A study on the characteristics of Micro Pressure wave for the optimum cross-section design in Honam high speed railway

호남고속철도 터널 단면선정을 위한 미기압파 특성 분석에 관한 연구

When the train enters into a tunnel a high speed, pressure waves are generated inside the tunnel. The pressure waves at propagate in a form of compression wave toward the tunnel exit and a fraction of the compression waves that arrives at the exit of the tunnel are discharged to outside of the tunnel and the remainder is reflected into the tunnel as expansion waves. The compression waves emitted from the tunnel does not radiate in a specific direction but in all directions. If the amplitude of the compression wave is great, it causes noise and vibration, and it is called "Micro-Pressure Wave." "Micro-Pressure Wave" must be considered as a decision for the optimum tunnel cross-section as the amplitude of the compression wave depends on train speed, tunnel length, area of tunnel and train. Therefore, this paper introduces the case study of Micro-Pressure Wave characteristics for determination of tunnel cross section in Honam high speed railway, the pressure inside the tunnel and the micro-pressure waves at tunnel exit were measured at Hwashin 5 tunnel in Kyungbu HSR line. At the same time. a test of train operation model was performed and then the measurement results and test results were compared to verify that the various parameters used as input conditions for the numerical simulations, which were appropriate. Also a model test was performed, in order to analysis of the Micro-Pressure Wave Mitigation Performance by Type of Hood at Entrance Portal.

고속열차의 터널 진입시 발생하는 압력파는 압축파의 형태로 터널내부를 전파하여 터널출구에 도달할 때에는 펄스형태의 충격성 압출파로 방사된다. 터널에서 방사된 압축파는 특정한 방향으로 전파되는 것이 아니라 전방향으로 확산되며, 압축파의 크기가 크면 주변 환경에 대한 환경소음 및 진동문제를 야기하게 되는데, 이를 미기압파(Micro Pressure wave)라 한다. 이러한 미기압파는 열차의 주행속도, 터널연장, 터널 및 열차의 단면적 등에 의존하므로 고속철도 터널의 적정단면을 결정하기 위하여 반드시 고려해야 된다. 이에, 본 논문에서는 호남고속철도 단면결정사례를 통하여 단면규모별 수치해석결과에 의한 미기압 기준 만족여부 및 최적단면선정과정을 소개하였다. 호남고속철도의 단면결정사례에서는 경부고속철도 화신 5 터널에서 터널내 압력 및 터널 출구에서의 미기압을 실측하여, 수치시뮬레이션의 입력조건으로 사용된 각종 매개변수 등의 적정성을 비교 검증하였으며, 모형실험을 통하여 합리적인 미기압과 저감대책을 제시하였다.