초록 ▼

당해 년도의 주요 기술개발 내용은 차년도에 시작될 시운전시험에 대비하여 전년도에 작성된 시운전시험계획의 보완, 시험항목별 절차서 보완 작성, 시운전시험 계측시스템의 구매 및 구축, 데이터 수집용 프로그램 개발과 전체적인 시험평가에 대한 모니터링과 관리 등이며, 디스크 브레이크 온도측정 모듈 개발과 집전계 접촉력 측정해석 및 분석 시스템 개발과제가 위탁과제로 수행되었다.

1. 하부시스템의 시험평가 진행 및 관리
전체적인 사업 일정에 따라 개발품 및 하부 시스템의 시험평가는 2단계 1차년도에 시작하여 2단계 2차년도인

당해 년도의 주요 기술개발 내용은 차년도에 시작될 시운전시험에 대비하여 전년도에 작성된 시운전시험계획의 보완, 시험항목별 절차서 보완 작성, 시운전시험 계측시스템의 구매 및 구축, 데이터 수집용 프로그램 개발과 전체적인 시험평가에 대한 모니터링과 관리 등이며, 디스크 브레이크 온도측정 모듈 개발과 집전계 접촉력 측정해석 및 분석 시스템 개발과제가 위탁과제로 수행되었다.

1. 하부시스템의 시험평가 진행 및 관리
전체적인 사업 일정에 따라 개발품 및 하부 시스템의 시험평가는 2단계 1차년도에 시작하여 2단계 2차년도인 당해연도에 본격적으로 진행되었다. 현재까지 진행된 주요사항는 각 개발부품 및 하부시스템별로 개발기관 자체시험을 수행하였으며, 공식적인 시험 수행을 위한 시험절차서를 작성하여 주관기관으로 시험절차서의 승인을 요청하고 일부 개발품에 대한 시험은 완료되었다.

2. 시운전시험계획 보완
시운전시험계왹(안)은 1단계 3차년도에 작성되었으며, 당해연도에는 실제적인 시험 수행을 위한 한국고속철도건설공단과 철도청의 협조사항에 대한 협의를 계속 진행하였으며, 세부 사항에 대한 협의는 계속 진행 중이다. 시운전시험을 수행할 조직 구성을 위하여 고속전철기술개발사업에 참여하고 있는 연구기관과 협의를 수행하였으며, 협의결과 및 공장시험 상황 등을 고려하여 수정 보완된 사항을 정리하면 다음과 같다.
○ 시험일정 : 2002. 6.부터 60회 시운전 시험 수행
○ 시험속도 : 80km/h∼350km/h 사이의 9개 속도단계
○ 시험조직 : 시험총괄, 시운전시험, 시험평가의 3개 분야로 구성
○ 열차운전 : 한국고속철도건설공단의 운전사
○ 차량 검수 및 유지보수 : 별도의 인원으로 구성하고 공단 협조
○ 속도별 운전선도 작성

3. 시험항목 검토 및 보완
전년도에 보완된 시운전 시험 항목을 검토 보완하여 보다 상세하게 작성하였다. 시험항목 검토는 각각의 계측항목을 실현할 수 있도록 측정 센서의 사양, 설치위치, 측정채널 수와 측정의 효용성 등을 고려하여, 하부시스템 개발업체와의 협의를 통하여 이루어 졌다. 각 시험분야별로 2단계 3차년도의 시험항목을 어떻게 보완하였는지 설명하고 표로 비교하였다.

4. 시운전 시험계측시스템 구축
2단계 1차년도에 결정한 사항을 바탕으로 실제 계측장비와 각종센서 및 주변장치와의 인터페이스에 대한 검토를 실험실 내에서 수행하였으며, 이를 바탕으로 각 계측신호별 컨디셔너와 데이터 수집 보드를 결정하였다. 계측 위치별 센서의 종류 및 샘플링 주파수의 종류 등을 검토하여 각 모듈별 필요한 보드를 결정하여 전체 시스템을 구축하고 있다. 계측시스템에 대한 현장 보정시험은 2단계 3차년도에 공장시험 과정에서 각 센서를 설치하고 계측 프로그램과의 인터페이스 검토와 함께 수행할 예정이다.

5. 시험항목별 절차서 작성 및 보완시험
항목별 시험절차서의 작성은 전년도에 11개 분야 19개 세부 항목에 대한 시험절차서를 작성하였으며, 당해연도에는 시험항목의 수정 보완, 세부 계측방법에 대한 변경, 시운전 시험 시나리오 작성 등의 변경에 따라 필요한 사항에 대하여 수정 보완을 수행하였다. 수정 보완된 시험절차서 목록은 아래 표와 같으며, 최종 시험절차서는 시운전 시험시나리오의 작성에 따라 변경되므로 이의 진행에 따라 수정 보완하여 시운전시험수행 전까지 완료할 계획이다.

