본 연구에서는 터널에서의 압력 변동값을 이용하여 차량의 기밀도를 측정하였다. 차량의 기밀도는 이명감과 깊은 관계가 있으므로, 차량의 기밀도를 추정하는 것은 실내 압력 변동을 파악하는데에 필수적이다. 차량의 기밀도를 알면, 실내압력 변동을 예측할 수 있다. 또한 이명감은 고속열차 뿐만아니라 급행 대심도 열차에서도 야기될 수 있는 문제이다. 본 연구에서는 각국의 다양한 이명감 기준을 비교 검토하였으며, ITX-청춘, KTX, KTX-산천(호남) 차량을 이용한 현차실험 데이터를 바탕으로 각 차량의 차량 기밀도를 추정하였다. 이 기밀도 값을 이용하여 차량 내부의 압력 변동값을 수치계산하였으며, 시험값과 비교하여 양호한 결과를 얻었다. 향후 고속차량 고속화를 위해서는 환기장치를 차단식이 아닌 연속환기 방식으로 할 필요가 있다.
본 연구에서는 터널에서의 압력 변동값을 이용하여 차량의 기밀도를 측정하였다. 차량의 기밀도는 이명감과 깊은 관계가 있으므로, 차량의 기밀도를 추정하는 것은 실내 압력 변동을 파악하는데에 필수적이다. 차량의 기밀도를 알면, 실내압력 변동을 예측할 수 있다. 또한 이명감은 고속열차 뿐만아니라 급행 대심도 열차에서도 야기될 수 있는 문제이다. 본 연구에서는 각국의 다양한 이명감 기준을 비교 검토하였으며, ITX-청춘, KTX, KTX-산천(호남) 차량을 이용한 현차실험 데이터를 바탕으로 각 차량의 차량 기밀도를 추정하였다. 이 기밀도 값을 이용하여 차량 내부의 압력 변동값을 수치계산하였으며, 시험값과 비교하여 양호한 결과를 얻었다. 향후 고속차량 고속화를 위해서는 환기장치를 차단식이 아닌 연속환기 방식으로 할 필요가 있다.
In this study, we measured the air tightness of a train using pressure variation in tunnels. To estimate the air tightness of a train is essential to comprehend the pressure variation of the cabin because air tightness is strongly related with ear discomfort. If we can determine the air tightness, w...
In this study, we measured the air tightness of a train using pressure variation in tunnels. To estimate the air tightness of a train is essential to comprehend the pressure variation of the cabin because air tightness is strongly related with ear discomfort. If we can determine the air tightness, we can predict the pressure variation of the cabin. Also, ear discomfort is a problem that can be caused in a high speed train, as well as in Korea's Great Train Express. In this study, we compared the various international standards for ear discomfort and estimated the air tightness of each vehicle based on experimental data obtained using the ITX, KTX and KTX-sancheon(honam) vehicles. The internal pressure variation of the trains is numerically calculated using the air tightness value. The results are good compared to the experimental results. Instead of flap type ventilation, in the future, continuous ventilation equipment will be needed for speed-up.
In this study, we measured the air tightness of a train using pressure variation in tunnels. To estimate the air tightness of a train is essential to comprehend the pressure variation of the cabin because air tightness is strongly related with ear discomfort. If we can determine the air tightness, we can predict the pressure variation of the cabin. Also, ear discomfort is a problem that can be caused in a high speed train, as well as in Korea's Great Train Express. In this study, we compared the various international standards for ear discomfort and estimated the air tightness of each vehicle based on experimental data obtained using the ITX, KTX and KTX-sancheon(honam) vehicles. The internal pressure variation of the trains is numerically calculated using the air tightness value. The results are good compared to the experimental results. Instead of flap type ventilation, in the future, continuous ventilation equipment will be needed for speed-up.
본 연구에서는 승객 이명감에 대한 차체 기밀도 추정에 관하여 분석하였다. 고속철도를 운영하고 있는 주요국의 이명감 가이드라인을 비교 분석하였으며, 기밀차량에 대한 압력 변동 가이드라인과 차량 기밀도를 검토하였다.
