KR20120007785U - 탄성층을 피복한 피복레일 및 이를 이용한 철도궤도 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철도궤도 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 레일의 진동이 지반으로 전파되는 것을 차단하기 위하여 외면에 탄성층을 형성한 피복레일과 이를 이용한 철도궤도에 관한 것이다.
본 고안의 피복레일은 레일(1), 상기 레일(1)의 측면 또는 측면과 하면에 형성된 탄성층(2), 그리고 상기 탄성층(2)의 측면에 형성된 결착홈(3)으로 구성된다.
그리고 본 고안의 철도궤도는 평탄하게 고른 지반 위에 노반(30)을 형성하고, 노반(30) 위에 상기 피복레일(10) 2개를 설치하고, 그리고 노반(30)의 양측에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 궤도슬래브(20)를 형성하여 시공한다.
본 고안의 피복레일은 표면에 탄성층이 형성되어 있으므로, 레일과 철도차량의 바퀴가 상호작용을 하여 발생한 진동이 주변으로 많이 전파되지 않고, 측면 또는 하면에 피복되는 탄성층(2)에 결착홈(3)이 형성되어 있어서 콘크리트 궤도슬래브와 탄성층(2)이 박리되더라도 철도차량이 주행할 때 레일(1)이 밀려나지 않는다.

Description

탄성층을 피복한 피복레일 및 이를 이용한 철도궤도{Precoated Rail with Elastic Layer and Rail Track using the Precoated Rail}

본 고안은 철도궤도 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 레일의 진동이 지반으로 전파되는 것을 차단하기 위하여 외면에 탄성층을 형성한 피복레일과 이를 이용한 철도궤도에 관한 것이다.

대표적인 도심용 대량교통수단으로서 경량전철에 속하는 노면트램은 자동차의 발달로 인하여 한때 많은 도시에서 폐지되거나 운행이 중단되었으나, 최근 노면트램에 관한 기술의 발달과 도심의 과밀화에 따른 극심한 도로교통체증으로 인하여 여러 도시에서 다시 부활하고 있다.

노면트램은 중량전철인 지하철에 비하여 수송량은 다소 뒤지지만 버스보다는 많고, 건설비가 지하철에 비하여 상당히 적게 소요되고, 또한 운행시 대기오염과 소음공해가 발생하지 않아 도심 대중교통 수단으로 다시 각광받고 있다.

최근 노면트램은 대부분 인구가 밀집하여 도로교통체증이 심한 대도시의 도심에 건설되거나 일시적으로 많은 사람이 몰리는 대형 행사장에 많이 사용되고 있다.

노면트램의 궤도구조는 일반철도나 중량전철인 지하철과 상당히 다른 구조로 건설되는데, 통상적으로 지상에 설치되어 자동차와 보행자가 함께 다니는데 불편을 초래하지 않도록 레일이 지면 위로 돌출되지 않는 것이 보통이다. 그리고 노면트램은 일반 철도차량 또는 지하철과 달리 차량 중량이 비교적 가벼우므로 궤도구조 또한 경량화되어 있다.

통상적인 철도가 I 형 레일을 사용하는데 비하여, 노면트램용 레일은 I 형 레일을 사용하기도 하나 주로 도 1에 도시한 바와 같은 Grooved 형 레일을 사용하고, 레일의 상면이 지면과 일치하도록 지중에 매설하여, 노면트램의 차량 바퀴가 레일의 바퀴홈에 삽입되어 레일 위를 주행한다.

상기와 같은 노면트램을 포함한 철도는 주행중에 큰 진동이 발생하는데, 이 진동이 지반을 통하여 주변지역으로 전파되어 인접한 건축구조물의 파손, 구조전달음(Structure Borne Noise) 발생, 사람에게 불쾌감 및 불안감 조성 등 각종 진동관련 공해문제를 유발한다.

상기와 같은 철도진동 문제를 해결하기 위하여 레일과 침목 사이, 침목과 궤도슬래브 사이, 또는 궤도슬래브와 건축 구조체 사이 등에 금속스프링, 방진고무 등의 탄성체를 설치하여 진동의 전달을 완화하는 방법이 시도되고 있다. 그러나 이와 같이 금속스프링 등의 탄성체를 사용하는 것은 시공에 많은 비용이 소요되고, 철도차량의 주행안전성을 해할 염려가 있다.

최근에는 레일을 궤도 슬래브에 홈통을 을 형성하고, 레일의 하부를 이 홈통 속에 설치한 다음 폴리우레탄 등의 탄성 재료를 충진하여 레일을 매립하는 매립식 철도궤도가 개발되었다. 그러나 이 매립식 철도궤도는 진동의 차단에는 유효하나, 역시 건설비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

상기와 같이 노면트램을 포함한 경전철의 경우 차량 주행속도가 그다지 빠르지 않고 차체 또한 경량이어서 일반철도만큼 큰 진동이 발생하지 않으므로, 시공이 용이하고 설치 후 장기간 안전하게 사용할 수 있으면서도 큰 진동이 주변으로 전달되는 것을 차단할 수 있는 레일과 이 레일을 이용한 철도궤도 구조가 필요하다.

