海外向け日本製車両の衝突安全性について

1.일본의 연구자나 학생이 참고 문헌을 찾을 때 잘 사용하는"CiNii"(CiNii【Scholarly and Academic Information Navigator, pronounced like "sigh-knee"】 is a database service that enables searching of information on academic articles published in academic society journals or university research bulletins, or articles included in the National Diet Library"s Japanese Periodicals Index Database.)(을)를 사용하기로 했다.

2.Google나 Yahoo!(와)과 같이, 「철도 차량 충돌」이라고 입력하고, 논문을 검색한다.그러자(면),검색 결과가 나온다.

3.1건째에는「고속 차량에 있어서의 내충돌 성능의 향상--내충돌 구조의 시뮤레이션베이스드데자인 (철도 차량 특집호) Improving the crashworthiness of high speed rail vehicles: simulation-based design for a crash resistant structure」가 나온다.이것이 2010년 2월에 「카와사키겹공사기술보」(Kawasaki Technical Review)의 제170호 38 페이지-41 페이지에 게재된 것인 것은, 상부 링크처 페이지아래의 정보로부터 안다.
　유감스럽지만, CiNii에 본문이 없지만, 만약을 위해 K.T.R Vol.170에 대해 검색하면, 카와사키 중공업의 웹 사이트에서 기술 해설도의 일부를 볼 수 있었다.

4.그것만으로는 납득하지 않는 청조도 있을 것이다로부터, 만약을 위해 CiNii로 본문을 읽을 수 있는 논문을 찾으면, 3건째에「유럽을 위한 철도 차량의 충돌 구조의 개발(토픽)」가 나온다.이것은, 2009년 3월에 「일본 기계 학회잡지」의 제112호 1084번째에 게재된 것으로, 저자가 히타치 제작소의 사원인 것은, 상부 링크처 페이지아래의 정보로부터 안다.
　무료로 본문을 읽을 수 있으므로, 이 때에 소개한다.

1.처음에
　주식회사 히타치 제작소는, 영국·런던과 도버 해협 터널을 묶는 해협 연락선을 주행하는 고속 철도 차량을 수주했다.이것은, 일본의 차량 메이커로서 영국을 포함한 유럽에 있어서의 최초의 고속 철도 차량과 있다.이 차량의 개발에 임해 과제가 된 것은,현지 규격에의 적응이다.특히 충돌 안전성에 대해서는, 유럽에서는 사고가 일어났을 경우에서도 승무원·승객의 보호를 고려해 규정되고 있다.그 때문에, 본안건의 차량에는, 차체를 적극적으로 변형시키고, 충돌시의 에너지를 흡수하는, 충격 흡수 구조를 개발할 필요가 있었다.차량 제어나 신호 시스템에 의해, 사고를 미연에 방지하는 대책을 기본으로 하고 있는 일본도, 충돌 안전성에 관한 배려가 높아지고 있다.본고에서는, 이번 개발한 충격 흡수 구조에 대해 보고한다.

2.편성 차량의 구성
　그림 1에 편성 차량의 구성을 나타낸다.편성 차량【도 1(a)】은, 선두 차량【도 1(b)】으로 중간 차량【도 1(c)】을 조합한 6 양편성이 기본 구성이 된다.각 차량의 단부에는 충돌시의 충격을 흡수해 운전석이나 객실의 데미지를 저감 시키는 충격 흡수 구조가 배치되어 있다.충격 흡수 구조는, 편성 차량의 양단에 위치하는 선두부 충격 흡수 구조【도 1(d)】으로 각 차량의 단부에 위치하는 중간부 충격 흡수 구조【도 1(e)】으로부터 구성된다.또, 각부 충격 흡수 구조에는, 충돌시의 에너지를 흡수하는 주요 부품인 에너지 흡수재가 배치되어 있다.

3.충격 흡수 구조의 충돌 특성
　충격 흡수 구조의 개발에 임해, 충돌시의 특성을 예측·평가하기 위해서, 시험과 해석을 실시했다.그림 2에 실물 크기의 선두부 충격 흡수 구조의 시험체를 느긋하게 망치는, 준정적압궤시험과 유한 요소 해석의 결과를 나타낸다.그림 2(a) 및(b)에 나타내는 충격 흡수 구조의 압궤상태는 시험과 해석으로 자주(잘) 일치하고 있어, 에너지 흡수재를 배치한 선두부에서 무너져 운전석의 생존 공간은 확보되고 있다.또, 그림 2(c)에 나타내는 압궤량과 압궤하중에 관해서도 시험과 해석으로 일치하고 있다.충격 흡수 구조의 에너지 흡수량은, 그림 2에 나타내는 그래프의 면적(=∫압궤하중×압궤량)에 대응한다.따라서, 압궤하중이 높고, 압궤량이 길면, 큰 에너지를 흡수할 수 있다.그러나, 압궤하중이 너무 높으면 운전석이 먼저 무너질 가능성이 있어, 또, 압궤량을 크게 하면, 운전석의 공간을 확보할 수 없게 된다.따라서, 압궤하중과 압궤량에는 상한치가 있어, 이러한 제약 조건의 아래에서 최저한 확보해야 할 에너지 흡수량을 얻을 수 있도록(듯이) 구조를 설계할 필요가 있다.영국의 철도 전반과 관계되는 규격 RGS(Railway GroupStandards)에서는, 압궤하중 3000 kN이하, 압궤량 1 m이내라고 규정되고 있어 본충격 흡수 구조의 설계 조건으로서 채용했다.

4.편성 차량의 충돌 안전성
　3장에 나타내는 시험과 해석의 비교에 의해서, 모델화의 타당성이 보증된 충격 흡수 구조를 짜넣은 편성 차량에 대해서 충돌 해석을 실시해, 충돌 안전성을 평가했다.충돌 기준은, 유럽의 각국간의 상호 연결 운행과 관계되는 기준(Technical Specification for Interoperability:TSI)에 규정되고 있는, 3 종류의 충돌 시나리오를 채용했다.1번째의 충돌 조건인 동일 편성 차량의 충돌 해석을 그림 3(a)에 나타낸다.좌우에 편성 차량을 배치해, 초속도 5 m/s로 충돌시켰다.여기에서는, 좌측의 편성 차량을 우측의 편성 차량보다 위에 40 mm병행 이동한 오프셋 조건도 추가했다.2번째의 충돌 조건인 Wagon와의 정면충돌 해석을 그림 3(b)에 나타낸다.좌측으로 Wagon, 우측으로 편성 차량을 배치해, 편성 차량을 초속도 10 m/s로 Wagon에 충돌시켰다.3번째의 충돌 조건인 Lorry와의 정면충돌 해석을 그림 3(c)에 나타낸다.좌측으로 Lorry, 우측으로 편성 차량을 배치해, 편성 차량을 초속도 30.6 m/s로 Lorry에 충돌시켰다.3 종류의 충돌 조건에 대한 해석 결과보다, 차량은, 차량 단부의 충격 흡수 구조로 무너지고 있어 운전석의 생존 공간은 확보되고 있는 것을 안다.

5.끝에
　홍카이호츠 차량은 2009년의 운행을 향해서, 현지에서 주행 시험을 실시하고 있다(원고 접수:2008연 9월 29일).