조가선의 진동, 피로특성

조가선의 진동, 피로특성

 

1. 조가선의 인장 하중과 만곡 하중

조가선이 가설된 상태에서 적정 하중으로는 주로 경간 중앙부분에 인장하중이 걸리고, 지지점에는 인장하중과 만곡하중이 걸린다.

지지점의 응력은 인장응력과 반곡응력이 합하여진 것이 된다.

조가선은 전차선 등의 중량도 받기 때문에 이도에 대해서는 등가 중량이 크고, 지지점에서의 전선 경사각도가 크게 되기 때문에 일반의 단일전선에 비하여 만곡하중의 조건이 가혹하게 된다.

만곡응력은 지지금구 접촉부의 곡률반지름, 선재의 만곡강성, 사용장력에 따라 다르게 되기 때문에 여기에 적용하는 설계를 할 필요가 있다.

응력 - 물체에 외력이 작용하면 내부에는 저항하는 힘이 생기게 마련이다. 외력에 저항하여 원형으로 돌아가려는 내부에 일어나는 힘을 내력 또는 응력이라 한다.

2. 조가선의 진동, 피로

조가선은 지지점에서 판타그래프 통과 시의 가선진동에 따른 최대 만곡(구부러짐)하중이 발생한다.

판타그래프 통과나 바람에 의한 진동으로 발생하는 응력은 전차선 종별이나 속도 등에 따라 다르게 되지만, 대개 5～10[kg/㎟]의 범위 내로 실측되고 있다.

그런 반면, 가설시의 손상이나 마모 및 부식 등의 발생에 의한 응력 집중을 고려하면 실측 이상의 응력발생이 있는 것으로 보인다.

피로강도는 인장강도에 개략 비례하고, 그 비율은 각 재질에 따라 다르게 된다.

또한, 표준의 피로강도는 거의 완전한 상태의 선재의 특징이고, 선재표면에 손상 등이 있는 경우에는 그것을 기점으로 하여 선재단면의 피로균열이 진행되어 피로강도가 상당히 저하되기 때문에 예리한 손상이 문제가 된다.

또, 전체표면이 부식한 경우도 부식점을 기점으로 하여 피로 균열이 진행되기 때문에 피로 강도는 저하된다

3. 지지점의 보강방법

지지점 전선의 하중을 경감하여 전선의 강도협조를 얻는 데는 지지점의 인장하중을 적게 하는 방법과 만곡하중을 적게 하는 방법 등이 있다.

(1) 지지점의 이중화

이것은 인장 하중을 감소시키는 방법으로 지지점을 이중화하여 각각의 선조에 장력을 걸면 장력은 개략 1/2이 된다.

(2) 지지점의 라인 가이드

조가선에 라인 가이드를 직접 감아 주는 방법으로 선조의 만곡 강성을 크게 하고 소선의 만곡응력을 적게 하는 방법이다.