KR101315228B1 - 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대차부에 차체를 결합하기 이전의 대차부조립단계에서 대차틀에 축상이 결합되기 이전에 대차부를 구성하는 대차틀과 양측에 휠이 구성되는 윤축이 구성되는 축상 사이에 설치되는 코니컬스프링의 상태와 축상고를 정확하게 판단하여 대차부의 조립작업을 진행하도록 함으로써, 조립 후 라이너의 삽입을 위해 대차 프레임을 다시 분리해야 하는 추가 작업공정을 방지하도록 한 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로,
하중에 따른 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치를 구성함에 있어서, 다수의 프레임으로 구성되는 몸체와; 상기 몸체의 전,후 아래 측에 축축합 되어 한 쌍의 휠이 레일에 안내되도록 한 것과; 상기 몸체의 상면에 측정하고자 하는 대차틀의 코니컬스프링을 받치는 4개의 코니컬스프링받침구를 구성한 것과; 상기 몸체에 설치된 각각의 코니컬스프링받침구 일 측에 측정하고자 하는 대차틀의 하단에 결합된 코니컬스프링을 각각 동시에 측정하도록 총 8개의 크리프변위량측정스케일을 구성한 것과; 상기 몸체에 설치된 코니컬스프링받침구 일 측, 대차틀의 축상고 기준 위치에 축상고 측정용스케일을 구성한 측정용 가대차를 구성하여서 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정함에 있어서, 상기한 측정용 가대차를 준비하는 가대차 준비단계와; 측정하고자 하는 대차틀의 축상이 결합되는 4곳에 각각 1쌍씩 총 8개의 코니컬스프링을 조립하는 코니컬스프링조립단계와; 상기 코니컬스프링을 조립한 대차틀을 코니컬스프링 측정용 가대차의 코니컬스프링받침구에 받쳐지도록 거치하는 측정준비단계와; 상기 측정준비단계에서 측정용 가대차에 거치된 대차틀의 코니컬스프링을 변형되지 않은 최초의 상태를 측정하는 1차 측정단계와; 상기 1차 측정단계에서 코니컬스프링의 최초의 상태를 측정한 대차틀을 가대차에 거치한 상태에서 압축하중시스템으로 가압하여 코니컬스프링을 변형시키는 스프링변형단계와; 상기 스프링변형단계에서 충분히 변형된 코니컬스프링의 변형상태를 측정하는 2차 측정단계와; 상기 1차 측정단계에서의 측정치와 2차 측정단계에서의 변형된 측정치를 비교 연산하여 코니컬스프링의 불량 여부를 포함한 변형상태를 판단하는 스프링상태판단단계와; 상기 스프링상태판단단계에서 판단한 자료에 따라 불량된 코니컬스프링을 교체하는 불량스프링교체단계와; 상기 불량스프링교체단계에서 불량스프링을 교체하여 완성한 대차틀의 축상고 상태를 측정하는 축상고 측정단계와; 상기 축상고 측정단계에서 측정된 데이터를 기준 하여 라이너를 받쳐서 축상고를 보정하는 축상고 보정단계로; 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 차체에 대차부를 조립하기 이전은 물론, 대차부의 대차틀과 축상을 조립결합하기 이전에 대차부를 구성하는 대차틀에 코니컬스프링만 결합한 상태에서 코니컬스프링을 충분히 변형시킨 후, 코니컬스프링의 상태를 측정하여 스프링의 불량을 보완하고 축상고를 정확하게 세팅한 다음 축상을 조립결합하도록 함으로써, 축상은 물론, 차체와 대차부를 조립하였다 분리하여야 하는 번거로움이 없이 한번에 조립작업이 완성되도록 함으로써 작업의 효율성과 이에 따른 작업원가를 대폭 절감하는 효과를 창출하는 신규한 발명이다.

Description

하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법 및 그 장치{Railway Bogie conical spring deflection and axial appeal measurement method according to the load and the device}

본 발명은 대차부에 차체를 결합하기 이전의 대차부조립단계에서 대차틀에 축상이 결합되기 이전에 하중에 따른 철도차량의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

더 상세하게는 대차부를 차체에 조립하기 이전에 대차부를 구성하는 대차틀과 양측에 윤축과 결합되는 축상 사이에 설치되는 코니컬스프링의 변위 상태와 축상고를 정확하게 판단하여 대차부의 조립작업을 진행하도록 함으로써, 조립 후 라이너의 삽입을 위해 대차부를 다시 분리해야 하는 추가 작업공정을 방지하도록 한 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철도차량은 크게 객실이나 화물칸을 구성하는 차체와 이 차체가 레일을 따라 이송하도록 휠을 구비하여 차체의 아래에 설치되는 대차부로 구성되어 있다.

여기서 대차부는 선로방향으로 "H"자 형상을 한 전,후 측에 휠과 축이 결합된 두 쌍의 윤축으로 구성한다.

