KR100331954B1 - Hood by train tunnel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도터널의 미기압파 저감용 슬릿후드에 관한 것으로,본 발명의 목적은 열차의 속도와 터널의 단면적 및 열차 전두부 형상을 고려하여 적합한 형상과 구조를 갖는 슬릿후드를 설계하므로서, 터널내로 열차의 고속진입시 발생하는 미기압파를 반감시켜, 미기압파발생에 의한 터널출구측 소음공해와 진동을 현격히 저감할 수 있도록함을 그 목적으로 한다.상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;터널내 파면 압력구배의 저감에 따른 미기압파의 대기방출을 억제하기 위해 터널의 입구측에 돌출형성되는 본체의 양측벽으로 개구부가 대칭구성되고 본체의 전방부로는 한쌍의 경사판이 돌출형성되는 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드에 있어서,The present invention relates to a slit hood for reducing micro-pressure waves in a railway tunnel, and an object of the present invention is to design a slit hood having a suitable shape and structure in consideration of the speed of a train, the cross-sectional area of the tunnel, and the shape of the front of the train. The purpose of the present invention is to halve the micro-pressure waves generated during high-speed entry of a train, and to significantly reduce noise pollution and vibration at the exit of the tunnel due to the generation of micro-pressure waves. As a means; the openings are symmetrically formed on both side walls of the main body protruding on the inlet side of the tunnel in order to suppress the atmospheric emission of the micro-pressure waves due to the reduction of the wavefront pressure gradient in the tunnel, and a pair of inclined plates are provided as the front part of the main body. In the slit hood for reducing the underpressure wave of the railway tunnel protruding,
상기 개구부의 상부측 근접위치에 적어도 개구부를 수용할 수 있는 길이를 갖으며형태로 절곡구성되는 가리개를 상기 본체의 양측벽에 일체로 형성한 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드를 구비하므로서 달성된다.It has a length that can accommodate at least the opening in the proximal position of the upper side of the opening It is achieved by providing a railway tunnel micro-pressure wave reduction slit hood integrally formed on both side walls of the main body, the shade is bent in the form.
Description
본 발명은 철도터널의 미기압파 저감용 슬릿후드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열차의 터널진입시 발생되는 미기압파의 저감수단으로, 터널의 입구측에 경사갱구형태의 슬릿후드를 형성하여 미기압파를 현격히 저감되도록하므로서 터널 내공단면적을 최적으로 수행할 수 있도록 한 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드에 관한 것이다.The present invention relates to a slit hood for reducing micro-pressure waves in a railway tunnel. More specifically, the present invention relates to a slit hood for reducing micro-pressure waves generated when a train enters a tunnel. The present invention relates to a slit hood for reducing air pressure waves in a railroad tunnel, which enables the air pressure area to be optimally reduced while minimizing pressure waves.
일반적으로, 철제의 궤도를 부설하고, 그 위에 철도차량을 운전하여 여객 및 화물을 운반하는 철도는 급속한 산업발전에 발맞쳐 점차적으로 고속화되는 추세에 있는바,In general, railways that install railroad tracks and drive railroad cars on them to carry passengers and cargo are gradually increasing in speed with rapid industrial development.
이와같은 고속철도는 프랑스, 독일, 일본 등의 선진국에서 이미 운행되고 있으며, 알려진 바와같이 우리나라또한 경부고속철도가 2004년에 완공될 예정에 있어, 이른바 고속철도시대를 눈앞에 두고 있다.Such high-speed railways are already operating in developed countries such as France, Germany, and Japan. As is known, Korea also plans to complete the Gyeongbu high-speed railway in 2004, so that the so-called high-speed railway is in front of us.
이에, 2004년 완공을 앞두고 건설중인 고속철도는 국토의 70%가 산악지대인 우리나라의 지리적 특성에 기인되어 다수개의 교량구간과 함께 터널구간을 갖는 것인데,Therefore, the high-speed railway under construction ahead of completion in 2004 is due to the geographical characteristics of Korea, where 70% of the country is a mountainous region, and has a tunnel section along with a number of bridge sections.
여기서, 고속철도에 지니가는 터널은 고속으로 진행하는 열차가 터널의 내부로 진입할 때, 즉 터널의 입구 근처의 열차전두부 앞부분에서 압력파가 생성되는바,Here, the tunnel carried by the high-speed railway is a pressure wave generated when the train proceeding at high speed enters the inside of the tunnel, that is, in front of the head of the train near the entrance of the tunnel
이러한, 압력파는 파동의 앞에 정지하고 있는 공기를 압축하고 가속하여 음속으로 터널을 따라 전파되며, 이는 터널의 출구부분에서 팽창파로서 열차를 향하여 뒤로 반사됨과 동시에 펄스형태의 압력파가 출구로부터 주위환경인 밖을 향하여 방사된다.This pressure wave compresses and accelerates the air which is stopped in front of the wave and propagates along the tunnel at the speed of sound, which is reflected back toward the train as an expansion wave at the exit of the tunnel and at the same time the pulsed pressure wave is reflected from the exit environment. It is radiated outward.
