표제지
목차
약어표 13
요약 14
I. 서론 16
1. 연구배경의 필요성 16
2. 논문의 구성 및 연구방법 18
II. 고속 전차선로 시스템 19
1. 고속 전차선로 시스템 19
가. 고속 전차선로 구조 19
나. 고속 전차선로 집전 특성[원문불량;p.6] 21
2. 집전성능 검증방법 고찰 30
가. 국외 집전성능 검증방법 및 기준 30
나. 국내 집전성능 검증방법 및 기준 41
3. 전차선로 고속화 현황 43
가. 국내 43
나. 해외 44
다. 고속 전차선로 시스템 동향 50
III. 곡선당김금구 고속화를 위한 현황 51
1. 설계 고려사항 51
가. 최대하중 계산 방법 51
나. 곡선당김금구 사용 형상 56
2. 국내·외 사용현황 62
가. 열차속도에 따른 가동브래킷 및 곡선당김금구 사용현황 62
IV. 고강도 곡선당김금구 경량화 방안 68
1. 400㎞/h 급에 대응한 곡선당김금구 최대하중 계산 68
2. 1차 경량화 방안 71
3. 2차 경량화 방안 77
가. 알루미늄 70계열 부식 장해 원인 분석 77
나. 내부식성을 강화한 재질 재선정 및 2차 설계안 제시 89
V. 곡선당김금구 현장설치 및 성능검증 98
1. 성능검증을 위한 시제품 제작 및 공장성능 시험 98
가. 상세설계 및 시제품 제작 98
나. 형식시험 104
2. 현장설치를 통한 성능검증 108
가. 1차 경량화 방안에 대한 현장설치 및 성능검증 108
나. 2차 경량화 방안에 대한 고강도 곡선당김금구 현장 성능검증 119
VI. 결론 127
참고문헌 130
ABSTRACT 133
표 2.1. 세계 여러나라 파동 전파 속도 27
표 2.2. 세계 여러나라 무차원화비 27
표 2.3. 전차선로 가선방식의 속도 특성 29
표 2.4. 집전성능관련 규격 30
표 2.5. EN 50119에 따른 AC급전 시스템 집전성능 평가기준 32
표 2.6. EN 50367에 따른 AC급전 시스템 집전성능 평가기준 33
표 2.7. Interaction performance for AC systems(IEC 62486) 35
표 2.8. 접촉력 기준 42
표 2.9. 국내 전차선로 고속화 현황 43
표 2.10. 프랑스 전차선로 고속화 현황 45
표 2.11. 일본 콤파운드 전차선로 현황 49
표 3.1. 최대 압상 허용량(UIC 799) 56
표 4.1. 풍속 68
표 4.2. 도체에 적용할 온도 조건 68
표 4.3. 사용된 전선의 표준 장력 및 직경 69
표 4.4. 곡선당김금구의 하중케이스별 계산(곡선로 R5000) 69
표 4.5. 곡선당김금구의 하중케이스별 계산(직선로) 70
표 4.6. 곡선당김금구의 재료 특성 72
표 4.7. 단면형상에 따른 곡선당김금구의 변형량, 최대응력 및 안전율 75
표 4.8. 경도시험 결과 79
표 4.9. 곡선당김금구 부품별 재질 비교 89
표 4.10. 기존 곡선당김금구 구조해석용 모델 상세 정보 91
표 4.11. 가공경화 전/후의 알루미늄 재질 물성 91
표 4.12. 각 곡선당김금구 모델별 사용 재질 93
표 4.13. 각 모델별 구조해석 결과 94
표 4.14. 개발품 중량 계산 결과 96
표 5.1. 곡선당김금구 부품별 사용 재질 98
표 5.2. 아이로드 및 그립 제조 공정 101
표 5.3. 알루미늄 파이프 제조공정 102
표 5.4. 고강도 곡선당김금구 조립 공정 103
표 5.5. 시험항목 104
표 5.6. 사용 재질 104
표 5.7. 소성변형 인장하중 105
표 5.8. 제시사양(안)에 따른 항목별 시험 결과 107
표 5.9. 테스트 베드(Test bed) 구간 선정결과 109
표 5.10. 본선 테스트 베드(Test bed) 구간의 노반현황 110
표 5.11. 시공품질검사 항목 111
표 5.12. 평가기준 113
표 5.13. 접촉력 측정결과 115
표 5.14. 지상부 측정기준 118
표 5.15. 지지점에서 전차선 압상량 측정결과 118
표 5.16. 현장설치 철거품 항목별 시험 결과 126
그림 1.1. 가공 전차선로 곡선당김금구 17
그림 2.1. 심플 커티너리 가선방식 19
그림 2.2. 변Y형 커티너리 가선방식 20
그림 2.3. 커티너리 가선방식 예 20
그림 2.4. 탄성도 곡선 20
그림 2.5. 사전이도 21
그림 2.6. 한 경간 내의 진동 22
그림 2.7. 외력 작용의 힘 22
그림 2.8. 전차선의 고유진동과 파동 24
그림 2.9. 전차선의 압상량 28
그림 2.10. EN 50367 AC급전 시스템 속도에 따른 접촉력 평가기준 33
그림 2.11. 팬터그래프 모델 36
그림 2.12. 측정용 팬터그래프 38
그림 2.13. 프랑스 고속화 현황 44
그림 2.14. 300㎞/h급 전차선로(프랑스) 45
그림 2.15. 독일 고속화 현황 46
그림 2.16. Sicat H1.0 전차선로(독일) 47
그림 2.17. SicatHAC(중국) 48
그림 2.18. SiFCAT350(중국) 48
그림 2.19. 토카이도 신간선(콤파운드) 49
그림 2.20. 신칸선(심플커티너리) 50
그림 3.1. 직선구간에서 편위에 의한 수평 작용력 53
