KR100903781B1 - A active pantagraph of electric locomotive - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기기관차 및 전동차를 포함하는 전기차의 상부에 고정되고, 전차선과 습동 접촉하여 전차선으로부터 전기차에 필요한 전력을 집전 받는 집전장치(Pantograph)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 전차선과 집전장치의 편마모(아크)현상방지를 위한 전차선의 지그재그 가선 대신, 전차선을 직선으로 가선하고, 상기 전차선과 접촉되는 집전장치를 이동식으로 구성한 이동식 집전장치를 장착한 전기차의 이동식 집전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current collector (Pantograph) fixed to an upper portion of an electric vehicle including an electric locomotive and an electric vehicle, and in contact with an electric vehicle line to receive electric power required for the electric vehicle from the electric vehicle line. The present invention relates to a mobile current collector of an electric vehicle equipped with a mobile current collector configured to wire a tank line in a straight line instead of a zig-zag wire of a tank line for preventing abrasion (arc) phenomenon.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동식 집전장치를 장착한 전기차는 전기차의 상부에 설치되어 직선 가선된 전차선과 습동 접촉 되어 전기차에 필요한 전력을 공급받는 집전장치; 및 상기 전기차와 집전장치의 사이에 설치되어, 상기 집전장치를 전기차의 운행 중에 설정된 편위로 좌우 이동시키는 집전장치 이동수단을 포함한 것을 특징적 구성으로 한다.An electric vehicle equipped with a mobile current collector according to the present invention for achieving the above object is a current collector installed in the upper portion of the electric vehicle and the sliding contact with a straight wired electric chariot line to receive the electric power required for the electric vehicle; And a current collector movement means installed between the electric vehicle and the current collector, to move the current collector to the left and right at a set deviation during the operation of the electric vehicle.
전차선, 직선가선, 지그재그가선, 집전장치, 이동, 편위, 가선 Catenary, straight line, zigzag line, current collector, moving, deviation, wire
Description
도 1은 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치의 사시도.1 is a perspective view of a mobile current collector of an electric vehicle according to the present invention;
도 2a,b는 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치의 동작상태를 나타내는 사시도.Figure 2a, b is a perspective view showing the operating state of the mobile current collector of the electric vehicle according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치의 실시예에 따른 사시도.(싱글암 타입; single arm type)3 is a perspective view according to an embodiment of a mobile current collector of an electric vehicle according to the present invention. (Single arm type; single arm type)
도 4는 일반적인 집전장치의 측면도(능형 타입; cower frame cross type)4 is a side view of a general current collector (ridge type; cower frame cross type)
도 5는 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치의 제어부의 블록도.5 is a block diagram of a control unit of a mobile current collector of an electric vehicle according to the present invention;
도 6a는 종래의 고정식 집정장치가 지그재그 가선된 전차선에서 이동하는 모습을 나타내는 평면개념도.Figure 6a is a plan view showing a state in which the conventional fixed collector moves in a zig-zag wired chariot.
도 6b는 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치가 직선 가선된 전차선에서 이동하며 진행하는 모습을 나타내는 평면개념도.Figure 6b is a plan view showing a state in which the mobile current collector of the electric vehicle according to the present invention to move while moving in a straight line cable.
도 7은 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치의 제어부의 차량 속도별(10 [km/h], 40 [km/h]) 집전장치 편위 [mm]를 나타내는 그래프를 나타낸 도면.7 is a graph showing a current collector deviation [mm] according to vehicle speed (10 [km / h], 40 [km / h]) of a control unit of a mobile current collector of an electric vehicle according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치가 통째로 집전장치 이동수단에 고정된 모습을 나타내는 사시도.8 is a perspective view showing a state in which the mobile current collector of the electric vehicle according to the present invention is fixed to the current collector moving means.
본 발명은 전기차 상부에 고정되고, 전차선과 습동 접촉하여 전차선으로부터 전기차에 필요한 전력을 집전 받는 집전장치(Pantograph)에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector (Pantograph) that is fixed to the upper portion of the electric vehicle, and in contact with the tank line and receives electric power required for the electric vehicle from the tank line.
