KR100449509B1 - Draft hole type train tunnel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 단선터널에 관한 것으로,The present invention relates to a 0.75km-class ventilated open tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves.
본 발명에서는 소단면 단선터널에서 양쪽 측벽에 통풍공을 형성하되, 축척모형 시험을 통해 통풍공의 간격, 수량, 내경에 대한 체적설계값을 도출시켜, 기존철도는 물론 고속철도의 풍압변동저감 및 터널 미기압파 저감대책으로 사용할 수 있으며, 승객의 이명감을 줄이고 터널단면적으로 축소와 함께 열차의 속도또한 향상시킬 수 있는 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 터널이 제공된다.In the present invention, the ventilation holes are formed on both sidewalls of the small cross-section tunnel, and the volume design value for the spacing, quantity, and inner diameter of the ventilation holes is derived through the scale model test, and the wind pressure fluctuation reduction and tunnel micro-pressure of the existing railway as well as the high-speed railway are obtained. It can be used as a wave reduction measure, and 0.75km grade ventilated tunnel is provided for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves, which can reduce passenger's tinnitus and reduce the tunnel area and improve train speed.
Description
본 발명은 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 단선터널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소단면 단선터널에서 양쪽 측벽에 통풍공을 형성하되, 축척모형 시험을 통해 통풍공의 간격, 수량, 내경에 대한 체적설계값을 도출시켜, 기존철도는 물론 고속철도터널의 압력변동저감 및 미기압파 저감대책으로 사용할 수 있으며, 승객의 이명감을 줄이고 터널단면적의 축소와 함께 열차의 운행속도또한 향상시킬 수 있는 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 터널에 관한 것이다.The present invention relates to a 0.75km-class ventilated single tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing micro-pressure waves. More specifically, the vent holes are formed on both sidewalls of a small cross-section tunnel, and the gaps and the number of vents are measured through a scale model test. By deriving the volumetric design value for the inner diameter, it can be used to reduce pressure fluctuations and micro-pressure waves in existing high-speed railway tunnels as well as existing railways. The present invention relates to a 0.75km-class ventilated tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing micro-pressure waves.
일반적으로, 철도에 지니가는 터널은 고속으로 진행하는 열차가 터널의 내부로 진입할 때, 즉 터널의 입구 근처의 열차전두부 앞부분에서 압력파가 생성되는바,In general, tunnels carried by railways generate pressure waves when a high-speed train enters the interior of the tunnel, i.e. in front of the front of the train head 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 되며, 시속 110 km/h 이상 터널주행시 터널내 공기압변동에 의한 귀울림(耳鳴感, 이명감) 등의 문제점이 발생한다.These shock waves generate powerful noises like the sonic boom generated by supersonic airplanes. These low-frequency vibrations vibrate the windows and door frames of neighboring private houses, requiring countermeasures. 110 km / h h Abnormal tunneling causes problems such as ringing due to fluctuations in air pressure and tinnitus.
이에, 지금까지 제시된 터널내 압력변동의 강도를 감소시키기 위한 접근방법으로는 터널의 단면적을 증가시키는 방법, 터널의 입출구 양단에 나팔형상으로 터널 단면적에 변화를 주는 방법. 터널에 다수의 통풍공을 설치하는 방법이 있는데,Therefore, the approach to reduce the strength of the pressure fluctuations presented so far is to increase the cross-sectional area of the tunnel, the method of varying the tunnel cross-sectional area in the shape of a trumpet at both ends of the entrance and exit of the tunnel. There is a way to install multiple vents in the tunnel,
상기한 단면적 증가방법은 터널단면적을 100%까지 증가시키면 피크 압력변화는 49%까지 감소하는 것으로 알려져 있지만, 이는 그만큼 과다한 공사비가 지출되는 문제점을 갖는 것임은 물론 터널 단면적이 매우 크게 증가시키더라도 압력변화는 터널에 20m 간격으로 지름이 2.7m인 통풍공을 20개 설치했을 때 얻어지는 감소보다 26% 정도밖에 큰 효과가 없어 실효성이 없는 것이고,In the above method of increasing the cross-sectional area, it is known that the peak pressure change decreases by 49% when the tunnel cross-sectional area is increased to 100%. However, this is not only a problem that excessive construction cost is expended. Is not effective because it is only 26% greater than the reduction obtained when 20 ventilation holes with a diameter of 2.7m are installed in the tunnel at 20m intervals.
