A Real-scale Wind Tunnel Testing on a Pantograph for High-speed Train to Assess the Aerodynamic Characteristics

고속철도차량용 팬터그래프의 공력특성 평가를 위한 실모형 풍동시험

  • 권혁빈 (한국철도기술연구원 초고속연차연구실) ;
  • 조용현 (한국철도기술연구원 집전전력연구실) ;
  • 이기원 (한국철도기술연구원 집전전력연구실) ;
  • 김기남 (유진기공산업주식회사 기술연구소)
  • Published : 2009.10.30

Abstract

Wind tunnel testing on the real-scale pantograph for high-speed train has been conducted to investigate the aerodynamic characteristic of the pantograph at high-speed. The mid-scale subsonic wind tunnel of Korea Airforce Acamedy with 3.5m width, 2.45m height, and 8.8m length test section has been employed. The test model has been supported above 50cm height from the bottom of test section using vertical strut to eliminate the boundary layer generated from the bottom of the test section. The height of the pantograph has been varied in three cases, in both of the normal running and reverse running modes. The resultant lift forces of the pantograph to catenary system in all the cases have been measured and the relation between the test conditions and the lift forces have been extensively analyzed.

본 연구에서는 고속주행 시 팬터그래프에 가해지는 공기역학적 특성을 평가하기 위하여 고속철도차량용 실모형 팬터그래프에 대한 풍동시험을 수행하였다. 시험에 사용된 풍동은 공군사관학교의 중형아음속풍동으로서 폭 3.5m $\times$ 높이 2.45m $\times$ 길이 8.8m의 시험부를 가지며, 시험 모형은 하단의 차체부착용 브라켓에서 50cm의 수직 스트럿을 통해 풍동 바닥면에 지지되어 자유류가 시험부 바닥을 지나면서 성장하는 경계층의 영향을 제거하였다. 시험모델은 표준높이와 최소높이 및 풍동의 시험부를 고려한 최대높이에 대하여 정상주행방향 및 역방향 시의 조건을 바꾸어가며 수행되었다. 각각의 조건에 대해서 팬터그래프가 가선에 미치는 압상력을 측정하였으며, 시험 조건에 따른 압상력의 변화에 대하여 분석하였다.

Keywords

References

  1. Holmes, B. S., Dias, J. B., jaroux, B. A., Sassa, T. and Ban,Y.(1997), "Predicting the wind noise from the pantograph cover of a train," International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 24, pp.1307-1309 https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0363(199706)24:12<1307::AID-FLD561>3.0.CO;2-8
  2. 정경렬, 김휘준, 백진성, 박수홍(2001), "한국형 고속전철용-판토그라프 구조설계 검증 및 설계 최적화," 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회 논문집, pp. 1229-1234
  3. 노주현, 곽민호, 강형민, 정지훈, 정신규, 이동호(2007), "고속열차 팬터그래프 팬헤드 형상의 강건최적설계," 대한기계학회 추계학술대회 논문집
  4. Bocciolone, M., Resta, F., Rocchi, D., Tosi, A. and Collina, A.(2006), "Pantograph aerodynamic effects on the Pantograph-catenary Interaction," Vehicle System Dynamics, Vol. 44, Supplement, pp.560-570 https://doi.org/10.1080/00423110600875484
  5. Ito, M.(2000), "Improvement to the aerodynamic characteristics of Shinkansen rolling stock," Proc Instn Mech Engrs Vol. 214, Part F, pp.135-143 https://doi.org/10.1243/0954409001531261
  6. Stickland, M. T., Scanlon, T.J., Craighead, I. A. and Fernandez, J.(2003), "An investigation into the mechanical damping characteristics of catenary contact wires and their effect on aerodynamic galloping instability," Proc Instn Mech Engrs Vol. 217, Part F, pp.63-71