일반적으로 전기철도 집전장치(Pantograph)는 전기차(이하 "전기차"라고 함)의 상부에 고정되어 지상 가선과 지하 강체가선 등 가공 전차선(Catenary)으로부터 전력을 전기차로 이끌기 위한 장치로서, 전차선의 불균일(不均一)한 현상에 대하여 집전판과 전차선 사이에 일정한 압력을 유지시켜 전차선과의 습동 접촉에 의해 전기차에 동력을 급전하는 역할을 한다.In general, an electric railway current collector (Pantograph) is fixed to the upper part of an electric vehicle (hereinafter referred to as an "electric vehicle") and is a device for drawing electric power from an overhead catenary such as ground wire and underground rigid wire to an electric vehicle. Maintains a constant pressure between the current collector plate and the tank line against uneven phenomena, and serves to supply power to the electric vehicle by sliding contact with the tank line.
상기 집전장치는 전차선이 다소 정비되지 않았거나 전기차의 동요가 있을지라도 전차선과 집전판(Slip판)이 일정한 압력으로 습동 접촉해야만 이상적인 집전이 이루어지며, 전기차의 속도한계와 직접적인 관계가 있다.The current collector is ideal for current collecting only when the electric vehicle lines are not maintained in some way or when the electric vehicle is fluctuated, but only when the electric vehicle lines and the current collector plate (Slip plate) are in sliding contact with a constant pressure, and the speed limit of the electric vehicle is directly related.
따라서 이를 만족하기 위해서, 상기 집전장치는 전차선 접촉점과 적은 유효질량을 갖고 경량이여야 하고, 충분한 집전용량과 마모율이 적어야 하며, 공기저항을 적게 하고 소음이 적어야 하고, 성능이 장기간에 걸쳐 안정되어야 하는 구비조건을 갖춰야 한다.Therefore, in order to satisfy this, the current collector must be light weight with a small contact point and a small effective mass, sufficient current collection capacity and wear rate, low air resistance, low noise, and stable performance for a long time. Requirements must be met.
여기서 전기차의 운행 중에 습동 접촉되는 전차선은 집전장치와의 편마모(아크)현상이 발생을 방지하고, 전기차 집전특성을 좋게 할 목적으로 고정식집전장치와 평면상으로 볼 때, 지그재그(Zigzag)로 가선되어 있으며, 보통 좌우 200[mm] 최대 250[mm]의 가선 편위를 갖고 있다.Here, the electric cable lines that are in sliding contact with the electric vehicle are wired as zigzag when viewed in plan view with the fixed current collector in order to prevent the occurrence of uneven wear (arc) with the current collector and to improve the electric current collector characteristics. It usually has a wire deflection of 200 [mm] and 250 [mm] at maximum.
그러나 이 방식은 정밀도가 요구되는 전차선 편위를 현장 시공 및 현장조정에 의존하기 때문에 많은 시간과 비용이 들고, 궤도의 부상 및 침강, 풍압, 차량의 진동, 구조물 경사 등 외적요인에 따라 편위 변화가 심해 시공 상 어려움은 물론 지속적인 유지관리가 요구되고 있다. However, this method requires a lot of time and cost because the trajectory deviation, which requires precision, depends on site construction and site adjustment, and the deviation varies greatly depending on external factors such as track injuries and sinking, wind pressure, vehicle vibration, and structure inclination. Difficulties in construction and continuous maintenance are required.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, The present invention has been proposed to solve the above problems,
첫째, 종래의 전차선의 지그재그 방식의 가선을 직선 가선하고, 상기 전차선과 습동 접촉되는 집전장치를 가선 편위에 해당하는 폭으로 좌우로 이동하게 구성하는 것을 목적으로 한다.First, it is an object to configure a conventional zigzag wire of the tram line in a straight line, and to move the current collector in sliding contact with the tram line to the left and right in a width corresponding to the line deviation.
둘째, 상기 집전장치의 좌우 이동 속도를 전기차의 속도에 적합하게 하는 것을 목적으로 한다. Secondly, it is an object to make the right and left moving speed of the current collector suitable for the speed of the electric vehicle.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동식 집전장치를 장착한 전기차는Electric vehicle equipped with a mobile current collector according to the present invention for achieving the above object is
전기차의 상부에 설치되어 직선 가선된 전차선과 습동 접촉 되어 전기차에 필요한 전력을 공급받는 집전장치; 및A current collector installed at an upper portion of the electric vehicle and slidingly contacted with a straight wired electric vehicle line to receive electric power for the electric vehicle; And
상기 전기차와 집전장치의 사이에 설치되어, 상기 집전장치를 전기차의 운행 중에 설정된 편위로 좌우 이동시키는 집전장치 이동수단을 포함한 것을 특징적 구성으로 한다.It is characterized in that it is provided between the electric vehicle and the current collector, including a current collector moving means for moving the current collector to the left and right at a set deviation during the operation of the electric vehicle.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to describe the configuration of the present invention in more detail.
