[표지] 1
제출문 3
보고서 요약서 4
요약문 6
SUMMARY 9
Contents 12
목차 13
제1장 연구개발과제의 개요 26
제1절 연구개발 배경 및 필요성 27
제2절 연구개발 목표 및 내용 31
제2장 국내외 기술개발 현황 34
제1절 궤간가변 기술 개발 현황 36
제2절 국내 연구개발 현황 40
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 44
제1절 궤간가변 대차 궤도 인터페이스 시험 45
1. 궤간가변 대차 변환장치 작동성 시험 45
2. 궤간가변 대차 잠금장치 작동성 시험 69
3. 궤간변환 궤도 시제품 제작 79
4. 궤간변환 궤도 현장 부설 152
5. 궤간가변 대차 시험용 추진방식 설계 및 적용 191
제2절 궤간가변 대차 주행안전성 시험 205
1. 궤간가변 대차 주행안전성 시험 계측 시스템 구축 205
2. 궤간가변 대차 신뢰성 향상 기술 개발(표준궤) 224
3. 궤간가변 대차 유지보수 향상 기술 개발(표준궤) 240
4. 궤간가변 대차 임계속도 예측(다물체 동특성 해석) 255
제3절 한반도 신경제지도 및 북방철도 협력을 위한 정책 및 기술과제 도출 260
1. 서론 260
2. 신한반도체제와 북방철도 협력 방향 263
3. 북한 철도정책 및 화물·여객운송 295
4. 북방철도 협력 사례 분석과 발전 방안 329
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 359
제1절 성과지표별 목표 달성도 361
제2절 관련분야 기여도 365
제5장 연구개발 결과의 활용 계획 367
제1절 활용 계획 369
제2절 성과확산 계획 370
제6장 결론 371
참고문헌 378
판권기 386
표 2-2-1. 궤간가변장치 기술 개발 연구 결과 (2003-2008) 40
표 2-2-2. 남북 및 대륙철도의 실용주의적 진출을 위한 상호연계기술 개발 결과 (2009-2013) 42
표 3-1-1. 차량 하중조건(공차하중) 69
표 3-1-2. 차량 하중조건(만차하중) 69
표 3-1-3. 릴리스 디스크 발생하중 70
표 3-1-4. 궤간가변시스템 궤도재료 설치 및 허용오차 73
표 3-1-5. 동적할증계수 계산 82
표 3-1-6. 침목에 발생하는 최대압력 및 응력 83
표 3-1-7. 노반의 허용압력 86
표 3-1-8. 레일의 수직변위 86
표 3-1-9. 그루브 레일의 입력제원 87
표 3-1-10. 레일패드 및 체결장치 입력제원 87
표 3-1-11. 침목의 입력제원 87
표 3-1-12. 자갈도상 및 노반상수 87
표 3-1-13. 동적할증계수 및 동적하중 88
표 3-1-14. 합성스프링계수 89
표 3-1-15. 기초계수 89
표 3-1-16. 특성길이 89
표 3-1-17. 수직력 90
표 3-1-18. 레일처짐 선도 및 처짐량 90
표 3-1-19. 레일휨모멘트 선로 및 휨모멘트 90
표 3-1-20. 침목에 작용하는 최대 지압응력 91
표 3-1-21. 도상에 작용하는 최대압력 91
표 3-1-22. 노반에 작용하는 최대압력 91
표 3-1-23. 궤도 구조 안전성 검토결과 92
표 3-1-24. 구조적 안전 검토 필요 부재 및 세부 검토항목 92
표 3-1-25. 차량/분기기 상호작용 검토기준 93
표 3-1-26. 구성품 주요제원 94
표 3-1-27. 레일 및 위치별 하중 작용결과 98
표 3-1-28. 내측 가드레일 상판 사이 횡압 작용 99
