정해진 규정 속도로 운행하는 열차는 비교적 안전 하다고 알려져 있지만 과연 얼마나 안전한가에 대하여 열차의 탈선 위험도를 측정하고 평가하여 정량적으로 표현하기는 매우 곤란하다. 이는 차륜과 레일의 상호접촉이 단순하지 않으며, 차량의 구조가 복잡하고, 곡선반경, 캔트, 완화곡선 등의 선로조건, 궤도의 틀림정도나 레일의 형상, 상태, 운전조건 등 다양한 요인이 관계되고, 각각의 영향인자들이 결합하여 탈선을 유발시키기 때문일 것이다 본 논문에서는 철도차량의 주행안전성을 저해하는 탈선에 관한 매커니즘을 탈선종류에 따라 설명하고, 탈선의 위험도가 높은 곡선부를 통과하는 열차의 ...
정해진 규정 속도로 운행하는 열차는 비교적 안전 하다고 알려져 있지만 과연 얼마나 안전한가에 대하여 열차의 탈선 위험도를 측정하고 평가하여 정량적으로 표현하기는 매우 곤란하다. 이는 차륜과 레일의 상호접촉이 단순하지 않으며, 차량의 구조가 복잡하고, 곡선반경, 캔트, 완화곡선 등의 선로조건, 궤도의 틀림정도나 레일의 형상, 상태, 운전조건 등 다양한 요인이 관계되고, 각각의 영향인자들이 결합하여 탈선을 유발시키기 때문일 것이다 본 논문에서는 철도차량의 주행안전성을 저해하는 탈선에 관한 매커니즘을 탈선종류에 따라 설명하고, 탈선의 위험도가 높은 곡선부를 통과하는 열차의 탈선계수를 결정함에 있어 윤중, 횡압의 추정식에 관한 연구를 통해서, 그에 영향을 주는 각각의 변수들의 상관관계와 민감도 등에 관한 연구를 수행하였다. 연구를 위해서 실제 운행하고 있는 서울도시철도 5호선 차량과 선로 조건등에 대하여 Visual Fortran 및 Matlab을 사용하여 전산해석을 수행하였다. 그 결과 급곡선부에서는 곡선 통과속도(v)가 증가하여도 초기 외궤측 윤중정상분(□)의 변화가 커 추정탈선계수는 감소하고, 일반 곡선부에서는 외궤측 윤중정상분(□)과 곡선부 전향횡압(□)이 증가하지만 원심력 및 공기스프링(△Q_(AS))과 궤도틀림(△Q_(AD)) 그리고 이음부충격에의한 횡압 성분(△Q_(uspr))이 상대적으로 보다 크게 증가하여 추정탈선계수는 증가한다. 또한 곡선반경(R)이 증가하면 원심력 및 공기스프링에의한 횡압(△Q_(AS))이 크게 감소하고 이음부의 횡압변동분(△Q_(uspr))도 감소하여 추정탈선계수는 감소하며, 캔트(cant) 초과량이 증가하면 원심력 및 공기스프링에의한 횡압(△Q_(AS))은 감소하고 외궤측 윤중정상분(□)도 감소하지만 윤중정상분(□)의 감소가 상대적으로 커 결과적으로 탈선계수는 증가한다. 아울러 궤도 줄틀림 표준편차(σ_(z))의 변화에서 줄틀림 표준 편차가 증가하면 줄틀림의한 횡압(△Q_(AD))의 증가로 추정탈선계수는 증가하며, 내궤측 횡압 윤중비(κ)가 증가하는 경우 곡선부 전향횡압(Q_(i))이 급격히 증가하여 추정탈선계수는 급격히 증가한다. 마지막으로 외궤측 차륜의 정지윤중비(□)가 증가하는 경우에, 외궤측 윤중정상분(□)의 급격한 증가로 추정탈선계수는 감소하였다. 또한 실제 선로조건(길동-＞강동, 곡선반경, 캔트, 완화곡선) 및 열차 운행조건(곡선반경에 대한 제한속도)를 입력 변수로 하여도 최대 추정탈선계수가 0.49로서, 한계탈선계수 0.8을 크게 밑돌아 안전한 것으로 평가되었다.
