철도차량의 집전성능 및 이선율에 대한 사전 평가는 철도차량의 고속화와 더불어 중요시되는 문제이다. 본 논문에서는 유연체 다물체 동역학 해석 기법을 이용하여 가선과 판토그래프 사이의 동적상호작용에 대한 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 해석 모델에서 판토그래프는 강체로 모델링 하였으며, 가선계는 탄성 대변형체의 거동을 효과적으로 표현할 수 있는 절대절점좌표를 이용하여 구현하였다. 또한, 가선계와 판토그래프 간의 동적 상호작용의 표현을 위하여 서로간의 상대운동은 슬라이딩 조인트를 이용하여 구속하였다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 철도차량의 주행 속도에 따라 발생하는 접촉력 및 이선율을 평가하였다. 개발 프로그램의 해석 모델 및 시뮬레이션에 대한 신뢰성은 가선계와 판토그래프의 동적 상호작용 시뮬레이션 방법에 대한 국제 규정인 EN 50318에 의하여 검증하였다. 해석 모델의 개발을 통하여 개발 중인 고속철도의 집전성능을 평가할 수 있는 기반을 마련하였다.
The pre-evaluation of the current-collection performance is an important issue for high-speed railway vehicles. In this paper, using flexible multibody dynamic analysis techniques, a simulation model of the dynamic interaction between the catenary and pantograph is developed. In the analysis model, the pantograph is modeled as a rigid body, and the catenary wire is developed using the absolute nodal coordinate formulation, which can analyze large deformable parts effectively. Moreover, for the representation of the dynamic interaction between these parts, their relative motions are constrained by a sliding joint. Using this analysis model, the contact force and loss of contact can be calculated for a given vehicle speed. The results are evaluated by EN 50318, which is the international standard with regard to analysis model validation. This analysis model may contribute to the evaluation of high-speed railway vehicles that are under development.
