Energy Absorption of Collision Post Based on North American CFR Regulations for Railway Vehicles

철도 차량의 충돌안전성에 관해서는 전세계적으로 최근 몇 년간 상당한 양의 연구들이 진행되어져 오고 있다. 철도 차량 운행의 특성 상 운전석은 트랙의 시야 확보를 위해 차량의 전두부의 끝 단에 자리 잡게 되어 있다. 특히 북미형 편성 열차(Multiple Units)의 전두부는 평면 육면제 구조를 가지고 있어 충돌 사고 시 운전자와 충돌체와의 간격이 상당히 짧다는 특징이 있다. 이는 운전자의 입장에서 충돌체의 전두부 침투 시 필수 생존공간을 보장 받기 힘들다는 얘기가 된다. 즉, 잠재적으로 상당한 상해 위험도를 가지게 된다는 의미이다. 또한 20 세기에 실제로 이러한 충돌 사고는 빈번하게 발생하였다. 전미교통협회(American Public Transportation Association, 통칭 APTA)는 1999년도에 차량의 단부 구조물 설계에 있어, 이러한 충돌에 관련된 사항들이 고려된 정하중 조건을 임시적으로 공표하였다. 이후 2006 년도에 다양한 연구 결과를 바탕으로 단부 구조물(end frame)의 압괴조Key Words: Collision Post (충돌 기둥), Corner Post (모서리 기둥), Energy Absorption(에너지 흡수), Multiple Units (편성열차), Crush Analysis(압괴 해석), Crush Test(압괴 시험), Crash Analysis(충돌 해석), End frame (단부 구조물), Survival Space (생존공간) 초록: 철도차량에서 있어서 충돌 시 철도차량의 전두부가 운전자 및 승객의 공간을 침투하는 위험성을 항상 내포하고 있다. 이러한 위험성을 줄이기 위해서, 철도차량의 충돌에 관한 연구들이 전세계적으로 활발히 진행 중에 있다. 2010년에 미국연방법규인 CFR (Code of Federal Regulations)은 단부 구조물 (end frame)의 구성요소인 충돌 기둥 및 모서리 기둥에 대한 압괴조건을 추가하여 개정되었다. 본 연구에서는 충돌 기둥에 대해서 CFR 법규에 명시된 조건에 대해서 압괴해석 및 압괴시험을 수행하였고, 법규에서 근본적으로 고려한 충돌체와의 충돌해석을 수행하여 그 결과들을 비교하였다. 이를 통하여, 단부 구조물의 압괴특성과 충돌특성을 파악하고 해석의 신뢰성을 검토하여 다양한 단부 구조물의 개발에 있어서 압괴해석의 유용성을 확인하는데 그 목적이 있다. Abstract: In accidents involving the collision of railway vehicles, there is a risk that structural members might penetrate the cab frame of the railway vehicle in the space in which the driver or passengers are seated. To reduce this risk, worldwide, studies on the collision of railway vehicles are underway. In North America, the Code of Federal Regulations (CFR) was revised in 2010 to include crush criteria for a collision and the corner post in an end frame. In this study, a crush analysis and crush test for a collision post and a crash analysis for a rigid cylinder were performed according to the CFR. The analysis and test results were compared and reviewed. This study aims to determine the usefulness of crush analysis for developing various end frames, and to understand the crush and crash characteristics and review the accuracy of the analysis.