대차

3. 주요 특징

대차는 철도 차량 하부에 위치하며, 차량 무게를 지탱하고 안전한 주행을 돕는 핵심 장치이다. 대차는 차체 지지, 주행 안정성 확보, 곡선 구간 통과, 승차감 향상, 제동, 구동(전동차의 경우) 등의 역할을 수행한다.^[6]

대차의 주요 구성 요소는 다음과 같다.^[6]

• 대차 프레임: 주 프레임과 베어링 위치에 따라 내부 프레임 유형과 외부 프레임 유형으로 나뉜다.
• 현가 장치: 대차 프레임과 차체 사이 충격을 흡수하며, 코일 스프링, 판 스프링, 고무, 에어백 등이 사용된다.
• 차륜 세트: 베어링과 각 끝에 바퀴가 있는 차축으로 구성된다.
• 볼스터: 2차 서스펜션을 통해 대차 프레임에 연결되는 주요 크로스 멤버로, 철도 차량은 볼스터의 피벗 지점에서 지지된다.
• 차축 박스 서스펜션: 차축 베어링과 대차 프레임 사이 충격을 흡수하며, 스프링과 슬라이더 또는 고체 고무 스프링을 사용한다.
• 제동 장치: 브레이크 슈 또는 디스크 브레이크와 패드를 사용한다.
• 변속기: (동력 차량의 경우) 견인 전동기 또는 토크 컨버터와 같은 구동 장치가 포함된다.

일반적으로 1(차체 지지 장치)에는 회전 기구와 차체·대차 프레임 간 상하·좌우 운동을 받는 스프링과 댐퍼, 3(축상자 지지 장치)에는 축상자·대차 프레임 간 상하 운동을 받는 스프링 및 댐퍼가 설치된다. 차체 지지 장치에는 전후 견인력을 전달하는 장치와 제동 장치, 구동 장치(동력 대차의 경우)가 포함된다.

대차는 전후 방향이 고정되어 있으며, 차체와 대차 사이 견인력·제동력을 전달한다. 륜축이 레일을 따라 진행하므로 좌우 방향 움직임이 구속되며, 차체 흔들림이나 곡선에서 발생하는 좌우 이동을 대차가 흡수한다.^[32]

3. 1. 철도차량용 대차의 역할

• 차체 지지: 차체의 무게를 차륜을 통해 레일에 전달하여 차량을 안정적으로 지지한다.^[6]
• 주행 안정성 확보: 직선 및 곡선 선로에서 차량의 안정적인 주행을 돕는다.^[6]
• 곡선 구간 원활 통과: 보기 대차는 회전 기능을 통해 곡선 구간을 부드럽게 통과할 수 있도록 한다.^[6]
• 승차감 향상: 선로로부터 전달되는 진동과 충격을 흡수하여 승차감을 개선한다.^[6]
• 제동 기능: 제동 장치를 통해 열차의 감속 및 정지를 제어한다.
• 구동 장치 설치 (전동차의 경우): 동력 장치인 모터를 설치하여 열차에 추진력을 제공한다.^[6]

3. 2. 철도차량용 대차의 구조와 구성 부품

• 대차 프레임: 주 프레임과 베어링의 위치에 따라 내부 프레임 유형과 외부 프레임 유형으로 나뉜다.
• 현가 장치: 대차 프레임과 차체 사이의 충격을 흡수하며, 코일 스프링, 판 스프링, 고무 에어백 등이 사용된다.
• 차륜 세트: 베어링과 각 끝에 바퀴가 있는 차축으로 구성된다.
• 볼스터: 2차 서스펜션을 통해 대차 프레임에 연결되는 주요 크로스 멤버로, 철도 차량은 볼스터의 피벗 지점에서 지지된다.
• 차축 박스 서스펜션: 차축 베어링과 대차 프레임 사이의 충격을 흡수하며, 스프링과 슬라이더 또는 고체 고무 스프링을 사용한다.
• 제동 장치: 브레이크 슈 또는 디스크 브레이크와 패드를 사용한다.
• 변속기: (동력 차량의 경우) 견인 전동기 또는 토크 컨버터와 같은 구동 장치가 포함된다.

