KR101345610B1 - 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대 - Google Patents

상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대 Download PDF

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문형석
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박정준
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대에 관한 것으로; 시험용 대차에 대한 상하방향 불규칙 구동을 모사 할 수 있도록 지면에 설치되는 베이스부재와; 상기 베이스부재의 상부에 일체로 고정되어 상기 시험용 대차의 전방측 및 후방측 차륜 답면이 각각 밀착되는 전방측 및 후방측 궤조륜이 회전가능하게 구비되며 전방측 및 후방측 스프링에 의해 승강되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재와; 상기 전방측 및 후방측 궤조륜에 접촉가능한 전방측 및 후방측 타원형 보조륜이 회전자제하게 설치되는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주행시험대에서 사용되는 궤조륜과 인접하게 궤조륜과는 독립적으로 회전하는 타원형의 보조륜을 설치하여 철도차량 운행시 노후화된 선로에서의 상하방향으로 불규칙하게 튀어오르는 현상을 간단히 구현할 수 있다.

Description

상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대 {Roller Riger tester for sleeper level different}
본 발명은 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도차량의 주행성능을 시험하기 위한 주행시험대의 궤조륜의 일측에 타원형상의 보조륜을 설치하여 파손된 침목 주변에서 주로 발생되는 철도차량의 튀어오름 현상을 모사할 수 있도록 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사할 수 있는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 대형수송수단으로서 점진적으로 그 이용인원이 증가함에 따라 그 중요성이 확대되고 있으며, 전국적인 연결망을 갖도록 건설 또는 운영되고 있는바, 이와 같은 철도의 양적 팽창에 따라 철도의 이용자는 성능, 안정성, 쾌적성 및 기술력 확보 등 질적 서비스의 향상을 요구하고 있는 실정이다.
이와 같은 요구에 부합하기 위해 철도차량 대차의 주행성능을 시험하기 위한 시도가 많이 이루어지고 있는데 그 중에서도 주행시험대(Roller Rig)는 승차감 시험을 위한 시험용 대차에 대한 주행을 모사할 수 있도록 하는 장치로서 사용되고 있다.
이때, 종래의 주행시험대는 그 상측에 구비되는 궤조륜을 철도차량의 주행방향과 일치하는 방향으로 회전을 시킴으로써 철도차량의 주행이 모사될 수 있도록 구성된 것에 특징이 있으나, 노후되어 파손된 침목을 통과하는 등의 이유로 발생되는 철도차량의 튀어오름 현상을 적절하게 모사 할 수 있는 주행시험대는 전무(全無)한 실정이다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 철도차량의 주행시 동특성 및 안정성을 시험하기 위해 주행시험대의 구조를 간단히 개선하여 파손된 침목 주변에서 주로 발생되는 철도차량이 상하방향으로 불규칙하게 튀어오르는 현상을 간단히 모사할 수 있는 철도차량용 주행시험대를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
시험용 대차에 대한 상하방향 불규칙 구동을 모사 할 수 있도록 지면에 설치되는 베이스부재와; 상기 베이스부재의 상부에 일체로 고정되어 상기 시험용 대차의 전방측 및 후방측 차륜 답면이 각각 밀착되는 전방측 및 후방측 궤조륜이 회전가능하게 구비되며 전방측 및 후방측 스프링에 의해 승강되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재와; 상기 전방측 및 후방측 궤조륜에 접촉가능한 전방측 및 후방측 타원형 보조륜이 회전자제하게 설치되는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 제공한다.
