표제지
목차
요약 10
I. 서론 12
1. 연구배경 12
2. 연구목적 13
II. 절연구분장치 관련이론 및 운용현황 15
1. 전차선로 집전시스템 15
가. 가공 전차선로 시스템 16
나. 팬터그래프 시스템 24
2. 절연구분장치 운용현황 27
가. 설치현황 27
나. 특징 28
다. 운용상 문제점 33
III. 내마모성을 향상시킨 테프론 소재의 개발 48
1. 절연재의 종류 및 특징 48
가. 불소수지 48
나. FRP 52
2. 내마모성이 향상된 테프론(PTFE) 소재의 개발 58
가. 절연구분장치의 구조 및 특징 59
나. 해외 사례조사 62
다. 내마모성이 개선된 절연재 개발 63
IV. 내마모성 시험 및 가속도 측정시험 67
1. 내마모성이 개선된 절연봉 마모시험 67
2. 개선된 절연구분장치 가속도 측정시험 71
V. 시험결과 및 고찰 74
1. 절연재 내마모 시험 74
2. 가속도 측정 76
VI. 결론 80
참고문헌 82
ABSTRACT 84
표 2-1. 팬터그래프 타입별 제원 24
표 2-2. 절연구분장치 설치현황 28
표 2-3. 절연구분방식에 따른 장/단점 33
표 2-4. 과천선 열차운행 현황 39
표 2-5. FRP 절연재 마모측정 DATA 41
표 2-6. 일본철도 取手-藤代 절연구분장치 마모현황-상선 43
표 2-7. 일본철도 取手-藤代 절연구분장치 마모현황-하선 43
표 2-8. 일본철도 절연구분장치 평균 마모율 및 교체주기 44
표 2-9. PTFE제 절연구분장치 설치현황 45
표 2-10. 절연구분장치(PTFE제) 유지보수 기준 46
표 2-11. 채운SP 절연구분장치(PTFE제) 절연재 마모현황 47
표 3-1. 충전제의 종류와 물성영향 52
표 3-2. FRP제 절연구분장치 부품구성(Sanwa Tekkt Corporation) 60
표 3-3. FRP제 절연구분장치의 특성(Sanwa Tekkt Corporation) 60
표 3-4. NS-25 이상용 절연구분장치의 특성 63
표 3-5. 유리섬유 충진시 물성비교 64
표 4-1. 왕복식 마모시험기 사양 및 시험조건 70
표 4-2. 가속도 센서 사양 73
표 5-1. 절연구분장치 절연재 참고시험 결과 1(일본-ORIENTEC 시험기) 74
표 5-2. 절연구분장치 절연재 참고시험 결과 2(일본-ORIENTEC 시험기) 74
표 5-3. 절연재별 왕복식 마모시험 후 치수변화 75
표 5-4. 절연재별 왕복식 마모시험 후 중량변화 76
그림 2-1. 가공전차선로 일반구조 15
그림 2-2. 심플커티너리 방식 17
그림 2-3. 변 Y형 커티너리 방식 17
그림 2-4. 트윈심플 커티너리 방식 18
그림 2-5. 해비심플 커티너리 방식 19
그림 2-6. 컴파운드 커티너리 방식 19
그림 2-7. 합성 컴파운드 커티너리 방식 20
그림 2-8. 가공전차선로 구조 20
그림 2-9. 행거와 드로퍼 구조 22
그림 2-10. 스프링 타입 드로퍼 22
그림 2-11. 곡선당김금구 23
그림 2-12. 자동장력조정장치(스프링식(좌), 도르레식(우)) 23
그림 2-13. 크로싱 암 형식의 팬터그래프 24
그림 2-14. 싱글 암 형식의 팬터그래프 25
그림 2-15. 고속선용 팬터그래프의 스프링-질량-댐퍼모델 26
그림 2-16. 이중 절연방식 29
그림 2-17. FRP제 절연구분장치 30
그림 2-18. 이상용 절연구분장치 설치도(FRP제) 30
그림 2-19. PTFE제 절연구분장치 31
그림 2-20. 이상용 절연구분장치 설치도(PTFE제) 31
그림 2-21. NS-25 Type 절연구분장치 구성도 32
그림 2-22. NS-25 Type 절연구분장치 32
그림 2-23. 절연구분장치(교류 이상(異相) 구분용) 34
그림 2-24. 장력부하로 인한 모멘트의 발생 35
그림 2-25. 현장에서 관찰된 접속부 고저 차의 예 35
그림 2-26. 변형 계산 모델 36
그림 2-27. 접속부 고저 차의 계산결과 37
그림 2-28. 섹션 입구의 전차선 변형 파형 예 37
그림 2-29. 절연재 마모 및 팬터그래프 운동궤적 39
그림 2-30. 지상구간(구로-시흥) 절연구분장치 마모량 42
그림 2-31. 지하구간(과천선) 절연구분장치 마모량 42
그림 3-1. PTFE 구조 50
그림 3-2. FEP구조 50
그림 3-3. ETFE 구조 51
그림 3-4. 복합재료의 충전 형태별 분류 54
그림 3-5. 섬유강화 복합재료의 방향성 56
그림 3-6. FRP 절연구분장치(Sanwa Tekkt Corporation) 59
그림 3-7. 설치전경 61
그림 3-8. 절연재 연결부 61
그림 3-9. Silicone Coated Fiberglas Fabric 61
그림 3-10. 수지분 연소 후 유리섬유 배열확인 61
그림 3-11. 절연저항 측정결과(2.0×107㏁) 62
그림 3-12. PTFE제 절연재 62
그림 3-13. 절연구분장치 설치사진 62
그림 3-14. 절연재 압출금형 65
그림 3-15. PTFE(GF:15%) Tube 압출 65
그림 3-16. PTFE Tube 예열 65
그림 3-17. PTFE + FRP Core 삽입상태 66
그림 3-18. 양단금구 압착작업 66
그림 3-19. PTFE제 절연제 시작품 66
그림 4-1. 마찰마모 시험기 67
그림 4-2. 왕복식 마모시험기 69
그림 4-3. 왕복식 마모시험부분 상세 70
그림 4-4. 절연재 시료 준비상태 70
그림 4-5. 마모 시험 후 절연재 및 집전판 70
그림 4-6. 전차선로-집전계 주행시험기 71
그림 4-7. 가속도 센서 설치 72
그림 4-8. 기존 절연구분장치 설치 72
그림 4-9. 개발된 절연구분장치 설치 72
그림 4-10. 가속도 센서(200m/s²) 73
그림 5-1. FRP제 가속도 측정결과 (통과속도 70㎞/h)/1차 77
그림 5-2. FRP제 가속도 측정결과 (통과속도 70㎞/h)/2차 77
그림 5-3. 개발된 PTFE제 가속도측정결과 (통과속도 70㎞/h)/1차 78
그림 5-4. 개발된 PTFE제 가속도측정결과 (통과속도 70㎞/h)/2차 78