KR20250038282A

KR20250038282A - 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR20250038282A
Application number: KR1020230120803A
Authority: KR
Inventors: 김지환; 이재영
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2023-09-12
Filing date: 2023-09-12
Publication date: 2025-03-19

Abstract

폴리머 기반 복합재료 침목 상에 베이스 플레이트와 나사 스파이크의 사전 설치가 가능하여 현장 시공성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 탈부착 가능한 경사부재를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목의 레일 좌면부에 다양한 경사를 도입함으로써 열차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있고, 또한, 경사부재의 양단에 간격조정 블록을 삽입하여 복합재료 침목의 레일 궤간을 용이하게 정정할 수 있는, 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법 {RAIL FIXING APPARATUS FOR COMPOSITE MATERIAL SLEEPER HAVING ATTACHABLE AND DETATCHABLE TILTING MEMBER, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 복합재료 침목용 레일 고정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플라스틱이나 합성수지 등 폴리머 기반 복합재료로 형성되는 철도용 침목에 있어서, 레일이 소정 구배를 확보할 수 있도록 탈부착 가능한 경사부재를 철도 침목용 베이스 플레이트 상에 설치하는, 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 궤도(Rail Track)의 침목(Sleeper)은 레일을 정해진 위치에 고정시켜 지지하고, 궤간을 정확하게 유지하며, 레일을 통하여 전달되는 하중을 도상에 넓게 분포시키는 역할을 한다.

또한, 철도용 침목으로는 주로 목재 또는 콘크리트를 사용하고 있다. 이때, 목재 침목은 수분에 약하여 썩거나 충해 등으로 인해 그 내구수명이 7 내지 10년으로 짧기 때문에 보수가 어렵고, 주기적인 교체가 요구되며, 또한 목재 수급이 어렵다는 문제점이 있다.

콘크리트 침목은 철근을 사용하여 강도가 높고 내구성이 양호하며 생산의 편리성이 있지만, 운반이 어렵고 사용시 파손이나 균열 및 충격의 흡수력 부족으로 인한 소음 발생 및 심한 진동으로 인한 레일의 수용 저하 등의 문제점이 있다.

또한, 콘크리트 침목은 중량이 무겁기 때문에 시공장소에 제약을 받는다는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근 생산 중단에 따른 목재 침목의 대체 침목으로서, 플라스틱 침목의 개발 및 적용이 활발히 적용되고 있다. 이러한 플라스틱 침목은 대부분 압축성형 또는 압출성형으로 제작된다.

한편, 도 1은 목재 침목 체결장치를 적용한 플라스틱 침목을 예시하는 사진이고, 도 2는 e-클립(e-Clip)형 레일 체결장치를 적용한 PC 침목을 예시하는 사진이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 목재 침목과 마찬가지로 플라스틱 침목(11)은 도 2에 도시된 콘크리트 침목(21)보다 재료의 강도가 약하여 레일 좌면부에 베이스 플레이트(12)와 지지력 확보를 위해서 3~4개의 나사 스파이크(15)의 사용이 요구된다.

즉, 플라스틱 침목(11)에 적합한 체결장치 부재로 인해서 기존 목재 침목에 사용하는 동일한 베이스 플레이트(12), 나사 스파이크(15) 및 레일 체결장치(13)를 적용 중이다.

그러나, 기존의 베이스 플레이트(12)의 레일 좌면부 너비와 레일(14)의 너비가 거의 일치하여 레일(14)의 궤간정정시 조정 범위가 제한적이라는 문제점이 있다.

또한, 플라스틱 침목(11)의 경우, 도 2에 도시된 콘크리트 침목(21)에 적용되는 절연블록과 같은 레일 궤간정정 기능을 갖는 부품인 간격조정 블록의 부재로 인해서 사용 중에 레일 궤간정정이 필요한 경우,

설치된 나사 스파이크(15)를 제거하고 간격을 조정한 후에 또는 체결홀의 보수 후에 다른 위치에 다시 설치하는 방식을 사용 중이다.

이로 인해서 플라스틱 침목(11)에 발생한 기존 나사 스파이크 홀을 보수해야 하는 상황이 발생한다.

또한, 플라스틱 침목(11)의 경우, 레일 궤간정정이 어렵기 때문에 플라스틱 침목(11) 상에 베이스 플레이트(12)와 나사 스파이크(15)를 사전에 설치하는 것이 어렵다.

