진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조

진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조{the configuration of high speed trains for vibration reduction}

본 발명은 고속철도의 고속 주행 중에 발생하는 일정한 진동주파수를 갖는 동적하중에 의해 교량구조물에 가해지는 공명을 감쇠시킬 수 있는 고속열차 구조에 관한 것으로, 구체적으로는 다수의 일반객차로 연결된 고속열차에서, 다수의 일반 객차 사이에 상기 일반 객차 길이와 다른 길이를 갖는 진동 감쇠를 위한 빈 객차(진동감쇠용 객차로 정의함)를 임의의 위치에 적어도 하나 이상을 연결 구성하거나, 또는 상기 다수의 일반객차 사이에, 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 축거리와 다른 축거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공함으로써 고속열차가 고속으로 주행할 때 열차의 차체 도는 바퀴축의 반복 진동 작용으로 발생하는 일정한 진동 주파수를 갖는 공명을 감쇄시켜 쾌적한 고속주행이 가능하고, 교량 구조물의 내구성과 안정성을 확보할 수 있는 고속열차의 구조에 관한 것이다.

고속열차는 통상적으로 200Km/시간 내지 400Km/시간 이상의 고속으로 레일 위를 주행하게 된다. 보통 고속열차의 경우 교량 구조물이 많고, 이러한 교량구조물을 주행할 때 고속열차의 바퀴축의 반복 진동 작용으로 인하여 일정한 진동주파수를 갖는 하중이 교량에 가해지면서 교량의 고유 진동 주파수와 근접 또는 일치할 경우 증폭되어 큰 응답을 갖는 거동이 발생하게 된다. 이러한 상태에서 장기간 교량 구조물을 사용하게 될 경우 구조물에 지속적인 큰 동적 하중이 가해지게 되어 구조물에 지속적인 피로현상이 발생하여 크랙이나 구조물의 분리현상이 발생할 수 있다. 또한 교량 구조물의 레일 하부에 포설된 자갈 등이 이완되거나 자갈이 비산되는 문제점이 발생하여 구조물의 안전성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 아울러 교량구조물을 수시로 보수, 보강을 해야 하는 문제점도 있다.

또한 고속주행 중에 발생하는 동적 하중에 의한 진동으로 인하여 차량 자체에 공명 현상이 발생함으로써 고속 주행시 고속 열차 차체가 흔들림으로써 편안함과 정숙성이 저하되는 문제점도 있다.

이하 도1a 및 도1b를 참조하면서 문제점에 대해서 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저 고속열차의 주기적인 하중에 발생하는 교량구조물의 공명발생 현상을 도시하면 도 1b와 같이 도식적으로 표현할 수 있다. 좌측에서 우측으로 고속열차가 진행하는 것으로 가상하여 설명하기로 한다.

고속열차가 교량구조물의 개시구간

이렇게 지속적인 동적하중에 의한 교량구조물의 부하에 따라서 내구성이 저하되고, 최악의 경우에는 교량의 균열파괴가 발생하는 문제점도 발생하게 되며, 또한 교량구조물에 가해지는 동적하중에 의한 증폭된 공명현상에 의하여 고속열차의 승차감과 정숙감도 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 종래기술의 일례로서 대한민국 특허출원 제2006-71158호(이하 종래기술 1이라함)에서는 교량의 진동감쇠장치를 들 수 있다. 상기 종래기술에서는 고속열차의 고속 주행 중에 발생하는 동적 하중에 의한 교량의 진동을 감쇠 및 제어하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 상기 종래기술 1에서는 구조물의 정중앙으로부터 교량의 길이 방향으로 동일한 거리에 양단부가 위치되도록 배치하여 교량에 수평으로 부착 설치하여 교량과 함께 거동하는 수평부재와, 제 1 측면은 수평부재에 부착되고 반대측의 제2 측면은 교량에 부착되어 교량의 휨변형에 의하여 수평부재에 부착된 제1측면의 부착위치와 교량에 부착된 제 2 측면의 부착위치 사이에 발생하는 상대수직 변위에 비례하여 감쇠력을 발휘시키는 감쇠기를 구비하여 교량에서 발생하는 상대수직 변위를 이용하여 교량의 진동을 감쇠시키는 방법에 관한 것이다(도 1c 참조).

이러한 종래기술 1은 교량자체에 진동 감쇠 장치를 부착하여 고속 주행중에 발생하는 동적하중을 수동적인 방법으로 제어하는 기술로써, 모든 교량에 진동감쇠 장치를 부착해야 하는 번거러움이 있다. 또한 일정 시간이 경과하면 내력이 저하되어, 상기 진동감쇠장치를 교체 내지는 보수를 지속적으로 해야 하는 문제점이 있어 비용 면 등에서 불리한 문제점을 갖고 있다. 또한 고속열차의 정숙성이 저하되는 문제는 해결할 수 없다.

