KR101370592B1

KR101370592B1 - 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나

Info

Publication number: KR101370592B1
Application number: KR1020120116626A
Authority: KR
Inventors: 장용준; 권혁빈; 박덕신
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-03-06

Abstract

본 발명은 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 후부에 설치되는 안테나에 다수의 날개부를 구비하도록 하여, 철도차량이 고속으로 주행하더라도, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하여, 안정적으로 주행할 수 있게 하는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 철도차량의 후미 상면에 설치되는 설치부와, 상기 설치부의 상면에 구비되되 철도차량의 길이방향과 병렬로 형성되는 다수개의 날개로 이루어지고, 상기 날개는 철도차량의 주행방향과 15° ~ 30°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나{communication antenna for decrease of yawing}

본 발명은 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 후부에 설치되는 안테나에 다수의 날개부를 구비하도록 하여, 철도차량이 고속으로 주행하더라도, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하여, 안정적으로 주행할 수 있게 하는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 고속으로 주행하게 되면, 다양한 저항이 발생하게 되는데, 그 중에서 공기저항이 50%이상을 차지하므로, 고속으로 주행하는 차량에서 공기의 저항을 줄여주는 것이 중요하게 된다.

그리고, 철도차량을 포함한 차량들이 고속으로 주행하게 되면, 전부에서 작용하는 공기의 저항뿐만 아니라, 차량에 양력이 작용하게 되거나, 후미에 와류가 발생하게 되어, 주행시 안정감이 떨어지게 되므로, 이러한 현상을 줄이기 위하여, 일반 차량의 경우에는 차량의 후단에 스포일러를 설치하여, 양력을 줄이고, 차량이 좌우로 흔들리는 요잉 모멘트를 줄여주게 된다.

그런데, 이렇게 스포일러를 설치하더라도 차량이 곡선구간을 주행할 경우에는 원심력에 의해 회전하는 방향의 반대측 차체가 눌리게 되는 롤 현상이 발생되므로, 좌우가 균일한 형태로 고정된 스포일러로는 이러한 롤 현상을 방지할 수 없는 문제점이 있다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한국공개실용신안 제20-1999-0017141호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 차량의 후방 양측에 각각 고정 설치되는 힌지 브래킷(40)과 상기 힌지 브래킷(40) 사이에 연결된 힌지축(41)의 좌우측에 설치되되, 양력 감소위치로부터 양력 증가위치까지 각각 독립적으로 회동가능하게 결합되는 한 쌍의 스포일러(30a)(30b)와 상기 각 스포일러(30a)(30b)가 양력 감소위치에 탄성적으로 유지되도록 상기 힌지축(41)과 각 스포일러(30a)(30b) 사이에 결합되는 리턴스프링(35a)(35b) 그리고, 스티어링 축(11)의 좌우회전시, 회전되는 방향의 반대측 스포일러(30a)(30b)를 양력 증가위치로 강제 회동시키는 스포일러 회동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국공개실용신안 제20-1999-0017141호에 기재된 기술은 스포일러의 각도를 조절함으로써, 곡선 구간을 주행할 때에도 롤 현상을 방지할 수 있는 장점은 있으나, 여전히 후부에서 발생하는 와류에 의해 차량이 고속으로 주행할 때, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 없어 주행 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고속으로 주행하는 철도차량의 후미에 구비되는 통신 안테나를 차량의 상부에 설치하기 위한 설치부와 상기 설치부에 일정간격으로 구비되는 날개부로 형성함으로써, 별도로 흔들림을 저감시키기 위한 장치를 설치하지 않더라도, 철도차량이 고속으로 주행할 때 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하여 안정적으로 주행할 수 있게 하는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 통신 안테나를 형성하는 날개부는 주행방향을 따라 좌우 일정간격으로 다수개가 설치되는데, 각각의 날개부는 서로 주행방향과 비스듬하게 형성하도록 하여, 날개부의 후단에 소형의 와류가 형성되도록 하여, 와류에 의해 공기의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

철도차량의 후미 상면에 설치되는 설치부와, 상기 설치부의 상면에 구비되되 철도차량의 길이방향과 병렬로 형성되는 다수개의 날개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 인접한 날개부는 서로 반대 방향으로 주행방향과 비스듬하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 날개는 철도차량의 주행방향과 15° ~ 30°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 날개부는 삼각형상으로 형성되되, 저면의 길이와 높이의 비가 2:1로 이루어지고, 전부경사와 후부경사의 길이의 비가 3:1로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 고속으로 주행하는 철도차량의 후미에 구비되는 통신 안테나를 차량의 상부에 설치하기 위한 설치부와 상기 설치부에 일정간격으로 구비되는 날개부로 형성함으로써, 별도로 흔들림을 저감시키기 위한 장치를 설치하지 않더라도, 철도차량이 고속으로 주행할 때 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하여 안정적으로 주행할 수 있게 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 통신 안테나를 형성하는 날개부는 주행방향을 따라 좌우 일정간격으로 다수개가 설치되는데, 각각의 날개부는 서로 주행방향과 비스듬하게 형성하도록 하여, 날개부의 후단에 소형의 와류가 형성되도록 하여, 와류에 의해 공기의 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 롤 방지용 스포일러의 사시도이다.
도 2는 종래의 롤 방지용 스포일러의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나가 설치된 철도차량의 부분 사시도이다.
도 4의 (a)는 종래 철도차량의 주행시에 후미에 발생하는 와류를 보여주는 개념도이고, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 통신 안테나가 설치된 철도차량의 주행시에 후미에 발생하는 와류를 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나의 설치 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나를 설치한 상태의 공기저항 저감 효과를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나가 설치된 철도차량의 부분 사시도이고, 도 4의 (a)는 종래 철도차량의 주행시에 후미에 발생하는 와류를 보여주는 개념도이고, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 통신 안테나가 설치된 철도차량의 주행시에 후미에 발생하는 와류를 보여주는 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나의 설치 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나의 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나를 설치한 상태의 공기저항 저감 효과를 보여주는 그래프이다.

