A Derivation of the Standard Design Guideline for Crashworthiness of High Speed Train with Power Cars

Copyright

2008 KSAE 1225-6382/2008/096- 21 Transactions of KSAE, Vol. 16, No. 6, pp.157-167 (2008)

동력집중식 고속열차의 충돌안전도 표준설계 가이드라인 도출

김 거 영¹⁾․조 현 직¹⁾․구 정 서^*1)․권 태 수²⁾

서울산업대학교 철도전문대학원¹⁾․한국철도기술연구원²⁾

A Derivation of the Standard Design Guideline for Crashworthiness of High Speed Train with Power Cars

Geoyoung Kim¹⁾․Hyunjik Cho¹⁾․Jeongseo Koo^*1)․Taesoo Kwon²⁾

1)

Department of Rolling Stock System Engineering, Seoul National University of Technology, Seoul 139-743, Korea

2)

Department of Rollingstock System Safety, Korea Railroad Research Institute, 374-1 Woram-dong, Uiwang-si, Gyeonggi 437-050, Korea

(Received 21 April 2008 / Accepted 15 June 2008)

Abstract : Through this study, the standard design guidelines for high speed train with power cars have been derived to meet the crashworthiness requirements of the Korean rollingstock safety regulation. The crashworthiness regulation requires some performance requirements for two heavy collision accident scenarios; a train-to-train collision at the relative speed of 36 kph, and a collision against a standard deformable obstacle of 15 ton at 110 kph. A standard high speed train composition was defined as 2PC-2ET-6T with 17ton axle load, similar to KTX-2 for the Honam express line. Using theoretical and numerical analyses, some crashworthy design guidelines were derived in terms of mean crush forces and energy absorptions for major crushable components. The derived design guidelines were evaluated and improved using one dimensional spring-mass dynamic simulation. It is shown from the simulation results that the suggested design guidelines can easily satisfy the domestic crashworthiness requirements.

Key words : High speed train(고속열차), Crashworthiness(충돌안전도), Regulation(기준), Rollingstock(철도차량), Design guideline(설계지침)

1.

¹⁾

고속열차는 견인방식에 따라 견인동력차가 있 는 동력집중식과 그렇지 않은 동력분산식으로 나 누어진다. 현재 국내의 고속열차는 동력집중식인 데 경부선에 운행 중인 KTX(프랑스 TGV 모델), G7 연구사업으로 개발된 KHST, 이 기술로 개발되 어 2009년부터 호남전라선에 운행될 KTX-2 등이 있고, 향후에도 동력집중식 고속열차들이 계속 발 주될 예정이다.

고속열차의 경우 정교한 신호 및 열차 제어장치

*

Corresponding author, E-mail: [email protected]

에 의하여 운행되므로 정상 운행시 충돌 사고가 발 생할 확률은 매우 낮다. 그러나 1987년 프랑스 Viron 의 TGV 충돌사고와 1998년 독일 Eschede의 ICE 탈 선 충돌사고 등의 예에서 보듯이, 고속주행 상태에 서 비정상적으로 발생하는 충돌사고는 치명적인 피 해를 유발한다.

따라서 유럽, 미국 등 선진국에서는 2000년도를 전후로 하여 열차의 충돌안전 기준을 제정하여 철 도차량의 충돌안전도 설계를 강제화 하고 있다. 대 표적인 규정으로는 EU의 TSI와 EN 15227, 영국의 GMRT, 미국의 49CFR 등을 들 수 있다.^1-4) 한편 국내 에서도 2007년 7월 열차의 충돌안전도설계를 의무

김거영․조현직․구정서․권태수

화한 철도차량안전기준 시행지침 16조(이하, 철도 안전법 세칙 16조)가 고시되었으며 그 내용은 EN 15227과 거의 동등하다.^5-7)

동력집중식 고속열차는 동력분산식 고속열차와 달리 선두차인 견인동력차에 승객이 탑승하지 않으 므로, 동력차의 에너지흡수 능력을 극대화하면 일 반객차에 별도의 에너지흡수 구조가 없어도 법규에 서 요구하는 기준을 만족시킬 수 있다. 현재 국내에 서 운행 중이거나 발주 예정인 고속열차들은 동력 집중식이므로 적절한 동력차의 충돌설계에 의하여 새로 도입된 세칙 16조를 만족시킬 수 있다.

