KR20020033384A - model train test equipment - Google Patents
model train test equipment Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020033384A KR20020033384A KR1020000064426A KR20000064426A KR20020033384A KR 20020033384 A KR20020033384 A KR 20020033384A KR 1020000064426 A KR1020000064426 A KR 1020000064426A KR 20000064426 A KR20000064426 A KR 20000064426A KR 20020033384 A KR20020033384 A KR 20020033384A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tunnel
- model
- train
- train model
- pressure
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/08—Railway vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 철도터널 공력설계를 위한 열차모형 시험장치에 관한 것으로, 특히 1선가이드 방식이 적용되고 발사기구로는 공기압발사장치를 적용한 열차모형 시험장치에 있어, 10량 1편성 축척의 열차모델에 적합하도록 각 구성부위를 개량하고 열차모델을 실제속도로 터널주행시켜 각종 공기역학 현상을 분석하므로서 철도 내공단면적, 열차전두부, 차량단면적의 최적설계와, 통풍공 터널개발 및 미기압파 저감대책 개발을 위한 정확한 데이터를 산출할 수 있는 열차모형 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to a train model test apparatus for aerodynamic design of a railway tunnel, in particular, in a train model test apparatus using a one-wire guide method and a pneumatic pressurization device as a launch mechanism, suitable for a train model having a scale of 10 pieces in one piece. By improving each component part and analyzing the various aerodynamic phenomena by tunneling the train model at the actual speed, it is possible to optimize the design of the rail internal area, the front of the train head, the vehicle area, the development of the ventilation tunnel and the countermeasures for reducing the air pressure. The present invention relates to a train model test apparatus capable of calculating data.
일반적으로, 재래철도는 개활지에서 현재 150km/h까지 최고속도를 달성하고 있으나, 터널 진입속도가 90km/h 내외로 기존선 고속화에서 큰 장애요인이 된다.In general, conventional railroads currently achieve maximum speeds of up to 150km / h in open areas, but tunnel entry speeds are around 90km / h, which is a major obstacle to existing ships.
또한, 고속으로 열차가 터널 진입시에 압축파는 터널출구 방향으로 전파하며 이 압축파가 터널출구에서 다시 반사하여 터널 입구쪽으로 팽창파로 돌아오게 되는데,In addition, when the train enters the tunnel at high speed, the compressed wave propagates in the direction of the tunnel exit, and the compressed wave reflects back from the tunnel exit and returns to the expansion wave toward the tunnel entrance.
이때, 터널내부는 이러한 압축파와 팽창파의 지속적인 교란으로 심한 압력변동을 격게 되며, 또한 고속으로 터널 진입시 터널 입,출구 바깥의 대기중에 미기압파(micro pressure wave)를 방사하여 환경소음과 저주파 진동을 야기하는 것으로알려져 있다. 이러한 미기압파 문제는 터널 단면적 64m2에서 160 km/h 이상으로 터널에 진입할 때만 문제되는 것으로 알려져 있는데, 이는 터널내부 풍압변동의 진폭이 진입하는 열차속도의 제곱에 비례하기 때문에, 터널에서 고속운행에는 많은 제약이 따른다.At this time, the inside of the tunnel is subjected to severe pressure fluctuation due to the continuous disturbance of the compressed and expanded waves, and when the tunnel enters the tunnel at high speed, it emits micro pressure waves in the atmosphere outside the tunnel inlet and outlet. It is known to cause. This micro-pressure wave problem is known to be a problem only when entering a tunnel with a tunnel cross section of 64m2 and over 160 km / h. This is because the amplitude of the wind pressure fluctuations inside the tunnel is proportional to the square of the speed of the entering train. There are many restrictions.
이에, 가장 직접적인 문제는 터널내의 급격한 압력변동에 의해 승객들이 객실에서 느끼는 이명감(耳鳴感)현상인데,The most immediate problem is the tinnitus that passengers experience in their cabins due to rapid pressure changes in the tunnel.
여기서, 이명감은 여객기 이륙시에 승객이 느끼는 귀의 통증과 같은 현상을 말하는 것이며, 또 다르게는 터널출구 주변 민가의 환경소음과 창문과 문틀을 흔드는 저주파 진동현상을 들 수 있다.Here, the sense of tinnitus refers to a phenomenon such as ear pain felt by passengers during takeoff, and alternatively, it may be a low-frequency vibration phenomenon that shakes windows and door frames and environmental noise of a private house near a tunnel exit.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 차량측 대책으로 차체기밀 향상과 강제여압시스템 적용, 차량 전두부와 차량단면적 최소화 방법이 있으며, 시설쪽 대책으로는 터널 단면적을 크게 하거나 터널 단면적을 축소할 수 있는 통풍공(air-shaft) 또는 미기압파 저감용 완충공(hood)으로 터널내부의 풍압 변동량이나 시간에 대한 압력구배를 낮추는 대책이 있다.In order to solve this problem, there are measures to improve the vehicle body confidentiality, apply forced pressurization system, and minimize the frontal head and vehicle cross-sectional area.The countermeasures on the facility side include air-holes that can increase the tunnel cross-sectional area or reduce the tunnel cross-sectional area. Shaft or air pressure reducing holes are provided to reduce the fluctuation of wind pressure inside the tunnel and the pressure gradient over time.
이와같은 문제의 해결은 터널 건설비용이 터널 굴착시에 나오는 암반과 흙의 양과 비례하기 때문에 작은 터널 단면을 가질수록 건설비용을 저감할 수 있는 효과를 갖게 되며, 이에따라 터널 내공단면적을 작게하고 이에 따른 미기압파 영향을 감소시키기 위해 완충공(hood)을 설치하는 저비용 대책이 바람직하다 할 수 있다.The solution of this problem is that the tunnel construction cost is proportional to the amount of rock and soil from tunnel excavation, so the smaller tunnel section has the effect of reducing the construction cost. It may be desirable to have a low cost measure to install a shock hood to reduce the microbaric wave effects.
또한, 이러한 터널 내공단면적 최적화, 완충공 또는 통풍공 공력설계, 차량 전두부 및 단면적 최적화 등의 사양설계를 할 수 있는 터널주행 열차모형시험장치(moving model rig)의 역량은 일본의 신간선 개량과 자기부상열차 시험선로인 야마나시 시험선에 설치된 완충공 및 터널에서 현차시험과 93%이상의 정확성을 보여주고 있는데,In addition, the capacity of the tunnel driving train model rig for designing such tunnel internal area optimization, buffer hole or ventilation hole aerodynamic design, vehicle front head and cross-sectional area optimization, etc. In the buffer hole and tunnel installed on the test line Yamanashi test line, it shows accuracy of more than 93% and the current test.
여기서, 터널주행 열차모형 시험장치는 고속으로 운행되는 철도차량이 터널을 지날때 발생되는 각종 공기역학적인 현상을 데이터로 검출하여, 이를 토대로 터널 내공단면적과 열차 전두부의 형상 및 단면적을 최적으로 설계하고, 미기압파의 저감대책을 개발하는데 사용되는 시험장치로서, 이와같은 시험장치의 구성요건으로는 열차모델을 짧은 가속구간에서 실제속도로 추진할 수 있는 발사장치가 필요하고, 그 다음 시험부에 해당하는 터널모델,열차모델을 파손없이 안착토록 한 제동장치를 필요로 하며, 전체적으로 열차모델을 탈선하지 않도록 한 가이드 기구를 갖쳐야 되는 것이며,Here, the tunnel driving train model test apparatus detects various aerodynamic phenomena generated when a railroad vehicle traveling at high speed passes through a tunnel, and based on this, optimally designes the inside area of the tunnel and the shape and cross-sectional area of the train head. As a test device used to develop countermeasures for the air pressure waves, the test device requires a launching device capable of propelling the train model at a real speed in a short acceleration section. It is necessary to have a braking system to allow the tunnel model and the train model to be settled without damage, and to have a guide mechanism to prevent the train model from derailing as a whole.
