KR20190109844A - 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치 - Google Patents

진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강체전차선 이행장치에 구비되어 전차의 팬터그래프와 강체전차선에 가해지는 충격을 완화하면서도 진동을 빠르게 흡수할 수 있는 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치에 관한 것이다.

Description

진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치{VIBRATION ABSORBING DEVICE AND RIGID BAR TRANSITION DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 강체전차선 이행장치에 구비되어 전차의 팬터그래프와 강체전차선에 가해지는 충격을 완화하면서도 진동을 빠르게 흡수할 수 있는 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치에 관한 것이다.
전기철도는 최근 전기철도의 고속화로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.
여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.
전차의 주행시 필요한 전력은 전차선로 및 전차의 팬터그라프(pantograph)의 집전장치를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.
구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 현수 조가 방식과 강체 조가 방식으로 구분된다.
상기 현수 조가 방식은 조가선, 드로퍼선, 장력 조절 장치 등을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로, 소요 가선고가 높고 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있어, 일반적으로 터널 이외의 지상 구간에 적용되고 있다.
한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소한 구간에 적용되고 있다.
그런데, 터널에서 강체 조가 방식에 의해 전차선이 강하게 지지되는 강성 구간과 터널 밖의 지상에서 현수 조가방식에 의해 전차선이 탄성적으로 지지되는 탄성 구간이 접하는 구역에서 상기 전차선에 대한 지지 구조물의 강성 및 탄성이 급격히 변함으로써 상기 전차선에 큰 응력이 부가되고, 결과적으로 상기 응력에 의해 상기 전차선이 단선되는 문제가 유발될 수 있다..
따라서, 전차선이 강하게 지지되는 강성 구간과 탄성적으로 지지되는 탄성 구간을 모두 갖는 전차선에 있어서 상기 구간들이 접하는 구역에서 강체전차선 보호를 위하여 강체전차선 이행장치가 설치될 수 있다.
강체전차선 이행장치는 강체전차선의 상부 영역을 절삭 가공하여 강성을 줄이는 방식으로 구성될 수 있다.
이와 같은 강체전차선 이행장치의 경우 전차의 팬터그래프가 통과하는 경우 탄성 구간과 강성 구간 사이의 강성 차이를 완화하여 전차의 팬터그래프 또는 강체전차선에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
그러나, 강체전차선 이행장치의 경우 일반적인 강체전차선을 절삭가공하여 강성을 저감한 구조를 사용하기 때문에 강성 저감에 따른 충격 완화 효과를 얻을 수 있으나, 진동의 발생이 불가피하다.
상기 강체전차선 이행장치 역시 강체전차선과 마찬가지로 전차선이 장착되어 지지되는 구성이므로 전차의 팬터그래프와 접촉성 보장을 위하여 진동의 크기 또는 지속시간이 최소화되는 것이 바람직하다.
본 발명은 강체전차선 이행장치에 구비되어 전차의 팬터그래프와 강체전차선에 가해지는 충격을 완화하면서도 진동을 빠르게 흡수할 수 있는 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 강체전차선을 가공하여 형성되고, 현수전차선(catenary line)과 강체전차선을 연결하는 구간에 설치되는 고속용 강체전차선 이행장치에 있어서,
상기 이행장치의 단부를 구성하고, 상기 현수전차선과 연결되며 강체전차선 높이와 동일한 높이를 갖는 현수전차선 연결부;
상기 연결부 후방에 구비되며, 강성 완화를 위하여 강체전차선의 상부를 제거하여 구성되는 적어도 하나의 완충부; 및,
상기 연결부에 구비되어 이행장치의 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수장치;를 포함하는 강체전차선 이행장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 현수전차선은 조가선에 의하여 현수된 상태로 지지되며, 상기 조가선은 상기 연결부를 경유하여 강체전차선 상부에 고정되며, 상기 진동 흡수장치는 상기 조가선을 지지하기 위하여 상기 연결부 상면에 구비되는 조가선 클램프를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진동 흡수장치는 수직방향으로 이격되어 배치된 한 쌍의 코일 스프링 및 상기 한 쌍의 코일 스프링 사이에 배치되는 중량체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 중량체의 질량(m)과 상기 한 쌍의 코일 스프링의 탄성계수(k)는 아래의 식을 만족하도록 결정될 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00001
그리고, 상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험은 상기 조가선 클램프와 조가선이 설치된 강체전차선 이행장치에 대하여 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 중량체의 질량(m) 또는 상기 한 쌍의 코일 스프링에 의한 탄성계수(k)는 미리 결정된 탄성계수(k0) 또는 미리 결정된 중량체의 질량(m0)을 만족하도록 결정될 수 있다.