본 연구에서는 국내 철도안전법 세칙 16조에서 요구하는 중대사고 시나리오인 상대속도 36 kph 열 차 대 열차 충돌 사고와 15 ton 표준변형체장애물과 110kph 충돌 사고의 충격 에너지를 흡수할 수 있는 동력차 전두부 및 후미구조의 에너지 흡수설계 가 이드라인을 제시하였다. 이것을 이용하면 향후 개 발될 동력집중식 고속열차의 충돌안전 구조 및 부 품의 개념설계 및 기본설계를 용이하게 할 수 있다.

2.

본 편성은 향후 호남 전라선에 운행될 한국형 고속 열차인 KTX-2를 벤치마킹하고 차량구조는 KHST 특성을 참조하였다.^8-11) 실제 KTX-2 설계의 경우 ET 차량에 동력장치가 없으므로 축중이 17 ton보다 낮 으나, 상대적으로 높은 중량의 본 표준충돌성능편 성열차에서 도출된 설계가이드라인을 적용하면 당 연히 세칙 16조를 만족할 수 있다. 본 연구의 표준충 돌성능편성열차는 Fig. 1에 나타낸 것이다.

Fig. 1 Configuration of the standard train composition

2.1

표준충돌성능편성열차의 질량(mt)을 축중으로 부터 추정하면 다음과 같다.

mt= 13(대차수) × 2(축수) × 17(축중) = 442 ton (1)

국내 충돌안전기준에서 정의하는 열차의 충돌 질 량은 표준충돌성능편성열차의 질량에서 탑승자 질 량의 절반을 감해주어야 하나 설계 전에는 실제 열 차의 탑승자 질량을 정확히 알 수 없으므로 무시하 였다. 이렇게 하면 열차의 충돌 질량이 증가하게 되 어 초기 설계를 위한 가이드라인이 보수적으로 설 정된다.

상대속도 36 kph의 열차 대 열차 충돌은 고정벽과 18 kph (5 m/s)충돌하는 것과 에너지 흡수측면에서 등가이므로 철도 차량이 흡수하여야 할 에너지를 추정하면 다음과 같다.

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한편 Fig. 2와 같은 표준 변형체 장애물과 110 kph (30.56 m/s)로 충돌하는 사고의 경우, 철도 차량에서 흡수해야 하는 충돌에너지는 110 kph로 운동하는 장애물이 정지한 열차와 충돌하는 것과 등가이므 로, 장애물의 운동 에너지를 계산한 값에서 충돌후 잔여 운동에너지와 표준변형체 장애물이 흡수한 에 너지를 감하여 구할 수 있다.

Fig. 2 Configuration and dimensions of the standard defor- mable obstacle

표준변형체 장애물 질량(mo)의 초기 운동에너지 를 계산하면 다음과 같다.

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완전 비탄성 충돌로 가정하여²⁾충돌후의 장애물 운동 에너지를 계산하면 다음과 같다.

동력집중식 고속열차의 충돌안전도 표준설계 가이드라인 도출

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또한 충돌 후 열차의 운동 에너지를 계산하면 다 음과 같다.

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따라서 표준변형체장애물 충돌시 장애물과 열차 에서 흡수하여야 하는 에너지는 6.722MJ이며, 대부 분은 전두부에서 흡수된다.¹²⁾

2.2

동력차의 질량(mp)은 축중으로부터 계산하면 68 ton이므로 동력차 전두부의 평균 압괴 하중과 최대 압괴 하중은 다음과 같이 구해진다.

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2.3

표준변형체 장애물에서 흡수하는 변형 에너지는 변형량을 알면 쉽게 계산할 수 있으나 충돌 시뮬레 이션을 수행하기 전에는 이것을 알 수 없다. 따라서 이 변형 량을 가정한 후 충돌에너지 흡수구조 및 부 품의 사양을 도출하여 1차원 충돌 시뮬레이션 결과 를 분석하여 사후에 그 타당성을 검증할 수 있다.

표준변형체 장애물의 하중-변형 특성은 Fig. 3과 같고, 식 (7)의 최대 압괴하중을 고려하여 장애물 변 형량을 700 mm로 가정하면 흡수되는 에너지 량은 다음과 같다.

Fig. 3 Force and deformation curve of the standard defor- mable obstacle



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식 (3)에서 식 (4), (5), (10)을 빼면 장애물 충돌시 철도 차량에서 흡수하여야 할 에너지는 5.2 MJ 이 다. 또한 열차 대 열차 충돌시에는 식 (2)로부터 5.525 MJ을 흡수하여야 한다.