또한, 열차모형 시험장치는 열차모델의 발사속도를 미세하게 조정할 수 있어야하고, 짧은 시험길이에서 고속철도 운행범위를 충족할 수 있어야 하고, 시험영역에 공기제트나 발사장치 소음 등으로 인한 영향이 없어야 하며, 이러한 소음은 시험시 미기압파와 분리할 수 있는 소음이어야 한다.In addition, the train model test apparatus should be able to finely adjust the firing speed of the train model, be able to meet the operating range of the high-speed railway at a short test length, and there should be no influence from the air jet or the launch device noise in the test area. However, these noises shall be noises which can be separated from the micropressure wave during the test.
한편, 본 출원인은 1999년에 특허출원 47746호에 게재된 바와같이 단선 와이어 유도방식을 적용한 중형(1/60축척) 터널주행 열차모형 시험장치를 제안한 바 있다.On the other hand, the applicant has proposed a medium-sized (1/60 scale) tunnel running train model test apparatus applying a single wire induction method, as published in the patent application 47746 in 1999.
이러한 선출원 발명은 3량 1편성의 열차모델을 통해 시험을 행한 것으로서, 열차모델에 적합하도록 각 구성부위가 설계된 것인데,The invention of the first application is a test of the three-car train model, each component is designed to fit the train model,
국내 또는 해외에서 사용되고 있는 철도차량(특히 고속철도차량)은 대개가 다수량으로 1편성(10량 또는 20량 1편성)을 하고 있어, 보다 정확한 실험데이터를 얻기 위해서는 시험장치에 있어, 열차모델자체를 실제 사용되고 있는 철도차량과 대응되도록 축척하고 각 구성부위를 또한 실제 조건을 부여하여 보다 정확한 시험 데이터를 통해 터널의 내공단면적설계 및 미기압파의 대처방안을 모색할 필요성을 갖는 것이었다.Railway vehicles (especially high-speed railway vehicles) used in Korea or overseas are usually composed of one piece (10 pieces or 20 pieces) in large quantities.In order to obtain more accurate experimental data, the train model itself is used. It was necessary to scale up to correspond to the railroad cars actually used, and to give actual conditions to each component, and to find out how to design tunnel internal area and cope with micro-pressure waves through more accurate test data.
따라서, 본 발명은 본 출원인에 의해 기 출원된 종래 열차모형 시험장치를 개량하여 실제 차량과 같은 10량 1편성의 열차모델을 적용하기 위해 창안된 것으로,Therefore, the present invention was developed to apply a train model of a 10-car one-piece train, such as a real vehicle by improving the conventional train model test apparatus previously filed by the present applicant,
본 발명은 고속의 발사속도와 주행안정성을 구현함과 동시에 발사음의 분리로 미기압파의 측정시 노이즈를 최소화할 수 있도록 정확한 데이터를 산출함에 그 궁극적인 목적이 있으며,The present invention has the ultimate object of calculating accurate data so as to minimize the noise when measuring the micro-pressure wave by separating the firing sound while realizing a high launch speed and driving stability.
본 발명의 또 다른 목적으로는 3량 1편성의 시험장치를 10량 1편성의 시험장치로 개량하고 열차모델을 실제속도로 터널주행시켜 각종 공기역학 현상을 분석하므로서 철도 내공단면적, 열차전두부, 차량단면적의 최적설계와, 통풍공 터널개발 및 미기압파 저감대책 개발을 위한 정확한 데이터를 산출할 수 있는 열차모형 시험장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to improve the three-piece one-piece test apparatus into a ten-piece one-piece test apparatus, and to run a train model tunnel at a real speed to analyze various aerodynamic phenomena and to analyze the aerodynamic cross-sectional area of the railway, the front of the head, and the vehicle. It is to provide a train model test apparatus that can calculate the accurate data for the optimal design of the cross-sectional area, the development of the ventilation tunnel and the countermeasures against the air pressure.
상기한 목적을 구현하기 위해 작동압이 충진되며 발사구로 파열막이 형성되는 압축공기실린더와, 이 압축공기실린더의 발사구에 연통구조로서 결합되는 본체가 90도로 절곡되는 발사튜브와, 이 발사튜브의 타측 끝단에 결합되며 공명형 소음기 역활을 수행할 수 있도록 타공관이 형성되는 덤프탱크로 구성되는 열차모델추진부와;In order to achieve the above object, a compressed air cylinder filled with a working pressure and a rupture film is formed as a launching port, and a launch tube in which a main body coupled as a communication structure to the launching port of the compressed air cylinder is bent at 90 degrees; A train model propulsion unit coupled to the other end and configured of a dump tank in which a hole hole is formed to perform a role of a resonance silencer;
적어도 상기 발사튜브의 내경보다 작은 지름을 갖고, 실제 10량 1편성의 철도차량을 1/61축척한 길이를 갖으며, 중심에 지름 3.5 mm로서 부싱처리된 가이드공이 관통형성되는 열차모델과,A train model having a diameter smaller than the inner diameter of at least one of the launch tubes, having a length of 1/61 of a railway vehicle of 1 piece and having a diameter of 3.5 mm at the center, and having a bushing guide hole formed therethrough;
직경이 3mm인 단수개 강선이 상기 열차모델의 가이드공에 관통된 상태로 강선고정구에 고정설치되는 가징드부와,A singular part fixed to the steel wire fixing fixture in a state where a single steel wire having a diameter of 3 mm penetrates the guide hole of the train model;
좌,우벽으로 대칭되는 다수개의 통풍공이 일정간격을 두고 형성되며, 지붕으로는 다수개의 압력센서가 일정간격을 두고 설치되고, 입구로는 미기압파를 저감할 수 있도록 한 통풍공형 후드 또는 경사갱구용 후드를 선택설치하며, 입출구 외측으로는 포토 센서와 열전대가 설치되고, 출구외측으로는 미기압파계가 시험영역으로서의 터널모델과;A plurality of ventilation holes symmetrical to the left and right walls are formed at regular intervals, and a plurality of pressure sensors are installed at regular intervals on the roof, and an air vent type hood or inclined shaft to reduce micro pressure waves at the inlet. A tunnel model for selecting and installing a hood, a photo sensor and a thermocouple are provided outside the entrance and exit, and a microbarometer as the test area outside the exit;
표면마찰력에 의해 제동을 행하도록 두개의 스폰지층과 다수겹의 수직 고무판으로 된 충격흡수관이 형성되는 열차모델제동부로 이루어지는 열차모형 시험장치를 그 구체적 수단으로 구비하게 된다.A train model test apparatus comprising a train model braking unit in which an impact absorbing tube made of two sponge layers and a plurality of vertical rubber plates is formed to perform braking by surface frictional force is provided as a specific means.
