KR101529935B1 - A Rail temperature adjusting device for Rail buckling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도 레일 온도 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재료의 열전도율 차이를 이용하여, 설치가 용이하고 구조가 간단하여 부품 수도 적어 제품의 유지 보수 비용을 절감하며, 재생에너지를 활용할 경우 친환경 교통인 철도에 적합한 철도 레일 온도 조절 장치에 관한 것이다.
본 발명은 철도 레일 온도 조절장치에 있어서, 레일의 온도에너지를 방열장치로 전달하는 이음선, 방열판 외부로의 대류 및 복사 열전달이 가능하도록 표면적을 넓게 형성시킨 방열장치와 열차풍에 의한 자연냉각식이거나 태양열이나 풍력발전을 포함하는 재생에너지 발전에 의해 전력을 제공받아 강제 순환시키는 레일온도 조절장치 및 방열 장치의 온도를 대지로 전달하기 위해 접지시킨 열접지봉을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a railway rail temperature controller, and more particularly, to a railway rail temperature controller using a difference in thermal conductivity of a material, The present invention relates to a railroad rail temperature control device suitable for a railroad.
The present invention relates to a railway rail temperature regulating device, which comprises a seam line for transmitting the temperature energy of a rail to a heat radiating device, a heat radiating device having a large surface area for convection and radiative heat transfer to the outside of the heat sink, And a thermal grounding bar that is grounded to deliver the temperature of the heat dissipating device to the ground.
Description
본 발명은 철도 레일 온도 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재료의 열전도율 차이와 대지와의 열접지를 이용하여, 설치가 용이하고 구조가 간단하여 부품 수도 적어 제품의 유지 보수 비용이 적게 들며, 재생에너지를 활용함으로써, 친환경 교통인 철도에 적합한 철도 레일 온도 조절 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a railway rail temperature control device, and more particularly, to a railway rail temperature control device that uses a difference in thermal conductivity of a material and thermal grounding with a ground to easily install, The present invention relates to a railway rail temperature control apparatus suitable for an environmentally friendly railway by utilizing renewable energy.
대부분의 철도 레일은 자연 현상으로 말미암아 무더운 여름철에는 팽창하게 되고 추운 겨울철에는 심하게 수축하는 등의 계절에 따른 변화가 생기게 마련이다. 이러한 철도 레일의 변형을 주는 온도는 열차의 안전운행에 꼭 필요한 여러 요인 중에서도 가장 크게 영향을 주는 요소이다.Most of the railway railways are subject to seasonal changes such as swelling in hot summer and severe shrinkage in cold winter due to natural phenomena. The temperature that causes the deformation of the railway rail is the most important factor that is essential for the safe operation of the train.
일반적으로 자갈도상의 경우, 궤도틀림과 레일의 신축으로 인한 장출이나 좌굴이 궤도유지보수 원인의 대부분을 차지한다. 특히 신축으로 인한 손상은 자칫 잘못하면 큰 사고로 이어 질 수 있다. 2014년 5월 31일 15시 11경 제3385 화물열차가 중앙선 업동에서 의성역 사이 운행 중 전부로부터 12량 째부터 제일 후부 20량까지 궤도 이탈되어 본선에 지장을 준 선로좌굴에 의한 탈선사고로 인명피해는 없었지만 열차 지연 등의 경제적 손실을 초래하였다.(도 1 참조). 사고 당시의 레일의 온도는 55℃ 이었다. 이와 같은 사고를 대비하기 위해서는 원인파악이 시급하다.Generally, in case of gravel surface, extrusion or buckling due to track misalignment and extension and contraction of the rail is the main cause of orbital maintenance. In particular, damage caused by new construction can lead to a major accident if it is wrong. On May 31, 2013, at 15:11, the 3385 freight train was orbited from the 12th to the first rear 20th track from the center during the operation between the castle stations, But it caused economic loss such as train delays (see FIG. 1). The temperature of the rail at the time of the accident was 55 ℃. In order to prepare for such an accident, it is urgent to identify the cause.
