고속철도차량 기술 기준 주행안전 항목 개정에 관한 연구

초록

현행 국내 고속철도차량 기술기준은 운행속도 350 km/h 까지의 기술기준에 관해 정의하고 있다. 신규 건설되는 평택-오송 구간은 최고 400 km/h 까지 영업운행을 고려하고 있기 때문에 350 km/h 이상의 속도에서의 기술기준이 필요하다. 본 논문에서는 350 km/h 이상의 속도에서 적용할 수 있는 기술기준 주행안전 관련 개정 항목 및 이들의 적합성에 대해 동역학 해석을 통해 검토한다. 신규로 개정하고자 하는 주행안전 항목은 EN 14363 을 참고하여 비틀림 궤도 탈선 안전성, 횡압, 탈선계수, 주행안정성 등으로 정의하였고, 기존의 차량-선로 작용력은 궤도부담력과 관련된 항목이기 때문에 3.4.4 차량-궤도 인터페이스 항목으로 이동하고자 한다. EMU-320 동역학 해석 모델을 이용하여 신규 주행안전 항목을 400 km/h 속도까지 해석적으로 검토하였다. 비틀림 궤도 탈선 안정성 검토는 EN14363 의 트위스트 및 R150 곡선에 대한 해석을 수행하였는데, 탈선계수는 기준치 이내였고, 휠리프트는 발생하지 않았다. 횡압 및 탈선계수를 검토하기 위하여 R125, R250, R400 작은 곡선 구간에 대해 해석을 수행하였고 기준치 이내였다. 주행안정성 항목은 차륜 및 레일의 마모 형상 변화에도 주행안정성 확보를 목적으로 하며, EN1436 에 따르면 300 km/h 이상일 때 차륜등가답면구배(Equivalent Conicity, EC)는 0.2 이상에서도 문제가 없어야 한다. EMU-320 해석 모델의 GV40 EC = 0.161, 0.452 일 경우에 횡압 및 탈선계수를 검토하였는데 문제는 없었다. 차량-선로작용력은 준정적 횡압, 윤중, 동적 차륜하중 및 최대 가속도 또는 감속도로 평가할 수 있으며, 해석결과 기준치 이내였다. 이상의 결과로 신규로 개정하고자 하는 주행안전 관련 항목들은 기술기준으로 사용될 수 있음을 확인하였고, 향후 공청회 등을 통해 보완한 후 기술기준 개정을 추진할 예정이다.