次世代高速鉄道”海霧”無事故に挑戦
すべての車両に電動機の取り付けているから...走る力を育て、停電の可能性を取り除く
2012年08月03日
先月27日、釜山 金井トンネルの中でKTX列車が停止した。 列車の2台ある “電動機の冷却装置”の両方が壊れたのだ。 このため、500人の乗客は、1時間の間、蒸し器列車の中で身動きなく閉じ込められた。 ところがである2015年にもこのような事故はほとんど消えるようだ。 韓国鉄道技術研究院など50余りの機関が5年間精魂を込めた次世代高速列車 “海霧 - 430X”が、2015年の実用化を目指して試運転を開始したからだ。
7月25日午後11時30分。 釜山 釜山鉄道車両整備団で最高時速430kmを誇る海霧が闇を破って顧母駅を出発した。 九回目の試運転をするためだ。
6両編成の海霧は、一番前の車両を除く5両に410kW級の電動機が1両あたり4個ずつ計20個が装着されている。 既存KTXのように両端の列車が全体を引くのではなく、列車の各車両に動力が設置されて動くのだ。 研究者は、このため、トンネル内で停車事故はほとんどないだろうと確信している。
キム・キファン高速鉄道研究本部長は、 “既存の動力集中型では、高速列車の速度が限界に達した”とし、 “時速300km以上で走るにはエンジンを分けるのが有利であるため、世界的にも動力分散式が大勢になった”と述べた。 実際の海霧に装着された電動機の出力は8200kWでKTX山川の8800kWより小さいけれど、最高速度は時速100km程度速い。
○早ければ早いほど大きくなる空気抵抗を捕まえろ！
この日の海霧は蔚山駅と顧母駅を3回往復したことを含めて540kmを走った。 蔚山〜顧母区間での海霧の最高速度は時速300km。 時速430kmに一気に上げない理由は、 “空気抵抗”である。 空気抵抗は速度の二乗に大きくなるので、列車が早ければ、高速走行が難しい。
核心は、列車に電力を供給するパンタグラフの調整である。 高速列車は、25000Vの電圧が流れる電線から電気を受けて動く。 電線とパンタグラフの間隔が一定する必要があり、電力供給が活発に行われている。 ところが、高速で走る上、浮かび上がる”揚力”が発生し、間隔が不規則になり、花火が発生し、電力が切断される事故が起こることがある。
キムヨウングク鉄道研の次世代高速鉄道技術開発事業団の責任研究員は “パンタグラフは上が丸くなると、上下の空気の流れの速度に差が生じ、揚力が発生する”とし “これを調節するために、パンタグラフの下に半月形の”エアフォイル（ airfoil） “を付ける”と説明した。 今回の試運転では、海霧が時速300km以上で走る空気抵抗を最小限に抑えるためのエアロフォルムと角度を探す目的がある。
○ “ひそかに強く” ...ブレーキも違う
速く走るほどよく止まる事も重要である。 通常の高速列車は、電動機を逆に回す “電気ブレーキ”の方法で速度を遅らせて止まる場合は、 “機械ブレーキ”の方式を使う。 海霧は、KTX山川のように車輪の軸をとる “ディスクブレーキ”ではなく、車輪のホイールを捕まえる “ホイールディスクブレーキ”を選択して停車騒音を減らした。 ホイールディスク摩擦剤には、弾性が大きい金属材料を入れて制動力も高めた。 ギムヨウングク博士は、 “弾性のある物質を使ったので、摩擦力も大きくホイールディスクガ磨り減る心配も少ない”とし “このため、制動力はさらに大きくなり、停止するとき、ディスク軸通し摩擦しながら、鳴った音もつかむことができた”と説明した。
一方、海霧の一番後ろの車両には、 “永久磁石電動機”を装着して電力効率も高めた。 ギムギファン本部長は、 “動力分散式列車という利点を活用して永久磁石を適用する実験をすることで、真の次世代高速列車を製作しようとしている”と話した。
[1]列車の車輪とモーターが付いている鉄道走行装置の姿である。 普通列車1箇所に2つの台車が入って、台車あたりのモータが2個ずつかかっている。 海霧の試作車は、5箇所に電動機がついていた箇所に一両に4箇所づつ総20個のモータが入る。