상기 도 2에서와 같이 나팔형상으로 터널 단면적에 변화를 주는 방법은 압력변동을 효과적으로 경감시키기 위해서 나팔형상의 길이를 터널 길이의 1/3로 하고, 터널의 기본 단면적의 2.5배 입구면적을 갖도록 하며, 복선터널에 대해서는 나팔형상의 터널 단면적 변화를 터널의 양 끝단에 적용하게 되고, 구체적으로 1140 m인 터널에 대해 터널 단면적은 380m의 길이에 대하여 82m2의 터널 단면적에 이르는 거리까지 선형적으로 감소하는 터널은 터널내 피크 압력변화를 60%까지 감소시키는 것으로 알려져 있으나, 나팔형상 터널은 복잡한 구조를 갖고 있어 시공하기에는 설비비용이 많이 소요되는 문제점을 갖는 것이다.As shown in FIG. 2, the method of varying the tunnel cross-sectional area in a trumpet shape is to make the trumpet shape 1/3 of the tunnel length in order to effectively reduce the pressure fluctuation, and to have an entrance area of 2.5 times the basic cross-sectional area of the tunnel. For double track tunnels, the trumpet-shaped tunnel cross-sectional change is applied to both ends of the tunnel. For tunnels of 1140 m, the tunnel cross-sectional area decreases linearly up to a distance of 82 m 2 for a 380 m length. The tunnel is known to reduce the peak pressure change in the tunnel by 60%, but the trumpet-shaped tunnel has a complicated structure, which requires a lot of equipment cost.
한편, 상기 터널에 다수의 통풍공을 설치하는 방법은 도 3에서와 같이 터널 입/출구 영역에 통풍공을 3쌍씩 설치하고, 복선 궤도 중간 벽에 25 m 간격에 0.72m 직경의 통풍벽을 설치하여 터널내공 단면적을 20% 축소한 건설비 저감효과를 갖는 것으로 알려져 있으며, 이는 1998년 네덜란드의 TGV노선(파리-암스테르담)의 신설터널에 실제 적용한 것이고,On the other hand, in the method of installing a plurality of ventilation holes in the tunnel as shown in Figure 3 by installing three pairs of ventilation holes in the tunnel inlet / outlet area, and installing a 0.72m diameter ventilation wall at 25m intervals in the middle of the double track track tunnel It is known to reduce construction cost by 20% of internal hole cross section, which was actually applied to the new tunnel of TGV route (Paris-Amsterdam) in Netherlands in 1998.
도 4로 도시한 형태의 통풍공의 경우는 독일의 경우 ICE노선 터널에 적용된 예로서, 영업속도를 20%정도 향상시킨 효과를 갖는 것으로 알려져 있는데, 이는 터널 주행속도를 250km/h에서 300 km/h로 향상시킨 효과이며 터널 내공단면적을 100% 확장했을 때의 결과와 동일한 것이다.In the case of the ventilator of FIG. 4, it is known that Germany has an effect of increasing the operating speed by 20% as an example applied to an ICE route tunnel in Germany, which increases the tunnel traveling speed from 250 km / h to 300 km / h. This effect is the same as the result when the tunnel internal area is expanded by 100%.