본 발명에 따른 전기차의 이동식 집전장치는 기본적으로, 집전장치(10) 및 집전장치 이동수단(20) 등으로 이루어진다.The mobile current collector of the electric vehicle according to the present invention basically includes a
상기 집전장치(10)는 전기차의 상부에 설치되어, 전차선(1)과 습동 접촉하여 전기차에 필요한 전원을 공급받는 것으로, 크게 도 4에 도시된 바와 같이, 로우어 프레임 크로스 타입(Lower Frame Cross Type) 집전장치와, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기기관차에 적용되는 싱글 암 타입(Single Arm Type) 집전장치로 나눌 수 있다.The
상기 두 가지 집전장치의 구조상 각 부분이 수행하는 역할은 크게 다르지 않다.The role of each part in the structure of the two current collectors is not significantly different.
상기 집전장치들은 기본적으로 도 4를 참조하여 설명하면, 전차선과 접촉되는 집전슈(Collector-Shoe)(11)가 상부에 구비되고, 상기 집전슈(11)는 지지장치(12)에 의하여 틀조립체(13)의 상부에 조립되어 있다. Referring to FIG. 4, the current collectors are basically provided with a collector-
상기 틀조립체(13)는 상부틀조립체(13a)와 하부틀조립체(13b)로 구성되며 하부틀조립체(13b)는 상호교차 되어 있으며 그 하단을 2개의 주축에 각각 취부하고 주스프링의 힘을 받아 압상력을 집전슈(11)에 전달한다. 2개의 주축은 균형봉에 의해 연결되어있고 한쪽의 주축은 레바와 링크에 의해 작용이 억제된다.The
상기 집전장치의 구성요소들을 보다 상세히 설명하면, 집전장치는 집전슈(11), 상부 및 하부틀조립체(13a,b), 주스프링(도시안됨), 작용실린더(16) 및 압상력 증가장치 등으로 이루어진다.To describe the components of the current collector in more detail, the current collector is a
우선 상기 집전슈(Collector-Shoe)(11)는 보통 2개로 이루어지며, 지지암(Arm)에 의해 조립되어 있고, 상기 지지암은 각각 4개소에서 안정되게 지지되어 있으며 코일스프링과 고무베로스를 조합한 일종의 공기스프링에 의해 진동을 흡수하도록 되어있다.First, the collector-shoe (11) is usually composed of two, and is assembled by a support arm (Arm), the support arm is supported at each of four stable stably, the combination of the coil spring and rubber vero It is designed to absorb vibrations by a kind of air spring.
상기 1개의 집전슈에는 4개의 동합금인 습판이 있으며 습판체는 알루미늄 합금판이 사용된다.The one current collector shoe has four copper alloy wet plates and an aluminum alloy plate is used as the wet plate body.
상기 틀조립체(13)에서 상부틀조립체(13a)는 전차선 접촉성능에 영향을 주지않도록 가볍게 경량화 하였고, 하부틀조립체(13b)는 상부틀조립체(13a)에 비하여 길이가 길고 진동과 비틀림 등에 견딜 수 있도록 설계되어 하단부는 주축에 조립되어 있다.In the
상기 주스프링(Main Spring)은 2개의 주축 사이에 가로로 2개가 설치되어있고, 집전장치 상승 작용시 주축을 회전시켜 하부틀조립체(13b)를 들어 올려주는 압상력을 제공하는 역할을 한다.The juice spring (Main Spring) has two horizontally installed between the two main shafts, and serves to provide a pressing force for lifting the lower frame assembly (13b) by rotating the main shaft when the current collector lifting action.
