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고속철도용 판토그라프 접촉력 측정을 위한 스트레인 게이지 내장형 하중센서 개발
Development of Force Sensor to Measure Contact Force of Pantograph for High-Speed Train 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.13 no.5 = no.60, 2010년, pp.488 - 492  

박찬경 (한국철도기술연구원) ,  김영국 (한국철도기술연구원) ,  조용현 (한국철도기술연구원) ,  백진성 (한국철도기술연구원 고속철도연구센터)

초록
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과거부터 고속전철 및 집전시스템과 같은 핵심 주요 시스템에 대한 성능을 검증하기 위한 정교한 시험방법과 평가절차는 국내외의 전문가들을 통해 연구되어져 왔다. 판토그라프의 접촉력 측정 하중센서는 판토그라프의 특성에 따라 특수제작이 필요하다. 본 논문에서는 판토그라프와 가선시스템 간의 상호작용 특성을 평가하기 위한 항목인 접촉력을 측정하는 방법을 개선하기 위하여 개발된 스트레인 게이지 내장형 하중센서를 소개하고자 한다. 판토그라프에 직접 설치하여 수행한 정적 및 동적 검증의 결과는 매우 신뢰성을 가지고 있어 향후 고속전철용 판토그라프의 보다 효율적인 집전특성을 평가하기 위한 측정시스템의 일부로 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to verify the performance of high-speed train and core equipments such as current collection system, sophisticated tests and evaluating procedures must be considered. In case of force sensor to test contact force of pantograph, it should customize the test instruments according to character...

주제어

#스트레인 게이지 내장형 하중센서   #접촉력   #판토그라프 및 가선시스템  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 해석적으로는 유한요소법을 사용하여 도로퍼 비선형과 전차선 초기 처짐을 고려한 판토그라프-전차선로 결합시스템의 동역학 연구[7]가 수행된 바 있다. 기계적 접촉력 평가시에는 판토그라프의 특성에 따라 접촉력 측정을 위한 하중센서가 개발되어야 할 필요성이 있는데, 본 연구에서는 판토그라프의 접촉력을 직접 측정함에 있어 집전판을 떠받치고 있는 Mounting Bracket의 구조를 활용한 스트레인 게이지 내장형 하중센서를 개발하였으며, 실제 판토그라프에 장착하여 실험실에서 동적 응답정확성을 평가하여 그 활용성을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 판토그라프의 기계적 접촉 특성시험을 위해 접촉력을 직접 측정함에 있어 집전판을 떠받치고 있는 Mounting Bracket의 구조를 활용한 저중량/고강도 스트레인 게이지 내장형 하중센서를 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기 철도시스템은 무엇을 동력원으로 이용하는가? 가선에서 전기에너지를 받아 동력원으로 이용하는 전기 철도시스템은 열차가 주행하면서 판토그라프가 전차선과 접촉할 때 얼마나 안정적으로 가선을 추종하며 집전하는가에 따라 주행성능이 좌우된다. 특히, 250km/h 이상 고속 주행하는 열차에 있어서 집전특성은 열차의 주행성능에 더 큰 영향을 준다.
판토그라프의 집전특성을 평가하는 일반적인 방법에는 무엇이 있는가? 특히, 250km/h 이상 고속 주행하는 열차에 있어서 집전특성은 열차의 주행성능에 더 큰 영향을 준다. 판토그라프의 집전특성을 평가하기 위한 주요 항목인 이선과 관련하여 여러 규격들이 있으며[1-4], 일반적으로 기계적 계측을 통한 접촉력을 평가하는 방법과 아크 측정을 통하여 이선율을 평가하는 방법 등이 있다. 국내에서는 한국형 고속열차의 경우, 기계적 방법을 통해 접촉력 평가[5]를 수행한 바 있고, KTX에 아크 검측기를 개발하여 아크를 검측[6]한 경험이 있다.
고속전철용 판토그라프의 구조는 어떻게 구분되는가? Fig. 1과 같이 일반적인 고속열차 판토그라프 구조는 크게 3가지 부분으로 구분될 수 있으며, 가선에 접촉하여 집전을 유도하는 집전 팬헤드 조립체, 상승 및 하강동작을 수행하는 상부 및 하부 암 조립체, 그리고 판토그라프의 상승과 하강을 위한 공압조립체가 장착되어 판토그라프를 지지하는 하부 구조물인 프레임 조립체로 구분된다. 집전 팬헤드는 상부 암 끝 상단에 조립되며, 가선과 접촉하는 집전판과 이를 장착할 수 있는 팬헤드 및 장착 브라켓으로 이루어져 있다.
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참고문헌 (7)

  1. BS EN 50317 (2002) Railway applications - Current collection systems - Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. 

  2. UIC 794-O (1996) Pantograph - Overhead line interaction on the European high-speed network. 

  3. BS EN 50119 (2001) Railway applications - Fixed installations - Electric traction overhead contact lines. 

  4. BS EN 50367 (2006) Railway applications - Current collection systems - Technical criteria for the interaction between pantograph and overhead line (to achieve free access). 

  5. J.Y. Mok (2005) Performance Test and Dynamic Analysis of the Pantograph for the High-speed Train, PhD Thesis, Seoul National University of Technology. 

  6. S.G. Song, T.H. Lee, S.J. Cho, C.Y. Moon, S.M. Park (2010) Development of Catenary Arc Detection System, Journal of the Korean Society for Railway, 13(1), pp. 37-43. 

  7. Y.H. Cho (2008) Numerical simulation of the dynamic responses of railway overhead contact lines to a moving pantograph, considering a nonlinear dropper, Journal of sound and vibration, 315, pp. 33-454. 

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