본 고안의 피복레일은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 레일(1), 상기 레일(1)의 측면 또는 측면과 하면에 형성된 탄성층(2), 그리고 상기 탄성층(2)의 측면에 형성된 결착홈(3)으로 구성된다. 탄성층(2)은 철도차량의 바퀴와 레일의 상호 작용에 의하여 발생하는 진동이 궤도슬래브를 통하여 노반으로 전달되는 것을 차단하는 기능을 한다.

본 고안의 철도궤도는 평탄하게 고른 지반 위에 잡석 또는 모래와 자갈을 섞은 것을 다져서 형성하거나 버림 콘크리트를 타설하여 노반(30)을 형성하고, 노반(30) 위에 상기 피복레일(10) 2개를 일정한 간격으로 각각 일정한 높이로 조정하여 설치하고, 그리고 노반(30)의 양측에 거푸집을 설치하고 그 내부에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 궤도슬래브(20)를 형성하여 시공한다.

궤도슬래브(20)의 외부에는 토사를 도포하여 잔디, 꽃나무 등의 식물을 식재할 수 있고, 레일과 레일 사이의 궤도슬래브에도 식재홈(21)을 형성하고 식재홈(21)의 내부에 토사 또는 인조토양을 충진하여 잔디 등 키가 낮은 식물을 식재하여 철도 선로의 미관을 좋게 할 수 있다.

본 고안의 피복레일은 표면에 탄성층이 형성되어 있으므로, 레일과 철도차량의 바퀴가 상호작용을 하여 발생한 진동이 주변으로 많이 전파되지 않는다.

본 고안의 피복레일은 측면 또는 하면에 피복되는 탄성층(2)에 결착홈(3)이 형성되어 있어서 콘크리트 궤도슬래브와 탄성층(2)이 박리되더라도 철도차량이 주행할 때 레일(1)이 밀려나지 않는다.

고안의 피복레일을 사용한 철도궤도는 공장에서 미리 탄성층을 코팅한 피복레일을 사용하므로 설치작업이 용이하고, 그에 따라 공사비가 현저히 절감된다. 본 고안의 피복레일 및 이를 이용한 철도궤도는 경전철인 노면트램용 철도궤도에 특히 유용하다.

도 1은 Grooved 형 피복레일이다.
도 2는 I 형 피복레일이다.
도 3은 본 고안의 피복레일을 사용한 철도궤도구조이다.

본 고안의 피복레일은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 레일(1), 상기 레일(1)의 측면 또는 측면과 하면에 형성된 탄성층(2), 그리고 상기 탄성층(2)의 측면에 형성된 결착홈(3)으로 구성된다.

레일(1)은 도 1에 도시한 바와 같은 노면트램 등의 경전철에 많이 사용되는 Grooved 형 레일, 또는 도 2에 도시한 바와 같은 일반 철도에 많이 사용되는 I 형 레일이 모두 사용될 수 있다.

탄성층(2)은 상기 레일(1)의 측면 또는 측면과 하면에 일정한 두께로 피복되는데, 탄성층(2)의 재료로는 고무, 합성고무, 발포고무 등의 탄성이 있는 재료가 사용될 수 있다. 피복레일(1)은 야외에 콘크리트 슬래브에 매설되어 사용되므로 내구성(耐久性)과 내후성(耐候性)이 좋은 재료를 선택하여야 하고, 네오프렌, 우레탄 등의 합성고무가 적합하다. 이 탄성층(2)은 철도차량의 바퀴와 레일의 상호 작용에 의하여 발생하는 진동이 궤도슬래브를 통하여 노반으로 전달되는 것을 차단하는 기능을 한다.

상기 레일(1)의 측면에 피복된 탄성층(2)에는 일정한 간격으로 일정한 깊이의 결착홈(3)이 형성된다. 이와 같이 결착홈(3)이 형성된 탄성층(2)은 레일의 길이방향으로 돌출부와 오목부가 반복되는 형상을 가진다. 탄성층은 10 내지 20mm 두께로 형성하면 충분하고, 결착홈(3)의 깊이는 5mm전후로 하면 충분하다.

탄성층(2)은 레일의 측면 또는 측면과 하면에 가황되지 않은 고무판을 접착하고 금형으로 가압하면서 가열하여 피복하거나, 레일의 측면 또는 측면과 하면을 금형으로 감싸고 액상의 탄성체를 주입하고 경화시켜 피복할 수 있다. 이와 같이 탄성층(2)을 형성하는 금형에 상기 결착홈(3)이 형성될 수 있는 돌출부를 구비하면, 레일(1)에 탄성층(2)을 피복하는 과정에 결착홈(3)이 함께 형성된다.