6. 집전계 접촉부 계측신호의 처리, 가공 및 분석 Tool 개발
당해연도에는 전년도에 얻은 연구결과를 기반으로 접촉력 측정 알고리즘을 보완하였고 데이터 수집 및 처리를 위한 계측시스템을 구축하였으며전용시험기를 사용하여 계측시스템과 시험방법을 검증하였다. 주요 연구결과는 다음과 같다.
o VEE 프로그램을 이용한 데이터 수집 및 처리 시스템을 개발 및 판토그라프의 가속도 및 굽힘 스트레인 측정
o G7 판토그라프의 주파수 특성 분석 : 기구부의 suspension 스프링에 이한 성분이 저주파 성분이며, 팬헤드 굽힘진동의 성분은 130Hz 이상의 고주파 성분임
o 접촉력 측정로 모니터하였다. 7kg이상의 접촉력 측정시 하중과 편위를 비교적 정확히 측정하였으며, 7kg 이하의 접촉력 측정은 스트레인의 절대값이 작고 전자기 noise 영향 때문에 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 없었다.

7. 고속철도 디스크 브레이크에서의 온도측정
1차년도에 개발한 온도측정 모듈에 대하여 동적특성을 구하기 위하여 회전체 실험장치를 구성하여 실험을 수행하였다. 이 실험을 통하여 얻은 접촉식과 비접촉식의 측정치를 비교 분석 한 결과 접촉식은 마찰열에 의한 온도상승, 진동에 의한 접촉압 변화 및 접촉저항 변화 등에 따라 발생할 수 있는 측정점과 실제 디스크 표면온도와의 오차를 예상하기가 어려웠다. 따라서 실제 회전하는 물체의 온도측정에 있어서 접촉식 온도측정모듈의 성능 개선보다는 비접촉식 온도측정 모듈의 개선이 더 적합한 것으로 판단하였으며, 반응 파장이 넓고 가시광선 영역에서 반응하지 않는 소자를 선택하여 문제점으로 지적된 저온계측의 문제를 해결하고자 하였다. 물리적 특성이 다른 2개의 소자를 선택하고 이것을 정지상태에서의 실험을 통하여 특성 비교 및 보정을 수행하였으며, 온도측정에 영향을 미칠 수 있는 여러 인자들과 실제 장착 시 발생될 수 있는 문제점들에 관한 평가를 수행하여 온도측정의 신뢰도를 높였다·
또한, 광학특성 및 실차 측정시 발생할 수 있는 동특성을 보완하기 위하여 관련기관과의 협의를 통하여 실차에 사용될 디스크의 다이나모미터시험에 비접촉 온도측정 모듈에 대한 실질적인 교정실험을 수행할 준비를 완료하였다.

