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보고서 상세정보

경량 저소음 팬터그래프 개발
Development of a low noise pantograph with light weight

  • 과제명

    경량 저소음 팬터그래프 개발

  • 주관연구기관

    한국철도기술연구원
    Korea Railroad Research Institute

  • 연구책임자

    조용현

  • 참여연구자

    이기원   박영   박철민   권삼영  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-12

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국철도기술연구원
    Korea Railroad Research Institute

  • 등록번호

    TRKO201600002099

  • 과제고유번호

    1711032787

  • 키워드

    팬터그래프,경량화,소음,집전성능,전차선로Pantograph,Lightness,Noise,Current collection,Overhead contact line

  • DB 구축일자

    2016-05-28

  • 초록 


    Ⅳ. R&D Results(First year)
    ○ Design for reducing the weight of pantograph frames
    ▪ Basic design of light-weighted upper arm...

    Ⅳ. R&D Results(First year)
    ○ Design for reducing the weight of pantograph frames
    ▪ Basic design of light-weighted upper arm which is a hybrid structure and production of a proto-type upper arm which is a hybrid structure of CFRP and AL (higher than 10 % reduction of equivalent mass)
    ▪ Analysis for NDT technology available to detect defects which could exist in the interface surface between the AL and the CFRP.
    ○ Design for reducing the aerodynamic noise emitted from a pantograph
    ▪ Analysis for identifying the major source of aerodynamic noise emitted from the car body recess.
    ▪ Analysis for identifying the major source of aerodynamic noise emitted from the pantograph.
    ▪ Suggestion of basic shape changes of the pantograph to reduce the aerodynamic noises from the pantograph(3.1 dB(A) reduction)
    ○ Preliminary design for the structure and dynamic characteristics of the proto-type pantograph
    ▪ Performance analysis for high-speed pantograph employed for KTX
    ▪ Mechanism design for the proto-type pantograph
    ▪ Establishment of dynamic parameters for the proto-type pantograph
    ▪ Design of the enhanced semi-active control for static uplift forces and production of the proto-type semi-controller
    ▪ Development of the digital mock-up for the proto-type pantograph


    고속에서 중련 운전이 가능한 팬터그래프는 프랑스 등 세계적으로 소수 국가만이 관련 기술을 확보하고 있다. ㈜로템이 중련 운전을 하는 KTX-산천 열차에 오스트리아슝크사 팬터그래프를 탑재하여 철도공사에 납품하려 했으나, 뒤 편성의 팬...

    고속에서 중련 운전이 가능한 팬터그래프는 프랑스 등 세계적으로 소수 국가만이 관련 기술을 확보하고 있다. ㈜로템이 중련 운전을 하는 KTX-산천 열차에 오스트리아슝크사 팬터그래프를 탑재하여 철도공사에 납품하려 했으나, 뒤 편성의 팬터그래프가 집전성능을 확보하지 못하여 프랑스 페블리사 CX 팬터그래프로 교체하여 납품하는 등 어려움을 겪은 바 있다. 본 연구에서는 세계 최고 수준인 프랑스 CX 팬터그래프에 비하여 집전성능과 공력소음 측면에서 동등 이상의 성능을 확보할 수 있는 팬터그래프를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구를 통하여 팬터그래프 상부 암을 기존의 강재 대신에 CFRP와 Al의 혼성구조체로 성형, 제작하면 질량을 40% 정도까지 줄일수 있어 상하부암의 등가질량을 10% 이상 저감시킴으로써 집전성능을 개선할 수 있을 것으로 분석되었다. 또한, 팬터그래프로부터 유발되는 공력소음은 팬헤드와 상하부암 연결부에서 주로 발생한다는 것을 해석과 시험결과로부터 확인하였고, 공력소음을 유발하는 Vortex Shedding을 완화시키기 위한 기본형상을 검토하여 총 3.1 dB(A)의 소음 저감이 가능하다는 분석결과를 얻었다. 또한, CX 팬터그래프 보다 우수한 기구학 특성을 갖도록 부재를 설계하였으며, 최종적으로는 경량 상부암 등 개발 팬터그래프의 특성을 반영한 디지털 Mock-up을 제작하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. Contents ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 표목차 ... 11
    9. 그림목차 ... 12
    10. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 18...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. Contents ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 표목차 ... 11
    9. 그림목차 ... 12
    10. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 18
    11. 제1절 배경 및 필요성 ... 18
    12. 제2절 연구의 목적 ... 21
    13. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
    14. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
    15. 제1절 팬터그래프 구조체 경량화 방안 수립 ... 28
    16. 제2절 팬터그래프 구조체 소음특성 분석 및 소음저감을 위한형상 검토 ... 73
    17. 제3절 팬터그래프 기본설계 ... 95
    18. 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 152
    19. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 154
    20. 제6장 연구개발과정에서 발생 및 수집한 해외기술정보 ... 156
    21. 제1절 9th UIC WCHS 학회 논문 발표 및 집전성능 평가방안조사 ... 156
    22. 제2절 해외 전문교육(Composite Joint Design and Analysis)참석 ... 172
    23. 제3절 집전성능 향상 및 검측기술 관련 기술동향 ... 205
    24. 제4절 팬터그래프 경량화 관련 해외동향 ... 211
    25. 제5절 팬터그래프 소음 관련 해외동향 ... 212
    26. 제7장 참고문헌 ... 216
    27. 부록 ... 222
    28. 끝페이지 ... 250
  • 참고문헌

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