본 발명은 고속으로 주행하는 철도차량(200)의 후미에 설치되는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나에 관한 것으로 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 본 발명의 통신 안테나(100)를 철도차량(200)의 후미 상면에 설치하기 위한 설치부(110)와 상기 설치부(110)의 상면에 구비되는 날개부(VG, Vortex Generator, 120)로 이루어진다.

여기서, 상기 날개부(120)는 철도차량(200)의 주행방향을 따라 좌우로 병렬로 설치됨으로써, 철도차량(200)이 고속으로 주행하게 되면, 상기 날개부(120)에 의해 공기의 흐름을 제어하게 되어, 철도차량(200)이 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있게 된다.

즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 통신 안테나가 구비되지 않은 철도차량의 경우에는 후미에 발생하는 와류의 크기가 좌우 불규칙하고 크기 때문에 주행시에 좌우 흔들림이 발생하게 되는데, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 날개부(120)가 형성된 통신 안테나(100)를 설치할 경우, 각 날개부(120) 사이를 통과한 공기의 흐름이 생성하는 와류의 크기가 적을 뿐만 아니라, 좌우 폭이 좁게 형성되므로, 주행시에 차량의 좌우 흔들림을 상당히 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 통신 안테나(100)는 철도차량(200)의 후미 상면에 설치되는 설치부(110)의 상부에 좌우 일정간격으로 날개부(120)가 형성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 날개부(120)는 철도차량의 주행방향과 서로 반대되는 방향으로 비스듬하게 설치되게 된다.

그래서, 철도차량(200)이 고속으로 주행할 경우, 상기 날개부(120)에 의해 공기의 흐름이 방해받게 되어, 날개부(120)의 후단에 소형 와류가 발생되는데, 이때, 발생되는 소형의 와류에 의해 공기와 철도차량(200)의 표면 사이에 발생하는 저항을 감소시키게 된다.

또한, 상기 날개부(120)는 일정간격으로 다수개가 형성되어 다수의 날개부(120)의 후단에 일정한 크기의 와류가 발생하게 되므로, 철도차량(200)이 고속으로 주행하더라도, 후미에 발생하는 와류가 일정하게 형성되기 때문에, 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있어 철도차량(200)이 안정적으로 주행할 수 있게 한다.

이때, 상기 날개부(120)는 철도차량의 주행방향과 15° ~ 30°의 각도로 설치되게 되는데, 상기 날개부(120)가 주행방향과 이루는 각도가 15°보다 적을 경우에는 날개부(120)의 후단에 형성되는 와류의 크기가 너무 적어 공기와 철도차량(200) 표면 사이에 발생하는 접촉을 완전하게 차단할 수 없게 되며, 날개부(120)가 주행방향과 이루는 각도가 30°보다 클 경우에는 날개부(120)의 후단에 형성되는 와류의 크기가 너무 커서 오히려 공기 저항을 증가시키게 된다.

한편, 상기 날개부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이, 삼각형 형상으로 형성되는데, 상기 설치부(110)에 접하는 저면(122)의 길이와 날개부(120)의 높이의 비는 2:1로 형성되고, 날개부(120)의 전부에 형성되는 전방경사(124)와 후방경사(126)의 길이의 비는 3:1로 형성되어, 날개부(120)에 작용하는 공기의 저항을 줄여줄 뿐만 아니라, 날개부(120)의 후단에 안정적으로 소형의 와류를 생성하게 되므로 공기의 저항을 안정적으로 저감시키고, 차체의 좌우 흔들림 역시 저감시킬 수 있게 된다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 통신 안테나(100)를 설치하지 않을 경우에는 공기저항이 크게 측정되는 데, 본 발명의 통신 안테나(100)를 설치한 경우에는 공기 저항이 큰 폭으로 감소하게 된다.

그래서, 본 발명의 통신 안테나(100)를 설치할 경우, 별도로 공기 저항을 저감시키기 위한 장치를 구비하지 않더라도, 주행시에 공기의 저항을 줄여주어 주행에 소비되는 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 차체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하기 때문에, 고속 주행을 하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

100 : 통신 안테나 110 : 설치부
120 : 날개부(VG, Vortex Generator) 122 : 저면
124 : 전부경사 126 : 후부경사
200 : 철도차량

Claims

철도차량의 후미 상면에 설치되는 설치부와,
상기 설치부의 상면에 구비되되 철도차량의 길이방향과 병렬로 형성되는 다수개의 날개부로 이루어지되,
인접한 날개부는 서로 반대 방향으로 주행방향과 비스듬하게 설치되어 공기의 흐름이 방해함으로써 상기 날개부의 후단에 소형 와류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나.
삭제
제1항에 있어서,
상기 날개부는 철도차량의 주행방향과 15° ~ 30°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 고속철도 차량 흔들림 저감을 위한 통신 안테나.
제1항에 있어서,
상기 날개부는 삼각형상으로 형성되되,저면의 길이와 높이의 비가 2:1로 이루어지고,
전부경사와 후부경사의 길이의 비가 3:1로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흔들림 저감을 위한 통신안테나.