집전성능 향상을 위한 팬터그래프-전차선의 주요 설계 파라미터분석

Abstract

팬터그래프와 전차선 사이의 이선을 유발하는 주요 요인은 팬터그래프로 인하여 전차선에 야기되는 파동의 전파와 반사 그리고 열차 진행방향의 전차선로 강성변화이다. 본 논문의 목적은 200km/h급 일반철도와 300km/h급 고속철도에서 이선을 효과적으로 줄이기 위하여 앞서 언급하였던 두 가지 요인 중에서 어느 쪽을 중요하게 고려해야 하는지를 분석하는 것이다. 고속철도 경우에는 파동의 전파와 반사가 강성 변화에 비하여 집전성능에 영향을 더 크게 미친다. 증속을 위해서는 드로퍼 경량화와 전차선 고 장력 부여를 위한 고 강도 전차선 개발이 필요하다. 파동전파속도를 향상하기 위하여 조가선의 장력을 증가시키면 오히려 집전성능을 악화할 수 있음에 유의해야 한다. 200km/h급 일반철도의 경우에는 전차선로 강성 변화가 파동 전파 및 반사에 비하여 집전성능에 영향을 더 미치므로 강성변화를 완화시키기 위하여 경간길이 축소, 전차선로의 장력 증가 및 드로퍼배치 최적화가 필요하다. Stiffness variations and wave propagation/reflection in railway catenaries are the primary sources of contact loss between a pantograph and a railway contact wire. This paper analyzes which design parameter is more important for 200km/h conventional rail and 300km/h high-speed rail, in order to effectively reduce the contact loss. For the high-speed rail, the wave propagation and reflection in the overhead contact lines are more influential than the stiffness variation over a span. When the high-speed rail needs to speed-up, it is necessary to develop higher strength contact wires in order to increase the wave propagation speed. In addition, the dropper clamp mass should be reduced in order to alleviate the wave reflection. However, it is noted that the increase in the tension to a messenger wire could deteriorate the current collection quality, which contrasts with expectations. For the 200km/h conventional rail, the stiffness variation over a span is more influential than the wave propagation and reflection. Therefore, shortening span length, increasing the tension in the contact wire and optimizing the location of the droppers are recommended for a smoother stiffness variation over the span.