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과제기본정보

궤간가변장치 기술개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 05PRTD-C044124-03
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 None | None | None 과제유형 응용
과제명 궤간가변장치 기술개발
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 장승호
소속 한국철도기술연구원 직위 팀원
전화번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 2003-06-30 ~ 2008-05-31
당해연도 연구기간 2005-06-01 ~ 2006-05-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
3차년도 240,000,000 0 0 0 240,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 궤간 가변 장치는 국경통과 시 상이한 궤간의 선로를 대차교환이나 환적 없이 신속하고 안전하게 직결 운행할 수 있는 장치로서 본 연구과제에서는 효율적인 대륙철도 통합 연계를 위해 국경 통과 시 시간과 경비를 절약하며 위험화물을 안전하게 수송할 수 있는 화차용 궤간가변장치 핵심기술을 개발함
최종목표 대륙철도의 상이한 궤도체계를 통합하여 동북아 물류수송 체계에 적합한 궤간 가변 장치(화차용 궤간 가변 윤축시스템 및 궤간 변환 지상설비) 핵심기술 개발
연구내용 및 범위 본 과제에서는 우선적으로 궤간가변 장치의 작동성 확보 관점에서 화차용 궤간가변 장치 핵심기술의 개발을 목표로 하며, 최소로 갖추어야할 신뢰성 및 안전성에 대한 연구까지를 수행한다. 이후 실제 투입 및 상용화할 수 있게 하는데 있어서 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 품질 향상 방안은 차후의 실용화 연구를 통하여 확립한다. 본 과제 연차별 각 항복을 살펴보면 다음과 같다.
-궤간가변 메카니즘 및 궤간 가변장치의 시스템 요구사항 도출
-궤간가변 장치 아이디어 도출 및 개념설계기법 연구
-궤간가변 장치 기본 해석 및 설계
-궤간가변 장치 설계기술 확립
-궤간가변 시스템 통합 및 Mock-up 제작/평가
본 과제의 성격은 궤간가변 기능만을 가지는 대차를 개발하는 것이 아니라 기존 대차에 궤간가변 기능을 추가하는 것이다. 따라서 궤간가변 기능을 완성하였다고 하여 과업이 완성되었다고는 할 수 없으며 철도차량 대차가 가지는 일반 성능을 모두 보장하여야 한다. 그렇다고 해서 기존 대차의 일반 성능 부분까지 완전히 새로운 것을 만드는 것이 아니며 궤간가변 기능의 추가가 기존의 일반 성능 부분에 끼치는 영향이 없도록 하는 것이 일차적인 목표이다.
따라서 궤간가변 기능을 설계할 때 대차의 일반 성능이 보장되도록 고려하여야 한다. 또한 궤간가변 기능을 구현한 후 그 기능이 대차 일반 성능에 주는 영향을 파악하여 확인하여야 한다. 필요시 기존 대차 부분의 일부분을 개선하여야 할 것이다.
구체적으로 살펴보면, 2차년도 까지는 궤간가변 기능을 구현할 윤축 개발에 집중하였다. 이후의 연구에서는 윤축의 신뢰성을 높이는 설계 작업과 함께 그 윤축이 대차에 적용되었을 때 대차의 모든 성능이 보장되는지를 검증하고 개선하는 작업을 수행해 나갈 것이다.
개략적으로 살펴보면 5차년도에 걸친 본 궤간가변 장치 기술개발 흐름도를 그림 5에 나타내었다. 1차년도에는 동북아 물류수송 체계에 적합하며 독창적인 궤간가변 장치를 개발하기 위한 기반을 구축하는 단계로서 궤간가변 시스템의 기술 조사와 함께 요구사항을 분석하였다. 이를 위하여 특허범위 분석 및 특허맵 작성, 궤간가변 메커니즘의 기술적 분석을 수행하였다. 이후 2차년도에 독자적인 궤간가변 메커니즘 아이디어를 도출하고 궤간가변 장치에 대한 동역학 및 구조해석을 연성하여 수행할 수 있는 S/W를 구축하였다.