표 3-1-29. 내측 가드레일 중앙 횡압 작용 100
표 3-1-30. 외측 가드레일 상판 사이 횡압 작용 101
표 3-1-31. 외측 가드레일 중앙 횡압 작용 102
표 3-1-32. 체결볼트 반력(Sleeper Screw) 103
표 3-1-33. 해석조건 104
표 3-1-34. 동적할증 계산 108
표 3-1-35. 차량 질량 특성 134
표 3-1-36. 각 구간별 특성 136
표 3-1-37. 가드레일 실차 측정 응력 결과 150
표 3-1-38. 가변궤도 상세위치 선정 154
표 3-1-39. 가변궤도 시공연장 155
표 3-1-40. Test bed 위치 검토(안) 157
표 3-1-41. 구간별 시공계획 170
표 3-1-42. 지상시험항목 및 측정항목 191
표 3-1-43. 궤도성능시험 평가기준(도시철도시설 성능시험 기준, 2009년) 192
표 3-1-44. 일본 신간선의 주행판정기준 192
표 3-1-45. 독일 고속철도 궤도성능평가기준 193
표 3-1-46. 지상시험 항목 및 측정항목 193
표 3-1-47. 계측센서 성능 194
표 3-1-48. 그루브레일 윤중 측정항목별 센서수량 194
표 3-1-49. 릴리스/가드레일 횡방향 응력 측정항목별 센서수량 195
표 3-1-50. 그루브레일 연직변위 측정항목별 센서수량 195
표 3-1-51. 측정윤중 파형 196
표 3-1-52. 윤중 측정결과 197
표 3-1-53. 레일 수직변위(그루브레일) 198
표 3-1-54. 레일 수직변위 측정결과(그루브레일) 198
표 3-1-55. 릴리스레일 횡방량 응력(가변궤 기점) 199
표 3-1-56. 가드레일 횡방량 응력(가변궤 기점) 200
표 3-1-57. 릴리스레일 횡방향 응력 측정결과 200
표 3-1-58. 가드레일 횡방향 응력 측정결과 202
표 3-1-59. 궤간가변궤도 성능시험 평가 결과(종합) 204
표 3-2-1. 측정항목 및 측정위치 206
표 3-2-2. 진동가속도 적용 필터 207
표 3-2-3. 진동가속도 평가기준 207
표 3-2-4. 진동가속도 Maximum value 208
표 3-2-5. 좌/우 진동시험 10구간 결과데이터 214
표 3-2-6. 좌/우, 상/하 진동시험 10구간 결과데이터 215
표 3-2-7. 진동가속도 Maximum value 216
표 3-2-8. 좌/우 진동시험 25구간 결과데이터 222
표 3-2-9. 좌/우, 상/하 진동시험 25구간 결과데이터 223
표 3-2-10. 샤르피 충격시험 결과 250
표 3-3-1. 유럽연합 형성과정 265
표 3-3-2. 동아시아철도공동체 관련 주요 언급과 경과 275
표 3-3-3. 유럽석탄철강공동체 창설 및 비준 관련 주요 관련국의 입장 282
표 3-3-4. 동아시아철도공동체와 유럽석탄철강공동체의 비교 283
표 3-3-5. 기존 철도관련 국제협력 기구 비교 284
표 3-3-6. 동아시아철도공동체 추진방안과 장단점 비교 291
표 3-3-7. 김정은 신년사(2013년-2018년)중 철도부문 언급 내용 302
표 3-3-8. 북한 철도 노선 (본선, 1지선, 2지선) 303
표 3-3-9. 지역기준에 의한 집중수송체계 구분 308
표 3-3-10. 각 지역 철도국 관할 주요 짐함취급역 309
표 3-3-11. 연대수송의 형태별 분류 310
표 3-3-12. 철도화물 운송량 추정 312