위와같은 현상은 도 1에 도시된 바와같이 3단계로 발생되는 것으로,The above phenomenon occurs in three steps as shown in FIG.
1단계에서는 고속의 열차가 터널에 진입함에 따라 압력파가 형성되고, 2단계에서는 압력파가 터널내부로 전파되어 압력파형이 변형되며, 3단계에서는 터널출구로부터 미기압파(micro pressure wave)가 방사되는 것이다.In the first stage, pressure waves are formed as the high-speed train enters the tunnel, and in the second stage, the pressure waves propagate into the tunnel and the pressure waveform is deformed. In the third stage, micro pressure waves are generated from the tunnel exit. It is radiated.
이러한 충격파는 초음속 비행기에 의해서 생성된 소닉붐처럼 강력한 소음을 발생시키게 되는데, 이러한 미기압파에 의한 저주파 진동이 주변 민가의 창문이나 문틀을 심하게 흔들게됨에 따라 이에 대한 대책마련을 요하게 되었다.These shock waves generate powerful noise like the sonic boom generated by the supersonic plane, and the low frequency vibrations caused by the micro-pressure waves vibrate the windows and door frames of the neighboring houses, requiring countermeasures.
여기서, 터널입구에 형성되는 압축파의 파형(ΔP())은 열차의 돌입속도와 선두형상, 단면비 등에 의존되는 것으로 기대되지만, 해석적인 방법으로 올바른 기준값을 얻기는 매우 곤란한 것인데,Here, the waveform of the compressed wave formed at the tunnel inlet (ΔP ( )) Is expected to depend on the inrush speed, head shape, and section ratio of the train, but it is very difficult to obtain the correct reference value analytically.
이러한 이유로 인해 수치계산 및 실험적 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 공기음향이론(aeroacoustic theory)에 의하면 터널 출구로부터 나오는 강력한 소음의 크기는 출구에 도착하는 압축파의 압력변화에 대한 최대 시간 변화율, 즉 압축파의 파면 압력구배에 비례한다고 알려져 있어, 본 발명에서는 이에대한 터널미기압파 저감대책으로서 선로구축물쪽의 대책 중하나인 후드(터널내의 공기를 서서히 압축하기 위한 완화구간 시설물)를 터널입구에 설치하는 방법을 강구하게 되었다.For this reason, numerical calculations and experimental studies are actively conducted. According to aeroacoustic theory, the magnitude of the strong noise from the exit of the tunnel is the maximum rate of change in the pressure change of the compression wave arriving at the exit, that is, the compression. It is known that it is proportional to the wavefront pressure gradient of the wave, and in the present invention, as a countermeasure for reducing the pressure of the tunnel microwave, a hood (a relief section for slowly compressing air in the tunnel), which is one of the measures on the track structure side, is installed at the tunnel entrance. I came up with a way.
이러한 터널후드는 우리나라와 지리적 특성이 유사한 일본의 신간선에서 그 전례를 찾아볼 수 있다,Such a tunnel hood can be found in the Shinkansen of Japan, which is similar in geography to Korea.
신간선의 경우, 비교적 긴 터널의 출구에서 공기압음이 발생하여, 출구부근의 가옥이 진동됨은 물론 강한 소음으로 인한 소음공해 문제가 대두되었는데, 이러한 현상들은 슬라브궤도 적용에 의해 터널벽면의 주위 전체가 매끄럽게 구성되어 압력파의 전면이 수직(지면측)으로 형성되는 '파의 비선형 효과'에서 기인되는 것이었다.In the case of Shinkansen, air pressure is generated at the exit of a relatively long tunnel, causing the houses near the exit to vibrate as well as noise pollution due to strong noise. These phenomena smooth the entire circumference of the tunnel wall by applying the slab track. It was due to the 'non-linear effect of the wave', which is formed so that the front face of the pressure wave is vertical (ground side).
미기압파 저감대책의 원리는 터널출구에 도달한 미기압파 전면의 구배를 작게하는 것으로, 이에는 여러가지 방법이 있는데, 현재 일본의 산양(山陽) 및 동북(東北) 상월(上越)신간선에서는 터널입구에 수십 미터의 길이를 갖는 후드를 설치하는 방법이 적용되고 있다.The principle of countermeasures against air pressure is to reduce the gradient of the entire surface of the air pressure waves reaching the tunnel exit, and there are various methods. There are currently tunnels in the mountain goats and northeastern Sangwol Shinkansen in Japan. The method of installing a hood having a length of several tens of meters at the entrance is applied.
