본 연구에서는 혼합제동 중에 발생되는 소음의 원인을 찾아 개선하고자 실험적인 연구를 수행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
혼합제동 중에 발생되는 소음을 줄이기 위해서는 230~300km/h로 운행 중에 최초로 제동을 개시하는 것이 효율적임을 확인하였다. 제동소음계측 자료와 열차운행정보시스템 자료를 비교·분석한 결과 최초로 제동을 작동 할때 열차의 속도가 230~300km/h 보다 180km/h이하에서 제동소음이 높게 발생하였다. 이는 180km/h이하에서 최초로 제동을 작동하는 운전패턴을 적용할 경우 차상컴퓨터의 자동제어에 의해서 전기 제동력이 감소되고 공기제동력 증가되어 제동디스크와 패드 사이에서 발생하는 소음도 증가하기 때문이다. 따라서 230~300km/h 속도에서 최초로 제동을 체결하는 운전패턴이 제동소음을 줄이기 위한 효율적인 방법임을 제시하였다.
정차 중에 발생되는 제동 소음성분은 제동디스크와 패드의 마찰력에 의해 가진된 디스크의 고유진동모드와 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 제동소음을 발생시키는 진동을 확인하기 위하여 대차주변의 주요 장치인 댐퍼, 수직스프링, 안티롤바 등에 대하여 충격가진시험을 수행하였다. 그 결과 본선 운행시험에서 나타난 소음의 주파수와 제동디스크의 충격가진시험에서 얻어진 주파수가 4kHz∼14.7kHz 주파수 영역에서 일치하였다. 이는 제동패드가 제동디스크에 접촉될 때 발생하는 디스크의 진동과정에서 소음이 발생되는 것을 보여준다. 그러나 2kHz이하에서는 측정된 소음에서 특정 주파수의 하모닉 성분이 발견되었다. 이런 소음 성분은 디스크의 고유진동수와 연관성을 확인하기 어렵고 채터링(chattering) 진동과 유사한 비선형 진동에 의한 현상으로 판단된다. 이에 따라서 제동시 발생한 소음은 제동디스크 및 패드의 진동특성과 밀접하게 연관이 된다는 것을 확인하였다.
세 종류의 제동패드를 시험한 결과 개발품 패드가 Original Pad에 비하여 본선운행시험에서는 등가소음 값이 평균 6.35dB(A), 다이나모시험기 시험에서는 평균 7.89dB(A) 감소하였음을 확인하였다. 세 종류의 제동패드를 차량 과 시험기에 장착하여 다이나모시험과 시험선, 본선운행시험을 수행하였다. 시험에 사용한 세 종류의 패드는 기존에 사용하는 고정구조의 Original Pad와 유연구조의 Pad A와 Pad B를 사용하였다. 유연구조 패드는 자동차에서 사용되는 것으로 심(shim) 또는 소음절연체(noise insulator)를 스터드와 패드 사이에 삽입하였고, 마찰재는 Pad A에 다각형 20개, Pad B에 삼각형 10개로 제작하여 시험하였다. 그 결과 Original Pad에 비하여 다이나모 시험에서는 Pad A에서 5.22dB(A), Pad B에서 7.89dB(A) 낮은 소음이 측정되었다. 그리고 시험선 시험에서는 Pad A에서 7.32dB(A), Pad B에서 7.32dB(A), 본선 운행시험에서는 5.49dB(A), Pad B에서 6.35dB(A) 낮은 소음이 측정 되었다. 그 이유는 디스크와 패드사이 유연구조의 패드를 적용하여 고유모드 특성이 변화되고 댐핑증가 효과가 있기 때문이다.
위와 같이 고속열차의 혼합제동소음특성연구를 통하여 제동소음의 발생 원인을 분석하고 주된 소음원 위치 등을 파악한 다음 효율적인 운전패턴과 혼합제동에 적합한 제동패드를 개발하여 제동소음을 줄이기 위한 효율적인 방안을 제시 할 수 있었다.
이상의 연구결과는 향후 기관사의 운전패턴 매뉴얼 제작은 물론 혼합제동차량 신규제작 설계, 기존 고속열차의 제동패드 개발 등 제동소음감소를 위한 기술개발에 크게 기여할 것으로 사료된다.