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철도차량 전면창유리 충격시험에 관한 연구
A Study on Impact Testing of a Rolling-stock Windscreen 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.16 no.5 = no.78, 2013년, pp.365 - 371  

전홍규 (Korea Railroad Research Institute) ,  박찬경 (Korea Railroad Research Institute) ,  서정원 (Korea Railroad Research Institute) ,  전창성 (Korea Railroad Research Institute)

초록
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철도차량 전면창유리 충격 시험 및 특성 파악을 위해 유럽 및 국내의 전면창유리 충격 시험 방법을 비교 검토하였다. EN 15152에 따른 고속철도차량의 전면창유리 충격 시험이 가능한 정도인 약 500km/h 속도로 충돌체를 발사할 수 있는 압축 공기식 충격 실험 발사 장치를 설계 및 제작하였으며, 이 발사장치의 충돌체 발사 성능 확인을 위해 속도 보정 실험을 실시하여 압축 공기에 따른 충돌체의 발사 속도 관계식을 도출하였다. 도시철도 및 일반철도에 사용되는 동일한 사양의 전면창유리 시편($1000mm{\times}700mm$)에 제작한 발사 장치를 이용해 충돌 시험을 수행하여 충돌 속도에 따른 시편의 충격 특성을 살펴보았다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study describes impact test methods for a rolling-stock windscreen executed in Korea and Europe. Air-pressurized impact test equipment for the front windscreens of high speed trains was designed and manufactured. The equipment is capable of launching a projectile at 500km/h, in accordance with ...

주제어

#전면창유리   #철도차량   #충격시험   #접합유리   #충격특성  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 EN 15152에 따른 철도차량 전면창유리 충격시험을 수행할 수 있는 압축 공기식 충격 실험 발사장치를 제작하여 충돌체 발사성능을 확인하고, 전면창유리와 동일한 사양으로 제작된 접합유리 시료에 충격 실험을 실시함으로써 국내에서 EN 15152에 의한 전면창유리 충격시험의 가능성 및 창유리의 충격 특성을 파악하고자 한다.
  • 이때 EN 15152에 의한 충격시험은 (0±0.5)℃ 저온 및 (20±5)℃ 상온에서 각각 2회씩 시험하여 시편의 관통 여부를 판단하는 것이 목적이나, 본 연구는 EN 15152에 의한 시편의 충격특성에 주안점을 두었으며, 상온에서 충돌체 충격 시험을 실시하였다.

가설 설정

  • 1과 같은 모양의 1kg 무게의 알루미늄(AL) 충돌체를 열차 속도에 160km/h를 더하여 변환된 충돌체 속도(Table 1)로 전면창유리에 충돌시켜, 창유리가 관통되는지 여부와 유리가 창틀에 고정되어 있는지를 확인하는 것이다. 이 때 160km/h를 더하는 이유는 이 속도로 교차하는 열차에서 나온 물체의 상대속도를 고려한 것이며, 유럽에서는 160km/h 이상의 속도로 운행하는 열차는 밀폐형으로 제작하기 때문에 이 속도 이하에서만 충돌할 수 있는 물체가 있다고 가정한 것이다[15].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철도차량 전후부에 장착되는 운전실 전면창유리에는 어떤 소재를 사용하는가? 따라서 외부 물질이 일정 속도로 전면창유리에 충돌하는 경우에도 관통되거나, 충돌 후면부 유리가 폭열(Spalling)되어 비산하지 않도록 충분한 기계적 강도 및 특성을 가져야 한다. 이러한 조건을 만족하기 위해 전면창유리는 2장의 판유리 사이에 폴리비닐 부티랄(PVB, Polyvinyl butyral) 막을 붙여 접합한 접합유리를 주로 사용하고 있다. PVB는 광학적 성질뿐만 아니라 접착성이 좋아 외부 충격이 발생하였을 때 조각 유리를 붙잡아 비산을 방지하므로 유리 파편으로 인한 상해를 줄여준다.
철도차량 전후부에 장착되는 운전실 전면창유리는 주행 중 어떤 역할을 수행하는가? 철도차량 전후부에 장착되는 운전실 전면창유리는 주행 중에 발생하는 바람 및 비산물로부터 운전실 내부 및 기관사를 보호해야 하는 안전용품이다. 따라서 외부 물질이 일정 속도로 전면창유리에 충돌하는 경우에도 관통되거나, 충돌 후면부 유리가 폭열(Spalling)되어 비산하지 않도록 충분한 기계적 강도 및 특성을 가져야 한다.
철도차량 전후부에 장착되는 운전실 전면창유리에 요구되는 특성은 무엇인가? 철도차량 전후부에 장착되는 운전실 전면창유리는 주행 중에 발생하는 바람 및 비산물로부터 운전실 내부 및 기관사를 보호해야 하는 안전용품이다. 따라서 외부 물질이 일정 속도로 전면창유리에 충돌하는 경우에도 관통되거나, 충돌 후면부 유리가 폭열(Spalling)되어 비산하지 않도록 충분한 기계적 강도 및 특성을 가져야 한다. 이러한 조건을 만족하기 위해 전면창유리는 2장의 판유리 사이에 폴리비닐 부티랄(PVB, Polyvinyl butyral) 막을 붙여 접합한 접합유리를 주로 사용하고 있다.
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참고문헌 (17)

