Loading tests and strength evaluation of bogie frame for intermodal tram

In this study, loading tests and a strength evaluation of the bogie frame were conducted to verify the structural safety of the bogie system in an intermodal tram, which runs with cars on a road track. The loads were calculated taking into account the features of the road track with many sharp curves and steep gradients, which are different from the track of conventional railway. They were compared with the loads specified in the previous standard specifications. After the comparison, it was confirmed that the loads acting on the bogie system operating on a road track are slightly different from the specified loads. The specified vertical load of the standard specification for all kinds of trains is conservative, but the specified lateral and longitudinal loads are less than the calculated loads. The application of the actual loads was proven to be reasonable in the development of a new railway system. Based on the defined loads, the bogie frame was fabricated on which strain gauges were attached. It was set on the large loading frame so that the stresses could be measured when loads were applied by hydraulic actuators. After measuring the stresses, it was shown that they were below the allowable stress, which verified the structural safety of the bogie frame.

인터모달 트램 대차프레임의 하중 시험 및 강도 평가

본 연구에서는 도로 겸용 궤도상을 운행하는 인터모달 트램에 적용하는 대차 시스템의 구조 안전성을 검증하고자 대차프레임에 대해 하중 시험과 강도 평가를 수행하였다. 기존 철도의 궤도와는 달리 급곡선과 급구배가 많은 도로상에 건설된 궤도의 특성을 고려하여 하중을 산정하였고, 기존 표준 규격의 기준 하중과 비교하였다. 비교 결과, 인터모달 트램 대차시스템에 작용하는 수직하중은 기존 표준 규격에서 제시하는 수직하중보다 작으나, 전후하중 및 좌우하중은 기존 표준 규격에 제시하는 하중 이상이 되었다. 표준 규격의 수직하중은 다양한 종류의 열차를 포괄하기 때문에 보수적인 값을 제안하고 있으나, 전후하중과 좌우하중은 급구배 급곡선을 고려하지 않기 때문에 대차 프레임에 작용하는 실제 하중과 차이가 있게 된다. 새로운 철도시스템의 개발 시에는 표준 규격 하중보다도 실제 작용 하중을 산정하여 적용하는 것이 합리적임을 알 수 있었다. 산정된 하중을 기초로 제작된 대차 프레임에 스트레인게이지를 부착하고 대형 하중 프레임에 세팅한 후, 유압 액튜에이터를 이용하여 하중을 가하고 응력을 계측하였다. 응력 계측 결과 대차 프레임에 발생하는 최대 응력은 프레임 단면이 변화되는 곡선부나 브라켓이 취부되는 취약부에서 발생하였으나 허용응력 이하가 되어 구조적 안전성이 확보된 것으로 평가되었다.