철도차량의 윤축은 자기조향이라는 기능을 가집니다.
한쌍의 휠이 하나의 축에 고정되어 같은 회전수로 돌아가기때문에
답면에 구배를 두어 곡선 주행때 주행 안정성을 도모하는 것이죠.
또한 직선 주행에서도 양쪽 휠이 레일에 닿는 면에서 휠의 직경차가
발생하도록 하여 차륜의 편마모를 방지합니다. 즉 윤축은 차량의 진행방향에
대해 계속 좌우로 왔다 갔다 하고 있는거죠.
이때 발생하는게 사행동입니다. 사행동 파장은 답면 구배, 궤간, 휠의 직경, 고정축거등에
의해 결정됩니다.
여기서는 1축 사행동 파장에 대해서만 설명하겠습니다.
1축 사행동 파장은 두 휠사이의 간격과 답면 구배, 휠 직경에 의해 결정되는데
당연히 이 파장이 길수록 고속 주행에 유리합니다. 하지만 고속주행에
유리하다고 무작정 답면 구배를 작게 하고 휠 직경을 크게 할수 없는게 철도 노선을 완전한 직선
으로만 할수 없고 휠 직경또한 차량 한계가 있기 때문입니다.
이 파장이 짧으면 짧을수록 저속영역에서 사행동이 크게 나타납니다.
크게 나타난다는 표현 보다는 사행동에 의한 진동 주파수가 커진다는
표현이 맞겠네요. 실제로 속도에 관계없이 사행동은 항상 같은 파장과 진폭으로 발생합니다.
변하는건 진동 주파수죠. 진동 주파수가 커질수록 휠이 더 빠르게 더 많이 레일을 치게 되고
이때문에 레일이 파괴되거나 궤간 확장 같은 사고가 일어나며 이런 극단적인 사고 말고도
진동에 의해 승차감을 악화시키는 원인이 되죠.
하지만 차량의 윤축은 그냥 대차에 매달려 있는게 아닙니다. 윤축의 전후 및 좌우 방향으로 탄성 지지 되있습니다.
따라서 사행동에 의한 승차감 악화나 고속주행의 불안정성을 방지 하기 위해 이 지지부의 상수를
결정하는것이 매우 중요하게 됩니다. 윤축과 대차의 지지 방식에 따라 모양은 모두 다르지만 현재
철도차량에 사용되는 모든 현가장치는 축의 횡방향에 대해 지지 해줄수 있는 구조를 가집니다.
앞서 말했다시피 사행동은 주파수로 표시될수 있는데
용수철 상수로 결정되는 공진 주파수를 초고속 영역에 두어 사행동을 억제하거나
초 저속 영역에 두어 사행동을 억제하는 두가지 방법이 있습니다.
다시 설명하자면 사행동에 의해 발생하는 주파수를 저속일때 현가장치가 공진하게 하여
더 높은 주파수에서 공진을 막는 방법과 아예 차량의 운행 속도보다 훨씬 높은 주행속도에서
공진하도록 주파수를 설정하여 일반적으로 사용하는 운행속도 영역에서의 사행동을 억제 하는 것이죠.
또한 이때 요댐퍼도 사용됩니다. 댐퍼는 진동을 흡수하여 댐퍼 내부의 댐퍼유의 열 에너지로 방출하는
장치입니다. 댐퍼는 진폭을 줄이고 파장을 늘리는 효과가 있죠. 이런 특성을 이용해서 댐퍼를 윤축의
사행동을 잡는데 사용하죠.
즉, 철도차량의 yaw(방향으로 설치된)댐퍼는 사행동이 높은 주파수로 발생할때
이를 흡수하며 낮은 진동수로 발생하는 대차나 윤축의 곡선 추종을 통과시키는 필터 역할을 합니다.
철갤에 글도 잘 안싸면서 왜 뜬금없이 이딴 글을 썻냐면
http://gall.dcinside.com/list.php?id=train&no=193172&page=5&bbs=
요런 글을 봤기 때문이죠. 워낙에 근본없이 철도차량 개론만 배운지라 제가 아는 내용은 이게 전부 입니다.
기억에 의존해서 썻기 때문에 정확한 내용인지도 모르겠네요.
혹시 빌로우님이 이 글을 보신다면 \"고속에서 댐퍼가 사행동을 가중시킬수도 있다\"란 내용을 어디서 보셨는지
그 내용 출처가 어딘지, 책에서 보신거라면 그 내용 일부를 좀 옮겨 주실순 없는지요??
같이좀 배우게요.
틀린거 있으면 적어주심 더 좋고 본문에서도 말했지만 같이 배우게요 ㅋ
ㄴ빌로우씨가 적은 사행동증폭현상은 차량한계속도보다 과주할때 일어나는거 아닌가요
ㄴ 아무리 그래도 요댐퍼가 사행동을 더 악화시키지는 않을꺼 같아서. 내가 뭘 모르는게 있구나 싶어서 물어본거임.