Analysis of Aerodynamic Characteristics for determination of tunnel cross section in Honam high speed railway

호남고속철도 터널 단면선정을 위한 공기역학적 특성 분석

Unlike a conventional railway system, a high-speed rail system experiences various aerodynamic problems in tunnel sections. Trains running at a high speed in a small tunnel, when compared with the open field, face significant air pressure, resulting in reduced operating stability and fast change in pressure inside the tunnel. These phenomena further cause some unexpected problems such as the passengers onboard feeling an aural discomfort and an impulsive noise at the tunnel exit. To solve these problems, this paper introduces analysis of aerodynamic characteristics for determination of tunnel cross section. The optimum cross-section that satisfies the criteria of aural discomfort was reviewed through lots of numerical simulation analysis. Also, the pressure inside the passenger car of a train operating on Kyungbu HSR line was measured, and the pressure inside the tunnel and the micro-pressure waves at tunnel exit were measured at Hwashin 5 Tunnel. At the same time, a test of train operation model was performed and then the measurement results and test results were compared to verify that various parameters used as input conditions for the numerical simulations were appropriate.

고속철도는 일반철도와는 달리 터널구간에서 여러 가지 공기역학적인 문제가 발생한다. 개활지와 비교하여 크기가 매우 작은 터널에서 고속으로 운행하는 열차는 큰 공기저항을 받게 되어 주행 안정성이 떨어지고, 터널 내의 급격한 압력변동으로 객차 내 승객의 이명감 발생, 터널출구에서의 소음공해 등 일반철도에서는 예상치 못했던 문제를 유발시킨다. 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고에서는 공기압의 특성 분석에 대하여 소개하고자 한다. 수치시뮬레이션을 통해 이명감 기준을 만족하는 최적의 단면을 검토하였다. 또한, 경부고속철도를 운행하는 열차에서 객차내 압력을 측정하였고, 화신5터널에서 터널내 압력 및 터널출구에서의 미기압을 측정하였다. 동시에 열차주행 모형실험을 수행하여 수치시뮬레이션의 입력조건으로 사용된 각종 매개변수 등의 적정성을 비교 검증하였다.