이것은 플라스틱 침목(11)의 현장 부설시 베이트 플레이트(12)와 나사 스파이크(15)의 설치로 인한 많은 인력과 시간 소요를 야기할 수 있다.

한편, 일반적으로 레일(14)은 궤간 측 내측으로 기울어져 있다. 이러한 기울기를 위해 기존 목재 침목은 베이스 플레이트(12) 좌면부에 경사가 주어져 있고, 콘크리트 침목의 경우에는 침목의 레일좌면부에 경사가 주어져 있다.

한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 이음매 PC 침목 체결구를 예시하는 사진이고, 도 4는 종래의 기술에 따른 방진체결장치를 예시하는 사진이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 이음매 PC 침목 체결구의 경우, 침목 이음매(34)에 적용하도록 PC 침목(31) 상에 베이스 플레이트(32)가 설치되고, 레일(33)을 배치한 후 레일 체결장치(35)로 레일(35)을 고정한다.

하지만, 종래의 기술에 따른 이음매 PC 침목 체결구의 경우, 레일 좌면부 경사 및 간격을 조절할 수 없다는 한계가 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 방진체결장치(40)의 경우에도, 방진체결장치의 구성이 복잡하며, 레일 좌면부 경사 및 간격 조절 기능이 없다는 한계가 있다.

한편, 철도레일 구간은 통상적으로 자갈도상 궤도로 이루어진다. 이러한 자갈도상 궤도는 열차 운행시 발생되는 동적 하중에 따른 진동을 레일, 침목을 경유하여 노반에 골고루 분포시켜 전달함으로써 진동을 감소시키며, 온도변화에 따른 레일 신축으로 발생되는 침목의 이동을 도상 저항력으로 방지한다.

또한, 자갈도상 궤도는 열차의 진동을 흡수하여 승차감을 향상시키고, 빗물 배수를 용이하게 하며, 잡초가 성장되는 것을 방지하는 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.

또한, 현재 사용하고 있는 베이스 플레이트 종류는 일반용, 분기용 및 이음매용이 있으며, 예를 들면, 교량침목에는 일반용 베이스 플레이트를 사용하고 있다.

이때, 교량침목 갱환 시 교량침목을 정확히 가공하여 부설하여도 플레이트 거더의 리벳팅 볼트 때문에 열차 통과 하중으로 거더 상면에 완전히 밀착되면 침목 재질 차이로 궤간 및 줄 맞춤 변형이 발생될 수 있다.

특히, 곡선교량의 경우 더욱 심하기 때문에 수 회에 걸쳐 보수작업을 반복해야 하는 실정이다.

그러나, 열차운행에 따른 사용으로 궤도가 손상됨에 따라, 두 지점간의 높고 낮음을 비교하는 것으로, 일정한 경사를 유지하고자 할 때 두 지점간의 거리에 따른 높이가 정해지므로 지형에 맞추어 설계된 고저 설계가 변형됨과 아울러 궤간마저 변형되는 문제점이 있다.

구체적으로, 궤도의 방향이 변형되고 잦은 보수작업이 요구되면서 궤간 및 줄 맞춤 정정 작업시 베이스 플레이트를 체결한 나사 스파이크를 해체 보수하고 재체결하게 됨과 아울러 면 맞춤 정정 작업시 베이스 플레이트와 침목 사이에 패드를 삽입하여 처짐 정정을 하기 위해 역시 나사 스파이크를 해체한 후 다시 체결해야 한다.

이에 따라, 교량 침목의 나사 스파이크 체결홀을 기존의 천공 위치에 인접하게 다시 천공해야 하므로 교량 침목의 지지력이 약화되고, 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 대량의 인명피해 및 재산손실의 위험성이 있어 견고함이 매우 중요하며, 한 번 사용한 나사 스파이크는 물론 이에 상응하는 너트의 나사산 손상으로 인하여 보수시 교체해야 하는 문제점이 있었다.

한편, 베이스 플레이트 관련 선행기술로서, 대한민국 등록실용신안번호 제20~220002호에는 "철도 교량침목용 베이스 플레이트"라는 명칭의 고안이 개시되어 있는데, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.