선로 신축의 원인은 레일의 온도이다. 대기가 35℃ 정도면 선로 상 온도는 주변 환경에 따라 15~20℃ 가량 높은 55℃ 이상으로 상승하여 선로가 팽창해 휨 현상이 일어날 가능성이 있으며 하절기의 경우 레일의 최고온도는 80℃ 까지 상승한다. 정척레일(길이가 25m인 레일)의 신축량이 10cm일때, 장대레일(길이가 200m 이상인 레일)은 8배인 80cm가 늘어난다.The cause of the line expansion is the temperature of the rail. If the atmospheric temperature is around 35 ℃, the line temperature will rise to more than 55 ℃, which is about 15 ~ 20 ℃ depending on the surrounding environment, and the rail may expand and warp. In summer, the maximum temperature of the rail will rise to 80 ℃ . When a stretch of a straight rail (a rail with a length of 25 m) is 10 cm, a long rail (a rail with a length of 200 m or more) is stretched eight times, 80 cm.
이러한 온도변화에 따른 축력이 과다하게 되면 궤도의 좌굴 또는 레일의 파단 등의 열차운행에 중대한 문제를 일으키게 된다. 장대레일 궤도에 가해지는 온도가 좌굴온도에 도달하는 순간, 궤도는 좌굴현상이 발생된다. If the axial force is excessively increased due to such a temperature change, it causes a serious problem in the train operation such as buckling of the track or breaking of the rail. As soon as the temperature applied to the rail rail orbit reaches the buckling temperature, buckling occurs in the orbit.
또한 좌굴온도 이하일지라도 안전온도 이상이면 열차에 의한 외부 하중에 의해 궤도는 불안전한 상태를 나타낼 수 있다. Also, even if the buckling temperature is below the safe temperature, the trajectory may become unstable due to the external load due to the train.
이를 보완하기 위해서 신축이음매를 사용하고 있지만 신축으로 인한 손상은 제대로 해결이 되지 않는다. To compensate for this, we use stretch joints, but damage due to stretching is not solved properly.
또한 물을 이용해 레일의 온도를 낮춰주는 것은 한시적인 효과에 불과하며 많은 물과 인력이 필요로 하여 비효율적이다(도 1 (b), (c) 참조).In addition, lowering the temperature of the rail using water is only a temporary effect and requires a lot of water and manpower, which is inefficient (see FIGS. 1 (b) and (c)).
종래 발명에 따른 레일온도 측정시스템은 도 2와 도 3과 같다.The rail temperature measurement system according to the prior art is shown in FIGS. 2 and 3. FIG.
도 2에서 외기온도와 레일온도를 실시간 감시하여 레일온도 상승에 대처하기 위한 예방적 차원의 유지보수 시스템을 보여준다.FIG. 2 shows a preventive maintenance system to cope with raising the rail temperature by monitoring the outside temperature and the rail temperature in real time.
이를 위해 서버(1), 클라이언트(2), 데이터전송장치(3), 온도수집장치(4), 레일온도검지장치(5) 등을 사용하지만 복잡한 구성으로 유지 보수가 어려운 문제점이 있었다.The
도 3은 종래의 복잡한 (a) 제품온도 감지장치와 (b) 온도 수집장치의 외관 및 레일 등과의 연결관계를 보여준다.Fig. 3 shows the connection of the conventional complex (a) product temperature sensing device and (b) the appearance of the temperature collecting device and the connection with rails and the like.
이 외에도 선행 발명으로 한국등록특허 제0174771호의 주행 중인 열차에서 레일의 온도 정보 및 측정된 위치 정보를 실시간으로 측정하고 확인하는 종래의 In addition to this, in the prior art, Korean Patent No. 0174771 discloses a conventional method of measuring and confirming the temperature information of the rail and the measured position information in real time on a running train
레일온도검지장치는 측정 구간에서 위험정보를 감지할 경우, 상기 위험정보에 대해 열차 기관실에서 신속한 대처가 미비하고 만일의 경우 열차 탈선의 위험이 있고, 열차에 탑재된 여러 장비로 인해 열차 운행 중에 기관실에서 탑재된 장비의 작동 상태를 확인해야 하므로 열차의 안전운행을 방해되는 문제점이 있다. When the rail temperature detection device detects danger information in the measuring section, there is a risk of derailment of the train if there is insufficient response in the train engine room for the above danger information, and when there is a risk of train derailment, There is a problem that the safe operation of the train is hindered.