이때, 상기 시험용 대차는 대차프레임의 전방 및 후방에 전방측 및 후방측 차륜의 회전이 자유롭게 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 대차프레임은 두 개의 종축지지대와, 그 종축지지대를 연결하는 횡축지지대로 이루어지며, 상기 전방측 및 후방측 차륜의 직경은 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜의 직경은 동일한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜부재는; 상기 전방측 및 후방측 궤조륜이 회전이 자류롭게 설치되는 전방측 및 후방측 브라켓과, 상기 전방측 및 후방측 브라켓의 하부와 베이스부재의 상부에 일체로 고정되어 상기 전방측 및 후방측 브라켓을 상하 방향으로 승강 가능하게 탄성을 제공하는 전방측 및 후방측 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전방측 및 후방측 스프링은 코일스프링인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재는; 상기 전방측 및 후방측 궤조륜에 접촉 또는 비접촉이 이루어질 수 있는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜이 회전이 자유롭게 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓을 상기 베이스부재의 상부에 고정하는 몸체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜은 궤조륜용 구동모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜은 보조륜용 구동모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주행시험대에서 사용되는 궤조륜과 인접하게 궤조륜과는 독립적으로 회전하는 타원형의 보조륜을 설치하여 철도차량 운행시 노후화된 선로에서의 상하방향으로 불규칙하게 튀어오르는 현상을 간단히 구현할 수 있다.
특히, 본 발명은 주행시험대에서 사용되는 궤조륜과 인접하게 설치되지만 독립적으로 타원형의 보조륜을 회전시킬 수 있어 단순한 구성에 의해 철도차량의 고속주행시 발생하는 다양한 형태의 튀어오름 현상을 모사할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대의 시험 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대의 회전 원리를 설명하기 위해 도시한 구동모터의 설치 예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대의 시험 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대의 회전 원리를 설명하기 위해 도시한 구동모터의 설치 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대(100)는 철도차량에 주로 적용되는 대차의 주행안정성을 시험하고 평가하기 위하여 활용한다.
특히 본 발명은 주행시험대 상에 설치되는 궤조륜에 이웃하여 궤조륜과 선택적으로 작용할 수 있도록 하는 타원형의 보조륜을 설치하고, 궤조륜은 스프링에 의해 지지된다.
즉, 철도차량의 고속주행시 노후되거나 기타 다른 이유로 인해 파손된 침목의 상부를 통과하게 되면, 차체가 급격히 내려갔다가 튀어오르는 현상이 발생될 수 있는데, 이와 같은 상황은 단순 피스톤만으로는 정확한 모사가 어려우므로, 궤조륜을 스프링에 의해 주행시험대 상에 고정 설치하고, 그 궤조륜과 인접하게 궤조륜과는 별도로 회전하는 타원 형상의 보조륜을 설치하면, 타원형상의 보조륜의 장반경이 궤조륜과 접촉하는 시점에서 차체가 튀어오르는 현상을 모사할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위해 주행시험대(100)의 구조를 간단히 개선한 것으로, 시험용 대차(200)에 대한 상하방향 불규칙 구동을 모사할 수 있도록 지면에 설치되는 베이스부재(110)와, 상기 베이스부재(110)의 상부에 일체로 고정되어 상기 시험용 대차(200)의 전방측 및 후방측 차륜(210,212) 답면이 각각 밀착되는 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)이 회전가능하게 구비되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)로 이루어진다.
이때, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)는 시험용 대차(200)에 설치되는 전방측 및 후방측 차륜(210,212)의 수에 대응되게 동일한 수로 이루어지며, 시험용 대차(200)의 상하방향 불규칙 구동을 모사가 가능하도록 상기 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)는 전방측 및 후방측 스프링(124,134)에 의해 승강된다.
그리고, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)의 일측에는 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)을 상하방향 불규칙 구동을 위해 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)에 접촉가능한 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)이 회전자제하게 설치되는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재(150,160)이 구비된다.
물론, 상기 시험용 대차(200)의 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위해 주행시험대(100) 상부에 고정시키는 경우 이탈되는 것을 방지하기 위해 일정한 고정수단 또는 지지수단(미도시됨)을 베이스부재(110)의 상부에 구비함이 바람직하다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 주행시험대(100)는 철도차량 차량의 상하방향 불규칙 구동 특성을 모사를 위해 시험용 대차(200)를 사용한다.