또 다른 종래기술인 대한민국 특허출원 제2002-61824호(이하 종래기술 2라함)에서는 구조물에 발생하는 진동하중을 감쇠시키기 위한 감진장치를 개시한 바 있다. 상기 종래 발명에서는 교량구조물에 고정 브라켓, 보조 수평부재, 수평변위부재를 장착하여 지렛대 원리의 역학 거동에 의하여 구조물에 발생하는 처짐 변형을 따른 고정 브라켓 단부의 수평변위를 증폭하여 감쇠기에 더 큰 상대변위로서 가하게 됨으로써 감쇠기의 감쇠력에 의한 진동감쇠 효과를 거둘 수 있도록 된 것이다.

이러한 종래기술 2도 종래기술 1과 마찬가지로 교량자체에 진동 감쇠 장치를 부착하여 고속 주행중에 발생하는 동적하중을 수동적인 방법으로 제어하는 기술로써, 모든 교량에 진동감쇠 장치를 부착해야 하는 번거러움이 있다. 또한 일정 시간이 경과하면 내력이 저하되어, 교체 내지는 보수를 지속적으로 해야 하는 문제점이 있어 비용 면 등에서 불리한 문제점을 갖고 있으며, 고속열차의 승차감이나 정숙성은 해결하기 어려운 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 종래방식과 같이 교량 구조물 자체에 차량의 일정한 진동주파수에 의해서 가해지는 진동을 감쇠시키기 위한 장치를 교량구조물에 장착하거나, 내 진동 설비를 장착하는 수동적인 방식이 아니라, 고속열차의 객차 구성을 변경하는 능동적 방법으로 고속철도의 고속 주행 중에 발생하는 동적하중에 의해 교량구조물에 가해지는 공명을 감쇠시켜 고속열차의 쾌적한 고속주행이 가능하고, 교량 구조물의 내구성과 안정성을 확보하고자 하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한 레일위에 접지되는 지점이 되는 고속열차의 바퀴의 위치 즉 바퀴간 거리를 적절하게 조절하여 고속열차가 고속으로 교량구조물을 통과할 때 차량자체에서 발생하는 진동주파수와 교량의 고유진동주파가 근접 또는 일치되지 않도록 증폭을 감쇠시켜 고속열차의 쾌적한 고속 주행이 가능하게하고, 교량의 내구성과 안정성을 확보하고자 하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명은 교량구조물에 가해지는 동적하중에 의한 구조물의 손상을 원천적으로 줄이고 단기 노후화에 의한 보수, 보강의 비용을 절감하는 것을 기술적과제로 한다.

상기와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위해서 본 발명은 과제해결수단을 아래와 같이 제시한다.

본 발명은 첫째로, 동일한 길이를 갖는 다수의 일반객차로 연결된 고속열차에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에, 일반 객차 길이와 다른 길이를 갖는 진동 감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 구성한 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제 해결수단으로 한다(제 1발명).

상기 제1 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 길이는 동일한 길이를 갖는 일반객차 길이의 1/2 길이(L'=1/2L)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성 방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 길이는 동일한 길이를 갖는 일반객차 길이의 1/3 길이(L'=1/3L)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 길이는 동일한 길이를 갖는 일반객차 길이의 2/3 길이(L'=2/3L)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 길이는 동일한 길이를 갖는 일반객차 길이의 1/4 길이(L'=1/4L)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 길이는 동일한 길이를 갖는 일반객차 길이의 3/4 길이(L'=3/4L)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반객차 전체 길이의 중앙 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 전방으로부터 1/3 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 후방으로부터 1/3 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 전방으로부터 1/4 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 후방으로부터 1/4 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 일반객차의 길이와 다른 길이를 갖는 진동감쇠용 객차를 적어도 2개 이상 연결 설치하여 구성하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제1 발명에 있어서, 상기 일반객차의 길이와 서로 다른 길이를 갖는 진동감쇠용 객차를 적어도 2개 이상 연결 설치하여 구성하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

본 발명은 두 번째로, 고속 열차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리가 동일한 다수의 일반객차로 연결 구성된 고속열차에 있어서, 상기 다수의 일반객차 사이에, 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리와 다른 바퀴간 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 설치한 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다(제 2 발명).

상기 제2 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리를, 일반객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리의 1/2 거리(ℓ'= 1/2ℓ)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다..