따라서 철도 레일의 신축의 원인인 레일의 온도를 저감하기 위해 재료의 열전도율 차이를 활용해 열을 따로 방출할 수 있도록 구조가 간단하고 부품 수도 적어 제품의 유지 보수비용이 절감되며, 친환경 교통인 철도에 적합하며, 경제적인 새로운 레일 온도 조절장치가 필요하게 되었다.
Therefore, in order to reduce the temperature of the rail, which is the cause of the expansion and contraction of the railway rail, the difference in the thermal conductivity of the material is used to simplify the structure so that the heat can be released separately. A new, economical rail temperature controller is needed.
상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 혹서기나 혹한기 때에 크게 변화하는 레일 온도를 조절하여 레일 좌굴이나 궤도틀림 등으로 발생될 수 있는 철도차량의 탈선 등과 같은 철도사고를 미연에 방지하여 철도차량 주행 안전성을 확보하고자 하는 것이 첫 번째 목적이고, 이로 인하여 발생하는 막대한 선로 유지보수 비용을 절감하는 데 두 번째 목적이 있다.
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is intended to prevent railway accidents such as derailment of a railway vehicle, which may occur due to rail buckling or track misalignment, by adjusting the rail temperature which changes greatly during a hot or cold weather, And the second purpose is to reduce the huge line maintenance cost caused by this.
본 발명은 철도 레일 온도 조절장치에 있어서, 레일의 온도를 방열장치로 온도 에너지를 전달하는 이음선(케이블)과 방열판 외부로의 대류 및 복사 열전달이 가능하도록 표면적을 넓게 형성시킨 열차풍에 의한 자연냉각식 방열장치와 태양열이나 풍력발전을 포함하는 재생에너지 발전에 의해 전력을 제공받아 강제 순환시키는 팬장치 및 방열판의 열에너지를 접지하여 대지와 열전도를 하기 위한 열접지봉을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a railway rail temperature control apparatus, a railway rail temperature control apparatus, a railway rail temperature control apparatus, and a railway rail temperature control apparatus. The railway rail temperature control apparatus includes a heat dissipation device A fan unit that is provided with a heat dissipation device and forcedly circulates power by renewable energy generation including solar or wind power generation, and a heat ground rod for grounding and conducting heat by grounding thermal energy of the heat dissipation plate.
일실시예에 있어서, 상기 이음선은 동판 또는 중공관을 통해 열을 전달하거나 전달 받아, 레일의 온도를 상승 또는 하강하도록 조절한다.In one embodiment, the seam is adapted to transfer or receive heat through a copper or hollow tube to raise or lower the temperature of the rail.
일실시예에 있어서, 상기 방열장치는 평판 부재가 적어도 한번 접혀져 형성되고, 적어도 일측방향으로 연장형성된 냉각핀이 다수 개 겹쳐져 형성되며, 상호 이격되어 위치하도록 형성된다.In one embodiment, the heat dissipating device is formed by folding a flat plate member at least once, forming a plurality of cooling fins extending in at least one direction, and spaced apart from each other.
일실시예에 있어서, 방열판의 냉각효율을 높일 목적으로 재생에너지의 전력을 이용하는 팬장치를 구성한다.In one embodiment, a fan device that uses power of renewable energy is configured to increase the cooling efficiency of the heat sink.
일실시예에 있어서, 방열장치와 연결된 열접지봉을 지하에 매설하여 냉각핀의 방열기능을 상승하도록 구성한다.In one embodiment, the thermal grounding bar connected to the heat dissipating device is buried in the ground to increase the heat radiation function of the cooling fin.
일실시예에 있어서, 상기 방열장치에 외부 열에너지를 차단하기 위한 가림막이 더 설치된다.
In one embodiment, the heat dissipation device is further provided with a screening film for blocking external thermal energy.
본 발명에 따르면 재료의 열전도율 차이를 이용하여, 설치가 용이하고, 구조가 간단하며 부품 수도 적어 제품의 유지 보수비용이 적게 든다.According to the present invention, the difference in thermal conductivity of the material is used to facilitate the installation, the structure is simple, the number of parts is small, and the maintenance cost of the product is low.