표 3-3-13. 철도국간 여객 교류 비중 314
표 3-3-14. 거리별 여객 유동 비중 314
표 3-3-15. 시도별 산업분포 및 경제활동 참여 인구 316
표 3-3-16. 북한철도 노선 (간선) 317
표 3-3-17. 2018년 국가별 물류성과지수(LPI) 322
표 3-3-18. 국가별 수입 통관절차 비교 325
표 3-3-19. 북-중 국제여객열차 운행 시간표 331
표 3-3-20. 북-러 국제여객열차 운행 시간표 332
표 3-3-21. 중-몽-러 국제여객열차 운행 시간표 333
표 3-3-22. 중-러 국제여객열차 운행 시간표 334
표 3-3-23. 철도궤간 종류 및 사용국가 335
표 3-3-24. 중국-유럽 국제화물 열차 운행 현황 336
표 3-3-25. 시베리아횡단열차(TSR) 구간별 화물열차 운행 현황 339
표 3-3-26. 러시아 철도 화물컨테이너 운송실적 339
표 3-3-27. 남-북-중 철도운송 물동량 예측 : 중국 동북지역을 중심으로 343
표 3-3-28. 남-북-러 철도운송 물동량 예측 : 연해주를 중심으로 344
표 4-1-1. 연차별 연구목표 361
표 4-1-2. 성과지표 및 목표 364
표 6-1-1. 화차용 궤간 가변 대차 목업 제작 연구단계 373
표 6-1-2. 궤간가변대차 실험실 수준의 성능시험 및 작동성시험 연구단계 373
표 6-1-3. 완성차 시험 결과표 375
그림 1-1-1. 한반도 신경제 구상 27
그림 1-1-2. Guage 간격에 따른 세계 지도 29
그림 1-1-3. 궤간 차이를 극복하기 위한 방안 29
그림 2-1-1. 폴란드에서 개발한 SUW2000 37
그림 2-1-2. 스페인에서 개발한 TALGO 38
그림 2-1-3. 스페인에서 개발한 BRAVA 38
그림 2-1-4. 독일에서 개발한 DBAG 39
그림 2-1-5. 일본에서 개발한 RT-X 39
그림 2-2-1. 남북 및 대륙철도 미래핵심요소 기술 6대 전문화 분야 41
그림 3-1-1. 윤축 만차 하중 시험 (2018.12) 5m 45
그림 3-1-2. 폴란드 ZNTK 社의 SUW2000 궤간표시기장치 46
그림 3-1-3. 궤간가변 표시장치 47
그림 3-1-4. 궤간가변 표시기 작동방식 48
그림 3-1-5. 궤간가변 표시기 표시방식 48
그림 3-1-6. 궤간가변 표시기 설치위치 49
그림 3-1-7. 궤간가변 대차 표시기 설치 도면 50
그림 3-1-8. 궤간가변 대차 표시기 ASSY 도면 50
그림 3-1-9. 궤간가변 대차 표시기 단품 도면 51
그림 3-1-10. 표시기 시작품 51
그림 3-1-11. 표시기 시작품 설치 위치 52
그림 3-1-12. 표시기 시작품 설치 52
그림 3-1-13. 표시기 시작품 설치 52
그림 3-1-14. 표준궤간 링크 위치 53
그림 3-1-15. 표준궤간 링크 위치 53
그림 3-1-16. 표준궤일 때 표시기장치 모습 54
그림 3-1-17. 광궤일 때 표시기장치 모습 55
그림 3-1-18. 표시기 장치 설치완료 55
그림 3-1-19. 표시기 장치와 링크 연결되어있는 상태 56
그림 3-1-20. 궤간가변 릴리즈 레일 및 디스크 70
그림 3-1-21. 개발대차의 휠/플랜지 프로파일 70
그림 3-1-22. 차륜 플랜지/그루브 레일 프로파일 71
그림 3-1-23. 릴리스 레일 궤간설정 72
그림 3-1-24. 개발대차 어셈블리 72
그림 3-1-25. 그루브 레일 형상 75
