Abstract
Recently, domestic railway related institutes are developing pantographs for high speed trains; to lighten the upper arm, this device has a composite structure of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) and aluminum instead of conventional steel. In the case of KTX-Sancheon, the pantograph must have a large current capacity because this system is of power-car type, supplying all necessary power for the train through a single pantograph. If the thickness of the pipe is arbitrarily increased in order to increase the current carrying capacity, without analyzing the thermal characteristics of the aluminum pipe, the increase in the weight of the upper arm may cause degradation of the current collecting performance. Therefore, in this paper, using the thermal analysis technique, we analyze the temperature change characteristics of the aluminum pipe of the upper arm over time, while receiving power at the stationary state of the KTX-Sancheon; we also examine the adequacy of the minimum thickness of the aluminum pipe in accordance with the proposed pantograph flow capacity.
최근 국내 철도 관련 기관에서 고속집전용 판토그래프를 개발하고 있으며, 이는 상부암의 경량화를 위하여 기존의 강재(Steel) 대신에 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 알루미늄의 혼성구조체를 적용한 구조를 갖는다. KTX-산천 열차의 경우, 한 대의 판토그래프를 통해서 열차에 필요한 모든 전력을 공급해야 하는 동력집중식이므로 판토그래프는 큰 통전 용량을 가져야 한다. 하지만, 알루미늄 파이프의 열적 특성 분석 없이 통전 용량을 증대시키기 위하여 파이프의 두께를 임의로 증가시키게 되면 상부암의 무게 증가로 집전성능의 저화를 초래할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 KTX-산천 열차의 정지 상태에서 수전 시 판토그래프 상부암 혼성구조체를 이루는 알루미늄 파이프의 시간 경과에 따른 온도 특성 변화를 열해석을 통하여 분석하고, 제시된 판토그래프 통전 용량에 부합되는 알루미늄 파이프의 최소 두께의 적정성을 검토하고자 한다.
