판토그라프 틸팅 구조물의 모델 수립 및 동적 특성

Abstract

TTX(Tilting Train eXpress) 는 기존선에서 180~200km/h의 고속 주행이 가능한 기차이다. TTX는 한국에서는 최초로 개발 중인 틸팅 기차로서 곡선부 주행시 차체를 곡선부 안쪽으로 기울여 고속 주행과 에너지 소비 감소등의 장점을 가지고 있다. 판토그라프는 가선과 연결하여 차체에 전력을 공급시켜주는 구조물로 틸팅 기차의 판토그라프는 기차의 틸팅시 가선과의 접촉을 유지시켜주기 위해 판토그라프 틸팅 구조물이 필요하다. 판토그라프의 집전능력은 외부의 진동조건에 크게 좌우되며 따라서 판토그라프 틸팅 구조물의 정적, 동적 특성이 중요하다. 현재 개발되어 있는 판토그라프 틸팅 구조물의 시제품은 당초 설계 하중보다 무겁게 제작되었으며 정적, 동적 특성 해석도 미비하다. 따라서 본 논문에서는 판토그라프 틸팅 구조물의 유한요소모델을 수립하고 그 모델의 정적해석을 수행한다. 또한 정적해석 결과를 바탕으로 경량화 모델을 제시한다. 판토그라프 틸팅 구조물은 롤러와 가이드 라인을 포함하고 있어 구조적인 비선형성을 가지고 있다. 이러한 구조물의 비선형성을 고려한 동적 해석을 위해서 본 논문에서는 크랙-뱀턴의 부구조물 합성법을 확장하여 롤러와 가이드 라인을 포함한 구조물의 부구조물 합성법을 개발하였다. 개발한 부구조물 합성법을 이용하여 롤러와 가이드 라인을 가지고 있는 구조물의 동적 해석을 수행한다.