표제지
목차
요약 10
I. 서론 12
1. 연구 배경 12
2. 연구 방향 13
II. 전차선과 팬터그래프의 이론적 특성 14
1. 전차선의 특성 14
가. 전차선의 압상량과 스프링상수 14
나. 단순 현 모델 15
다. 전기 저항 모델 16
라. 온도 변화와 전차선 19
마. 온도변화에 의한 요크 기울기와 장력변화 20
바. 온도변화에 의한 발란서의 신축 21
사. 양단 고정인 전선의 온도 변화에 의한 장력 변화 23
아. 양단 고정 심플 카티너리의 온도 변화에 의한 장력 변화 (장력 조정 없음) 25
자. 바람에 의한 전차선의 진동 29
차. 바람에 의해 전선이 받는 하중 30
카. 바람에 의한 심플 커티너리 가선의 편위 31
2. 팬터그래프의 특성 32
가. 대표적 팬터그래프의 구조와 제원 32
나. 팬터그래프의 추종성능 33
다. 팬터그래프의 공력적 성능 39
3. 집전계의 동특성 42
가. 파동전파속도 42
나. 가선의 고유진동수 43
III. 열차속도 향상에 따른 대책 45
1. 전차선로 이선 및 이선장애 대책 45
가. 파상마모와 이선 45
나. 다수 팬터그래프 공진에 의한 이선 47
다. 드로퍼·행어간의 주기적 이선 49
라. 전차선 응력의 증대원인과 그 대책 50
2. 집전계의 소음방지 대책 51
가. 소리의 특성 51
나. 집전계 소음의 구성과 성질 53
3. 특수구간의 고속화 57
가. 오버랩구간 57
나. 곡선구간 57
다. 건널선, 절연구분장치(Neutral Section)가 있는 장소 57
라. 터널구간 57
IV. 실험 및 시뮬레이션 60
1. 디지털시뮬레이션 60
가. 기존 전차선로시스템 시뮬레이션(350㎞/h이상 속도향상) 60
나. 집전계 동특성 시뮬레이션 72
2. 실험방법 78
가. 전차선 압상량 실험 78
나. 전차선 응력 실험 81
다. 차상측정 실험 86
V. 결론 93
참고문헌 94
ABSTRACT 95
표 4-1. 경부고속선 63m 경간, HSR-350X 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 60
표 4-2. 경부고속선 49.5m 경간, HSR-350X 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 61
표 4-3. 경부고속선 63m 경간, KTX 팬터, 100Hz 필터링의 결과 데이터 63
표 4-4. 경부고속선 49.5m 경간, KTX 조정 팬터, 100Hz 필터링의 결과 데이터 64
표 4-5. 경부고속철도 전차선로의 전차선 특성 데이터 66
표 4-6. 경부고속철도 전차선에 인가할 수 있는 장력의 한계 검토 67
표 4-7. G7 고속전철기술개발사업에서 제시된 고강도 전차선 기본사양 67
표 4-8. 새로 제안하는 350㎞/h 전차선로의 시뮬레이션 케이스 및 데이터 설정 67
표 4-9. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 25kN, 63m경간, HSR-350X 팬터, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 68
표 4-10. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 25kN, 63m경간, KTX 조정 팬터, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 69
표 4-11. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 26kN, 63m경간, HSR-350X 팬터, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 70
표 4-12. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 26kN, 63m경간, KTX 조정 팬터, 100Hz 필터링에서 결과 데이터 71
그림 1-1. 전차선의 압상량 14
그림 1-2. 단순현 모델 15
그림 1-3. 전기저항 모델 17
그림 1-4. Δ-Y변환 18
그림 1-5. 온도 변화에 의한 요크 기울기 21
그림 1-6. 요크 기울기 계산결과(예) 22
그림 1-7. 온도 변화에 의한 밸런서 변화 22
그림 1-8. 양단 고정 전선의 온도에 의한 장력 변화 25
그림 1-9. Al 500mm2 급전선의 온도 변화에 따른 이도 변화 26
그림 1-10. 양단 고정 심플 커티너리의 온도 변화에 의한 장력 변화 26
그림 1-11. 온도 변화에 의한 심플 커티너리의 장력 및 이도 변화 29