상기 제2 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리를, 상기 일반객차 앞뒤 바퀴사이의 거리의 1/3 거리(ℓ'= 1/3ℓ)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리를, 상기 일반객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리의 2/3 거리(ℓ'= 2/3ℓ)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리를, 상기 일반객차의 앞뒤 바퀴사이의 거리의 1/4 거리(ℓ'= 1/4ℓ)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 진동 감쇠용 객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리를, 상기 일반객차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리의 3/4 거리(ℓ'= 3/4ℓ)로 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 상기 연결된 일반 객차 전체 길이의 중앙 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 동일한 바퀴간 거리를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반객차 전체 길이의 중앙 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 동일한 바퀴간 거리를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 전방으로부터 1/3 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 동일한 바퀴간 거리를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 후방으로부터 1/3 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 동일한 바퀴간 거리를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 전방으로부터 1/4 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 동일한 바퀴간 거리를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 후방으로부터 1/4 위치에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제2 발명에 있어서, 상기 일반객차(10)의 바퀴간 거리와 다른 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 적어도 2개 이상 연결 설치하여 구성하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

본 발명은 세 번째로, 다수의 일반객차로 연결 구성된 고속열차에 있어서, 상기 다수의 일반객차 중 임의로 선택된 하나의 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심 위치에 객차의 동적 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 더 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 것을 특징으로 하는 고속열차 구조를 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다(제 3발명).

상기 제3 발명에 있어서, 상기 다수의 일반객차 중 임의로 선택된 하나의 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 주행 중에 레일에 항상 접지되도록 고정 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다..

상기 제3 발명에 있어서, 상기 다수의 일반객차 중 임의로 선택된 하나의 일반객차의 열차바퀴의 바퀴축간 중심 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 주행중에 업/다운 방식으로 레일에 접지/분리 되도록 가변 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

상기 제3 발명에 있어서, 상기 다수의 일반객차로 연결된 고속열차의 전체길이의 중앙부에 위치하는 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 고정 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.

본 발명은 동일한 길이를 갖는 다수의 일반객차로 연결된 고속열차에 있어서 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에, 일반 객차 길이와 다른 길이를 갖는 진동 감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 구성한 고속열차 구성방법을 제공함으로써 열차가 고속으로 주행할 때 열차 동적 하중으로 인해 발생하는 진동에 의한 공명을 감쇄시켜 쾌적한 고속주행이 가능하고, 교량 구조물의 내구성과 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있는 발명이다.

또한 본 발명은, 고속 열차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리가 동일한 다수의 일반객차로 연결 구성된 고속열차에 있어서, 상기 다수의 일반객차 사이에, 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리와 다른 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 설치한 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구성방법을 제공함으로써 열차가 고속으로 주행할 때 열차의 동적 하중으로 인해 발생하는 진동에 의한 공명을 감쇄시켜 쾌적한 고속주행이 가능하고, 교량 구조물의 내구성과 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있는 발명이다.

또한 본 발명은 다수의 일반객차로 연결 구성된 고속열차에 있어서, 상기 다수의 일반객차중 임의로 선택된 하나의 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 더 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 것을 특징으로 하는 고속열차 구조를 제공함으로써, 열차가 고속으로 주행할 때 고속 열차의 동적 하중으로 인해 발생하는 진동에 의한 공명을 감쇄시켜 쾌적한 고속주행이 가능하고, 교량 구조물의 내구성과 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있는 발명이다.