또한 본 발명은 열차 진입시 발생하는 열차풍 또는 태양열, 풍력 등을 동력으로 사용함으로써, 에너지 소모도 필요로 하지 않거나 재생에너지를 활용할 경우 친환경 교통인 철도에 적합하고, 에너지와 인력을 적게 소모한다는 점에서 경제적이고 경쟁력이 있다.
In addition, the present invention uses power train, solar wind, wind power or the like generated when a train arrives, so that it does not require energy consumption or is suitable for an environmentally friendly railway when utilizing renewable energy and consumes less energy and manpower. It is competitive and competitive.
도 1은 레일 좌굴에 의해 열차 지연 등의 경제적 손실을 초래한 사건을 보여주는 사진 도면이다.
도 2는 외기온도와 레일온도를 실시간 감시하여 레일온도 상승에 대처하기 위한 예방적 차원의 유지보수 시스템
도 3은 (a) 제품온도 감지장치, (b) 온도 수집장치의 외관 및 레일 등과의 연결관계를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전체적인 구성을 무동력을 사용하는 경우(a,b)와 동력을 사용하는 경우(c)로 나누어 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 철도 레일 온도 조절 장치를 종래 발명과 비교하여 실험한 사진을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 철도 레일 온도 조절 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 가림막과 방열 장치 등의 구성을 자세히 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a photograph showing an event that caused an economic loss such as a train delay due to rail buckling.
FIG. 2 is a schematic diagram of a maintenance-level maintenance system for monitoring the outside temperature and the rail temperature in real-
Fig. 3 shows (a) the product temperature sensing device, (b) the appearance of the temperature collecting device, and the connection relationship with the rails and the like.
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration according to an embodiment of the present invention divided into (a) and (b) when power is not used and (c) when power is used.
FIG. 5 is a photograph showing an experiment of the railroad rail temperature control device according to the present invention in comparison with the conventional invention.
6 is a diagram showing the overall configuration of a railroad rail temperature control apparatus according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a view showing in detail the constitution of the shielding film, the heat dissipating device, and the like of the present invention.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참고하여 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Further, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도 4 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명은 크게 방열장치(30)에 연결되어 레일온도 에너지를 전달하여 온도의 변동을 유도해 적절한 온도로 조절할 수 있게 하는 이음선(20)과, 방열장치(30)와 태양열 장치 등을 포함하는 외부 에너지원을 통해 레일의 온도를 상승 또는 하강하도록 조절하는 레일온도 조절장치(25)를 포함하여 구성되며, 무동력을 사용하는 경우(a,b)와 태양열이나 풍력발전을 포함하는 재생에너지 발전에 의해 전력을 제공받아 팬을 통하여 강제순환시키는 동력을 사용하는 경우(c)로 나누어 설치되는 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 4 to 7, the present invention mainly includes a
레일온도 조절장치(25)는 방열판 외부로의 대류 및 복사 열전달이 가능하도록 표면적을 넓게 형성시킨 방열장치(30)와 열차풍에 의한 자연냉각식이거나 태양열이나 풍력발전을 포함하는 재생에너지 발전에 의해 전력을 제공받아 강제순환시키는 온도를 조정(Adjusting)하는 장치이다.The rail temperature regulating
온도 조정(Adjusting)을 좀 더 용이하게 하기 위해 레일온도 조절장치(25)에 외부 열에너지를 차단하기 위한 페인트 및 보온재를 도포할 수 있다.In order to facilitate the temperature adjustment, the
이하 레일 온도 조절을 위한 장치를 용이하게 설명하기 위해 레일 온도 저감 장치 또는 방법을 중심으로 서술하지만, 이 외에도 레일 온도 조절을 위한 난방 사이클을 이용한 방법도 사용할 수 있다. 즉, 본 발명은 혹서기의 레일 좌굴이나 궤도틀림 등에 의해 발생될 수 있는 철도차량 탈선을 방지할 뿐 아니라 혹한기에 레일의 과도한 수축과 균열을 방지할 수도 있다.Hereinafter, the rail temperature reducing apparatus or method will be described in order to easily explain the apparatus for adjusting the rail temperature. However, a method using a heating cycle for adjusting the rail temperature may be used. That is, the present invention not only prevents derailment of a railway vehicle, which may be caused by buckling of rail or bucket rail, but also prevents excessive shrinkage and cracking of the rail during a cold period.