이와 같은 대차부 위에 차체가 결합되어 일체성을 유지하고 있는바, 대차부는 철도차량에서 기본적이면서도 가장 중요한 부분으로 안전운행과 속도에 결정적 역할을 하며, 안정적인 승차감을 느끼고 차량의 조종안정성을 확보하기 위해, 외부 진동을 흡수하여 차체로 전달을 막아주는 현가장치(Suspension)를 구성한다.

여기서 철도차량의 대차부에 설치되는 1차 현가장치를 이루는 코니컬스프링은 그 강성이 모두 일정치 않아 설치 후에 스프링의 강성 차이에 따라 각각의 높이가 다르게 되므로, 차체가 기울어지는 등 그 역할을 제대로 하지 못하게 되는 심각한 상태가 발생하게 된다.

상기한 문제점을 보완하기 위하여 탄성(강성)이 각각 다른 코일 스프링의 높이 조정을 위한 라이너(Liner)를 삽입하고 있는바, 지금까지는 코니컬스프링의 높이 조정은 모두 대차 프레임의 조립 후, 즉 철도차량의 하중을 수용한 후에 코일 스프링의 강성이 파악되므로, 다시 대차틀을 완전히 분리한 후, 라이너를 삽입하여 코일 스프링의 강성에 따른 높이 조정을 하고 있다.

이에 따라, 현가장치의 조립과 분해를 반복하여야 하는 문제점으로, 작업공정의 번거로움은 물론, 작업시간과 원가 상승 및 작업자의 안전 등에 있어서 많은 효율의 저하를 가져오게 된다.

최근에는 진동감쇠와 더불어 우수한 조향성능을 구비하여 궤도 부담력을 저감시킴으로써 휠의 마모 및 궤도의 손상을 저감시키고, 헌팅모션 제어에 의한 차량의 임계속도를 향상시키기 위하여 진동감쇠능력이 우수한 하이드로릭 스프링(Hydraulic spring)이 많이 사용되는데, 상기 하이드로릭 스프링은 독일 ContiTech Holding GmbH에서 개발한 것으로, 원추형 러버-메탈(rubber-metal) 스프링과, 유압시스템이 결합된 축상스프링인데, 유압식 감쇠장치가 고무스프링과 직렬로 연결되어 있어 공진 주파수 대역에서의 진동감쇠 효과가 뛰어나고, 마찰부나 틈새가 없으므로 내구수명기간 동안 무보수가 가능하다는 장점이 파악되고 있으나 이 또한 탄성의 균일성을 극복하지 못하고 있다.

안전성에 관한 문제는 어느 교통수단을 막론하고 가장 기본이 되는 사항인데, 철도는 일단 사고가 발생하면 복구에 장시간이 소요될 뿐만 아니라 대형사고의 개연성이 높기 때문에 철도차량 운용에 사용되는 장치는 다양한 조건하에서 많은 시험을 거쳐 채택하게 되며, 이때 실제상황과 동일 유사한 조건하에서 시험해야 하지만 실제로는 그와 같은 조건을 갖추고 수많은 시험을 한다는 것은 거의 불가능한 일이라고 하겠다.

따라서 대차와 관련되어 지금까지의 개발된 선행기술의 특허문헌을 살펴보면 다음과 같다.