도1a는 종래의 일반 고속철도 차량의 연결구성을 나타낸 정면도.
도1b는 종래의 일반 고속철도 차량이 교량구조물을 통과할 때 나타나는 동적하중 특성을 도시한 그라프.
도1c는 교량에서 발생하는 상대수직 변위를 이용하여 교량의 진동을 감쇠시키는 종래기술의 일례를 도시한 도면.
도2a는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차를 삽입 설치한 일실시예를 도시한 도면.
도2b는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차를 삽입 설치한 고속철도 차량이 교량구조물을 통과할 때 나타나는 동적 하중 특성을 도시한 그라프.
도3a는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(L'=1/2L)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도3b는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(L'=1/3L)를 삽입 설치한 일 실시예 도시한 도면.
도3c는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(L'=2/3L)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도3d는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(L'=1/4L)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도3e는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(L'=3/4L)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도4a는 일반객차 전체 길이의 중앙 위치에 연결 구성하도록 하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도4b는 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 앞으로부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도4c는 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차를, 일반 객차 전체 길이의 뒤에서 부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도5a는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(ℓ'=1/2ℓ)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도5b는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(ℓ'=1/3ℓ)를 삽입 설치한 일 실시예 도시한 도면.
도5c는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(ℓ'=2/3ℓ)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도5d는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(ℓ'=1/4ℓ)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도5e는 본 발명에 의한 진동감쇠용 객차(ℓ'=3/4ℓ)를 삽입 설치한 일 실시예를 도시한 도면.
도6a는 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리와 다른 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 연결된 일반 객차 전체 길이의 중앙 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도6b는 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리와 다른 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 연결된 일반 객차 전체 길이의 앞쪽으로부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도6c는 일반객차의 앞뒤바퀴 사이의 거리와 다른 거리를 갖는 진동감쇠용 객차를 연결된 일반 객차 전체 길이의 앞쪽으로부터 2/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도7은 다수의 일반객차중 임의로 선택된 하나의 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심부 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 더 설치하여 진동을 감쇠시키도록 한 구성을 나타낸 도면.
도8은 다수의 일반객차로 연결된 고속열차의 전체길이의 중앙부에 위치하는 일반객차의 열차바퀴의 앞뒤 바퀴 사이의 중심위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴를 고정 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 나타낸 도면.
도 9a는 단순교에서 일반 고속열차(진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직 처짐과 수직 가속도에 대해서 도시한 그라프.
도9b는 단순교에서 진동 감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프.
도 9c는 단순교에서 진동 감쇠용 객차를 중앙부에 2량 연속 설치하여 테스트한 그라프.
도 10a는 2경간 연속교에서 일반 고속열차(진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직 처짐과 수직가속도에 대해서 도시한 그라프.
도10b는 2경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프.
도 10c는 2경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 2량 연속 설치하여 테스트한 그라프.
도 11a는 3경간 연속교에서 일반 고속열차(진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직처짐과 수직가속도에 대해서 도시한 그라프.
도11b는 3경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프.
도 11c는 3경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 2량 연속 설치하여 테스트한 그라프.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 다양한 실시예 들을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 진동감쇠용 객차의 연결/분리방식은 기존의 객차연결 방식으로는 해결하기 어려움이 있을 것으로 예측하여, 객차의 연결/분리 방식을 제공할 수도 있다. 따라서 진동감쇠용 객차를 일반객차와 연결/분리하는 방법을 제공하기 위해서 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차 사이에, 일반 객차 길이와 다른 길이를 갖는 진동 감쇠용 객차를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 구성하기 위해서 주 레일과 별도의 보조 연결 레일을 설치하여 진동감쇠용 객차 연결/분리를 용이하게 할 수 있어 원하는 위치에 진동감쇠용 객차를 배치할 수 있는 구성을 제공할 수도 있음을 밝혀둔다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 통해서 고속열차의 동적하중에 의한 진동을 감쇠시킬 수 있는 변형 가능한 다양한 형태의 모델에 대해서 설명하도록 한다.

제1 실시예

고속열차의 주기적인 반복 작용으로 인하여 발생되는 진동주파수를 갖는 동적하중을 감쇠시키기 위해서 본 발명에서는 동일한 길이(L)를 갖는 다수의 일반객차(10)로 연결된 고속열차(1)의 일반 객차(10) 사이에, 상기 일반 객차 길이(L)와 다른 길이(L')를 갖는 진동 감쇠용 객차(10')를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 구성한다. 도 2a는 본 발명의 일실시예를 도시한 것이다. 여기서 일정한 길이를 갖는 일반객차(삽입되는 진동감쇠용 객차와 구분하기 위하여 일반객차라 함)를 복수개 일렬로 연결하고, 객차의 앞뒤 부분에는 고속열차의 주행방향에 따라 앞뒤로 끌기 위한 동력열차가 연결하게 된다.

본 발명의 제1 실시예에서는 임의의 위치에 일반객차의 하나의 길이(L)와 다른 길이(L')를 갖는 진동감쇠용 객차(10')를 삽입설치하게 되고, 이러한 삽입 설치된 객차(10')가 교량구조물을 통과할 때, 반복 작용으로 인하여 발생하는 진동주파수가 교량의 고유진동 주파수와 상쇄되어 진동을 감쇠시키는 역할을 하게 된다. 이러한 원리를 도 2b를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2b는 진동 감쇠용 객차(10')를 연결한 상태에서 교량구조물을 통과할때의 교량구조물의 고유 진동주파수와 고속열차의 동적하중에 의한 진동주파수가 서로 상쇄되어 진동을 감쇠하는 상태를 도식적인 그라프로 표현한 것이다. 고속열차가 ㉮ 교량구조물의 ㉮지점을 통과하기 시작하면서, 고속열차의 동적하중에 의한 진동이 발생하고, 이러한 진동은 교량의 고유진동과 합쳐지면서 증폭되는 것을 알 수 있다. 그러나 열차가 계속적으로 진행하여 ㉯ 지점에 도달하면 수직 위상이 피크에 도달하게 되고, 이때 감쇠용 객차 부분에 해당되는 부분에 도달하게 되면, 위상은 반위상(Half-phase)으로 변환되어, 점차 위상폭이 감소되면서 진동이 감쇠됨을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 이러한 원리를 이용하여, 복수의 일반객차(10)의 임의의 위치 사이에 일정한 크기의 빈객차를 연결 구성함으로써 증폭되는 위상을 반위상으로 변환시켜 감쇠효과를 거두게 하는 것이다. 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈에 대해서는 특정하지 않는 모델을 실시예로서 제시한 것이다.