레일온도 조절장치(25)의 방열장치(30)는 열전도성이 우수한 재질로서, 은, 구리, 금, 알루미늄 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있으며, 열전달과 방열판 외부로의 대류 및 복사 열전달이 가능하도록 표면적을 넓게 형성시키며, 햇빛으로 부터 받는 열에너지를 차단하기 위해 가림막(16)을 설치한다.The
이를 통해 상기 이음선(20)은 케이블 형태로 열전도율이 좋은 동판 또는 중공관을 통해 레일의 열을 전달하거나 전달 받아, 레일의 온도를 용이하게 전달할 수 있다.Accordingly, the
본 발명의 일실시예에 따라, 방열장치(30)는 얇은 평판 부재가 적어도 한번 접혀져 형성되고, 적어도 일측방향으로 연장형성된 냉각핀(14)이 다수 개 겹쳐져 형성된다.According to one embodiment of the present invention, the
또한 상기 냉각핀(14)의 일단부가 2번 이상 접혀져, 지그재그 형태로 접혀질 수 있다.Further, one end of the
도 7에서 보는 바와 같이 가림막(16) 안에 복수개의 중공관 및 상기 복수 개의 중공관들에 결합되며, 상기 중공관들을 따라 상호 이격되어 배치되는 복수 개의 냉각핀(14)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, it may include a plurality of hollow tubes in the shielding
또한 본 발명의 일실시예에 따라 서로 다른 지름을 가지는 반원형의 가운데가 비어있는 중공관이 동일한 중심을 가지면서 나란히 배치되거나, 서로 다른 지름을 가지는 반원형의 중공관이 서로 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a semicircular hollow tube having diameters different from each other may be disposed in parallel with each other with the same center, or a semicircular hollow tube having diameters different from each other may be connected to each other.
또는 본 발명의 일실시예에 따라 중공관을 환형 또는 원형의 형상으로 배열하여 열전달 경로를 형성하고, 중공관 외부에 냉각핀(14)을 방사형으로 배열함으로써, 방열하는 레일의 냉각을 유도할 수도 있다.Alternatively, the hollow tube may be arranged in an annular or circular shape to form a heat transfer path according to an embodiment of the present invention, and the cooling
한편, 본 발명은 방열장치(30)와 레일에 온도 에너지를 전달하는 이음선(20)을 포함한다.Meanwhile, the present invention includes a heat dissipating device (30) and a seam line (20) for transferring the temperature energy to the rail.
상기 이음선(20)은 열 전달율이 높은 금속판(예: 동판 또는 알루미늄판)을 통해 레일의 열을 전달하거나 전달 받도록 한다. The
일실시예로서, 레일온도 조절장치는 열차풍에 의한 자연냉각식이나 재생에너지에 의한 강제순환방식을 채택하여 방열장치(30)의 열을 외부로 방출할 수 있다.In an embodiment, the rail temperature control device may be a natural cooling type by a heat wind or a forced circulation type by regenerative energy, so that the heat of the
즉, 종래 발명에 따라 레일 온도를 즉시 조절하여, 레일 좌굴이나 궤도틀림 등에 의해 발생될 수 있는 철도차량 탈선과 같은 철도사고를 미연에 방지하거나 선로 유지보수 비용을 절감시킬 수 있다. That is, according to the conventional invention, the rail temperature can be immediately adjusted to prevent railway accidents such as derailment of a railroad car, which may be caused by rail buckling or track misalignment, or to reduce the cost of line maintenance.
본 발명의 일실시예에 따라 방열장치(30)의 열에너지를 추가적으로 하강을 목적으로 레일 온도 조절장치(25) 또는 레일과 직접 연결되고, 대지와 열전도를 위해 지하에 매설된 열접지봉(60)이 추가로 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a
여기서 열접지봉은 방열판과 레일간의 온도 저감에 이르는 속도를 좀더 빨리 전달해 주기 위한 방편으로 사용된다.The thermal grounding bar is used as a means to deliver faster speeds to reduce the temperature between the heat sink and the rail.