특허출원 제10-1994-020973호(1994.08.24)는 철도차량의 대차틀, 상기 대차틀에 부착되는 세브론 연결부, 철도차량의 제1차 현수수단인 세브론 고무스프링, 그리고 철도차량의 축상고를 조정하기 위하여 채택된 라이너로 이루어진 세브론 고무스프링의 연결장치에 관한 것으로, 상기 세브론 고무스프링은 복수의 볼트너트에 의해 상기 세브론 연결부에 착,탈 가능하게 부착되고, 또한 상기 세브론 연결부는 복수의 볼트 너트에 의해 상기 대차틀의 축박이 내면에 착,탈 가능하게 부착되어 세브론 고무스프링을 현수 수단으로 적용한 대차의 조립 후, 대차높이 및 축상고의 조정시 종래의 연결장치를 사용하였던 예와 비교하여 볼 때, 우선 축상고 조정작업에 소요되는 작업공수를 대폭 줄일 수 있으며, 또한 이러한 조정이 반드시 정비창에서 실시될 필요없이 유압잭만 구비하면 어느 곳에서나 가능하며, 더욱이 차량운행시 대차높이를 조정하는 것이 필요할 경우 정비창에서 조정할 필요 없이 기지에서도 축상고 조정에 의한 대차높이의 조정이 가능하므로 차량성능 유지가 용이하며, 운용효율을 높힐 수 있는 장점이 있다. 특허출원 제10-2000-0066011호(2000.11.08)는 철도차량의 연결기 높이 조절장치에 관한 것으로, 철도차량의 액슬박스와 액슬박스홀더 사이에 높이보정 블록을 삽입하여 휠마모에 따른 대차 연결기 간에 높이를 조절할 수 있도록 함으로써 휠의 사용수명을 연장하여 유지보수의 효율을 증가시킬 수 있도록, 액슬박스를 액슬박스 홀더와 액슬박스로 분리형성하여 분리된 이격공간 사이로 높이조절 블럭을 삽입하여 휠마모에 따른 연결기간에 높이를 조절할 수 있도록 하는 철도차량의 연결기 높이 조절장치를 제공한다. 특허출원 제10-2003-0093291호(2003.12.18)는 철도차량의 주행안전성을 측정하기 위해 사용되는 시험용 윤축의 교정 작업에 사용되는 철도차량의 윤축 수직하중 시험용 지그에 관한 것으로, 베이스에 ㄷ자 모양의 지지프레임이 설치되고 지지프레임 정 중앙의 수직 하방으로 설치된 유압실린더와 상부지지프레임 하단 양쪽에 한 쌍의 체인블럭이 형성되어 있는 수직하중 시험장치에 사용되는 지그에 있어서, 단면이 사각이고 중앙에는 보강부가 형성되며 상부에는 정 중앙에 로드셀지지부가 형성된 몸체와 몸체 끝단 좌우 단부에는 분리가 가능한 한 쌍의 다리부가 형성되어져 있고, 몸체의 상단 좌우에는 한 쌍의 연결고리가 형성되어 있으며, 다리부는 상부에 몸체와 결합하기 위한 체결공이 형성된 상판과 축에 접촉되는 하부에는 반원형 지지부로 이루어져 있다. 특허출원 제10-2005-0108490호(2005.11.14)는 철도차량의 차체와 대차의 사이에 설치되는 각종 댐퍼들의 길이방향 운동변위와 요 또는 피치 방향에 대한 운동 변위를 측정할 수 있도록 해 주는 철도차량용 댐퍼 변위 측정장치에 관한 것으로서, 철도차량의 차체와 대차에 연결되는 댐퍼에 있어서, 일측이 대차측에 고정되는 너클부에 설치되고, 타측이 댐퍼 본체에 고정 설치되는 브라켓이 구비되고, 상기 브라켓에는 케이블 변위계와 엔코더가 설치되어 댐퍼의 운동변위를 측정하도록 된 것을 특징으로 한다. 특허출원 제10-2006-0036832호(2006.04.24)는 철도차량용 대차 코일 스프링 탄성 측정장치에 관한 것으로서, 코일 스프링을 대차틀에 조립하기 전에 미리 강성을 측정함으로써, 조립 후 라이너의 삽입을 위해, 대차 프레임을 다시 분리해야 하는 추가 작업공정을 방지하도록 한 철도차량용 대차 코일 스프링 강성 측정장치로서, 20톤의 하중을 수용할 수 있는 프레임과; 상기 프레임의 일 측부에 형성되어 슬라이드판을 이동시키는 제 1 실린더와; 상기 제 1 실린더에 의해 이동되는 슬라이드판의 상면으로 형성되며 코일 스프링을 수용하는 스프링 안착판과; 상기 스프링 안착판에 수용된 코일 스프링의 상부로 끼움 형성되는 스프링 누름판과; 상기 스프링 누름판과 결합 형성되고 버니어 스케일을 갖는 로드셀과; 상기 로드셀의 상부로 위치하도록 결합 형성되어, 이 로드셀을 이동시키는 제 2 실린더를 포함하도록 이루어진다. 특허출원 제10-2006-0132738호(2006.12.22)는 하이드로 축상스프링 시험용 지그에 관한 것으로, 철도차량에 사용되는 하이드로 축상스프링의 특성시험시 스프링시험기의 크로스헤드 중심과 피시험체 중심을 원활히 일치시킬 수 있도록, 스프링시험기의 수직액튜에이터와 연결된 크로스헤드의 하부에 고정설치되는 상부실린더브라켓과; 스프링시험기의 슬라이딩베드에 고정설치되고, 상부에 하이드로 축상스프링이 설치되는 하부브라켓과; 상기 상부실린더브라켓과 하이드로 축상스프링 사이에 설치되는 커넥팅헤드;로 구성하여 하이드로 축상스프링의 특성 시험시 스프링 시험기의 크로스헤드 중심과 축상스프링의 중심을 원활히 일치시킬 수 있는 간단한 지그 구조를 제공함으로써 하이드로 축상스프링 특성 시험의 효율성을 재고할 수 있는 효과를 갖는다. 