여기서, 상기 코일 스프링 및 상기 중량체는 상기 조가선 클램프 상부에 장착될 수 있다.
여기서, 상기 진동 흡수장치는 상기 연결부를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 중량체 및 상기 한 쌍의 중량체를 상기 연결부에 연결하는 탄성바를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 한 쌍의 중량체의 질량(2m')과 상기 탄성바의 탄성계수(k')는 아래의 식을 만족하도록 결정될 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00002
그리고, 상기 중량체의 질량(2m') 또는 상기 탄성바에 의한 탄성계수(k')는 미리 결정된 탄성계수(k0') 또는 미리 결정된 중량체의 질량(2m0')을 만족하도록 결정될 수 있다.
이 경우, 상기 완충부는 복수 개가 구비되고, 상기 완충부의 높이는 상기 연결부 방향으로 계단 방식으로 증가될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 조가선에 의하여 전차선이 지지되는 현수 조가 구간과 연결되는 강체전차선 이행장치의 단부에 장착되는 진동 흡수장치에 있어서, 상기 강체전차선 이행장치의 단부 상면에 장착되며, 상기 조가선이 관통되어 지지되는 조가선 클램프; 상기 조가선 클램프 상부에 장착되며 상하 방향으로 변위 가능하게 장착되는 중량체; 및, 상기 중량체 상부와 하부에 배치되어 진동하는 한 쌍의 코일 스프링;을 포함하며, 상기 강체전차선 이행장치의 가진시험을 통하여 측정된 고유주파수가 w인 경우, 상기 중량체의 질량(m)과 상기 한 쌍의 코일 스프링의 탄성계수(k)는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치용 진동 흡수장치를 제공할 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00003
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 조가선에 의하여 전차선이 지지되는 현수 조가 구간과 연결되는 강체전차선 이행장치의 단부에 장착되는 진동 흡수장치에 있어서, 상기 강체전차선 이행장치의 단부 상면에 장착되며, 상기 조가선이 관통되어 지지되는 조가선 클램프; 상기 조가선 클램프를 수평방향으로 가로지르도록 장착되는 탄성바; 및, 상기 탄성바 양단에 각각 장착되는 한 쌍의 중량체;를 포함하고, 상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 한 쌍의 중량체의 질량(2m')과 상기 탄성바의 탄성계수(k')는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치용 진동 흡수장치를 제공할 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00004
본 발명에 따른 진동 흡수장치 및 이를 구비하는 강체전차선 이행장치에 의하면, 강체전차선 이행장치에 진동 흡수장치를 장착하는 방법을 사용하여 터널 등과 같이 전차선의 현수 구간과 강체전차선 구간 사이의 강성 차이를 완화하여 전차의 펜터그래프와 강체전차선 손상을 방지함과 동시에 강체전차선 이행장치에서 발생될 수 있는 진동 역시 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 흡수장치가 구비된 강체전차선 이행장치가 설치된 전차선 시스템의 측면도 및 확대도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치의 단부에 구비된 진동 흡수장치의 하나의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치의 단부에 구비된 진동 흡수장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치의 단부에 구비된 진동 흡수장치의 유무에 따라 강체전차선 이행장치의 시간에 따른 진폭의 변화를 도시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 흡수장치(200)가 구비된 강체전차선 이행장치(100)가 설치된 전차선(300) 시스템의 측면도 및 확대도를 도시하며, 도 2는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치(100)의 측면도를 도시한다.
도 1은 터널(t) 입구 근방의 전차선(300) 시스템을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 터널(t) 전방에서는 조가선(400), 드로퍼선(500) 등을 이용하여 전차선(300)이 현수 조가 방식으로 가선된다.