이하 본 발명의 실시를 위한 방법에 대하여 도면을 참고하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a method for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
하기 수학식 1에 따른 열 전도율에 따라 레일의 열이 이음선(20)을 통해 방열장치(30)로 이동된다. The heat of the rails is transferred to the
예를 들어, 25m 정척레일(레일의 길이가 25m인 레일)일 경우 하나의 레일에 두 개의 방열장치(30)를 설치하여 온도를 낮춘다. For example, if you have a 25m straight rail (a rail with a rail length of 25m), install two heat sinks (30) on one rail to lower the temperature.
(수학식)(Equation)
여기에서, 레일의 재질은 철이고, 철의 열전도율은 45 kcal/mhr°C, 구리는 약 7배나 큰 300~340kcal/mhr°C 이다. 상기 수학식 1을 장치에 적용시킬 경우 레일의 상수 k 1 , 구리의 상수 k 2 일 경우 k 1 = 7k 2 이다. Here, the material of the rail is iron, the thermal conductivity of iron is 45 kcal / mhr ° C, and the copper is about 7 times larger, 300 to 340 kcal / mhr ° C. When applied to the above equation (1) to the device if the constant k 1, the constant k 2 of copper work of rail 1 is k = 7 k 2.
이러한 수학식 등을 이용하여 레일 온도를 일정 온도 이하로 조절한다.The rail temperature is adjusted to a certain temperature or lower by using the above equation.
한편, 도 6에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 방열장치(30)의 구조는 먼저 햇빛으로 부터 받는 열에너지를 차단하기 위해 가림막(16)을 방열판위에 설치하고 중공관 또는 구리선을 수직축형 터빈의 구조를 활용, 바람을 이용하여 레일온도 조절장치(25)의 팬을 통해 열을 빠르게 방출시킨다. 이 때, 방열장치(30)의 크기는 부피가 0.3㎥이하로 설계하여 차량 및 건축한계를 초과하지 않도록 설계한다.As shown in FIG. 6, the structure of the
따라서 본 발명은 혹서기나 혹한기 때 레일온도가 일정온도 이상이나 이하로 상하강되었을 경우에 레일온도가 자연적으로 조절되는 단계로 작동된다.Therefore, the present invention operates in a stage where the rail temperature is naturally adjusted when the rail temperature is raised or lowered to a certain temperature or lower in a hot or cold weather.
여기에서 레일온도 조절 단계는 열차풍에 의한 자연냉각식이나 재생에너지( 태양열이나 풍력발전)에 의한 강제순환방식을 채택할 수 있지만, 이러한 선택 기준은 열차 차량 및 건축 설계 기준에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 방열장치의 크기는 부피가 0.3㎥이하로 설계하여 상기 한계를 초과하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.Here, the rail temperature control step can adopt forced circulation by natural cooling type or renewable energy (solar or wind power generation) by the train wind, but the selection criteria can be changed according to the train car and the architectural design standard, For example, it is desirable that the size of the heat dissipating device is designed so that the volume is 0.3
이음선(20)은 열 에너지를 레일에 전달하여 높은 열에너지와 낮은 열에너지가 시간이 지남에 따라 온도 평형을 이루는 원리에 따라 레일 온도를 조절하는 방식을 사용할 수 있다.The seam line (20) can be used to control the rail temperature according to the principle that the heat energy is transmitted to the rail and the high thermal energy and low heat energy form the temperature equilibrium over time.
