• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.35-43
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• 2021

본 논문에서는 고속철도 교량-열차 상호작용 해석을 위한 단순 3 차원 상호작용 해석모델을 기반으로 하여 정식화한 부구조화 기법 적용 상호작용 해석모델을 제시한다. 부구조화 기법에서는 철도 교량의 상부 구조와 지지 구조를 각각 부구조로 모델링하고, 열차-교량 상호작용 해석을 효율적으로 수행할 수 있다. 열차 해석 모델로는 2차원 열차 모델을 사용하고, Lagrange 운동방정식을 적용하여 2차원 열차의 운동방정식을 유도한다. 부구조화 기법에서는 응축 방법을 사용하여 자유도(Degree of freedom)의 수를 줄일 수 있으므로 고유 값 및 고유 벡터 계산을 위한 소요 시간 및 비용과 후속 계산의 소요시간 및 비용이 줄어든다. 본 논문에서는 부구조화 기법으로 Guyan 감소 방법을 사용한다. 단순 3 차원 교량-열차 상호작용 해석과 Guyan 감소 방법을 결합하여 효율적이고 정확한 교량-열차 상호작용 해석을 수행할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4D호
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• pp.523-533
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• 2009

본 연구는 주행하는 자기부상열차와 교량간의 동적상호작용 특성을 파악하는 것이다. 이를 위해서 차량에 의한 교량의 정적처짐을 레일조도에 포함시켜 가진형태로 고려되는 2자유도 자기부상열차의 운동방정식과 동적상호작용에 의한 교량의 동적처짐을 레일조도와 함께 고려된 열차의 운동방정식을 각각 유도하였다. 이때 EMS위치에서의 부상공극 및 연직방향의 상태로부터 전상태를 추정하는 LQG기법을 고려하였다. 수치해석결과 레일조도가 없는 경우에는 자기부상열차의 주행성에 차량-교량간의 동적상호작용효과가 현저하게 커지지만, 레일조도가 고려될 경우에는 교량의 정적처짐을 가진으로 고려한 경우와 동적상호작용을 고려한 해석결과의 차이가 크지 않다는 것을 관찰할 수 있었다. 결론적으로 교량의 충격계수와 자기부상열차의 주행성능을 정확히 파악하기 위해서는 레일조도를 포함하는 교량-차량간의 동적상호작용해석이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.57-65
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• 2011

교량을 주행하는 열차의 주행안전성과 승차감의 확보를 위해 Eurocode, 신간선 기준, 호남고속철도 설계지침 등에서는 교량의 연직변위, 연직가속도, 면틀림 등의 항목으로 제한하고 있다. 그러나 이와 같은 제한 기준은 교량 설계자의 편의를 위한 간접적인 방법이다. 또한 이와 같은 기준은 일반적인 경간(Eurocode의 경우 120m 이하)에 대한 제한 기준으로서, 이 이상의 장경간 교량의 경우에는 교량/열차 상호작용 해석 등에 의한 면밀한 검토를 제안하고 있다. 본 연구에서는 교량/열차 상호작용 해석을 수행하여 열차에서의 응답을 통해 교량 상을 주행하는 열차의 주행안전성 및 승차감을 직접적으로 평가하고자 하였다. 즉, 중앙경간 300m의 현수교를 주행하는 KTX 열차에 대하여 열차 내부의 가속도와 윤중감소율을 구해 평가하는 방법을 취하였다. 또한, 이동 열차하중과 지진하중이 동시에 작용할 경우를 고려한 교량/열차/지진 상호작용해석을 수행하여 지진 시의 응답을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.477-480
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• 2011

장경간 케이블 교량은 과도한 변위 발생 등의 이유로 엄격한 안전성 및 사용성이 요구되는 철도교량에서는 제한적으로 적용되고 있다. 즉, 철도교량으로서 요구되는 주행안전성과 승차감을 만족하기 위해서는 면밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 교량/열차 상호작용 해석을 수행하여 열차에서의 응답을 통해 교량 상을 주행하는 열차의 주행안전성 및 승차감을 직접적으로 평가하고자 하였다. 즉, 중앙경간 300m의 현수교를 주행하는 KTX 열차에 대하여 열차 내부의 가속도와 윤중감소율을 구해 평가하는 방법을 취하였다. 또한, 이동 열차하중과 지진하중이 동시에 작용할 경우를 고려한 교량/열차/지진 상호작용해석을 수행하여 지진 시의 응답을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.31-34
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• 2010