제 2 실시예

본 발명의 제2 실시예는, 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 빈객차의 사이즈를 좀 더 구체적으로 한정하여 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')를 동일한 길이(L)를 갖는 일반객차(10)의 1/2 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 상기 제1 실시예에서는 진동 감쇠용 객차의 사이즈와 설치되는 위치에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나, 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈를 구체적으로 1/2사이즈(L'=1/2L)로 한정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다(도 3a 참조). 도 3a에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 3 실시예

본 발명의 제3 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동 감소용 빈객차의 사이즈를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')는 동일한 길이를 갖는 일반객차(10)의 1/3 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 상기 제1 실시예에서는 진동 감쇠용 객차의 길이 사이즈와 설치되는 위치에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나, 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈를 구체적으로 1/3사이즈(L'=1/3L)로 한정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다(도3b 참조). 도 3b에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 4 실시예

본 발명의 제 4 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 사이즈를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')는 동일한 길이를 갖는 일반객차(10)의 2/3 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 상기 제1 실시예에서는 진동 감쇠용 객차의 사이즈와 설치되는 위치에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나, 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈를 구체적으로 2/3 사이즈(L'=2/3L)로 한정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다(도3c 참조). 도 3c에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 5 실시예

본 발명의 제 5 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 사이즈를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')는 동일한 길이를 갖는 일반객차(10)의 1/4 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 상기 제1 실시예에서는 진동 감쇠용 객차의 길이 사이즈와 설치되는 위치에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나, 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈를 구체적으로 1/4 사이즈(L'=1/4L)로 한정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다(도 3d 참조). 도 3d에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 6 실시예

본 발명의 제 6 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 사이즈를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')는 동일한 길이를 갖는 일반객차(10)의 3/4 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 상기 제1 실시예에서는 진동 감쇠용 객차의 사이즈와 설치되는 위치에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나, 본 실시예에서는 객차의 길이 사이즈를 구체적으로 3/4사이즈(L'=3/4L)로 한정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다(도 3e 참조). 도 3e에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 7 실시예

본 발명의 제 7 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 설치 위치를 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차(10) 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차(10')를, 일반객차(10) 전체 길이(TL)의 중앙 위치에 연결 구성하도록 하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도4a 참조). 본 실시예의 도면에서 제시된 고속열차의 길이는 일반객차가 4량이고, 앞뒤에 각각 1량씩 동력차량이 부착된 6량의 고속열차로서, 진동감쇠용 객차(10')를 고속열차의 정 중앙부에 삽입 설치한 예를 하나의 모델로 제시한 것이다. 고속열차의 객차 개수에 관계없이 항상 객차의 정 중앙부에 진동감쇠용 객차를 설치한 모델을 제시하기 위한 것이다. 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차는 일반객차 길이 사이즈의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이의 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다.

제 8 실시예

본 발명의 제 8 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 설치 위치를 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차(10) 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차(10')를, 일반 객차(10) 전체 길이(TL)의 앞으로부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도 4b 참조). 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차(L')는 일반객차 길이 사이즈(L)의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이의 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다.

제 9 실시예

본 발명의 제 9 실시예에서는 교량구조물의 길이 및 고속열차의 일반객차의 길이 차량개수의 변수를 감안하여, 상기 제1 실시예에서 진동감쇠용 빈객차의 설치 위치를 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 동일한 길이를 갖는 다수의 일반 객차(10) 사이에 연결되어 있는 진동감쇠용 객차(10')를, 일반 객차(10) 전체 길이(TL)의 뒤에서 부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도4c 참조). 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차(L')는 일반객차 길이 사이즈(L)의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이의 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다.

제 10 실시예

본 발명의 제 10 실시예에서는 열차바퀴의 앞뒤 사이의 바퀴간 거리(ℓ)가 동일한 다수의 일반객차(10)로 연결 구성된 고속열차(1)에 있어서, 상기 다수의 일반객차(10) 사이에, 상기 일반객차(10)의 앞뒤바퀴간 거리(ℓ)와 다른 바퀴간 거리(ℓ')를 갖는 진동감쇠용 객차(10')를 임의의 위치에 적어도 하나 이상 연결 설치한 것을 특징으로 하는 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차를 제공하는 예시 모델에 관한 것이다. 여기서는 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있다. 또한 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개의 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다.

본 실시예에서는 고속열차가 주행할 때 레일위의 바퀴가 접지되는 지점에 해당하는 바퀴 간 거리 차에 따라 진동을 감쇠시키는 예를 설명한 것이다. 일반객차(10)의 사이에 배치되는 진동감쇠용 빈 객차(10')의 사이즈에 관계없이 객차(10')의 바퀴 사이의 간격 차에 따라 레일위에 접지되는 지점이 달라질 수 있다는 점에 착안한 모델이다.