특허출원 제10-2007-0085174호(2007.08.23)는 철도차량 대차틀을 지면에서 이격시켜 수직하중 및 전/후/좌/우 수평하중을 가할 수 있도록 구성되고, 또한 대차틀에 수직 가압력을 제공하여 대차틀에 수직 비틀림하중이 발생되도록 대차틀의 저면을 지지하는 더미엑슬에 코일스프링을 구비하며, 더불어 더미엑슬과 벽면 사이에 미끄럼 지지부재를 개재하여 더미엑슬에 대한 지지력과 유동력을 최대한 확보하면서 상기 대차틀으로 전달되는 가압력을 정확히 전달시킬 수 있는 구조의 철도차량 대차틀 시험장치 지지구조에 관한 것이다. 특허출원 제10-2008-0098079호(2008.10.07)는 객차가 검수를 위하여 관리단에 입고되고 주행장치 검수 작업장에서 차체와 주행장치로 분리하여 검수하게 되는데, 주행장치는 주행장치 작업장에서 검수작업을 시행하고, 차체는 차체 작업장으로 이동해서 검수하게 된다. 이와 같이 차체를 다른 작업장으로 이동할 때는 기존 주행장치를 대신하는 가대차에 조립하여 이동시켜야 하는데, 이때 객차의 종류에 상관없이 모든 차종에 공통으로 사용할 수 있는 철도차량용 통합 가대차에 관한 것으로, 양단(兩端)에 휠이 관통 삽입된 2개의 축; 상기 각 축의 단부(端部)끼리를 연결 고정시키는 2개의 사이드프레임; 상기 2개의 축 사이의 중간에 위치하며, 상기 2개의 사이드프레임끼리를 연결하는 센터프레임; 상기 사이드프레임의 외측에 위치하며, 상기 센터프레임의 양단에 설치되어 스크류를 회전시켜 그 상단(上端)에 설치된 받침판의 높이를 조절하여 차체의 좌우 기울어짐을 방지하는 사이드 조정구; 상기 센터프레임의 중앙 상부에 설치되며, 차체가 결합되게 되는 가변센터를 포함하여 구성되며, 상기 가변센터는, 상기 센터프레임의 상면에 고정 설치되는 직육면체 형상으로, 그 상면에 제1구멍이 형성되어 있는 개량센터인 것을 구성적 특징으로 한다. 특허출원 제10-2011-0057294호(2011.06.14)는 철도차량의 대차에 부착 설치되는 현가장치의 치수, 질량, 스프링 특성, 재질 등과 같은 설계 파라미터를 달리한 축소대차에 대하여 시뮬레이터에서 시험하여 열차의 승차감과 주행안전성을 측정하고 평가함으로써, 열차의 최적 승차감과 주행안전성을 확보할 수 있는 상사기법에 따른 철도차량의 시험용 축소대차에 관한 것으로, 철도차량의 시험용 축소대차는, 2개의 축과 이들 사이에 메인프레임을 구비하고 각 축 단부(端部)에는 현가장치가 각각 설치되는데, 현가장치는, 상부수평부, 상부수평부의 측면에 연결된 경사부, 하부수평부 및 경사부의 단부와 하부수평부의 단부 사이에 연결된 수직부로 구성된 제1프레임; 양단에 위치하는 제1 및 제2측면부재, 제1 및 제2측면부재 사이를 연결하는 연결부재로 구성되어, 제1프레임의 하부수평부의 위쪽에 위치하게 되는 제2프레임; 축의 단부에 설치되는 축박스(axle box); 축박스의 양측으로, 제1프레임의 상부수평부와 제2프레임의 제1 및 제2측면부재 사이에 각각 설치되는 Z축 코일스프링; 수직부와 연결부재 사이에 설치되는 Y축 코일스프링; 제1측면부재과 수직부 및 제2측면부재와 수직부 사이에 각각 설치되는 X축 코일스프링; 제1프레임의 상부수평부와 제2프레임의 측면부재 사이에 설치되는 쇽업쇼바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 실용신안등록출원 제1995-005978호(1995.03.29)는 철도차량의 대차 축상고 조정장치에 관한 것으로, 그의 주요 구성은 유압램장치와, 그의 장치를 조절하는 램조절용스위치와, 유압램장치의 상단에 설치한 지지플레이트와, 이들 장치의 이동이 용이하도록 구성한 바퀴 및 손잡이로 이루어져서, 레일 상단과 지면의 높이가 불균일해도 언제나 수평을 유지할 수 있고, 또, 차체를 들어올릴 때 하중을 레일과 피스톤(12)에 수직되게 분산시키는 효과가 있고, 종래 2인이 하던 작업을 1인이 작업할 수 있어, 작업의 능률을 향상시킬수 있는 효과가 있으며, 검사장 내에서 축상고를 직접 확인함과 동시에 조절함으로써 정확한 조정이 가능하게 되었다. 실용신안등록출원 제20-2006-0001859호(2006.01.20)는 관절형 철도차량의 대차상의 견인력 및 구동력에 의해 사이에 연결된 코니컬조인트의 충격변위를 줄일 수 있는 변위 방지용 코니컬 조인트 타입의 관절 장치에 관한 것으로, 코니컬 끼움홀을 갖는 하우징이 형성되고, 코니컬축끼움부를 갖는 피봇하우징과의 사이에 완충되게 끼워져 고정되는 코니컬조인트가 형성되고, 상기 코니컬조인트가 끼워진 하우징과 피봇하우징의 사이에 코니컬조인트와 같이 완충되도록 피봇하우징에 간극을 두고 돌출되게 스토퍼가 형성된 특징이 있다.