도 2a,b는 최근에 설치된 일본 신간선 터널입구 후드의 개관을 나타내었다. 이에, 도 2a는 강재구조로 설치된 후드이며, 도 2b는 반대편 터널출구로서 이 부근지역에 방사되는 미기압파를 줄이기 위한 것이다.2A and 2B show an overview of a recently installed Japanese Shinkansen tunnel inlet hood. Thus, Figure 2a is a hood installed in a steel structure, Figure 2b is to reduce the micro-pressure waves radiated to the neighboring area as the opposite tunnel exit.
도 3은 일본 산양신간선 동쪽 갱문에 설치되어 있는 49m에 달하는 최장길이의 후드이다.3 is a longest hood of 49m installed in the east gate of the Japanese Shinkansen Line.
하지만, 도 2의 a,b와 도 3에서 나타난 바와같이 본 발명의 선행기술인 일본 신간선은 열차의 진입속도가 160 - 260 km/h영역에 대한 미기압파 저감대책으로서, 터널입구 후드 벽면으로 창문을 뚫는 형태이고, 특히 이와같은 후드형태를 얻기위한 구체적 데이터( 즉, 후드의 길이, 측면개구율, 슬릿가리개의 크기 등)와 그 제원 및 미기압파의 저감효과가 입증되어 있지 않은 것이며,However, as shown in Figs. 2A and 3, and the prior art Japanese Shinkansen of the present invention, as a countermeasure for reducing the air pressure for the area of 160-260 km / h, the entrance speed of the train, the window to the tunnel entrance hood wall In particular, the specific data for obtaining such a hood shape (ie, the length of the hood, the side opening ratio, the size of the slit shield, etc.), and the reduction effect of the specifications and micropressure waves have not been proved.
더욱이, 우리나라의 고속철도는 열차속도가 240 - 380 km/h에 달하며, 터널과 열차의 단면적비 및 길이에서 차이점을 갖는 것으로서, 위와같은 구체적 기술과 효과가 입증되어 있지 않은 일본의 선행기술을 적용할 수 없는 것이었다.Moreover, the high-speed railway of Korea has a train speed of 240-380 km / h, and there is a difference in the cross sectional area ratio and length of tunnels and trains. I could not.
따라서, 본 발명은 터널미기압파 저감대책으로서, 우리나라의 고속철도에 적합한 후드개발을 위해 창안된 것으로,Therefore, the present invention as a countermeasure for reducing the tunnel microwave pressure, was created for the development of a hood suitable for high-speed railway of Korea,
본 발명의 목적은 열차의 속도와 터널의 단면적 및 열차 전두부 형상을 고려하여 적합한 형상과 구조를 갖는 슬릿후드를 설계하므로서, 터널내로 열차의 고속진입시 발생하는 미기압파를 반감시켜, 미기압파발생에 의한 터널출구측 소음공해와 진동을 현격히 저감할 수 있도록함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to design a slit hood having a suitable shape and structure in consideration of the speed of the train, the cross-sectional area of the tunnel, and the shape of the head of the train, thereby reducing the half-pressure wave generated during the high-speed entry of the train into the tunnel, thereby generating the micro-pressure wave. The aim is to significantly reduce noise pollution and vibration caused by tunnel exit.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;As a specific means of the present invention for achieving the above object;
터널내 파면 압력구배의 저감에 따른 미기압파의 대기방출을 억제하기 위해 터널의 입구측에 돌출형성되는 본체의 양측벽으로 개구부가 대칭구성되고 본체의 전방부로는 한쌍의 경사판이 돌출형성되는 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드에 있어서,상기 개구부의 상부측 근접위치에 적어도 개구부를 수용할 수 있는 길이를 갖으며형태로 절곡구성되는 가리개를 상기 본체의 양측벽에 일체로 형성한 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드를 구비하므로서 달성된다.In order to suppress the atmospheric release of micro-pressure waves due to the reduction of the pressure gradient in the tunnel, the openings are symmetrically formed on both side walls of the main body protruding at the entrance of the tunnel, and a pair of inclined plates protrudes toward the front of the main body. A slit hood for reducing a micro-pressure wave, the tunnel having a length capable of accommodating at least an opening at a position proximal to an upper side of the opening. It is achieved by providing a railway tunnel micro-pressure wave reduction slit hood integrally formed on both side walls of the main body, the shade is bent in the form.