3. 2. 1. 전체 구조

• 대차 프레임: 주 프레임과 베어링의 위치에 따라 내부 프레임 유형과 외부 프레임 유형으로 나뉜다.
• 현가 장치: 대차 프레임과 차체 사이의 충격을 흡수하며, 코일 스프링, 판 스프링, 고무 에어백 등이 사용된다.
• 차륜 세트: 베어링과 각 끝에 바퀴가 있는 차축으로 구성된다.
• 볼스터: 2차 서스펜션을 통해 대차 프레임에 연결되는 주요 크로스 멤버로, 철도 차량은 볼스터의 피벗 지점에서 지지된다.
• 차축 박스 서스펜션: 차축 베어링과 대차 프레임 사이의 충격을 흡수하며, 스프링과 슬라이더 또는 고체 고무 스프링을 사용한다.
• 제동 장치: 브레이크 슈 또는 디스크 브레이크와 패드를 사용한다.
• 변속기: (동력 차량의 경우) 견인 전동기 또는 토크 컨버터와 같은 구동 장치가 포함된다.

일반적으로 1(차체 지지 장치)에는 회전 기구와 차체·대차 프레임 간의 상하·좌우 운동을 받는 스프링과 댐퍼, 3(축상자 지지 장치)에는 축상자·대차 프레임 간의 상하 운동을 받는 스프링 및 댐퍼가 설치된다. 또한 차체 지지 장치에는 전후 견인력을 전달하는 장치와 제동 장치, 구동 장치(동력 대차의 경우)가 포함된다.

대차는 전후 방향이 고정되어 있으며, 차체와 대차 사이의 견인력·제동력을 전달한다. 륜축이 레일을 따라 진행하므로 좌우 방향의 움직임이 구속되며, 차체의 흔들림이나 곡선에서 발생하는 좌우 이동을 대차가 흡수한다.^[32]

3. 2. 2. 차체 지지 장치

• 직접 마운트
• 볼스터 대차
• 볼스터리스 대차
• 간접 마운트
• 2차 서스펜션
• 금속스프링
• 판스프링
• 코일스프링
• 토션 바
• 고무스프링
• 공기스프링
• 벨로즈형
• 다이어프램형
• 축스프링
• 댐퍼
• 수직 방향
• 댐퍼: 침스프링이나 축스프링의 진동을 감쇠한다.
• 수평 방향
• 요댐퍼: 레일 방향으로 설치되어 대차의 자유 운동을 억제한다.
• 트랜시버스 댐퍼: 차체 마루 아래의 핀과 대차를 침목방향으로 묶어, 차체의 횡방향 운동을 억제한다.
• 자세제어 장치
• 리액티브식
• 세미 액티브식
• 액티브식

3. 2. 3. 축상자 지지 장치

차체- 스프링 - 차축이 수직으로 정렬되어 있을 때, 레일에 의해 상하 운동이 발생하면 스프링 아래의 무게가 가벼울수록 바퀴가 레일을 따라가기 쉬워지고, 스프링을 통해 차체에 전달되는 진동 충격도 줄어든다.^[6] 철도 차량의 대차에서는 대차 프레임과 차축 상자 사이의 축 스프링 아래 부분이 이에 해당한다. 차축 상자 이하의 스프링 아래 질량뿐만 아니라, 축 스프링과 침대 스프링 사이(대차 프레임 등)의 질량도 가벼운 것이 바람직하며, 스프링 아래 질량과 스프링간 질량 경량화를 위해 다양한 방법이 사용되어 왔다.

