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기존선 고속화 시 열차 하부 열차풍 예측을 위한 현장 측정 시험
Field Measurements to Predict the Wind Gust under Train at the Speed-up of Conventional Railway Lines 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.13 no.4 = no.59, 2010년, pp.376 - 381  

권혁빈 (한국철도기술연구원 초고속열차연구실) ,  남성원 (한국철도기술연구원 철도환경연구실) ,  고태환 (한국철도기술연구원 신소재틸팅열차시스템연구단) ,  전병길 (한국철도기술연구원 초고속열차구실) ,  김만철 (한국철도기술연구원 차륜궤도연구실)

초록
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본 연구에서는 주요 간선 철도 노선의 고속화 시 열차풍 예측을 위하여 KTX 열차, 누리로 열차 및 TTX 열차를 대상으로 호남선과 경부선에서 Kiel-probe를 이용한 열차풍 측정 프루브 어레이와 다채널 압력측정 시스템을 이용하여 열차풍 현장 측정 시험을 수행하였다. 시험 결과, 열차가 통과하는 동안의 열차하부 평균유속을 열차의 속도로 나눈 값은 열차 속도에 무관하고 차량의 종류에만 관계하기 때문에, 주어진 열차의 종류와 열차 속도에 대하여 열차 하부의 유속을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 열차 하부 형상과 하부 열차풍특성의 관계에 대해서도 논하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, field measurements on KTX, Nuriro and TTX train have been conducted at Kyeongbu and Honam line to predict the wind gust under train at the speed-up of major conventional railway lines using Kiel-probe array and multi-channel pressure scanning system. The results show that the average ...

주제어

#열차 하부 열차풍   #자갈 비산   #기존선 고속화  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나, 실제 노선에 투입될 차량은 아직 발주와 제작이 이루어지지 않았기 때문에 차량의 형상이 결정되지 않은 상황이므로 자갈비산의 정확한 평가가 쉽지 않은 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 현재 운행하고 있는 EMU 열차인 누리로 열차의 열차풍을 평가한 후 이를 바탕으로 EMU 차량의 자갈비산 특성을 평가하고자 한다.
  • 본 연구에서는 고속화 계획[5]이 수립된 6개의 주요 철도 노선에 대한 열차풍 예측을 위하여 대상 노선에 투입 예정인 TTX 열차와 EMU 차량의 일종인 누리로 열차를 대상으로 각각 호남선과 경부선에서 열차풍 현장 측정 시험을 수행하였다. 또한, KTX-II 열차의 열차풍 예측을 위하여 하부 형상이 유사한 KTX 열차에 대해서도 현장 측정 시험을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 고속화 계획이 수립된 6개의 주요 철도 노선에 대한 열차풍 예측을 위하여 KTX 열차, 누리로 열차 및 TTX열차를 대상으로 호남선과 경부선에서 열차풍 현장 측정 시험을 수행하였으며, 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열차풍이란? 열차의 속도가 증가하게 되면 열차풍의 크기가 커지며, 이는 자갈비산의 확률이 높아지게 됨을 의미한다. 열차풍은 주행 시 차량 표면에 형성되는 유동 경계층과 차체 하부에 부착된 각종 기기와 대차, 차량 연결부 등의 복잡한 형상으로 인하여 유도되는 강한 난류 유동이며, 열차의 속도가 증가할수록 비례하여 증가하는 특성이 있다. 또한, 열차풍은 차량의 하부형상의 영향을 크게 받기 때문에 동일한 주행 속도에서도 열차의 종류에 따라 열차풍의 크기가 달라질 수 있으며, 이로 인해 자갈비산의 확률도 달라질 수 있다.
자갈비산 현상의 원인은? 자갈비산 현상은 열차 주행 시 차체 하부에서 발생하는 열차풍과 겨울철 차량 하부에 부착된 설빙의 낙하가 원인이 되어 발생하는 현상으로서, 비산된 자갈이 차체 하부에 충돌하게 되면 열차속도에 해당하는 속도로 가속되어 커다란 운동에너지를 얻은 자갈은 선로주변으로 고속으로 비산하거나 도상의 또 다른 도상자갈과 충돌하여 순간적으로 다량의 자갈의 연쇄적인 비산을 야기하여 차량과 궤도 및 선로주변의 인명과 시설에 각종 피해를 야기하게 된다[1].
KTX 열차, 누리로 열차 및 TTX열차를 대상으로 호남선과 경부선에서 수행한 열차풍 현장 측정 시험의 결과는? (1) 열차가 통과하는 동안의 열차하부 평균유속을 열차의 속도로 무차원화할 경우, 150km/h에서 300km/h 사이의 열차 속도에서 일정한 값을 나타내는 것으로 나타났으며, (2) 이는 열차의 종류와 열차 속도가 정해질 경우, 열차 하부의 유속을 예측할 수 있는 것으로 생각할 수 있다. (3) 또한, 하부 형상이 편평한 KTX 열차의 경우에는 열차풍 평균유속이 상대적으로 낮게 나타났으며, (4) 하부의 기기들이 돌출되어 장착된 TTX 열차 및 누리로 열차의 경우에는 열차풍 평균유속이 상대적으로 높게 나타났다.
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참고문헌 (7)

  1. M. Yoshida, M. Uchida, N. Yaguchi, N. Mifune (1992) Countermeasures for Ballast-flying Phenomena Caused by Highspeed Trains, RTRI Report, 6(6), pp. 27-36. 

  2. H.B. Kwon C.S. Park (2005) A Study on the Ballast-flying Phenomena by Strong Wind Induced by High-speed Train, Journal of the Korean Society for Railway, 8(1), pp.6-14. 

  3. H.B. Kwon, C.S. Park (2006) An Experimental Study on the Relationship between Ballast-flying Phenomenon and Strong Wind under High-speed Train, World Congress on Railway Research 2006. 

  4. J.Y. Kim, T.Y. Kim, Y.C. Ku, S.H. Yun, H,B. Kwon, D.H. Lee (2005) A Study of Tie Shape Effects for Reduction of Underbody Train Gust of High-Speed Train, Journal of the Korean Society for Railway, 8(5), pp.210-215. 

  5. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2009), Railway speed-up plan for conventional line. 

  6. Korea Railroad Research Institute (2009) 2009 Research and Testing Facilities, pp. 223. 

  7. Korea Railroad Research Institute (2009) 2009 Research and Testing Facilities, pp. 201. 

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