표제지
목차
요약 11
I. 서론 13
1. 연구 배경 13
2. 연구의 목적 14
3. 연구의 방향 14
II. 전기철도 시스템의 개요 15
1. 전기철도의 분류 15
가. 개요 15
2. 전기철도의 부하 특성 16
가. 개요 16
3. 전기철도의 운전특성 17
가. 개요 17
나. 전기차 특성 18
4. 전차선로의 가선 시스템 20
가. 전차선로의 분류 20
나. 커티너리(Catenary) 가선방식 21
다. 가공전차선 가선방식의 속도 특성 22
라. 파동 전파속도 23
마. 파동 전파속도 25
5. 철도 선진국의 전기철도방식 26
가. 세계 고속철도 건설 현황 26
나. 세계 전기철도 방식 29
III. 현장 실험방법 및 주행시 집전성능 분석 30
1. 실험 목적 30
가. 개요 30
2. 실험 조건 32
가. 개요 32
3. 실험장치 및 설비 33
가. 개요 33
나. 텔레메트리를 이용한 실험장치(교량구간) 34
다. 고속 카메라를 이용한 측정 장치(터널구간) 34
4. 실험방법 35
가. 개요 35
나. 설치방법 35
다. 고속 카메라를 이용한 측정방법 36
라. 실험순서 36
5. 주행시 집전성능분석 37
가. 개요 37
나. 집전성능 시험결과 37
다. 집전성능 시험결과 41
IV. 속도향상을 위한 자재개발 및 검증시험 42
1. 속도향상을 위한 자재개발 42
가. 개요 42
나. 설계파라미터 분석 항목 42
다. 개발자재 항목 62
2. 속도향상을 위한 검증시험 66
가. 이선에 따른 아크 시험 66
나. 전차선/팬터그래프 동적 거동 시험 74
다. 전차선로 시스템의 동특성 시뮬레이션 78
3. 결과고찰 81
V. 결론 82
참고문헌 84
ABSTRACT 86
표 2-1. 전기철도의 분류 15
표 2-2. 전기차의 차량 전기설비 분류 17
표 2-3. 전기차 운전 18
표 2-4. 전차선로의 분류 21
표 2-5. 커티너리 가선방식 분류 22
표 2-6. 가선방식의 속도 특성 23
표 2-7. 세계 각국의 파동 전파속도 25
표 2-8. 세계 각국의 무차원비 26
표 2-9. 고속철도건설현황 27
표 2-10. 국가별 전차선로 방식 29
표 3-1. 정적특성 30
표 3-2. 동적특성 30
표 3-3. 설계조건 31
표 3-4. 도체재료 31
표 3-5. 물리적 특성 31
표 3-6. 시험기준 37
표 3-7. 1200㎜ 가고시스템 교량구간 전차선로 측정결과 37
표 3-8. 850㎜ 가고시스템 터널구간 전차선로 측정결과 40
표 4-1. 개활지 60m, Cu 110㎟, 250㎞/h 시뮬레이션 결과 데이터 51
표 4-2. UIC 799OR-2002에 명시된 가고 관련 규정 51
표 4-3. UIC 799OR-2002에 명시된 드로퍼 길이 관련 규정 52
표 4-4. 60m, 드로퍼 간격 2.5m-5.0m, 250㎞/h에서 집전 성능 53
표 4-5. UIC 799에 명시된 압상량 관련 규정 55
표 4-6. 집전성능 예측(Pre-Sag : a/2000) 55
표 4-7. EN50119에 따른 전차선 구배 59
표 4-8. 전차선로 개발자재 62
표 4-9. 전차선의 장주도 및 부품구성도 63
표 4-10. 조가선의 장주도 및 부품구성도 64
표 4-11. 자동장력 조정장치의 장주도 및 부품구성도 65
표 4-12. 가동 브래킷의 장주도 및 부품구성도 65
표 4-13. 곡선당김금구의 부품구성도 66
표 4-14. 아크측정 결과 73
표 4-15. 아크측정결과 분석 73
표 4-16. 시험기준 76
표 4-17. 전차선로 제원데이터 78
그림 2-1. 주전동기 특성 곡선 19
그림 2-2. 전기차 특성 곡선 20
그림 3-1. 교량구간 전주배치도 32
그림 3-2. 터널내 지지물배치도 33
그림 3-3. 텔레메트리(가압부, 비가압부) 34
그림 3-4. 고속 카메라(가압부, 비가압부) 34
그림 3-5. 전차선 압상량 측정을 위한 텔레메트리와 센서 구성도 35
