귀선전류에 대한 호남고속선 궤도회로시스템 안전성 분석

Abstract

전기철도에서 궤도회로는 열차의 안전운전에 절대적으로 필요한 열차위치 추적 및 선행 열차의 위치, 해당구간 운행속도 값, 궤도특성(곡선, 구배, 궤도변 장비, 속도), 환경조건(강우, 강설, 강풍 등), 감시장치정보(차축온도감지장치 정보, 지장물 검지장치 정보) 등이 포함된 Telegram을 ASK 방식으로 차상으로 전송하는 역할을 담당한다. 변전소로부터 급전선을 통하여 전차선에 흐르는 전류는 전기차의 팬터그래프에 집전되어 차내의 전동기를 회전시킨 후 변전소로 되돌아가게 되는데, 이러한 귀선전류는 레일을 따라 흐르기 때문에 레일을 전기회로의 도선으로 사용하는 궤도회로에 영향을 미치게 된다. 귀선전류 및 귀선전류 고조파에 의해 궤도회로가 영향을 받게 되는 경우 궤도회로의 주요기능(열차위치 추적, Telegram 전송)을 수행할 수 없게 되어 열차비상제동 체결, 열차탈선, 열차충돌 등의 안전사고가 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 궤도회로시스템이 귀선전류 및 귀선전류 고조파에 의해 영향을 받는지 확인하기 위하여 귀선전류 및 귀선전류 고조파 측정 시험절차를 제시하였으며, 귀선전류 제한 값, 귀선전류 고조파 제한 값도 함께 제시하였다. 귀선전류 측정은 호남고속선 333개 궤도회로중 귀선전류 값이 높게 나타나는 노령변전소 인근 임피던스본드 2개소 및 감곡급전구분소 인근 임피던스본드 2개소 총 4개소에서 열차상태(정상, 비정상), 열차속도(170km, 270km)에 따라 시험조건을 다르게 하여 총 24회 측정되었으며, 귀선전류 허용기준(430A 이하) 및 좌/우측 불평형 허용기준(10% 이하)을 모두 만족하는 것으로 분석되었다. 귀선전류 고조파측정은 귀선전류 측정과 마찬가지로 귀선전류 고조파가 높게 나타나는 노령변전소 인근 임피던스본드 2개소 및 감곡급전구분소 인근 임피던스본드 2개소 총 4개소에서 시험조건을 다르게 하여 총 24회 측정되었으며, 호남고속선 궤도회로에서 사용되는 4개의 중심 주파수(2040㎐, 2400㎐, 2760㎐, 3120㎐) 및 측면주파수(중심주파수 ± 25㎐)에서 귀선전류 고조파 허용기준을 모두 만족하는 것으로 분석되었다. 총 48회의 시험을 통하여 취득된 귀선전류 및 귀선전류 고조파 측정값을 분석함으로써, 호남고속선 333개의 궤도회로가 귀선전류 및 귀선전류 고조파의 영향을 받지 않음을 제시할 수 있었으며, 연구자료는 수서평택고속선, 호남고속선 2단계 종합시험운행단계에서 수행되는 궤도회로 안정석 분석시 활용될 것이다.