상기 시험용 대차(200)는 대차프레임에 전방측 및 후방측 차륜(210,212) 회전이 자유롭게 설치된다.
좀더 상세하게 설명하면, 상기 대차프레임은 두 개의 종축지지대(202,204)와, 그 종축지지대(202,204)를 연결하는 1개 이상의 횡축지지대(206)로 이루어지며, 상기 좌측 및 우측 차륜(210,212)은 윤축으로 연결된다.
이때, 상기 종축지지대(202,204)는 일정 간격을 유지하며 설치되는 구조이며, 상기 전방측 및 후방측 차륜(210,212)은 윤축의 양단에 고정되는 구조로서, 상기 종축지지대(202,204)의 전방과 후측에 위치하도록 동일한 직경을 갖는 4개의 차륜을 좌측과 우측에 나누어 설치하게 된다.
이와 같은 시험용 대차(200)를 이용한 상하방향 불규칙 구동 특성을 시험하기 위해 본 발명에 따른 주행시험대(100)를 이용한다.
상기 주행시험대(100)는 지면에 설치되는 베이스부재(110)의 상부에 시험용 대차(200)의 전방측 및 후방측 차륜(210,212) 답면이 각각 밀착되는 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)이 각각 설치되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)로 이루어진다.
상기 베이스부재(110)는 상기 주행시험대(100)를 상부에 올려놓을 수 있도록 충분한 면적을 갖고 사각 형상으로 이루어진다.
이와 같은 베이스부재(110)의 상부 전방측 및 후방측에 구비되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)는 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)이 각각 회전이 자유롭게 설치되는 것으로, 상기 시험용 대차(200)의 전방측 및 후방측 차륜(210,212)에 대응되게 설치된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 전방측 및 후방측 궤조륜부재(120,130)는 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)이 회전이 자류롭게 설치되는 전방측 및 후방측 브라켓(122,132)과, 상기 전방측 및 후방측 브라켓(122,132)의 하부와 베이스부재(110)의 상부에 일체로 고정되어 상기 전방측 및 후방측 브라켓(122,132)을 상하 방향으로 승강 가능하게 탄성을 제공하는 전방측 및 후방측 스프링(124,134)으로 이루어진다.
한편, 상기 전방측 및 후방측 차륜(210,212)과 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)의 답면은 서로 밀착되어, 상기 전방측 및 후방측 차륜(210,212)을 회전시키기 위한 회전력을 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)으로부터 전달받게 된다.
이때, 상기 전방측 및 후방측 스프링(124,134)은 코일스프링으로 이루어져 코일스프링의 상단부는 상기 전방측 및 후방측 브라켓(122,132)의 하부에 일체로 고정되고, 코일스프링의 하단부는 상기 베이스부재(110)의 상부에 일체로 고정된다.
물론, 상기 전방측 및 후방측 스프링(124,134)은 도시된 바와 같이 코일스프링을 사용함이 바람직하지만, 그 이외에도 판스프링 등 탄성을 갖는 다양한 형태의 탄성재를 사용함도 가능하다.
그리고, 상기 전방측 및 후방측 브라켓부재(120,130)의 일측에는 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)을 상하방향 불규칙 구동을 유도하기 위한 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재(150,160)이 구비된다.
상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재(150,160)는 상기 전방측 및 후방측 브라켓부재(120,130)에 회전이 자유롭게 설치되는 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)에 접촉 또는 비접촉이 이루어질 수 있는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)이 회전이 자유롭게 설치되는 브라켓(153,163)과, 상기 브라켓(153,163)을 상기 베이스부재(110)의 상부에 고정하는 원기둥 또는 원통형상의 몸체(154,164)로 이루어진다.
즉, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)의 장반경 부분은 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)에 접촉되고, 단반경 부분은 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)에 비접촉되는 구조로 이루어져, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)을 회전시키면 주기적으로 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)에 접촉 및 비접촉되어 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)을 불규칙하게 상하방향 구동을 모사하게 된다.
