차륜답면형상에 따른 철도차량의 주행안정성 비교 분석

초록

철도차량의 차륜은 레일 상에서 구름(Rolling) 운동 시 탈선을 방지하기 위한 플랜지와 차륜/레일 접촉역학과 관련이 깊은 답면부로 구성되어 있다. 이러한 차륜의 구조는 레일과 차륜의 형상에 따라 접촉특성이 달라지게 되고, 이는 다양한 곡선 및 직선 선로를 주행 할 때 차량의 주행안정성에서부터 차륜/레일의 마모에 따른 유지보수 측면까지 영향을 미치게 된다. 차륜과 레일의 여러가지 형상 조합에 따라 접촉특성이 바뀌고 이는 철도차량의 현가장치와 같은 설계특성과 함께 조화를 이루어 차량의 주행 동특성으로 나타난다. 본 논문에서는 차량의 주행동특성에 영향을 미칠 수 있는 챠량의 여러 변수를 고정하고 차륜답면 형상만 변경하여 주행특성이 어떻게 변화하는지 비교분석을 수행하였다. 차륜답면형상은 국내에서 운용되고 있는 원호형 차륜답면형상과 XP55 차륜답면형상을 적용하였으며, 동일한 대차로 차륜답면형상만 변경하고 차량의 하중을 포함한 다른 변수들은 동일하게 세팅하여 대차동특성시험기 상에서 주행안정성 시험을 진행하였다. 레일의 형상은 고속용 선로에 적용되고 있는 KRS TR 0001-15(R)의 UIC60E1 레일의 형상을 대차주행시험기의 롤러(Roller) 형상에 사용하였으며 기울기는 1/20 을 적용하였다. 대차동특성시험기 상에서의 시험은 주행속도에 따라 윤축, 대차의 진동가속도와 변위를 계측하고 시험데이터의 비교분석을 통해 차륜답면 형상이 철도차량의 주행안정성에 미치는 영향에 대하여 알아보았다.