그림 3-1-26. 가드 레일 형상 75
그림 3-1-27. 가드 레일 단면 변화 76
그림 3-1-28. 릴리스 레일 형상 76
그림 3-1-29. 릴리스 단면변화 77
그림 3-1-30. 국외부설사례(우크라이나) 77
그림 3-1-31. 궤간가변장치 풀림/잠금장치 길이 78
그림 3-1-32. 표준궤~광궤 변화구간 길이 78
그림 3-1-33. 탄성기초의 보 모델 79
그림 3-1-34. 휨모멘트에 대한 하중지지 특성 81
그림 3-1-35. 도상내 압력분포(Asb)[이미지참조] 84
그림 3-1-36. 침목에 대한 인써트 위치 검토항목 92
그림 3-1-37. 접촉점(A)와 접촉각(γA)[이미지참조] 93
그림 3-1-38. 구조해석모델 94
그림 3-1-39. Mesh 조건 및 작성된 Mesh 모델 95
그림 3-1-40. 내측가드레일 하중제한 조건 96
그림 3-1-41. 외측가드레일 하중제한 조건 96
그림 3-1-42. 볼트 커넥트 조건 97
그림 3-1-43. 가상벽 조건 97
그림 3-1-44. 차륜의 접촉각 측정방법 103
그림 3-1-45. 차륜-그루브레일 접촉각 104
그림 3-1-46. 해석모델 104
그림 3-1-47. 레일의 처짐량과 휨모멘트 107
그림 3-1-48. 1차 모델 궤간가변 윤축 형상 132
그림 3-1-49. 중량 실린더 132
그림 3-1-50. 2차 모델 가변윤축 형상 133
그림 3-1-51. 카 바디(Car Body) 형상 134
그림 3-1-52. 차량 1량 형상 135
그림 3-1-53. 궤도 가변 레일 6 단계 136
그림 3-1-54. 궤간 가변 구간 길이별 특성 136
그림 3-1-55. 그루부레일(변경구간) 형상 137
그림 3-1-56. 그루부레일과 60KR 레일 138
그림 3-1-57. 그루부레일(가변구간) 형상 138
그림 3-1-58. 가드레일과 릴리즈 레일 140
그림 3-1-59. 가드 레일과 릴리즈레일 동역학 모델 141
그림 3-1-60. 기본레일 60KR 도면과 동역학 모델 142
그림 3-1-61. 그루부레일(변경구간) 도면과 동역학 모델 142
그림 3-1-62. 그루부레일(가변구간) 접촉 형상 143
그림 3-1-63. 동역학 해석 모델 내 그루부레일(변화구간) 형상 143
그림 3-1-64. 그루부레일(변경구간) 동역학 해석 내 형상 144
그림 3-1-65. 그루부레일(가변구간) 동역학 해석 내 형상 144
그림 3-1-66. 궤간 변화와 레일 형상을 적용한 트랙 단면 형상 145
그림 3-1-67. 궤간가변 윤축 Adams 모델 146
그림 3-1-68. 모션 설정 위치 147
그림 3-1-69. 모션 입력값(5초 동안, 0 → 52 ㎜ 이동) 147
그림 3-1-70. 릴리즈 디스크만 있을 때 해석 결과 148
그림 3-1-71. 릴리즈 디스크 접촉력 결과 148
그림 3-1-72. 중량 실린더 사용 시 릴리즈디스크 접촉력 결과 149
그림 3-1-73. 실차 시험 가드레일 응력 측정 위치 149
그림 3-1-74. 동역학 해석 가드레일횡력 결과 150
그림 3-1-75. 시험선 부설을 위한 공단 협의자료 152
그림 3-1-76. 오송 철도시설공단 내 사용 희망구간 153
그림 3-1-77. 윈치침목 설치 155
그림 3-1-78. 컨소시엄 구성 156
그림 3-1-79. 시험선 상세위치 169
그림 3-1-80. 기존선 현황 및 Test bed 부설연장 169