상기와 같이 탄성층(2)이 피복된 피복레일은 콘크리트 궤도슬래브에 매설되어 철도궤도를 구성한다. 레일(1)은 열전달이 잘되는 강으로 제작되므로 온도 변화에 따라 팽창과 수축이 크다. 그러나 탄성층(2)의 재료인 천연고무 또는 합성고무는 레일(1)의 재료인 강과 부착성이 좋고 또한 수축과 신장이 자유로운 탄성체이므로 레일(1)이 수축 또는 팽창하더라도 레일(1)에서 탄성층(2)이 박리되지 않는다.

그러나 궤도슬래브는 온도변화가 적은 지반과 접하고 있으므로 온도 변화에 따른 팽창과 수축이 적다. 그리고 궤도슬래브의 재료인 콘크리트와 탄성층(2)의 재료인 천연고무 또는 합성고무는 접착성이 약하거나 거의 없다. 따라서 탄성층(2)에 결착홈(3)이 형성되어 있지 않으면 레일과 궤도슬래브의 온도변화에 따른 수축과 팽창의 차이로 인하여 콘크리트와 탄성층(2)이 박리될 가능성이 있고, 철도차량이 주행할 동안에는 철도차량의 바퀴가 레일(1)의 길이방향으로 큰 힘을 가하므로, 레일이 밀려날 염려가 있다.

본 고안과 같이 탄성층(2)에 결착홈(3)이 형성되어 있으면 레일(1) 주변에 궤도슬래브를 형성하는 콘크리트를 타설할 때 콘크리트가 결착홈(3)에도 충진되므로, 콘크리트와 탄성층(2)이 박리되더라도 철도차량이 주행할 때 레일이 밀려나지 않는다.

상기와 같이 레일(1)에 결착홈(3)이 있는 탄성층(2)을 피복한 피복레일을 사용한 철도궤도는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 피복레일(10), 피복레일(10)의 하부에 형성되는 궤도슬래브(20), 그리고 자갈과 모래를 다져서 형성하거나 버림 콘크리트를 타설하여 형성한 노반(30)으로 구성된다.

상기와 같은 철도궤도는 평탄하게 고른 지반 위에 잡석 또는 모래와 자갈을 섞은 것을 다져서 형성하거나 버림 콘크리트를 타설하여 노반(30)을 형성하고, 노반(30) 위에 상기 피복레일(10) 2개를 일정한 간격으로 각각 일정한 높이로 조정하여 설치하고, 노반(30)의 양측에 거푸집을 설치하고 거푸집의 내부에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 궤도슬래브(20)를 형성하여 시공한다.

궤도슬래브의 외부에는 토사를 도포하여 잔디, 꽃나무 등의 식물을 식재할 수 있고, 레일과 레일 사이의 궤도슬래브에도 식재홈(21)을 형성하고 식재홈(21)의 내부에 토사 또는 인조토양을 충진하여 잔디 등 키가 낮은 식물을 식재하여 철도 선로의 미관을 좋게 할 수 있다. 식재홈(21)은 선로의 중앙을 향하여 경사지게 형성하고, 선로의 중앙에 일정한 간격으로 배수구(22)를 구비하여 식재홈(21)에 배수가 잘 되도록 하는 것이 좋다.

1 : 레일, 2 : 탄성층, 3 : 결착홈,
10 : 피복레일, 20 : 궤도슬래브, 21 : 식재홈, 22 : 배수구, 30 : 노반.

Claims (3)

1. 레일(1);
   상기 레일(1)의 측면 또는 측면과 하면에 피복되는 탄성층(2);
   그리고 상기 탄성층(2)의 측면에 형성된 결착홈(3);
   을 포함하여 구성되는, 결착홈이 있는 탄성층을 피복한 피복레일.
2. 자갈과 모래를 다져지거나 버림 콘크리트를 타설하여 형성한 노반(30);
   상기 노반(30)의 양측에 거푸집을 설치하고 그 내부에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 형성한 궤도슬래브(20);
   그리고 상기 궤도슬래브(20)에 측면과 하면이 매설되고, 그 위로 철도차량이 주행하는 것으로서, 레일(1)에 결착홈(3)이 있는 탄성층(2)을 피복한 피복레일(10);
   을 포함하여 구성되는, 철도궤도.
3. 제2항에 있어서,
   상기 궤도슬래브(20)는 레일과 레일 사이의 궤도슬래브에 식재홈(21)을 형성하고, 상기 식재홈(21)의 내부에 토사 또는 인조토양을 충진하여, 레일과 레일 사이의 궤도슬래브(20)에 식물을 식재할 수 있는 것을 특징으로 하는, 철도궤도.

Images