분기구간에서의 차륜/레일 접촉특성 해석에 의한 탈선안전 연구

초록

철도차량의 탈선의 원인은 다양하나 기본적으로 외란에 따른 차륜과 레일간의 접촉 불안정에 의하여 발생한다. 그렇기 때문에 일반적인 주행 상태에서의 탈선에 대한 안전을 향상시키기 위해서는 기본적으로 차륜과 레일의 형상에 따른 접촉 특성에 대한 분석이 요구된다. 접촉각, 접촉점 위치 등과 같은 접촉특성 해석을 통하여 차량의 탈선 가능성을 사전에 감소시킬 수 있다. 특히, 분기기에서는 차량 주행 선로를 변경하기 위하여 텅레일을 사용하기 때문에 불안정한 운동이 발생할 가능성이 있다. 이 불안정한 운동은 탈선을 야기할 수 있고 분기기의 마모를 일으켜 유지보수 비용이 증가할 수 있다. 때문에 분기기에서는 주행 속도를 제한하고 있다. 그러므로 분기구간에서의 차륜 형상 종류에 따른 접촉 특성에 대한 분석이 요구된다. 일 본 논문에서는 분기기에서의 차륜/레일 접촉특성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위하여 분기기에서의 차륜/레일 접촉특성 해석 프로그램이 개발되었다. 개발된 프로그램을 이용하여 국내에서 사용 중인 고속분기기에서의 기하학적 접촉 특성을 우선 분석하였다. 다음으로 정상상태 곡선주행 가정하에서의 접촉위치를 분석하였다. 여기서, 차륜 및 차종은 국내에서 운행 중인 것으로 하였다. 이러한 연구 결과는 분기기나 일반적인 구간에서의 차륜별 접촉특성을 이해하고 탈선을 예방하는데 기본 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.