도 5a는 종래의 기술에 따른 철도 교량침목용 베이스 플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 5b는 단면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 철도 교량침목용 베이스 플레이트의 경우,

교량침목(51)의 수명연장과 레일(52)이 받는 열차의 하중을 침목면에 넓게 전달하고 체결을 견고히 하도록 레일 저면과 베이스 플레이트(54) 사이에 완충용 고무패드(57)를 삽입하고,

베이스 플레이트(54)는 나사 스파이크(55)로 교량침목(51)에 고정시키며, 레일 좌우측부 코일스프링걸이(56)의 간격은 레일(52) 저부 폭보다 16㎜ 넓게 제작하여 코일스프링걸이(56)와 레일(52) 저면 후렌지 사이에 조절블록(58)(두께: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16㎜)을 삽입하고 코일스프링(53)으로 고정한다.

구체적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(54)의 두 코일스프링걸이(53)의 간격은 레일 저부 폭보다 16mm 넓고, 이때, 코일스프링걸이(56)와 레일(52) 사이에 조절블럭(58)을 교체 삽입함으로써 레일(52)을 좌우로 이동시킬 수 있다.

종래의 기술에 따른 철도 교량침목용 베이스 플레이트에 따르면, 교량침목에 일반용 베이스 플레이트를 사용하는 대신에 교량침목용 베이스플레이트를 제작함으로써 궤간 및 줄맞춤 정정 작업시 나사 스파이크를 제거하지 않이도 되며, 또한, 조절블럭을 교체 삽입함으로써 쉽게 작업할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 철도 교량침목용 베이스 플레이트의 경우, 레일 좌면부 경사를 조절할 수 없다는 한계가 있다.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2002~33337호에는 "철도 궤도장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.

도 6a는 종래의 기술에 따른 궤도체결장치를 나타내는 종단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 베이스 플레이트의 정면도이다.

도 6a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 궤도체결장치의 경우,

레일(71)을 안정적으로 정위치에 거치시키기 위한 베이스 플레이트(60);

열차의 운행시 궤도 외측방향으로 작용하는 압력을 흡수할 수 있도록 하는 궤도횡압흡수장치(72);

레일(71)을 베이스 플레이트(60)에 체결하기 위한 레일체결장치(73);

베이스 플레이트(60)를 콘크리트 도상에 고정시키기 위한 고정장치(74); 및 레일(71)을 통하여 베이스 플레이트(60)에 전달되는 열차의 충격 및 진동을 완충적으로 흡수하여 소멸되도록 하는 방진장치(75)로 구성된다.

구체적으로, 베이스 플레이트(60)는, 도 6b에 도시한 바와 같이,

중앙부에 형성된 레일안착부(61); 레일안착부(61)의 양단에서 소정 거리만큼 떨어진 위치에 형성된 탭홀(62); 탭홀(62)의 양측에 형성되어 클립지지 간격재를 안전하게 거치시키기 위해 폭방향으로 형성된 골(63a, 63b); 양측 가장자리에 형성된 직립벽(64a, 64b); 및 저부에 형성된 함몰부(65)를 포함하는 구조로 형성되며, 이때, 레일 안착부(61)는 궤간 내부를 향하여 1:40의 비율로 경사구배를 갖도록 되어 있다.

종래의 기술에 따른 궤도체결장치에 따르면, 양측 레일의 횡방향 위치 및 간격을 유지시키는 침목을 사용하지 않고도 콘크리트 도상에 설치가 가능하며, 열차운행시 발생되는 궤도의 진동 및 소음을 저감시키면서 열차 승차감을 쾌적하게 유지할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 궤도체결장치의 경우, 베이스 플레이트(60)의 형성시 레일 안착부(61)가 궤간 내부를 향하여 1:40의 비율로 경사구배를 갖도록 사전 제작되므로, 교체가 용이하지 않다는 한계가 있다.

예를 들면, 1:20의 비율로 경사구배를 갖는 베이스 플레이트로 교체해야 할 경우, 별도로 베이스 플레이트를 제작한 후에 베이스 플레이트 전체를 교체해야 한다.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10~1185147호에는 "도상용 철도레일 체결장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다.

도 7a는 종래의 기술에 따른 도상용 철도레일 체결장치를 나타내는 사시도이고, 도 7b는 측면도이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 도상용 철도레일 체결장치는,

침목(91)에 나사 스파이크(93)에 의해 고정 설치되고, 상면 중앙에 레일(92)이 안착되는 베이스 플레이트(81); 베이스 플레이트(81)와 레일(92) 사이에 개재되는 조절패드(82); 및 베이스 플레이트(81)의 중앙에 안착되는 레일(92)의 양측 저부를 고정하고, 착탈 가능하게 설치되는 체결구(83)로 구성된다.

여기서, 체결구(83)는 코일스프링 클립걸이(83a) 및 코일스프링 클립(83b)을 포함한다.

