Abstract
This study was carried out to investigate and alleviate the vibration problem of commercial high-speed trains. First, the measurement of the carbody vibration was performed, in order to determine the vibration level of the high-speed train. The measurement result showed that the vibration level of the driver cab was higher than that of the passenger car and that the vibration became bigger toward the trailing end of the train. The vertical vibration of the driver cab and passenger car was larger than the transverse vibration, and the maximum value of the vibration in the ballast section was larger than that in the concrete section. A dynamic analysis was carried out to improve the vibration of the KTX-Sancheon train. The results of the analysis showed that it is necessary to reduce the vibration of the driver cab and both ends of the passenger cars. To reduce the vibration of the driver cab, it was recommended that the stiffness of the secondary coil spring be reduced and the damping coefficient of the secondary vertical damper be increased. It was found that the failure of the suspension system could be the origin of the vibration problem of the high-speed train. The proper management of wheel wear plays an important role in the improvement of the operation efficiency and reduction of the carbody vibration of high-speed trains, and research is underway to change the present wheel profile to increase the mileage between wheel turning.
본 연구는 영업운행 중인 고속열차의 진동 문제를 고찰하고, 이를 개선하기 위하여 진행되었다. 먼저 고속열차의 진동 수준을 알기 위하여 차체 진동가속도에 대한 측정이 수행되었다. 측정결과 운전실이 객차보다 진동이 크며, 열차 후미로 갈수록 진동이 더 커졌다. 운전실 및 객차 모두 수직방향 진동이 횡방향 진동에 비해서 크며, 콘크리트 구간에 비해 자갈궤도에서 진동의 최대값이 크다. KTX-산천 진동 경향과 개선점을 도출하기 위하여 동역학 해석을 수행하였다. 해석결과는 시험 결과와 유사하였으며, 객차 양 끝단의 단부객차 상부와 동력차량의 진동을 저감시킬 필요가 있었다. 객차의 진동을 저감하기 위하여 KTX-호남(200호대) 차량은 4가지 개선 설계를 수행하였고, 이 중 KTX-산천에 적용할 수 있는 방법을 해석에 적용하였을 때, 정상구간에서는 2.2%, 분기기구간에서는 11% 정도 진동이 감소할 것으로 예상되었다. 동력차량의 진동 저감을 위해 2차 코일스프링의 강성을 감소시키고, 2차 수직댐퍼의 댐핑계수를 증가시키는 방안을 제안하였다. 현가장치의 불량, 오조립 등 성능저하가 차체 및 대차의 진동을 증가시키는 것을 시운전 결과와 해석결과를 통하여 살펴보았으며, 현가장치 올바른 유지보수가 차량 진동을 저감시킴을 알 수 있었다. 차륜 마모에 대한 적절한 관리는 운행 효율 및 차체 진동저감에 중요한 역할을 하며, 현재 차륜 프로파일을 변경하여 차륜 삭정간의 주행거리를 늘리려는 연구가 진행 중이다.