현수 조가 방식으로 지지되는 상기 현수된 전차선(300)은 조가선(400)에 의하여 현수된 상태로 지지되며, 상기 조가선(400)과 상기 현수된 전차선(300)은 드로퍼선(500)에 의하여 현수된 상태로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 전차선(300)은 터널(t) 내부에서는 가선고가 낮아지므로 강체전차선을 사용하여 강체 조가 방식으로 가선된다. 터널(t) 내부에 설치되는 강체전차선은 지지브래킷(미도시) 등을 통해 터널(t) 벽면 등에 고정 설치될 수 있다. 그리고, 상기 현수된 전차선(300)을 현수 지지하는 조가선(400)은 터널(t) 등의 내부에서 강체전차선 상부에 고정될 수 있다.
일반적으로 상기 조가선(400)을 강체전차선으로 유도하여 고정하기 위하여 상기 연결부(110)에 조가선 클램프(250)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 연결부(110)에 조가선 클램프(250)를 구비하고 조가선 클램프(250)를 통해 조가선(400)을 클램핑하여 강체전차선 이행장치(100) 후방의 강체전차선의 수평암(111) 상부에 조가선(400)을 고정 지지할 수 있다. 상기 조가선 클램프(250)에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.
이러한 터널(t)을 경계로 하는 현수 조가 방식 및 강체 조가 방식의 전차선(300) 시스템의 경계에는 전차의 펜터그래프가 강체전차선과 접촉되는 경우 발생되는 충격을 완화하기 위한 강체전차선 이행장치(100)가 구비될 수 있다.
상기 강체전차선 이행장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 강체전차선의 일부를 절삭 가공하여 강성을 줄일 수 있는 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 강체전차선 이행장치(100)는 상기 이행장치의 단부에 배치되며, 상기 현수된 전차선(300)과 연결되며 강체전차선 높이와 동일한 높이를 갖는 연결부(110); 상기 연결부(110) 후방에 구비되며, 강성 완화를 위하여 강체전차선의 상부를 제거하여 구성되는 적어도 하나의 완충부(120, 130, … 160) 및 상기 연결부(110)에 구비되어 이행장치의 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수장치(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 강체전차선 연결장치의 연결부(110)는 현수 조가 구간의 전차선(300)이 연결되는 부분이며, 상기 연결부(110) 후방에는 복수 개의 완충부가 구비될 수 있다.
상기 완충부는 강체전차선의 상부 영역을 일부 절삭 가공하여 강성을 완화한 부분으로 절삭 깊이와 그 길이는 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 완충부(120, 130, … 160)는 상기 연결부(110) 후방으로 갈수록 절삭 깊이 및 길이가 길어지도록 구성되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.
그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110)에는 이행장치의 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수장치(200)가 구비될 수 있다.
상기 강체전차선 이행장치(100)는 현수 조가 방식의 전차선 지지구간과 강체 조가 방식의 전차선 지지구간의 강성 차이를 완화하기 위하여 구비되지만, 진동 증가를 방지하기 위하여 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치(100)의 단부에 구비된 진동 흡수장치(200)의 하나의 실시예를 도시한다.
본 발명에 따른 진동 흡수장치(200)는 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110), 즉 현수된 전차선(300)이 연결되는 연결부(110)에 구비될 수 있다.
상기 연결부(110)는 그 후방의 완충부(120, 130, … 160)와 달리 가공되지 않은 상태로 강체전차선의 단면과 동일한 구조를 가질 수 있다.
상기 연결부(110)의 단면 구조를 검토한다. 상기 연결부(110)는 상부에 수평암(111)이 구비되고, 상기 수평암(111)에서 한 쌍의 텐션암(113)이 하방으로 연장되어 구비될 수 있다. 상기 수평암(111)의 상부에는 강성 보강을 위하여 적어도 하나의 돌출 리브(111p) 등이 구비될 수 있다.
상기 텐션암(113)은 마주보고 평행하게 배치될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 텐션을 보강하기 위하여 하방으로 갈수록 사이가 좁아지는 구조로도 구성될 수 있으며, 텐션암(113)의 텐션을 보강하기 위하여 볼트 등의 체결수단(113b)을 사용하여 텐션을 보강할 수 있다.