본 발명은 상기한 지금까지의 철도차량의 대차부 장치에 실시하던 대차의 안정성을 위한 측정방법에서 탈피하여 지금까지 실시하지 않았던 새로운 방식과 측정장치를 구성하여, 대차부를 조립구성함에 있어서 가장 중요한 포인트인 코니컬스프링의 탄성력에 따른 대차틀의 수평성과 축상고를 정확하게 측정하여 차량을 완성하기 이전에 미리 수정을 하도록 함에 그 목적이 있다 할 것이다.

하중에 따른 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치를 구성함에 있어서, 다수의 프레임으로 구성되는 몸체와; 상기 몸체의 전,후 아래 측에 축이 결합되어 한 쌍의 휠이 레일에 안내되도록 한 것과; 상기 몸체의 상면에 측정하고자 하는 대차틀의 코니컬스프링을 받치는 4개의 코니컬스프링받침구를 구성한 것과; 상기 몸체에 설치된 각각의 코니컬스프링받침구 일 측에 측정하고자 하는 대차틀의 하단에 결합된 코니컬스프링을 각각 동시에 측정하도록 총 8개의 크리프변위량측정스케일을 구성한 것과; 상기 몸체에 설치된 코니컬스프링받침구 일 측, 대차틀의 축상고 기준 위치에 축상고 측정용스케일을 구성한 측정용 가대차를 구성하여서 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정함에 있어서,

상기한 측정용 가대차를 준비하는 가대차 준비단계와; 측정하고자 하는 대차틀의 축상이 결합되는 4곳에 각각 1쌍씩 총 8개의 코니컬스프링을 조립하는 코니컬스프링조립단계와; 상기 코니컬스프링을 조립한 대차틀을 코니컬스프링 측정용 가대차의 코니컬스프링받침구에 받쳐지도록 거치하는 측정준비단계와; 상기 측정준비단계에서 측정용 가대차에 거치된 대차틀의 코니컬스프링을 변형되지 않은 최초의 상태를 측정하는 1차 측정단계와; 상기 1차 측정단계에서 코니컬스프링의 최초의 상태를 측정한 대차틀을 가대차에 거치한 상태에서 압축하중시스템으로 가압하여 코니컬스프링을 변형시키는 스프링변형단계와; 상기 스프링변형단계에서 충분히 변형된 코니컬스프링의 변형상태를 측정하는 2차 측정단계와; 상기 1차 측정단계에서의 측정치와 2차 측정단계에서의 변형된 측정치를 비교 연산하여 코니컬스프링의 불량 여부를 포함한 변형상태를 판단하는 스프링상태판단단계와; 상기 스프링상태판단단계에서 판단한 자료에 따라 불량된 코니컬스프링을 교체하는 불량스프링교체단계와; 상기 불량스프링교체단계에서 불량스프링을 교체하여 완성한 대차틀의 축상고 상태를 측정하는 축상고 측정단계와; 상기 축상고 측정단계에서 측정된 데이터를 기준 하여 라이너를 받쳐서 축상고를 보정하는 축상고 보정단계로; 하중에 따른 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정하게 된다.

상기한 구성을 한 측정용 가대차를 구성하여서 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 차체에 대차부를 조립하기 이전은 물론, 대차부의 대차틀과 축상을 조립결합하기 이전에 측정하도록 한 본 발명은, 철도차량을 조립함에 있어서, 대차부를 구성하는 대차틀에 코니컬스프링만 결합한 상태에서 코니컬스프링을 충분히 변형시킨 후, 축상을 조립결합하기 이전에 코니컬스프링의 상태를 측정하여 스프링의 불량을 보완하고 축상고를 정확하게 세팅한 다음 축상을 조립 결합하도록 함으로써, 축상은 물론, 차체와 대차부를 조립하였다 분리하여야 하는 번거로움이 없이 한 번에 조립작업이 완성되도록 함으로써 작업의 효율성과 이에 따른 작업원가를 대폭 절감하는 효과를 창출하는 신규한 발명이다.

도1은 본 발명을 실시하는데 따른 철도차량 대차부의 구성 상태 예시도.
도2는 지금까지 실시하고 있던 일반적인 철도차량 조립공정 흐름도.
도3은 지금까지 실시하고 있던 일반적인 철도차량 조립공정 상태 예시도.
도4a는 본 발명의 요부인 가대차의 평면 구성 상태 예시도.
도4b는 본 발명의 요부인 가대차의 측면 구성 상태 예시도.
도4c는 본 발명의 요부인 가대차의 정면 구성 상태 예시도.
도5는 본 발명을 실시하는데 따른 압축하중시스템의 구성 상태 예시도.
도6은 본 발명을 실시하는데 따른 조립공정 흐름도.
도7은 본 발명을 실시하는데 따른 조립공정 상태 예시도.

본 발명의 구성과 이에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 이해를 돕기 위하여 철도차량의 구성을 도1에서 살펴보면, 객실이나 화물칸을 구성하는 차체(500)와 레일(200)을 따라 이송하도록 휠(35)을 구비하여 차체(500)의 아래에 설치되는 대차부로 구성되며, 여기서 대차부는 선로방향으로 "H"자 형상을 한 대차틀(300)의 전, 후 양측에 휠(35)이 구성된 축(30)으로 구성되는 축상(400)을 코니컬스프링(310)으로 조립 설치한다.

