고 있다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 판토그라프(10)는 애자(15)에 의해 절연을 유지하면서 전기철도차량의 상부에 장치되는 베이스 프레임(11)과, 상기 베이스 프레임(11)에 일단이 결합된 하부 프레임(11)과, 상기 하부 프레임(12)과 탄성 결합되되 상단에 가공선이 접촉되는 집전부(14)가 장치된 상부 프레임(13) 등을 포함하여 이루어진 판토그라프(10)를 전기철도차량의 상부에 장치하여 사용하고 있다.
그런데, 이상과 같은 판토그라프(10)는 전기철도 차량이 주행시에 틸팅(tilting)하기는 하지만 그 반응이 신속하지 이루어지지 못함에 따라 가공선과 접촉이 원활하지 못해 판토그라프를 통한 집전상태가 불안정해지게 되며, 이는 차량의 변압기나 추진장치에도 부담이 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기철도 차량이 선로상에서 주행시에 가공선으로부터 안정적인 전기에너지를 공급받아 집전성능을 향상시킬 수 있는 전기철도 차량용 판토그라프에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 전기철도 차량이 주행시에 상기 접촉상태를 유지할 수 있는 전기철도 차량용 판토그라프를 제공하는데에 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
전기철도 차량의 상부에 고정되는 베이스프레임의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서, 상기 메인집전판과 일정거리 이격되게 구비되어 상기 가공선과 접촉가능한 보조집전판이 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 일단부는 상기 메인집전판이 결합되고 타단부에는 상기 보조집전판이 고정되는 회동바와, 상기 회동바의 중앙에는 일단부가 힌지결합되어 상기 회동바가 시이소오 작용할 수 있도록 힌지결합되고 타단부는 상기 베이스프레임상에 고정되는 지지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프를 제공한다.
이때, 상기 메인집전판과 보조집전판은 연결전선으로 전기적인 접속상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지수단은 에어 또는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 에어 또는 유압실린더의 피스톤 단부는 힌지핀에 의해 상기 회동바의 중앙부에 힌지결합되고, 상기 피스톤이 결합되는 실린더는 힌지핀에 의해 상기 베이스프레임의 일측에 힌지결합되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 절첩프레임의 상부에는 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판이 고정부재로 고정되며, 상기 고정부재의 일측에 상기 회동바의 일단부가 힌지결합되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 메인집전판은 상기 고정부재상에 하나 이상 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인집전판 및 보조집전판은 그 재질이 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전차선과 접촉되는 메인집전판과는 별개로 보조집전판을 시이소오(seesaw)방식으로 구비하여 전차선과 상시(常時)접촉이 이루어지게 함으로써 전기철도 차량이 선로상에 주행시에 메인집전판이 틸팅되더라도 전차선으로부터 안정적인 전기에너지를 공급받는 효과가 있다.
특히, 전기철도 차량이 고속으로 주행하고 이로 인해 메인집전판이 상하로 틸팅되더러도 보조집전판이 메인집전판의 상태에 따라 상대적으로 틸팅되어 전차선과 접촉 또는 비접촉상태를 신속하게 유지함에 따라 안정적인 전기에너지를 공급받을 수 있게 되어 차량의 변압기나 추진장치도 보호하는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이때, 도 2는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 메인집전판이 상승한 상태의 일측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 메인집전판이 하강한 상태의 일측면도이다.
도 2 내지 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프(100)는 차량(200)의 상부에 고정되는 베이스프레임(110)의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임(120)이 구비되고, 상기 절첩프레임(120)의 상부에 가공선(300)과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판(130)으로 구성된다.
이때, 상기 베이스프레임(110)은 차량(200)의 상부에 고정시에 절연상태를 확보하기 위해 별도의 애자(140)를 베이스프레임(110)과 차량(200)의 사이에 고정하게 된다.
이와 같은 베이스프레임(110)의 상부에는 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임(120)이 구비된다. 이때, 상기 절첩프레임(120)은 도면으로 도시하지는 아니하였지만 스프링(미도시됨) 또는 실린더에 의해 절첩프레임(110)을 구성하는 아암(121,122)을 틸팅이 가능하게 절첩시켜 줌으로써 아암(121,122)의 균형을 잡아주게 됨은 당연하다.
한편, 도면에 도시된 판토그라프(100)는 크로스 암(cross arm) 타입 판토그라프 만을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고 싱글 암(singlearm) 타입 판토그라프 및 다이아몬드(diamond) 타입의 판토그라프 등은 물론 그 외 복수개의 하부 프레임과 상부 프레임들로 이루어진 다양한 타입의 판토그라프에도 적용 가능함은 당업자 수준에서 자명할 것이다.
이와 같은 절첩프레임(120)의 상부에는 가공선(300)과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판(130)이 고정부재(132)로 고정되는데, 메인집전판(130)은 절첩프레임(120)의 상부 양측에 일정간격을 유지하며 고정되며 하나 또는 2개가 평행하게 일체로 고정될 수 있다.
그리고, 상기 메인집전판(130)은 그 재질이 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어지며 가공선(300)으로부터 전기에너지가 집전되면 전원선(미도시됨)을 통해 차량의 변압기나 추진장치에 제공되어 차량을 운행할 수 있게 된다.
한편, 상기 메인집전판(130)이 고정되는 고정부재(132)의 일측에는 회동바(152)의 일단부가 힌지결합되며 상기 회동바(152)의 타단부에는 상기 메인집전판과 동일한 재질의 보조집전판(150)이 일체로 결합된다.
그리고, 상기 회동바(152)의 중앙부에는 지지수단(160)의 일단부가 힌지결합되고, 상기 지지수단(160)의 타단부는 베이스프레임(110)상에 힌지결합된다.