[2]海霧は、客車の下に電動機が入るため、KTX-山川のように車輪を捕まえる”ディスクブレーキ”を活用する空間がない。 その代わりに車輪のホイールを捕まえる “ホイールディスクブレーキ”の方式を使う一方、摩擦制度弾性が柔らかなものに変えた。 そのおかげで騒音は減り、制動力もより向上した。 時速300kmで急ブレーキが発生した場合、完全に停止するまで押される安全距離基準は3300mですが、海霧の場合2870mで、より短くなった。
[3]電車が速く走るほど空気抵抗は大きくなる。 これを減らすために、海霧の前部はKTX-山川など他の高速列車よりも細長なっている。 トンネルなどの狭い空間を通過する時の圧力などを全部計算して、適正な形を探した。 実際の実験でも、時速300kmで走ったときにKTX-山川より10％程度、空気抵抗を少なくした。
[4]列車に電気を供給する装置である集電装置（パンタグラフ）は、海霧一編成に、2つついている。 通常の進行方向の後ろのパンタグラフを立てて電力を供給される。 列車が高速で動いているとき、空気抵抗と揚力を調節できるようにパンタグラフ下部に半月形のエアーホイルをつける。
http://news.dongascience.com/PHP/NewsView.php?kisaid=20120803100000000205&classcode=0109
無事故に挑戦ってｗｗｗ
なんだか、部品の耐久性の問題から話が逸れているねえ。
もともと、動力分散は、動力が分散するから故障が少ないのではなく、メンテナンスが多くかかるから、保守の手抜きをすると、動力集中型より故障頻度は高くなるんじゃなかったかな？ｗ
차세대 고속 철도"해 무"무사고에 도전
모든 차량에 전동기가 설치하고 있기 때문에...달리는 힘을 길러 정전의 가능성을 없앤다
2012년 08월 03일
지난 달 27일, 부산 카나이 터널안에서 KTX 열차가 정지했다. 열차의 2대 있는 "전동기의 냉각 장치"의 양쪽 모두가 망가졌던 것이다. 이 때문에, 500명의 승객은, 1시간의 사이, 찜통 열차 중(안)에서 동작 없게 갇혔다. 그런데인 2015년 에도 이와 같은 사고는 거의 사라지는 것 같다. 한국 철도 기술 연구원 등 50남짓의 기관이 5년간 심혈을 담은 차세대 고속 열차 "해 무 - 430X"가, 2015년의 실용화를 목표로 해 시운전을 개시했기 때문이다.
7월 25일 오후 11시 30분. 부산 부산 철도 차량 정비단에서 최고 시속 430 km를 자랑하는 해 무가 어둠을 찢어 고모역을 출발했다. 9회째의 시운전을 하기 위한(해)다.
6 양편성의 해 무는, 제일 전의 차량을 제외한 5량에 410 kW급의 전동기가 1 양 당 4 개씩계 20개가 장착되고 있다. 기존 KTX와 같이 양단의 열차가 전체를 당기는 것이 아니라, 열차의 각 차량에 동력이 설치되어 움직인다. 연구자는, 이 때문에, 터널내에서 정차 사고는 거의 없을 것이라고 확신하고 있다.
김・키판 고속 철도 연구 본부장은, "기존의 동력 집중형에서는, 고속 열차의 속도가 한계에 이르렀다"로 해, "시속 300 km이상으로 달리려면 엔진을 나누는 것이 유리하기 때문에, 세계적으로도 동력 분산식이 여럿이 되었다"라고 말했다. 실제의 해 무에 장착된 전동기의 출력은 8200 kW로 KTX 야마카와의 8800 kW보다 작지만, 최고속도는 시속 100 km정도 빠르다.
○빠르면 빠를수록 커지는 공기 저항을 잡아라！
이 날의 해 무는 울산역과 고모역을 3회 왕복한 것을 포함해 540 km를 달렸다. 울산〜고모구간에서의 해 무의 최고속도는 시속 300km. 시속 430 km에 단번에 올리지 않는 이유는, "공기 저항"이다. 공기 저항은속도의 제곱에 커지므로, 열차가 빠르면, 고속 주행이 어렵다.
핵심은, 열차에 전력을 공급하는 팬터그래프의 조정이다. 고속 열차는, 25000 V의 전압이 흐르는 전선으로부터 전기를 받아 움직인다. 전선과 팬터그래프의 간격이 일정할 필요가 있어, 전력 공급이 활발하게 행해지고 있다. 그런데 , 고속으로 달리는 위, 떠오르는"양력"가 발생해, 간격이 불규칙하게 되어, 불꽃이 발생해, 전력이 절단 되는 사고가 일어나는 일이 있다.