그림 3-1-81. 안전시설물 설치 179
그림 3-1-82. 자재반입 180
그림 3-1-83. 공사중 안전검토 흐름 180
그림 3-1-84. 측정대상 및 측정항목 191
그림 3-1-85. 표준궤구간(가변궤진입부) 윤중 측정결과 197
그림 3-1-86. 가변궤 윤중 측정결과 197
그림 3-1-87. 광궤 윤중 측정결과 198
그림 3-1-88. 레일수직변위 측정결과 199
그림 3-1-89. 릴리스레일 횡방향 응력(표준궤) 200
그림 3-1-90. 릴리스 레일 횡방향 응력(가변궤) 201
그림 3-1-91. 릴리스 레일 횡방향 응력(광궤) 201
그림 3-1-92. 가드 레일 횡방향 응력(표준궤) 202
그림 3-1-93. 가드 레일 횡방향 응력(가변궤) 202
그림 3-1-94. 가드 레일 횡방향 응력(광궤) 203
그림 3-2-1. 측정위치 206
그림 3-2-2. 한국화차 전위 대차 축상 좌우방향 진동가속도 209
그림 3-2-3. 한국화차 후위 대차 축상 좌우방향 진동가속도 209
그림 3-2-4. 한국화차 전위 차체 상부 상하방향 진동가속도 210
그림 3-2-5. 한국화차 후위 차체 상부 상하방향 진동가속도 210
그림 3-2-6. 한국화차 전위 차체 상부 좌우방향 진동가속도 211
그림 3-2-7. 한국화차 후위 차체 상부 좌우방향 진동가속도 211
그림 3-2-8. 한국화차 대차 상부 상하/좌우 방향 진동가속도 추출 212
그림 3-2-9. 한국화차 차체 상부 상하/좌우 방향 진동가속도 추출 213
그림 3-2-10. 한국화차 전위 대차 축상 좌우방향 진동가속도 217
그림 3-2-11. 한국화차 후위 대차 축상 좌우방향 진동가속도 217
그림 3-2-12. 한국화차 전위 차체 상부 상하방향 진동가속도 218
그림 3-2-13. 한국화차 후위 차체 상부 상하방향 진동가속도 218
그림 3-2-14. 한국화차 전위 차체 상부 좌우방향 진동가속도 219
그림 3-2-15. 한국화차 후위 차체 상부 좌우방향 진동가속도 219
그림 3-2-16. 한국화차 대차 축상 상하/좌우 방향 진동가속도 추출 220
그림 3-2-17. 한국화차 차체 상부 상하/좌우 방향 진동가속도 추출 221
그림 3-2-18. 한국 화차 상용제동시험 공차 1회 228
그림 3-2-19. 한국 화차 상용제동시험 공차 2회 228
그림 3-2-20. 한국 화차 비상제동시험 공차 1회 229
그림 3-2-21. 한국 화차 비상제동시험 공차 2회 229
그림 3-2-22. 중국 화차 상용제동시험 공차 1회 230
그림 3-2-23. 중국 화차 상용제동시험 공차 2회 230
그림 3-2-24. 중국 화차 비상제동시험 공차 1회 231
그림 3-2-25. 중국 화차 비상제동시험 공차 2회 231
그림 3-2-26. 한국화차 상용제동시험 만차 1회 234
그림 3-2-27. 한국화차 상용제동시험 만차 2회 234
그림 3-2-28. 한국화차 비상제동시험 만차 1회 235
그림 3-2-29. 한국화차 비상제동시험 만차 2회 235
그림 3-2-30. 러시아 화차 상용제동시험 공차 1회 236
그림 3-2-31. 러시아 화차 상용제동시험 공차 2회 236
그림 3-2-32. 러시아 화차 비상제동시험 공차 1회 237
그림 3-2-33. 러시아 화차 비상제동시험 공차 2회 237
그림 3-2-34. 초음파 피로시험기 243
그림 3-2-35. 초음파 피로시편 및 고유모드 해석 244