따라서, 터널내 압력변동의 강도를 감소시키기 위한 접근방법은 터널내 공단면적을 증가하거나 열차 기밀을 엄밀하게 하여 객실 승객의 쾌적도를 개선하는 방법과 비교하여 볼때 다수개의 통풍공을 통해 열차에 의해 압축되는 공기를연속적으로 외부배출하여 열차 터널집입시 터널내의 공기를 서서히 압축되게 작용하는 통풍공을 설치방법이 상대적으로 간단하고 경제적인 대책임을 알 수 있다.Therefore, the approach to reduce the intensity of pressure fluctuations in tunnels is compressed by trains through a number of vents when compared to the method of increasing the area of the tunnel in the tunnels or improving the tightness of the train to improve passenger comfort. It can be seen that the installation method of ventilating hole which gradually discharges the outside air to compress the air in the tunnel when entering the train tunnel is a relatively simple and economical measure.
한편, 국내의 경우 경부선이나 호남선의 기존철도 터널은 터널 내공단면적이 매우 작아(단선터널 4종: 24 ~ 28 m2) 기존선의 고속화에 큰 장애물이 되고 있고, 거의 대부분 1950년대 이전에 건설된 것으로 열차가 저속으로 주행하도록 만든 터널이며,On the other hand, in Korea, existing railway tunnels of Gyeongbu Line or Honam Line have very small internal cross-sectional area of tunnel (4 types of single-line tunnel: 24 ~ 28 m 2 ), which is a major obstacle to the speeding up of existing lines, and most of them were constructed before 1950s. Is a tunnel that makes trains run at low speeds,
현재에는 구간에서 터널이 차지하는 비중이 큰 경춘선, 영동선, 중앙선 등의 철도이설에 따른 신설터널 설계가 1999년 말부터 시작되었으나 설계된 실시설계안에 대한 공기역학적인 검토만 수행되고 있을 뿐, 통풍공 등의 적용으로 터널 내공단면적 축소 설계안 등은 적용되지 않고 있는 실정이다.Currently, the design of new tunnels following the relocation of the Gyeongchun, Yeongdong, and Jungang Lines, which has a large proportion of tunnels, began in late 1999, but only the aerodynamic review of the designed design was carried out. As a result, the reduction plan of tunnel internal area has not been applied.
이에, 기존에 운영되고 있는 기존선의 고속화를 꾀할 경우, 상대적으로 작은 단면적을 갖는 오래된 터널에 통풍공 적용으로 단면적 확폭 또는 철도이설에 의한 신설 통풍공 터널로 대체할 수 있고, 노후화된 철도터널의 보강 및 열차 주행성능 확보는 물론 이설에 의한 신설 터널의 건설이 늘어남에 따라 공기역학에 의한 터널 최적설계 기술확보가 절실히 요구되고 있다.Therefore, in the case of speeding up the existing existing ship, the ventilation hole is applied to the old tunnel which has a relatively small cross-sectional area, and it can be replaced by the new ventilation hole tunnel by expanding the cross-sectional area or relocating the railway. As well as securing driving performance, the construction of new tunnels by relocation is urgently needed to secure the optimal tunnel design technology by aerodynamics.
한편, 도 4로 도시된 ICE노선 터널의 경우 복선터널이며, 토피고가 50m 내외로 작업여건이 국내 재래터널의 경우보다는 불리한 것으로서, 국내의 경우 재래철도에서 토피고 평균이 독일의 경우보다 50% 내외이다.Meanwhile, the ICE route tunnel shown in FIG. 4 is a double-track tunnel, and the toffee is about 50m, and the working conditions are more disadvantageous than in the case of domestic conventional tunnels. In Korea, the toffee average is about 50% higher than that of Germany. to be.