3. 2. 4. 윤축

• '''베어링'''
• '''차축'''
• '''차륜'''
• '''저널박스'''(축받이, 축상)
• '''대차 프레임''': 주요 프레임과 베어링이 바퀴 사이에 있는 내부 프레임 유형이거나, 더 일반적으로 주요 프레임과 베어링이 바퀴 외부에 있는 외부 프레임 유형일 수 있다.
• '''현가 장치''': 대차 프레임과 철도 차량 차체 사이의 충격을 흡수한다. 일반적인 유형으로는 코일 스프링, 판 스프링, 고무 에어백이 있다.
• '''볼스터''': 주요 크로스 멤버는 2차 서스펜션을 통해 대차 프레임에 연결된다. 철도 차량은 볼스터의 피벗 지점에서 지지된다.
• '''차축 박스 서스펜션''': 차축 베어링과 대차 프레임 사이의 충격을 흡수한다. 일반적으로 상하 운동을 허용하는 대차 프레임과 차축 베어링 사이의 스프링과 측면 움직임을 방지하는 슬라이더로 구성된다. 더 현대적인 디자인은 고체 고무 스프링을 사용한다.
• '''제동 장치''': 바퀴의 답면에 눌려지는 브레이크 슈와 디스크 브레이크 및 패드, 두 가지 주요 유형이 있다.
• '''변속기''': 동력 차량의 경우, 일반적으로 단일 속도 기어 박스가 있는 전기 구동 견인 전동기 또는 유압 구동 토크 컨버터와 같은 일종의 변속기가 있다.

3. 2. 5. 구동계 (전동차의 경우)

• 전동기의 장하(装荷) 방식과 동력 전달 구조
• 차체장하
• 스프링상장가(上装架)
• 카르단식
• WN식
• 킬식
• 링크식
• 감속기어, 감속기
• 역전기(逆轉機)

3. 2. 6. 제동계

• 답면제동
• 디스크제동
• 드럼 제동
• 제동 실린더
• 제륜자
• 브레이크 패드
• 브레이크 슈

3. 2. 7. 기타 장치

• '''요댐퍼'''
• '''트랜시버스 댐퍼'''
• '''자세 제어 장치'''
• '''활주 방지 장치'''
• '''제설기'''
• '''모래 살포 장치'''
• '''속도 검출기'''
• '''집전 장치'''(제3궤조 방식)

4. 현대적 응용

현대 한국 철도는 KTX를 비롯한 고속철도, 일반 여객 열차, 화물 열차, 도시철도(지하철) 등 다양한 종류의 열차가 운행되고 있으며, 각 열차의 특성과 운행 조건에 맞는 다양한 대차가 사용되고 있다.

• 보기 대차: 1차체에 2~4대 설치되는 대차이다.
• 종류: 2축 보기 대차, 3축 보기 대차, 4축 이상의 보기 대차(한국에서는 대물차에 사용) , 복식 보기 대차
• 금속 스프링: 판스프링, 코일 스프링, 엘리 고무 스프링, 토션바 스프링(일본차량 S.I.G식)이 있다.
• 판스프링: 과거 침대차에 사용되었다.
• 코일 스프링: 댐퍼와 함께 사용된다.
• 엘리 고무 스프링: 고무를 피복하여 진동 감쇠 및 이물질 끼임 방지 효과가 있다.
• 고무 스프링
• 공기 스프링: 벨로우즈형, 다이어프램형이 있다.