그런데 표준변형체 장애물 충돌 시에는 대부분의 충돌 에너지를 전두부에서 흡수하지만, 여유 있는 설계를 위하여 5.2 MJ 모두를 전두부에서 흡수하는 것으로 하였다.

또 열차 대 열차 충돌의 경우, 고정벽에 저속 (18kph)으로 충돌하므로, 초기 충돌후 반발되어 후 속하는 단부객차와 충돌하여 다시 고정벽과 충돌하 는 2중 충돌 현상을 나타낸다. 따라서 전두부에서 흡수하는 충격 에너지는 대략 동력차 운동 에너지 의 2 배 수준으로 산정한다.^13,14)

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전두부에서 1.7 MJ의 충격에너지를 흡수한다면 전두부 이외의 에너지 흡수 구조 및 부품에서 3.825 MJ을 흡수해야 하며, 이것은 주로 동력차 후미부 (3.025 MJ)와 사이드버퍼(0.8 MJ)에서 흡수하여야 한다.

이러한 접근은 충분한 설계 여유를 고려한 것으 로 동력차에서 9.025 MJ 정도의 충돌에너지를 흡수 하는 초기설계가 필요함을 의미한다.

2.4

Geoyoung Kim․Hyunjik Cho․Jeongseo Koo․Taesoo Kwon

(6)의 평균 압괴하중 3335 kN으로 5.2 MJ을 흡수할 때의 압괴량을 계산하면 다음과 같다.

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또 열차 대 열차 충돌의 경우, 동력차 후미부에서 식 (8)의 평균 압괴하중 2502 kN으로 3.825 MJ을 흡 수할 때의 압괴량을 계산하면 다음과 같다.

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통상의 경우와^1-3)같이 동력차 전두부의 에너지 흡수 부품들이 에너지흡수식 연결기, 헤드스톡, 운 전실 전방 에너지 흡수부품(하니콤 또는 대용품)으 로 이루어져 있다고 가정하면, 식 (6), (7), (12)로부 터 Fig. 4와 같은 전두부 에너지 흡수특성 곡선을 도 출할 수 있다.

Fig. 4의 OAB 구간은 전두부 자동연결기(KTX-2 에 장착된 모델)의 에너지 흡수를 나타내는데, 공압 식 완충기(150 mm)와 축소형 에너지흡수튜브(600 mm)에서 1.24 MJ의 충격 에너지를 흡수할 수 있다.

한편 BD 구간에서 2000 kN에 해당하는 영역은 헤드스톡의 압괴에 의한 충격 에너지 흡수량을 나 타내는 것으로 다음과 같이 구해진다.

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헤드스톡의 순수 압괴 길이가 810 mm 이려면, 그 길이는 70%를 나눈 값인 1157 mm 이상이어야 한다.

CD 구간에서 3000 kN에 해당하는 영역은 운전실 전 방 에너지 흡수부품의 압괴에 의한 충격 에너지 흡 수량을 나타내는 것으로 다음과 같이 구해진다.

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Fig. 4 Force and deformation curve of the front end

Fig. 5 Force and deformation of the rear end

여기서 알루미늄 하니콤이 사용된다면 부품 길이 는 순수 압괴 길이가 780 mm를 80%로 나눈 값인 975 mm 이상이어야 한다. Fig. 4에 나타난 충격 에너 지 흡수량을 모두 합하면 5.2 MJ이 된다.

CD 구간에서 압괴하중이 5000 kN이므로 후방의 운전실 구조는 최소한 6500 kN의 압괴강도를 가져 야 한다.¹²⁾또한 운전실 후방에서 후미 동력대차까 지의 구간은 4500 kN의 압괴강도를 가진다고 가정 한다. 이 가정은 KHST 동력차 차체의 압괴강도 자 료를 준용한 것이다.⁸⁾

동력차 후미구조는 식 (8), (9), (13)으로부터 2678 kN의 압괴강도 (Fig. 5의 EF 구간)를 가진다고 설계 할 수 있다. 또 동력차 후미에 장착되는 사이드 버퍼 는 전방 동력차와 후방 동력차에 각각 1세트씩 장착 된다. 현재 국내에서 표준으로 사용되는 사이드 버 퍼의 에너지 흡수 특성은 Fig. 5의 OE구간과 같다.

이외에도 사이드 버퍼가 후위 동력차에도 장착되 어 있으므로 추가로 0.8 MJ의 에너지를 흡수할 수 있다.