또한, 길이가 약 1km인 ICE노선 복선 터널에 지름이 1m인 통풍공을 50개 설치하면 열차들이 운행할 때 나타나는 최악의 압력변동을 거의 60% 감소시킬 수 있다는 결과를 도출하였지만, 이와같은 기술을 국내에 도입할 경우 터널의 연장길이가 다르며 단선터널인 0.75km급 터널에 적용할 수 없어 독자적인 기술개발이 시급한 과제로 남는 것이었다.In addition, the installation of 50 ventilation holes with a diameter of 1m in a double track tunnel of about 1km in length can reduce the worst pressure fluctuations that occur when trains operate by almost 60%. In case of introduction to the tunnel, the extension length of the tunnel was different and it could not be applied to the 0.75km tunnel which is the disconnection tunnel.
이에, 본 발명은 전술한 바와같이 승객의 이명감과 터널출구의 미기압파를 저감할 수 있는 통풍공형 터널을 형성함에 있어, 소단면 단선터널인 0.75km급 터널에 대해 축척모형 시험을 통해 통풍공의 간격, 갯수, 내경에 대한 체적설계값을 도출시켜, 기존철도는 물론 고속철도터널의 압력변동저감 및 미기압파 저감대책으로 사용할 수 있도록하므로서, 승객의 이명감을 줄이고 터널단면적의 축소와 함께 열차의 운행속도또한 향상시킬 수 있는 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 터널을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention in forming a ventilated tunnel that can reduce the passenger's sense of tinnitus and micro-pressure waves of the tunnel exit as described above, through the scale model test for the 0.75km tunnel, which is a small cross-section tunnel, By deriving the volumetric design values for spacing, number, and inner diameter, it can be used to reduce pressure fluctuations and micro-pressure waves of existing high-speed railway tunnels as well as existing railways, reducing passengers' sense of tinnitus and reducing the tunnel cross-sectional area. The purpose of the present invention is to provide a 0.75km-class ventilated tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves, which can improve speed.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;As a specific means of the present invention for achieving the above object;
풍압변동 저감 및 미기압파의 저감과 함께 터널 내공단면적을 저감하기 위해 터널의 내부로 다수개의 통풍공이 형성되는 통풍공형 터널에 있어서,In the ventilation type tunnel in which a plurality of ventilation holes are formed in the tunnel in order to reduce wind pressure fluctuations and micro pressure waves, and to reduce the area of the tunnel.
소단면 단선터널인 0.75km급 터널의 내부 양측으로 상호 대칭되는 위치에 38개의 관절형 수직 통풍공을 형성한 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 터널을 통해 구현된다.It is realized through the 0.75km-class ventilated tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing micro-pressure waves, with 38 articulated vertical vents located at mutually symmetrical positions on both sides of the 0.75-km-class tunnel.
도 1은 터널 미기압파 발생과정을 보인 상태도1 is a state diagram showing a process of generating a microbarium wave
도 2는 나팔형상으로 터널 단면적에 변화시킨 터널의 구성도2 is a configuration diagram of a tunnel in which the tunnel cross-sectional area is changed in a trumpet shape;
도 3은 종래 통풍공형 터널의 구성도3 is a block diagram of a conventional ventilated tunnel
도 4는 종래 통풍공형 터널의 또 다른 실시예 구성도Figure 4 is another embodiment configuration of a conventional ventilated tunnel
도 5는 본 발명에 따른 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 터널의 전체 구성도.5 is an overall configuration diagram of a 0.75km-class ventilation hole tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves according to the present invention.
도 6은 터널모델 내벽에서 풍압변동 및 터널출구의 미기압파 충격성 소음측정을 위해 측정하기 위해 압력센서와 포토센서 및 미기압파계를 위치시킨 구성도.FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration in which a pressure sensor, a photo sensor, and a microbarometer are positioned to measure wind pressure fluctuations in the tunnel model inner wall and noise pressure impact noise measurement at the tunnel exit;
도 7 ~ 도 10은 터널진입속도 110km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프.7 to 10 is a graph showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed 110km / h class.
도 11 ~ 도 14는 터널진입속도 150km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프.11 to 14 is a graph showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed 150km / h class.