제안 방법
한편, 국내에서도 이명감과 터널 단면적의 관계를 연구한 일련의 연구들이 이루어졌다[3-6]. 본 연구에서는 각국의 이명감 기준들을 비교 분석하였으며, ITX-청춘열차, KTX, KTX-산천(호남) 고속차량을 이용하여 각 노선에서의 대표적인 터널을 대상으로 실시한 실차 시험 데이터를 바탕으로 우리나라에서 운행되고 있는 대표적인 고속차량들에 대한 각 차량별 차체의 정량적 기밀도 값을 최초로 구하였다.
또한, 각 차량별로 구한 기밀도 값이 타당한지를 분석하기 위하여, 객실 내부의 압력 변동값을 수치계산하였으며, 이를 현차 시험으로 구한 측정값과 비교한 결과, 서로 잘 일치함을 알 수 있었다. 기밀차량인 KTX 및 KTX-산천(호남) 고속차량이 터널 진출입시, HVAC 장치의 외부 공기 취입구에 플랩을 여닫는 구조로 거의 같지만, 차량 편성이나 사용년수에 따라 기밀도가 변함을 알 수 있었다.
대상 데이터
사용한 압력센서는 ±10kPa 범위에서 사용 가능한 Druck사의 PMP4070 대기압계이며, 최대 샘플속도는 100kS/s로 16비트 16채널의 AD 변환기로 받은 데이터를 실시간 그래픽 처리하였다. 대상 차량인 ITX-청춘 열차는 경춘선의 강촌1터널에서 측정하였으며, KTX-산천(호남)차량은 호남 고속선의 노령터널에서, KTX 차량은 경부고속선의 운주터널에서 각각 측정하였다. 경춘선의 경우, 2014년 9월, 호남 및 경부선은 2014년 10월에 각각 현차 시험을 실시하였으며, 고속차량의 경우, 선두 차량에 동력기기들이 많이 장착되어 있어서 Fig.
데이터처리
고속철도를 운영하고 있는 주요국의 이명감 가이드라인을 비교 분석하였으며, 기밀차량에 대한 압력 변동 가이드라인과 차량 기밀도를 검토하였다. 현재 우리나라에서 운행하고 있는 고속차량들에 대한 차체 기밀도를 추정하기 위하여 각노선의 대표적인 터널을 열차가 주행할때의 차량 내외부 압력 변동 데이터를 비교하고, 압력 변동율을 계산하여 쾌적성 가이드라인을 만족하는지를 분석하였다. 비기밀차량인 ITX-청춘 열차는 가이드라인에 근접하게 만족하였으나, 기밀차량인 KTX 및 KTX-산천(호남) 차량은 가이드라인보다 훨씬 작은 값을 가진다.
성능/효과
현재 우리나라에서 운행하고 있는 고속차량들에 대한 차체 기밀도를 추정하기 위하여 각노선의 대표적인 터널을 열차가 주행할때의 차량 내외부 압력 변동 데이터를 비교하고, 압력 변동율을 계산하여 쾌적성 가이드라인을 만족하는지를 분석하였다. 비기밀차량인 ITX-청춘 열차는 가이드라인에 근접하게 만족하였으나, 기밀차량인 KTX 및 KTX-산천(호남) 차량은 가이드라인보다 훨씬 작은 값을 가진다. 또한 각 차량의 차체 기밀도를 정량적으로 계산하였다.
4이다. 정량적으로 구한 기밀도 값을 이용하여 수치해석한 객실내 압력변동값은 시험으로 측정한 결과값과 정량적 및 정성적으로 잘 일치하였다.
후속연구
기밀차량인 KTX와 KTX-산천(호남)의 비교로부터, 차량 년령과 운행 횟수가 많아질수록 경년 열화로 인하여 차체 기밀도가 향후 더 떨어질 것으로 예측되므로, 객실내 승객 이명감 기준을 만족시키기 위하여, 일정 시기가 도래하면, 공조장치 및 출입문, 갱웨이링 부위의 기밀 및 패킹 등에 대한 유지보수 및 교환이 필요하며, 향후, 차량 속도 향상을 위해서는 공조장치의 외부 공기 취입구를 플랩 차단식이 아닌 연속환기 방식으로 할 필요가 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이명 현상이 나타나는 장소는?