킴요웅크 철도연의 차세대 고속 철도 기술개발 사업단의 책임 연구원은 "팬터그래프는 위가 둥글어지면, 상하의 공기의 흐름의 속도에 차이가 생겨 양력이 발생하는"으로 해 "이것을 조절하기 위해서, 팬터그래프아래에 반달형의"에어 포일( airfoil) "을 붙이는"이라고 설명했다. 이번 시운전에서는, 해 무가 시속 300 km이상으로 달리는 공기 저항을 최소한으로 억제하기 위한 에어로 포름과 각도를 찾는 목적이 있다.
○ "몰래 강하고" ...브레이크도 다르다
빠르게 달리는 만큼 잘 멈추는 일도 중요하다. 통상의 고속 열차는, 전동기를 반대로 돌리는 "전기 브레이크"방법으로 속도를 늦추어 멈추는 경우는, "기계 브레이크"의 방식을 사용한다. 해 무는, KTX 야마카와와 같이 차바퀴의 축을 취하는 "디스크 브레이크"가 아니고, 차바퀴의 휠을 잡는 "휠 디스크 브레이크"를 선택해 정차 소음을 줄였다. 휠 디스크 마찰별로는, 탄성이 큰 금속재료를 넣어 제동력도 높였다. 김요웅크 박사는, "탄성이 있는 물질을 사용했으므로, 마찰력도 크고 호이르디스크가 마줄어 들 걱정도 적다"로 해 "이 때문에, 제동력은 한층 더 커져, 정지할 때, 디스크축안내 마찰하면서, 운 소리도 잡을 수 있었다"라고 설명했다.
한편, 해 무의 제일 뒤의 차량에는, "영구자석 전동기"를 장착해 전력 효율도 높였다. 김기판 본부장은, "동력 분산식 열차라고 하는 이점을 활용해 영구자석을 적용하는 실험을 하는 것으로, 진정한 차세대 고속 열차를 제작하려고 하고 있는"이라고 이야기했다.
[1]열차의 차바퀴와 모터가 붙어 있는 철도 주행 장치의 모습이다. 보통 열차 1개소에 2개의 차체를 지탱하는 부분이 들어가고, 차체를 지탱하는 부분 근처의 모터가 2 개씩 걸려 있다. 해 무의 시작차는, 5개소에 전동기가 붙어 있던 개소에 한냥에 4개소씩 총 20개의 모터가 들어간다.
[2]해 무는, 객차아래에 전동기가 들어가기 위해, KTX-야마카와와 같이 차바퀴를 잡는"디스크 브레이크"를 활용하는 공간이 없다. 그 대신에 차바퀴의 휠을 잡는 "휠 디스크 브레이크"의 방식을 사용하는 한편, 마찰 제도 탄성이 부드러운 것으로 바꾸었다. 그 덕분에 소음은 줄어 들어, 제동력도 보다 향상했다. 시속 300 km로 급브레이크가 발생했을 경우, 완전하게 정지할 때까지 밀리는 안전 거리기준은 3300 m입니다만, 해 무의 경우 2870 m로, 보다 짧아졌다.
[3]전철이 빠르게 달리는 만큼 공기 저항은 커진다. 이것을 줄이기 위해서, 해 무의 앞부분은 KTX-야마카와 등 다른 고속 열차보다 홀쪽한은 있다. 터널등이 좁은 공간을 통과할 때의 압력등을 전부 계산하고, 적정한 형태를 찾았다.실제의 실험에서도, 시속 300 km로 달렸을 때에 KTX-야마카와보다 10％정도, 공기 저항을 줄였다.
[4]열차에 전기를 공급하는 장치인 집전장치(팬터그래프)는, 해 무한 편성에, 2쿡쿡 찌르고 있다. 통상의 진행 방향의 뒤의 팬터그래프를 세워 전력이 공급된다. 열차가 고속으로 움직이고 있을 때, 공기 저항과 양력을 조절할 수 있도록 팬터그래프 하부에 반달형의 에어 호일을 붙인다.
http://news.dongascience.com/PHP/NewsView.php?kisaid=20120803100000000205&classcode=0109
무사고에 도전은 www
어쩐지, 부품의 내구성의 문제로부터 이야기가 빗나가고 있군요.
원래, 동력 분산은, 동력이 분산하기 때문에 고장이 적은 것이 아니고, 멘테넌스가 많이 걸리기 때문에, 보수의 부실을 하면, 동력 집중형보다 고장 빈도는 높아지지 않았지？w