도 1은 터널 미기압파 발생과정을 보인 상태도.1 is a state diagram showing a process of generating a microbarium wave.
도 2a,b는 최근에 설치된 일본 신간선 터널입구 후드의 개관2A and 2B are an overview of a recently installed Japanese Shinkansen tunnel entrance hood.
도 3은 일본 산양신간선 동쪽 갱문에 설치되어 있는 49m에 달하는 최장길이의 후드Fig. 3 shows the longest hood of 49m installed on the east gate of Goshin Shinkansen in Japan.
도 4는 본 발명에 따른 미기압파 저감용 슬릿후드의 구성도Figure 4 is a schematic diagram of a slit hood for reducing the air pressure wave in accordance with the present invention
도 5는 본 발명에 따른 슬릿후드의 또 다른 실시예를 보인 구성도Figure 5 is a block diagram showing another embodiment of the slit hood according to the present invention
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 슬릿후드의 시험결과 산출된 값을 나타낸 그래프6 is a graph showing a value calculated from the test results of the slit hood of the present invention shown in FIG.
도 7은 도 5에 도시된 슬릿후드의 시험결과 산출된 값을 나타낸 그래프FIG. 7 is a graph showing the calculated values of the test results of the slit hood shown in FIG.
도 8은 본 발명의 슬릿후드에 있어, 터널의 입구측에만 설치된 슬릿후드의 개구부 크기를 작게한 경우 산출된 값을 나타낸 그래프8 is a graph showing a value calculated when the opening size of the slit hood provided only at the entrance side of the tunnel in the slit hood of the present invention is reduced;
도 9는 도 5에 도시된 형태의 슬릿후드를 터널의 입구와 출구에 설치한 경우 터널의 출구에서 산출된 미기압파의 값을 나타낸 그래프FIG. 9 is a graph showing the values of microbarium waves calculated at the exit of the tunnel when the slit hood of the type shown in FIG. 5 is installed at the entrance and the exit of the tunnel.
도 10은 본 발명에 따른 슬릿후드에 있어, 슬릿후드자체의 길이를 작게 한 경우 산출된 미기압파의 값을 나타낸 그래프10 is a graph showing the value of the micro-pressure wave calculated when the length of the slit hood itself is reduced in the slit hood according to the present invention.
도 11은 도 6 - 도 10의 시험조건을 종합한 표11 is a table summarizing the test conditions of FIGS. 6 to 10.
도 12는 도 6 -도 10을 통해 산출된 결과를 나타낸 표12 is a table showing the results calculated through FIGS. 6 to 10.
도 13은 본발명의 슬릿후드와 경사갱구를 혼용설치한 경우 터널의 출구에서 산출된 미기압파의 값을 나타낸 그래프Fig. 13 is a graph showing the values of microbarometric waves calculated at the exit of the tunnel when the slit hood and the inclined shaft are mixedly installed according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따른 슬릿후드를 시험하기 위한 열차모형 시험장치의 구성도도 15는 미기압파 저감에 효과적인 슬릿후드의 길이를 실험의 결과표도 16은 슬릿후드 개구부로 형성된 가리개의 효과와 길이를 결정하기 위한 실험의 결과표14 is a schematic diagram of a train model test apparatus for testing a slit hood according to the present invention. FIG. 15 shows the length of the slit hood effective for reducing micro-pressure waves. FIG. 16 shows the effect and length of the shade formed by the slit hood opening. Result table of experiment to determine
<도면주요부위에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for major parts of drawing>
1 : 슬릿후드 11 : 본체 12 : 개구부DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slit hood 11 Body 12 Opening part
13 : 경사판 121 : 가리개13: tilt plate 121: shade
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 미기압파 저감용 슬릿후드의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 슬릿후드의 또 다른 실시예를 보인 구성도이다.Figure 4 is a schematic diagram of a slit hood for reducing the air pressure wave according to the present invention, Figure 5 is a schematic view showing another embodiment of the slit hood according to the present invention.
이에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 슬릿후드(1)는 사각체 형상을 취하며 터널의 입구를 수용하는 형태로 돌출구성되는 본체(11)의 양측벽에 사각통공으로서 가리개(121)를 갖는 개구부(12)가 구성된다.As shown therein, the slit hood 1 according to the present invention has a rectangular shape and has an opening having a shade 121 as a rectangular hole in both side walls of the main body 11 protruding in a shape to accommodate the entrance of the tunnel. (12) is comprised.
