하중 프로파일 설계를 위한 차륜/레일 작용력 분석

초록

주행안전성의 핵심요소인 탈선의 위험성을 평가하는 방법으로 널리 사용하고 있는 Nadal의 이론에 의하면 탈선계수 한계치는 차륜과 레일간의 마찰계수에 의존하고 있다. 실제로 차량이 주행할 때 마찰계수는 시시각각으로 변화하기 때문에 직접 마찰계수를 계측하는 것은 거의 불가능에 가깝다. 대신, 세계 각국에서는 회전체 로드셀로서 탈선계수 측정용 윤축을 만들어 주행안전성 평가에 사용하고 있다. 그러나 실차시험을 통한 주행안전성 평가는 많은 시간과 비용을 요구하기 때문에 시험실에서의 모사시험이 대안으로 떠오르고 있다. 본 논문에서는 서울지하철 선로구간에서 발생하는 윤중과 횡압을 근거로 실물회전시험기에 적용할 하중프로파일을 설계한 내용을 기술하였다. 선로 및 차량의 종류마다 하중프로파일은 변하기 때문에 시뮬레이션에 활용할 수 있는 하중과 속도 조건을 산출하였다는 데에 의미가 있으며, 본 연구를 계기로 모든 선로와 차량의 DB를 구축하여 철도차량의 동역학 발전에 보탬이 되기를 기대해 본다.