도 1은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 전체 구성도1 is an overall configuration diagram of a train model test apparatus according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 열차모델추진부의 구성도2 is a configuration of the train model test apparatus according to the present invention, the train model propulsion unit
도 3은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 터널모델의 구성도3 is a configuration of the tunnel model in the train model test apparatus according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 터널모델의 측정센서 마운팅 구성도Figure 4 is a train model test apparatus according to the present invention, the configuration of the measurement sensor mounting of the tunnel model
도 5는 열차모형 시험장치의 성능을 검증하기 위한 터널모델의 계측센서 위치 구성도5 is a configuration diagram of the measurement sensor position of the tunnel model for verifying the performance of the train model test apparatus
도 6은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 성능시험에 있어, 터널내 파동선도와 압력천이 비교표6 is a comparison chart of the wave diagram and pressure transition in the tunnel in the performance test of the train model test apparatus according to the present invention
도 7은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 성능시험에 있어, 터널출구 미기압파 방사에 대한 파동선도와의 관계를 나타낸 비교표7 is a comparison table showing the relationship between the wave diagram for the tunnel exit micro-pressure wave in the performance test of the train model test apparatus according to the present invention
◐도면주요부위에 대한 부호의 설명◑◑ Explanation of symbols for main parts of drawing◑
1 : 열차모델추진부 2 : 열차모델 3 : 터널모델1: Train model promotion unit 2: Train model 3: Tunnel model
4 : 열차모델제동부 11 : 압축공기실린더 12 : 발사튜브4 train model braking unit 11 compressed air cylinder 12 launch tube
13 : 덤프탱크 21 : 가이드부 22 : 가이드공13 dump tank 21 guide portion 22 guide ball
31 : 압력센서 32 : 미기압파계 33 : 통풍공31 pressure sensor 32 microbarometer 33 ventilation hole
111 : 파열막 211 : 강선 212,212' : 강선고정구111: rupture membrane 211: steel wire 212,212 ': steel wire fixing sphere
E : 열차모형 시험장치E: Train Model Tester
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 청구범위에 의해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by the claims.
<실시예><Example>
도 1은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 열차모델추진부의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 터널모델의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열차모형 시험장치에 있어, 터널모델의 측정센서 마운팅 구성도이며, 도 5는 열차모형 시험장치의 성능을 검증하기 위한 터널모델의 계측센서 위치 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 성능시험에 있어, 터널내 파동선도와 압력천이 비교표이며, 도 7은 본 발명에 따른 열차모형 시험장치의 성능시험에 있어, 터널출구 미기압파 방사에 대한 파동선도와의 관계를 나타낸 비교표이다.1 is an overall configuration diagram of a train model test apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a train model propulsion unit in the train model test apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a train model test apparatus according to the present invention. In Figure 4 is a configuration of the tunnel model, Figure 4 is a train model test configuration according to the present invention, the measurement sensor mounting configuration of the tunnel model, Figure 5 is a tunnel model for verifying the performance of the train model test apparatus Figure 6 shows the position of the measurement sensor, Figure 6 is a performance test of the train model test apparatus according to the present invention, the wave diagram and the pressure transition in the tunnel comparison table, Figure 7 is a performance test of the train model test apparatus according to the present invention This is a comparison table showing the relationship between the wave diagram and the tunnel exit microbarometric radiation.
본 발명의 열차모형 시험장치는 실제 철도차량과 터널을 축척한 모형으로서, 열차모델추진부(1)와, 열차모델(2)과, 가이드부(21)와, 터널모델(3)과,열차모델제동부(4)로 구성된다.The train model test apparatus of the present invention is a scale model of an actual railway vehicle and a tunnel, a train model driving unit (1), a train model (2), a guide unit (21), a tunnel model (3), a train It is composed of a model brake (4).
여기서, 본 발명의 열차모델추진부(1)의 설계는 기존의 열차모델 추진방식의 장,단점을 고려한 것으로서, 기존의 열차모델을 추진하기 위한 방식으로는 새총(catapult)방식, 건 파우더 방식, 공기압발사(공기총)방식, 차륜회전력방식 등이 알려져 있는데,Here, the design of the train model propulsion unit 1 of the present invention takes into consideration the advantages and disadvantages of the existing train model propulsion method, and the methods for promoting the existing train model include a catapult method, a gun powder method, There are known air pneumatic (air gun), wheel rotation, etc.
상기 새총 발사방식(영국철도연구원에서 사용한 방식.)은 1/25축척 시험기로 200 km/h 속도까지 얻을 수 있으나 가속거리가 매우 길고, 건파우더 발사방식은 1/200축척 시험기로 1127 km/h 속도까지 달성하였으나 안전성과 발사속도의 조정에서 어려움이 있으며, 차륜회전력 발사방식(일본철도총합연구소)은 야구 피칭머신에 주로 쓰이는 방식으로 4개의 회전윤(wheel)에 각각 1개씩의 모터가 달려 있어, 인버터 제어로 동시에 회전속도를 조정하는데 발사속도 정밀조정이 어려우며 제작비용에서 문제가 있어,The slingshot firing method (used by the British Railroad Research Institute) can achieve speeds up to 200 km / h with a 1/25 scale tester, but the acceleration distance is very long, and the dry powder firing method is 1127 km / h with a 1/200 scale tester. Although it has achieved speed, it has difficulty in adjusting safety and firing speed, and the wheel rotational firing method (Japan Railroad Research Institute) is mainly used in baseball pitching machine, and each of the four wheels has one motor. In addition, it is difficult to precisely adjust the firing speed, and there is a problem in the manufacturing cost.
본 발명에서는 발사속도 재현성(정밀조정)이 용이하고, 제작비용이 저렴한 압축공기 발사방식을 적용하였으며, 이러한 열차모델추진부(1)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와같이 작동압이 충진되며 발사구로 파열막((111)마이러 막(Mylar membrane))이 형성되는 압축공기실린더(11)와, 이 압축공기실린더(11)의 발사구에 연통구조로서 결합되는 본체가 90도로 절곡되는 발사튜브(12)와, 이 발사튜브(12)의 타측 끝단이 내설되어지되 공명형 소음기 역활을 수행할 수 있도록 타공관으로 형성되는 덤프탱크(13)로 이루어진다.In the present invention, the firing speed reproducibility (precision adjustment) is easy and the manufacturing cost is applied to the compressed air firing method, the train model propulsion unit 1 is filled with the operating pressure as shown in Figs. Compressed air cylinder 11 in which a rupture membrane (111) Mylar membrane is formed as a launching port, and a main body coupled as a communication structure to the launching port of the compressed air cylinder 11 is bent at 90 degrees. The tube 12 and the other end of the launch tube 12 are internally composed of a dump tank 13 formed of a perforated tube so as to perform the role of a resonance silencer.
이때, 상기 압축공기실린더((11)driver)는 기 출원된 3량 1편성의 시험장치보다 2.6배로 체적이 증대된 것으로서 도 1에서와 같이 필요에 따라 4량 1편성에서 8량 1편성 등에도 적용할 수 있도록 보다 용량이 작은 또 다른 압축공기실린더를 추가형성할 수도 있는 것이며, 이러한 실린더(11)의 파열막(111)은 별도로 설치되는 격침기(도면에 미도시 됨.)로 파열하는 순간에 압축공기가 발사튜브(12) 안에 있는 열차모델(2)을 가속하게 된다.In this case, the compressed air cylinder ((11) driver) is 2.6 times larger than the three-piece one-piece test apparatus previously applied, as shown in FIG. Another compressed air cylinder having a smaller capacity may be additionally formed for application, and the bursting membrane 111 of such a cylinder 11 is bursted by a separate sinker (not shown). Compressed air accelerates the train model (2) in the launch tube (12).