4. 1. 특수 대차

5. 관련 주제

• 세미 액티브 방식
• 액티브 방식

참조

_[1] 서적 Merriam-Webster's Collegiate Dictionary http://unabridged.me[...] Merriam-Webster
_[2] 서적 American Heritage Dictionary of the English Language https://ahdictionary[...] Houghton Mifflin Harcourt 2014-11-24
_[3] 서적 Oxford Dictionaries Online http://www.oxforddic[...] Oxford University Press
_[4] 웹사이트 Oxford Learner's Dictionaries - Find definitions, translations, and grammar explanations at Oxford Learner's Dictionaries http://www.oxfordadv[...] 2018-05-08
_[5] 서적 British Railway Carriages of the 20th Century - Volume 1: The end of an era, 1901-22 Guild Publishing
_[6] 간행물 How Bogies Work http://www.jrtr.net/[...] 2018-11-30
_[7] 웹사이트 Bogie truck for railway and like vehicles https://patents.goog[...] 2018-05-08
_[8] 웹사이트 AAR M-1003 Certified Truck Component Manufacturing http://www.columbusc[...] Columbus Castings 2014-11-19
_[9] 웹사이트 General Information http://www.sctco.com[...] Standard Car Truck Company 2014-11-19
_[10] 웹사이트 trucks http://www.hosam.com[...] 2018-05-08
_[11] 웹사이트 ČVUT.cz - Čapek, Kolář http://www.railway20[...] 2010-05-12
_[12] 웹사이트 Truck (bogie) - Visual Dictionary http://www.infovisua[...] 2018-05-08
_[13] 웹사이트 US511685A https://patents.goog[...] 2024-10-29
_[14] 서적 Little coastal railways of the Adelaide Plains 1873–1929 self-published 1986
_[15] 간행물 Obituary. James Lyons-Cleminson, 1840-1896 https://www.icevirtu[...] ICE Virtual Library 2022-01-28
_[16] 웹사이트 Cleminson flexible six-wheeled waggon - Festipedia http://www.festipedi[...] 2024-10-27
_[17] 문서 吉川1989。
_[18] 문서 持永芳文・宮本昌幸　編著　『鉄道技術140年の歩み』　コロナ社2012年　p160、p162。
_[19] 문서 固定軸受は単台車などと呼ばれることもあるが、固定軸受・単台車・一軸台車はそれぞれ構造が異なるものである。
_[20] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.998-1000「【台車の構造（電気機関車の）】」。
_[21] 문서 英語のsingle truck car が由来とされる。
_[22] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000・1002「【台車の種類】6 単台車」
_[23] 문서 ばね装置が固定軸車が1段階なのに対し単台車は2段階にあるということでもある。
_[24] 문서 英語のLeading Truck（先台車）の頭文字より。
_[25] 문서 Hはドイツ語のHaupt（主の意）から。英語の Main としなかった理由は、[[主電動機]]の形式に Motor for Traction を略した'''MT'''が使われていたため。
_[26] 문서 両端に付いているが、双方向に運転されるので、一般に両方とも先台車と言う。
_[27] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000「【台車の種類】3 動軸台車及び電動台車」
_[28] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000「【台車の種類】1 主台車」
_[29] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000・1002「【台車の種類】4 付随台車」
_[30] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000「【台車の種類】2 先台車および従台車」
_[31] 서적 日本国有鉄道編 『鉄道辞典（下巻）』、日本国有鉄道発行、1958年、p.1000「【台車の種類】5 関節台車」
_[32] 문서 厳密には他の2軸の回転もあるがこれは上下動に分解して受ける。
_[33] 문서 実際には上揺れ枕 - 台車枠間が一連の揺れ装置（左右動を行なう）をなしているが、これで代表させる。
_[34] 문서 『日本車輛製品案内 昭和5年（NSK型トラック）』 p.15
_[35] 문서 野元浩『電車基礎講座』p.97
_[36] 서적 鉄道辞典（下巻） 日本国有鉄道発行 1958
_[37] 문서
_[38] 문서
_[39] 문서
_[40] 문서
_[41] 서적 鉄道辞典（下巻） 日本国有鉄道発行 1958
_[42] 서적 鉄道辞典（下巻） 日本国有鉄道発行 1958
_[43] 서적 鉄道辞典（下巻） 日本国有鉄道発行 1958
_[44] 문서
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_[54] 간행물 曲線を円滑に通過するための操舵技術 https://doi.org/10.1[...] 計測自動制御学会
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_[60] 서적 鉄道辞典（下巻） 日本国有鉄道発行 1958
_[61] 서적 日本の内燃動車 成山堂書店
_[62] 서적 鉄道青春時代 - 国電 (1) 電気車研究会