한편, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)의 일측이나 또는 상기 윤축(102a,104a)의 일측에는 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)을 회전시키기 위해 궤조륜용 구동모터(140)가 설치된다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)의 일측에 궤조륜용 구동모터(140)를 직결하거나 벨트를 이용해 회전력을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)의 일측에는 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)을 회전시키기 위해 보조륜용 구동모터(142)가 설치된다. 이때, 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)의 일측에 보조륜용 구동모터(142)를 직결하거나 벨트를 이용해 회전력을 제공할 수 있다.
이때, 상기 궤조륜용 구동모터(140)과 보조륜용 구동모터(142)는 제어수단(170)에 의해 그 구동이 제어되며, 상기 보조륜용 구동모터(142)의 회전 속도 제어를 통해 다양한 형태의 상하방향 진동을 모사할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면 좌측 및 우측 스프링(124,134)에 의해 지지되는 전방측 궤조륜(102,104)는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜(152,162)의 회전에 따라 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)의 상하방향 불규칙 구동이 모사될 수 있다.
물론, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)은 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104)과 동일한 수로 대응되게 구비될 수 있지만, 전방측 및 후방측 궤조륜(102,104) 중에 어느 한쪽의 궤조륜에만 상하방향으로 불규칙 구동이 일어나도록 함도 가능하며, 이와 같은 정도의 변형은 모두 본 발명의 기술범주 내에 속함은 자명하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 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.
100: 주행시험대 102: 전방측 궤조륜
104: 후방측 궤조륜 110: 베이스부재
120: 전방측 궤조륜부재 130: 후방측 궤조륜부재
150: 전방측 타원형 보조륜부재 160: 후방측 타원형 보조륜부재
200: 시험용 대차 210: 전방측 차륜
212: 후방측 차륜

Claims (9)

  1. 시험용 대차에 대한 상하방향 불규칙 구동을 모사 할 수 있도록 지면에 설치되는 베이스부재와; 상기 베이스부재의 상부에 일체로 고정되어 상기 시험용 대차의 전방측 및 후방측 차륜 답면이 각각 밀착되는 전방측 및 후방측 궤조륜이 회전가능하게 구비되며 전방측 및 후방측 스프링에 의해 승강되는 전방측 및 후방측 궤조륜부재와; 상기 전방측 및 후방측 궤조륜에 접촉가능한 전방측 및 후방측 타원형 보조륜이 회전자제하게 설치되는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시험용 대차는 대차프레임의 전방 및 후방에 전방측 및 후방측 차륜의 회전이 자유롭게 설치되는 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 대차프레임은 두 개의 종축지지대와, 그 종축지지대를 연결하는 횡축지지대로 이루어지며, 상기 전방측 및 후방측 차륜의 직경은 동일한 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전방측 및 후방측 궤조륜의 직경은 동일한 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전방측 및 후방측 궤조륜부재는;
    상기 전방측 및 후방측 궤조륜이 회전이 자류롭게 설치되는 전방측 및 후방측 브라켓과, 상기 전방측 및 후방측 브라켓의 하부와 베이스부재의 상부에 일체로 고정되어 상기 전방측 및 후방측 브라켓을 상하 방향으로 승강 가능하게 탄성을 제공하는 전방측 및 후방측 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전방측 및 후방측 스프링은 코일스프링인 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜부재는;
    상기 전방측 및 후방측 궤조륜에 접촉 또는 비접촉이 이루어질 수 있는 전방측 및 후방측 타원형 보조륜이 회전이 자유롭게 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓을 상기 베이스부재의 상부에 고정하는 몸체로 이루어진 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전방측 및 후방측 궤조륜은 궤조륜용 구동모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전방측 및 후방측 타원형 보조륜은 보조륜용 구동모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 상하방향 불규칙 구동을 모사하기 위한 철도차량용 주행시험대.
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