3. 1차원 충돌해석을 이용한 초기사양 평가

이것은 알루미늄 압출재로 제작되므로 국내 압출재 고속철도차량 KHST의 특성을 원용한 것이다.⁸⁾

A Derivation of the Standard Design Guideline for Crashworthiness of High Speed Train with Power Cars

3.1

Fig. 7은 표준변형체장애물의 변형량을 구한 것 인데, 626.7 mm 정도 변형이 발생하여 당초 가정한 700 mm보다 10.5% 정도 적었다. Fig. 8에서는 전두 부의 압괴가 1375 mm정도 발생하여 Fig. 4에서 정의 한 압괴 가능길이 1560 mm까지는 충분히 여유가 있 었다. 한편 Fig. 9는 사이드버퍼의 압괴변형을 나타 낸 것으로 최대 허용 변형량인 400 mm에는 도달하 지 않았다.

Fig. 6 Energy history curve

Fig. 7 F-δ curve of the deformable obstacle

Fig. 8 F-δ curve of the front end

Fig. 9 F-δ curve of the side buffer

Fig. 10 ET mid-section acceleration

한편 Fig. 10, 11은 각각 단부객차와 일반 객차의 차실내 가속도를 나타낸 것으로 철도안전법 세칙 16조의 가속도 제한조건(평균 5g, 최대 7.5g)을 만족 한다. Fig. 12는 각 차체 구조 또는 부품에서 흡수한 충격 에너지 량을 나타낸 것이다. 전체 운동 에너지 의 61.29%(4.291 MJ)를 전두부에서 그리고 18.08%

(1.265 MJ)를 변형체 장애물에서 흡수하고 사이드 버퍼 등 나머지 구조/부품에서는 단지 17.15% (1.2 MJ)만 흡수하였다(3.49%는 잔여 운동에너지).

김거영․조현직․구정서․권태수

Fig. 11 T mid-section acceleration

Fig. 12 Absorbed energy in each part

3.2

이내로 미미하였다.

Fig. 14는 전두부의 압괴량을 구한 것이며 전두부 가 891.5 mm 압괴되어 Fig. 4에서 정의한 압괴 가능 길이 1560 mm와 비교하면 많은 여유가 있었다. Fig. 15 는 동력차 후미구조의 변형을 나타낸 것으로 798.0 mm 정도의 압괴가 발생하여 2.1 MJ 정도의 충격 에 너지를 흡수하였다. Fig. 16에 나타낸 사이드버퍼의 압괴변형은 최대 허용 변형량인 400 mm에 도달하 였다.

한편 Fig. 17, 18은 각각 단부객차와 후속객차의 차실내 가속도를 40Hz low pass 필터링하여¹²⁾ 나타 낸 것이며, 철도안전법 세칙16조에서 요구하는 가 속도 제한조건을 만족한다. Fig. 19에서는 각 차체 구조 또는 부품에서 흡수한 충격 에너지 량을 나타

Fig. 13 Energy history curve

Fig. 14 F-δ curve of the front end

Fig. 15 F-δ curve of the PC end-section

Fig. 16 F-δ curve of the side buffer

동력집중식 고속열차의 충돌안전도 표준설계 가이드라인 도출

Fig. 17 ET mid-section acceleration

Fig. 18 T mid-section acceleration

Fig. 19 Absorbed energy in each part

내었다. 전체 운동 에너지의 32.58%(1.8 MJ)는 전두 부에서, 그리고 38.15%(2.108 MJ)는 동력차 후미구 조에서 흡수되고, 전방 동력차 사이드 버퍼에서는 14.73%(0.814 MJ)이 흡수되며 나머지 구조/부품에 서는 단지 14.53%(0.803 MJ)만 흡수되었다.

3.3

Table 1 Comparison of the simulation results

차체구조 장애물 충돌 열차 대 열차 충돌

변형량

(mm)

(MJ)

(mm)

(MJ)

Obstacle 626.7/

1.265/18.1% - -

Front end 1375/

4.291/61.3% 891.5/

1.8/32.58%

Driver's area 17.73/

- 18.34/

-

PC-mid 116.7/

0.313/4.47% 113/

0.302/5.46%

Side buffer 248.1/

0.489/6.98% 405.4/

0.814/14.7%

PC-end 19.68/

- 798.1/

2.108/38.2%

ET-front end 5.43/

- 10.5/

-

ET-door 6.65/

- 10.8/

-

ET-mid 22.36/

- 28.7/

-

ET-rear end 6.58/

- 7.4/

-

의 변형량과 에너지 흡수량을 정리한 것이다.

