• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.175-181
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• 2007

본 연구에서는 지하철용 전동차의 현가장치를 구성하는 1차 현가장치 및 2차 현가장치의 강성 및 감쇠지수 변화가 전동차의 상하진동에 미치는 영향을 분석하였다. 실제 운행 중인 전동차에 대하여 액슬박스, 대차, 객차에서 측정된 진동 데이터를 바탕으로 대차와 차체로 구성된 2자유도계 해석모델을 생성하였고, 실측된 윤축의 진동을 입력신호로 하여 수치해석을 수행하였다. 1, 2차 현가장치의 강성 및 감쇠지수의 변화에 따른 응답을 고찰한 결과, 차량의 상하진동에 지배적인 영향을 주는 설계변수는 2차 공기스프링의 강성임을 알았다. 또한 이러한 결과는 ADAMS/RAIL 전산해석을 통해서도 검증할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.909-914
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• 2009

철도차량의 주행안전성과 승차감을 결정하는데 있어서 현가장치는 중요한 요소이며, 현가장치 강성은 차량 설계 단계의 중요한 설계변수이다. 고속에서의 주행안전성을 위해 1차 현가장치에 강한 강성을 부여하는데 이는 곡선 주행성능을 감소시키는 단점이 있어 주행안전성과 곡선주행성능을 절충하면서 현가장치의 강성을 조절하고 있다. 본 연구에서는 철도차량의 현가장치 강성을 변화시켜 가면서 주행안전성 향상을 위한 현가장치를 최적화하는데 목적을 두고 있다. 현가장치 최적화를 위해 1, 2차 현가장치의 위치 및 길이, 폭, 강성, 감쇠력 등을 설계 변수로 하여 해석을 진행하였다. 현가장치 최적화 해석결과, 1, 2축 내 외측 차륜의 탈선계수 값이 초기 모델과 비교하여 감소한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.617-623
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• 2020

다수의 승객을 운송하는 도시철도 전동차는 도시 철도교통시스템의 핵심이다. 따라서 차량의 동적성능이 확보가 차량 안전 확보 및 승객서비스 차원에서 선행되어야 한다. 철도차량의 진동, 승차감과 같은 동적거동은 현가시스템 구조 및 현가요소에 따라 크게 영향을 받는다. 철도차량의 현가시스템은 윤축과 대차간 1차현가시스템, 대차와 차체간 2차현가시스템으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 국내에서 운용되고 있는 전동차 현가구조에 따른 전동차의 동적거동에 대하여 분석하고자 한다. 현가구조가 상이한 2종류의 전동차에 대하여 실제 선로에서 동일 주행조건으로 주행시험을 수행하였으며 차량의 진동을 계측하였고 진동과 승차감, 진동감쇠율과 같은 동적거동 특성을 분석하였다. 시험결과, 차체 진동성능은 좌우방향은 B대차가, 상하방향은 A대차가 상대적으로 우수하게 나타났다. 승차감은 전반적으로 A대차가 B대차에 비하여 우수하게 나타났다. 진동감쇠율을 보면, 1차현가시스템은 고무스프링이 적용된 A대차에 비하여 코일스프링이 적용된 B대차의 진동감쇠 성능이 우수하며 2차현가시스템은 코일스프링에 비하여 공기스프링이 적용된 A대차의 진동감쇠 성능이 우수하다. 본 논문의 결과는 향후 철도차량 신차 설계 과정에서 현가구조 설계 및 현가요소 선정 시, 유용한 자료로 활용될 것이라 기대된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 춘계학술대회논문집; 한국과학연구소, 21 May 1993
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• pp.86-92
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• 1993

