고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음에 관한 연구 = A Study on the Break Squeal Noise of the High Speed Train

국문 초록 (Abstract)

환경오염에는 크게 대기, 토양, 수질, 소음으로 분류 할 수 있으며, 철도차량에서 발생되는 소음은 크게 전동소음(Rolling noise), 동력소음(Traction noise), 공력소음(Aerodynamic noise) 등 3가지로 분류 할 수 있다. 본 논문에서 다루고자 하는 소음은 고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음 이다. 제동소음은 전동소음에 포함되어 있는데, 제동소음의 과다로 철도를 이용하기 위해 승강장(platfonm)에 탑승 대기 고객과 역구내 근무자에게 불쾌감(스트레스)을 유발할 수 있고 일시적 또는 영구적인 난청을 일으킬 뿐만 아니라 순환계, 호흡기계, 소화계 등에도 영향을 미칠 수 있는 연구 결과를 쉽게 찾을 수 있다. 제동소음을 감소시키기 위해 고속철도차량의 역구내 진입할 때 제동 체결로 발생하는 제동소음을 측정하여 현황을 파악하고, 주요 소음원과 발생 메커니즘을 규명함으로서 불쾌감 및 정신과 건강에 많은 영향을 미치는 스퀼소음을 최소화 하여 차량의 소음저감대책 과 서비스질의 향상에 도움을 주고자 한다. 제동소음 측정에 앞서 철도차량 제동소음의 전반적인 이해에 도움을 줄 수 있도록 기본적인 소음ㆍ진동이론과 이론식에 대해 간략히 소개하였으며 국내외 철도차량의 제동소음과 관련한 자료의 수집과 분석을 수행하였다.
광명역과 대전역 2개 역사 총 12편성 열차에 대하여 제동소음의 실차측정 분석결과 KTX 제동 스킐소음의 피크주파수 성분은 주로 1KHz~20KHz까지 전반에 걸쳐 나타나고 있으며, 대부분 제동디스크와 패드의 접촉을 고려한 제동디스크의 고유진동수와 밀접한 관계가 있었고, KTX 제동 스킐소음의 피크주파수은 차량마다 다르게 나타나고 있으나, 이는 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 차이 때문에 의한 것으로 판단되었고, 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 다소 다르더라도 10KHz이상의 주파수에서는 제동 스킬소음의 피크주파수 성분이 거의 동일하게 나타나고 있으며, 제동디스크의 고유진동수와 일치하여 제동 스킐소음의 원인은 제동디스크의 공전에 그 원인이 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 20KHz까지 실험이 가능한 측정시스템을 사용할 경우 유한요소법에 의하지 않고도 제동 스퀼소음의 원인을 충분히 찾아내어 그 저감방안을 구해 낼 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The noises which occurs from the rolling stock can be divided largely into three classes and they are Rolling noise, Traction noise and Aerodynamic noise. In the event of braking the rolling stock which enter into the station, Brake shoes cause Fraction noise (braking noise) and excessive braking noise makes passengers and operators uncomfortable. This study is to reduce squeal noise and minimize displeasure by measuring the braking noise and defining the major noise sources and noise mechanism,

목차 (Table of Contents)

• 요약 ⅰ
• 표목차 ⅱ
• 그림목차 ⅲ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 배경과 목적 1
• 2. 연구의 방법 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 소음ㆍ진동 기초이론 3
• 가. 개요 3
• 나. 환경소음ㆍ진동 3
• 다. 진동측정 4
• 라. 진동시험 9
• 마. 구조시험 12
• 바. 철도소음 측정방법 24
• 2. 철도차량 제동시스템 27
• 가. 전기제동 27
• 나. 마찰제동 27
• 다. 기타 제동방식 28
• 3. 고속철도차량 제동장치 29
• 가. 속도변화에 따른 각 제동장치의 제동 분담력 29
• 나. KTX차량의 제동일반 30
• 다. KTX차량의 제동장치 32
• Ⅲ. 고속철도차량 제동소음현황 분석 35
• 1. 국내외 고속철도차량 제동소음 현황 35
• 가. 제동소음의 종류 37
• 2. 역사내 제동소음의 측정 및 분석 38
• 가. 측정시스템 39
• 나. 측정위치 40
• 다. 측정결과 분석 41
• 3. 실험에 의한 제동디스크 교유치 분석 63
• 4. 유한요소법에 의한 제동디스크 고유진동수 해석 68
• Ⅵ. 결론 71
• 참고문헌 72
• 영문초록(Abstract) 73
• 감사의 글 74