상기 작용실린더(16)는 고무막판(Gum Diaphragm)식 실린더로 내부에는 집전장치 하강작용시 주스프링의 힘을 이겨 하부틀을 접는 방향으로 잡아당기는 하강스프링이 내장되어 있고 작용공기압력에 의해 제어된다.The working
상기 압상력 증가장치 (Force Spring)는 저항 제어차에만 장착되어 있으며, 지하구간에 강체가선방식의 경우 지상구간에 비해 전차선의 높이가 낮아 집전장치가 낮게 펼쳐진 상태에서 전차선과 접촉하게 되므로 충분한 압상력이 발휘되기 어렵게 된다. 이때 하부 틀이 압상력 증가장치와 접촉된 상태로 스프링의 탄성이 가해져 지상구간의 경우보다 약 1.5 [kg]정도의 압상력을 증가(약 7.5 [kg])시켜주는 역할을 한다.The force spring increasing device (Force Spring) is mounted only on the resistance control car, and in the case of the rigid wire type system in the underground section, the height of the tank line is lower than that of the ground section, so that the current collector is in contact with the tank line in a state where the current collector is unfolded. It becomes difficult for the power to be exercised. At this time, the elasticity of the spring is applied in the state in which the lower mold is in contact with the apparatus for increasing the pressing force, and serves to increase the pressing force of about 1.5 [kg] than the ground section (about 7.5 [kg]).
여기서 상기 집전장치와 습동 접촉되는 전차선(1)은 도 1 및 도 6a,b를 참조하면, 종래의 경우 좌우 도 6a과 같이, 200[mm]의 가선 편위를 갖고 평면상으로 볼 때 지그재그로 가선되어 있게 되지만, 본 발명에 따른 전차선(1)은 평면상으로 볼 때 도 6b와 같이, 직선으로 가선되어 있다.1 and 6a and b, the
여기서 상기 직선으로 가선된 전차선에 접촉되는 집전장치를 좌우 200[mm] 편위에 맞게 이동시키기 위해 집전장치 이동수단(20)을 구비하게 된다.Here, the current collector device moving means 20 is provided in order to move the current collector that is in contact with the straight cable line in accordance with the straight line 200 [mm].
상기 집전장치 이동수단은 크게 제1실시예인 도 1 및 도2a,b를 참조하면, 프레임(22), 구동수단(24), 구동벨트(26) 및 집전장치 고정부(28)를 포함한다.1 and 2a and b, the current collector moving means includes a
상기 프레임(22)은 전기차의 지붕에 위치한 애자(15) 위에 탑재되어, 구동벨트(26), 구동수단(24) 및 집전장치 고정부(28)를 고정하는 틀의 역할을 한다.The
상기 구동벨트(26)는 프레임(22)의 상부에 설치되어, 좌우에 설치된 구동수단(24)에 의해 구동벨트(26)의 상부면을 좌우로 이동시키는 역할을 한다.The
따라서 상기 구동벨트(26)의 상부면에는 집전장치 고정대(28)가 설치되고, 상기 집전장치의 고정대에는 집전장치의 애자 틀조립체(15)의 상단이 고정되어, 상기 구동용 모터의 동작으로 벨트에 고정된 집전장치 고정판이 표준 편위 200 [mm], 최대 250[mm])를 갖고 이동하게 되며, 또한 구동벨트(26)에 고정된 집전장치 고정대(28)는 집전장치가 하강하고 상승하는 것에 따라 좌우(↔) 방향으로 동작하게 된다.Accordingly, a
여기서 상기 제1실시예는 집전장치의 틀조립체(13)만 구동벨트의 상부에 결합되고, 집전장치의 나머지 구성인 주스프링, 작용실린더 및 압상력 증가장치 및 애자(15) 등이 집전장치 이동수단의 하부에 조립되게 된다.In this first embodiment, only the
여기서 본 발명의 제2실시예인 도 8 및 도 3를 참조하면, 집전슈(11), 상부 및 하부틀조립체(13a,b), 주스프링, 작용실린더 및 압상력 증가장치 및 애자(15)가 모두 구동벨트(26)의 상부면에 통째로 고정되고 별도의 전선으로 연결되어도 본 발명에 따른 목적은 같게 된다.8 and 3, which is a second embodiment of the present invention, the current collecting
상기 구동수단(24)은 바람직하게는 모터로 이루어지며, 상기 모터의 구동을 통한 벨트의 운동으로 집전장치가 정확하고 안정된 집전특성을 갖기 위해서는 좌우 200 [mm], 최대 250[mm] 까지 이동해야하므로, 상기 모터는 큰 토크 특성을 가져야하고 또한 이물질과 동절기 등의 악 조건운행에 대해서도 안정된 특성을 유지하여야 한다. The drive means 24 is preferably made of a motor, the current collector by the movement of the belt through the drive of the motor In order to have accurate and stable current collecting characteristics, the motor must move up to 200 [mm] and up to 250 [mm], so that the motor must have a large torque characteristic and maintain stable characteristics against bad conditions such as foreign substances and winter. .