즉, 상기 메인집전판(130)이 상승하는 경우 고정부재(132) 역시 함께 상승하게 되는데, 이 경우 상기 지지수단(160)의 일단부가 작용점이 되어 상기 회동바(152)가 소정각도 회동하면서 보조집전판(150)이 하강하게 된다.
또한, 상기 메인집전판(130)이 하강하는 경우 고정부재(132) 역시 함께 하강하게 되는데, 이 경우 상기 지지수단(160)의 일단부가 작용점이 되어 상기 회동바(152)가 소정각도 회동하면서 보조집전판(150)이 상승하게 된다.
이와 같은 작용에 의해 메인집전판(130)이 상승하면 가공선(300)과 접촉상태를 유지하며 전기에너지를 공급받게 되며, 메인집전판(130)이 하강하면 가공선(300)과 비접촉상태가 되지만 보조집전판(150)이 상승하게 되어 가공선(300)과 접촉상태를 유지하며 전기에너지를 공급받게 된다.
이때, 상기 메인집전판(130)과 보조집전판(150)은 연결전선(134)으로 전기적인 접속상태를 유지하게 된다.
한편, 상기 지지수단(160)는 메인집전판(130)과 보조집전판(150)이 틸팅시에 충격을 흡수하기 위해 에어 또는 유압실린더로 이루어진다.
이때, 상기 에어 또는 유압실린더의 피스톤(164) 단부는 힌지핀(164a)에 의해 상기 회동바(152)의 중앙부에 힌지결합되고, 상기 피스톤(164)이 결합되는 실린더(162)는 힌지핀(162a)에 의해 상기 베이스프레임(110)의 일측에 힌지결합된다.
따라서, 주행으로 인해 메인집전판(130)이 상하로 틸팅되는 경우에도 가공 선(300)은 메인집전판(130) 또는 보조집전판(150) 중에 적어도 어느 하나 이상과 접촉상태를 유지하게 됨에 따라 가공선(300)으로부터 안정적인 전기에너지를 공급받을 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 작동 관계를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프(100)가 설치된 차량(200)이 선로상에서 운행하기 위해서는 가공선(300)과 판토그라프(100)를 구성하는 메인집전판(130)과 교차 접촉된 상태로 전기에너지를 공급받게 된다.
즉, 상기 메인집전판(130)에 접촉된 상태에서 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지가 공급되면 전원선을 통해 차량의 변압기나 추진장치에 제공되어 차량을 운행할 수 있게 된다.
이와 같이 전기에너지가 공급되어 전기철도 차량이 선로를 따라 이동하면서 가공선(300)이 처진 구간 또는 곡선 구간 등을 주행하는 경우 메인집전판(130)이 틸팅될 수 있는데, 이 경우 메인집전판(130)이 하강하여 비접촉상태가 되는 경우 메인집전판(130)이 고정되는 고정부재(132)가 하강하면서 지지수단(160)에 의해 힌지결합되는 회동바(152)의 타단부가 상승하면서 보조집전판(150)이 상승하게 되어 가공선(300)과 접촉하게 된다.
그에 따라 연결전선(134)을 통해 전기에너지가 메인집전판(130)으로 공급되어 전원선을 통해 차량의 변압기나 추진장치로 공급되는 전기에너지의 불안정성을 차단해준다.
한편, 보조집전판(150)이 하강하여 비접촉상태가 되는 경우에는 메인집전판(130)이 회동바(152)의 일단부가 상승하면서 지지수단(160)을 중심으로 상승하게 되어 가공선(300)과 접촉하며 전기에너지를 공급받게 되어 안정적인 전원공급이 이루어진다.
따라서, 상기 메인집전판(130)과 보조집전판(150)은 시이소오(seesaw)작용에 의해 안정적으로 전기에너지를 공급받을 수 있게 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.
도 1은 일반적인 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 메인집전판이 상승한 상태의 일측면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 전기철도 차량용 판토그라프의 메인집전판이 하강한 상태의 일측면도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 판토그라프 110: 베이스프레임
120: 절첩프레임 130: 메인집전판
150: 보조집전판 200: 차량
300: 가공선

Claims (8)

  1. 전기철도 차량의 상부에 고정되는 베이스프레임의 상부에 상하로 틸팅이 가능하도록 절첩프레임이 구비되고, 상기 절첩프레임의 상부에 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판으로 구성되는 전기철도 차량용 판토그라프에 있어서,
    상기 메인집전판과 일정거리 이격되게 구비되어 상기 가공선과 접촉가능한 보조집전판이 구성된 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프
  2. 제 1항에 있어서,
    일단부는 상기 메인집전판이 고정되는 고정부재의 일측에 힌지 결합되고 타단부에는 상기 보조집전판이 고정되는 회동바와, 상기 회동바의 중앙에는 일단부가 힌지결합되어 상기 회동바가 시이소오 작용할 수 있도록 힌지 결합되고 타단부는 상기 베이스프레임상에 힌지 결합되는 지지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 메인집전판과 보조집전판은 연결전선으로 전기적인 접속상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 지지수단은 에어 또는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 에어 또는 유압실린더의 피스톤 단부는 힌지핀에 의해 상기 회동바의 중앙부에 힌지결합되고, 상기 피스톤이 결합되는 실린더는 힌지핀에 의해 상기 베이스프레임의 일측에 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 절첩프레임의 상부에는 가공선과 접촉되어 전기에너지를 집전하는 메인집전판이 고정부재로 고정되며, 상기 고정부재의 일측에 상기 회동바의 일단부가 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 메인집전판은 상기 고정부재상에 하나 이상 고정되는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 메인집전판 및 보조집전판은 그 재질이 구리 또는 철의 소결합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기철도 차량용 판토그라프.
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