자동차의 현가장치에 대한 능동제어연구는 국내외적으로 활발히 진행되어 왔다. 수동식현가장치는 단순히 스프링과 감쇠기로 차체의 진동을 수동 제어 하므로 성능 향상에 한계가 존재하게 된다. 수동식 현가장치가 강성계수와 감쇠계수를 조절함으로써 차체로 들어오는 진동을 억제하는 반면, 능동식제 어는 보통 유압을 이용하여 효율적으로 차체에 들어오는 진동을 억제시키게 된다. 일반적으로 자동차가 능동현가장치 설계시 요구되는 사항은 탑승자의 승차감, 조종성, 현가장치의 공간확보 문제, 경제성(제어력), 실제적으로 자동 차에 적용할 수 있는 능동제어기법인가 하는 문제이다. 자동차 능동식 현가 장치는 보통 1/4 car (2자유도계), Full-car 모델 (7자유도계) 등으로 모델링 을 하여 능동제어기를 설계한다. 1/4 car 모델의 특징은 해석이 비교적 단순 하고 현가장치의 동적거동을 이해하는데 유용하고 실험을 하거나 실제 자동 차에 적용하기 쉬운 반면에 Full-car 모델에 비해 제어력의 효율이 떨어진다 는 단점이 있다. 그 이유는 1/4 car 모델은 차체의 동역학적 특성을 고려하 여 설계하지 않았기 때문에 4개의 독립현가차축에서는 오직 그 현가축방향 으로 발생하는 수직방향의 진동만을 제어하기 때문이다. 따라서 동역학적 역 성에 기인하는 운동을 제어하는 비효율적인 제어력이 공급된다는 단점을 갖 는다. 이에 비해 full-car 모델은 주행모드(수직, 롤링, 피칭운동)간의 연성을 고려하여 제어기를 설계할 수 있기 때문에 1/4 car 모델에 비해 제어력의 효 율이 높다는 장점이 있는 반면에 모델이 수학적으로 복잡하므로 제어력을 구하는데 계산량이 많고, 실제 자동차에 적용하기에 복잡하다는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 쉽게 실험할 수 있고, 실용화할 수 있는 1/4 car 모델에 대하여 능동제어기를 설계하여 실제자동차에 능동제어기를 적용할 때 참고가 될 수 있도록 하였다. 자동차는 저주파영역의 밴드통과필터 역할 을 하므로 저주파에서의 성능, 특히 탑승자가 민감하게 느끼는 0.5Hz - 10Hz 부근의 주파수성능은 승차감, 조종성에 상당히 중요하다. 이에 본 논문 에서는 0.5Hz - 10Hz 부근의 승차감, 조종성의 향상에 초점을 두고 차체의 속도를 출력변수로 한 LQG/LTR 제어기를 설계하였다. LQG/LTR 설계기법 은 안정도-강인성이 좋은 체계적인 설계기법으로서 전 상태를 측정할 필요 가 없으므로 실제 적용시 효과적이다. 또한 자동차의 제원의 변화에 대한 고 유치의 민감도해석과 새로운 개념으로 안정도-강인성(Robustness)해석을 하 여 수동시스템과 능동시스템의 강인성을 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.547-557
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• 2020

본 연구에서는 캡슐트레인의 승차감 향상을 위하여 캡슐트레인 모델 내의 현가장치에 감쇠 제어 장치를 적용하고 그 효과를 검토하였다. 캡슐트레인의 부상 방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 별도의 부상제어가 필요 없고 부상 공극이 큰 장점이 있다. 하지만, 본 부상 방식은 공극 변화량이 크고 외부로부터 유입되는 진동에 대한 작은 감쇠 특성으로 인해 캡슐트레인의 승차감을 저하시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 캡슐트레인의 승차감 향상을 위해서 1차 및 2차 현가장치 내에 적용되는 감쇠 제어 장치를 고려하였다. 1차 현가장치에 적용되는 감쇠 제어 장치는 외란에 의해 발생하는 진동이 대차로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 하고, 2차 현가장치 적용되는 감쇠 제어 장치는 대차의 진동이 차체로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 한다. 감쇠 제어가 승차감에 미치는 효과를 검토하기 위하여 캡슐트레인 모델을 기반으로 한 동특성 해석 시뮬레이션을 수행하였다. 검토 결과, 현가장치 내 감쇠 제어를 통해 ISO 기준의 승차감 규격을 만족할 수 있음을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제25권3호
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• pp.198-203
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• 1985

제동시 균형 문제나 약간 무거운 조향력등의 전륜구동장치을 설계하기 위한 단점들은 Negative 또는 Zero scrub Radius 의 현가장치를 가능케 하는 이론적 기술적 보완 및 해결이 되고 또한 X형 브레이크 파이프 개발로 한 회로 파열에서도 더욱 안정된 제동을 할 수 있게 된다. 따라서 (1) 중. 소형 승용차에서 절대적 비중을 차지하고 있는 실내 유효공간을 훨씬 크게할 수 있는 점 (2) 후륜구동에 비해 손쉽고 갑싸게 4륜 독립 현가장치가 가능하기 때문에 승차감에서 탁월한 개선이 이루어 진다는 점 (3) 우수한 직진(방향) 안정성과 선회성능을 얻을 수 있는 점 (4) 경량화 및 전동(轉動) 손실 감소에 따른 연비 향상 등의 커다란 장점으로 전륜구동차는 기술적인 면에서 후륜구동차에 비하여 그 격을 달리하고 있으며 몇 년 전부터 모든 자동차 회사가 신규 설계 개발중인 차는 전륜구동차로 밝혀지고 있으며 사용자의 전륜구동차에 대한 선호도는 계속 크게 증가할 것으로 보인다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권7호
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• pp.597-602
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• 2015

