• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.547-552
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• 2022

본 연구에서는 궤도틀림이 차륜-레일 상호작용력에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 궤도틀림을 관리할 수 있는 하중기반의 궤도틀림 분석기법을 제안하였다. 도시철도 침목플로팅궤도와 직결도상 접속구간에서 발생된 고저틀림 측정결과를 이용하여 고저틀림이 차륜-레일 상호작용력(동적윤중)과 레일의 진동가속도에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 직결궤도 총 4개소를 대상으로 부분적으로 직결궤도를 포함한 침목플로팅궤도 구간과 전, 후 인접 침목플로팅궤도 구간으로 구분하여 고저틀림을 비교, 분석하였다. 분석결과, 직결궤도를 포함한 구간이 침목플로팅궤도 보다 궤도틀림이 크게 나타났다. 고저틀림 데이터를 적용한 차륜-레일 상호작용력 분석결과, 거리에 비해 상대 변위차가 큰 구간에서 차륜-레일 상호작용력과 레일가속도가 증가하는 것으로 분석되었다. 반면 고저틀림 데이터의주기와 틀림량(변위)이 일정한 구간의 경우 차륜-레일 상호작용력과 레일가속도가 상대적으로 작게 나타났다. 따라서고저틀림의 주기가 짧고 상대변위차가 클수록 차륜-레일 상호작용력 측면에서 불리한 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 궤도틀림 측정데이터를 이용한 차륜-레일 상호작용 해석을 통해 차륜-레일의 상호작용력을 바탕으로한 하중기반의 궤도틀림 분석기법 적용방안을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.121-128
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• 2020

본 논문에서는 고속열차-차륜-레일-지반부의 상호작용에 따른 지반부의 변위장과 가속도장의 분포양상을 연구하고자 하였다. 이를 위해 고속열차 주행을 실제 차륜으로 모형하여 차륜-레일간의 연직접촉과 사행동에 의한 횡접촉을 모사하고, 이동질량해석을 근간으로 하였다. 이 때 지반부는 Modified Drucker-Prager 모델을 이용하여 상면 지반부의 비선형 거동을 부여하고 이에 따른 변위, 가속도의 변화를 탄성지반의 거동과 비탄성지반의 거동을 상호 비교하였다. 이를 통해, 실제 지반거동과 가까운 변위와 가속도 범위를 예측하고자 하였다. 이 때 지반부의 von-Mises응력과 등가소성변형도를 검토하고, 각 파괴면에서의 등가소성변형도, 전체 체적변형도 등을 검토하였다. 이동질량을 이용한 차륜-레일 접촉부의 수직응력, 횡압, 종방향 구속압 등의 시간이력에 따른 응력변화도 검토하였다. 비선형 지반모델의 경우 탄성 지반모델에 비해 열차 주행에 따른 변위 차이는 크지 않는 반면에 가속도의 경우는 큰 감소를 발생시키는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.806-811
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• 2007

탈선은 차륜 플렌지가 레일에 접촉할 때 발생하는 횡방향의 힘이 커져 차륜이 레일을 이탈하는 현상이다. 탈선 또는 주행안전도를 평가하는 대표적인 기준은 탈선계수이다. 차륜에 스트레인게이지를 부착하여 탈선계수를 측정하는 기존방법은 대단히 복잡하고 측정의 실패확률도 높으며, 고도의 측정기술과 고가의 비용이 요구되고 있다. 따라서 안전성확인이 필요한 그 시점에 즉시 확인하지 못하고 있어 안전확보에 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 차륜과 레일간의 접촉력인 윤중과 횡압을 쉽게 측정할 수 있는 방안을 집중적으로 연구하였으며, 가속도과 변위의 거동만으로 탈선 가능성을 예측할 수 있는 새로운 탈선계수 측정방법을 제시하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.283-289
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• 2011

본 논문에서는 차륜형 역진자에 적용되는 속도 추정기 기반 제어기 설계와 다양한 수치 시뮬레이션이 수행되었다. 차륜형 역진자는 불안정한 평형점과 안정한 평형점을 동시에 갖는다. 불안정한 평형점에 대하여 평형을 유지하기 위하여 차륜형 역진자는 지속적으로 제어되어야 한다. 제어기의 입력으로 차륜형 역진자 몸체의 각도, 각속도, 변위 속도 등이 필요하다. 필요한 속도는 모터에 부착된 에코더 신호를 차분하여 얻어지며, 엔코더의 해상도에 민감하게 의존한다. 저해상도 엔코더와 속도 추정기에 기반하여 개선된 속도 검출법이 제안되고 경사면에서 유효함을 보이기 위해서 다양한 수치 시뮬레이션이 수행되었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.288-295
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• 2006

본 연구에서는 발파 및 지진발생으로 인한 횡방향 지반진동에 대하여 KTX 차량 및 부산지하철을 대상으로 주행안전성을 평가하였다. 이를 위하여 휠/레일 상호작용 해석 WERIA프로그램인 프로그램을 이용하여 철도차량의 동적거동을 시뮬레이션 하였다. 또한 횡방향 지반진동이 철도차량에 유발할 수 있는 차륜/레일간의 큰 상대변위를 고려하기 위하여 차륜/레일간 접촉면의 기하학적 형상과 크리프힘을 반영하였다. 입력하중은 국내의 내진규정 특성에 부합하는 인공지진과 공사중 발생하는 발파진동을 사용하였다. 해석 결과 차륜/레일간의 상대변위와 탈선계수를 산정하여 철도 차량의 주행안전성을 평가한 결과 탈선가능성은 없는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.1012-1020
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• 2006