상기와 같은 구성에 의해 종래의 지그재그 가선 편위 전차선 시스템의 경우 직선구간에서는 지지물 경간(간격) 50[m] 마다 전차선이 좌우 200 [mm] 최대 250[mm]의 편위(가동 브래킷 In type, Out type)를 갖게 된다. 즉, 이러한 상황의 직선로에서 차량 운행 시 고정식 집전장치의 집전판이 좌우 200 [mm], 최대 250[mm]의 전차선과 접촉하게 된다.According to the above configuration, in the case of the conventional zigzag line declination tramline system, the declination of the tram line is 200 [mm] up to 250 [mm] for every 50 [m] of the support span in the straight section (moving bracket In type, Out type) ) In other words, the current collector plate of the stationary current collector is in contact with the left and right 200 [mm], the maximum 250 [mm] of the vehicle lines when driving the vehicle in a straight road in such a situation.
그러나 본 발명에 따른 전차선 가선은 직선구간에서 0 [mm] 편위를 갖는 직선으로 가선되고 이동식 집전판 편위가 좌우 200 [mm], 최대 250[mm]를 이동하여 직선 전차선과 접촉하여 직선의 전차선에서 차량 진행시 집전장치가 이동하게 된다.However, the catenary wire according to the present invention is wired in a straight line having a 0 [mm] deviation in a straight section, and the movable collector plate deviation is in contact with the straight tank by moving the left and right 200 [mm] and a maximum of 250 [mm] in a straight tank line. As the vehicle progresses, the current collector is moved.
이동식 집전장치의 편위는 처음 0 [m]에서 좌우 어느 한쪽이 200 [mm] 가 될 것이며, 25 [m]를 진행하는 순간 집전판의 중심에 전차선이 접촉하게 되고, 차 량이 25 [m]를 더 진행하여 다음 지지물에 도달할 때 집전장치의 반대편으로의 200 [mm] 편위가 생기게 된다. The displacement of the mobile current collector will be 200 [mm] on either side of the first 0 [m], and at the time of 25 [m], the tank line will come into contact with the center of the current collector plate. Further progression results in a 200 [mm] deviation towards the opposite side of the current collector when reaching the next support.
여기서 전차선이 직선인 상황에서 차량 주행 중 집전장치가 좌우 200 [mm]의 표준 편위를 갖고 이동하는 경우 가장 중요하게 고려되어야 하는 것은 차량의 속도다. Here, the speed of the vehicle should be considered most important when the current collector moves with a standard deviation of 200 [mm] left and right while the vehicle is in a straight line.
만약 차량의 속도와 관계없이 집전장치(10)의 좌우 이동 속도가 일정하게 고려된다면 이것은 집전판의 마모에 악영향을 초래할 것이다. 그러므로 차량의 저속주행과 고속주행에 따라 집전장치의 이동 속도도 그에 비례하여 동작되어야 한다. If the left and right movement speeds of the
따라서 상기 집전장치 이동수단에는 집전장치의 이동 속도에 비례하여 집전장치를 좌우 이동시키기 위한 제어부(100)를 구비한다.Therefore, the current collector movement means is provided with a
상기 제어부(100)는 속도입력부(110), 편위계산부(120), 편위비교부(130), 모터입력부(140)로 이루어진다.The
우선 제어부(100)의 설명에 앞서 차량속도와 시간의 관계로 표현된 집전장치의 편위는 다음의 수학식1과 같다.First, prior to the description of the
수학식1
여기서, : 초에서의 집전장치의 편위 [mm], : 차량속도 [km/h]here, : Deviation of current collector in seconds [mm], : Vehicle speed [km / h]
상기 속도입력부(110)는 전기차의 속도를 검출하여, 제어부의 입력에 해당하 는 [km/h]로 표현된 차량의 속도를 먼저 [m/sec] 단위로 바꾸어 입력하게 된다.(①, ②), The
이에 따라 편위계산부(120)는 이 값을 직선로에서의 지지물 경간 50 [m]로 나누고,(③). 여기에 초를 입력하고(④), 좌우 편위 200 [mm]를 표현하고 있는 값 400 [mm]을 곱하여(⑤) 집전장치 편위를 계산하게 된다(⑥). Accordingly, the
이에 따라 편위비교부(130)는 편위계산부에서 검출한 집전장치의 현재 편위와 이전 편위의 차(⑦)를 다음의 단계(⑧)에서 비교하게 된다. Accordingly, the
결국 모터입력부(140)는 집전장치가 400 [mm]의 편위 안에서의 동작을 만족해야 하므로 그 범위를 기울기로 제한하게 되며(⑧), 모든 과정을 지나 합산된 값을 집전장치의 모터의 입력으로 들어가게 한다(⑨).After all, the
