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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201111PURT-C056874-02
연구사업명 철도기술연구사업
연구과제명 지하철도 고속화에 따른 지하역사 공기압 문제 등에 대한 대책기술개발
총 연구기간 2010-12-23 ~ 2012-12-22
연구책임자 김동현
당해년도
참여 연구원수
3명 총 연구기간
참여 연구원수
11명
당해년도
연구비
정부 : 218,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 218,000,000 원
총연구비 정부 : 699,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 699,000,000 원
연구기관명 한국철도기술연구원
등록 발간번호 -
ISBN
주요 내용 본 연구개발의 목적은 고속화 지하철도에서 지하정거장의 대기승객 이명감(ear-discomfort) 문제에 대한 대책기술 개발과, 이 기술과 적용 했을때 검토해야 하는 고심도 지하역사에서의 화재 시 승객의 안전성 문제를 다루고자 함. 본 기술은 초장대 터널에서 수직갱 추가설치와 터널단면적 증가 없이도 적용 가능한 공기역학 대책기술 개발임.
- 본 연구개발과제는 지하정거장에 설치하는 PWBD(Pressure-Wave Blocking Door) 장치, APS(Active Pressurization System) 장치, FAT PSD(Full Air-Tightness Platform Screen Door) 장치를 개발하는 것을 목적으로 하며, 이 장치들은 고속(급행)열차에 의하여 발생되는 압력파와 열차풍을 지하승강장에서 차단 또는 저감시키는 기능을 함.
- 특히 APS 장치는 고속열차에 의하여 발생되는 공기압을 저감함과 동시에 화재 시 연기의 배출을 원활히 하여, 지하정거장을 통한 승객의 대피를 촉진시키는 기능을 함.
- 본 연구에서 개발하는 PWBD 장치, APS 장치, FAT PSD 장치는 단독 또는 2개의 조합으로 지하정거장에 설치하여 승강장 대기승객 이명감을 기준치 이하로 저감할 수 있으며, 동시에 화재 시 지하정거장을 통한 승객의 대피를 촉진시키는 기능을 할 수 있음.
- 이러한 결과물의 성능목표를 설정하기 위하여 지하역사 승강장의 대기승객 이명감 기준(안)을 마련함으로서 승객의 쾌적도 향상을 위한 가이드라인을 제시하고자 함.
- 이와 더불어 현재의 법령 기준으로 충분조건이 되지 않는 고속화 지하철도인 광역급행철도의 방재와 관련된 법령 개선(안)을 마련하는 기초연구를 수행하고자 함.

[최종목표]
본 연구개발의 최종목표는 고속화 지하철도에서 지하정거장의 대기승객 이명감(ear-discomfort) 문제에 대한 대책기술 개발과 이 기술을 적용 했을 때 검토해야 하는 고심도 지하 역사에서의 화재 시 승객의 안전성 문제에 대한 대책을 마련하고자 함. 또한, 지하역사 승강장의 대기승객 이명감 기준을 마련하고, 고속화 지하철도에 관한 광역급행철도의 관련법령 개선(안)을 마련하고자 함.
- 본 연구로 개발되는 지하역사 대기승객 이명감 저감장치는 PWBD 장치, APS 장치, FAT PSD 장치이며, 이 시작품들은 1/60축척~1/40축척으로 제작되고, 2차년도 말에 목표성능을 확보 함.
- 본 기술은 초장대 터널에서 수직갱 추가설치와 터널단면적 증가 없이도 적용 가능한 공기역학 대책기술 개발임.

