본 논문은 최고속도 400km/h의 차세대고속열차 차상신호장치의 최고속도시험을 위한 방안을 연구한다. 차세대고속열차 차상신호장치는 열차가 고속선 자동열차제어(ATC)구간과 기존선 자동열차정지(ATS) 및 자동열차방호(ATP)구간을 운행하는 동안 기관사에게 운전정보를 제공하고 기관사실수, 신호장치고장, 천재지변 등으로부터의 열차 안전 확보를 목적으로 한다. 차세대고속열차 최고속도 400km/h 시험은 차상신호장치를 포함한 열차성능 검증을 위한 필수과정으로써, 본 논문에서는 차상신호장치의 기능 및 최고속도시험의 필요성을 분석하고, 고속선 ATC구간에서 최고속도시험을 실시하기 위한 인프라의 변경사항 및 구체적인 시험방안을 연구한다.
이동통신 시스템은 현재의 3세대 IMT-2000 시스템에 이르기까지 지속적인 진화를 거듭하였고 이제 사용자의 다양한 이동통신 서비스 요구 및 기대치를 충족시키기 위한 4세대 이동통신 시스템 및 서비스에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. ITU-RWP8F에서는 "보다 빠른 데이터 전송속도의 지원"과 "서로 다른 유무선 접속 시스템과 융합(convergence)"을 목표로 시간과 장소 및 대상의 구속이 없이 언제 어디서나 누구와도 고속 멀티미디어 통신 서비스를 지원하는 것을 차세대 이동통신 시스템의 비전으로 설정하고 있다. 이러한 차세대 서비스 비전을 실현하기 위하여 현재 WWRF, WWI, FMS, mITF, FuTURE Forum 및 NGMC Forum과 같은 주요 연구 단체는 개인의 관심사, 환경, 일상 생활이 고려된 각 개인의 통신 공간에서 상황에 따라 변화하는 개인의 요구사항이 반영된 차세대 서비스에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 앞서 언급한 각 연구 단체가 수행중인 주요 연구 내용을 살펴보고자 한다.`
경부 고속철 40 m 단경간 PSC 교량을 대상으로 38 자유도 KTX 동력차를 주행속도 500 km/h까지 12 단계 불규칙 궤도형상과 상호 작용력을 고려하여 해석하였다. 차량의 윤축하중과 중심회전각을 평가하기 위하여 170 m 일반도상을 교량과 조합하여 횡압과 탈선계수 그리고 윤중감소율을 허용기준과 비교하였다. 단순교와 연속교의 교량받침 최대 변위와 누적이동거리를 주행속도별로 해석하였다. PTFE 마찰판과 DP-mate의 EN-1337-2 기준의 장기마찰시험을 수행하였다. 수행된 장기마찰시험은 차세대 고속철의 증가되는 주행속도를 고려하여 개선 방안을 제안하였다.
차세대 고속철도(HEMU-430X)는 최고 속도 430km/h, 운영 속도 370km/h를 목표로 개발 중인 세계적 수준의 철도 차량이다. 시속 300km 이상의 운영 속도를 유지하기 위하여 충족해야 할 요건들은 다양하지만 주행 중 안정적인 전력 공급 여부는 상용화를 결정짓는 핵심기술 중 하나이다. 따라서 고속에서의 가선과 판토그래프의 동적 상호작용은 사전 평가를 통하여 충분히 검토되어야 한다. 본 논문에서는 다물체 동역학 해석 기법을 기반으로 한 집전성능 해석 프로그램을 이용하여 차세대 고속철도의 집전성능을 평가하였다. 국제 규정을 기반으로 기존 사양에 대한 성능 평가를 실시하고, 추가적으로 장력 및 경간 길이 변화에 따른 평가 결과를 토대로 집전성능 향상 방안에 대하여 고찰하였다.
이 연구에서는 차세대 고속철의 증가하는 주행속도에 따라 600 km/h 까지 10 km/h 간격으로 고속철 PSC 박스 연속교량의 교량받 침에 대한 동적거동을 수치해석하였다. 경부 고속철 구간의 40미터 단경간과 2경간 연속 PSC 박스교를 연구대상으로 프레임모형을 구성하였 으며, 38자유도의 관성질량 차량모형 및 교량과 궤도의 불규칙성을 포함한 상호작용력을 고려하였다. 주행속도별 교량받침의 종방향 변위와 누적이동거리와 변위속도를 산정하여 교량의 동적거동 추이분석과 비교하였다. 또한 마찰판의 내구성능평가를 위한 장기마찰시험 기준을 적 용하였다.
고속철도기술 4대강국 진입을 목표로 추진 중인 차세대 고속철도 기술개발사업에서 승객 및 승무원의 객실 내에서의 안전과 편의성을 제공하기 위해 IT 및 스마트센서기술을 적용하는 연구가 5년에 걸쳐 진행 중에 있다. 본 논문에서는 첫해에 24개의 적용대상 기술들을 발굴하고 그 중 가장 적절한 적용기술을 선별하기위한 과정 중에서 선정의 객관성 확보를 위해 승객, 승무원, 철도공사직원, 엔지니어 등 관계자들을 대상으로 설문조사를 실시한 내용을 정리 하였다. 본 연구의 결과는 개인 LCD 모니터를 통한 정보제공, 긴급상황 및 예약알림, 객실 내 개인좌석에서의 인터넷, 승무원과의 원격대화, 객실 내 공기질 감지, 객실 내 이상음 감지, 화장실 내 응급상황 감지의 7가지 적용기술들이 최종적으로 선정되는데 활용되었다.
차세대 고속철은 주행 속도가 점점 증가하므로 이를 반영한 고속철 차량 통과교량에 대한 새로운 주행 안정성의 평가가 요구된다. 이를 위하여 현재 공용 중인 경부 고속철 구간의 대표 교량형식인 PSC (Pre-stressed Concrete) 박스거더 교량을 대상으로 관성질량을 고려한 38-자유도 차량과 궤도 불규칙성과 상호 작용력을 반영하여 모형화하였으며, 고속철 차량 주행속도 별로 동적 수치해석을 수행하여 주행 안정성을 평가하였다. 수치해석을 통해 단순교와 2 경간 연속교의 최대 수직 변위와 DAF (Dynamic Amplification Factor; 동적확대계수)를 산출하여 동적 안정성 여부를 판단하였으며, 또한 주행 속도 별 최대 수직 변위를 추정하기 위한 3차 다항 회귀 분석식을 제안하였다. 대표적인 주행 속도와 횡 단면 위치 별 수직 변위 차이를 비교하고, 종 방향 최대 면틀림을 분석하였다. 또한, 고속철 차량의 교량통과 중 교량의 수직변위에 대한 가속도 영향선과 각 항목 간의 연관성을 분석하여 주행 안정성을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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