Abstract
Brake squeal noise has been a challenging problems for a long time. It is very annoying to passengers and residents near tracks. Two methods have been applied to reduce or eliminate brake squeal noise. One is to improve frictional materials; the other is to optimize the topology and structures of brake pads. In this study, we developed two kinds of brake pads; one is a pad whose frictional material is different from the KTX brake pad friction material; the other is a flexible pad that has the same frictional material as that of the KTX brake pad, but a different structure. Squeal noise and friction coefficients were measured and analyzed using a full-scale brake dynamometer. It was found that the dynamometer test can simulate the squeal noise of KTX trains at stations. The squeal frequency of the KTX at 4500Hz was exactly reproduced; this value of 4500Hz was one of the natural frequencies of the KTX brake disc. It was also found that the squeal noise depended on the caliper pressure, initial disc temperature and braking speed. The average friction coefficient was 0.35~0.45. The new pad lowered the squeal noise by 17.3~21.6dB(A).
제동 스킬소음은 승객과 선로 주변의 주민에게 불편을 끼쳐 시급히 해결해야 할 문제의 하나이지만 해결책을 찾는 것은 쉽지 않다. 제동 스킬소음을 저감하기 위한 해결책은 크게 제동 마찰재의 소재를 개량하거나 제동패드의 구조를 개선하는 것으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 현재 KTX 차량에 사용되고 있는 제동패드를 기준으로 마찰재의 소재만을 바꾼 패드와, 동일한 마찰재 소재를 사용하지만 구조를 유연형으로 바꾼 제동패드를 제작하여 제동 다이나모미터에서 다양한 조건으로 마찰특성과 소음특성을 평가하고 영업차량이 역에 정차할 때 측정한 스킬소음과 비교 및 분석하였다. 제동 다이나모미터 시험이 실차 시험을 어느 정도 재현하는 것이 가능한다는 것을 발견하였고, 영업열차에서 최고 스킬소음이 발생한 4,500Hz 대역의 스킬소음은 다이나모미터 시험에서도 정확히 일치하고, 이 주파수는 제동디스크의 고유진동수와 일치하는 것을 규명하였다. 제동 스킬소음이 발생하는 주파수는 캘리퍼에 작용하는 압력, 시험온도, 그리고 제동 초속도에 따라 달라지지만 일정한 경향을 보여주지는 않았다. 개발된 제동패드의 평균 마찰계수는 0.35~0.45의 범위에 있고 마찰재 소재만을 바꾼 경우는 21.6dB(A), 구조를 변경한 경우는 17.3dB(A) 만큼 최대 소음을 줄일 수 있었다.