[연구내용 및 범위]
○ 지하철도 지하승강장 대기승객 이명감 기준 제시
? 국외 관련기준 조사 및 분석
? 대기승객 이명감 저감목표 설정, 기술적 요구사항 검토
? 지하철도 지하승강장 대기승객 압력 쾌적도 최종 기준(안) 마련
○ 국내 급행 지하역사에 대한 대기승객 이명감 현장시험을 통한 현황파악
- 급행열차가 운행중인 4선2홈 지하정거장 현황파악
- 정거장 기하구조 분석, 열차운행조건 파악, 대상역사 선정
- 이명감 측정시스템(센서, 데이터처리장치) 설치 및 계측
- 취득된 데이터 정리 및 결론도출
○ 고속화 지하철도 지하정거장의 공기역학적 분석
? 고속화 지하철도 지하정거장의 공기역학적 분석을 위한 3차원 CFD 해석준비
- 지하역사와 고속열차 KTX, 축대칭시험열차에 대한 제원마련 및 사양분석
? GTX 지하정거장 승강장 스크린도어 개폐에 따른 열차풍 및 압력파 영향에 대한 CFD 연구
? 지하정거장에 이명감 차단장치시스템 설치에 따른 압력파/열차풍 저감효과 CFD 연구
- CFD 해석결과와 실험데이터 분석에 의한 최적설계 CFD 수행
○ 지하정거장 압력파 저감효과 1/60축척 실험연구(Moving Model Rig)의 CFD 해석 수행(실험데이터와 비교 검증연구)
○ 고속화 지하철도 지하정거장의 이명감 저감 및 연기차단을 위한 압력경감장치 개발
? 관련 특허기술, 관련문헌 조사 및 분석
? 광역급행철도의 표준형 지하정거장 분석선정 및 제원 도면화
- 4선2홈 지하정거장 등 분석하여 선정
? 이명감 차단장치시스템의 신기술 개발로 압력경감방안 수립(모델 정립)
- PWBD(Pressure-Wave Blocking Door) 방식 개발
- FAT PSD(Full Air-Tightness Platform Screen Door) 방식 연구 및 개발
- 지하정거장 선로부 APS(Active Pressurization System)장치 개발
- 지하정거장 선로부 상하부 환기구로의 압력파 차단방법 연구
- 개발 시작품 첨단의 완전기밀 차단방식, 이물질 제거방식 기술조사 및 적용
? 개발 신기술의 실용성 및 내구성, 승객 안전성 검토
? 고속화 지하철도의 표준형 지하정거장 실험모델 도면화
(1/60축척 moving model rig 실험용)
? 관련 수요기관과 적용성 협의 및 보완
? 이명감 차단장치시스템 시작품 설계 및 도면화
? 이명감 차단장치시스템 시작품 제작발주
- 1/60축척 Moving Model 실험용 지하정거장 모델 제작(신기술 기술사양 적용)
- 실제 터널적용을 모사한 PWBD, FAT PSD, APS 장치 등 1차 시작품 제작
? 이명감 차단장치시스템 PWBD 장치, APS 장치, FAT PSD 장치에 대한 1/60축척 Moving Model Rig 시험에 의한 압력경감 차단효과 분석(성능 확보 및 검증)
- 운행속도 150km/h ~ 380km/h의 열차주행 지하역사 공기역학 실험수행
- 실험데이터 분석 및 평가
○ 이명감 차단장치시스템의 성능검증, 최종 실용화 기술 정립
- 관련 수요기관과 적용성 협의 및 보완
- 압력경감성능에 대한 수치시뮬레이션 검증
- 이명감 차단장치시스템을 적용했을 때의 비상시 승객 안전이동에 대한 수치시뮬레이션 분석(제연시스템에 대한 분석 포함)
- 1/60 축척 Moving Model 시험기에 설치하여 대피촉진장치 기능에 대하여 성능검증
- 검증결과에 따른 1차 시작품의 설계사양 보완
- 실제 적용시 사용이 가능한 제어로직 및 운전방법 개발
- 제작 및 시공사양서 작성, 운전매뉴얼 작성
○ 이명감 차단장치시스템의 표준 설계안 및 설치가이드라인 마련
○ 이명감 차단장치시스템의 표준제작사양서 작성
○ 고속화 지하철도에 대한 관련법령 개선(안) 마련
? 국내외 관련기준 조사 및 분석
? 개선(안)에 대한 자문회의 개최 및 의견수렴
? 관련 수요기관과 협의
? 개선(안)에 대한 토론회(또는 공청회) 개최 및 의견수렴
? 개선필요법령 개선(안) 제시
색인어 한글 이명감 지하역사 승강장 광역급행철도 고속철도
영문 ear-discomfort underground station platform GTX (Great Train Express) high-speed railway
최종보고서 (보고서)지하철도 고속화에 따른 지하역사 공기압 문제등에 대한 대책기술개발(2차년도).pdf
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