한국형 틸팅차량의 터널 주행시 실내/외 압력변화에 대한 실험적 연구

Experimental Study of the Internal/external Pressure Variation of TTX Travelling through a Tunnel

  • 윤수환 (서울대학교 기계항공공학부) ;
  • 곽민호 (서울대학교 기계항공공학부) ;
  • 이동호 (서울대학교, 기계항공공학부, 항공우주신기술연구소) ;
  • 권혁빈 (한국철도기술연구원) ;
  • 고태환 (한국철도기술연구원)
  • 발행 : 2009.04.30

초록

열차가 터널에 진입하면 열차의 전두부에 의해 압축파가, 후마부에 의해 팽창파가 터널 내에 각각 발생하게 된다. 터널내부에서 압축파와 팽창파가 열차와 서로 상호작용하면서 열차 실내/외의 양력은 급격하게 변화한다. 본 논문에서는 한국형 틸팅차량이 터널 주행 시 나타나는 차량의 실내 및 실외(차량표면) 압력변화 및 압력변화율을 분석하여, 터널길이와의 상관관계를 분석하였다. 또한, 현 틸팅차량의 기밀상태에서 터널주행 시 실내압력변화율을 검토하였다. 그 결과 길이가 짧은 터널에서는 압력파의 중첩이 발생하지 않아서 차량 실내/외 압력변화는 크게 나타나지 않았다. 하지만, 긴 터널에서는 압력파의 중첩과 차량과의 상호작용이 동시에 일어나면서 급격한 압력변화가 뚜렷하게 발생하였다. 또한, 특정한 길이의 터널에서는 압축파와 팽창파가 중첩되어 압력변화 및 변화율을 크게 완화시켰다.

When a train enters into a tunnel, a compression wave is generated by a front nose and a expansion wave is generated by a rear tail respectively. The interaction between pressure waves and the train makes the internal and external pressure of the train change dramatically. In this paper, we had measured the internal and external pressure variations of TTX and analyzed the pressure variations as the tunnel length. Also, the rate of internal pressure variations were investigated with the current airtight condition of TTX. In short tunnels, the internal and external pressure variation were not large because the superposition of pressure waves was not happened. In long tunnels, however, the rapid and large pressure variations were shown because of the superpositions between the same sort of pressure waves, such as expansion wave and expansion wave or compression wave and compression wave. In specific length tunnels, the pressure variation and the pressure variation rates were largely lessened because the compression wave and expansion wave were superposed.

키워드

참고문헌

  1. Takanobu Ogawa, (1997), "Numerical Investigation of three dimensional compressible flows induced by a train moving into a tunnel", Computers & Fluids Vol. 26 pp.565-585 https://doi.org/10.1016/S0045-7930(97)00008-X
  2. Hideo Kashimura, (2001), "Distortion of Compressible Wave Generated by Reflection of Propagating Expansion Wave at Open-end of Tube", Theoretical and Applied Mechanics Vol. 50, pp.365-370
  3. 권혁빈,(2000), "터널을 통과하는 고속철도차량에 의해 형성되는 비정상 유동장의 수치해석", 한국철도학회논문집, 제3권, 제4호, pp. 229-236
  4. 박춘수, (2004), "고속열차가 터널내에서 받는 압력변동 특성 분석", 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집, pp.690-695
  5. M.S. Howe, (1998), "Mach Number Dependence of the compressionwave generated by a high-speed train entering a tunnel", Journal of Sound and Vibration, Vol. 212(1), pp.23-26 https://doi.org/10.1006/jsvi.1997.1348
  6. Matsuo, K., Aoki, (1997), "Entry compression wave generated by a high-speed train entering a tunnel", Processings of the 9th Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. BHR Croup Conference Series Pubilcation, No. 27, pp. 925-934
  7. Tsuyoshi Ishihara, Michio Utsunomiya, masahiro Okumura, Yutaka Sakuma and Takayuki Shimomura (1997), "An investigation of Lateral vibration caused by Aerodaynamic continuous force on high-speed train running within tunnels", Proceedings of World Congress on Railway Research E, pp. 531-538
  8. 남성원 (2004), "KTX차량 내외부의 압력변동 특성에 관한 연구", 한국철도학회논문집, 제7권 제1호, No. 6, pp. 26-31
  9. 철도차량 안전기준에 관한 지침, 국토해양부고시 제2006-247호