• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.339-346
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• 2012

철도차량의 집전성능 및 이선율에 대한 사전 평가는 철도차량의 고속화와 더불어 중요시되는 문제이다. 본 논문에서는 유연체 다물체 동역학 해석 기법을 이용하여 가선과 판토그래프 사이의 동적상호작용에 대한 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 해석 모델에서 판토그래프는 강체로 모델링 하였으며, 가선계는 탄성 대변형체의 거동을 효과적으로 표현할 수 있는 절대절점좌표를 이용하여 구현하였다. 또한, 가선계와 판토그래프 간의 동적 상호작용의 표현을 위하여 서로간의 상대운동은 슬라이딩 조인트를 이용하여 구속하였다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 철도차량의 주행 속도에 따라 발생하는 접촉력 및 이선율을 평가하였다. 개발 프로그램의 해석 모델 및 시뮬레이션에 대한 신뢰성은 가선계와 판토그래프의 동적 상호작용 시뮬레이션 방법에 대한 국제 규정인 EN 50318에 의하여 검증하였다. 해석 모델의 개발을 통하여 개발 중인 고속철도의 집전성능을 평가할 수 있는 기반을 마련하였다.

• 전기의세계
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• 제26권2호
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• pp.14-18
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• 1977

송전선의 굵기에 따라, 지지물의 높이를 결정하기 위하여 종단도를 그릴때마다 이도설계를 하여야 한다. 같은 전선이라도 온도에 따라, ruling span에 따라, 풍압 및 피빙의 부착여하에 따라 장력이 다르게 된다. 철탑설계시에 고온계, 저온계의 최대장력을 계산하여야 한다. 가선시에는 온도별 span별로 이도표를 만드러야 한다. 특히 복도체가선시에는 이도표를 만들어 가선하여야 된다. 이러한 계산은 computer에 의하면 많은 시간을 절약할 수 있으며 정확한 게산을 할 수 있다. 본고는 이러한 목적에 맞는 computer program에 대하여 설명하고저 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.827-833
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• 2011

본 논문에서는 상용 유한 요소 해석 프로그램인 SAMCEF 를 이용하여 고속 철도 차량의 집전성능을 예측할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 3 자유도 스프링-댐퍼-질량의 판토그래프 모델을 생성하였고, 실제 시스템과의 리셉턴스를 비교함으로써 신뢰성을 검증하였다. UIC 799 OR 기준에서 제시한 가선계의 이론적 파동전파 속도와 가선계 유한 요소 해석 모델에서 측정한 파동 전파 속도를 비교 하였다. 드로퍼의 길이를 조절하여 전차선의 중력에 의한 초기 처짐 현상을 구현하였다. 가선계와 판토그래프를 접촉 요소를 이용하여 연성하였으며, 판토그래프가 300 km/h 및 370 km/h 로 주행할 때의 접촉력 변화를 도출하였다. 접촉력의 평균, 표준편차, 최대 및 최소값 등을 분석함으로써 본 논문에서 제시한 해석모델의 유효성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.99-106
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• 2011

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 일정 장력을 받고 있는 가선계 모델에 대한 동적 접촉에 의한 파동 전파와 반사에 대한 연구를 연구하였다. 장력을 고려하기 위하여 새롭게 정의된 3 차원 빔 모델을 정의하였으며 이를 이산화하여 유한요소모델을 수립하였다. 또한 동적 접촉 해석을 위하여 라그랑지 승수법을 이용한 접촉 해석 모델을 정의하여 가선계와 질점하중간의 접촉해석을 수행하였다. 이동하중의 속도를 증가시키면서 발생하는 접촉력의 변화를 관찰하여 파동의 전파와 반사에 대한 수치적인 해를 구하였으며, 이를 이론적인 해와 비교하여 해석모델의 검증을 수행하였다.

• 소음진동
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• 제11권2호
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• pp.346-353
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• 2001

In this study dynamic characteristic of catenary system that supplies electrical power to KTX Korean high-speed trains are investigated. A simulation program based on 3-span and 6-span finite element models of the catenary is developed. The influences of the various design parameters on the dynamic responses of the catenary are determined. The main design parameters include tension on the contact and messenger wires and the stiffness of the droppers connecting the two wires. The vibrational responses are primarily determined by the reflections of the propagating wave, and the dropper stiffness is found to be the dominant factor that influences overall dynamic characteristics of the catenary.