그림 3.2. 곡선선로에서 편위를 제외한 수평 작용력 54
그림 3.3. 곡선선로에서의 기하학적 관계 54
그림 3.4. 일반철도 가동브래킷 57
그림 3.5. CaKo250 가동브래킷 57
그림 3.6. 고속철도 가동브래킷 58
그림 3.7. 일반철도 곡선당김금구 형상 59
그림 3.8. 곡선당김금구 설치각도 59
그림 3.9. 팬터그래프 이격한계 A00A18(캔트≤66㎜, UIC 606 참조) 60
그림 3.10. 팬터그래프 이격한계 A00A19(캔트〉66㎜, UIC 606 참조) 60
그림 3.11. 경부고속철도 곡선당김금구 게이지 적용 61
그림 3.12. 일반철도 가동브래킷 형상 63
그림 3.13. CaKo250 가동브래킷 형상 63
그림 3.14. 고속철도 가동브래킷 형상 64
그림 3.15. 프랑스 동선 가동브래킷 형상 65
그림 3.16. 독일 가동브래킷 형상 65
그림 3.17. 일본 신간센 가동브래킷 형상 66
그림 3.18. 알루미늄 소재로 제작한 가동브래킷 및 곡선당김금구 67
그림 3.19. GRP소재로 제작한 가동브래킷 및 곡선당김금구 67
그림 4.1. 곡선당김금구 형상 71
그림 4.2. 곡선당김금구 파이프 단면형상 71
그림 4.3. 곡선당김금구의 하중 및 경계조건 72
그림 4.4. 기존모델 응력 및 변위 분포도(하중 : 2,300N) 73
그림 4.5. 기존모델 응력 및 변위 분포도(하중 : 2,810N) 73
그림 4.6. 개발모델 응력 및 변위 분포도(하중 : 2,300N) 74
그림 4.7. 개발모델 응력 및 변위 분포도(하중 : 2,810N) 74
그림 4.8. 곡선당김금구(SA120-400) 77
그림 4.9. 곡선당김금구 파손 사진 77
그림 4.10. 시편 1 78
그림 4.11. 시편 2 78
그림 4.12. 시편 3 78
그림 4.13. 시편 4 79
그림 4.14. 시편 1 80
그림 4.15. 시편 2 80
그림 4.16. 시편 3 80
그림 4.17. 시편 4 80
그림 4.18. 시편 1 81
그림 4.19. 시편 1 82
그림 4.20. 시편 2 82
그림 4.21. 시편 3 83
그림 4.22. 시편 3 83
그림 4.23. 시편 4 84
그림 4.24. 시편 4 84
그림 4.25. 시편 1 85
그림 4.26. 시편 2 86
그림 4.27. 시편 2(아이로드) 86
그림 4.28. 시편 3 87
그림 4.29. 시편 3(아이로드) 87
그림 4.30. 시편 4 88
그림 4.31. 곡선당김금구 구조 89
그림 4.32. 구조해석을 위한 곡선당김금구 모델링 90
그림 4.33. 강도, 경량화 및 제작성을 고려한 곡선당김금구 형상 92
그림 4.34. 구속조건 및 하중 94
그림 4.35. R6 구조해석 결과 95
그림 4.36. 곡선당김금구 형상 변경(안) 97
그림 5.1. 고강도 곡선당김금구 SA120-400S 조립도 99
그림 5.2. 고강도 곡선당김금구 SA130-400S 조립도 100
그림 5.3. 굽은 그립(단조 후) 101
그림 5.4. 굽은 그립(최종품 : 단조/절삭/도금) 101
그림 5.5. 알루미늄 파이프 SA120-400S 102
그림 5.6. 알루미늄 파이프 SA130-400S 102
그림 5.7. 고강도 곡선당김금구 최종 시제품 103
그림 5.8. 하중방향 105
그림 5.9. 호남고속철도 108
그림 5.10. TPS 분석결과 400㎞/h 운행가능구간 109
그림 5.11. 테스트 베드 구축(우:400㎞/h급 전차선로) 111
그림 5.12. 접촉력 측정을 위한 장비 구성 112
그림 5.13. 접촉력 측정 방법 112
그림 5.14. EN 50317에 따른 접촉력 켈리브레이션 시험 113
그림 5.15. 계측시스템 114
그림 5.16. 접촉력 파형(평균주행속도 402.1㎞/h) 115
그림 5.17. 계측지점 평면도 116
그림 5.18. 계측지점 장주도(113-2호주) 116
그림 5.19. 전차선 압상량 측정시스템 구성(예) 117
그림 5.20. 전차선 압상량 측정시스템 설치 117
그림 5.21. 전차선 압상량 측정 결과 파형 119
그림 5.22. 설치 구간 평면도(호남고속철도) 120
그림 5.23. 109-40 전철주(압축형 O-type) 121
그림 5.24. 109-44 전철주(인장형 I-type) 121
그림 5.25. 109-46 전철주(Overlap) 121
그림 5.26. 109-48 전철주(Overlap) 121
그림 5.27. 109-50 전철주(Overlap) 122
그림 5.28. 109-50(SA-130) 전철주(Overlap) 122
그림 5.29. 109-52 전철주(Overlap) 122
그림 5.30. 110-2 전철주(인장형 I-type) 122
그림 5.31. 110-4 전철주(압축형 O-type) 123
그림 5.32. 110-6 전철주(인장형 I-type) 123
그림 5.33. 110-8 전철주(압축형 O-type) 123
그림 5.34. 곡선당김금구(핀볼) 124
그림 5.35. 곡선당김금구(아이로드) 125
그림 5.36. 곡선당김금구(전체형상) 125