• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.19-27
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• 2014

도시철도는 도심내를 운행하는 철도차량으로써, 도시철도 이용이 활발해지고 운행 계획에 따라 급곡선 구간의 운용이 필요할 것으로 예상된다. 하지만 이러한 급곡선 선로에서는 철도차량의 주행 안정성이 현저히 감소하며 크리피지가 증가하게 된다. 크리피지는 차륜이 레일 위를 구를 때 접촉면에서의 속도차에 의한 미끄러짐 량으로 차륜 마모, 진동 등의 원인이 된다. 따라서 크리피지를 줄이는 것은 주행 안정성 확보 및 환경 문제, 비용 저감에 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 급곡선 선로 주행에 의한 주행방향 크리피지 발생 정도를 전동차를 모델링하여 분석하고 나아가서 급곡선 선로 주행 시 발생할 수 있는 문제점을 최소화하기 위한 대차 특성을 최적화한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.75-82
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• 2011

도로표지용 도료의 품질기준은 KS M 6080의 품질기준을 만족하는 제품들의 경우에도 시공 후 일정기간이 경과한 후에는 도료 자체의 부착력 문제로 교통량 증가에 따른 자동차 차륜에 의한 도료 자체의 마모 손실에 의하여 재귀반사 기능을 부여하는 유리알의 마모 및 탈리로 시인성이 급격히 저하되고 있다. 이에 따른 야간 교통 사고율 증가와 동시에 추가 교통 안전을 위한 부가 보완시공으로 안전시설 제비용이 직접비용으로 유발되고 있으며, 직접비용보다 추가공사로 인한 교통체증으로 사회간접 비용이 증가되고 있다. 특히, 차선의 품질 규격이 KS M 6080 제품에 만족한다 하더라도 빗물의 수막(水膜)에 의한 유리알의 굴절율 차로 재귀반사기능을 하는 차선 도료용 유리알의 기능을 발휘하지 못하여 운전자의 시인성은 열악함을 알 수 있다. 따라서, 국외에서 많이 사용되고 있는 마모성이 우수한 수용성 차선도료, 고성능 융착식 도료, 상온경화형 도료를 도입하여 성능을 비교 검토하였다. 본 연구에서는 차선재료의 내구성 향상을 위해 EN 1436규격에 의한 내마모성 시험을 수용성, 융착식, 상온경화형 도료에 실시하여, 재귀반사도 성능이 우수한 차선재료의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.697-704
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• 2017

본 연구는 영업운행 중인 고속열차의 진동 문제를 고찰하고, 이를 개선하기 위하여 진행되었다. 먼저 고속열차의 진동 수준을 알기 위하여 차체 진동가속도에 대한 측정이 수행되었다. 측정결과 운전실이 객차보다 진동이 크며, 열차 후미로 갈수록 진동이 더 커졌다. 운전실 및 객차 모두 수직방향 진동이 횡방향 진동에 비해서 크며, 콘크리트 구간에 비해 자갈궤도에서 진동의 최대값이 크다. KTX-산천 진동 경향과 개선점을 도출하기 위하여 동역학 해석을 수행하였다. 해석결과는 시험 결과와 유사하였으며, 객차 양 끝단의 단부객차 상부와 동력차량의 진동을 저감시킬 필요가 있었다. 객차의 진동을 저감하기 위하여 KTX-호남(200호대) 차량은 4가지 개선 설계를 수행하였고, 이 중 KTX-산천에 적용할 수 있는 방법을 해석에 적용하였을 때, 정상구간에서는 2.2%, 분기기구간에서는 11% 정도 진동이 감소할 것으로 예상되었다. 동력차량의 진동 저감을 위해 2차 코일스프링의 강성을 감소시키고, 2차 수직댐퍼의 댐핑계수를 증가시키는 방안을 제안하였다. 현가장치의 불량, 오조립 등 성능저하가 차체 및 대차의 진동을 증가시키는 것을 시운전 결과와 해석결과를 통하여 살펴보았으며, 현가장치 올바른 유지보수가 차량 진동을 저감시킴을 알 수 있었다. 차륜 마모에 대한 적절한 관리는 운행 효율 및 차체 진동저감에 중요한 역할을 하며, 현재 차륜 프로파일을 변경하여 차륜 삭정간의 주행거리를 늘리려는 연구가 진행 중이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제33권7호
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• pp.529-534
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• 2016

During the past few years, several incidents of freight car wheel failure during operation have occurred due to fatigue crack and overheating from braking. Tensile residual stress on the wheel tread creates an environment conducive to the formation of thermal cracks that may threaten the safety of train operations. It is important to investigate the residual stress on wheels in order to prevent derailment. In the present paper, the residual stress on wheels is measured using the x-ray diffraction system and the residual stress is analyzed using FEM. The result shows that the residual stress on the wheel rim is lower than that on the wheel tread center and the stress on over-braked wheels changes from compression residual stress to tensile residual stress.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.442-449
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• 2000

