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횡방향제한가속도 대차중량 톤 1) International Union of Railways, UIC Leaflet 518 OR 3st edition, 2005-8 -

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1) 한국표준협회, KS R 9126: 철도차량 - 승차감측정및평가방법, 2000-10 -

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κ κ 통계적최대값 가속도평균 표준편차 κ κ κ - 15 -

κ κ κ - 16 -

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2) KTX, KTX- 산천승차감비교측정시험 (2013, 한국철도공사연구원 ) - 18 -

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1) KORAIL, KTX 대차불안정발생원인분석및대책수립연구용역, 2010-66 -

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1) 차량의안정성, SNCF 기술문서, 1977-68 -

1) 궤도틀림이 KTX 주행거동에미치는영향분석, 임윤식, 2011-69 -

- 70 -

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1) 임윤식, 궤도틀림이 KTX 주행거동에미치는영향분석, 고려대학교, 2011-72 -

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- KTX 대차헌팅상습관련 - 차량, 시설분야현상분석보고 기술연구처 - 77 -

검토배경 T/F 3 KTX 검토내용 차량진동가속도측정및분석 - (0.8G) -, - : 2013. 2. 14. ~ 4. 16. - : KTX 4, 5 - : (KPR 47K~48K, 309K) - -,, - 선로진동가속도측정및분석 - - - - 78 -

- : 2013. 2. 14. ~ 4. 16. - : KPR 47K375, 48K705, 309K315 - - 대차헌팅관련기존보고서, 논문및통계자료분석 -, - (2005.1.~2013.3.) - Technical Specification Bogie Hunting Sensor(Alstom, 1997) - KTX ㆍKORAIL, 2006 - ㆍ ( ), 2009 - KTX ㆍKORAIL, 2010 - KTX ㆍKORAIL, 2012-79 -

차량부분검토결과 대차헌팅센서동작메커니즘 KTX - : 10Hz - CIB : - INRP : OBCS <KTX 대차헌팅센서의설치위치 > <KTX 대차헌팅작동블록도및신호흐름도 > - 80 -

<KTX 대차헌팅센서, INRP 카드연결도 > KTX 1 270km/h, ±0.8G 1.5 INRP (INRP 0.8G ACC ) G=Gravity( 중력가속도, 1G = 9.8m/s 2 ) 2 3.5 ±0.6G INRP OBCS 3 270km/h < KTX 대차헌팅발생흐름도 > - 81 -

대차헌팅센서, INRP카드의오차특성 KTX 2) - KTX + CIB - ±20% <KTX 대차헌팅센서의내부구조 > - CIB Gain 조정방법 : CIB보드의 R10, R11, R12 Register 변경을통해조정ㆍ R12 : 무부하상태주파수 F 0 조정 (Carrier frequency 를 50kHz±0.7kHz 로조정 ) ㆍ R10, R11 : 부하상태주파수편차조정 (Amplitude 를 1.2V RMS ±2% 로조정 ) ㆍ 50kHz±0.7kHz 오차범위허용이유는 PPL 소자의온도특성 (0.12%/ ) 때문임 <PPL 소자의온도특성 ( 좌 ), 출력주파수선형성 ( 우 )> - ( )-> (CIB) INRP ±1G 50kHz±5kHz (+1G=55kHz, -1G=45kHz) 2) K611-1-E1M80-RL+T-001 및 TGLS900043040(not WBS no. Internal Number - 82 -

-, (50kHz±0.7kHz) ( ) - Amplitude 오차는주파수가인식이되는가안되는가의문제로고장여부만판단 INRP 3) - INRP - INRP 0.8G ACC - - KTX INRP 0.8G 1.5 0.8G ACC 3.5 0.4G 2004 0.4G 0.6G (MAP-K3211A) <2004 년 INRP 카드조정내용 > 3) K611-1114137-E1300-RE+T-003 및수도권정비단, 인터콘시스템시험보고서 - 83 -