그림 3-6. 데이터 처리 예시 (X-Y 그래프) 36
그림 3-7. 210 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 27일 09시 59분, 14.7℃) 38
그림 3-8. 216 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 27일 10시 53분, 16.9℃) 38
그림 3-9. 215 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 27일 11시 24분, 19.5℃) 38
그림 3-10. 179 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 27일 13시 58분, 19.4℃) 38
그림 3-11. 1200㎜ 가고구간 전차선 변형률(3월 27일 09시 59분, 14.7℃) 39
그림 3-12. 1200㎜ 가고구간 전차선 변형률(3월 27일 10시 53분, 16.9℃) 39
그림 3-13. 1200㎜ 가고구간 전차선 변형률(3월 27일 11시 24분, 19.5℃) 39
그림 3-14. 1200㎜ 가고구간 전차선 변형률(3월 27일 13시 58분, 19.4℃) 39
그림 3-15. 215 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 28일 10시 11분) 40
그림 3-16. 216 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 28일 10시 46분) 40
그림 3-17. 212 ㎞/h 운행시 전차선 압상량(3월 28일 11시 18분) 41
그림 4-1. 전차선/조가선 선종 결정 42
그림 4-2. 팬터그래프-전차선 동적 상호작용 간략 해석모델(a, b) 46
그림 4-3. 전차선의 파동전파속도까지 열차의 증속에 따른 전차선 압상량 변화 해석 결과 47
그림 4-4. 전차선 및 조가선 장력 결정 절차 49
그림 4-5. KTX 팬터그래프의 모델링 데이터의 조정 49
그림 4-6. 개활지 구간 전차선 60m(12개 드로퍼) 50
그림 4-7. 개활지 60m, Cu 110㎟, 250㎞/h 시뮬레이션 결과 그래프 50
그림 4-8. 드로퍼 배치간격 52
그림 4-9. 60m, 드로퍼 간격 2.5m-5.0m 조합, 250㎞/h 시뮬레이션 결과 54
그림 4-10. 접촉력(경간:50m, Pre-Sag : a/2000) 56
그림 4-11. 팬터그래프 궤적(경간:50m, Pre-Sag : a/2000) 56
그림 4-12. 전차선 높이 결정 절차 57
그림 4-13. 장력구간 길이 59
그림 4-14. 인류구간 길이 결정기법 60
그림 4-15. 장력추 가동범위 61
그림 4-16. 가동브래킷 회전 61
그림 4-17. 센서 및 비디오 장치(Housing) 탑재 사진 67
그림 4-18. 속도 및 전류 신호 축출 67
그림 4-19. 실내 계측시스템 사진 68
그림 4-20. 직사일광에 대한 센서의 동작 사항 69
그림 4-21. 아크센서의 Calibration 결과 69
그림 4-22. 이선아크 측정시험 절차 순서도 71
그림 4-23. 이선아크 측정 현장시험 구성도 72
그림 4-24. 전차선 이선 아크 검측 프로그램 72
그림 4-25. 전차선/팬터 비디오 모니터링 시스템 (차상 및 차내) 75
그림 4-26. 전차선/팬터 비디오 모니터링 시스템 구성도 77
그림 4-27. 비디오 모니터링 측정 프로그램 화면 77
그림 4-28. 상선 43.68㎞에서 최고속도 : 180㎞/h 77
그림 4-29. 하선 31.613㎞에서 최고속도: 181㎞/h 78
그림 4-30. 팬터그래프 79
그림 4-31. 시뮬레이션 79
그림 4-32. 35m, 216㎞/h에서 전차선 변위 궤적 그래프 80
그림 4-33. 50m, 250㎞/h에서 전차선 변위 궤적 그래프 80