수학식 1을 이용하여 10 [km/h]와 40 [km/h]의 속도로 운행 중인 차량의 편위를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The deviation of the vehicle in operation at a speed of 10 [km / h] and 40 [km / h] using
기존 전차선의 편위 좌우 200 [mm]를 새로 축의 0과 400 [mm]로 바꾸어 각각 표현하였고, 10 [km/h]의 속도로 운행 중인 차량은 18 [sec] 시점에 좌측 200 [mm] 부터 우측 200 [mm]까지의 집전장치 편위 한 주기를 지나게 되고(실선) 마찬가지로 40 [km/h]의 속도로 운행 중인 차량은 4 [sec] 시점에 좌우 200 [mm] 한 주기의 편위를 지나게 된다(점선).The deviation of left and right 200 [mm] of the existing tank line was represented by 0 and 400 [mm] of the new axis, respectively. The vehicle operating at the speed of 10 [km / h] is from 200 [mm] to the right at 18 [sec]. Collector declination up to 200 [mm] passes through one cycle (solid line). Similarly, a vehicle operating at 40 [km / h] passes through a declination of 200 [mm] left and right at 4 [sec]. dotted line).
여기서 상기 전차선의 집전장치는 기존 전차선이 지그재그 가선된 경우 지지물 경간(간격){전주와 전주의 사이로, 상기 경간(예를 들어 50m) 내에서 좌우 편위 +-200 [mm]을 갖도록 형성되어, 좌에서 우 또는 우에서 좌로 바뀌는 시점에 변곡점 이 부여되고, 상기 변곡점은 지지물 경간이 50m일 때, 25m가 된다. 즉, 25m는 좌측으로 200 [mm]의 편위를 갖도록 가선되고 나머지 25m는 우측으로 200 [mm]의 편위를 갖도록 가선되는 것이다}을 50m로 정해서 상기와 같은 속도에 따른 전기차의 좌우 이동속도를 계산하였다.Here, the current collector of the chariot line is formed to have a left and right deviation + -200 [mm] within the span (for example 50m) between the support span (interval) {between the pole and the pole when the existing chariot is zigzag wired, left An inflection point is given at a time point from right to left or right to left, and the inflection point is 25m when the support span is 50m. In other words, 25m is wired to have a deviation of 200 [mm] to the left, and the remaining 25m is wired to have a deviation of 200 [mm] to the right}. It was.
여기서 상기 전차선의 집전장치는 기존 전차선이 지지물 경간(지지물사이의 간격) 50m 내에서 좌우 편위 ㅁ200 [mm]을 갖도록 지그재그로 가선되므로, 50m를 기준으로 상기와 같은 속도에 따른 집전장치의 좌우 이동속도를 계산하였다.Here, the current collector of the tank line is wired in a zigzag such that the existing tank line has a left and right deviation ㅁ 200 [mm] within 50m of the support span (the distance between the supports), and thus the left and right movement of the current collector according to the speed as described above based on 50m The speed was calculated.
본 발명의 수학식1에서 In
여기서, : 초에서의 집전장치의 편위 [mm], : 차량속도 [km/h] here, : Deviation of current collector in seconds [mm], : Vehicle speed [km / h]
그러나 본 발명에서 전차선 가선은 지그재그 가선이 아니라 직선으로 가선되므로, 종래의 상기 지지물 경간은 변할 수 있게 되었다.However, in the present invention, since the catenary wire is wired in a straight line rather than a zigzag wire, the support span of the related art can be changed.
따라서 상기 수학식1의 지지물 경간 50은 전차선의 실제속도 및 마모도와 이선율의 실험에 따라 적절히 설정될 수 있다.Therefore, the
즉, 전기차 속도 50[km/h]에 따른 최적의 지지물 경간이 50m일 경우, 집전장 치의 마모도와 이동속도가 최적의 상태가 된다면, 집전장치의 이동속도를 고정하게 되면 속도가 50[km/h]에서 100[km/h]로 증가할 때 지지물경간(변곡점)은 100m로 설정된다.That is, when the optimal support span according to the electric vehicle speed 50 [km / h] is 50m, if the wear rate and the moving speed of the current collector are optimal, the speed is 50 [km / h] when the moving speed of the current collector is fixed. When increasing from h] to 100 [km / h], the support span (inflection point) is set to 100 m.