또한, 상기 발사튜브(12)는 후술하는 열차모델이 10량 1편성 모델임에 따라 이러한 열차모델의 길이를 고려하여 발사시 가속과 에어제트의 문제점을 해결할 수 있도록 설계하였으며, 상기 발사튜브(12)는 후술하는 가이드부(21) 강선(211)의 인장을 용이토록하기 위해 90도로 절곡한 것이다.In addition, the launch tube 12 is designed to solve the problems of acceleration and air jet during launch in consideration of the length of the train model, since the train model to be described later is a 10-car one-piece model, the launch tube (12) ) Is bent at 90 degrees to facilitate the tension of the steel wire 211 of the guide portion 21 to be described later.
한편, 발사튜브(12)의 끝단으로 형성되는 덤프탱크(13)는 공명형 소음기 역활과 배압문제를 고려하여 기 출원된 그것보다 용량을 증가시킨 것인데,On the other hand, the dump tank 13 formed as the end of the launch tube 12 is to increase the capacity than that previously filed in consideration of the role of resonance silencer and back pressure,
이러한 덤프탱크는 바람직하게 1.5 m 길이에 지름 0.6 m로서 형성되며, 덤프탱크의 내부에 연장설치되는 발사튜브(12)는 개구율 70 %의 타공관으로 교체한 것으로서, 이와같이 공명형 소음기 역활을 수행하는 덤프탱크(13)는 열차모델(2) 발사시의 저주파 소음을 감소시키는 역할뿐 아니라 발사튜브에 증가된 체적으로 잔여배압 감소에 기여하게 된다.The dump tank is preferably formed as a 1.5 m long and 0.6 m in diameter, and the launch tube 12 extending inside the dump tank is replaced with a perforated tube having an opening ratio of 70%, and thus serves as a resonance silencer. The dump tank 13 serves to reduce the low frequency noise at the time of launching the train model 2, as well as to reduce the residual back pressure by the increased volume in the launch tube.
상기, 열차모델(2)은 발사튜브(launch tube) 지름(60mm)보다 약간 더 작은 지름(58mm)을 갖고, 실제 10량 1편성 차량을 1/61축척한 길이를 갖으며, 축대칭 구조(전두부는 기존 새마을호 차량모델의 제원에 맞추어 축대칭으로 전환하였음.)로서 형성되는 것인데,The train model 2 has a diameter slightly smaller than the launch tube diameter (60 mm) (58 mm), has a length that is 1/61 scale of the actual 10-car one-piece vehicle, and has an axisymmetric structure ( The tofu head is formed as an axisymmetric in accordance with the specifications of the existing Saemaul vehicle model.
이러한 열차모델(2)은 10량 1편성으로서 길이의 변화를 주기 위해 모델질량이 최소화하는 방안으로서 알루미늄 관이 사용되고, 전두부와 후미부는 MC 재질로서 제작되며, 열차모델의 중심에 지름 3.5 mm로서 부싱처리된 가이드공(22)을 형성하여, 이 가이드공(22)을 통해 열차모델(2)이 후술하는 강선(211)을 따라 발사될 경우 낮은 마찰력과 함께 가이드공의 변형되지 않도록함이 바람직하다.This train model (2) is a 10-car one-piece, aluminum tube is used as a way to minimize the model mass to change the length, the front head and the rear part is made of MC material, bushing as a diameter of 3.5 mm in the center of the train model It is preferable to form a treated guide hole 22 so that the train model 2 is not deformed with low friction when the train model 2 is fired along the steel wire 211 to be described later through the guide hole 22. .
이때, 본 발명에서는 기존 3량1편성용 시험장치를 10량 1편성으로 개조개발하고자, 전술한 압력실린더용기(driver)는를 3.92x10-3 m3, 발사튜브를 10.13 m로 했을 때 열차무게를 결정하기 위하여서 다음의 설계계산을 수행하였는데,At this time, in the present invention, in order to renovate and develop the existing three-piece one-piece test apparatus to 10-piece one-piece, the above-described pressure cylinder (driver) is determined by the train weight when 3.92x10-3 m3, the launch tube 10.13 m To do this, the following design calculation was performed.
열차 뒤의 배압은 단열과정으로 변화하고 열차 앞쪽의 압력은 대기압으로 유지되고 또한 벽면마찰을 무시하면 발사튜브에서 열차모델 후두부 끝의 위치x에서받는 힘 F는 수학식 1과 같이 표현된다.If the back pressure behind the train changes with the adiabatic process, the pressure in front of the train is maintained at atmospheric pressure, and the wall friction is ignored, the force F at the position x at the tip of the back of the train model in the launch tube is expressed by Equation 1.
여기서,Px는 잔여 배압이고, Pd는 압력용기(driver)의 압력이고, Patm는 대기압 [N/m2], Vd는 압력용기 부피 [m3], A는 발사튜브의 단면적 [m2], 상첨자 r은 공기의 경우 1.4이다.Where Px is the residual back pressure, Pd is the pressure of the driver, Patm is the atmospheric pressure [N / m2], Vd is the pressure vessel volume [m3], A is the cross-sectional area of the launch tube [m2], superscript r Is 1.4 for air.
가속도는 발사튜브에서 열차모델 후두부 끝의 위치x에서 수학식 1로부터 다음과 같이 표현된다.Acceleration is expressed as follows from Equation 1 at the position x at the tip of the back of the train model in the launch tube.
여기서, U는 열차모델 속도이고 m은 열차모델의 질량[kg]이다.Where U is the train model velocity and m is the mass [kg] of the train model.
열차모델의 발사시 발사튜브에서 공기제트가 터널모델 입구로 방출되지 않도록 발사튜브 내부의 잔여배압은 0.8기압 이하가 되도록 설계하였으며, 수학식 2로부터 속도 U와 거리 x에 대한 수치적분을 취할 때 튜브길이가 4.3 m에서 수학식 1의 큰 괄호 안의 값이 (0.8-1)Patm/Pd을 만족하면 수치적분을 종료하도록 하였다.The residual back pressure inside the launch tube is designed to be 0.8 atm or less so that the air jet is not discharged from the launch tube at the launch of the train model. When the length is 4.3 m and the value in the large parentheses of Equation 1 satisfies (0.8-1) Patm / Pd, the numerical integration is terminated.
이에 위와같은 계산에서 수치적분은 심프슨 룰(Simpson's Rule)을 적용하였고. 수치적분은 아래의 표 1에서와 같은 성능예측 결과를 얻었다.In this calculation, Simpson's Rule was applied to the numerical integration. The numerical integration yielded the performance prediction results as shown in Table 1 below.
이에, 열차모델의 무게는 0.76 kg ~ 1.56 kg 범위내에서 적용할 수 있음을 알 수 있었으며, 이에 따라 차체는 전술한 바와같이 비중이 매우 낮은 알루미늄관 또는 카본관을 적용한 것이다.Thus, it can be seen that the weight of the train model can be applied within the range of 0.76 kg ~ 1.56 kg, according to the car body is a very low specific gravity aluminum tube or carbon tube as described above.
상기 가이드부(21)는 열차모델(2)이 터널벽면에 부딪히거나 다른 방향으로 진행하지 못하도록 지름 3 mm 강선(steel wire)을 상기 발사튜브(12) 시작단에서 후술하는 제동부(4) 끝단까지 연장하여 강선고정구에 의해 고정설치하므로서 형성되는데,The guide part 21 is a braking part 4 which will be described later at the start of the launch tube 12 with a steel wire having a diameter of 3 mm so that the train model 2 does not collide with the tunnel wall surface or proceed in the other direction. It extends to the end and is formed by being fixed by the steel wire fixture.