상기 텐션암(113)의 하단에는 각각 전차선(300)을 클램핑하기 위한 클램핑암(115)이 구비된다. 상기 클램핑암(115)은 전차선(300)을 클램핑 지지할 수 있다.
상기 연결부(110)는 강체전차선 이행장치(100)와 현수된 전차선(300) 경계영역으로 전차가 통과하는 과정에서 발생되는 진동의 진폭이 가장 큰 영역일 수 있다.
따라서, 강체전차선 이행장치(100)에서 발생되는 진동을 완화하기 위한 진동 흡수장치(200)는 상기 연결부(110) 상부에 장착하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 상기 진동 흡수장치(200)는 수직방향으로 이격되어 배치된 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b) 및 상기 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b) 사이에 배치되는 중량체(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 연결부(110) 상부에는 조가선 클램프(250)가 장착될 수 있고, 상기 조가선 클램프(250) 상부에 중량체(210)와 상기 중량체(210)를 사이에 두고 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)이 상하 방향으로 장착될 수 있다.
상기 조가선 클램프(250), 상기 중량체(210) 및 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)은 하나의 장착볼트(240)에 관통되어 연결부(110) 상부에 장착될 수 있으며, 복수 개의 볼트(b)를 사용하여 각각의 구성이 장착볼트(240)에 대한 위치가 고정되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 중량체(210)는 상방향 및 하방향으로 코일 스프링(220a, 220b)이 구비되므로 강체전차선 이행장치(100) 연결부(110)의 진동에 따라 함께 진동하여 진동을 완화할 수 있다.
즉, 상기 진동 흡수장치(200)를 중량체(210)와 스프링을 포함하여 구성하고, 중량체(210)가 강체전차선 이행장치(100)의 진동에 따라 코일 스프링 사이에서 진동하도록 하여, 상기 진동 흡수장치(200)가 동흡진기로 작동하도록 구성할 수 있다.
동흡진기는 진동 대상에 중량체(210)와 스프링을 설치하여 진동하는 대상의 고유 진동수와 진폭을 변경하여 진동을 완화하는 방법으로 진동을 흡수 또는 제거하는 원리를 사용한다.
이 경우, 진동 대상에 설치되는 중량체(210)와 스프링(220a, 220b)의 탄성계수를 조절하여 동흡진기의 고유 진동수와 진동 대상의 고유 진동수를 일치시키면, 진동 대상의 고유 진동수가 변경되고 그 진폭도 감소되어 진동이 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명의 강체전차선 이행장치(100)를 구성하는 진동 흡수장치(200)의 진동성능을 극대화하기 위하여 강체전차선 이행장치(100)의 고유 진동수를 먼저 파악해야 한다.
강체전차선 이행장치(100)의 고유 진동수 파악을 위하여 강체전차선 이행장치(100)의 충격 가진시험이 수행될 수 있다. 상기 강체전차선 이행장치(100)의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치(100)의 고유 진동수가 w인 경우, 상기 중량체(210)의 질량(m)과 상기 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)의 탄성계수(k)는 비감쇄 진동 시스템에서 고유 진동수와 탄성계수 및 중량체(210)의 질량의 관계에 대한 아래의 식을 만족하도록 결정될 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00005
본 발명에 따른 강체전차선 이행장치(100)의 고유 진동수 결정을 위한 가진 시험에서는 조가선(400)과 조가선 클램프(250)는 설치된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.
그리거, 상기 가진 시험을 통해 고유 진동수가 결정되면, 진동 흡수장치(200)를 구성하는 중량체(210)의 질량 또는 상기 중량체(210)가 개재되는 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)에 의한 탄성계수를 결정해야 한다.
이 경우, 상기 중량체(210)의 질량(m) 또는 상기 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)에 의한 탄성계수(k) 중 하나를 특정한 값으로 결정한 후 다른 하나의 값을 위 식을 통해 결정하는 방법이 사용될 수 있다.