  1. F.W. Flocker, L.R. Dharani (1997) Modelling fracture in laminated architectural glass subject to low velocity impact, Journal of Materials Science, 32, pp. 2587-2594. 

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  2. Commission of the European communities (2008) Commission decision of 21 February 2008 concerning a technical specification for interoperability relating to the 'rolling stock' subsystem of the trans-European high-speed rail system, 2008/232/CE. 

  3. The European Commission (2011) Commission decision of 26 April 2011 concerning a technical specification for interoperability relating to the rolling stock subsystem - 'Locomotives and passenger rolling stock' of the trans-European conventional rail system, 2011/291/EU. 

  4. European Standard (2007) Railway applications - front windscreens for train cabs, EN 15152:2007. 

  5. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2010) Guidelines for railway safety standards (Notice of MLIT 2010-637) [Appendix 18] Detail pane safety standards for railway vehicles 

  6. S.M. Wiederhorn, B.J. Hockey (1983) Effect of material parameters on the erosion resistance of brittle material, Journal of Materials Science, 18, pp. 766-780. 

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  7. M.M. Chaudhri, C.R. Kurkjian (1986) Impact of small steel spheres on the surfaces of "Normal" and "Anomalous" glasses, Journal of the American Ceramic Society, 69(5), pp. 404-410. 

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  8. R.F. Cook, G.M. Pharr (1990) Direct observation and analysis of indentation cracking in glasses and ceramics, Journal of the American Ceramic Society, 73(4), pp. 787-817. 

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  9. K.H. Im, J.H. Kim, I.Y. Yang (1997) A study on penetration fracture characteristics of glass plates subjected to impact loadings, KSME International Journal, 11(6), pp. 639-649. 

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  10. R. Hosseinzadeh, M.M. Shokrieh, L. Lessard (2006) Damage behabior of fiber reinforced composite plates subjected to drop weight impacts, Composites Science and Technology, 66, pp. 61-68. 

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  11. J.Y. Chang, N.S. Choi (2009) Surface fracture behaviors of unidirectional and cross ply glass fiber/epoxy lamina-coated plates under a small-diameter steel ball impact, Journal of the Korean Society for Composite Materials, 22(4), pp. 33-40. 

  12. H.B. Kwon, D.S. Chang (2010) A study on the window glass pressure for high-speed train, Journal of the Korean Society for railway, 13(4), pp. 371-375. 

  13. D.S. Chang, W. Yi (2011) A study on the pressure test of the glass window for high speed train, Journal of the Korean Society for railway, 14(5), pp. 391-397. 

    원문보기 상세보기 crossref

  14. C.S. Jeon, Y.G. Kim, S.H. Yun, H.B. Kwon, et al. (2012) A study on impact damage characteristics of the window glass for high speed train, Journal of the Korean Society for railway, 15(3), pp. 217-223. 

    원문보기 상세보기 crossref

  15. International Union of Railways (2002) Layout of driver's cab in locomotives, railcars, multiple unit trains and driving trailers, UIC CODE 651. 

  16. Railway Safety (2002) Structural requirements for windscreens and windows on railway vehicles, Railway Group Standard, GM/RT 2456. 

  17. Railway Safety (2012) Requirements for rail vehicle structures, Railway Group Standard, GM/RT 2100. 

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