이와같은 가이드부(21)의 강선(211)은 열차모델추진부(1)의 발사튜브(12)가 90도로 절곡형성됨에 본 발명의 시험장치(E)가 갖는 전체 길이(40 m)에서 인장이 용이한 것으로서, 이는 항복점 부근까지 당겨도 끊어짐 없이 유지되도록 한 선 출원 발명의 강선 인장기와 클램프(도면에 미 도시됨)로 강선을 팽창시켜, 외부력에 의해 강선에 크랙이 발생되지 않도록 한 것이다.The steel wire 211 of the guide portion 21 is tensioned in the entire length (40 m) of the test apparatus E of the present invention because the launch tube 12 of the train model propulsion unit 1 is bent at 90 degrees. This is an easy way, which is to inflate the steel wire with the wire tensioner and clamp (not shown in the drawing) of the pre-applied invention, which is maintained without breaking even when pulled near the yield point, so that the steel wire is not cracked by external force. .
상기, 터널모델(3)은 도 1에서와 같이 박스형태로서, 실제 터널을 축척한 형태를 취하되, 터널(3)의 좌,우벽으로는 도 3 내지 도 4에서와 같은 다수개의 통풍공(33)이 일정간격을 두고 형성되며, 지붕으로는 다수개의 압력센서(31)가 일정간격을 두고 설치되고, 터널의 입구로는 미기압파를 저감할 수 있도록 한 대책으로서 통풍공형 후드 또는 경사갱구용 후드(도면에 미도시됨.)를 선택적으로 설치하게 되며, 입출구 외측으로는 포토 센서와 열전대가 설치되고, 출구 외측 45도 각도지점으로는 미기압파계가(32) 설치되는 것인데,The tunnel model 3 has a box shape as shown in FIG. 1, and takes the form of an actual tunnel, and has a plurality of ventilation holes 33 as shown in FIGS. 3 to 4 as left and right walls of the tunnel 3. ) Is formed at regular intervals, and a plurality of pressure sensors 31 are installed at regular intervals on the roof, and ventilated hoods or inclined shafts as a countermeasure to reduce micro-pressure waves at the entrance of the tunnel. The hood (not shown in the drawing) is selectively installed, and a photo sensor and a thermocouple are installed outside the entrance and exit, and a microbarometer 32 is installed at an angle of 45 degrees outside the exit.
이와같은 터널모델은 경부선/호남선 터널 내공단면적의 1/61축척으로 0.00753㎡(실척 28 ㎡)로서 적용된다.This tunnel model is applied as 0.00753㎡ (actually 28 ㎡) at the 1/61 scale of the open area of the Gyeongbu Line / Honam Line tunnel.
여기서, 상기와 같이 압력변동 및 미기압파 측정을 위해 설치되는 각 구성요소에 있어, 압력센서(31)는 Endevco 압력센서 8510B-1를 적용하여 8 위치에서 연속적으로 기록하게 되고, 미기암파측정은 Rion의 충격성 소음측정용 음압레벨계 XN-12A와 NA-18(0.2 ∼1kHz 저주파 대역 감도특성 일정) 2대를 적용하고, NA-18 음압계는 터널 축에 대해 45도 각도에서 지면판 위에 20 mm 높이와 출구 중심으로부터 333 mm에 위치하게 된다.Here, in each component installed for the pressure fluctuation and micro-pressure wave measurement as described above, the pressure sensor 31 is continuously recorded at 8 positions by applying Endevco pressure sensor 8510B-1, micro-wave wave measurement Is equipped with two sound pressure level meters XN-12A and NA-18 (constant sensitivity characteristic of 0.2 ~ 1kHz low frequency band) for Rion's impact noise measurement.The NA-18 sound pressure gauge measures 20 degrees on the ground plate at a 45 degree angle to the tunnel axis. It is located at 333 mm from the height of the mm and the center of the exit.
이때, 전술한 열차모델(2) 발사속도는 시험모델 축척에 따르지 않고 실제속도를 사용하게 됨에 따라 생성되는 터널 내부의 압력파 변동량또한 실척 상황과 같은 크기로 생성되는 것인데,At this time, the above-described train model (2) firing speed is not generated according to the test model scale, the pressure wave variation in the tunnel generated by using the actual speed is also generated to the same size as the actual situation,
경계층 형성과 관련된 마찰력은 전술한 축척 열차모델(2)이 알류미늄관을 적용함에 따라 표면이 매끄러워 어느정도 보상되는 것이고, 터널 내에 전파하는 압력파의 시간에 대한 구배는 터널모델(3)의 내부 표면 거칠기(roughness)와 상관관계를 갖게 되므로 다음과 같은 표면 거칠기를 적용하게 된다.The frictional force associated with the boundary layer formation is compensated to some extent as the scale train model (2) applies an aluminum tube, and the gradient with respect to the time of the pressure wave propagating in the tunnel is the inner surface of the tunnel model (3). Since it is correlated with roughness, the following surface roughness is applied.
기존 재래철도 터널은 1960년대 이전에 건설된 터널이 대다수이고, 그 동안 빈번한 터널내의 라이닝 보수공사로 표면의 상태가 거친것이 현실이며, 또한 라이닝이 적용되지 않은 요철이 심한 암석터널들도 많은 상황인바,Existing railway tunnels are mostly tunnels constructed before the 1960s, and the surface of the tunnels has been roughly repaired by frequent lining repairs.In addition, many uneven rock tunnels are not used. ,
이에, 터널내면의 표면 거칠기는 매우 열악함에 따라 발라스트 궤도의 기존선 재래철도 실제터널의 평균 표면 거칠기p를 약 6 mm로 하였을때 상대 거칠기(relative roughness) p/Dp는 1.005x10-3로 나타나게 되고, 완전한 상사의 요구조건은 상대 거칠기(relative roughness) p/Dp= m/Dm을 만족해야 하므로 축척에서의 표면거칠기m는 아래의 표 2에서와 같이 9.836x10-5 m이 된다.Therefore, the surface roughness of the inner surface of the tunnel is very poor, so the average surface roughness of the existing conventional railway in the ballast trackpIs approximately 6 mm, relative roughness p /DpIs represented by 1.005x10-3, and the requirements of a complete superior are relative roughness p /Dp = mOfDmMust satisfy Surface Roughness at ScalemIs 9.836x10-5 m as shown in Table 2 below.
이에따라, 터널모델(3)은 표면 거칠기가 매우 낮고, 쉽게 구할 수 있는 비닐코팅 종이테이프로 바르고 터널모델의 바닥은 나왕나무로 표면 거칠기를 조정함이 바람직하다.Accordingly, the tunnel model 3 has a very low surface roughness, and is preferably coated with a vinyl coating paper tape which can be easily obtained, and the bottom of the tunnel model is preferably made of cedar.
한편, 상기 열차모델제동부(4)는 도 1에서와 같이 터널모델(3)의 출구측에 설치되며, 두개의 스폰지층과 여러겹의 수직 고무판으로 만든 충격흡수관(41)을 형성하여 마찰력과 충격흡수로 열차모델(2)을 감속하게 된다.Meanwhile, the train model braking unit 4 is installed at the exit side of the tunnel model 3 as shown in FIG. 1, and forms a shock absorbing tube 41 made of two sponge layers and multiple layers of vertical rubber plates to provide frictional force. The train model (2) is decelerated by the shock absorption.