이때, 베이스 플레이트(81)는 몸체의 중앙 상면에 형성된 조절패드 안착부; 조절패드 안착부의 양측에 일정 간격을 두고 형성되는 체결부; 및 몸체의 양측 가장자리로부터 일정 간격을 두고 복수의 나사공으로 구성된다.

종래의 기술에 따른 도상용 철도레일 체결장치에 따르면, 열차 주행시 레일과 레일 사이의 궤간과 단차로 일어난 궤도변화에 따라,

정정작업시 베이스 플레이트에 조절패드를 삽입하고, 이에 상응하는 클립걸이를 사용함으로써, 궤간 또는 단차 및 줄 맞춤 정정작업을 용이하게 실시할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 도상용 철도레일 체결장치의 경우, 베이스 플레이트(81)와 레일(92) 사이에 삽입되는 조절패드(82)는 레일용 패드이고, 이에 상응하여 별도의 클립걸이를 사용해야 하므로 레일 좌면부 경사를 용이하게 조절할 수 없다는 한계가 있다.

대한민국 등록특허번호 제10~1185147호(등록일: 2012년 9월 17일), 발명의 명칭: "도상용 철도레일 체결장치" 대한민국 공개특허번호 제2002~33337호(공개일: 2002년 5월 6일), 발명의 명칭: "철도 궤도장치" 대한민국 등록실용신안번호 제20~220002호(등록일: 2001년 1월 31일), 고안의 명칭: "철도 교량 침목용 베이스 플레이트" 일본 공개특허번호 제2022-92309호(공개일: 2022년 6월 22일), 발명의 명칭: "레일 체결장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 폴리머 기반 복합재료 침목 상에 베이스 플레이트와 나사 스파이크의 사전 설치가 가능하여 현장 시공성을 향상시킬 수 있는, 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 탈부착 가능한 경사부재를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목의 레일 좌면부에 다양한 경사를 도입함으로써 열차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있는, 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경사부재의 양단에 간격조정 블록을 삽입하여 복합재료 침목의 레일 궤간을 용이하게 정정할 수 있는, 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치는, 철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치에 있어서, 폴리머 기반 복합재료 침목 상에 레일을 고정하도록 상기 복합재료 침목의 레일 좌면부에 설치되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상면의 양측에 일체로 형성된 스프링클립 연결구인 체결구; 상기 레일이 소정 구배를 확보하도록 상기 베이스 플레이트 상에 설치되는 경사부재;를 포함하되, 상기 경사부재는 상기 결합핀을 통해 탈착 및 부착이 가능한 것을 특징으로 한다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법은, 철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법에 있어서, a) 나사 스파이크 체결홀이 형성된 폴리머 기반 복합재료 침목을 설치하는 단계; b) 상기 복합재료 침목의 레일 좌면부에 스프링클립 연결구인 체결구가 일체로 형성된 베이스 플레이트를 거치하는 단계; c) 나사 스파이크를 사용하여 상기 베이스 플레이트를 상기 복합재료 침목의 레일 좌면부에 체결하는 단계; d) 상기 베이스 플레이트 상면에 소정 경사를 갖는 경사부재를 배치하는 단계; e) 결합핀을 사용하여 상기 경사부재를 상기 베이스 플레이트 상면에 고정하는 단계; f) 상기 레일 좌면부에 고정된 경사부재 상에 레일을 거치하여 소정 구배를 확보하는 단계; 및 g) 상기 체결구에 스프링클립을 결합하고 상기 레일을 고정하는 단계;를 포함하되, 상기 경사부재는 상기 결합핀을 통해 탈부착이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 폴리머 기반 복합재료 침목 상에 베이스 플레이트와 나사 스파이크의 사전 설치가 가능하여 현장 시공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 탈부착 가능한 경사부재를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목의 레일 좌면부에 다양한 경사를 도입함으로써 열차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 경사부재의 양단에 간격조정 블록을 삽입하여 복합재료 침목의 레일 궤간을 용이하게 정정할 수 있다.