이는 전기차의 속도증감에 따른 집전장치의 이동속도를 단순화시키고, 마모 및 이선율의 저하에 대한 최적의 상태를 유지하기 위함이다.This is to simplify the moving speed of the current collector according to the increase and decrease of the speed of the electric vehicle, and to maintain the optimum state for the reduction of wear and transfer rate.
따라서 본 발명의 수학식1에서 Therefore, in
여기서, : 초에서의 집전장치의 편위 [mm], : 차량속도 [km/h]here, : Deviation of current collector in seconds [mm], : Vehicle speed [km / h]
상기 지지물 경간인 50은 전차선의 실제속도 및 마모도의 실험에 따라 적절히 설정될 수 있다.The support span, 50, may be appropriately set according to the experiment of the actual speed and wear of the tank.
즉, 전기차의 속도가 50[km/h], 지지물 경간이 100일 경우, 집전장치의 마모도가 최적의 상태가 된다면, 속도가 50[km/h]에서 100[km/h]로 증가하더라도 지지물 경간을 100으로 설정할 수 있는 것이다.That is, if the speed of the electric vehicle is 50 [km / h] and the support span is 100, if the wear of the current collector is optimal, even if the speed increases from 50 [km / h] to 100 [km / h] You can set the span to 100.
이는 전기차가 매우 빠른 속도로 진행할 때, 집전장치가 좌우로 너무 빨리 이동하여 오히려 마모에 있어서 역효과를 낼 수 있기 때문에, 이를 조정하기 위함이다.This is to adjust this when the electric vehicle proceeds at a very high speed, because the current collector may move from side to side too quickly and may adversely affect wear.
다음은 우선 전기차가 곡선 지점을 원활하게 통과할 수 있도록 안쪽 레일을 기준으로 바깥쪽 레일을 높게 부설하여, 중력을 궤도의 중심으로 끌어들이기 위해 곡선의 바깥쪽 레일을 안쪽 레일보다 높게 함으로써 운동 시 원심력에 의한 중력방향의 이탈을 막는 작용을 하는 캔트에 따른 이동식 집전장치의 편위를 계산한 것으로, ①캔트를 고려하지 않은 경우 ②캔트를 고려한 경우 ③캔트와 외부영향(원심가속도, 풍압) 캔트와 외부영향(원심가속도, 풍압)을 고려한 이상의 세 가지 경우에서 집전장치와 전차선의 편위량을 추정하기 위해 차량이 곡선로 구간에서 전차선과 가장 멀리 떨어져 있는 최 외각거리를 갖게 되는 상황을 고려하였다.Next, the outer rail is laid high relative to the inner rail so that the electric vehicle can pass smoothly through the curved point, and the outer rail of the curve is higher than the inner rail to attract gravity to the center of the track. Calculation of the displacement of the mobile current collector according to the cant which prevents the deviation of the gravity direction caused by gravity. ① When the cant is not considered ② When the cant is considered ③ Cant and external influences (central acceleration, wind pressure) Cant and external In the above three cases considering the effects (central acceleration and wind pressure), the situation in which the vehicle has the outermost distance farthest from the tank line in the curved section is considered to estimate the deflection of the current collector and the tank line.
이들 세 가지 경우에 대한 전차선과 집전장치의 최외각 거리에서의 편위량은 곡선반경()이 500 [m]일 때이며, 각각의 설정에 대한 결과를 표 3에 나타내었다. The deflection at the outermost distances of the tanker and current collector for these three cases is the radius of curvature ( ) Is 500 [m], and the results for each setting are shown in Table 3.
실제의 곡선주로에서 발생 가능한 차량의 불리한 상황 설정을 위해 곡선주로 주행 시 곡선 외방으로 향하는 차량의 원심가속도와 풍압의 영향을 고려하였다. 이러한 영향으로 차량의 편기는 설정된 캔트량에 반하는 방향, 즉 곡선 외방으로의 차량 편기가 발생되고 외방으로 향하는 편기의 정도를 각각 ()로 나누어 표현하였다. In order to set the unfavorable situation of the vehicle which can occur in the actual curve, the influence of the centrifugal acceleration and the wind pressure of the vehicle toward the outside of the curve when the curve is driven is considered. Due to this effect, the knitting machine of the vehicle generates a direction opposite to the set cant amount, that is, the vehicle knitting is taken out of the curve and the degree of knitting is taken outward, respectively. ( )
최악의 환경 조건 설정을 위해 외방으로의 편기량 ()을 고려하여 그 계산 결과를 표 3의 (3)에 나타내었다. Outward deflection for the worst environmental conditions ( ) And the calculation result is shown in Table 3 (3).