이때, 상기 본체(11)는 터널의 내공단면적에 비해 1.3배의 단면적을 갖는 사각체인데, 이러한 본체(11)의 양측벽에 형성되는 개구부(12)는 적어도 본체(11)의 길이보다 작은 길이를 갖는 사각통공이며, 이와같은 개구부(12)의 상부측 근접위치로는 적어도 개구부(12)를 수용할 수 있는 길이를 갖으며 '' 형태로 절곡구성되는 가리개(121)가 상기 본체(11)의 양측벽에 일체로서 돌출형성되는 것이다.At this time, the main body 11 is a quadrangular body having a cross-sectional area of 1.3 times the internal pore area of the tunnel, the opening 12 formed on both side walls of the main body 11 is at least a length smaller than the length of the main body 11 It is a rectangular through hole having a length that can accommodate at least the opening 12 to the upper side proximal position of the opening 12 such that ' The shade 121 that is bent in a shape is formed to protrude integrally on both side walls of the main body 11.
또한, 도 5는 상기한 본체(11)의 전방부 양측단부로 한쌍의 경사판(13)이 돌출형성되는 것인데, 이와 같은 경사판(13)이 갖는 경사각은 15도로 함이 바람직하다.In addition, FIG. 5 is a pair of inclined plates 13 protruding from both side ends of the front portion of the main body 11, and the inclined angle of the inclined plate 13 is preferably 15 degrees.
여기서, 상기와 같은 본 발명의 경사갱구형 후드의 정확한 형상과 크기를 위해 본 출원인인 한국철도기술연구원에서 특허출원 1999-47746호로 선출원된 열차모형 시험장치(도 10으로 도시됨)를 적용하여 후드의 미기압파 저감성능을 파악하였다.이때, 미기압파는 열차의 터널진입시 생성되는 압축파의 시간에 대한 구배에 따라 터널의 출구에서 그 강도가 결정되기 때문에 본 발명에서는 공지된 슬릿후드와 같은 공기역학적인 구조물을 터널의 입구 또는 입,출구측으로 설치함에 있어, 개구부의 길이, 측면개구면적, 개구부의 크기 등을 변화시킨 실험을 통해 고속으로 주행하는 열차의 터널진입시 터널내의 공기를 서서히 압축되도록 할 수 있는 슬릿후드의 정확한 형상과 구조를 얻고, 특히 이러한 슬릿후드로 가리개를 형성하므로서 보다 탁월한 미기압파 저감효율을 얻을 수 있도록 한 것이다.Here, for the accurate shape and size of the inclined shaft hood of the present invention as described above by applying the train model test apparatus (shown in Figure 10), which was filed as a patent application 1999-47746 in the applicant's Korea Railroad Research Institute At this time, since the strength of the micro-pressure wave is determined at the exit of the tunnel according to the gradient of the compressed wave generated at the time of entering the tunnel of the train, air in the present invention is the same as that of the slit hood. In installing the mechanical structure to the inlet or the inlet and outlet of the tunnel, the air in the tunnel is gradually compressed when entering the tunnel of a high-speed train by experimenting with changing the length of the opening, the side opening area, and the size of the opening. To obtain the correct shape and structure of the slit hood, and in particular to form a shade with these slit hoods It will have to get a reduced efficiency.
이에, 상기한 시험장치로 적용된 차량 대 터널의 단면차단비(block ratio)는 8.88%로서, 이는 경부고속철도에 적용되는 차량과 터널을 기초로 하되, 터널은 0.5km의 길이를 갖는 슬라브궤도 터널(열차모형 시험장치에서는 1/60축척시험이므로 8.34m임.)을 적용하고, 상기 시험장치의 열차속도범위는 220-400 km/h의 범주내에서 수행하였으며, 열차와 터널의 단면적비, 터널의 길이와 열차의 길이 등이 일정한 상태에서 슬릿후드(1)의 내공단면적을 터널단면적의 1.3배로 하고, 슬릿후드의 길이를 실척환산값인 6.1m와 12.8m와 18.9m로 가변한 상태에서 슬릿후드 양측면의 개구부((12)슬릿)의 크기와 가리개의 크기를 달리하여 터널내의 압력변동과 터널출구에서 방사되는 미기압파를 측정하였다.Therefore, the block ratio of the vehicle-to-tunnel applied to the test apparatus is 8.88%, which is based on the vehicle and the tunnel applied to the Gyeongbu High Speed Railway, but the tunnel is a slab track tunnel having a length of 0.5 km. In the train model tester, the 1/60 scale test is 8.34m.), And the train speed range of the tester was performed within the range of 220-400 km / h. The slit hood with the airtight area of the slit hood 1 is 1.3 times the tunnel sectional area and the length of the slit hood is changed to 6.1m, 12.8m and 18.9m, which is the actual conversion value, while the length and the length of the train are constant. By varying the size of the openings (12) slits on both sides and the size of the shades, the pressure fluctuations in the tunnel and the micro-pressure waves emitted from the tunnel exit were measured.