- 2010 INRP (KTX ) 0.7G 에서 0.8G ACC 점등될가능성확인 시료번호 입력주파수 환산가속도 0.8G ACC ON 0.8G ACC OFF ON OFF 1 45.5kHz ~ 54.5kHz 46.7kHz ~ 53.3kHz ±0.90G ±0.66G 2 46.1kHz ~ 53.9kHz 47.0kHz ~ 53.0kHz ±0.78G ±0.60G 3 46.5kHz ~ 53.5kHz 46.7kHz ~ 53.3kHz ±0.70G ±0.66G - 2012 INRP ( ) 14 개시료중결과값이좋지않은 5 개시료시험결과추출 시료번호 입력주파수 환산가속도 0.8G ACC ON 0.8G ACC OFF ON OFF 1 47.0kHz~ 53.0kHz 47.5kHz ~ 52.5kHz ±0.60G ±0.50G 2 46.9kHz ~ 53.1kHz 47.5kHz ~ 52.5kHz ±0.62G ±0.50G 3 46.9kHz ~ 53.2kHz 47.6kHz ~ 52.4kHz ±0.64G ±0.48G 4 46.9kHz ~ 53.2kHz 47.5kHz ~ 52.5kHz ±0.64G ±0.50G 5 46.6kHz ~ 53.4kHz 47.6kHz ~ 52.4kHz ±0.68G ±0.48G - 84 -

대차헌팅발생현황분석 (2013.2.1.~2013.4.4.) KPR - KPR 40.0~50.0(10km ) 73% - KPR 47.0~49.0(2km ) 33% - (69%) (31%) ( ) <KPR 위치별대차헌팅발생건수현황 > - 10 (7, 8 ) (13.5%) - 9, 10, 11 () 34% < 대차위치별대차헌팅발생건수현황 > - 85 -

-, (3 ( ), 9 ( )) 특히 2011년 6~8월강수량 1,048mm기록 (1973년도이후최대 ) - 2 2011 <2005, 2008~2012 월별대차헌팅발생비율 > <2008~2012 연도별, 월별대차헌팅발생건수누계 > - 86 -

<2008~2012 연도별, 월별대차헌팅발생건수비교표 > 구분 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월계 08 2 31 85 40 20 23 14 12 20 4 12 17 280 09 20 9 40 36 25 12 17 9 6 9 15 12 210 10 21 18 9 3 13 4 9 30 15 16 6 11 155 11 24 48 192 279 106 60 166 188 844 131 155 199 12 213 257 472 170 130 86 103 117 224 202 273 176 계 280 363 798 528 294 185 309 356 110 9 362 461 415 239 2 242 3 401 9 - - < 13.2.10.~2.28. 일자별기온및대차헌팅발생현황비교 > - 87 -

진동가속도측정결과 - KTX Bandpass에비해 Lowpass가동일한소스에도더높은값이출력됨 < 대차횡진동관련기준 > 구분 주파수처리방법 최대허용가속도 비고 UIC 518 Safety 10Hz Lowpass 1.08G(10.6m/s 2 ) 통계적분석 TSI Safety 3~9Hz Bandpass 0.80G(7.84m/s 2 ) 1초유지 SNCF Safety 3~5Hz Bandpass 0.80G(7.84m/s 2 ) 1.5초유지 KTX 대차헌팅 10Hz Lowpass 0.80G(7.84m/s 2 ) 3.5초유지 철도안전법 없음 1.08G(10.6m/s 2 ) UIC518 인용 -,, - 10 0.8G - KPR 47K375 T2( ) ㆍ 10Hz Lowpass 날짜 차호 열차번호 차량진동 선로진동 비고 2/14 308( 부산 서울 ) 0.451G 0.153G 5호 2/21 134( 부산-> 서울 ) 0.597G - 감속운행 4/16 4호 126( 부산-> 서울 ) 0.369G * 0.094G * ( 선로보수 ) (* : 동특성분석대상진동 ) - 88 -

ㆍ 10Hz ( 13.4.16. 126 ) 차량 선로 주파수값주파수값 비고 1.953Hz 0.039G 0.200Hz 0.001G 감속운행 ( 선로보수 ) 대차는 5Hz~200Hz, 선로의경우주진동주파수가 300Hz~2,000Hz 대역 으로 10Hz 이하성분이 Lowpass 값에비해매우작음 - KPR 47K375 T2( ) <47K375 T2 부근대차진동추세 ( 상 ), 주파수분석 ( 하 ) 그래프 > - 89 -