도 1은 목재 침목 체결장치를 적용한 플라스틱 침목을 예시하는 사진이다.
도 2는 e-클립(e-Clip)형 레일 체결장치를 적용한 PC 침목을 예시하는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 이음매 PC 침목 체결구를 예시하는 사진이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 방진체결장치를 예시하는 사진이다.
도 5a는 종래의 기술에 따른 철도 교량침목용 베이스 플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 5b는 단면도이다.
도 6a는 종래의 기술에 따른 궤도체결장치를 나타내는 종단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 베이스 플레이트의 정면도이다.
도 7a는 종래의 기술에 따른 도상용 철도레일 체결장치를 나타내는 사시도이고, 도 7b는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 측면도 및 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 경사부재를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 일반철도용 경사구배에 따라 경사부재를 설치하는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 고속철도용 경사구배에 따라 경사부재를 설치하는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)는,

철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치로서, 베이스 플레이트(110), 체결구(120), 경사부재(130), 간격조정 블록(140), 나사 스파이크(150), 레일 체결장치인 스프링클립(160) 및 경사부재 결합핀(170)을 포함하여 구성된다.

베이스 플레이트(110)는 폴리머 기반 복합재료 침목(200) 상에 레일(300)을 안탁시켜 고정하도록 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 설치된다. 여기서, 상기 폴리머 기반 복합재료 침목(200)은 플라스틱 침목 또는 합성수지 침목으로서, 레일 좌면부(210)에 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성되며, 이에 대응하여 상기 베이스 플레이트(110)에 나사 스파이크 관통홀(h2)이 형성된다.

체결구(120)는 스프링클립 연결구로서, 상기 베이스 플레이트(110) 상면의 양측에 일체로 형성된다. 이때, 상기 체결구(120)의 양 측면에는 스프링클립 체결홀(h5)이 형성된다.

경사부재(130)는 상기 레일(300)이 소정 구배를 확보하도록 상기 베이스 플레이트(110) 상에 설치된다.

여기서, 상기 경사부재(130)는 상기 베이스 플레이트(110)와 동일한 재질의 강재로 형성되는 플레이트일 수 있다.

또한, 상기 경사부재(130)의 경사구배는 1:20, 1:30 또는 1:40 비율로 형성되며, 상기 탈부착 가능한 경사부재(130)를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 다양한 경사를 도입할 수 있다.

구체적으로, 상기 경사부재(130)는 일반철도 부설시 일반철도용 경사구배인 1:40 비율로 제작되어 설치된 후, 고속철도 부설시 해체되어 고속철도용 경사구배인 1:20 비율의 경사부재로 교체될 수 있다.

간격조정 블록(140)은 상기 경사부재(130) 상의 양측 단부에 각각 설치되어 상기 레일(300)의 궤간 조정을 위해 간격을 조정한다.

나사 스파이크(150)는 상기 베이스 플레이트(110)를 상기 복합재료 침목(200) 상에 고정시킨다.

이때, 상기 나사 스파이크(150)는 높은 지지력 확보를 위해 3~4개를 사용하며, 이에 대응하여 상기 베이스 플레이트(110)에 형성된 나사 스파이크 관통홀(h2)을 관통하여 상기 복합재료 침목(200)의 나사 스파이크 체결홀(h1)에 체결된다.

스프링클립(160)은 레일 체결장치로서, 상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200) 상에 고정시키도록 상기 체결구(120)에 체결된다.

경사부재 결합핀(170)은 상기 경사부재(130)를 상기 베이스 플레이트(110) 상에 고정시킨다. 이에 따라, 상기 경사부재(130)는 상기 경사부재 결합핀(170)을 통해 탈착 및 부착이 가능하다.

구체적으로, 상기 경사부재(130)에는 결합핀 관통홀(h3)이 형성되며, 또한, 상기 베이스 플레이트(110)에는 결합핀 체결홀(h4)이 형성된다.

이때, 상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200) 에 고정하기 전에 3~4개의 나사 스파이크(150)를 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210) 상에 사전에 고정시킬 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)의 경우,

기존의 목재 침목에 적용되는 베이스 플레이트(110) 상에 탈부착 가능한 경사부재(130)가 체결되며, 또한, 기존의 PC 침목 레일 체결장치인 스프링클립(160)이 사용된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)의 경우,

플라스틱이나 합성수지 등 폴리머 기반 복합재료 침목(200)에 베이스 플레이트(110)와 나사 스파이크(150)를 사전에 설치하며, 기존 목재 침목용 베이스 플레이트와 레일 체결장치의 레일 궤간정정 어려움을 해결할 수 있다.