이와 같은 대차부의 대차틀(300) 위에 차체(500)가 결합되어 일체성을 유지하고 있는바, 대차부는 철도차량에서 기본적이면서도 가장 중요한 부분으로 안전운행과 속도에 결정적 역할을 하며, 안정적인 승차감을 느끼고 차량의 조종안정성을 확보하기 위해, 외부 진동을 흡수하여 차체로 전달을 막아주는 현가장치(Suspension)중 하나인 코니컬스프링(310)은 철도차량의 안전에 매우 중요한 것이므로, 지금까지의 철도차량의 보수나 조립을 하는데 있어서 코니컬스프링(310)의 상태를 측정하거나 축상고를 측정하는 실태를 도2와 도3의 작업흐름도에 따라 예시하면 다음과 같다.

먼저 대차틀(300)의 아래 측 축상(400)을 조립할 부위에 각각 한 쌍씩 총 8개의 코니컬스프링(310)을 결합하는 스프링 결합단계(A)와;

상기 대차틀(300)에 결합된 코니컬스프링(310)에 휠(35)과 축(30)으로 구성되는 축상(400)을 결합하여 대차부를 가 조립구성하는 대차부 가 조립구성단계(B)와;

상기 대차부 가 조립구성단계에서 완성된 전,후 한 쌍의 대차부의 대차틀(300) 위에 차체(500)를 올려서 가 조립하는 차체 가 조립단계(C)와;

상기 차체 가 조립단계에서 차체(500)가 가 조립된 상태에서 약 48시간 동안 방치하여 코니컬스프링(310)의 변형을 유도하는 코니컬스프링 가압단계(D)와;

상기 코니컬스프링 가압단계에서 차체(500)의 하중으로 코니컬스프링(310)을 가압한 상태로 48시간이 지난 후, 축상고를 판단하는 축상고 판단단계(E)와;

상기 축상고 판단단계에서 판단한 축상고를 보정하는 라이너(700)의 두께를 선택하는 라이너두께 선택단계(F)와;

대차부의 대차틀(300)로부터 차체(500)를 분리하는 차체분리단계(G)와;

축상(400)으로부터 대차틀(300)을 분리하는 대차틀분리단계(H)와;

불량된 코니컬스프링(310)을 교체하거나 축상(400)과 대차틀(300)의 코니컬스프링(310) 사이에 라이너(700)를 삽입하여 코니컬스프링(310)을 보완함으로써 축상고를 보정하는 축상고 보정단계(I)와;

불량된 코니컬스프링(310)을 교체하거나 축상(400)과 대차틀(300)의 코니컬스프링(310) 사이에 라이너(700)를 삽입하여 코니컬스프링(310)을 보완하여 축상고를 보정한 대차부의 대차틀(300)에 차체(500)를 조립하는 차체조립단계(J)와;

최종적으로 축상고를 확인하는 축상고 확인단계(K)와;

확인된 축상고가 이상이 없을 때 대차부를 구성하는 대차틀(300)에 차체(500)를 체결하여 차량을 완성하는 차량완성단계(L)로 이루어진다.

이에 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 하중에 따른 철도차량 대차부의 코니컬스프링(310) 변위량과 축상고 측정장치를 구성함에 있어서, 도4에 예시한 바와 같이 다수의 프레임으로 몸체(10)를 구성하고, 상기 몸체(10)의 전,후 아래 측에 축(30)이 결합되어 축(30)의 양단에 구비한 한 쌍의 휠(35)이 레일(200)에 안내되도록 가대차(100)를 구성한다.

여기서 상기 몸체(10)는, 한 쌍의 휠(35)이 구성된 2개의 전, 후방 축(30)에 적어도 3개의 레일진행방향프레임(11)을 일체로 결합구성하고, 그 위에 적어도 5개의 가로방향프레임(12)을 일체로 결합구성하여, 상기 가로방향프레임(12)의 양단에 대차받침프레임(13)을 레일진행방향으로 구성하며, 상기 대차받침프레임(13)의 4곳 상면에 별도의 철도차량용 대차틀(300)을 거치하였을 때, 대차틀(300)에 결합한 8개의 코니컬스프링(310)을 받치도록 축상(400)과 동일한 구성을 한 4개의 코니컬스프링받침구(20)를 구성한다.

상기 가대차(100)의 각 코니컬스프링받침구(20)의 일 측에 측정하고자 하는 대차틀(300)의 하단에 결합된 코니컬스프링(310)을 각각 동시에 측정하도록 총 8개의 크리프변위량측정스케일(40)을 구성하다.

그리고 상기 코니컬스프링받침구(20) 일 측에 설치된 크리프변위량측정스케일(40)의 사이의 거치된 대차틀(300)의 축상고 기준 부(301)가 거치되는 곳에 축상고 측정용스케일(50)을 구성한다.

이때, 상기 코니컬스프링받침구(20)는, 가대차(100)의 진행방향 측의 외측은 높고 내측은 낮으며, 상면 양단에는 코니컬스프링(310)을 결합고정하는 소켓(25)을 일체로 구성한다.

상기한 구성으로 본 발명의 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치인 가대차를 완성한다.