표준변형체장애물과 충돌의 경우, 전두부에서 전체 운동에너지의 4.291 MJ(61.29%)를 흡수하고, 열차 대 열차 충돌의 경우 동력차 후미구조에서 2.108 MJ(38.2%), 사이드버퍼 0.814 MJ(14.7%)를 흡 수하여 동력차 후미부에서 전체 운동에너지의 2.922MJ (52.9%)를 흡수하였다.

동력차 전두부 설계에서 고려할 사항은 운전자 충격 가속도, 운전실 압괴방지 등이다. 이를 위하여 전두부 외형설계가 허용하는 범위내에서 전두부의 압괴강도를 낮게 하면 유리하다. 따라서 전두부의 최고 압괴 강도를 500 kN 낮게 하여 Fig. 20과 같이 4500 kN으로 설계하면 운전실은 최소한 1500 kN이 더 높은 6000 kN 이상의 압괴 강도로 설계할 수 있다.

Fig. 20 Modified force and deformation curve of the front end

동력차 후미구조 설계에서 고려할 사항은 후속하 는 단부객차의 충격가속도와 정적구조강도 조건이 다. 그런데 현재 동력차 후미구조의 압괴강도인 2678 kN은 UIC 구조강도 설계조건을 만족시키기에 낮은 수준이다. Fig. 17, 18에서 보듯이 단부객차와

Geoyoung Kim․Hyunjik Cho․Jeongseo Koo․Taesoo Kwon

Fig. 21 Modified force and deformation of the rear end

후속객차의 충격 가속도가 철도안전법 세칙 16조의 요구조건인 최대 7.5g, 평균 5g에 여유가 있으므로 동력차 후방구조를 Fig. 21과 같이 3500 kN로 수정 하여 높게 설정하였다.

4.

4.1

Fig. 23은 표준변형체장애물의 변형량을 구한 것 인데, 561.0 mm 정도 변형이 발생하여 1차 해석결과 인 626.7 mm보다 10.5% 정도 적었다.

Fig. 24에서는 전두부의 압괴가 1517 mm정도 발 생하여 Fig. 20에서 정의한 압괴 가능길이 1660 mm 까지는 충분히 여유가 있었다. Fig. 25는 사이드버퍼 의 압괴변형을 나타낸 것으로 최대 허용 변형량인 400 mm에는 도달하지 않았다.

Fig. 26, 27은 각각 단부객차와 일반 객차의 차실 내 가속도를 40Hz low pass 필터링하여 나타낸 것이 며, 철도안전법 세칙16조의 가속도 제한조건을 만 족한다.

Fig. 28은 각 차체 구조 또는 부품에서 흡수한 충 격 에너지 량을 나타낸 것이다. 전체 운동 에너지의 66.3% (4.642 MJ)는 전두부에서, 그리고 14.5%

(1.015 MJ)는 변형체 장애물에서 흡수하고, 사이드 버퍼 등 나머지 구조/부품에서는 단지 19.2% (1.344 MJ)만 흡수 하였다. 나머지 3.5% (0.245 MJ)는 잔여 운동에너지로 존재하였다.

Fig. 22 Energy history curve for the modified model

Fig. 23 F-δ curve of the deformable obstacle

Fig. 24 F-δ curve of the front end for the modified model

Fig. 25 F-δ curve of the side buffer for the modified model

A Derivation of the Standard Design Guideline for Crashworthiness of High Speed Train with Power Cars

Fig. 26 ET mid-section acceleration for the modified model

Fig. 27 T mid-section acceleration for the modified model

Fig. 28 Absorbed energy in each part

4.2

Fig. 30은 전두부의 압괴량을 구한 것으로 전두부 가 917.2 mm 압괴되어 Fig. 20에서 정의한 압괴 가능 길이 1660 mm와 비교하면 많은 여유가 있었다. Fig. 31 은 동력차 후미구조의 변형을 나타낸 것으로 542.8 mm 정도의 압괴가 발생하여 1.87 MJ 정도의 충격

Fig. 29 Energy history curve for the modified model

Fig. 30 F-δ curve of the front end for the modified model

Fig. 31 F-δ curve of the PC end-section for the modified model

에너지를 흡수하였다. Fig. 32의 사이드버퍼 압괴변 형은 최대 허용 변형량인 400 mm에 도달하였다.