또한, 레일 좌면부(210) 상에 탈부착 가능한 경사부재(130)를 도입함으로써, 레일(300)에 작용하는 하중의 분포를 균일하게 하여 열차의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 측면도 및 평면도로서, 도 9의 a)는 측면도이고, 도 9의 b)는 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)의 경우,

도 9의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이,

베이스 플레이트(110)는 3~4개의 나사 스파이크(150)로 복합재료 침목(200)의 상면에 고정되고,

상기 베이스 플레이트(110) 상에 스프링클립 연결부인 체결구(120)가 일체로 제작되며, 탈부착 가능한 경사부재(130)가 상기 베이스 플레이트(110) 상면에 결합된다.

이때, 상기 탈부착 가능한 경사부재(130)는 적어도 하나 이상의 경사부재 결합핀(170)을 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)의 상면에 결합된다.

이때, 상기 베이스 플레이트(110)에 3개 또는 4개의 나사 스파이크(150)를 사용할 수 있고, 상기 베이스 플레이트(110)를 복합재료 침목(200) 본체의 레일 좌면부(210)에 설치한 후,

간격조정 블록(140)를 사용하여 레일 궤간정정이 가능하며, 이에 따라, 철도선로의 부설 전에 복합재료 침목(200) 상에 베이스 플레이트(110)를 사전에 설치할 수 있다.

여기서, 탈부착 가능한 경사부재(130)는 소정 경사를 갖는 플레이트로서, 레일 좌면부(210)에서 레일(300) 하부에 설치되어 일종의 패드 역할을 한다.

이때, 상기 경사부재(130)는 상기 베이스 플레이트(110)와 동일한 재질의 강재로 형성될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 기반 복합재료 침목(200)의 상면인 레일 좌면부(210)에 설치되는 베이스 플레이트(110)는 레일(300)에 구배를 발생하도록 형성되며, 철도차량의 윤중과 횡압의 작용에 의해 발생하는 레일(300)의 비틀림 모멘트를 저항하는 역할을 한다.

구체적으로, 고속철도용 경사 구배는 1:20 비율로 형성되고,

일반철도용 경사 구배는 1:40 비율로 형성되는데,

상기 베이스 플레이트(110) 상에 경사비율이 다른 경사부재(130)가 탈부착 가능하도록 형성되며, 상기 경사부재(130)는 경사부재 결합핀(170)을 통해 상기 베이스 플레이트(110)의 상면에 간단하게 결합할 수 있기 때문에 레일(300)의 경사 구배를 용이하게 조절할 수 있다.

이에 따라, 전술한 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 베이스 플레이트에 일체화로 형성된 고정된 경사비율의 구배면을 가질 경우,

경사구배면을 조정할 수 없지만, 본 발명의 실시예에 따른 복합재료 침목용 레일 고정장치(100)의 경우, 탈착식으로 경사부재(130)를 형성함으로써, 경사 구배를 용이하게 조절할 수 있고,

이에 따라, 일반철도의 침목의 베이스 플레이트 및 고속철도용 침목의 베이스 플레이트로 두루 활용 할 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 경사부재를 나타내는 도면으로서, 도 10의 a)는 일반철도용 경사부재를 나타내고, 도 10의 b)는 고속철도용 경사부재를 나타내는 도면이다.

기존 목재 침목이 부설된 궤도를 플라스틱 침목으로 치환하는 시공작업을 하거나, 또는 새로운 궤도를 부설하기 위해 폴리머 기반 복합재료 침목(200),

예를 들면, 플라스틱 침목을 설치한 후, 상기 복합재료 침목(200) 상면에 베이스 플레이트(110)를 설치하고,

나사 스파이크 체결홀(h1)을 통해 견고하게 고정한 후, 우선적으로, 도 10의 a)에 도시된 바와 같이 일반철도 궤도에 맞도록 경사구배는 통상적인 1:40 비율로 형성된 경사부재(130a)를 베이스 플레이트(110)와 경사부재 결합핀(170)을 통해 용이하게 설치할 수 있다.

이후, 일반궤도의 고속화를 통한 고속화 궤도로 변경할 경우,

일반철도 궤도에 맞는 경사부재를 경사부재 결합핀(170)으로부터 간단하게 제거한 후, 도 10의 b)에 도시된 바와 같이, 경사구배가 통상적인 1:20 비율로 형성된 고속궤도형 경사부재(130b)를 다시 경사부재 결합핀(170)을 통해 용이하게 교체함으로써,

일반철도 궤도 및 고속철도 궤도에 맞는 경사 구배를 갖도록 구성시킴으로써, 빠른 궤도 전환이 가능하다.