한편, 본 발명에서는 슬릿후드(1)의 미기압파 저감성능을 산출하기 위해 아래와 같은 경험식을 만들었으며, 이는 터널과 차량의 단면비에 관계없이 적용할 수 있는 것이다.Meanwhile, in the present invention, the following empirical formula was made to calculate the micro-pressure wave reduction performance of the slit hood 1, which is applicable regardless of the cross-sectional ratio of the tunnel and the vehicle.
Pmax=ㆍU3/106 P max = And U 3/10 6
여기서, Pmax는 미기압파의 최대값이고,는 미기압파의 저감계수이며, U3는 열차의 터널진입시의 속도[KM/H]이다.Where P max is the maximum value of the barometric waves, Is the reduction coefficient of the micro pressure wave, and U 3 is the speed [KM / H] when entering the tunnel of the train.
이에, 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 슬릿후드의 시험결과 산출된 값을 나타낸 그래프로서, 이는 아무런 대책도 마련되지 않은 기존 터널의 입구측에 가리개가 포함된 개구부를 갖는 슬릿후드를 설치하여 터널의 출구에서 발생되는 미기압파의 최대측정값을 나타낸 것이며, 도 7은 도 5에 도시된 슬릿후드(기존 터널의 입구측에 개구부와 경사판을 갖는 슬릿후드를 설치한 슬릿후드)의 시험결과 산출된 값을 나타낸 그래프이며, 도 8은 본 발명의 슬릿후드에 있어, 터널의 입구측에만 설치된 슬릿후드의 개구부 크기를 작게한 경우 산출된 값을 나타낸 그래프이고, 도 9는 개구부와 경사판을 갖는 슬릿후드를 터널의 입구와 출구에 설치한 경우 터널의 출구에서 산출된 미기압파의 값을 나타낸 그래프이며, 도 10은 본 발명에 따른 슬릿후드에 있어 슬릿후드자체의 길이를 작게 한 경우 산출된 미기압파의 값을 나타낸 그래프로서, x 축과 y축은 각각 열차의 터널진입속도와 터널출구에서의 미기압파 최대값을 나타낸 것이다.Thus, Figure 6 is a graph showing the value calculated as a result of the test of the slit hood of the present invention shown in Figure 4, which is provided with a slit hood having an opening including the shade at the inlet side of the existing tunnel without any countermeasures The maximum measured value of the micro-pressure wave generated at the exit of the tunnel is shown, and FIG. 7 is a test of the slit hood shown in FIG. 5 (slit hood having an slit hood having an opening and an inclined plate at the entrance side of the existing tunnel). Fig. 8 is a graph showing the calculated values, and Fig. 8 is a graph showing the values calculated when the opening size of the slit hood provided only at the entrance side of the tunnel is small in the slit hood of the present invention. In the case where the slit hood having the tunnel is installed at the entrance and the exit of the tunnel, it is a graph showing the value of the micro-pressure waves calculated at the exit of the tunnel. If the smaller the length of its own as shown the value of the non-ATM computing wave graph, x-axis and y-axis shows the non-pressure waves at the maximum value of the tunnel entry speed and exit of the tunnel, each train.
여기서, 도 6, 도 7, 도 9에 적용된 슬릿후드는 슬릿후드의 최적의 길이가 실척환산값인 12.8m일 경우, 개구부의 길이를 10.4m, 높이를 1.1m로서 적용한 것인데,이는 도 15와 같이 본 발명에 적용되는 시험장치에 있어, 8.34m(실척 0.5km)슬라브궤도 터널에서 A1 MODEL(△표시, 213mm(실척12.8m)), A6 MODEL(●표시, 실척 6.1m), A7 MODEL(▼표시, 실척 18.9m)을 시험한 결과표를 통해 알 수 있듯이 A1 MODEL, A7 MODEL인 경우 최대 압력구배가 비슷하게 낮게 나오는 것을 알 수 있는바, 건설비용의 절감차원에서 A1 MODEL(실척12.8m)가 효과적인 것임을 알 수 있고, 그밖의 개구부 길이와 개구부 높이는 일련의 시험에서 가장 효과적인 결과를 통해 얻은 것이다.Here, the slit hood applied to Figs. 6, 7 and 9 is the length of the opening is applied as 10.4m and the height as 1.1m when the optimum length of the slit hood is 12.8m, which is a scale conversion value. Similarly, in the test apparatus applied to the present invention, in the 8.34m (scale 0.5km) slab orbit tunnel, A1 MODEL (△ mark, 213mm (scale 12.8m)), A6 MODEL (● mark, scale 6.1m), A7 MODEL ( As can be seen from the result of testing ▼ mark, actual scale of 18.9m), it can be seen that the maximum pressure gradient is similarly low in case of A1 MODEL and A7 MODEL.A1 MODEL (12.8m) It can be seen that it is effective, and other opening lengths and opening heights are obtained through the most effective results in a series of tests.