도 15 ~ 도 18은 터널진입속도 180km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프.15 to 18 is a graph showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed 180km / h class.
도 19 ∼ 도 21은 터널내 열차진입속도에 대한 그래프의 풍압변동 최대 피크값의 결과를 나타낸 결과표19-21 is a result table showing the results of the maximum wind pressure fluctuation value of the graph for the train entry speed in the tunnel;
도 22는 열차진입속도별 미기압파 최대값의 저감계수를 나타낸 결과표22 is a result table showing a reduction coefficient of the maximum atmospheric pressure wave for each train entry speed.
도 23은 열차진입속도별 150~180km/h에 대하여 압력경감 덕트의 내경변화에 따른 미기압파최대값의 저감율을 나타낸 그래프Figure 23 is a graph showing the reduction rate of the maximum air pressure wave value according to the change in the inner diameter of the pressure reducing duct for 150 ~ 180km / h by train entry speed
도 24는 본 발명에 따른 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km급 통풍공형 단선터널을 시험하기 위한 열차모형 시험장치 구성도.24 is a configuration diagram of a train model test apparatus for testing a 0.75km-class ventilation hole disconnection tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves according to the present invention.
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 5는 본 발명에 따른 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 통풍공형 터널의 전체 구성도이다.5 is an overall configuration diagram of a ventilation type tunnel for reducing wind pressure fluctuations and reducing air pressure waves according to the present invention.
이에 도시된 바와같이 본 발명의 통풍공형 터널은 소단면 단선터널인 0.75km급 터널의 내부면 양측 상호 대칭되는 위치로 ""와 같은 형태의 관절형 수직 통풍공을 형성하는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the ventilated tunnel of the present invention is located in a symmetrical position on both sides of the inner surface of the 0.75km-class tunnel, which is a small cross-section tunnel. It is characterized by forming an articulated vertical vent hole of the same form.
여기서, 본 발명의 0.75km급 통풍공형 터널의 정확한 통풍공의 간격, 수량, 내경에 대한 최적설계값을 얻기 위해 본 발명의 출원인인 한국철도기술연구원에서 특허출원 2000-64426호로 선출원된 1/61축척 터널주행 열차모형 시험장치(도 ?으로 도시됨)를 적용하여 터널내의 풍압변동 저감효과를 파악하였다.Here, 1/61 scale filed as a patent application No. 2000-64426 filed by the Korea Railroad Research Institute, which is the applicant of the present invention, to obtain the optimum design value for the gap, quantity, and inner diameter of the vent hole of the 0.75km-class ventilated tunnel of the present invention. The tunnel driving train model tester (shown in Figure) was applied to identify the effect of reducing wind pressure fluctuations in the tunnel.
이때, 시험대상인 실척 763.84m 터널에 대해서는 4량 1편성 열차의 수치해석을 수행하여 통풍공이 없는 터널에 대해 시험데이터를 비교하였으며, 시험에 앞서 시험장치 및 시험모델을 검증하는 절차가 필요함에 따라 제원의 실척크기에 대해 특성곡선 방정식 해법으로 하기의 표 1 및 표 2와 같은 비정상적 1차원해석으로 수치해석을 수행하였다.(대기온도는 293 K, 대기압은 102,100 Pa의 조건)At this time, numerical analysis of a 4-car one train train was performed for the actual 763.84m tunnel to be tested, and the test data were compared for the tunnel without the ventilation holes. Numerical analysis was carried out with an abnormal one-dimensional analysis as shown in Tables 1 and 2 below for the actual curve size of (Ambient temperature at 293 K and atmospheric pressure at 102,100 Pa).