여기서, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 일반철도용 경사구배에 따라 경사부재를 설치하는 것을 나타내는 도면이고,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치에서 고속철도용 경사구배에 따라 경사부재를 설치하는 것을 나타내는 도면이다.

한편, 상기 경사부재(130)와 베이스 플레이트(110) 결합시 상기 경사부재 결합핀(170)을 1개로 구성시켜 고정시킬 수 있지만,

결합의 안정성을 더욱 향상시키기 위해 상기 경사부재(130)의 결합핀 관통홀(h3)와 베이스 플레이트(110)의 결합핀 체결홀(h4)을 각각 4~5개 이상 형성함으로써,

종방향 및 횡방향으로 경사부재 결합핀(170)을 4~5개 결합함으로써, 결합 안정성을 도모할 수 있고, 상기 경사부재(130)의 용이한 교체가 가능하다.

또한, 폴리머 기반 복합재료 침목(200) 상에 베이스 플레이트(110)와 나사 스파이크(150)의 사전 설치가 가능함에 따라 현장 시공성을 향상시킬 수 있고,

폴리머 기반 복합재료 침목(200)의 레일 궤간정정이 용이하다.

또한, 레일 체결장치로서, 절연블럭(4~16㎜), 스프링클립(e-Clip) 등 기존 PC 침목용 제품을 모두 사용할 수 있다.

또한, 현장조건을 고려한 레일 좌면부에 다양한 경사를 도입함으로써 열차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머 기반 복합재료 침목 상에 베이스 플레이트와 나사 스파이크의 사전 설치가 가능하여 현장 시공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 탈부착 가능한 경사부재를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목의 레일 좌면부에 다양한 경사를 도입함으로써 열차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경사부재의 양단에 간격조정 블록을 삽입하여 복합재료 침목의 레일 궤간을 용이하게 정정할 수 있다.

[탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법]

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법은,

철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법으로서,

먼저, 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성된 폴리머 기반 복합재료 침목(200)을 설치한다(S110).

여기서, 상기 폴리머 기반 복합재료 침목(200)은 플라스틱 침목 또는 합성수지 침목으로서, 레일 좌면부(210)에 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성된다.

다음으로, 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 스프링클립 연결구인 체결구(120)가 일체로 형성된 베이스 플레이트(110)를 거치한다(S120).

다음으로, 나사 스파이크(150)를 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)를 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 체결한다(S130).

다음으로, 상기 베이스 플레이트(110) 상면에 소정 경사를 갖는 경사부재(130)를 배치한다(S140).

다음으로, 경사부재 결합핀(170)을 사용하여 상기 경사부재(130)를 상기 베이스 플레이트(110) 상면에 고정한다(S150).

즉, 상기 경사부재 결합핀(170)을 통해 상기 경사부재(130)를 상기 베이스 플레이트(110) 상에 탈착 또는 부착할 수 있다.

다음으로, 상기 레일 좌면부(210)에 고정된 경사부재(130) 상에 레일(300)을 거치하여 소정 구배를 확보한다(S160).

다음으로, 간격조정블록(140)을 통해 레일 궤간을 조정한다(S170).

이때, 상기 간격조정블록(140)은 상기 경사부재(130)의 양측 단부에 각각 설치된다.

다음으로, 상기 체결구(120)에 스프링클립(160)을 결합하고 상기 레일(300)을 고정한다(S180).

특히, 상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200)에 고정하기 전에 3~4개의 나사 스파이크(150)를 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210) 상에 사전에 고정시키게 된다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머 기반 복합재료 침목(200)에 적합한 베이스 플레이트(110)를 형성함으로써 시공성은 물론 유지관리가 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 견고한 체결력을 유지하고 대부분 플라스틱 또는 합성수지 침목의 폴리머 기반 복합재료 침목(200)에 사용할 수 있으며, 적은 부품수로 견고하게 체결할 수 있으며, 높은 안전도와 안정성 및 호환성을 확보할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 복합재료 침목용 레일 고정장치
110: 베이스 플레이트
120: 체결구(스프링클립 연결구)
130,130a,130b: 경사부재
140: 간격조정 블록
150: 나사 스파이크
160: 스프링클립(레일 체결장치)
170: 경사부재 결합핀
200: 복합재료 침목(플라스틱 침목 또는 합성수지 침목)
210: 레일 좌면부
300: 레일
h1: 나사 스파이크 체결홀 h2: 나사 스파이크 관통홀
h3: 결합핀 관통홀 h4: 결합핀 체결홀
h5: 스프링클립 체결홀