이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 열차모형 시험장치(E)는 공기압이 충기된 압축공기실린더(11)의 파열막(111)을 제거하여, 열차모델(2)이 가이드부(21)의 강선(211)에 안내되며 고속으로 터널모델(3)을 지나게 한 후, 제동부(4)의 충격흡수관(41)에 의해 제동이 이루어지도록하므로서 열차모형시험을행하게 되는 것인데,Accordingly, the train model test apparatus E according to the present invention having the configuration as described above removes the rupture membrane 111 of the compressed air cylinder 11 filled with pneumatic pressure, so that the train model 2 guides 21. After passing through the tunnel model 3 at a high speed of the steel wire 211, the train model test is performed while braking is performed by the shock absorbing pipe 41 of the brake unit 4,
터널(3)입구 전방에 있는 포토센서에 열차모델 전두부가 도달되면 모든 센서의 측정이 시작되며 또한 동시에 열차속도를 측정하게 되고, 이때 포토센서는 터널 앞과 뒤의 700 mm에 각각 위치하고 있어, 주행 감속도를 파악하기 위한 속도측정을 개별적으로 실행하게 되며, 터널 입출구 전후의 대기온도는 열전대로 각각 측정하게 된다.When the front model of the train model reaches the photo sensor in front of the tunnel (3), the measurement of all the sensors starts and at the same time the train speed is measured. At this time, the photo sensor is located at 700 mm in front of and behind the tunnel. Velocity measurements are performed separately to determine the deceleration, and the air temperature before and after the tunnel entry and exit is measured by thermocouples.
이때, 압력센서(31)는 6.9 kPa의 동압력범위와 55 kHz의 공진주파수를 갖는 것이며, 터널내 압력신호는 sampling frequency 200 kHz의 DC Dynamic Strain Amplifier(MINEBEA 모델 NMB DAS-406B)에서 증폭한 후 1 kHz에서 low pass filtering을 하게 되고, 아날로그 신호를 디지탈 신호로 전환하는 하이-스피드 A/D 컨버터(High-speed A/D Converter)와 데이터 계측 소프트웨어를 통해 측정 데이터를 얻게 된다. (본 시험에서 16개의 측정채널을 사용했다. 채널당 최대이용 sampling frequency는 100 kHz를 선택했음.)At this time, the pressure sensor 31 has a dynamic pressure range of 6.9 kPa and a resonance frequency of 55 kHz, and the pressure signal in the tunnel is amplified by a DC dynamic strain amplifier (MINEBEA model NMB DAS-406B) having a sampling frequency of 200 kHz. Low pass filtering is performed at kHz, and measurement data is obtained through high-speed A / D converters and data measurement software that convert analog signals into digital signals. (We used 16 measurement channels in this test. We chose 100 kHz for the maximum sampling frequency per channel.)
상기 압력센서(31)는 6.9 kPa의 동압력 범위에서 압력측정오차는 약 41 Pa이고, 열차속도 측정은 열차속도 300 km/h에서 0.82 km/h 편차를 갖는 것이며, 터널모델에서 열차모델(2)이 터널(3)입구에서 출구까지 도달할 동안 열차속도는 약 7 % 감속하게 되는데,(300회 시험 후의 평균값)The pressure sensor 31 has a pressure measurement error of about 41 Pa in a dynamic pressure range of 6.9 kPa, and train speed measurement has a deviation of 0.82 km / h at a train speed of 300 km / h, and a train model (2) in a tunnel model. The train speed is reduced by about 7% while reaching the entrance to the tunnel (3) (average after 300 tests).
이러한 속도감소는 주로 공기저항과 강선(steel wire)의 마찰에 기인되는 것으로, 터널(3) 출입구 미기압파 저감대책 개발이나 터널 단면적이 달라질 때 측정 데이터는 같은 열차속도에서 비교해야 하므로, 보통 3번 정도의 발사에서 1% 내외의 목표속도를 얻을 수 있는 것이다.This decrease in speed is mainly due to air resistance and friction of steel wires, and the measurement data should be compared at the same train speed when the tunnel cross-section area is developed or the countermeasures to reduce the inlet pressure of tunnels are different. At about 1 shot, you can achieve a target speed of around 1%.
따라서, 본 발명에 따른 열차모형 시험장치는 성능조건에 의거 4량 1편성- 10량 1편성의 실척 열차모델을 기존 철도차량과 고속철도차량에 따라 각기 다른 광범위(90km/h(25m/s) - 600km/h(167m/s))한 속도범위를 적용하여, 터널내 풍압변동 및 미기압파 측정/분석을 행할 수 있으며, 이를 토대로 하여 승객의 이명감과 터널의 미기압파에 가장 효과적인 실제 터널모델을 개발할 수 있는 것이다.Therefore, the train model test apparatus according to the present invention is based on the performance conditions of the four-car one-carton-train train model of the 10-car one-car, depending on the existing railway vehicle and high-speed railway vehicle different from the wide range (90km / h (25m / s)- By applying the speed range of 600km / h (167m / s), it is possible to measure / analyze wind pressure fluctuations and microbarometric waves within the tunnel, and based on this, the actual tunnel model that is most effective for the passenger's sense of tinnitus and the microbarometer of the tunnel. You can develop it.
이에, 본 발명의 터널주행 열차모형 시험장치의 성능을 검증하기 위하여 도 5에서와 같은 터널모델(3)에서 터널내의 풍압변동과 터널출구에서 방사되는 미기압파에 대한 두가지 시험 결과에 대하여 부연설명하면,(저속열차 운행영역에서부터 고속철도에 고려될 고속영역까지 시험역량을 가지고 있는지 검증하기 위해 경부고속철도 터널의 경우를 검증대상으로 하였다.)Therefore, in order to verify the performance of the tunnel driving train model test apparatus of the present invention, two test results for the wind pressure fluctuations in the tunnel and the micro-pressure waves emitted from the tunnel exit in the tunnel model 3 as shown in FIG. (In order to verify the test capability from the low speed train operating area to the high speed area to be considered for the high speed railway, the case of the Gyeongbu high speed railway tunnel was examined.)
그 일례로서 도 6에서는 8.34 m 길이(실척 0.5 km에 해당) 슬라브궤도 터널에서 2.783 m 지점(실척 167 m)에서 측정한 풍압변동과 파동선도(x-t 선도)를 나타내었다. (파동선도에서 열차통과 실선(A-Z, A'-Z')은 열차진입속도 307 km/h와 감속도 31.34 m/s2으로 작성하였고, 시험에서 사용한 유효차단비(blockage ratio)는 8.88 %이다.(경부고속철도 터널과 K-TGV 열차의 비와 동일함.))As an example, FIG. 6 shows wind pressure fluctuations and wave diagrams (x-t diagram) measured at a point of 2.783 m (scale 167 m) in a 8.34 m length (corresponding to 0.5 km) slab tunnel. (The train and solid line (AZ, A'-Z ') in the wave diagram were drawn with a train entry speed of 307 km / h and a deceleration of 31.34 m / s2, and the blockage ratio used in the test was 8.88%. (Same as the ratio of Gyeongbu High Speed Rail Tunnel and K-TGV Train)
터널(3)입구에 열차모델(2) 진입시 전두부에 의해 형성된 압축파가 음속(터널 입출구 외부온도의 평균값 22.5도를 사용하여 계산함)으로 전파하여 첫 번째 압축파(실선 a 시간)에 의한 압력상승을 볼 수 있으며 바로 열차 후미부에 의한 팽창파(점선 b 시간)로 압력하강을 볼 수 있다.When the train model (2) enters the inlet of the tunnel (3), the compressed wave generated by the frontal head propagates at the sound velocity (calculated using the average value of 22.5 degrees of the outside temperature of the tunnel inlet and outlet), and the pressure by the first compressed wave (solid line a time) You can see the rise and the pressure drop by the expansion wave (dotted b time) by the tail of the train.