<47K375 T2 부근선로진동추세 ( 상 ), 주파수분석 ( 하 ) 그래프 > - KPR 48K705 T1( ) ㆍ10Hz Lowpass 날짜 차호 열차번호 차량진동 선로진동 비고 2/15 143( 서울-> 부산 ) 0.467G 0.153G 5호 2/21 155( 서울-> 부산 ) 0.550G - 4/16 4호 141( 서울-> 부산 ) 0.795G * 0.181G * 측정중최대값 (* : 동특성분석대상진동 ) ㆍ 10Hz ( 13.4.16. 141 ) 차량 선로 주파수값주파수값 비고 3.906Hz 0.110G 0.200Hz 0.010G - 90 -

- KPR 48K705 T1( ) <48K705 T1 부근대차진동추세 ( 상 ), 주파수분석 ( 하 ) 그래프 > <48K705 T1 부근선로진동추세 ( 상 ), 주파수분석 ( 하 ) 그래프 > - 91 -

- - INRP 0.6G - < 13.2.22. KTX 155 열차경부선전체좌우진동 RMS 그래프 > < 13.4.16. KTX 141 열차경부선전체좌우진동가속도그래프 > - 92 -

- KTX 270km/h 0.6G - INRP 0.6G -,, - KTX, INRP - 93 -

선로부분검토결과 선로약도 47K375( 상선 ) 부근 ( 왕림터널남쪽 ) - 종단선형제원 : +14.5 - 평면선형제원 : 직선 완화곡선 원곡선 - 직선길이 : 1,110m - 완화곡선장 : 395m(47K184-47K579) 측정점 : 47K375부근 - 원곡선반경 : 7,000m( 원곡선장 : 3,260m) - 원곡선상이론캔트 : 207mm, 설정캔트 : 130mm, 부족캔트 : 77mm - 94 -

: O.K : O.K - L 0.5V ( 350km/h) 0.5 350 = 175m < 1,110m, 3,260m (O.K) ( 350km/h) : O.K - -, 중큰값채택 : 332.61m < 395m : O.K - (0.5V=200m, 800m) (R=25,000) : O.K - ( ) - ( ) : 265 V 25,000m : O.K - ± - 95 -

48K700( 하선 ) 부근 ( 왕림고가남쪽 ) - 종단선형제원 : -11 - 평면선형제원 : 직선 완화곡선 원곡선 - 직선길이 : 1,110m - 완화곡선장 : 345m(48K468-48K813) 측정점 : 48K705부근 - 원곡선반경 : 8,000m( 원곡선장 : 671m) - 원곡선상이론캔트 : 181mm, 설정캔트 : 115mm, 부족캔트 : 66mm : O.K - : 160mm > 115mm, : 80mm > 66mm : O.K - L 0.5V ( 350km/h) 0.5 350 = 175m < 1,110m, 671m ( 350km/h) : O.K - -, : 294.23m < 345m : O.K (0.5V=200m, 800m) (R=30,000) : O.K - : 265 V 25,000m - 96 -

- ( ) ( ) : O.K ± 궤도검측결과 : 47.0~49.0km : (Roger-1000k) : (1 ) 3 14 (2 ) 4 11 구분고저방향합성수평 비고 ( 대전북 ) 1차 (3.14) 2차 (4.11) 상선 - - - - 84 하선 - - 1-95 상선 - - - - 85 하선 - - - - 92-97 -

(46.500~51.00, T2) 면좌면우방향좌방향우수평궤간뒤틀림 위치 면좌면우방향좌방향우수평궤간뒤틀림위치 () - 98 -

종단선형 : ~ 48.0km ( ) : 14.5, 11.0 R 25,000m(L=636m) < 철도건설규정 11조 > 설계속도에따른최소종곡선반경 (m) - 265km/h V : 25,000m - 200km/h : 14,000m * 200<V 350일경우, 종곡선연장이 1.5v/3.6 미만이면종곡선반경을최대 40,000m까지할수있음 ** 이외의값은 R=0.35V 2 을적용 종단선형조정검토 () R=0.35V 2 (25,000m 31,500m) (), - (1 ) - (2 ) 당초 (R25,000) 53cm 변경 (R31,500) 83m 곡선장 636m 곡선장 802m 83m 평면선형직선구간 L=889m < 종단선형조정개념도 > - 99 -