객실 내부로 전파된 압력 변화에 대하여 인체의 外耳와中耳 사이에 압력 차이가 발생하여 귀가 멍하게 느껴지는 일종의 이명감이 발생한다. 이러한 이명 현상은 항공기나 엘리베이터를 이용할 때에도 흔히 나타나는 현상이며, 고속철도차량이나 대부분의 노선이 지하 터널인 대심도 급행 열차에서도 종종 나타난다. 또한 이명감은 사람의 건강 상태, 성별, 연령 및 신체 조건에 따라서 같은 압력 변동 조건에서도 탑승객 개개인별로 발생 정도가 다르므로 일률적으로 판단하기 어렵다[1,2].
고속차량들에 대한 각 차량별 차체의 정량적 기밀도 값의 타당성을 분석하기 위해 계산한 것은?
또한, 각 차량별로 구한 기밀도 값이 타당한지를 분석하기 위하여, 객실 내부의 압력 변동값을 수치계산하였으며, 이를 현차 시험으로 구한 측정값과 비교한 결과, 서로 잘 일치함을 알 수 있었다. 기밀차량인 KTX 및 KTX-산천(호남) 고속차량이 터널 진출입시, HVAC 장치의 외부 공기 취입구에 플랩을 여닫는 구조로 거의 같지만, 차량 편성이나 사용년수에 따라 기밀도가 변함을 알 수 있었다.
이명감을 판단하기 어려운 이유는?
이러한 이명 현상은 항공기나 엘리베이터를 이용할 때에도 흔히 나타나는 현상이며, 고속철도차량이나 대부분의 노선이 지하 터널인 대심도 급행 열차에서도 종종 나타난다. 또한 이명감은 사람의 건강 상태, 성별, 연령 및 신체 조건에 따라서 같은 압력 변동 조건에서도 탑승객 개개인별로 발생 정도가 다르므로 일률적으로 판단하기 어렵다[1,2]. 한편, 국내에서도 이명감과 터널 단면적의 관계를 연구한 일련의 연구들이이루어졌다[3-6].
참고문헌 (11)
T. Maeda (1998) Aerodynamic characteristics of train and countermeasures for decreasing micro-pressure wave, Railway Technical Research Institute, RTRI report, 20, pp. 184-227.
M. Kobatashi, Y. Suzuki, K. Akutsu, S. Ozawa (1997) Alleviating aural discomfort of passengers on shinkansen by controlling air flow rate in ventilation system, Journal of Japan Society of Mechanical Engineers(B), 63(614), pp. 3294-3301.
S.H. Kim, Y.O. Moon, J.H. Seok, K.R. Kim, C.D. Kim, H.S. Yu (2007) A study on the optimum cross-section design that satisfies the criteria of aural discomfort in Honam high speed railway tunnel, Proc. of Korean Society for Rock mechanics, Jeju, pp. 19-36.
S.H. Kim, Y.O. Moon, J.H. Seok, H.J. Cho, H.S. Yu, J.H. Choi, H.K. Lim (2007) Analysis of Aerodynamic Characteristics for determination of tunnel cross section in Honam high speed railway, Proc. of the Korean Society for Railway, Uiwang, pp. 310-333.
K.W. Chung, Y.C. Hwang, C.H. Cha (2005) A study on the passenger's ear-discomfort from the railroad tunnels in series, Proc. of Korean Society of Civil Engineers, Jeju, pp. 5675-5678.
H.B. Kwon (2015) A study on the minimum cross-sectional area of high-speed railway tunnel satisfying passenger ear discomfort criteria, Journal of Korean Society for Computational Fluids Engineering, 20(3), pp. 62-69.
International Union of Railways (2005) Determination of railway tunnel cross-sectional areas on the basis of aerodynamic considerations, International Union of Railways, UIC 779-11.
International Union of Railways (2002) Measures to ensure the technical compatibility of high-speed trains, International Union of Railways, UIC 660.
S.W. Nam (2004) A study on the characteristics of internal and external pressure variation for KTX, Journal of the Korean Society for Railway, 7(1), pp. 26-31.
S.W. Nam (2013) Analysis for characteristics method on wind pressure of trains crossing in tunnel, Journal of the Korean Society for Railway, 16(6), pp. 454-459.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.