제 11 실시예

본 발명의 제 11 실시예에서는 교량구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 제12 실시예의 진동감쇠용 객차(10')의 바퀴 사이의 거리를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')의 앞뒤바퀴간 거리(ℓ')를, 일반객차(10)의 바퀴간 거리(ℓ)의 1/2 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 제10 실시예에서는 일반객차의 바퀴간 거리와 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리를 구체적으로 1/2 거리(ℓ'=1/2ℓ)로 특정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다. 여기서도 객차의 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있고, 아울러 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개로 이루어진 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다(도 5a 참조). 도 5a에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 12 실시예

본 발명의 제 12 실시예에서는 교량구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 제12 실시예의 진동감쇠용 객차(10')의 바퀴간 거리를 좀 더 구체적으로 제시한 것으로써, 상기 진동 감쇠용 객차(10')의 앞뒤바퀴의 바퀴간 거리(ℓ')를, 상기 일반객차(10) 바퀴간 거리(ℓ)의 1/3 길이로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 제10 실시예에서는 일반객차의 바퀴간 거리와 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리를 구체적으로 1/3 거리(ℓ'=1/3ℓ)로 특정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다. 여기서도 객차의 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있고, 아울러 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개로 이루어진 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다(도 5b 참조). 도 5b에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 13 실시예

본 발명의 제 13 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 진동 감쇠용 객차(10')의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ')를, 상기 일반객차(10)의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ)의 2/3 거리로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 제10 실시예에서는 일반객차의 바퀴간 거리와 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리를 구체적으로 2/3 거리(ℓ'=2/3ℓ)로 특정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다. 여기서도 객차의 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있고, 아울러 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개로 이루어진 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다(도 5c 참조). 도 5c에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 14 실시예

본 발명의 제 14 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 진동 감쇠용 객차(10')의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ')를, 상기 일반객차(10)의 앞뒤 바퀴사이의 거리(ℓ)의 1/4 거리로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 제10 실시예에서는 일반객차의 바퀴간 거리와 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리를 구체적으로 1/4 거리(ℓ'=1/4ℓ)로 특정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다. 여기서도 객차의 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있고, 아울러 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개로 이루어진 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다(도 5d 참조). 도 5d에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 15 실시예

본 발명의 제 15 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 진동 감쇠용 객차(10')의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ')를, 상기 일반객차(10)의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ)의 3/4 거리로 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 제10 실시예에서는 일반객차의 바퀴간 거리와 진동감쇠용 객차의 바퀴간 거리에 대해서는 특정하지 아니한 모델이었으나 본 실시예에서는 진동감쇠영 객차의 바퀴간 거리를 구체적으로 3/4 거리(ℓ'=3/4ℓ)로 특정하여 실시한 예를 모델로 하고 있는 것이다. 여기서도 객차의 앞뒤바퀴간 거리로 하였으나, 실제로 축간거리를 의미할 수 도 있고, 아울러 복수개의 바퀴로 구성된 바퀴군으로 되어 있을 경우에는 복수개로 이루어진 바퀴 중심에서 다음 복수개의 바퀴중심까지의 거리를 의미할 수도 있음을 밝혀둔다(도 5e 참조). 도 5e에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 복수개 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 16 실시예

본 발명의 제 16 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 고속 열차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ)가 동일한 다수의 일반객차(10)로 연결 구성된 고속열차(1)에 있어서, 상기 다수의 일반객차(10) 사이에, 일반객차(10)의 앞뒤바퀴 사이의 거리(ℓ)와 다른 거리(ℓ')를 갖는 진동감쇠용 객차(10')를 연결된 일반 객차(10) 전체 길이(TL)의 중앙 위치(C)에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도 6a 참조). 본 실시예의 도면에 제시된 고속열차의 길이는 일반객차가 6량이고, 앞뒤에 각각 1량씩 동력차량이 부착된 8량의 고속열차로서, 진동감쇠용 객차(10')를 고속열차의 정 중앙부에 삽입 설치한 예를 하나의 모델로 제시한 것이다. 고속열차의 객차 갯수에 관계없이 항상 객차의 정 중앙부에 진동감쇠용 객차를 설치한 모델을 제시하기 위한 것이다. 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차는 일반객차의 바퀴간 거리의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이를 갖는 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다. 또한 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 복수개 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 17 실시예