3차년도에는 화차용 궤간가변 장치의 기본 설계 및 해석을 수행하였다. 특히, 궤간가변 대차 및 차량의 주행안전성 예측 및 설계, 주행 시 및 궤간변환 시의 핵심 잠금부품의 구조해석 및 피로수명 해석, 궤간변환 레일의 기초 구조해석을 수행하였다.
이후 4차년도에는 대륙철도 운행 시 요구되는 내한성을 고려한 각 부품의 상세 해석 및 설계를 수행할 것이며, 5차년도에는 국가간 운영을 위한 운영체계 및 유지보수 체계에 대한 연구와 함께 해당 모델에 대한 Mock-up을 제작하고 평가하게 된다. 향후 시제모델의 제작과 Roller Rig 시험을 통한 신뢰성 평가, 실제 노선에서의 안전/신뢰성 검증을 통한 종합성능 시험평가를 수행하고 실용화를 할 수 있을 것이다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 궤간가변 장치 기초 해석 및 설계 -궤간가변 윤축 부품 동특성 기본설계
-잠금부품의 강도계산 및 설계
-광궤-표준궤 전주행을 위한 레일단면 관련 주행안정성 해석
-주행시 궤간가변 대차 탈선 가능성 해석 및 설계
-궤간가변 장치 진동 특성 해석
-가이드/릴리스/그루브 레일의 동특성 해석
연구성과 기술적 기대성과 -화차용 궤간가변 장치 핵심 기술 확보로 선진 철도기술 보유
-기존 특허에 대응한 독창적인 궤간가변 메커니즘을 개발하고, 이를 근거로 동북아철도 네트워크에 적합한 화차용 궤간가변 장치 핵심 기술을 개발하여 동북아 철도네트워크를 선도할 기반 마련
-철도산업의 기술경쟁력 제고 및 관련 산업기술 발전으로 국가기술 경쟁력 향상
사회 경제적 파급효과 -양질의 철도수송 서비스 제공으로 국민의 삶의 질 향상
-관련 산업발전에 따른 고용 효과 창출로 국민의 취업기회 확대
-국가 간 물동량의 많은 부분을 저공해, 저 에너지 소비수단인 철도가 부담함으로써 범지구적 환경 및 에너지 보존에 기여
-본 기술의 개발은 범아시아 대륙 철도망 연결의 장애요인을 극복케 함으로써 대륙 철도망 연결사업 촉진
-철도 및 운송 분야 산업경쟁력 향상효과와 궁극적으로 물류비와 수송기간의 대폭절감에 의한 국가 경쟁력 제고
-남북철도가 연결되어 남북경협이 활성화되면, 동북아 철도네트워크가 급속히 형성될 것이고, 철도화물의 고속화？대용량화는 가변궤간 설비의 새로운 수요를 창출할 것임
-2010년 이후 유라시아철도 네트워크가 활성화되고, 대륙철도시장을 선점하기 위한 기술적, 외교적 노력을 경주하여 30%의 시장점유를 달성함으로써 15조원의 수출 및 수입대체효과가 기대됨
활용방안 -본 과제로 구축된 화차용 궤간가변 장치 기반기술을 이용하여 화차용 대차시스템을 개발하고 Mock-up 제작 및 시험을 통한 성능 평가를 수행
-이후 시제모델 제작을 통한 실용화 기술 개발 및 적용 단계를 거치고, 안전성, 신뢰성, 내구성 확보를 위해 실제노선에서 내구도 및 환경시험 (UIC 시험기준: 최소 500회의 궤간변경과 10만km 주행) 을 실시한 후 최종적으로 실용화 또는 제품화
-동북아 철도망에서 차량의 교체나 환적 없이 직송할 수 있는 철도수송 서비스를 제공함으로써 물류비와 수송기간의 대폭 절감
-궤간 가변 화차 및 궤간 변환 지상설비를 투입함으로써 동북아 철도물류중심화에 기여
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 궤간변환장치 궤간변환설비 윤축 동북아 네트워크 철도화차
영문 gauge-adjustabledevice gauge-changinginstallation wheelset Northeast Asian Network railway freight vehicle
최종보고서
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