상기 수학식 1에 따른 열 전도율을 활용하여 레일의 열을 구리선을 통해 방열장치(30)로 이동하는 것에 대한 실험인 도 5에서 보는 바와 같이, (a) 단열페인트 칠한 경우, (b) 기존 레일 경우, (c) 본 발명에 따른 철도 레일 온도 조절 장치가 장착된 경우를 테스트한 것으로서, 소정의 시간이 흐른 후 최종 테스트 온도는 순서대로 41.9℃, 50.0℃, 41.3℃가 나와, 본 발명은 외부 열원에 의해 레일 표면이 온도가 상승하면 레일 하부를 통해 연결된 동판 또는 중공판이 방열장치(30)에 연결되어 열을 방출함으로써, 레일 온도를 하강시키는 것으로 나타났다.As shown in FIG. 5, which is an experiment for moving the heat of the rail to the
또한 도 6에서 보는 바와 같이 제일 위의 Case 1은 본 발명에 따라 레일온도 조절장치(25)의 팬을 이용한 온도 저감과 냉각핀(14)을 이용한 상태를 실험한 것이다. Case 2는 종래 발명에 따라 페인트 및 보온재를 이용한 온도 저감을 테스트한 것이다. Case 3은 기존 레일 그대로 상태를 테스트한 것이다. Also, as shown in FIG. 6,
따라서 열에너지가 시간이 지남에 따라 온도 평형을 이루는 원리에 따라 레일 온도를 조절하는 방식이 우수함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the method of adjusting the rail temperature according to the principle of thermal equilibrium over time is superior.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 철도의 위치를 정확히 전송할 수 있는 GPS 위치정보를 생성하는 GPS 모듈을 추가로 설치하여, 위치 정보와 온도 정보를 연계하여 제어할 수도 있다.As another embodiment of the present invention, a GPS module for generating GPS position information capable of accurately transmitting the position of the railway may be additionally provided, and the position information and the temperature information may be linked and controlled.
추가적으로 연계된 위치 정보와 온도 정보를 통계화하고, 각 중앙 철도 관리 센터에서 통계화된 레일온도 변화의 추이를 일괄적으로 관찰하여, 추후 온도가 급격히 변하는 등의 문제가 많은 레일의 보수를 신속히 결정할 수도 있다.In addition, it is necessary to statistically analyze the associated position information and temperature information, and to observe the trend of the rail temperature changes statistically at each central railway management center, to quickly determine the maintenance of the rail with many problems such as sudden temperature changes It is possible.
또한 장대레일(long rail)은 온도변화에 따라 신축을 하게 됨으로 이를 구속하고 관리하는 것이 중요한데, 온도변화에 따라 레일이 신축하고 레일내부에 존재하는 축력 등을 계산하여 장대레일관리에 기초자료로 활용할 수 있도록 통계화 하는 것이 바람직하다.Also, it is important to arrange and control the long rail due to the expansion and contraction according to the temperature change. It is necessary to calculate the axial force existing inside the rail by the expansion and contraction of the rail according to the temperature change. It is preferable to perform statistical analysis.
본 발명은 설치가 간편하고, 산업상 구조가 간단하며 큰 비용이 들지 않는다는 점에 있어서, 이용 가능성이 높다.The present invention is highly available in that it is simple to install, has a simple industrial structure, and does not incur large costs.
그렇기 때문에 본 발명은 설치도 용이하고 부품 수도 적어 제품의 유지 보수 비용이 적게 든다.Therefore, the present invention is easy to install, the number of parts is small, and the maintenance cost of the product is low.
특히 종래의 레일 물뿌리기 인력은 도 1과 같이 최소 5명 정도가 필요하므로 이에 대하여 지역사무소 1개소를 기준으로 1지역 당 (연봉 3000만원 × 5명 = 1억 5천만원) 1억5천만원이 낭비될 수 있는 데, 이 비용을 절감할 수 있다.Particularly, since the conventional rail watering manpower requires at least five people as shown in FIG. 1, it is necessary to waste about 150 million won per area (annual salary of 30 million won × 5 persons = 150 million won) based on one local office This can save you money.
또한 장착레일(25m 레일)의 온도를 낮춰 신축량을 30mm를 낮춘다고 생각하면 장대레일(200m 레일)에서는 240mm를 낮출 수 있다. 이를 고속철도의 장대레일에 활용하면 큰 수치를 줄일 수 있다. Also, if the temperature of the mounting rail (25m rail) is lowered and the expansion / contraction amount is reduced by 30mm, it can be lowered by 240mm on the pole rail (200m rail). This can be used for pole rails of high-speed railway lines to reduce large numbers.
또한 국내 철도 환경에서 사용되고 있는 차축발열, 강우 및 강풍 측정 장치는 매 50km 마다 1세트가 설치되어 있는 것을 참고하였을 때, 본 장치는 외력을 많이 받는 곡선구간인 경우 전후 매 1km 마다 1세트, 직선구간에서는 매 5km 마다 1 세트를 설치할 때 산업상 이용이 효율적이다. In addition, when one axle heat, rain, and strong wind measurement devices used in the domestic railway environment are installed every 50 km, this device has one set for every 1 km before and after the curved section which receives a lot of external force, In the case of installing one set every 5 km, industrial use is efficient.