본 발명의 제 17 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 고속 열차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ)가 동일한 다수의 일반객차(10)로 연결 구성된 고속열차(1)에 있어서, 상기 다수의 일반객차(10) 사이에, 일반객차(10)의 앞뒤바퀴 사이의 거리(ℓ)와 다른 거리(ℓ')를 갖는 진동감쇠용 객차(10')를 연결된 일반 객차 전체 길이(TL)의 앞쪽으로부터 1/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도 6b 참조). 본 실시예는 진동 감쇠용 객차(10')의 설치 위치를 제시한 모델이다. 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차는 일반객차의 바퀴간 거리의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이를 갖는 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다. 또한 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 복수개 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 18 실시예

본 발명의 제 18 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 고속 열차의 앞뒤 바퀴 사이의 거리(ℓ)가 동일한 다수의 일반객차(10)로 연결 구성된 고속열차(1)에 있어서, 상기 다수의 일반객차(10) 사이에, 일반객차(10)의 앞뒤바퀴 사이의 거리(ℓ)와 다른 거리(ℓ')를 갖는 진동감쇠용 객차(10')를 연결된 일반 객차 전체 길이(TL)의 앞쪽으로부터 2/3 위치에 연결 구성하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도 6c 참조). 본 실시예는 진동 감쇠용 객차(10')의 설치 위치를 제시한 모델이다. 본 실시예에서 사용되는 진동감쇠용 객차는 일반객차의 바퀴간 거리의 1/2, 1/3, 1/4, 3/4 길이를 갖는 감쇠용 객차를 다양하게 삽입 설치할 수 있음을 밝혀둔다. 또한 본 실시예에서는 진동감쇠용 객차로서 하나를 삽입 설치한 예를 도시하였으나, 필요에 따라 적어도 하나 이상의 진동감쇠용 객차를 일반객차의 사이에 복수개 삽입 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 19 실시예

본 발명의 제 19 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 다수의 일반객차(10)로 연결 구성된 고속열차(1)에 있어서, 상기 다수의 일반객차(10)중 임의로 선택된 하나의 일반객차(10)의 열차바퀴(100)의 앞뒤 바퀴 사이의 중심부(C-1) 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴(100')를 더 설치하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다(도 7 참조). 본 실시예는 별도의 진동감쇠용 객차를 설치하지 아니하고, 레일에 접지되는 바퀴를 더 설치함으로서 진동하중을 분산하도록 한 모델에 관한 것이다. 또한 본 실시예에서는 복수의 일반객차 중 선택된 임의의 일반 객차에 적절히 접지용 바퀴를 추가로 더 설치할 수 있는 모델도 포함됨을 밝혀둔다.

제 20 실시예

본 발명의 제 20 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 다수의 일반객차(10)중 임의로 선택된 하나의 일반객차(10)의 열차바퀴(100)의 앞뒤 바퀴 사이의 중심(C-1) 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴(100')를 주행중에 레일에 항상 접지되도록 고속차량의 제작 과정에서 처음부터 고정 설치하여 바퀴가 레일에 접지되도록 함으로써 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 본 실시예는 주행중에 바퀴가 항상 레일에 접지되도록 한 모델을 제시한 것이다.

제 21 실시예

본 발명의 제 21 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 다수의 일반객차(10)중 임의로 선택된 하나의 일반객차(10)의 열차바퀴(100)의 바퀴축간 중심(C-1) 위치에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴(100')를 주행중에 업/다운 방식으로 레일에 접지되도록 가변 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 제공하여 진동을 감쇠시키도록 한 것이다. 이렇게 상하로 업/다운이 가능하도록 함으로써 가변 설치된 열차바퀴(100')는 필요에 따라 열차 바퀴제어장체에 의해서 레일에 접지되거나 분리될 수 있도록 한 모델을 제지한 것이다. 여기서 구체적인 업/다운장치나 가변구조에 대해서는 생략하기로 한다.

제 22 실시예

본 발명의 제 22 실시예에서는 교량 구조물의 길이와 일반객차의 길이 및 객차 개수의 변수를 감안하여, 상기 다수의 일반객차(10)로 연결된 고속열차(1)의 전체길이(TL)의 중앙부에 위치하는 일반객차(10)의 열차바퀴(100)의 앞뒤바퀴 사이의 중심위치(C)에 객차의 하중을 지지하는 하중지지용 열차바퀴(100')를 고정 설치하여 진동을 감쇠할 수 있는 고속열차 구조를 제공하여 감쇠시키도록 한 것이다. 즉, 본 실시예에서는 열차 전체 길이(TL)의 정중앙 위치에 하중지지용 열차바퀴(100')를 더 설치하여 레일에 접지되도록하여 진동하중을 감쇠시키는 모델을 제시한 것이다(도 8 참조).

동적거동 특성 실험예

본 실험예는 고속열차의 객차길이 조정이 고속철도의 교량구조의 동적 거동 특성에 미치는 실제 영향을 분석하기 위해서 교량구조물과 고속열차 모델링을 수행하여 실시예에서 제시한 모델 중 일부를 테스트하여 동적하중의 감쇠효과를 수치해석을 통하여 실험을 한 실험예이다.