한편 Fig. 33, 34는 각각 단부객차와 후속객차의 차실내 가속도를 40Hz low pass 필터링하여 나타낸 것으로 철도안전법 세칙16조의 가속도 제한조건을 만족한다. Fig. 35에서는 각 차체 구조 또는 부품에 서 흡수한 충격 에너지 량을 나타내었다. 전체 운동 에너지의 34.1% (1.885 MJ)를 전두부에서, 그리고 33.8% (1.866 MJ)를 동력차 후미구조에서 흡수하고,

김거영․조현직․구정서․권태수

Fig. 32 F-δ curve of the side buffer for the modified model

Fig. 33 ET mid-section acceleration

Fig. 34 T mid-section acceleration for the modified model

Fig. 35 Absorbed energy in each part for the modified model

전방 동력차 사이드 버퍼에서는 14.9%(0.821 MJ)이 흡수하며 나머지 구조/부품에서는 단지 17.2% (0.953 MJ)만 흡수하였다.

4.3

Table 2는 개선된 동력차 압괴 모델에 대하여 표 준 변형체 장애물 충돌과 열차 대 열차 충돌 시나리 오를 적용하여 해석한 주요 구조/부품들의 변형량 과 에너지 흡수량을 정리한 것이다.

표준변형체장애물과 충돌의 경우 전두부에서 전 체 운동에너지의 4.642MJ(66.3%)를 흡수하고, 열차 대 열차 충돌의 경우 동력차 후미구조에서 1.866MJ (33.8%), 사이드버퍼 0.821MJ(14.9%)를 흡수하여, 결국 동력차 후미부에서 전체 운동에너지의 2.687MJ(48.7%)를 흡수하였다.

Fig. 20, 21의 동력차 전두부 및 후미구조 압괴특 성을 적용하면 동력집중식 고속열차에 대하여 철도 안전법 세칙 16조의 충돌안전기준을 만족시킬 수 있었다.

Table 2 Comparison of the simulation results

차체구조 장애물 충돌 열차 대 열차 충돌

변형량

(mm)

(MJ)

(mm)

(MJ)

Obstacle 561/

1.015/14.5% - -

Front end 1517/

4.642/66.3% 917.2/

1.885/34.1%

Driver's area 15.7/

- 18.82/

-

PC-mid 103.3/

0.25/3.62% 99.42/

0.24/4.34%

Side buffer 237.3/

0.46/6.67% 407.1/

0.821/14.9%

PC-end 14.7/

- 542.8/

1.866/33.8%

ET-front end 5.3/

- 11.5/

-

ET-door 6.67/

- 12.6/

-

ET-mid 22.3/

- 37.3/

-

ET-rear end 6.6/

- 10/

-

5.

동력집중식 고속전철의 표준충돌성능편성열차 를 모델로 한 충돌안전도 표준설계 가이드라인 연 구를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

1) 동력집중식 고속열차의 경우, 동력차 전두부와 후미구조에만 에너지 흡수구조를 설계하여도 국내 철도안전법 세칙 16조의 충돌안전기준을 만족시킬 수 있다.

동력집중식 고속열차의 충돌안전도 표준설계 가이드라인 도출

2) 전두부는 장애물 충돌 시나리오를 적용하여 전 체 운동 에너지의 60% 이상을 흡수할 수 있도록 설계하여야 하며, 표준변형체장애물의 압괴 강 도와 충격 가속도 조건을 고려하여 최대 4500 kN 수준의 전두부 압괴강도가 타당하다.

3) 동력차 후미구조는 열차 대 열차 충돌 시나리오 를 적용하여 전체 운동 에너지의 30% 이상을 흡 수할 수 있도록 설계하여야 하며, 정적 강도 조건 과 충격 가속도 조건을 고려하여 최대 3500 kN 수준의 압괴강도가 타당하다.

4) 장애물 충돌 시나리오와 열차 대 열차 충돌 시나 리오를 동시에 고려할 때 전두부에서는 4.6 MJ 수준, 동력차 후미구조에서는 1.9 MJ 수준의 충 격 에너지 흡수 설계를 하는 것이 필요하다.

후 기

본 연구는 국토해양부에서 연구비를 지원하여 한 국철도기술연구원에서 진행 중인 철도종합안전기 술개발사업(No. SR06008)의 연구결과로서 관계자 들께 감사드립니다.

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