2014 년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집 KSR2014S203

이종(異種) 차량간 운행시험 방안 연구

The study of operation test method to different vehicle 김대식*†, 김주원*, 소진섭*, 김진우*, 정형일*, 이성준*, 김용한*

Daesik Kim*†, JinSub So*, Juwon Kim*, Jinwoo Kim*, Hyeongil Jeong*, Seoungjun Lee*,

Yonghan Kim*

Abstract In light of operational efficiency and maintenance effectiveness, it is the most effective way that a train is composed of same cars such as KTX, KTX-Sancheon and Electric Multiple Unit. Therefore, world trend of a train formation is toward the same kind of cars’ and even a freight train often run with the same kind of cars. This study is aimed at analysis of essential elements about safety and interface of a developing high speed train which is composed of duplex passenger cars and passenger/freight complex cars.

Keywords : Manuscript preparation, Template, Paper title, Railway technology, Key words 초 록 철도운영의 효율화와 최적의 유지보수를 위해서는 KTK, KTX-산천, 전동차와 같이

고정 편성으로 동일한 차종으로 구성하여 운행하는 것이 가장 효율적이며, 이런 이유로

국내는 물론 세계적으로 동종의 차량으로 열차 운행 다이아를 설정하고 있으며, 화물열차도

최대한 동일 사양으로 묶어 운행을 하고 있다.

본 연구는 국가R&D 사업으로 개발하고 있는 2층 고속열차, 고속화물열차 및 여객/화물

복합열차의 종합편성시험을 위한 안전 및 인터페이스 측면에서 고려되어야 할 사항에

대하여 연구하고 분석하였다.

주요어 : 철도차량, 운행시험, 열차편성, 인터페이스

1. 서 론 철도분야 특히 차량분야는 비약전인 발전을 거듭하여 프랑스에서 접촉식으로 세계최고

속도인 574.8㎞/h의 속도를 기록한바 있으며, 우리나라도 HEMU차량으로 421㎞/h를 기록한

바 있다.

현재 우리나라도 국가연구개발사업을 통해 프랑스 TGV-Duplex처럼 2층 고속열차를

개발하려고 시도하고 있으며, 또한 세계 최초로 300㎞/h급의 화물과 여객이 혼합된

복합열차(Hy-SoBex, Hybrid-Surface optimal Baggage express)와 고속화물열차(CTX, Cargo Train eXpress) 개발을 착수하였다.

본 논문은 위에서 열거된 다양한 차량을 제작 후 성공적인 편성 운행시험을 위하여

고려되어야 할 사항에 대하여 분석하였으며, 향후 차량의 설계 및 시험기준 작성시

참고자료로 활용하고자 한다.

† 교신저자: 한국철도공사 연구원(dskim12@korail.com)

* 한국철도공사

2. 본 론

2.1 사업개요

국토교통부에서는 2013년 11월부터 국가연구개발사업으로 2층 고속열차와 고속화물열차 및

여객/화물복합열차 개발 과제를 시작하였다.

2층 고속열차 개발 과제는 수송인원 증대(KTX-산천과 비교하여 편성당 2배 이상 승차인원

증대 목표)를 위해 2층 구조의 고속열차 모델 2량을 개발하고, 이를 견인하기 위한 견인력을

증가시킨 동력차 2량을 개발 및 제작하기 위하여 산학연이 참가하는 연구단 규모 과제이다.

이 과제를 통하여 제작된 객차는 안전법에 따른 모든 시험을 수행하여 바로 상업운행에

투입될 수 있도록 하는 것이 목표이다.

여객화물복합열차 및 고속화물열차 개발과제는 1층에는 화물을 적재하고, 2층에는 여객이

승차하는 구조로 1층에는 고속택배나 우편화물 또는 짐이 많은 승객의 Baggage free를

구현할 수 있도록 제작될 것이며, 고속화물열차는 항공화물이나 특정지역의 공단 등에서

대량으로 화물수송이 필요한 경우 고속으로 운반할 목적으로 제작될 예정이다.

각각 제작된 차량의 성능시험을 위하여 Fig 1과 같이 혼합열차로 편성하여 운행시험 및

계측을 통해 성능 검증을 진행할 계획이다.

Fig. 1 Test organization of mixed train(ex)

2.2 혼합편성(국내) Fig 1과 같이 혼합편성 시험방안 연구를 위하여 국내 관련법령 및 규정 등을 분석하였다.

철도공사는 EMU, DMU, 고속차량 및 화차 등 다양한 차종을 운영하고 있으며 열차

운전취급을 위한 규정 및 내규를 제정하여 사용하고 있다.

Fig. 2 Composition example of train

관련 규정 및 현황을 살펴보면 동일한 사양의 차량으로 편성하여 운행하고 있으며, 유개차

및 유조차 등 다양한 차종이 운행하고 있는 화차의 경우에도 대부분 단일 차종으로 편성하여

운행하고 있는 것으로 조사되었으며, 부득이한 경우에 한하여 혼합편성을 운행하고 있었다.