(), - (1 ), * - (2 ) 53cm,, (1 ), - 100 -

종합결론및대책제언 종합결론, - -, -,, -, - (290km/h ) (R=8,000m), - - 2010 ( ) 2012 2013, - 101 -

1 INRP 0.8G 2 INRP 0.3G ACC ( ) 3,, 4, ( ),, (,,, S/W) 2-102 -

대책제언, INRP - CIB ㆍ K611-1-E1M80-RL+T-001 TGLS900043040 CIB R10, R11, R12 Resistor <CIB 보드교정방법 > - INRP ㆍ 2004 MAP-K3211A 0.8ACC 0.4G->0.6G (R29, R30, R32, R33, R36, R47 Resistor ) <INRP 카드감도교정방법 > CIB, INRP, - 103 -

, INRP - CIB - Resistor, B/C < 헌팅센서및 INRP 카드가격비교 > 구 분 헌팅센서 INRP카드 KTX( 외자품 ) 7,500,000원 20,000,000원 KTX( 국산화개발품 ) 3,260,000원 6,720,000원 KTX-산천 2,900,000원 차상컴퓨터에통합 - 270km/h 70% KPR 47km~49km - 운행속도초당주행거리 40K~50K 통과시간비교 300km/h 83.3m/s 약 120 초 270km/h 75.0m/s 약 133 초 신호, 제동고려 약 30 초지연 - 104 -

- 270km/h - SNCF 1 2 -, - - 105 -

부록 차량진동데이터 126 ( ) 47K375 ( 46K200~48K400) ( 13.4.16) - 226km/h - 0.096G - ( ) 0.369G - 0.835G - 106 -

126 ( ) 47K375 ( 46K200~48K400) - 226km/h - 10.000Hz(0.013G) - 1.953Hz(0.039G) - 6.8359Hz(0.130G) - 107 -

141 ( ) 48K705 ( 48K500~50K700) - 298km/h - 0.232G - 0.795G - 1.027G - 108 -

141 ( ) 48K705 ( 48K500~50K700) - 298km/h - 6.836Hz(0.023G) - 3.906Hz(0.110G) - 5.859Hz(0.245G) - 109 -

KTX 5 155 () ( 13.2.21.) - 5 RMS ( m/s 2 ) KTX 5 134 () ( 13.2.21.) - 5 RMS ( m/s 2 ) - 110 -

선로진동데이터 ( 필터링데이터 ) 측정일자 상하위치편성번호 속도 (Km/h) 진동가속도필터링후 (10Hz Low pass) 진동주파수성분 최대 G 최소 G 1 차 2 차 1 산천 04 298 0.091-0.204 931Hz 791Hz 2 산천 08 300 0.000-0.162 1980H Z 1520Hz 3 산천 20 283 0.283-0.200 794Hz 1856Hz 4 산천 03-05 267 0.159-0.223 847Hz 1802Hz 2.13 상 T2 47K37 5 5 KTX05 297 0.263-0.210 1880Hz 807Hz 6 KTX09 298 0.189-0.191 822Hz 1866Hz 7 KTX26 303 0.185-0.184 1797Hz 858Hz 8 KTX29 298 0.000-0.190 788Hz 1825Hz 9 KTX38 270 0.016-0.136 820Hz 1474Hz 10 KTX39 300 0.302-0.229 827Hz 590Hz 1 KTX05 292 0.118-0.153 1325Hz 806Hz 상 T2 47K37 5 2 KTX36 237 0.000-0.241 1788Hz 845Hz 2.14 3 KTX45 287 0.000-0.579 1310Hz 1668Hz 1 KTX05 296 0.036-0.063 1900Hz 1812Hz 하 T1 48K70 5 2 KTX31 276 0.000-0.219 1555Hz 1808Hz 3 KTX36 302-0.089-0.163 1958Hz 1804Hz 1 KTX05 298-0.153-0.248 1829Hz 1802Hz 2.15 하 T1 48K70 5 2 KTX09 235-0.280-0.362 2195Hz 829Hz 3 KTX11 297-0.113-0.214 1881Hz 1126Hz - 111 -