즉, 상기 중량체(210)의 질량(m) 또는 상기 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)에 의한 탄성계수(k)는 미리 결정된 탄성계수(k0) 또는 미리 결정된 중량체(210)의 질량(m0)을 만족하도록 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치(100)의 단부에 구비된 진동 흡수장치(200)의 다른 실시예를 도시한다. 도 3을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 3을 참조한 실시예는 진동 흡수장치(200)를 구성하는 중량체(210)의 진동 흡수를 위하여 한 쌍의 코일 스프링(220a, 220b)을 채용하였으나, 도 4에 도시된 실시예는 코일 스프링을 생략하였다.
반면, 도 4에 도시된 실시예는 연결부(110)를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 중량체(210a, 210b)를 배치하고, 상기 한 쌍의 중량체(210a, 210b)를 상기 연결부(110)에 연결하는 탄성바(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 연결부(110)를 사이에 두고 한 쌍의 동일한 중량체(210)를 배치하고 상기 중량체(210)를 연결부(110) 측에 탄성바(260)를 매개로 연결할 수 있다.
상기 탄성바(260)는 금속 재질 등으로 구성될 수 있으나, 두께가 얇아 이행장치의 진동시 한 쌍의 중량체(210a, 210b)가 동흡진기로 사용될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 실시예와 달리 코일 스프링 대신 탄성바(260)를 사용하고 중량체(210a, 210b)를 분할 배치하여 진동 흡수장치(200)의 높이 증가를 최소화할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예 역시 강체전차선 이행장치(100)의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치(100)의 고유 진동수가 w인 경우, 하나의 중량체(210)의 질량이 m' 인 경우, 상기 중량체(210)의 질량(2m')과 상기 한 쌍의 탄성바(260)의 탄성계수(k')는 아래의 식을 만족하도록 결정될 수 있다.
- 아래 -
Figure pat00006
마찬가지 논리로, 중량체(210)의 질량 또는 탄성바(260)의 탄성계수 중 어느 하나를 먼저 결정한 상태라면, 상기 중량체(210)의 질량(2m') 또는 상기 한 쌍의 탄성바(260)에 의한 탄성계수(k')는 미리 결정된 탄성계수(k0) 또는 미리 결정된 중량체(210)의 질량(2m0)을 만족하도록 선정될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 강체전차선 이행장치(100)의 단부에 구비된 진동 흡수장치(200)의 유무에 따라 강체전차선 이행장치(100)의 시간에 따른 중력가속도(mili-g)의 변화를 도시한다.
구체적으로 도 5(a)는 강체전차선 이행장치(100)에 진동 흡수장치(200)가 구비되지 않는 경우, 전차 통과시 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110)의 시간에 따른 중력가속도(mili-g)를 도시하며, 도 5(b)는 강체전차선 이행장치(100)에 진동 흡수장치(200)가 구비되는 경우, 전차 통과시 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110)의 시간에 따른 중력가속도를 도시한다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 강체전차선 이행장치(100)에 진동 흡수장치(200)가 구비되지 않는 경우 전차가 통과한 후 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110)는 중력가속도가 +500mg ~ -500mg에 이르는 가속도가 발생하고 이와 같은 가속도는 10초가 경과해도 가속도가 +100mg ~ -100mg에 이르도록 계속될 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이 강체전차선 이행장치(100)의 연결부(110)에 도 3에 도시된 바와 같은 진동 흡수장치(200)가 구비된 경우, 초기 가속도에 비해 빠르게 가속도가 감소되어 10초가 경과되는 시점에서는 중력가속도가 무시 가능한 크기로 감소됨을 확인할 수 있다.
