열차 고속화의 따른 합성 전차선 시스템 최적화에 관한 연구

Abstract

가공 전차선로는 전기차에 전력을 직접적으로 공급하는 전차선, 조가선, 드로퍼와 지지브래킷 및 진동방지 금구 등의 가선설비와 이것을 전기적, 기계적으로 구분하거나 보호 조정하는 전차선 장치, 지지물 등으로 구성된다. 이에 따라 합성 전차선로는 전기차에 양질의 전력을 공급하고 팬터그래프를 통해 전력 공급을 원활히 할 수 있도록 집전성능을 갖추어야 한다. 개선된 집전 성능이 열차속도 상승에 중요한 요구 조건에 해당되며 그것은 철도 산업에서 대단히 중요한 점이 된다. 전차선 ~ 팬터그래프의 동적 응동에 대해서는 많은 연구가 진행되었으며 동역학 해석은 가공 전차선이 위치에 따라 강직성이 주기적으로 변하는 탄성체로 지지된 장력을 받은 줄이라고 하면 그 줄의 운동으로 해석 기술된다. 가공 전차선로에서 파동전파를 고려하여 팬터그래프와 반사파 사이의 상호 작용은 수학적 이론적으로 검토가 되었고 전차선에서 이동 속도와 파동 전파속도에 따른 전차선의 동적 강직성은 해석되어졌다[3]. 팬터그래프와 전차선 사이의 접촉력의 변화는 주로 경간에 연한 강직성 변화와 파동반사에 인하여 집전영향의 문제가 발생된다. 우리나라의 고속철도는 이선율을 1(%) 이내 값으로 요구하고 있다. 파동반사로 인한 전차선의 접촉점에서 이선율이 1(%) 이상 발생되면 열차 운전에 영향을 미치게 되며 전차선 및 팬터 습판에 아크로 인한 경점이 발생되고 전기적, 기계적인 장해가 발생된다. 본 논문의 목적은 경부 고속철도 2단계 구간(동대구 ~ 부산 간)에서 열차속도 향상을 위한 전차선로의 장력을 증가시킴으로써 전차선 시스템에서 요구하는 집전 상태 즉, 전차선과 팬터그래프와의 집전특성에 대하여 기존선 구간에서 실측정 분석하였으며 장력 증가에 따른 전차선로에서 요구하는 집전 조건을 정량적인 기준 값에 만족하는지를 검증하고 집전 성능에 따른 실적용 가능 여부를 고찰하고 연구한다.