그림 3-2-36. S-N 선도 및 파단면, 상온 246
그림 3-2-37. S-N 선도 및 파단면, -30℃ 247
그림 3-2-38. S-N 선도 및 파단면, -60℃ 248
그림 3-2-39. S-N 선도, 20℃, -30, -60℃ 248
그림 3-2-40. 샤르피 충격시편 249
그림 3-2-41. 샤르피 충격 흡수에너지 251
그림 3-2-42. 파단면의 광학현미경 사진 251
그림 3-2-43. 파단면의 주사전자 현미경 사진 255
그림 3-2-44. 임계속도 외부가지 Profile 256
그림 3-2-45. 임계속도를 위한 동역학 모델 257
그림 3-2-46. 속도 70 ㎞/h 임계속도 해석 결과 257
그림 3-2-47. 속도 85 ㎞/h 임계속도 해석 결과 258
그림 3-2-48. 속도 90 ㎞/h 임계속도 해석 결과 258
그림 3-2-49. 속도 95 ㎞/h 임계속도 해석 결과 258
그림 3-2-50. 속도 105 ㎞/h 임계속도 해석 결과 259
그림 3-3-1. 신한반도체제와 유럽 통합과정 비교 266
그림 3-3-2. 신경제지도 및 3대 벨트 구상도 267
그림 3-3-3. 서해평화협력특별지대 조성 계획 268
그림 3-3-4. 동아시아지역 주요 교통물류 협력(실적/진행)과 현황(계획/검토/제안) 277
그림 3-3-5. 환동해 경제권 278
그림 3-3-6. 유럽석탄철강공동체 창설 과정 280
그림 3-3-7. 국제기구에 따른 기능과 역할 분포 286
그림 3-3-8. 동아시아철도공동체 가입국(예정)의 현 철도관련 국제협력기구 가입 현황 288
그림 3-3-9. 북한의 운송수단별 수입 현황 289
그림 3-3-10. 북한의 수입제재 현황 290
그림 3-3-11. 동아시아철도공동체 포럼의 동아시아철도공동체 추진 4단계 안 소개 292
그림 3-3-12. 북한의 주요 철도노선도 306
그림 3-3-13. 북한의 주요 철도(간선) 307
그림 3-3-14. 북한 주요 광산지역 연계교통망 307
그림 3-3-15. 여객열차 시간표 317
그림 3-3-16. 북한의 주요 철도노선도 320
그림 3-3-17. 물류성과지수(LPI) 통관부문 점수 변동 추이 321
그림 3-3-18. 베이징-평양 국제여객열차 330
그림 3-3-19. 단둥-평양 국제여객열차 330
그림 3-3-20. 모스크바-평양 국제열차 궤간대차 환차 332
그림 3-3-21. 모스크바-평양 국제열차 연결 332
그림 3-3-22. 중국 얼렌하오터 국제열차 궤간대차 환차고 335
그림 3-3-23. 중국 얼렌하오터 국제열차 궤간대차 환차 335
그림 3-3-24. 중국 만저우리 국제화물열차 궤간대차 환차 335
그림 3-3-25. 중국 얼렌하오터 국제화물열차 궤간대차 환차 335
그림 3-3-26. 중국-유럽 화물열차(中欧班列) 년도별 운행 횟수 338
그림 3-3-27. 중국-유럽 화물열차(中欧班列) 노선도 338
그림 3-3-28. 러시아 철도 화물컨테이너 운송실적 340
그림 3-3-29. 동아시아 철도 네트워크 구축사업 342
그림 3-3-30. 현재 운행중인 TCR 운송루트 343
그림 3-3-31. 현재 운행중인 TSR 운송루트 345
그림 3-3-32. 동아시아 철도 네트워크 구축 사업 353
그림 3-3-33. 김정은 위원장의 하노이 이동 경로 355
그림 6-1-1. 설계 개선 이력 374
그림 6-1-2. 궤간 가변 윤축 작동 구성도 375