이와 같이, 강체전차선 이행장치(100)에 진동 흡수장치(200)를 장착하는 방법을 사용하여 터널(t) 등과 같이 전차선(300)의 현수 구간과 강체전차선 구간 사이의 강성 차이를 완화하여 전차의 펜터그래프와 강체전차선 손상을 방지함과 동시에 강체전차선 이행장치(100)에서 발생될 수 있는 진동 역시 효과적으로 감소시킬 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 강체전차선 이행장치
200 : 진동 흡수장치
210 : 중량체
250 : 조가선 클램프
260 : 탄성판

Claims (13)

  1. 강체전차선을 가공하여 형성되고, 현수전차선(catenary line)과 강체전차선을 연결하는 구간에 설치되는 고속용 강체전차선 이행장치에 있어서,
    상기 이행장치의 단부에 배치되며, 상기 현수전차선과 연결되며 강체전차선 높이와 동일한 높이를 갖는 현수전차선 연결부;
    상기 연결부 후방에 구비되며, 강성 완화를 위하여 강체전차선의 상부를 제거하여 구성되는 적어도 하나의 완충부; 및,
    상기 연결부에 구비되어 이행장치의 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수장치;를 포함하는 강체전차선 이행장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현수전차선은 조가선에 의하여 현수된 상태로 지지되며, 상기 조가선은 상기 연결부를 경유하여 강체전차선 상부에 고정되며, 상기 진동 흡수장치는 상기 조가선을 지지하기 위하여 상기 연결부 상면에 구비되는 조가선 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동 흡수장치는 수직방향으로 이격되어 배치된 한 쌍의 코일 스프링 및 상기 한 쌍의 코일 스프링 사이에 배치되는 중량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 중량체의 질량(m)과 상기 한 쌍의 코일 스프링의 탄성계수(k)는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
    - 아래 -
    Figure pat00007
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험은 상기 조가선 클램프와 조가선이 설치된 강체전차선 이행장치에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 중량체의 질량(m) 또는 상기 한 쌍의 코일 스프링에 의한 탄성계수(k)는 미리 결정된 탄성계수(k0) 또는 미리 결정된 중량체의 질량(m0)을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 코일 스프링 및 상기 중량체는 상기 조가선 클램프 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진동 흡수장치는 상기 연결부를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 중량체 및 상기 한 쌍의 중량체를 상기 연결부에 연결하는 탄성바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 한 쌍의 중량체의 질량(2m')과 상기 탄성바의 탄성계수(k')는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
    - 아래 -
    Figure pat00008

  10. 제9항에 있어서,
    상기 중량체의 질량(2m') 또는 상기 탄성바에 의한 탄성계수(k')는 미리 결정된 탄성계수(k0') 또는 미리 결정된 중량체의 질량(2m0')을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 완충부는 복수 개가 구비되고, 상기 완충부의 높이는 상기 연결부 방향으로 계단 방식으로 증가되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치.
  12. 조가선에 의하여 전차선이 지지되는 현수 조가 구간과 연결되는 강체전차선 이행장치의 단부에 장착되는 진동 흡수장치에 있어서,
    상기 강체전차선 이행장치의 단부 상면에 장착되며, 상기 조가선이 관통되어 지지되는 조가선 클램프;
    상기 조가선 클램프 상부에 장착되며 상하 방향으로 변위 가능하게 장착되는 중량체; 및,
    상기 중량체 상부와 하부에 배치되어 진동하는 한 쌍의 코일 스프링;을 포함하며,
    상기 강체전차선 이행장치의 가진시험을 통하여 측정된 고유주파수가 w인 경우, 상기 중량체의 질량(m)과 상기 한 쌍의 코일 스프링의 탄성계수(k)는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치용 진동 흡수장치.
    - 아래 -
    Figure pat00009
  13. 조가선에 의하여 전차선이 지지되는 현수 조가 구간과 연결되는 강체전차선 이행장치의 단부에 장착되는 진동 흡수장치에 있어서,
    상기 강체전차선 이행장치의 단부 상면에 장착되며, 상기 조가선이 관통되어 지지되는 조가선 클램프;
    상기 조가선 클램프를 수평방향으로 가로지르도록 장착되는 탄성바; 및,
    상기 탄성바 양단에 각각 장착되는 한 쌍의 중량체;를 포함하고,
    상기 강체전차선 이행장치의 충격 가진시험을 통해 측정된 가장 큰 진폭을 갖는 상기 강체전차선 이행장치의 고유주파수가 w인 경우, 상기 한 쌍의 중량체의 질량(2m')과 상기 탄성바의 탄성계수(k')는 아래의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 이행장치용 진동 흡수장치.
    - 아래 -
    Figure pat00010
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