또한, 도 8과 같이 개구부의 크기를 작게한 경우의 개구부 높이는 실척 0.54m이며, 도 10과 같이 자체길이를 작게한 슬릿후드는 실척 6.1m의 길이를 갖는 것으로서, 도 11은 위와같은 도 6 -도 10의 각 슬릿후드의 조건을 종합한 표이다.In addition, when the size of the opening is reduced as shown in FIG. 8, the opening height is 0.54 m in scale, and as shown in FIG. 10, the slit hood having its own length is 6.1 m in length, and FIG. 11 is the same as in FIG. It is a table which summarized the conditions of each slit hood of FIG.
이에, 도 12는 도 6 - 도 10을 통해 산출된 결과를 나타낸 것으로, 이를 통해 확인할 수 있는 바와같이 도 6의 슬릿후드는 기존의 터널에 비해 41.2%의 미기압파 저감성능을 갖는 것으로 나타났고, 개구부(12)의 영향을 보기위한 형태로서 개구부의 높이를 도 6의 절반으로 줄인 도 8과, 슬릿후드 자체길이변화에 따른 영향을 보기위한 형태인 도 10의 슬릿후드는 상대적으로 도 6의 슬릿후드보다 미기압파 저감성능이 저하되는 것으로 나타났으며, 도 6과 같은 슬릿후드를 입,출구측에 모두 설치한 도 9의 경우에는 입구측에만 설치할 경우보다 1.1%의 저감율 향상을 갖는 것으로, 이는 큰 폭의 저감율 향상을 기대할 수 없어 경제성이 미약한 것으로 나타났다.Accordingly, FIG. 12 shows the results calculated through FIGS. 6 to 10. As can be seen from this, the slit hood of FIG. 6 has a 41.2% reduction in micro-pressure waves compared to the existing tunnel. 8 is a view for reducing the height of the opening to half as shown in FIG. 6, and the slit hood of FIG. It was shown that the performance of reducing micro-pressure waves was lower than that of the slit hood, and in the case of FIG. 9 in which both the slit hood as shown in FIG. As a result, it is difficult to expect a significant improvement in the reduction rate.
따라서, 본 발명에 따른 슬릿후드(1)의 최적설계는 슬릿후드(1)의 길이와 개구부(12)의 길이의 차이가 없도록 하며, 가리개(121)를 설치한 것이 설치하지 않은 것보다 미기압파 저감효율이 우수한 것으로 나타났는데,이는 도 16에서와 같이 개구부가 없이 막힌 형태(●표시로 나타냄.)와, 개구부는 있지만 가리개가 없는 형태(▲표시로 나타냄.)와, 개구부로 가리개를 형성한 본 발명의 슬릿후드(▽표시로 나타냄.)에 대한 시험결과를 나타낸 표를 통해 알 수 있듯이, 개구부가 없이 막힌형태와 개구부는 있지만 가리개가 없는 형태는 최대 압력구배가 비슷하고,이에 반해, 개구부에 가리개를 형성한 본 발명의 슬릿후드의 최대 압력구배를 살펴보면 압력구배를 효과적을 낮출 수 있다는 점을 확인할 수 있는바, 이는 열차의 진입시 완충공과 터널부에서 상승하는 공기압력이 적당한 면적과 길이를 갖는 슬릿의 개구부를 거친 후, 가리개를 통해 유출되는 공기의 양을 순간적으로 제어하여 터널입구측 공기압력의 상승시간을 지연시켜주는 작용을 하는 것이다.Therefore, the optimum design of the slit hood 1 according to the present invention is such that there is no difference between the length of the slit hood 1 and the length of the opening 12, and the installation of the shade 121 is less than the pressure As shown in Fig. 16, the wave reduction efficiency is excellent, which is a closed form without an opening (indicated by a mark), an opening but without a shade (indicated by a mark), and a shade as an opening. As can be seen from the table showing the test results for the slit hood (indicated by ▽) of the present invention, the maximum pressure gradient is similar in the form of a closed form without an opening and a form without an opening, whereas Looking at the maximum pressure gradient of the slit hood of the present invention having a shade formed in the opening it can be seen that the pressure gradient can be effectively lowered, which rises in the buffer hole and the tunnel when entering the train After the opening of the slit having an appropriate air pressure area and length, to instantaneously control the amount of air flowing through the shield to act to delay the rise time of the tunnel, the inlet air pressure.
