고속열차의 운행속도에 따른 주행안정성 예측에 관한 연구

초록

현재 국내에서 영업 운행하는 고속철도는 경부고속선과 호남고속선 두가지로 오송역에서 분기된다. 이에 평택 오송 구간은 두 노선이 공용으로 사용하기 때문에 선로 용량은 거의 포화 상태에 이르렀으며, 열차의 운행 간격을 줄이는 것에는 한계가 있다. 이에 평택-오송 구간을 복복선화하여 선로용량을 확대하는 사업이 진행되고 있다. 새로 건설되는 평택-오송 구간은 지하 터널로 계획되었으며, 운행속도를 단계적으로 향상시킬 수 있도록 준비되고 있다. 이에 대한 대비로 고속철도차량의 운행속도를 단계적으로 높일 때의 주행안정성을 해석적 방법으로 검토하였다. 주행안전성을 검토하는 방안으로 고속철도차량 기술기준 3.2.2 주행안전 항목 참조하였으며, 철도차량 동역학 소프트웨어인 VAMPIRE 를 이용한 동역학 해석을 수행하였다. 해석모델은 동력분산형 고속철도 시제차량인 HEMU-430X이며, 6량 1편성으로 구성된다. HEMU-430X의 시운전 시 측정한 차체 가속도값을 해석값과 비교해 보니, 그 차이는 평균 13.5%로 해석 모델이 검증되었다고 볼 수 있다. 이 해석 모델을 이용하여 운행속도가 350, 370, 400 km/h일 때 고속철도차량 기술기준 3.2.2 주행안전 항목인 윤중감소율, 탈선계수, 최대횡압을 검토하였다. 검토 결과 본 연구의 경우와 같이 터널 내에서 운행할 때 횡풍의 영향은 없으며, 고속열차의 운행속도 증가에 따라 윤중감소율, 탈선계수, 최대횡압은 증가하였으나, 기준치 이내로 운행 시 안전할 것으로 예측되었다.