그림 1-12. 바람에 의한 전차선 진동 30
그림 1-13. 바람에 의한 전차선의 편위(30 ㎧인 경우) 31
그림 2-1. 접촉력 변동의 개념도 34
그림 2-2. 2차원 팬터그래프의 추종성능 34
그림 2-3. 추종성능의 팬터그래프 모델 35
그림 2-4. 복원스프링과 집전판스프링 효과 38
그림 2-5. 팬터그래프의 양력특성 40
그림 2-6. 팬터그래프의 양력특성 41
그림 2-7. 터널돌입시 풍속증가 특성 41
그림 2-8. 현 위에서의 횡파 전파 42
그림 2-9. 가선을 가진시킨 경우의 전차선 파형 43
그림 3-1. 전차선 파상마모의 외관 45
그림 3-2. 파상마모 진폭성장율의 파수의존성 이론계산결과 46
그림 3-3. 파상마모 요철의 파워스펙트럼 47
그림 3-4. 다수 팬터의 공진에 의한 전차선 국부마모 48
그림 3-5. 전차선 마모의 경향 49
그림 3-6. 이동가진력에 의한 전차선의 가진점 임피던스의 속도특성 50
그림 3-7. 전차선의 굽힘진폭 계산치 51
그림 3-8. Fletcher과 Munson에 의한 등감곡선 53
그림 3-9. 이선에 따른 스파크광과 스파크 54
그림 3-10. 팬터그래프의 풍동시험 개략도 55
그림 3-11. 팬터그래프에서 에올스음 대책 56
그림 3-12. 단경간가선의 공진과 그 대책(집전시험장치에 의한 시험결과) 58
그림 3-13. 터널 돌입시 풍속증가 특성 59
그림 3-14. 팬터그래프의 양력특성 59
그림 4-1. 경부고속선 63m 경간, HSR-350X 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 접촉력 및 압상량 그래프 61
그림 4-2. 경부고속선 49.5m 경간, HSR-350X 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 62
그림 4-3. 63m, KTX 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 63
그림 4-4. 350㎞/h 시뮬레이션에서 KTX 팬터그래프의 모델링 데이터의 조정 64
그림 4-5. 경부고속선 49.5m, KTX 조정 팬터그래프, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 65
그림 4-6. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 25kN, 63m경간, HSR-350X 팬터, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 68
그림 4-7. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 25kN, 63m경간, KTX 조정 팬터, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 69
그림 4-8. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 26kN, 63m경간, HSR-350X 팬터, 100Hz 필터링에서 접촉력 및 압상량 그래프 70
그림 4-9. 새로 제안하는 커티너리, 전차선 장력 26kN, 63m경간, KTX 조정 팬터, 100Hz 필터링에서 접촉력과 압상량 그래프 71
그림 4-10. 전차선 압상량·스트레인 측정법(FM텔레메트리에 의한 전송방법) 79
그림 4-11. 텔레메트리 설치 현황 79
그림 4-12. 데이터 처리 예시 79
그림 4-13. 전차선 압상량측정법(비디오카메라에 의한 원격측정) 80
그림 4-14. 전차선 스트레인 측정점 예(1) 82
그림 4-15. 전차선 스트레인 측정점 예(2) 82
그림 4-16. 전차선 스트레인 측정회로 83
그림 4-17. 전차선 스트레인 실측파형 예 84
그림 4-18. 전차선로용재의 S-N곡선 85
그림 4-19. 장력부여시의 피로한도선도 85
그림 4-20. 분압식 이선측정법(직류·무집전) 86
그림 4-21. 광학식 이선측정법(직류·교류) 87
그림 4-22. KTX차상탑재설비-카메라, 조명(전차선 모니터링 영상) 88
그림 4-23. 전구간 측정데이터 출력 View 88
그림 4-24. 섹션별 측정데이터 출력 View 88
그림 4-25. 전류식 이선측정법(직류) 89
그림 4-26. 전류식 이선측정법(교류) 89
그림 4-27. 분압식 이선측정 결과예 90
그림 4-28. 광학식 이선측정 결과예 91
그림 4-29. 전류식 이선측정 결과예(직류) 91
그림 4-30. 전류식 이선측정 결과예(교류) 92