이후 열차모델(2) 통과를 터널측벽에 유기되는 터널입구방향 흐름을 압력센서(31)가 감지하여 역압력구배(일점쇄선 c)가 발생하고, 열차모델(2) 통과(일점쇄선 d) 후에 터널(3) 양쪽 끝 개구단에서 반사되어오는 압축파들(실선 e, f)에 의한 정압력구배를 발생시키고, 다시 터널 입구쪽에서 반사되어 도달한 팽창파(점선 g)에 의해 압력하강(대기압으로의 회귀)을 볼 수 있다.Thereafter, the pressure sensor 31 detects the flow of the tunnel inlet in the tunnel side wall passing through the train model 2, and a reverse pressure gradient (single-dotted line c) is generated, and after passing the train model 2 (single-dotted line d). The positive pressure gradient is generated by the compressed waves (solid lines e, f) reflected at the openings at both ends of the tunnel (3), and the pressure drop (at atmospheric pressure) is caused by the expansion wave (dotted line g) reflected at the tunnel entrance. Regression).
터널 진입시 생성된 압축파가 터널 양끝 개구단을 3번 반사하고 돌아온 팽창파(점선 h)에 의해 압력하강을 대기압 이하로 겪은 후, 두 번에 걸친 반사 압축파(실선 i, j)에 의해 대기압으로 압력은 회귀하고, 이 때 열차모델(2) 후미부(Z')는 터널(3)을 빠져나가게 된다.The compressed wave generated at the time of entering the tunnel reflects the pressure drop below atmospheric pressure by the expansion wave (dotted line h) returned from the open ends of the tunnel three times and then returns to atmospheric pressure by two reflected compressed waves (solid lines i and j). As the pressure returns, the rear end of the train model (2) Z 'exits the tunnel (3).
다른 한편, 본 발명의 시험장치(E)를 통해 미기압파의 무지향성을 검토할 수 있었는데, 터널단면 검토 위치점(point)에서 일정거리로 구형을 이루게 음압계의 마이크로폰 헤드를 상하 90도 이내, 좌우 180도 이내의 각도변경으로 측정한 미기압파 결과는 터널 출구단면의 열차모델의 가이드 강선(steel wire) 위치에서 구형으로 같은 미기압파 피크값이 나왔다.On the other hand, through the test device (E) of the present invention was able to examine the non-directionalness of the micro-pressure wave, the microphone head of the sound pressure gauge to form a sphere at a certain distance from the tunnel cross-sectional point of examination point within 90 degrees up and down The results of the micro-pressure wave measured by the angle change within 180 degrees of the left and right were spherical at the guide steel wire position of the train model at the exit side of the tunnel.
이는 도 5에서와 같이 마이크로폰에서 333 mm 거리의 터널단면 중심이 아니라 382 mm 거리의 유도 강선 위치가 구형방사 미기압파 중심(point source)임을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, the location of the induction wire of the 382 mm distance was not the center of the 333 mm tunnel section, but the spherical radiation barometric center.
또 다르게 도 7은 터널출구 단면의 열차모델(2)유도 강선(211) 위치에서 382 mm(실척 23 m에 해당)에서 측정한 실시간 미기압파 변동 값과 파동선도의 비교를 나타내고 있는데,In addition, Fig. 7 shows a comparison between the real-time microbarometric wave fluctuations measured at 382 mm (corresponding to 23 m of actual scale) at the location of the train model (2) induction steel wire 211 in the cross section of the tunnel exit, and the wave diagram.
이는 열차진입속도 307 km/h 일 경우로서 터널입구에 열차모델 진입시 형성된 압축파 및 팽창파가 음속(터널 입출구 외부온도의 평균값 22.5 oC)으로 터널내를 전파하여 터널출구에서 382 mm 거리까지 방사한 시간을 나타냈고, 이때 터널 출구단에서 382 mm 거리만큼 음속으로 미기압파가 방사한 것으로 파동선도에 연장하여 나타낸 것이다.This is the case when the train entry speed is 307 km / h. Compression and expansion waves formed when entering the train model at the tunnel entrance are propagated in the tunnel at the speed of sound (average 22.5 oC of the tunnel entrance and exit temperature) and radiated up to 382 mm from the tunnel exit. In this case, the microbarrel waves radiated at a speed of sound 382 mm from the tunnel exit, extending in the wave diagram.
이에, 열차 진입시 압축파 및 팽창파의 전파에 의해 첫 번째로 나타나는 전두부 및 후미부에 의한 미기압파 피크 값(점선 k1, k2 시간)이 파동선도에서의 전파시간과 일치하며, 이 압축파와 팽창파가 터널 출구단에서 다시 반사하여 터널 입구단에서 두 번째로 반사하여 되돌아오는 미기압파 피크값(점선 k3, k4 시간)이 나타나 있는데, 압축파에 의한 미기압파 피크값(점선 k1)은 양의 값으로 나타나며, 팽창파에 의한 미기압파 피크값(점선 k2)은 음의 값으로 나타나고 있다.Therefore, the peak pressure wave value (dotted lines k1 and k2 times) by the front and rear parts first appeared by the propagation of the compressed and expanded waves when entering the train coincides with the propagation time in the wave diagram. The peak pressure wave (dotted line k3, k4 time) returned by the wave reflecting back at the tunnel exit end and the second reflection at the tunnel entrance end is shown. It is shown as a positive value, and the peak pressure wave value due to the expansion wave (dotted line k2) is shown as a negative value.
또한, 열차모델이 터널을 빠져나가면서 음압계를 통과할 때의 압력변동(점선 k5부터 시작되는 미기압파 변동값)도 나타나고 있다.In addition, the pressure fluctuations (the microbarometric wave fluctuations starting from the dashed line k5) are also shown as the train model passes through the sound pressure gauge as it exits the tunnel.
이에따라, 상기 결과로부터 터널 입구 쪽 외부에도 도 7의 첫 번째 미기압파와 두 번째 미기압파 피크값의 중간 크기로 미기압파가 방사될 수 있음을 추론 할 수 있었다.Accordingly, it can be inferred from the above result that the micro-pressure waves can be radiated to the outside of the tunnel entrance to the middle of the peak value of the first and second micro-pressure waves in FIG. 7.
따라서, 열차 진입시 터널 출구에서의 미기압파 생성은 열차 전두부와 후미부의 돌입에 대해 터널출구 단면에서 미기압파가 음속으로 전파한다는 설정을 적용한 파동선도와의 비교에서 본 발명의 시험장치의 계측성능 및 정확성을 검증할 수 있었고, 또한 터널 출구에 도달한 압력파가 터널 입구쪽으로 반사하여 다시 터널출구 쪽으로 되돌아 온 반사 압력파에 의해 생성된 미기압파도 정확히 검출할 수 있었다.Accordingly, the measurement performance of the test apparatus of the present invention in comparison with the wave diagram applying the setting that the micro-pressure waves propagate at the sound velocity at the tunnel exit cross section for the ingress of the front and rear of the train when entering the train And the accuracy was verified, and the pressure wave generated by the reflected pressure wave reflected back to the tunnel exit after the pressure wave reaching the tunnel exit was accurately detected.