또한 에너지 소모도 필요로 하지 않거나 재생에너지를 활용할 경우 친환경 교통인 철도 산업에 매우 적합한 제품이다. In addition, if energy consumption is not needed or renewable energy is utilized, it is suitable for environmentally friendly railway industry.
즉 에너지와 인력을 적게 소모한다는 점에서 레일온도 조절장치는 철도 산업상 매우 경제적이고 경쟁력 있는 상품이다. In other words, the rail temperature control system is a very economical and competitive product in the railway industry because it consumes less energy and manpower.
또한 레일 좌굴이나 궤도틀림 등에 의해 발생될 수 있는 철도차량 탈선과 같은 철도사고를 미연에 방지하거나 선로 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으므로 철도 산업상 효과가 크다.
The railway industry is also effective in preventing railway accidents such as derailment of railway cars, which may be caused by rail buckling or track misalignment, or to reduce the cost of line maintenance.
이상에서 설명된 본 발명의 철도 레일 온도 조절 장치는 예시일 뿐이고, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. It will be appreciated that the railway rail temperature controller of the present invention described above is merely an example, and that various modifications and equivalent other embodiments will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains .
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
14 : 냉각핀 16 : 가림막
20 : 이음선 25 : 레일온도 조절장치
30 : 방열장치 60 : 열접지봉14: cooling pin 16:
20: seam line 25: rail temperature control device
30: heat sink 60: thermal ground bar
Claims (5)
레일의 온도에너지를 방열장치로 전달하는 이음선;
방열판 외부로의 대류 및 복사 열전달이 가능하도록 표면적을 넓게 형성시킨 방열장치; 상기 방열장치에 외부 열에너지를 차단하기 위해 설치되는 가림막:
열차풍에 의한 자연냉각식이거나, 태양열이나 풍력발전을 포함하는 재생에너지 발전에 의해 전력을 제공받아 팬을 통하여 상기 이음선 주변 또는 상기 방열장치 주변의 대기를 강제순환시키며, 외부 열에너지를 차단하기 위한 페인트 및 보온재를 도포한 것을 특징으로 하는 레일온도 조절장치;
상기 방열장치의 열에너지를 추가적으로 하강을 목적으로 레일 온도 조절장치 또는 레일과 직접 연결되고, 대지와 열전도를 위해 지하에 매설된 열접지봉;
상기 방열장치는 평판 부재가 적어도 한번 이상 접혀져 지그재그 형태로 굴곡지게 형성되되, 적어도 일측방향으로 연장 형성되고 다수 개 겹쳐져 형성되며, 상호 이격되어 위치하도록 배치되는 냉각핀;을 포함하고,
상기 레일 온도 조절장치 또는 방열장치는 동판 또는 중공관을 통해 열을 전달하거나 전달 받아, 레일의 온도를 상승 또는 하강하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 철도 레일 온도 조절장치.
A railway rail temperature controller, comprising:
A seam to transfer the temperature energy of the rail to the heat sink;
A heat dissipating device having a large surface area to allow convection and radiative heat transfer to the outside of the heat sink; A shielding film provided to shield external heat energy from the heat dissipating device;
A natural cooling type by a heat wind, a power supplied by renewable energy including solar or wind power generation, forcibly circulating the ambient air around the seam or the heat radiation device through a fan, A rail temperature adjusting device characterized by being coated with a heat insulating material;
A thermal ground bar directly connected to the rail temperature control device or the rail for the purpose of further lowering the thermal energy of the heat sink and embedded in the ground for ground and thermal conduction;
The heat dissipating device includes a cooling fin, which is formed by folding a flat plate member at least once or more in a zigzag shape, extending in at least one direction, forming a plurality of overlapping portions,
Wherein the rail temperature adjusting device or the heat dissipating device adjusts the temperature of the rail so as to increase or decrease the temperature of the rail by transmitting or receiving heat through the copper plate or the hollow pipe.
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