과거에는 제동문제로 동일타입의 제동장치가 취부된 화차만으로 편성하는 것을 제약하였으나,

현재는 대부분 동일 차종으로 편성 운행하고 있다. Fig 2의 좌측은 벌크차량만으로 조성된

화차이며, 우측은 유개차와 평판차가 혼합된 편성이다. 2.3 혼합편성(프랑스 사례)

해외의 열차편성 운영방안도 국내와 유사할 것으로 판단되며, 2007년 프랑스에서 574.8㎞/h

속도를 기록한 시험열차 편성을 가지고 분석해 보았다. 시험차량은 동력집중식으로 5량(TGV PC1+Duplex+식당/설비+계측+AGV PC2) 1편성으로 복합적으로 구성되었으나, 전체적으로는

동력차와 2층 객차로 구성된 TGV-Duplex와 동일한 패턴이었다.

Fig. 3 574.8 ㎞/h Test train service organization

2.4 혼합편성 시험을 위한 조건

2.4.1 고속화물열차의 연결 위치

여객열차에 대한 차량의 연결운행 조건으로 부득이한 사유가 발생하지 않음을 제외하고는

여객열차에는 화차를 연결할 수 없도록 규정되어 있다. 부득이한 사유로 연결시에는 화차를

객차와 객차 사이에는 연결할 수 없고 앞쪽에 연결이 가능하다고 한정되어 있다.

2.4.2 이동 통로

차량 간 이동을 위한 통로 구조는 크게 1층 또는 2층 연결방식 2가지로 구성될 수 있다.

프랑스 TGV-Duplex는 Fig 4와 같이 2층을 통해 승객이 객차와 객차 사이를 이동할 수 있도록

연결통로를 만들었다.

(a) 출입문 (b) 2층 연결계단 (c) 2층 연결통로

Fig. 4 TGV-Duplex

그러나 국내 유일한 2층 열차인 ITX-청춘의 경우 1층으로 승객이 객차와 객차 사이를

이동하는 구조이다.

(a) 1층 및 2층 출입로 (b) 1층 계단 (c) 2층 계단

Fig. 5 ITX-Chung chun

국가 R&D를 통해 제작되는 혼합편성 열차의 경우 시험을 위한 관계자의 이동 및 점검을

위한 이동통로가 필요하며, 이를 위한 연결통로의 구성은 대단히 중요한 문제로 향후

상용화를 고려한 이동의 편의성 또한 고려되어야 한다. Fig 6은 연결통로 구성(안)이다.

(a)안은 ITX-청춘과 같이 1층 높이에 연결통를 설치하는 방안으로 1층 및 2층 모두 객실간

이동이 자유로우나 짐을 가진 승객의 이동은 불편하다. (b)안은 TGV-Duplex와 같이 2층에

승객이동을 위한 통로를 만들어 1층에서는 2층으로 올라가 이동하는 방식으로, 현재 진행되고

있는 국가R&D과제에서 검토하고 있는 연결통로 구성방안으로는 ITX-청춘과 유사한 (a)안과

TGV-Duplex와 유사한 (b)안을 검토 중에 있다.

(a) 1층 이동 (b) 2층 이동

Fig. 6 Train of mixed organization (Duplex) Connecting passage(ex)

2.4.3 인터페이스 고려사항

혼합편성 차량은 견인을 위해 KTX-산천 동력차와 유사한 모델을 사용할 예정이며, 이를

위해서는 동력차와의 호환성에 대하여 충분히 검토되어야 한다.

KTX-산천의 연결기 높이는 레일상면 기준으로 약 1,025㎜이며, 차체 폭은 약 2,814㎜이다. 차량 간 연결 및 동력차와의 원활한 연결을 위하여 연결기 높이의 통일은 무엇보다도 중요하며, 운행시 바람에 의한 영향 최소화를 위하여 차체폭을 같게 하거나 공기저항을 최소화 할 수 있는 방안으로 설계 및 제작이 이루어져야 한다.

2.4.4 동력차와 객차 연결 동력차와 단부객차 사이의 기계적 연결을 위한 장치를 설치하여야 하며, 만약의 사고를

대비하여 타고오름방지(Anti-climbing) 구조를 갖추어야 한다. 또한 승무원 등의 동력차

이동을 위한 출입문 설치 등 방안이 고려되어 있어야 한다.

3. 결 론

원활한 시험이 이루어지기 위해서는 차체구조 및 폭과 연결방안, 안전확보 방안 등에 대한 충분한

검토가 필요하며, 기관사를 포함한 시험요원들의 이동을 위한 연결통로가 통일성 있게 갖춰져야 한다.

본 연구는 혼합편성 시험을 위해 차량설계 및 제작 시 고려되어야 할 사항에 대해 사례 및 규정을

중심으로 분석을 시행하였으며, 이 자료를 토대로 국가 R&D로 진행되고 있는 ‘2층 고속열차

기술개발’ 및 ‘고속화물열차 및 여객/화물 복합열차 기술개발‘ 과제의 차량설계 및 편성시험에

활용될 수 있을 것으로 기대된다.

후 기

본 연구는 국토교통부 철도기술연구사업의 연구비지원(과제번호13RTRP-B067960-01-000000)에

의해 수행되었습니다.

참고문헌

[1] 국토교통진흥원, 국토교통기술연구개발사업 시행공고, 공고-제8호

[2] 국토교통진흥원, 국토교통기술연구개발사업 시행공고, 공고-제10호

[3] 국토교통진흥원, 2층 고속열차 기술개발 기획보고서, 2012

[4] 한국철도공사, 운전취급규정( 2014.1.29)

[5] 한국철도공사, 신규고속차량제작 철도용품 특수설명서, KRCS 0720