한편, 도 7과 같이 경사판을 전방부로 설치한 슬릿후드는 미기압파 저감율로서 입구속도가 300km/h이상인 경우에는 전술한 경험식과 근접된 결과가 산출됨을 도 12를 통해 알수 있는바, 이는 도 6과 같이 슬릿후드만을 설치한 경우보다 향상된 성능을 갖는 것이다.On the other hand, as shown in Figure 7, the slit hood having the inclined plate in the front portion as a micro-pressure wave reduction rate can be seen through Figure 12 that the result is close to the above empirical formula when the inlet speed is more than 300km / h, which is shown in Figure 6 As such, it has improved performance than when only the slit hood is installed.
또 다르게, 본 발명에 따른 슬릿후드에 본원에서 선출원한 경사갱구형태의 슬릿후드가 적용된 것을 도 13에 도시하였는데,In another embodiment, it is shown in Figure 13 that the slit hood of the slanted shaft form previously applied herein is applied to the slit hood according to the present invention,
이는 도 6의 최적설계의 슬릿후드를 입구측에 설치하고, 45도의 경사각도를 갖는 경사갱구를 터널출구로 설치한 것으로, 이는 도 12에서 확인할 수 있듯이 47.7%의 탁월한 미기압파 저감효과를 갖는 것이다.따라서, 본 발명에서와 같이 개구부로 ㄱ자형 가리개를 설치하되, 터널의 길이에 따른 개구부의 길이와 슬릿의 개구면적 및 가리개의 크기 등의 정확한 설계값을 제시하여 107m2의 단면적을 갖는 경부고속철도의 터널을 모델로서 터널출구 미기압파의 저감대책을 수립한 것이며, 차후에 건설예정인 고속철도(호남,동서고속철도 등) 터널의 최적설계에서 터널 내공단면적 축소를 가능케 할 수 있어, 상당한 시공비의 절감효과를 기대할 수 있는 것이다.The slit hood of the optimal design of FIG. 6 is installed at the inlet side, and the inclined shaft having the inclination angle of 45 degrees is installed at the tunnel exit. As shown in FIG. 12, it has an excellent micropressure wave reduction effect of 47.7%. Therefore, as shown in the present invention, the L-shape is installed as an opening, but the neck having a cross-sectional area of 107m 2 by presenting an accurate design value such as the length of the opening along the length of the tunnel, the opening area of the slit, and the size of the shade. The model measures high speed railway tunnels and reduces countermeasures against the exit of the tunnel.In the optimal design of the high speed railways (Honam, East-West High Speed Railways), which will be constructed later, it is possible to reduce the internal construction area of the tunnels, thereby significantly reducing the construction cost. You can expect.
이상과 같이, 본 발명에 따른 철도터널 미기압파 저감용 슬릿후드는 열차의 속도와 터널의 단면적 및 열차 전두부 형상을 고려하여 적합한 형상과 구조를 갖는 슬릿후드를 설계하되, 실제 고속철도의 터널에 적용할 수 있도록 정확한 데이터를 통해 최상의 미기압파저감률을 갖는 가리개를 갖는 슬릿후드를 제시하므로서, 터널내로 열차의 고속진입시 발생하는 미기압파를 반감하는 효과를 갖는 것이며, 미기압파발생에 의한 터널출구측 소음공해와 진동을 현격히 저감할 수 있는 것으로, 괄목할 만한 기대효과를 제공할 수 있는 것이다.As described above, the slit hood for reducing the micro-pressure wave of the railway tunnel according to the present invention is designed in consideration of the speed of the train, the cross-sectional area of the tunnel, and the shape of the head of the train, but the slit hood having a suitable shape and structure is applied to the tunnel of the actual high speed railway. By presenting the slit hood with the shade having the best micro-pressure wave reduction rate through accurate data, it has the effect of halving the micro-pressure wave generated when the train enters the tunnel at high speed and exits the tunnel by micro-pressure wave generation. It is possible to significantly reduce the side noise pollution and vibration, and to provide remarkable expected effects.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101200842B1 (en) | 2010-05-07 | 2012-11-13 | 한국철도기술연구원 | Dummy tunnel duct for pressure variation reduction in a tunnel and method for installing the same |
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| JPH07229390A (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Teruki Fujiyama | Tunnel |
| JPH10317896A (en) * | 1997-05-22 | 1998-12-02 | Kobe Steel Ltd | Tunnel buffer construction |
-
1999
- 1999-11-18 KR KR1019990051347A patent/KR100331954B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| KR101200842B1 (en) | 2010-05-07 | 2012-11-13 | 한국철도기술연구원 | Dummy tunnel duct for pressure variation reduction in a tunnel and method for installing the same |
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