본 논문에서는 교량의 자유진동 모드의 중첩원리를 이용하여 KTX-교량의 동적상호작용 해석법을 제시한다. 이를 위하여 모드중첩법에 기초한 3차원 교량-차량의 에너지 식으로부터 에너지원리를 적용하여 교량과 차량의 상호작용을 고려할 수 있는 운동방정식을 유도한다. 이때 운동방정식의 해는 Newmark-${\beta}$ 방법을 사용한다. 그리고 궤도의 불규칙성은 FRA의 6등급 분류규정을 고려하여 각 등급별로 고속철도의 열차속도에 따르는 응답을 분석한다. 실제 고속철도에 사용되는 PSC 박스형 교량을 상용프로그램(MIDAS)를 이용하여 모델링하고 그로부터 각 모드별 형상을 얻어내어 본 논문에서 개발한 열차-교량 상호작용 프로그램에 입력하여 상호작용 해석을 수행한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.111-116
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• 2000

경간사이에 creep-coupler가 설치된 경부 고속철도 교량에 TGV-K 열차의 제동에 의한 교량의 종방향 동적거동을 해석하였다. 교량은 40m 길이의 2경간 연속교이며, 종방향 충격 하중을 인접 경간 혹은 교대로 전달하기 위한 목적으로 인접하고 있는 두 교량 사이의 creep-coupler가 설치되었다. 철도교의 경우에는 레일에 대한 종방향 축력검토가 매우 중요하므로, 이를 지지하고 있는 교량의 하부구조(교각과 기초)의영 향을 고려한 교량의 동적거동해석이 요구된다. 본 연구에서는 TGV-K의 실제 제동하중에 의한 KHSR(Korea high speed railway)에 건설중인 실제교량의 동해석을 하부구조와 동특성치를 고려하여 수행하였다. TGV-K는 객차사이에 대차가 위치하므로 전체 열차의 모델링이 한꺼번에 이루어 져야한다. 동핵석을 위해서 열차의 3차원 수치모델링이 이루어졌다. TGV-K의 제동은 동력차의 전기적인 제동에 의한 회생제동력(regenerative braking force)과 객착의 기계적인 판제동(disk braking)으로 이루어진다. 이러한 제동작용의 고려에 실제 TGV-K의 제동함수가 사용되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.117-123
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• 2000

열차와 교량의 3차원 모델링을 사용한 고속철도 교량의 동적해석이 수행되었다. 철도교의 모델인은 판요소와 3차원 뼈대요소로 모델링되었다. 상판과 주형 사이의 offset은 기하학적인 구속조건을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 사용된 고속철도는 2량의 동력차와 2량의 모터차와 16량의 객차로 구성되어 있다. 관절형 대차로 연결되어 전체 열차계의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 이용하여 유도되었으며, 차제와 대차 그리고 자축의 3차원인 운동을 고려하였다. 이동 열차에 의한 교량의 응답은 predictor-corrector 반복법에 의한 Newmark-$\beta$ 법에 의해서 그 해가 구해진다. 매개변수해석에 의해서 열차의 이상화방법, 열차의 제동, 철도교량의 주행면 조도에 의한 영향이 고찰되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.35-38
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• 2010

본 논문에서는 flexible guideway 교량과 능동적으로 제어되는 자기부상 열차간의 동적 상호작용에 대한 수치해석 모델을 개발하였다. 중 저속 자기부상열차의 동적 응답에 대한 열차와 guideway 사이의 특성에 대한 연구를 실시하였다. 동적 지배방정식은 10자유도계의 자기부상열차 모델, guideway구조물의 모드 특성과 UTM02 부상제어모델을 결합함으로써 유도하였다. 수치해석으로부터 열차의 부상공극은 차량의 속도, 트랙조도의 영향을 크게 받는 것을 발견하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.27-34
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• 2010

최근 친환경 운송수단인 고속철도에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그에 따른 고속철도 교량이 많이 건설되고 있다. 하지만 기존의 일반 철도 교량에 비해 고속철도 교량은 고속주행하는 열차의 동적 하중에 의한 영향이 증가하게 되므로, 이에 대한 고려가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고속주행하는 열차의 주행 안정성을 확보하기 위해 고속철도 교량의 구조물-궤도 상호작용 및 동적 안전성을 동시에 고려하여 설계하는 방법을 제안하였고, 제안한 알고리즘의 효율성을 입증하기 위하여 기존의 재래식 설계에 의하여 설계, 시공되어진 단순 5경간 250 m 교량을 대상으로 수치해석을 수행하여 비교하였다. 수치해석 결과, 교량-궤도 상호작용 및 교량-차량 상호작용을 동시에 고려한 최적설계가 기존의 제안된 여러 설계 방법들과 비교했을 때, 최적화의 목적함수로 설정한 생애주기비용이 가장 경제적임을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제26권3호
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• pp.19-26
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• 2013