이에, 1/61축척 터널모형 실험은 터널모델의 길이가 12.522m(실척 763.84m)이고, 열차모델의 길이는 1,546m(실척 94.3m)이며, 터널 내벽에서 측정하는 풍압변동 및 터널출구의 미기압파 충격성 소음측정을 위해 압력센서와 포토센서 및 미기압파계를 도 6과 같이 위치시켰다.Thus, in the 1/61 scale tunnel model test, the length of tunnel model was 12.522m (scale 763.84m), the length of train model was 1,546m (scale 94.3m), and the wind pressure fluctuation measured at the tunnel inner wall and the exit of tunnel exit A pressure sensor, a photo sensor, and a microbarometer are positioned as shown in FIG.
또한, 터널모델에 대해 통풍공 갯수를 변화시키고(10~38개), 통풍공의 좌,우 배열을 달리하여 하기의 표 3과 같이 터널내 풍압변동 저감성능, 통풍공의 환기 유속, 미기압파 저감성능 시험을 수행하였으며, 터널내 통풍공의 측벽 배열은 하기의 표 4와 같이 양쪽벽면에 마주보는 형태, 크로스로 교차하는 형태로 배열하였는데, 표 4에서와 같이 터널 측벽에 좌,우 각각 37개씩의 통풍공을 설치를 위한 구멍이 존재하고 사용치않는 구멍은 마개로 기밀하게 고정하게 된다.In addition, by changing the number of ventilation holes (10 ~ 38) for the tunnel model, and by changing the left and right arrangement of the ventilation holes, the wind pressure fluctuation reduction performance in the tunnel, the ventilation flow rate of the ventilation holes, the micro-pressure wave reduction performance as shown in Table 3 below The test was performed, and the side wall arrangement of the ventilation holes in the tunnel was arranged to face each other and cross each other as shown in Table 4 below. As shown in Table 4, 37 ventilation holes in the left and right sides of the tunnel side wall were shown. There is a hole for installing the hole and the unused hole is sealed with a stopper.
이에, 전술한 4량 1편성 열차모델에 대하여 통풍공의 내경 35mm(실척 2.27m), 높이 340mm(실척 20.7m)일때 통풍공의 갯수에 따른 풍압변동을 비교하였으며, 터널모델 입구에서 333.33mm(실척 20.23m)거리에 위치한 통풍공을 기준으로 통풍공 간격과 배열을 4종류로 변화시키면서 터널모델내의 풍압변동을 측정하였다.Thus, for the four-car train model described above, the wind pressure fluctuations were compared according to the number of vents at 35mm in diameter (2.27m in actual size) and 340mm in height (20.7m in height). m) Wind pressure fluctuations in the tunnel model were measured by varying the distance and arrangement of the ventilation holes based on the ventilation holes located at the distance.
도 7 ~ 도 10은 터널진입속도 110km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프이고, 도 11 ~ 도 14는 터널진입속도 150km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프이며, 도 15 ~ 도 18은 터널진입속도 180km/h급에 대한 풍압센서 위치별 시험결과를 나타낸 그래프이다.7 to 10 are graphs showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed 110km / h class, Figure 11 to 14 is a graph showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed 150km / h class 15 to 18 are graphs showing the test results for each position of the wind pressure sensor for the tunnel entry speed of 180 km / h.
이와같은 시험결과를 통해 알 수 있듯이 통풍공을 교차 배열로 좌,우측벽에 각각 15개, 19개 설치하는 경우는 통풍공을 대칭배열로 10개 설치하는 경우보다 풍압변동 최대 피크 값의 저감율이 거의 비슷하거나 작고, 통풍공을 대칭배열로 38개 설치하는 경우는 나머지 경우보다 풍압변동 최대 피크 값의 저감율이 약 10 % 더 향상된 것으로 나타났다.As can be seen from these test results, the installation rate of 15 and 19 air vents in the left and right walls in alternating arrangement is almost the same as the reduction rate of the maximum peak of wind pressure fluctuation compared to the installation of 10 air vents in a symmetrical arrangement. In the case of 38 air vents, the reduction rate of the maximum peak of wind pressure fluctuation was improved by about 10%.