이와 같이 완성한 본 발명의 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치인 가대차(100)를 이용하여 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정함에 있어서는,

도5와 도6에 예시한 바와 같이 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정함에 있어서,

레일(200)에 안내되고 코니컬스프링(310)의 변위량과 축상고를 측정하는 측정용 가대차(100)를 준비하는 가 대차 준비단계(가)와;

측정하고자 하는 대차틀(300)의 축상(400)이 조립결합되는 4곳에 각각 1쌍씩 총 8개의 코니컬스프링(310)을 조립하는 코니컬스프링 조립단계(나)와;

상기 코니컬스프링(310)을 조립한 대차틀(300)을 코니컬스프링(310)이 측정용 가대차(100)의 코니컬스프링받침구(20)에 결합되어 받쳐지도록 거치하는 측정 준비단계(다)와;

상기 측정준비단계에서 대차틀(300)이 거치된 가대차(100)를 압축하중시스템(600)으로 이동하여 압축하중가압 준비를 하는 압축하중 가압준비단계(라)와;

상기 측정준비단계에서 측정용 가대차(100)에 거치되어 압축하중시스템(600)으로 이송하여 압축하중가압준비가 된 대차틀(300)의 코니컬스프링(310)의 변형되지 않은 최초의 상태를 측정하는 1차 측정단계(마)와;

상기 1차 측정단계에서 코니컬스프링(310)의 최초의 상태를 측정한 대차틀(300)을 가대차(100)에 거치된 상태에서 압축하중시스템(600)으로 가압하여 코니컬스프링(310)을 변형시키는 스프링변형단계(바)와;

상기 스프링변형단계에서 압축하중시스템(600)으로 압축하던 힘을 해제하는 압축하중해제단계(사)와;

상기 스프링변형단계에서 충분히 변형된 코니컬스프링(310)의 변형상태를 측정하는 2차 측정단계(아)와;

상기 1차 측정단계에서의 측정치와 2차 측정단계에서의 변형된 측정치를 비교 연산하여 코니컬스프링(310)의 불량 여부를 포함한 변형상태를 판단하는 스프링상태판단단계(자)와;

측정준비단계에서 대차틀(300)이 거치된 가대차(100)를 압축하중시스템(600)으로부터 이탈시키는 가 대차탈출단계(차)와;

상기 스프링상태판단단계에서 판단한 자료에 따라 불량된 코니컬스프링(310)을 교체하고 축상(400)을 조립시 축상고를 판단하는 축상고 판단단계(카)와;

상기 축상고 판단단계에서 판단한 상태를 라이너(700)로 보정하는 축상고 보정단계(타)와;

상기 축상고 보정단계에서 축상고를 보정하여 완성된 대차틀(300)을 가대차(100)로부터 분리하는 가대차분리단계(파);로 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정을 완성한다.

여기서 상기 스프링변형단계에서 코니컬스프링(310)을 압축하는 압축하중 시스템(600)은 아치형 프레임(610)에 한 쌍의 유압실린더(620)를 구성하여 최대 50ton의 힘으로 측정용 가대차(100)에 거치된 대차틀(300)을 24시간 이상 눌러서 코니컬스프링(310)을 압축변형하도록 한다.

또한 상기 불량스프링교체단계에서 변형이 많이 생겨 불량이 된 코니컬스프링(310)을 별도의 라이너(700)로 받쳐서 교정할 수도 있다.

상기한 방법으로 코니컬스프링(310)의 변위량을 측정하여 불량 코니컬스프링(310)을 보정하거나 교체한 대차틀(300)을 가대차(100)에서 분리하여 축상(400)을 조립결합하여 축상(400)에 구성된 휠(35)이 레일(200)에 안내되도록 한 다음, 상기 대차틀(300)의 상부에 차체(500)를 안착하여 결합하면 철도차량이 완성된다.

상기한 본 발명은 철도차량을 조립하는 과정에서 필수적으로 사용하여야 하므로 철도차량 제조업체나 차량기지에서 필수적으로 실시하여야 하는 등 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.

10: 몸체 11: 레일진행방향프레임 12: 가로방향프레임
13: 대차받침프레임 20: 코니컬스프링받침구 25: 소켓
30: 축 35: 휠
40: 크리프변위량측정스케일 50: 축상고 측정용스케일
100: 가대차 200: 레일 300: 대차틀
301: 축상고 기준부 310: 코니컬스프링 400: 축상
500: 차체 600: 압축하중시스템 610: 아치형프레임
620: 유압실린더 700: 라이너

Claims (6)

