경부고속철도 궤도 선형과 고속열차 대차 불안정의 상관성 분석

Q: 이 논문에서 정의한 대차 불안정이란 무엇인가?

고속열차 운행 시 대차에서 발생하는 횡방향 가속도가 일정 기준 이상으로 지속되는 현상을 의미한다. 이는 탈선 위험을 증가시키고 궤도 재료의 열화를 가속화할 수 있는 위험 요인으로 작용하며, 본 연구에서는 궤간 축소와 밀접한 관련이 있는 것으로 분석된다.

Q: 고속열차의 대차 불안정을 유발하는 핵심 요인은 무엇인가?

연구 결과, 궤도 선형이나 일반적인 궤도틀림보다 궤간틀림이 대차 불안정과 높은 상관관계를 보였다. 특히 궤간이 표준보다 좁아지는 축소궤간 상태일 때 발생 비율이 급격히 증가하며, 궤간 조정을 통해 이를 효과적으로 저감할 수 있다.

유승원; 장승엽; 심광섭; 최영태

doi:10.7782/JKSR.2024.27.8.672

학술저널

저자정보: 유승원 (Korea National University of Transportation) 장승엽 (Korea National University of Transportation) 심광섭 (Korea National University of Transportation) 최영태 (Korea Railroad Research Institute)

저널정보: 한국철도학회 한국철도학회 논문집 한국철도학회 논문집 제27권 제8호(통권 제182호)

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경부고속철도 일부 구간에서 대차 불안정이 집중적으로 발생하고 있어 원인 규명과 대책 마련이 요구되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 궤도 선형과 대차 불안정의 상관관계를 분석하여 대차 불안정 발생 원인을 규명하기 위해 고속열차의 차상 기록장치(ATESS)에 기록된 대차 불안정 발생 데이터를 분석하여 대차 불안정이 집중적으로 발생하는 구간을 선정하고, 이 구간에서의 선로 선형의 적합성, 그리고 궤도틀림과 대차 불안정 발생비율의 상관관계를 분석하였다. 대차 불안정이 집중적으로 발생하는 구간에서 선로 선형(종단선형, 평면선형)은 철도건설에 관한 규정에 모두 부합한 것으로 나타났고 선형 경합 조건의 위배사항이 없는 것으로 나타났다. 궤도틀림 또한 모두 선로유지관리지침의 관리기준을 만족하였다. 궤도틀림 중 고저틀림, 방향틀림, 수평틀림, 뒤틀림은 대차 불안정 발생비율과 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 반면 궤간틀림의 평균값과 대차 불안정 발생비율 간의 상관계수는 상대적으로 높게 나타나 궤간 축소량이 증가할수록 대차 불안정 발생이 증가하는 것으로 나타났다. 이론적 고찰을 통해 열차가 주행할 때 궤간의 축소로 플랜지 웨이와 레일의 간격이 좁아지면서 대차 불안정이 발생할 수 있다는 점을 확인하였다. 대차 불안정 집중 발생한 구간에서 궤간 조정을 통해 궤간을 확대한 결과, 대차 불안정의 발생비율이 크게 감소하는 것으로 나타나 궤간 축소가 대차 불안정을 유발시키는 주요 인자임을 확인하고, 궤간 조정을 통해 대차 불안정을 저감할 수 있음을 입증하였다.

As bogie instability occurs intensively in some sections of Gyeongbu high-speed railway, it is necessary to identify the cause and to prepare countermeasures. Accordingly, to identify the cause of bogie instability by analyzing the correlation between track geometry and bogie instability, bogie instability data recorded by the on-board recording system (ATESS) of high-speed trains was analyzed, and the sections where bogie instability occurs intensively were identified. In these sections, the suitability of the track geometry, as well as the correlation between track irregularities and the occurrence rates of bogie instability were analyzed. The results showed that, in the sections where bogie instability occurs intensively, the track geometry including both vertical and horizontal geometry was found to comply with all regulations for railroad construction, and there were no violations of regulations for overlapping of vertical and horizontal track geometry. All track irregularities also satisfied the criteria of the track maintenance guidelines. Among track irregularities, errors of longitudinal level, alignment errors, errors of cross level, and twists were found to have a very low correlation with bogie instability occurrence rates. On the other hand, the average gauge errors and the bogie instability occurrence rates have a relatively high correlation, showing that the occurrence of bogie instability increases as the gauge reduction increases. Through examination of the theoretical background, it was confirmed that when a train runs above a critical speed, bogie instability may occur as the flangeway clearance narrows due to reduction in gauge. After enlarging gauge through gauge adjustment in sections where bogie instability occurs intensively, the occurrence rates of bogie instability greatly decreased, confirming that gauge reduction is the main factor causing bogie instability, and that bogie instability can be reduced by gauge adjustment.

#High-speed railway #Bogie instability #Track alignment #Track irregularity #Reduced track gauge #고속철도 #대차 불안정 #궤도 선형 #궤도틀림 #축소궤간

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