도 19 ∼ 도 21은 터널내 열차진입속도에 대한 그래프의 풍압변동 최대 피크값의 결과를 나타낸 것인데, 결과에서 나타난 바와같이 열차진입속도가 일정할 때 통풍공을 대칭배열한 경우만 비교할 경우 통풍공 갯수가 약 4배로 증가하면 풍압변동 최대 피크 값의 저감율이 약 10 %정도 증가하는 것을 알 수 있다.19 to 21 show the results of the maximum wind pressure fluctuation peak value of the graph for the train entry speed in the tunnel. As shown in the results, when the train entrance speed is constant, the number of ventilation holes is compared only when the ventilation holes are symmetrically arranged. Increasing by about 4 times, it can be seen that the reduction rate of the maximum wind pressure fluctuation increases by about 10%.
한편, 도 22( 열차진입속도별 미기압파 최대값의 저감계수를 나타낸 결과표)와 도 23(열차진입속도 150~180 km/h에 대하여 수직 통풍공의 갯수에 따른 미기압파 최대값의 저감율을 나타낸 그래프.)에서와 같이 통풍공을 10개 적용할 경우에 미기압파 저감율이 약 52.5 % 정도 되며, 통풍공 갯수가 38개로 약 4배 증가하면 미기압파 저감율이 약 8 %정도 증가하는 것을 알 수 있다.On the other hand, in Figure 22 (results table showing the reduction coefficient of the maximum air pressure wave value for each train entry speed) and Figure 23 (reduction rate of the maximum air pressure wave value according to the number of vertical vent holes for the train entry speed 150 ~ 180 km / h As shown in the graph.), When 10 ventilation holes are applied, the micro-pressure wave reduction rate is about 52.5%, and when the number of ventilation holes is increased by 4 times to 38, the micro-pressure wave reduction rate is increased by about 8%. have.
따라서, 0.75km급 단선터널에 통풍공을 적용할 경우 통풍공은 좌,우 상호 대칭되는 위치에 38개의 갯수로서 통풍공을 설치하되, 각 상기 통풍공은 40.8m의 간격을 갖고 2.27m의 직경을 갖는 것이 풍압변동저감에 가장 효과적인 것을 알 수 있고, 부가적으로 미기압파또한 저감할 수 있는 것임을 알 수 있다.Therefore, when the ventilation holes are applied to the 0.75km-class single tunnel, the ventilation holes are installed at 38 symmetrical positions in the left and right sides of the ventilation holes, but each of the ventilation holes has a space of 40.8m and a diameter of 2.27m. It can be seen that the most effective in reducing the fluctuations, and in addition, it is possible to reduce the micro-pressure waves as well.
이상과 같이 본 발명에 따른 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75km 통풍공형 터널은 소단면 단선터널인 0.75km급 터널에 대해 정확한 통풍공의 간격, 갯수, 내경에 대한 최적설계값을 도출시켜, 기존철도는 물론 고속철도의 터널내 풍압변동량을 50%이상 저감시킬 수 있으며 미기압파또한 40% 이상 저감할 수 있는 저감효과를 갖는 것이며, 이에따라 승객의 이명감을 현격히 줄일 수 있어 쾌적도를 향상 시킬 수 있고, 터널단면적을 축소할 수 있어 공사비를 절감할 수 있으며, 열차의 터널운행속도또한 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.As described above, the 0.75km ventilated tunnel for reducing wind pressure fluctuations and micro-pressure waves according to the present invention derives the optimum design values for the distance, number, and inner diameter of the vent for the 0.75km-class tunnel, which is a small cross-section tunnel, It can reduce wind pressure fluctuations in tunnels of existing railways as well as high-speed railways by 50% or more, and also reduce air pressure waves by 40% or more. In addition, it is possible to reduce the construction area by reducing the tunnel cross-sectional area, and also has the effect of improving the tunnel operating speed of the train.
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