Claims

철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치에 있어서,
폴리머 기반 복합재료 침목(200) 상에 레일(300)을 고정하도록 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 설치되는 베이스 플레이트(110); 상기 베이스 플레이트(110) 상면의 양측에 일체로 형성된 스프링클립 연결구인 체결구(120); 및 상기 레일(300)이 소정 구배를 확보하도록 상기 베이스 플레이트(110) 상에 설치되는 경사부재(130);를 포함하되,
상기 경사부재(130)는 경사부재 결합핀(170)을 통해 탈착 및 부착이 가능한 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 경사부재(130) 상의 양측 단부에 각각 설치되어 상기 레일(300)의 궤간 조정을 위해 간격을 조정하는 간격조정 블록(140)을 추가로 포함하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 경사부재(130)는 상기 베이스 플레이트(110)와 동일한 재질의 강재로 형성되는 플레이트인 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 경사부재(130)의 경사구배는 1:20, 1:30 또는 1:40 비율로 형성되도록 하는 것을 포함하며, 상기 탈부착 가능한 경사부재(130)를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 다양한 경사를 도입하는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제4항에 있어서,
상기 경사부재(130)는 일반철도 부설시 일반철도용 경사구배인 1:40 비율로 제작되어 설치된 후, 고속철도 부설시 해체되어 고속철도용 경사구배인 1:20 비율의 경사부재로 교체될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200) 에 고정하기 전에 나사 스파이크(150)를 사용하여, 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210) 상에 사전에 고정시키는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치는,
상기 베이스 플레이트(110)를 상기 복합재료 침목(200) 상에 고정시키는 나사 스파이크(150); 상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200) 상에 고정시키도록 상기 체결구(120)에 체결되는 스프링클립(160); 및 상기 경사부재(130)를 상기 베이스 플레이트(110) 상에 고정시키는 경사부재 결합핀(170);을 더 포함하며,
상기 폴리머 기반 복합재료 침목(200)은 플라스틱 침목 또는 합성수지 침목으로서, 레일 좌면부(210)에 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성된 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치.
철도 레일용 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법에 있어서,
a) 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성된 폴리머 기반 복합재료 침목(200)을 설치하는 단계;
b) 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 스프링클립 연결구인 체결구(120)가 일체로 형성된 베이스 플레이트(110)를 거치하는 단계;
c) 나사 스파이크(150)를 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)를 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 체결하는 단계;
d) 상기 베이스 플레이트(110) 상면에 소정 경사를 갖는 경사부재(130)를 배치하는 단계;
e) 경사부재 결합핀(170)을 사용하여 상기 경사부재(130)를 상기 베이스 플레이트(110) 상면에 고정하는 단계;
f) 상기 레일 좌면부(210)에 고정된 경사부재(130) 상에 레일(300)을 거치하여 소정 구배를 확보하는 단계; 및
g) 상기 체결구(120)에 스프링클립(160)을 결합하고 상기 레일(300)을 고정하는 단계;를 포함하되,
상기 경사부재(130)는 상기 경사부재 결합핀(170)을 통해 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 g) 단계 이전에, 간격조정블록(140)을 통해 레일 궤간을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제9항에 있어서,
상기 간격조정블록(140)은 상기 경사부재(130)의 양측 단부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 레일(300)을 상기 복합재료 침목(200)에 고정하기 전에 3~4개의 나사 스파이크(150)를 사용하여 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210) 상에 사전에 고정시키는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 경사부재(130)는 상기 베이스 플레이트(110)와 동일한 재질의 강재로 형성되는 플레이트인 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 경사부재(130)의 경사구배는 1:20, 1:30 또는 1:40 비율로 형성되도록 하는 것을 포함하며, 상기 탈부착 가능한 경사부재(130)를 통해 현장조건을 고려한 복합재료 침목(200)의 레일 좌면부(210)에 다양한 경사를 도입하는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제13항에 있어서,
상기 경사부재(130)는 일반철도 부설시 일반철도용 경사구배인 1:40 비율로 제작되어 설치된 후, 고속철도 부설시 해체되어 고속철도용 경사구배인 1:20 비율의 경사부재로 교체될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.
제8항에 있어서,
상기 폴리머 기반 복합재료 침목(200)은 플라스틱 침목 또는 합성수지 침목으로서, 레일 좌면부(210)에 나사 스파이크 체결홀(h1)이 형성된 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 경사부재를 구비한 복합재료 침목용 레일 고정장치의 시공방법.