1. 철도차량 대차부의 코니컬스프링 변위량과 축상고를 측정함에 있어서,
   레일(200)에 안내되고 코니컬스프링(310)의 변위량과 축상고를 측정하는 측정용 가대차(100)를 준비하는 가대차 준비단계와;
   측정하고자 하는 대차틀(300)의 축상(400)이 결합되는 4곳에 각각 1쌍씩 총 8개의 코니컬스프링(310)을 조립하는 코니컬스프링조립단계와;
   상기 코니컬스프링(310)을 조립한 대차틀(300)을 코니컬스프링(310)이 측정용 가대차(100)의 코니컬스프링받침구(20)에 결합되어 받쳐지도록 거치하는 측정준비단계와;
   상기 측정준비단계에서 대차틀(300)이 거치된 가대차(100)를 압축하중시스템(600)으로 이동하여 압축하중가압 준비를 하는 압축하중가압준비단계와;
   상기 측정준비단계에서 측정용 가대차(100)에 거치하며 압축하중시스템(600)으로 이송후 압축하중 가압준비가 된 대차틀(300)의 코니컬스프링(310)의 변형되지 않은 최초의 상태를 측정하는 1차 측정단계와;
   상기 1차 측정단계에서 코니컬스프링(310)의 최초 상태를 측정한 대차틀(300)을 가대차(100)에 거치된 상태에서 압축하중시스템(600)으로 가압하여 코니컬스프링(310)을 변형시키는 스프링변형단계와;
   상기 스프링변형단계에서 압축하중시스템(600)으로 압축하던 힘을 해제하는 압축하중해제단계와;
   상기 스프링변형단계에서 충분히 변형된 코니컬스프링(310)의 변형상태를 측정하는 2차 측정단계와;
   상기 1차 측정단계에서의 측정치와 2차 측정단계에서의 변형된 측정치를 비교 연산하여 코니컬스프링(310)의 불량 여부를 포함한 변형상태를 판단하는 스프링상태판단단계와;
   측정준비단계에서 대차틀(300)이 거치된 가대차(100)를 압축하중시스템(600)으로부터 이탈시키는 가대차탈출단계와;
   상기 스프링상태판단단계에서 판단한 자료에 따라 불량된 코니컬스프링(310)을 교체하고 축상(400)을 조립시 축상고를 판단하는 축상고 판단단계와;
   상기 축상고 판단단계에서 판단한 상태를 라이너(700)로 보정하는 축상고 보정단계와;
   상기 축상고 보정단계에서 축상고를 보정하여 완성된 대차틀(300)을 가대차(100)로부터 분리하는 가대차분리단계로; 이루어짐을 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스프링변형단계에서 코니컬스프링(310)을 압축하기 위한 압축하중시스템(600)은 아치형프레임(610)에 한 쌍의 유압실린더(620)를 구성하여 최대 50ton의 힘으로 가대차(100)에 거치된 대차틀(300)을 24시간 이상 눌러서 코니컬스프링(310)을 압축변형하도록 함을 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가대차준비단계는, 레일(200)에 안내되는 4개의 휠(35)을 구성하고, 몸체(10)를 구성하는 프레임 상면에는 철도차량을 구성하는 별도의 대차틀(300)과 코니컬스프링(310)을 받치도록 코니컬스프링받침구(20)를 구성하며, 상기 각각의 코니컬스프링받침구(20)에 인접하여 코니컬스프링(310)의 변위량을 측정하는 크리프변위량측정스케일(40)과, 축상고를 측정하는 축상고 측정스케일(50)을 구성한 측정용 가대차(100)를 압축하중시스템(600)이 설비된 레일(200)상에서 이동가능하도록 함을 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정방법.
4. 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치를 구성함에 있어서,
   다수의 프레임으로 구성되는 몸체(10)와;
   상기 몸체(10)의 전,후 아래 측에 축(30)이 결합되어 그 양단에 구비한 한 쌍의 휠(35)이 레일(200)에 안내되도록 한 것과;
   상기 몸체(10)의 상면에 측정하고자 하는 대차틀(300)의 코니컬스프링(310)을 받치는 4개의 코니컬스프링받침구(20)를 구성한 것과;
   상기 몸체(10)에 설치된 각각의 코니컬스프링받침구(20) 일 측에 측정하고자 하는 대차틀(300)에 결합된 코니컬스프링(310)을 각각 동시에 측정하도록 총 8개의 크리프변위량측정스케일(40)을 구성한 것과;
   상기 몸체(10)에 설치된 코니컬스프링받침구(20) 일 측 거치되는 대차틀(300)의 축상고 기준(301) 위치에 축상고 측정용스케일(50)을 구성한 것으로 이루어진 측정용 가대차(100)를 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 몸체(10)는, 한 쌍의 휠(35)이 구성된 2개의 전, 후방 축(30)에 축당 2개의 베어링장치(11)를 결합구성하고, 그 위에 적어도 3개의 가로방향프레임(12)을 일체로 결합구성하여, 상기 가로방향프레임(12)의 양단에 대차받침프레임(13)을 레일진행방향으로 구성하며, 상기 대차받침프레임(13)의 4곳 상면에 별도의 철도차량 대차틀(300)을 거치하였을 때, 대차틀(300)에 결합한 8개의 코니컬스프링(310)이 결합하도록 축상(400)과 동일한 구성을 한 4개의 코니컬스프링받침구(20)를 구성한 것을 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 코니컬스프링받침구(20)는, 가대차(100)의 진행방향 측의 외측은 높고 내측은 낮으며, 상면 양단에는 코니컬스프링(310)을 결합고정하는 소켓(25)을 일체로 구성함을 특징으로 하는 하중에 따른 철도차량 대차의 코니컬스프링 변위량과 축상고 측정장치.

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