목차 Contents

• 제1장. 서론...26
• 제1절. 연구개발의 필요성...26
• 제2절. 2단계 1차년도 주요실적...27
• 1. 개발시험의 진행...27
• 2. 시험항목 검토 및 시운전시험계획 보안...27
• 3. 계측시스템 상세설계 및 장비 구축...28
• 4. 시험절차서 작성...28
• 5. 주행 및 제동성능 시험을 위한 데이터 수집 프로그램 개발...28
• 6. 고속철도 디스크 브레이크에서의 온도측정...28
• 7. 집전계 접촉부 계측신호의 처리 가공 및 분석 Tool 개발...29
• 제3절. 당해년도 주요실적...29
• 1. 하부시스템의 시험평가 진행 및 관리...29
• 2. 시운전시험계획 보완...30
• 3. 시험항목 검토 및 보완...31
• 4. 시운전 시험계측시스템 구축...32
• 5. 시험항목별 절차서 작성 및 보완...33
• 6. 집전계 접촉부 계측신호의 처리, 가공 및 분석 Tool 개발...35
• 7. 고속철도 디스크 브레이크에서의 온도측정...36
• 제2장. 하부시스템 시험평가 진행 및 관리...38
• 제1절. 개요...38
• 제2절. 견인전동기...39
• 1. 개요...39
• 2. 시험항목 및 측정항목...39
• 3. 시험평가일정...41
• 제3절. 보조전원장치...41
• 1. 개요...41
• 2. 시험항목 및 측정항목...42
• 3. 시험평가일정...47
• 제4절. 주변압기...48
• 1. 개요...48
• 2. 시험항목 및 측정항목...48
• 3. 시험평가일정...50
• 제5절. 주전력변환장치...50
• 1. 개요...50
• 2. 시험항목 및 측정항목...51
• 3. 시험평가일정...53
• 제6절. 대차...54
• 1. 개요...54
• 2. 시험 항목 및 측정 항목...54
• 3. 시험평가 일정...55
• 제7절. 대차용 감속구동장치...56
• 1. 개요...56
• 2. 시험 항목 및 측정 항목...56
• 3. 시험평가 일정...59
• 제8절. 팬터그래프...60
• 1. 개발시험 항목...60
• 2. 시험 조건...60
• 3. 시험 결과...61
• 제9절. 동력차, 객차, 동력객차의 공장내시험...67
• 1. 동력차 단차시험...68
• 2. 객차/동력객차 단차시험...69
• 3. Power Unit시험...70
• 4. 편성 시험...70
• 제10절. 안전 품목...72
• 제3장. 시운전시험계획 보완...78
• 제1절. 개요...78
• 제2절. 시운전시험일정...79
• 제3절. 시운전시험 관련 자원...91
• 1. 시험선...91
• 2. 시험조직...95
• 제4절. 시운전시험 시나리오...99
• 1. 개요...99
• 2. 주행성능해석 결과...100
• 3. 시험 시나리오 작성...108
• 제4장. 시험항목검토 및 보완...114
• 제1절. 개요...114
• 제2절. 시험항목별 검토...114
• 1. 기본 측정항목...115
• 2. 주행성능 시험...117
• 3. 대차 주행성능시험...127
• 4. 차체진동특성시험...133
• 5. 제동성능 시험...136
• 6. 유도장애 시험...144
• 7. 집전성능 시험...145
• 8. 주행저항 시험...148
• 제3절. 측정항목별 상세 자료...149
• 제5장. 시운전시험계측시스템 구축...354
• 제1절. 개요...354
• 제2절. 시제열차에서의 시험계측시스템...356
• 1. 기본방향...356
• 2. 시험계측시스템 배치...359
• 3. 시험계측시스템 구성...362
• 제3절. 주행성능시험 계측시스템...388
• 1. 변경사항...388
• 2. 진행사항...395
• 제4절. 대차주행성능 계측시스템...399
• 1. 개요...399
• 2. 주행안전성 평가를 위한 성능시험 기402
• 4. 게이지 부착위치 선정을 위한 윤축 구조해석...404
• 5. 측정 윤축 제작...413
• 6. 배선...426
• 7. 측정구간...426
• 8. 측정조건...427
• 9. 보조자료 기록방법...427
• 10. 데이터 분석방법...427
• 11. 평가기준...430
• 제5절. 차체진동특성시험...431
• 1. 승차감시험...431
• 2. 차체진동특성시험...434
• 제6절. 집전 성능 시험...437
• 1. 계측시스템 구성도...437
• 2. 계측 장비별 검토 내용...438
• 제7절. 주행 저항 시험...454
• 1. 계측시스템 구성...454
• 제8절. 승차감시험 측정시스템...455
• 1. 개요...455
• 2. 승차감 평가법의 분석...456
• 3. 승차감 측정시스템 개발 보완...464
• 제9절. 고속전철 시운전시험 계측프로그램...480
• 1. 개요...480
• 2. 소프트웨어 구성...486
• 3. 데이터 저장과 Analysis...504
• 제10절. 배선도면작성 및 배선작업...507
• 1. 배선도면작성...507
• 2. 배선작업...512
• 제6장. 시험항목별 시험절차서 수정 보완...514
• 제1절. 개요...514
• 제2절. 가속-주행성능 시험 절차서...516
• 1. 목적...516
• 2. 적용범위...516
• 3. 관련 자료...516
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...517
• 5. 시험항목...518
• 6. 측정장비...519
• 7. 시험 수행 조직...525
• 8. 시험절차...526
• 9. 평가기준...543
• 10. 부록...548
• 제3절. Preset Speed 시험 절차서...552
• 1. 목적...552
• 2. 적용범위...552
• 3. 관련 자료...552
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...553
• 5. 시험 항목...553
• 6. 측정장비...554
• 7. 시험 수행 조직...556
• 8. 시험절차...557
• 9. 평가기준...564
• 10. 부록...566