Before the complete construction of new high-speed line between Seoul and Pusan, KTX is going to operate on both new high-speed line between Seoul and Daegu and electrified conventional lines between Daegu and Pusan. Then, the wheels of KTX are going to operate on various rails such as KS50N and KS60 of conventional line as well as UIC60 of high-speed line. Also, conventional line will have a mixed traffic mode with various types of trains operating on it, such as Saemaul and Mugunghwa. Hence, this study reviews the wear phenomena of wheels and rails in geometrical point of view by comparing their profiles. The analyses of the results show that because UIC60 rail is designed for KTX, KS50N rail whose profile is similar to that of UIC60 will not have any impact on the shape of wheel wear. On the other hand, KS60 rail is expected to have partial wear on both the flange of KTX wheel and the gauge corner of the rail in the initial stages. However, the operation of the trains whose wheels have 1/20 conicity will cause partial sidewear on the inside of the rail and the movement of the contact point between KTX wheel and the rail toward the inside of the track. As a result, the flange wear of KTX wheel will be reduced and the formation of wear-equilibrium profile will be faster.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.797-803
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• 2019

본 연구는 동력분산형 고속열차의 횡방향 진동을 저감하기 위하여 진행되었다. 동역학 해석을 통한 연구에서 동력분산형 고속열차 시제차량(HEMU-430X)은 고속열차에서 주로 사용되는 차륜프로파일(XP55, GV40, S1002)에 관계없이 낮은 등가답면구배에서 횡방향 진동이 커지고, 차륜 마모가 진행되어 등가답면구배가 커지면 횡진동이 감소하는 경향을 보였다. 이는 HEMU-430X에 적용된 현가장치 특성치들의 조합된 결과로 인해 등가답면구배가 낮을 때 차체와 대차가 1.4Hz의 주파수로 공진하여 차체 헌팅이 발생되기 때문이다. 고속열차의 횡방향 진동저감에 대한 해외 사례에서 요댐퍼의 유압강성(Hydraulic stiffness)을 낮추어 진동을 개선한 사례를 고찰하였다. 요댐퍼의 시리즈 강성은 유압강성과 탄성조인트의 조합인데 본 연구에서는 유압강성 조정대신 비교적 간단하게 할 수 있는 탄성조인트의 강성을 낮추어 횡방향 진동을 개선하고자 하였다. 신규 제작된 탄성조인트를 적용한 요댐퍼의 시리즈 강성은 기존 요댐퍼 대비 60% 수준으로 낮았다. 60% 수준의 시리즈 강성이 적용된 요댐퍼를 HEMU-430X의 TC~M2 3량에 설치하여 시운전 시험을 수행하였다. 시운전 시험 결과 TC를 선두로 한 하행 주행 시 TC~M1의 횡방향 진동이 개선되고, MC를 선두로 한 상행 주행 시 후미 TC차량의 횡진동이 개선되는 결과를 보였다. 본 연구의 진동저감 방안은 향후 영업운전을 위해 도입되는 EMU-250 및 EMU-320의 횡방향 진동 문제 발생 시 해결책으로 적용할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.603-610
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• 2016

국내에 고속열차가 도입된 지 12년이 지났고, 국내기술로 개발된 KTX-산천도 운행한지 6년 정도 되었다. 호남선 고속철도의 개통으로 현재 국내 고속선로의 수송용량은 거의 포화상태가 되었고, 이에 따라 수송용량을 증대하기 위하여 열차의 운행속도를 높이는 연구 등 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구는 그 중 일부로 KTX-산천 고속열차의 운행속도를 350km/h로 높이기 위하여 열차의 임계속도를 향상시키기 위해 수행되었다. KTX와 KTX-산천 영업운행 차량에서 측정된 차륜마모 데이터를 이용하여 KTX-산천 편성 모델에 대한 동역학해석을 수행하였고, KTX-산천 영업차량에서 측정된 진동가속도 측정결과와의 비교를 통하여 해석결과의 타당성을 검증하였다. 고속열차의 운행속도 향상을 위하여 열차의 임계속도 향상을 목표로 대차 주요 현가장치 파라미터에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 민감도 분석을 통해 최적화를 위한 주요 현가장치 파라미터를 선정하였고, 반응표면분석법에 의해 2차 회귀 모형 함수를 추정하였다. 2차의 목적함수를 최소화시키는데 있어서 효율적인 성능을 발휘하는 SQP 방법을 사용하여 최적화를 수행한 결과 KTX-산천의 임계속도가 9.4%정도 증가함을 확인하였다. 최적화된 현가장치 파라미터는 KTX-산천 영업속도를 300km/h에서 350km/h로 향상시키기 위한 신규대차 설계 시 반영될 예정이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.311-319
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• 2017

철도차량의 1차 현가장치는 윤축과 대차를 구속하는 장치로써 각 방향의 강성에 따라 차량의 동특성에 큰 영향을 미치며, 동특성을 향상시키기 위해서는 각 방향 강성을 다르게 요구하는데 일반적인 현가장치의 형상으로는 각 방향의 강성을 다르게 설계하기란 어렵다. 따라서 본 논문에서는 코니칼 러버 스프링(Conical rubber spring)을 이용하여 각 방향의 강성을 다르게 설계할 수 있도록 최적화 기법을 적용하여 목표값과 해석값의 RMS(Root Mean Square) 값을 이용하여 최적화를 수행하고 최적형상을 토대로 모델의 취약부의 형상을 보완하여 최종 모델을 제안한다. 실제 모델을 개발하여 정하중 시험을 통해 목표 강성값과 약 7.7%의 편차평균을 나타내 최적화 모델의 신뢰성을 입증하였다. 또한 최종 강성값을 다물체 동역학 모델에 적용하여 안정성과 곡선 주행성능 해석을 수행하였으며 적용모델의 임계속도는 대상 모델의 주행 최고속도인 110km/h 보다 높은 190km/h이며 차륜의 마모지수는 기존대비 34% 감소하여 조향 성능이 향상되었음을 확인하였다.