즉, (3)의 경우는 (2)의 캔트를 적용한 후의 외부영향(원심가속도, 풍압)을 고려하는 상황이며, 곡선반경() = 500 [m]의 경우를 살펴보면 먼저 캔트만을 고려한 (2)의 경우 편위는 328 [mm]로 계산 되었고 여기에 곡선의 외방으로 향하는 힘 을 ()로 적용하였다. That is, in case of (3), it is a situation to consider the external influence (centrifugal acceleration, wind pressure) after applying the cant of (2). ) = 500 [m]. In case of considering cant only, (2) the deviation was calculated as 328 [mm]. ( ) Was applied.
이 경우도 앞의 경우와 마찬가지로 의 값이 다음의 식에 대입되어 곡선의 외방으로 향하는 차량의 편기량이 구해진다. 따라서 차량 편기량은 다음과 같다.In this case as well The value of is substituted into the following equation to determine the amount of knitting of the vehicle toward the outside of the curve. Therefore, the amount of vehicle deflection is as follows.
수학식2
이 값은 앞의 경우처럼 곡선의 외방으로 향하므로 캔트를 고려하지 않은 (1)의 경우의 편위 400 [mm]와의 합으로 524.33 [mm](=400+124.33)로 결정된다.Since this value is toward the outside of the curve as in the previous case, it is determined to be 524.33 [mm] (= 400 + 124.33) by the sum of the deviation of 400 [mm] in the case of (1) without considering the cant.
현재 국내의 모든 곡선선로에는 그 반경과 차량의 속도에 따라 적정한 캔트가 적용되어 있으므로 앞서 계산한 (2)의 경우가 실제에 가깝다고 할 수 있다. 전기차 집전장치(Lower frame cross type)의 집전판은 좌우 500 [mm]를 유효 집전 길이로 하고 있다. 또한 위의 경우 (3)에서 세 가지의 경우로 설정한 ()는 다시 각각 약 26, 52, 78 [mm]의 차량 들림을 나타내고 이 값은 실제로 큰 값이므로 현실적으로 발생하기 어려운 상황이라고 할 수 있을 것이다. At present, all the curved tracks in Korea have proper cant applied according to the radius and the speed of the vehicle. The current collector plate of the electric vehicle current collector (Lower frame cross type) has an effective current collector length of 500 [mm]. In addition, in the above case (3) ( ) Is about 26, 52, and 78 [mm], respectively, and this value is actually a large value, which may be difficult to occur in reality.
표.1 설정캔트에 대한 집전장치 중심과 전차선 사이 거리 [mm]Table.1 Distance between current collector center and catenary for setting cant [mm]
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면,According to the present invention configured as described above,
본 발명은 전차선의 직선 가선시스템을 적용하여 상기 직선 가선된 전차선을 좌우 이동가능한 집전장치가 습동 접촉 되어 전기차의 전기를 공급하는 구조로 이루어져 있다.The present invention is configured to supply electricity of an electric vehicle by applying a straight line system of the tram line, the current collector device is in sliding contact with the linear wired tram line to the left and right.
따라서 전차선이 레일 중앙에 일직선으로 설치되기 때문에 기존 지그재그 가선방식과 같이 편위 조정에 많은 변수가 필요 없어 시공 및 유지관리비용과 공기를 획기적으로 줄일 수 있고 전차선 집전품질 개선에도 기여할 수 있게 되며, 편위 조정이 거의 필요 없어 기존 지그재그 가선방식에 비해 유지보수가 간단해지고 단순해져 비용도 대폭 절감되는 효과를 기대할 수 있다. Therefore, since the tramline is installed in a straight line in the center of the rail, it does not require many variables to adjust the deflection like the existing zigzag cable method, which can drastically reduce construction and maintenance costs and air, and contribute to the improvement of the tramline current collection quality. Since there is little need for this, maintenance is simpler and simpler than the existing zigzag wiring method, and the cost can be expected to be greatly reduced.
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