측정일자 상하 위치 편성번호 속도 (Km/h) 진동가속도필터링후 (10Hz Low pass) 진동주파수성분 최대 G 최소 G 1 차 2 차 1 116 (KTX) 222 0.073 0.025 838Hz 824Hz 2 118 (KTX) 218 0.069 0.030 833Hz 836Hz 3 504 (KTX) 225 0.042-0.056 833Hz 835Hz 4 120 (KTX) 215 0.031-0.011 816Hz 838Hz 상 T2 47K375 5 122 (KTX) 216 0.053 0.002 837Hz 839Hz 6 306 (KTX) 218-0.005-0.051 835Hz 831Hz 4.16 7 404 (KTX) 222 0.091 0.055 837Hz 807Hz 8 124 (KTX 산천 ) 215 0.045 0.006 825Hz 840Hz 9 126 (KTX) 216 0.094 0.045 816Hz 838Hz 1 305 (KTX) 298 0.651 0.392 804Hz 856Hz 하 T1 48K705 2 3 139 (KTX) 141 (KTX) 295 0.198 0.001 915Hz 867Hz 299 0.181-0.007 539Hz 419Hz 4 511 (KTX) 297 0.125-0.003 937Hz 912Hz - 112 -

선로가속도, 주파수비교 ( 필터링데이터 ) 47K375(T2)- 2월 13일 ( 수 ) 1 산천04(298km/h) 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.091-0.204 1차 2차 931Hz 791Hz 2 산천 08(300km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0-0.162 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1980H z 1520H z 3 산천 20(283km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.283-0.20 1차 2차 주파수 분석 주파수대역 794Hz 1856H z - 113 -

4 산천 03-05 중련 (267km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.159-0.223 1차 2차 주파수 분석 주파수대역 847Hz 1802H z 5 KTX05(297km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.263-0.210 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1880H z 807Hz 6 KTX09(298km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.189-0.191 1차 2차 주파수 분석 주파수대역 822Hz 1866H z - 114 -

7 KTX26(303km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.185-0.184 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1797H z 858Hz 8 KTX29(298km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0-0.190 1차 2차 주파수 분석 주파수대역 788Hz 1825H z 9 KTX38(270km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.016-0.136 1차 2차 주파수 분석 주파수대역 820Hz 1474H z - 115 -

10 KTX39(300km/h) 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.302-0.229 1차 2차 827Hz 590Hz 47K375(T2)- 2월 14일 ( 목 ) 1 KTX05(292km/h) 필터링데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.118-0.153 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1325H z 806Hz 2 KTX36(237km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0-0.241 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1788H z 845Hz - 116 -

3 KTX45(287km/h) 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0-0.579 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 1310H z 1668H z 47K375(T2)- 4월 16일 ( 화 ) 1 116(KTX)/ 222km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 (g) 0.073 0.025 1차 2차 838Hz 824Hz 2 118(KTX)/ 218km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.069 0.030 1차 2차 833Hz 836Hz - 117 -

3 504(KTX)/ 225km/h 필터링 데이터 최대진동최소진동 진동가속도 0.042-0.056 1차 2차 주파수 분석 주파수 대역 833Hz 835Hz 4 120(KTX)/ 215km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.031-0.011 1차 2차 816Hz 838Hz 5 122(KTX)/ 216km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.053 0.002 1차 2차 837Hz 839Hz - 118 -

6 306(KTX)/ 218km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 -0.005-0.051 1차 2차 835Hz 831Hz 7 404(KTX)/ 222km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.091 0.055 1차 2차 837Hz 807Hz 8 118(KTX 산천 )/ 215km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.045 0.006 1차 2차 825Hz 840Hz - 119 -

9 126(KTX)/ 216km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.094 0.045 1차 2차 816Hz 838Hz 48K800(T1)- 4월 16일 ( 화 ) 1 305(KTX)/ 298km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.651 0.392 1차 2차 804 856 Hz Hz 2 139(KTX)/ 295km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.198 0.001 1차 2차 915 867 Hz Hz - 120 -

3 141(KTX)/ 299km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.181-0.007 1차 2차 539 419 Hz Hz 4 511(KTX)/ 297km/h 필터링데이터주파수분석 최대진동최소진동주파수대역 진동가속도 0.125-0.003 1차 2차 937 912 Hz Hz - 121 -

- 122 -

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