선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 기존선 완화곡선부 주행 시 완화곡선 궤도에 미치는 궤도작용력을 평가하고자 고속차량(KTX), 일반 차량(무궁화) 및 틸팅차량의 측정결과를 비교, 검토 하였으며 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 3. 본 연구를 통해 곡선반경과 캔트 등의 선형조건이 정량적이지 못하고 직, 곡선사이의 캔트체감을 위해 불가피하게 평 면틀림 이 유발되는 완화곡선부에서의 열차 주행에 따른 궤도작용력을 장기간의 측정데이터를 이용하여 최대 발생 빈도에 근거한 확률 분석을 수행함으로써 완화곡선 궤도가 부담하는 궤도작용력의 발생경향을 캔트변화에 따른 열차종별 확률 밀도 함수의 범위로 도출하였다.
- 6과 같이 침목간 중심에서 각각 100mm 떨어진 위치에 레일복부의 중립축에 45°의 각도를 가지고 8방향으로 결선된 윤중게이지를 부착하여 측정한다. 계측 시 열차는 고속으로 주행하므로 실제 발생한 윤중을 왜곡하거나 데이터의 손실이 발생되지 않도록 충분한 수집율(Sampling Rate)을 설정하였다.
- 틸팅차량은 현재 시제차량 제작을 마치고, 충북선을 시작으로 시운전 시험이 단계적으로 진행되고 있으며 틸팅차량의 시스템 안정화를 위해 차량 외에 궤도 구조물, 전차선, 신호 등 각 시스템 상호간의 인터페이스 검증을 위한 관련분야의 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 현장측정을 통해 획득한 틸팅차량(힌빛200호) 과 고속차량(KTX) 및 일반차랑(무궁화)의 완화곡선구간 주행 시 발생하는 동적윤중 및 횡압 측정 데이터를 이용하여 캔트체감구간에서의 틸팅차량과 기존 차량의 주행패턴을 비교하고 윤중, 횡압변동량의 확률적인 검토를 수행하였다.
- 또한 이러한 데이터 분포가 정규 분포에 가까운 것으로 판단하여 가우시안 확률분포(Gaussian probability distribu- tion)를 측정 궤도 작용력의 분석에 적용하였다.
- 또한, Fig. 5와 같이 완화곡선구간내 총 5개소에서의 캔트체감에 따른 윤중과 횡압 변형율의 변화를 동시에 측정할 수 있도록 현장측정 시스템을 구성하였으며, 대상선로에서 측정된 윤중과 횡압은 증폭기를 통해 증폭되어 MGC-PLUS(Data Acquisition System)에 저장한 후, 오리진 TM 프로그램을 사용하여 분석하였다. 측정위치별(캔트별) 센서설치 전경은 Fig.
- 이 기준에서 표준치는 설계 개념으로써 극한한계치의 의미를 가지고 있으며, 참고치는 측정결과를 바탕으로 제정된 수치로써 측정결과가 통상 이 범위 내에 있는 값을 의미하며 측정 평균치를 나타낸다. 또한, 한국철도기술연구원에서 고속선 KTX 증속 시 주행 안전성 판단을 위해 사용한 독일기준과도 비교하였다.
- 본 연구에서 선정한 측정개소를 통과하는 차량의 주행방향은 원곡선 종점에서 완화곡선을 지나 직선구간으로 진입하는 방향으로, 가속 구간에서 측정하였다.
- 본 절에서는 현장측정 데이터를 캔트 및 열차종별로 구분하여 각각의 측정데이터의 평균, 표준편차 및 상관계수를 산출함으로써 식 (1)을 이용하여 궤도작용력(윤중, 횡압)의 확률분포를 검토하였다.
- 완화곡선 시, 종점부를 포함하고 일정한 캔트체감 간격을 고려하여 완화곡선상의 5개소를 측정개소로 선정하여 윤중 및 횡압 측정을 실시하였으며, 측정 위치별 캔트량은 Fig. 3과 같다.
- 완화곡선구간을 주행하는 열차에 따른 궤도작용력을 검토하기 위해 시운전 구간 중 곡선반경이 600m이고 완화곡선 상의 캔트변화가 뚜렷한 개소에서 윤중과 횡압을 측정하였다.
- 윤중 게이지 설치위치는 측정구간의 내, 외측 레일에 Fig. 6과 같이 침목간 중심에서 각각 100mm 떨어진 위치에 레일복부의 중립축에 45°의 각도를 가지고 8방향으로 결선된 윤중게이지를 부착하여 측정한다. 계측 시 열차는 고속으로 주행하므로 실제 발생한 윤중을 왜곡하거나 데이터의 손실이 발생되지 않도록 충분한 수집율(Sampling Rate)을 설정하였다.
- 윤중과 횡압 게이지를 통해 획득한 변형률 신호를 하중으로 환산하기 위해 현장에서 소정의 가력프레임(윤중 및 횡압검정기)을 이용하여 정적 궤도작용력(윤중 및 횡압) 검정시험을 수행하였다. 하중검정은 단계별(10~4QkN, 4단계) 가력시 획득한 정적 윤중 및 횡압변형률을 이용하여 선형 회귀분석을 수행하며, 이를 통해 산출한 1차 선형회귀식에 측정 변형률 신호를 대입하여 하중단위로 환산할 수 있다[2].
- 측정 시 열차는 고속으로 주행하므로 실제 발생한 응답치의 왜곡과 데이터 손실을 방지하고자 Table 6과 같이 충분한 데이터 수집율(Sampling Rate)을 설정하여 측정을 실시하였다. 또한 발생한 윤중 이외의 노이즈 성분들은 주파수 분석을 통해 디지털 필터로 로우패스 필터링(Low pass filtering)과 하이패스 필터링(High pass filtering) 처리를 함으로써 데이터의 신뢰성을 높였다.
- 횡압 게이지 부착위치는 곡선구간을 주행하는 열차에 의해 레일 및 궤도에 발생하는 동적횡압을 파악하기 위해 곡선 구간 내, 외측 레일에 변형률 게이지를 부착하여 측정하였다. 레일에 발생하는 횡압을 측정하기 위한 횡압 게이지 설치전경 및 부착도는 Fig.
대상 데이터
- 측정대상 차량은 크게 틸팅차량(한빛 200호), 고속차량 (KTX) 및 일반차량(무궁화)으로 구분되며, 열차별 완화곡선구간 주행에 따른 궤도작용력을 평가하였다. 측정구간을 통과하는 차량의 하중 제원과 열차종별 측정횟수 및 평균주행속도는 각각 Table 3 및 Table 4와 같다.
성능/효과
- 1. 캔트 및 열차종별 윤중발생 확률분포 검토결과, 고정식 대차구조를 갖는 기존 차량의 캔트변화에 따른 발생 윤중은 일정 범위 내에서 작은 편차로 분포하는 것으로 나타났으나 진자식 대차구조인 틸팅차량의 경우 캔트의 변화에 대응하는 차체의 틸팅작용에 따라 비교적 넓은 범위에 큰편차로 분포하는 것으로 나타났다.
- 2. 캔트 및 열차종별 횡압발생 확률분포 검토결과, 일반 열차에 비해 틸팅차량의 경우 차체의 틸팅작용에 따른 곡선 구간 주행 시 차량의 동요 및 초과원심력에 의한 내, 외측 횡압 증가량을 기존 차량보다 캔트 140mm(PC) 구간에서 최대 48% 감소시키는 것으로 나타났다.
- 발생되는 것으로 나타났다. 또한 이러한 궤도작용력의 발생경향이 설계하중의 크기에 지배적으로 영향을 받음으로써 대부분의 빈도수를 차지하는 대표적인 윤중(혹은 횡압)과 그 값을 기준으로 분포하는 크거나 작은 하중이발생되는 것으로 나타났다.
- 또한 캔트 0mm인 지점에서 내, 외측 윤중은 유사하나캔트가 증가함에 따라 내, 외측 윤중의 증가폭이 다소 커지는 경향이 나타났다.
- 경향이 나타났다. 또한, 틸팅차량의 경우 캔트의 변화에 따라 설계축중과의 편차가 기존 일반차량보다 다소 크게 나타났다.
- 무궁화 및 KTX차량과 같이 틸팅효과가 없는 고정식 대차 구조의 경우 일반적으로 캔트체감에 따른 윤중 발생의 분포범위가 일정범위 내에서 작은 편차로 나타났으나, 틸팅 차량의 경우 차체의 틸팅효과로 인한 동적 윤중의 변동으로 인해 보다 큰 범위에 분포하는 것을 확인할 수 있다.
- 반면, 틸팅차량의 경우 캔트별 내측 윤중 최대 편차는 28.85kN, 외측 윤중의 최대 편차는 39.63kN으로 나타나 고정식 대차구조의 기존 차량보다 캔트변화에 따른 발생 윤중의 편차가 큰 것으로 나타났다.
- 열차종별 완화곡선부 통과 시 캔트변화에 따른 내, 외즉횡압 측정결과, Fig. 7과 같이 무궁화 및 KTX의 경우 캔트량 40mm 이상에서 내, 외측 횡압의 (+), (-) 방향 성분이함께 발생하는 것으로 나타났다. 이는 Fig.
- 열차종별 캔트 0mm인 지점(SP) 주행 시 내, 외측 윤중은 유사 하나 캔트 증가에 따라 내, 외측 윤중의 증가폭이 다소 커지는 경향이 나타났다. 또한, 틸팅차량의 경우 캔트의 변화에 따라 설계축중과의 편차가 기존 일반차량보다 다소 크게 나타났다.
- 캔트 C=0mm(SP), C=140nml(PC)인 지점 주행시는 완화곡선 시, 종점으로 선형 기하구조 특성상 하중발생 경향이 유사하게 나타나고 있으나, 캔트 증가에 따라 내, 외측 횡압의 증가폭이 다소 커지는 경향으로 나타났다. 틸팅차량의 경우 캔트의 변화에 따라 설계축중과의 편차가 기존 일반차량보다 다소 크게 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.