철도차량의 차륜에서 발생하는 크랙은 표면으로부터 개시하는 표면크랙, 내부에서 개시하는 내부크랙으로 나눌 수 있고, 이들 크랙은 철도의 안전운행에 위험요소가 된다. 그러므로 이들 크랙의 성장수명 판단은 매우 중요하다. 본 연구에서는 철도차륜의 표면크랙 및 내부크랙의 응력분포상태, 변위 및 성장수명을 연구하였다. 특히 내부 및 표면크랙에 대해 유한요소해석을 실시하여 크랙선단의 응력상태, 변위, 응력확대계수를 찾아내었고, 이를 바탕으로 Paris 공식을 사용하여 성장수명을 예측하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.20-28
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• 2016

스킬 소음은 곡선부에서 레일과 차륜 사이에 발생하는 순음의 큰 소음이다. 차륜과 레일 사이의 접촉은 점착-미끄러짐(stick-slip)현상을 보이면서 스킬 소음이 발생한다고 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 스킬 소음의 발생 메커니즘을 규명하기 위해 차륜, 레일의 주파수 관점에서의 접촉력 특성을 파악하고자 했다. 스킬 소음을 실험실 조건에서 발생시키기 위하여 축소 스킬소음 시험장치를 제작하였다. 접촉력을 구하기 위하여 레일 롤러를 지지하는 서브 프레임 진동 데이터와 응답특성을 측정하여, 접촉력을 예측하였다. 계산된 접촉력 결과를 검증하기 위해서, 레일 롤러의 접촉점 변위를 계산된 접촉력을 이용하여 계산하고 레이저 변위센서로 측정한 변위 실험결과와 비교하였다. 또한 시험장치를 유한요소로 모델링하여, 계산된 접촉력에 의한 음향 방사 해석을 수행하였고, 그 음압 결과를 반무향실 조건에서 축소 스킬소음 시험장치 운영시 발생되는 소음의 크기와 비교하였다. 변위와 음압 결과가 실험 결과와 유사한 경향을 나타내었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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• pp.535-538
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• 1997

Studied in this paper was the lateral displacement of railway vehicle using the multi-body dynamic simulation program (VAMPIRE) and the BASS 501. The lateral displacement of railway vehicle is occurred by thc clearance between wheel flange and rail, the track irregularity, the property of each suspension of vehicle and the cant etc. The results of analysis shown that Vehicle is not interfere with subway platform in any conditions namely the tare and full load condition, the wheel. wear condition and the stationary and running of vehicle.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7941-7948
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• 2015

열차 운행시에 발생하는 전동소음은 열차 차륜과 레일 표면조도의 불균일성에 의하여 가진된 진동에 의해 발생된다. 따라서 열차 전동소음의 전달, 예측 및 분석을 위해서는 차륜과 레일표면의 음향조도(acoustic roughness)의 정확한 측정과 분석이 필요하다. 그러나 현재의 레일표면의 조도측정을 위한 장치와 방법은 작업자의 수작업에 의존한 트롤리 장치를 사용함으로써, 불일정한 측정속도와 흔들림과 같은 불안정한 인터페이스를 야기하여 측정값의 오차와 외란을 증대시키는 단점을 지닌다. 본 논문은 철도궤도의 레일상에서 자율 정속 주행하면서 레일표면의 음향조도를 측정하는 자동화 측정장치 및 플랫폼을 개발함으로써, 측정정밀도를 향상시키고 측정값의 불균일성을 감소시켰다. 또한 측정값의 신뢰도와 정확도 향상을 위해 동일한 복수의 변위센서 적용법을 제안하였으며 표준레일구간의 현장측정을 통해 동일 변위센서로부터 융합된 데이터의 정확성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.151-163
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• 2008

본 논문에는 KTX (Korean eXpres Train)을 위한 3차원 관절대차의 차량-교량 동적 상호작용의 해석모델의 공식이 제안되었다. 궤도틀림의 반주기적 파형이 FRA의 레일틀림 최대허용기준을 사용하여 제안되었고, 레일 이음매와 침목의 간격 또한 포함되었다. 궤도틀림은 수준, 구배, 수평 및 궤간틀림을 포함하고 있다. 결과적으로 나타나는 차량-교량 시스템 행렬은 매우 적은 요소를 포함하기 때문에 1차원의 배열에 저장할 수 있으며, 시간절약적인 해법을 창출한다. 반복기법을 포함하는 차량-교량 작용 계산의 수치적 알고리즘 또한 공식화하였으며, 차량-교량 상호작용을 모사하고 새로운 알고리즘에 의해서 이 문제를 풀기 위한 프로그램이 'XFINAS'라고 불리는 프로그램에 모듈로서 내포되었다. 새로운 프로그램에 의해서 계산된 결과가 검증된 2차원의 차량-교량 상호작용 모델의 결과에 의해서 검증되었다. 본 연구에서 제시한 3차원 해석은 차량의 보다 상세한 응답을 제공한다. 예를 들면, 회전운동-롤링, 요잉 및 피칭- 및 수평 및 수직운동에 대한 가속도를 제공할 수 있으며, 이러한 응답은 승객의 승차감 평가에 유용한 자료로 활용될 수 있다. 차량의 안정성과 차륜의 탈선 또한 본 프로그램에서 계산되는 차륜의 상대변위를 이용하여 직접적으로 계산이 가능하다.