수치해석 툴은 SAP2000을 사용하고, 교량 모델은 단순교, 2경간, 3경간 연속 PSC 박스거더교의 3가지 타입을 사용하였다. 또한 차량 모델은 고속열차 20량을 1편성으로 하고, 축간거리는 18.7m로 하였으며, 테스트용 고속열차의 중앙에 객차에 진동감쇠용 객차를 설치하여 주행하였다. 비교대상의 고속열차는 진동감쇠용 객차를 설치하지 않았고 주행하였다. 여기서 공진속도는 287Km/시간으로 하였으며, 결과는 수직처짐과 수직가속도에 대해서 측정하여 그래프로 표시하였다. 이러한 측정결과에 대해서는 도 11a 내지 도 13c에 도시하였다.

도 9a는 단순교에서 일반고속열차(여기서는 진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직처짐과 수직가속도에 대해서 도시한 것으로, 수직처짐과 수직 가속도의 증폭이 큼을 알 수 있었다.

도9b는 단순교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 증폭이 폭이 매우 작게 나타남을 알 수 있었다.

도 9c는 단순교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 2량을 연속설치하여 테스트한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 증폭이 줄어들긴 했으나, 상대적으로 중앙에 1량을 배치한 것에 비해 약간 저하되었음을 알 수 있으나, 일반차량에 비해서는 결과치가 양호함으로 알 수 있다.

도 10a는 2경간 연속교에서 일반고속열차(여기서는 진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직처짐과 수직가속도에 대해서 도시한 것으로, 수직처짐과 수직 가속도의 증폭이 큼을 알 수 있다.

도 10b는 2경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 상대적으로 증폭이 매우 작게 나타남을 알 수 있었다.

도 10c는 2경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 2량을 연속설치하여 테스트한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 증폭이 줄어들긴 했으나, 상대적으로 중앙에 1량을 배치한 것에 비해 약간 저하되었음을 알 수 있으나, 일반차량에 비해서는 결과치가 양호함으로 알 수 있었다.

도 11a는 3경간 연속교에서 일반고속열차(여기서는 진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 타입임)의 수직처짐과 수직가속도에 대해서 도시한 것으로, 수직처짐과 수직 가속도의 증폭이 큼을 알 수 있었다.

도 11b는 3경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 1량 설치하여 테스트 한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 상대적으로 증폭이 매우 작게 나타남을 알 수 있었다.

*도 11c는 3경간 연속교에서 진동감쇠용 객차를 중앙부에 2량을 연속설치하여 테스트한 그라프이다. 여기서 수직처짐과 수직가속도는 증폭이 줄어들긴 했으나, 상대적으로 중앙에 1량을 배치한 것에 비해 약간 저하되었음을 알 수 있으나, 일반차량에 비해서는 결과치가 양호함을 알 수 있다.

이상의 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 고속열차의 비반복 하중재하에 의한 공진현상이 진동감쇠용 객차를 설치하지 않는 것에 비해서 공전현상이 감소되었음을 알 수 있고, 교량상판 수직가속도 또한 저감되어 열차의 주행안전성이 매우 향상되었고, 교량 경간 중앙부의 처짐도 감소되어 승차감이 향상됨을 알 수 있었다.

그러나 단순교의 경우 차량 길이 조정에 의한 공진현상 저감효과가 가장 크게 나타나며 3경간 연속교의 경우 처짐과 가속도치가 작아 그 효과가 적음을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 다양한 실시예를 통하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 진동감소용 객차를 일반 객차사이에 삽입하여 연결/분리하는 개념이라면 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 추가적인 변형이 가능함을 밝혀둔다. 또한 객차의 길이로서 진동감지용 객차를 삽입한 경우는 물론이고, 고속열차의 주행 레일에 실제로 접지하는 열차 바퀴부분에 있어서, 바퀴의 간격을 적절하게 조절한 객차를 삽입 설치함으로써 고속열차의 동적하중에 의한 진동을 방지하는 개념도 포괄적으로 포함됨을 밝혀둔다.

아울러 상술한 바와 같은 본 발명의 고속열차의 진동감쇠를 위한 객차를 용이하게 결합/분리하기 위한 라운드 타입이나, 브랜치 타입 등 다양하게 변형된 형태의 결합/분리 레일을 위한 방식등도 일반객차와 진동감쇠용 객차를 결합/분리하기 위한 것이라면 포괄적으로 포함됨을 밝혀둔다.

1 : 고속열차
10 : 일반객차
10' : 진동감쇠용 객차
L : 일반 객차길이
C-1: 바퀴 축간 중심
100 : 열차바퀴
100' : 하중지지용 열차 바퀴