Seong-won Nam 1. 서 론 열차가 고속으로 터널을 주행할때에 터널내에 큰 압력 변 동이 발생한다. 터널내 압력 변동 현상들을 파악하기 위하 여는 현장시험, 모형실험, 전산해석과 같은 방법이 있으나, 각각 장단점이 있어서 경우에 따라 적절한 접근법을 선택할 필요가 있다. 현장시험은 실제 철도차량이 운행되는 노선에서 이루어지 므로 다양한 파라메터에 대한 시험을 하기에는 많은 인력과 시간을 필요로 하며, 모형 실험은 고속의 조건을 맞추기 위 한 레이놀즈수 상사와 같은 제한 조건이 있다. 이러한 제약 조건들을 극복하기 위하여 전산유체해석 기법들이 많이 응 용되고 있다. 주로 상용 해석 프로그램을 이용한 3D해석[1,3] 은 열차 모델을 실제 차량과 유사하게 모사할 수 있다는 장 점이 있으나, 터널 길이가 길어지고, 교행 해석을 할 경우 에는 격자수가 많아져서 해석시간이 크게 증가한다. 따라서, 다양한 파라메터에 대하여 해석을 하기에는 시간적인 제한 이 없지 않다. 한편, 축대칭

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... 2D모델[3]을 이용한 해석사례 도 보고되고 있으나, 축대칭 모델의 물리적인 한계로 인하 여 교행 모델에는 근본적으로 적용할 수 없으며, 수직구나 by-pass객 등이 있을 경우에는 물리적인 형상을 그대로 적 용하기 어려운 단점이 있다. Rudinger[4]에 의하여 개발된 특 성법은 공기유동이 터널내 횡단면에서 거의 일정하다는 가 정하에 압축파 및 팽창파의 이동을 해석하는 것으로서, 그 이후에 Yamamoto[5], Maeda[6], Vardy[7], Kim[8] 등이 이 를 응용하여 철도 터널에서의 압력 변동 해석에 이용하였으 며, 실험 결과와도 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 고정 격자계를 사용한 특성 방정식으로 두 Abstract Pressure waves are generated and propagate in a tunnel when train enters tunnel high speed. A compression wave due to the entry of train head propagates along the tunnel and is reflected at tunnel exit as an expansion wave. An expansion wave due to the entry of the train tail propagates along the tunnel and is reflected at tunnel exit as a compression wave. These pressure waves are repeatedly propagated and reflected at the tunnel entrance and exit. Severe pressure changes causes ear-discomfort for passengers in the cabin and micro pressure waves around the tunnel exit. It is necessary to analyze the transient pressure phenomena in tunnels qualitatively and quantitatively, because pressure change rate is considered as one of the major design parameters for optimal tunnel cross sectional area and repeated fatigue force on car body. In this study, we developed a characteristics method based on a fixed mesh system and boundary conditions for crossing trains and analyzed this system using an X-t diagram. The results of the simulation show that offsetting of pressure waves occurs for special entry conditions of a crossing train.