기구학 요소를 고려한 차세대 고속철도 모델 검증 및 주행 안정성 해석

Abstract

차세대 고속철도는 시속 400 km/h 를 목표로 동력 분산형 기술을 적용한 고속철도 이다. 동력 분산형은 동력이 많아 견인력이 높으며 가속도가 빠르기 때문에 동력 집중식의 단점을 보완해 줄 수 있는 방법이다. 또한 전기제동을 사용하는 경우 마찰제동력의 보완에 용이하며 축 중을 분산시킬 수 있어 열차주행이 선로에 미치는 영향이 적어 고속철도에 있어서 적합한 기술이다. 하지만 기존의 동력 집중형과는 달리 새로운 기술을 적용하기 때문에 차세대 고속철도의 주행 안정성에 대한 검토가 필요하다. 철도차량의 안전성은 인명피해와 직접 관련이 있기 때문에 설계 시 가장 중요한 요소가 되기 때문이다. 본 연구에서는 차세대 고속철도의 목표 속도인 400 km/h 에서 열차의 주행 안정성에 대해 연구하였다. 모델을 구성하는 각 부품의 제원과 물성치를 이용하여 차세대 고속철도의 동역학 모델을 생성하였다. 생성한 모델은 정적해석을 통해 신뢰성을 확보하였으며 Stability 해석과 비선형 해석을 통해 차세대 고속철도의 임계속도를 확인하였다. 또한 실제 경부선의 불규칙도를 적용한 트랙을 생성하여 선로를 주행하는 시뮬레이션 과정을 거쳐 UIC 518 or 의 안전기준과 비교하여 400 km/h 속도에서 차세대 고속철도의 주행 안정성을 확인하였다.