• 한국철도학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.588-593
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• 2006

The catenary system of a high speed train is designed to have a flexibility to ensure the contact with a pantograph during high speed running. The flexibility inevitably entails a vibration. The vibration is transferred to a utility pole through brackets. Therefore, the examination of the dynamic load at the bracket due to the train running is necessary for the design of the bracket. In this research, an equation of motion is derived to calculate the dynamic load at the bracket during high speed running and a computer program is developed. Also, the analyzed results are compared to characterize the dynamic load at the bracket.

• 한국철도학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.131-138
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• 2000

The design of current collection system of high speed train requires the fundamental understandings for the dynamic characteristics of catenary system and pantograph. The stiffness of catenary system of high speed train has the varying characteristics for the change of contact point with pantograph, since the supporting pole and hanger make the different boundary conditions for the up-down stiffness of a trolley wire. The variation of stiffness results in Mathiue equation, which characterizes the stability of the system. However, the two-term variation of the stiffness due to span length and hanger distance cannot be solved analytically. In this paper, the stiffness variations are calculated and the physical reasoning of linear model and one term Mathieu equation are reviewed. And the numerical analysis for the two-term variation of the stiffness is done for the several design parameters of pantograph.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.409-413
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• 2007

A dynamically scaled model of the catenary with a nominal scaling factor of 18.5:1 is designed and constructed. The motivation for developing such a model is the great difficulty of making accurate measurements on the full-scale catenary and the difficulty of making experimental modifications to it. The scaled model is designed to be dynamically equivalent to the full scale catenary with respect to the mass and elastic strength. The scaled model is partially verified by comparing linear vibration and wave characteristics with those predicted by the simulation study.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.278-280
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• 2004

판토그라프는 전차선(catenary)으로부터의 전류를 차량에 전달하는 장치로서 전동차 지붕 위에 설치되어 있다. 판토그라프의 설계 목표는 고속 및 다양한 환경 조건하에서 연속적이고 일정한 량의 전류를 차량에 전달하도록 하는 것이다. 열차가 고속화될수록 전류의 흐름이 중단되는 이선, 접촉선과 판토그라프 집전판의 마모, 공력 소음 등이 큰 문제로 대두되며, 이들 문제들이 고속용 판토그라프의 설계 기술에서 중요시되고 있다. 특히 이선은 동력 전달이 중단될 뿐만 아니라 이선시에 발생하는 아크로 인한 마모 증대, 통신 장해를 일으킨다. 유럽과 일렬에서는 그러한 문제를 인식하고 고속용 판토그라프에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 또한 저속전철이나 고속전철을 운행하는 나라에서는 기존의 가선계를 그대로 이용하면서 고속화를 달성하기 위하여 기존 가선계에 대한 최적의 판토그라프 설계에 노력을 기울이고 있다. 본 논문에서는 국내 기존선 고속화에 필요한 최고속도 180km/h급 틸팅차량시스템의 핵심 구성요소인 판토그라프 제어기술에 대한 연구를 통하여 보다 안전한 틸팅차량용 판토그프사양 개발하는데 목적이 있다.

• 소음진동
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• 제9권2호
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• pp.317-323
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• 1999

Dynamic characteristics of catenary that supplies electrical power to high-speed trains are investigated. A simple catenary is composed of the contact and messenger wires connected by droppers possessing bi-directional stiffness properties. For slender, repeating structures such as catenary, both the wave propagation and vibration properties need to be understood. The influence of parameters that determine catenary dynamics are investiaged through numerical simulations involving finite element models. The effects of the tension and flexural rigidity of the contact wire is first investigated. The effects of dropper characteristics are then investigated. For linear droppers wave propagation as well as modal properties are determined. For large catenary motion, droppers can be modeled as bi-directional elements possessing low stiffness in compression and high stiffness in tension. For this case, impulse response is computed and compared with the cases of linear droppers. It is found that the catenary dynamics are primarily determined by contact wire tension and dropper properties, with large responses observed in 5∼40 Hz frequency range. In particular, the dropper stiffness and spacing are found to have dominant influence on the response frequency and the wave transmission characteristics.