In this paper, we studied the steering performance of wheelset with primary suspension characteristics of railway vehicle. We carry out dynamic analysis and experimental study for the vehicle models which are different primary suspension characteristics. The steering angle of a vehicle model (Case 1) operating in domestic subway lines is insufficient compared with an objective steering angle for curved track. And the steering angle of a vehicle model (Case 2) with improved self-steering performance of wheelset is a little improved compare to previous vehicle model. But also Case 2 model is still insufficient compared with an objective steering angle and has its limit in steering performance. So to overcome this limit of steering performance of passive type railway vehicle, an active steering technology is being developed. In case of vehicle model with active steering system, the steering performance is improved remarkably compared to passive type vehicle model.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.39-44
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• 2008

본 연구에서는 실측 주행시험 결과데이터를 바탕으로 윤축 진동과 설계변수간의 관계를 규명하고자 2 자유도계 모델을 구성하였다. 특히 2차 현가장치인 공기스프링의 점탄성 특성을 반영하기 위해 니시무라 공기스프링 모델을 적용하였다. 수치해석 결과 내부 압력 감소 및 보조 공기탱크 체적 증가 시 객차 가속도응답이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 안정성을 헤치지 않는 범위 내에서 현가장치의 강성을 조정해 볼 필요가 있음을 알았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.84-90
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• 2018

철도차량의 거동을 해석하기 위하여 다물체 동역학 모델을 구성함에 있어 현가시스템을 구성하는 스프링, 댐퍼와 같은 현가요소에 대한 스프링강성이나 감쇠계수와 같은 물성치 파악은 매우 중요하다. 그 중 1차, 2차 현가시스템에 주로 활용되고 있는 코일스프링에 대한 동역학 모델을 구성함에 있어 축방향 강성은 도면이나 설계자료에 명확하게 명시되어 있지만 횡방향에 대한 물성은 명시되어 있지 않아 동역학 해석 모델 구성에 어려움을 안고 있다. 따라서 본 논문에서는 철도차량의 현가시스템에 폭 넓게 적용되고 있는 코일스프링에 대한 횡강성을 해석하기 위한 모델에 대하여 검토하고자 한다. 코일스프링 시료에 대한 횡강성을 해석하고자 유한요소해석 방법을 수행하였고 Krettek와 Sobczak의 코일스프링 횡강성 해석모델을 적용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 코일스프링 시료를 대상으로 횡강성 특성시험을 수행하여 해석모델과의 적합성을 검토하였다. 시험결과와 비교한 결과, Krettek와 Sobczak의 코일스프링 횡강성 해석모델을 적용하고 보정계수를 수정한 결과가 시험결과에 근사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 유변학
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• 제11권2호
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• pp.112-121
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• 1999

현가장치의 기능은 노면으로부터의 진동이나 충격을 차체와 격리시키며 주행시 차량의 안전성을 확보하는데 있다. 고정된 스프링과 댐퍼의 특성으로는 두 가지 차량 주행특성을 나타내는 차체 가속도와 타이어 동적력을 최소화할 수 없으므로 가변형 댐퍼를 이용한 반능동식 현가장치로서 승차감과 주행 안정성을 동시에 고려하여 성능 지수를 설계하는 LQ(Linear Quadratic)제어 이론을 적용하는 연구가 진행되고 있다. LQ 제어 성능지수의 가중함수는 주파수와 시간에 관계없이 상수로 고정되기 때문에 각 요소에 대한 비중이 모든 상황에서 동일하나 승차감이나 주행 안정성의 평가기준이 모든 주파수에서 동일하지 않으므로 본 연구에서는 자기유변댐퍼를 장착한 1/4차의 반능동형 현가장치를 구성하고 LQ 제어의 문제점을 해결하는 Frequency shaped 최적 제어를 이용하여 특정 주파수 범위에서 차량의 승차감과 주행 안정성을 향상시킨다. Frequency shaped 최적 제어는 가중치가 주파수의 함수인 성능 지수를 통해 제어 규칙을 구하는데, 가중함수의 설계기준을 인간이 가장 민감하게 느끼는 4~8Hz의 주파수에서는 승차감에 두고 차축 고유 진동수 부근에는 주행안전성에 둔다. 모사실험과 실험 결과로부터 Frequency shaped 최적 제어기를 장착한 반능동형 현가장치가 승차감과 주행 안정성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.