• 제4절. 베어링온도 및 감속기 윤활유 온도 특성시험 절차서...569
• 1. 목적...569
• 2. 적용범위...569
• 3. 관련 자료...569
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...570
• 5. 시험항목...570
• 6. 측정장비...570
• 7. 시험 수행 조직...571
• 8. 시험절차...572
• 9. 평가기준...575
• 10. 부록...575
• 제5절. 승차감 시험 절차서...576
• 1. 목적...576
• 2. 적용범위...576
• 3. 관련 자료...576
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...577
• 5. 시험항목...578
• 6. 측정장비...578
• 7. 시험 수행 조직...579
• 8. 시험절차...580
• 9. 평가기준...585
• 10. 부록...585
• 제6절. 차체진동특성 시험 절차서...586
• 1. 목적...586
• 2. 적용범위...586
• 3. 관련 자료...586
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...587
• 5. 시험항목...587
• 6. 측정장비...588
• 7. 시험 수행 조직...589
• 8. 시험절차...590
• 9. 평가기준...593
• 10. 부록...594
• 제7절. 제동성능 시험 절차서...595
• 1. 목적...595
• 2. 적용범위 및 시험대상...595
• 3. 관련 자료...595
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...596
• 5. 시험항목...598
• 6. 측정장비...599
• 7. 시험 수행 조직...605
• 8. 시험절차...606
• 9. 평가기준...618
• 10. 부록...620
• 제8절. 유도장애 시험 절차서...651
• 1. 목적...651
• 2. 적용 범위...651
• 3. 관련자료...651
• 4. 용어 정의 및 약어설명...652
• 5. 측정항목...653
• 6. 측정장비...654
• 7. 시험수행조직...656
• 8. 시험절차...658
• 9. 평가기준...663
• 제9절. 집전성능 시험 절차서...667
• 1. 목적...667
• 2. 적용범위...667
• 3. 관련 자료...667
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...668
• 5. 시험항목...670
• 6. 측정장비...671
• 7. 시험 수행 조직...673
• 8. 시험절차...674
• 9. 평가기준...688
• 10. 부록...689
• 제10절. 주행저항 시험 절차서...694
• 1. 목적...694
• 2. 적용범위...694
• 3. 관련 자료...694
• 4. 용어 정의 및 약어 설명...695
• 5. 시험항목...695
• 6. 측정장비...695
• 7. 시험 수행 조직...696
• 8. 시험절차...697
• 9. 평가기준...700
• 10. 부록...700
• 제11절. 제어 및 감시장치 점검 절차서...702
• 1. 목적...702
• 2. 용어 및 약어 설명...702
• 3. 시험 항목...702
• 4. 점검 절차...704
• 5. 평가기준...716
• 제12절. ATC 시험절차서...717
• 1. 목적...717
• 2. 적용범위 및 시험대상...717
• 3. 용어정의 및 약어설명...717
• 4. 시험항목...718
• 5. 측정장비...719
• 6. 시험수행조직...719
• 7. 시험절차...719
• 8. 평가기준...725
• 제7장. 집전계 접촉부 계측신호의 처리ㆍ가공 및 분석 Tool 개발...728
• 제1절. 개요...728
• 제2절. 신호계측 및 처리 시스템...730
• 1. 계측시스템 하드웨어...730
• 2. 신호계측 및 처리 소프트웨어...733
• 제3절. 판토그라프의 동특성...744
• 1. G7 판토그라프 팬헤드의 동특성...744
• 2. G7 판토그라프 기구부의 동특성...745
• 3. G7 판토그라프와 견본판토그라프의 동특성 비교...748
• 제4절. 접촉력 측정...750
• 1. 접촉력 및 편위계산 알고리즘...750
• 2. G7 팬헤드의 정적 접촉력 측정...755
• 3. G7 팬헤드의 동적 접촉력 측정...756
• 제5절. 결과요약 및 향후연구...757
• 1. 결과 요약...757
• 2. 향후연구...759
• 제8장. 디스크 브레이크에서의 온도측정...762
• 제1절. 개요...762
• 1. 1차년도 연구결과 요약...762
• 2. 2차년도 연구추진 방향과 개발내용...763
• 제2절. 온도측정 모듈의 보정...765
• 1. 회전체 실험...765
• 2. 접촉식/비접촉식 온도측정 모듈의 회전체 실험 결과...767
• 3. 비접촉식 온도측정 모듈의 개선...768
• 4. 개선된 비접촉 온도측정 모듈의 보정...772
• 제3절. 온도측정에 영향을 주는 인자에 대한 특성분석...775
• 1. 초점거리의 영향...776
• 2. 측정재료의 방사율에 대한 영향...778
• 3. 창(window)의 영향...780
• 4. 외부 광원의 영향...781
• 5. 수분의 영향...784
• 6. 모듈특성에 따른 인자의 영향...788
• 제4절. 결론...792
• 1. Pyrometer 형 온도측정 모듈을 선정하였을 경우...793
• 2. Photodiode 형 온도측정 모듈을 선정하였을 경우...795
• 제9장. 결론...798
• 제1절. 하부시스템의 시험평가 진행 및 관리...798
• 제2절. 시운전시험계획 보완...799
• 제3절. 시험항목 검토 및 보완...800
• 제4절. 시운전 시험계측시스템 구축...800
• 제5절. 시험항목별 절차서 작성 및 보완...801
• 제6절. 집전계 접촉부 계측신호의 처리, 가공 및 분석 Tool 개발...803
• 제7절. 고속철도 디스크 브레이크에서의 온도측정...804