정해진 규정 속도로 운행하는 열차는 비교적 안전 하다고 알려져 있지만 과연 얼마나 안전한가에 대하여 열차의 탈선 위험도를 측정하고 평가하여 정량적으로 표현하기는 매우 곤란하다. 이는 차륜과 레일의 상호접촉이 단순하지 않으며, 차량의 구조가 복잡하고, 곡선반경, 캔트, 완화곡선 등의 선로조건, 궤도의 틀림정도나 레일의 형상, 상태, 운전조건 등 다양한 요인이 관계되고, 각각의 영향인자들이 결합하여 탈선을 유발시키기 때문일 것이다 본 논문에서는 철도차량의 주행안전성을 저해하는 탈선에 관한 매커니즘을 탈선종류에 따라 설명하고, 탈선의 위험도가 높은 곡선부를 통과하는 열차의 탈선계수를 결정함에 있어 윤중, 횡압의 추정식에 관한 연구를 통해서, 그에 영향을 주는 각각의 변수들의 상관관계와 민감도 등에 관한 연구를 수행하였다. 연구를 위해서 실제 운행하고 있는 서울도시철도 5호선 차량과 선로 조건등에 대하여 Visual Fortran 및 Matlab을 사용하여 전산해석을 수행하였다. 그 결과 급곡선부에서는 곡선 통과속도(v)가 증가하여도 초기 외궤측 윤중정상분(□)의 변화가 커 추정탈선계수는 감소하고, 일반 곡선부에서는 외궤측 윤중정상분(□)과 곡선부 전향횡압(□)이 증가하지만 원심력 및 공기스프링(△Q_(AS))과 궤도틀림(△Q_(AD)) 그리고 이음부충격에의한 횡압 성분(△Q_(uspr))이 상대적으로 보다 크게 증가하여 추정탈선계수는 증가한다. 또한 곡선반경(R)이 증가하면 원심력 및 공기스프링에의한 횡압(△Q_(AS))이 크게 감소하고 이음부의 횡압변동분(△Q_(uspr))도 감소하여 추정탈선계수는 감소하며, 캔트(cant) 초과량이 증가하면 원심력 및 공기스프링에의한 횡압(△Q_(AS))은 감소하고 외궤측 윤중정상분(□)도 감소하지만 윤중정상분(□)의 감소가 상대적으로 커 결과적으로 탈선계수는 증가한다. 아울러 궤도 줄틀림 표준편차(σ_(z))의 변화에서 줄틀림 표준 편차가 증가하면 줄틀림의한 횡압(△Q_(AD))의 증가로 추정탈선계수는 증가하며, 내궤측 횡압 윤중비(κ)가 증가하는 경우 곡선부 전향횡압(Q_(i))이 급격히 증가하여 추정탈선계수는 급격히 증가한다. 마지막으로 외궤측 차륜의 정지윤중비(□)가 증가하는 경우에, 외궤측 윤중정상분(□)의 급격한 증가로 추정탈선계수는 감소하였다. 또한 실제 선로조건(길동-＞강동, 곡선반경, 캔트, 완화곡선) 및 열차 운행조건(곡선반경에 대한 제한속도)를 입력 변수로 하여도 최대 추정탈선계수가 0.49로서, 한계탈선계수 0.8을 크게 밑돌아 안전한 것으로 평가되었다.
It is very difficult to quantitatively evaluate derailment safety of train in reality how much running train is safe in reality and how much margin is left for speed increase in terms of derailment safety, even though the train is running at a given regulation speed in track at the present time. The...
It is very difficult to quantitatively evaluate derailment safety of train in reality how much running train is safe in reality and how much margin is left for speed increase in terms of derailment safety, even though the train is running at a given regulation speed in track at the present time. The reason is that wheel/rail contact geometry is complex, train configuration is also complex, and track conditions such as curvature, cant, transition curve, track irregularities, wheel/rail profile, operating conditions are interconnected complicatedly in terms of derailment. So new derailment criterion of railway advanced countries are investigated in advance. Also, the computer program for symmetric and asymmetric wheel/rail contact characterization is developed to prepare analysis of running safety in terms of contact mode types. To decide derailment coefficients to pass through curve having high risk of derailment, derailment prediction equation in terms of the ratio of lateral load over wheel load is studied to derive the requirements of safety. And relevant parameters are studied to investigate functional relationship and sensitivity of variables affecting derailments. SMRT train Line No. 5 Bogie is selected to do numerical study considering rolling stock and track conditions.
It is very difficult to quantitatively evaluate derailment safety of train in reality how much running train is safe in reality and how much margin is left for speed increase in terms of derailment safety, even though the train is running at a given regulation speed in track at the present time. The reason is that wheel/rail contact geometry is complex, train configuration is also complex, and track conditions such as curvature, cant, transition curve, track irregularities, wheel/rail profile, operating conditions are interconnected complicatedly in terms of derailment. So new derailment criterion of railway advanced countries are investigated in advance. Also, the computer program for symmetric and asymmetric wheel/rail contact characterization is developed to prepare analysis of running safety in terms of contact mode types. To decide derailment coefficients to pass through curve having high risk of derailment, derailment prediction equation in terms of the ratio of lateral load over wheel load is studied to derive the requirements of safety. And relevant parameters are studied to investigate functional relationship and sensitivity of variables affecting derailments. SMRT train Line No. 5 Bogie is selected to do numerical study considering rolling stock and track conditions.
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