이에, 열차주행시 터널내 풍압변동과 터널출구 미기압파를 파악하고, 저감할 수 있는 대책을 개발할 수 있어, 차량운행 최고속도에 따라 터널 단면적 최적설계가 가능하게 되었는데, 그 일례로 대구-부산간의 고속철도 추가노선의 경우 현재 터널 단면적 107m2에서 16%가 줄어든 92 m2이 가능하고(최고운행속도 350 km/h),Therefore, it is possible to develop measures to identify and reduce wind pressure fluctuations in tunnels and micro-pressure waves at tunnel exits when driving, enabling optimal design of tunnel cross-sections according to the maximum speed of vehicles. For example, Daegu-Busan In case of additional high-speed railway, 92 m2, which is reduced by 16% from the current tunnel cross-section of 107m2, is possible (maximum traveling speed 350 km / h),
또한, 터널출구 미기압파 문제와 터널 단면적 저감에 크게 효과적인 통풍공(air-shaft) 터널 개발에도 적용할 수 있으며, 터널 단면적 최적설계를 수행할 경우 환경소음으로 나타날 수 있는 터널 미기압파를 최대 67.8%까지 감소시킬 수 있는 대책또한 개발할 수 있었다.In addition, it can be applied to the development of air-shaft tunnels, which are very effective in reducing the tunnel exit air pressure problem and tunnel cross-sectional area, and up to 67.8 Measures could also be developed that could reduce by up to%.
이상과 같이, 본 발명에 따른 열차모형 시험장치는 선출원된 시험장치를 10량 1편성의 열차모델까지 적용하기 위해 열차모델 추진부 발사장치의 실린더를 대용량으로 적용하고, 발사튜브를 90도 절곡하여 강선의 인장을 용이하게 하므로서 시험시 강선이 최대한 팽창된 상태를 유지할 수 있어, 열차모델의 주행안정성을 향상시킨 것으로서, 10량 1편성의 열차모델을 통해 축척에 따르지 않은 실제속도로서 시험을 행함에 따라 터널내부의 압력파 변동량을 실척상황과 같은 크기로 얻을 수 있는 장점을 갖는 것이다.As described above, the train model test apparatus according to the present invention applies a cylinder of the train model propulsion unit launching apparatus in a large capacity in order to apply a pre- filed test apparatus up to 10 trains of one train model, by bending the launch tube 90 degrees The steel wire is kept as inflated as possible during the test by facilitating the tension of the steel wire, which improves the running stability of the train model. Therefore, the pressure wave variation in the tunnel has the advantage of obtaining the same size as the actual situation.
또한, 터널출구 미기압파 문제와 터널 단면적 저감에 크게 효과적인 통풍공(air-shaft) 터널 개발에 중요한 기초자료를 얻을 수 있는 장점을 갖는 것이다.In addition, it has the advantage of obtaining basic data important for the development of air-shaft tunnel, which is very effective in reducing the tunnel exit micro-pressure wave and reducing the tunnel cross-sectional area.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0064426A KR100389164B1 (en) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | model train test equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0064426A KR100389164B1 (en) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | model train test equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020033384A true KR20020033384A (en) | 2002-05-06 |
| KR100389164B1 KR100389164B1 (en) | 2003-06-27 |
Family
ID=19696497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0064426A KR100389164B1 (en) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | model train test equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100389164B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101064218B1 (en) * | 2009-04-23 | 2011-09-14 | 한국철도기술연구원 | Test Apparatus of tube train |
| KR101249075B1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-04-01 | 한국철도기술연구원 | Airtight structure of tunnel exit for keeping partial vaccum in tunnel on moving model test rig |
| CN106644344A (en) * | 2016-02-01 | 2017-05-10 | 西南交通大学 | Train impact model testing device |
| CN109969210A (en) * | 2019-04-16 | 2019-07-05 | 青岛大学 | One kind prevents bullet train meeting from shaking device |
| KR102143815B1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-08-13 | 한국철도기술연구원 | A infinity-circular aerodynamic experimental system for subsonic-flying capsule train in partial vacuum tube in which the reflection of compression and normal shock generated in front and tail of capsule is suppressed aerodynamic environment is achieved |
| CN117032330A (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-10 | 兰州交通大学 | Method and device for relieving tunnel pressure fluctuation based on predictive model |
-
2000
- 2000-10-31 KR KR10-2000-0064426A patent/KR100389164B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101064218B1 (en) * | 2009-04-23 | 2011-09-14 | 한국철도기술연구원 | Test Apparatus of tube train |
| KR101249075B1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-04-01 | 한국철도기술연구원 | Airtight structure of tunnel exit for keeping partial vaccum in tunnel on moving model test rig |
| CN106644344A (en) * | 2016-02-01 | 2017-05-10 | 西南交通大学 | Train impact model testing device |
| CN106644344B (en) * | 2016-02-01 | 2019-01-15 | 西南交通大学 | A kind of train impact-model experimental rig |
| CN109969210A (en) * | 2019-04-16 | 2019-07-05 | 青岛大学 | One kind prevents bullet train meeting from shaking device |
| CN109969210B (en) * | 2019-04-16 | 2024-01-09 | 青岛大学 | Device for preventing high-speed train meeting from shaking |
| KR102143815B1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-08-13 | 한국철도기술연구원 | A infinity-circular aerodynamic experimental system for subsonic-flying capsule train in partial vacuum tube in which the reflection of compression and normal shock generated in front and tail of capsule is suppressed aerodynamic environment is achieved |
| CN117032330A (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-10 | 兰州交通大学 | Method and device for relieving tunnel pressure fluctuation based on predictive model |
| CN117032330B (en) * | 2023-07-25 | 2024-06-04 | 兰州交通大学 | Method and device for relieving tunnel pressure fluctuation based on predictive model |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100389164B1 (en) | 2003-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2009057852A1 (en) | High-speed railway tunnel hood for reducing micro-pressure waves | |
| Zhang et al. | Moving model tests on transient pressure and micro-pressure wave distribution induced by train passing through tunnel | |
| King Iii et al. | On the sources of wayside noise generated by high-speed trains | |
| KR20120010339A (en) | Moving Model Rig for Ultra-Speed Tube Train | |
| KR100389164B1 (en) | model train test equipment | |
| Poisson | Railway noise generated by high-speed trains | |
| JP3739642B2 (en) | Model experiment method of tunnel pressure wave | |
| JP4632460B2 (en) | Model structure testing apparatus and testing method | |
| KR100331955B1 (en) | Hood by train tunnel | |
| KR100367627B1 (en) | model train test equipment | |
| JP2018109573A (en) | Aerodynamic model experimental apparatus | |
| JP4758733B2 (en) | Tunnel traveling experiment apparatus and tunnel traveling experiment method | |
| JP4308696B2 (en) | Model structure testing apparatus, test method and model structure | |
| KR100449509B1 (en) | Draft hole type train tunnel | |
| KR100449510B1 (en) | Draft hole type train tunnel | |
| JP3349796B2 (en) | Tunnel running test method and device | |
| KR100449511B1 (en) | Draft hole type train tunnel | |
| Maeda | Micropressure waves radiating from a Shinkansen tunnel portal | |
| MAENO et al. | Small model experiment on the formation and propagation of pressure waves by entering the tunnel of conventional limited express | |
| KR100365955B1 (en) | Hood by train tunnel | |
| Myouken et al. | Noise evaluation of developed egg shaped sound-proofing wall for high speed railway by field test | |
| KR102669867B1 (en) | Aerodynamics Noise Test Method for High Speed Railway Vehicles | |
| KR100422202B1 (en) | Hood by train tunnel | |
| KR100422201B1 (en) | H00d by train tunnel | |
| KR20130063692A (en) | Tunnel structure for reducing micro pressure wave in tunnel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130522 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140603 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150602 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160524 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |