• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.169-174
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• 2013

고성능 EMU 열차의 형상 개선을 통한 공기저항 저감 효과를 알아보기 위하여 3차원정상 Navier-Stokes 방정식과 2방정식 난류 모델을 이용한 전산유체역학을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 전산시뮬레이션에는 FLUENTTM ver.13과 Gambit 2.4.6이 사용되었으며, 기본 형상과 유선형으로 개선된 형상에 대하여 계산을 수행하였다. 또한, 터널 내 주행 시의 공기저항 특성을 살펴보기 위하여 개활지에서의 공기저항 계산도 수행하였으며, 차량 별 공기저항 기여도에 대한 분석도 수행되었다. 유선형으로 개선된 형상의 열차는 절편형 전두부와 돌출된 상부 및 하부구조를 가진 기본 형상 열차에 비하여 약 9.8%의 공기저항이 저감된 것을 확인하였으며, 공기저항 저감에 따른 주행저항의 저감은 시속 80km/h에서 약 4%에 이르는 것으로 나타났다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권2호
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• pp.65-72
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• 2019

In long freight trains, there is a brake time delay in neighboring freight cars, which causes damage and fractures in the couplers, especially at their knuckle. A problem in the couplers of the cars can cause derailment and damages of human life and property. In this study, maximum forces on the couplers are studied when a long freight car brakes with the brake delay time and coupler gap. We make a dynamic model of 50 freight cars and couplers, applying contact between the couplers and a characteristic curve to express the force and displacement of the buffers using SIMPACK, which is a multi-body dynamics program. We use EN 14531-2, which is a standard of freight car brakes, to verify the dynamic model. Then, we compare the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the two carriages of a locomotive in the model based on the dispersed double head control system. The result shows that all coupler gap conditions satisfy the infinite lifetime of the material when the brake delay time is 0.1 second.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.115-121
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• 2017

도시철도 터널 내에 축적된 미세먼지(PM10 and PM2.5)의 제거를 위해 사용되는 분진흡입차량은 에어 블로어와 흡입시스템으로 구성된 하부흡입시스템의 설계방법에 따라 성능이 달라진다. 본 논문에서는 터널 집진차량의 하부에 설치된 먼지 흡입시스템의 효율 향상을 위하여 흡입구와 에어 블로어에 코안다 효과를 이용한 유속 조절장치를 적용하여 그 효과를 확인하였다. 특히, 공기 유동에 대한 수치해석을 통하여 진공 흡입구 내에 코안다 효과를 이용한 유속조절장치를 적용하였으며, 유속 조절각이 약 90도 내외일 때 유속의 상승과 더불어 유동의 안정화가 동시에 이루어질 수 있음을 확인하였다. 또한 링 블로어에 의해 동작되는 에어 나이프형 공기 블로어는 양쪽 끝 가장자리에 코안다 효과를 유도할 수 있는 엣지 구조를 삽입함으로써 블로어 양 끝단의 유속 저하를 개선할 수 있음을 확인하였다. 이러한 4개의 통합된 모듈 형식의 흡입 시스템의 설계는 최적화를 통하여 바닥 먼지가 비산됨과 동시에 흡입구로 흡입되어 궤도면에 누적된 미세먼지와 초미세먼지의 제거에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.319-326
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• 2018

열차제어시스템에서 열차간 추돌을 방지하기 위한 안전간격은 열차의 비상제동에 따른 제동거리를 기반으로 한다. 제동거리 성능평가는 동역학적 해석과 시운전시험을 통한 확인이 있으나 두 방법 모두 차륜과 레일의 점착계수의 약화 등과 같은 조건을 모두 고려할 수 없기 때문에 열차제어시스템의 설계에 활용하기에는 충분하지 않다. 따라서 본 연구에서는 다양한 환경을 고려할 수 있는 몬테카를로 방법을 이용하여 제동성능을 분석하고자 하였다. 제동모델은 비상제동에서 사용하는 공기제동을 기초로 하였으며, 제동압력, 제동효율, 제동 마찰계수, 점착계수, 차량의 질량분포 등을 고려할 수 있도록 모델링하였다. 영향 인자 분포의 변화에 따른 제동성능의 변화를 검토하고 이를 바탕으로 제동장치의 품질 제어를 통해 제동성능은 개선될 수 있음을 확인하였다. 또한, 열차를 구성하는 차량 편성에 따라 제동성능의 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 열차제어시스템의 안전간격 설계의 기초자료로 활용될 뿐 아니라 철도차량의 제동성능 향상의 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.1320-1326
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• 2011

The maximum speed of high-speed rail is restricted to various factors such as track condition including slope and radius, tunnel and dynamic stability of vehicle. Among the various factors, traction effort and resistance to motion is principal and basic factor. In addition, at high speed over 300km/h, aerodynamic drag amounts up to 80% of resistance to motion, that it can be said that aerodynamic drag is the most important factor to decide the maximum speed of high-speed rail system. This paper deals with a measure to increase the maximum speed of high-speed train by reducing aerodynamic drag. The traction effort curve and resistance to motion curve of existing high-speed train under development has been employed to set up the target of aerodynamic drag reduction to reach up to 500km/h without modification traction system. In addition, the contribution of various sources of aerodynamic drag to total value has been analyzed and the strategy for implementation of aerodynamic drag reduction has been discussed based on the aerodynamic simulation results around the train using computational fluid dynamics.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.75-80
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• 2011

In the area of wheel on rail vehicle, hunting stability which is generated by lateral motion is one of important characteristics for running safety. It might cause not only oscillation of vehicle but also derailment in an unstable area of the high speed. A Maglev vehicle is usually controlled the voltage to maintain the air gap between electromagnet and track. However, in Maglev system, an occurrence possibility of hunting motion could be high, because Maglev vehicle is not controlled directly lateral force between electromagnet and track in the curved guideway. In this paper, running safety is evaluated when Maglev vehicle run on guideway at high speed according to installment of damper between maglev vehicles and bogies, and to analyze the effect of it. Also, the parametric study is carried out for selecting effective lateral damper properties through the simulation. To accurately predict the running safety, 3d multibody dynamics models which are included air spring, guideway conditions and irregularities profile are used. With the results acquired, suggestions were made whether to adopt the damper and how to optimize the damping characteristics.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.2164-2168
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• 2003

Real time control system such as in factory automation fields, defense field, aerospace, railway industries, financial trading and so forth, includes multiple computers on multiple nodes, and share data to process various actions and functions. This is similar to multitasking in a multiprocessor computer system. The task processing efficiency of such system is proportionally increased by process speed of each process computer. And also it is greatly influenced by communication latencies of each node. To provide proper operation of such real time system, a network that can guarantee deterministic exchange of certain amount of data within a limited time is required. Such network is called as a real time network. As for modern distributed control system, the timeliness of data exchange gives important factor for the dynamics of entire control system. In a real time network system, exchanged data are determined by off-line design process to provide the timeliness of data. In other word, designer of network makes up a network data table that describes the specification of data exchanged between control equipments. And by this off-line design result, the network data are exchanged by predetermined schedule. First, this paper explains international standard real time network TCN (Train Communication Network) applied to the KHST (Korean High Speed Train) project. And then it explains the computer program developed for design tool of network data table of TCN.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집C
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• pp.345-350
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• 2001

Dynamic behavior of high speed train is very important because the high speed train should be safe and satisfied with the ride comfort. An eddy current brake system is mounted on trailer bogie and wheelset. The eddy current braking force longitudinally exerts on the articulated trailer bogie and the attraction force vertically exerts on the wheelset. Because a frame of eddy current brake system is flexible, these forces generate the vertical vibration at middle point of the frame. Also, the vibration change the vertical clearance between an electromagnet and top of rail which affect the magnitude of braking and attracting forces. Therefore, the dynamic behavior of the eddy current braking system must be predicted for design the dynamic characteristic of its mounting system when normally operate on rail which have irregularity. Vampire program is used for prediction of the dynamic behavior of an eddy current braking system. Five design variables and five performance index are considered for optimization through D-optimal experimental design in this paper. Also model center is used to search the optimal point for sum of performance index with variational matric method.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.590-595
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• 2007

It is important to predict the collision behavior of a train consist to improve its crashworthiness. To analyze crash behavior of train, four kinds of methods are mainly used so far. The first is method using multibody dynamics to predict the gross motion of the train set. The second uses 3D FE model to apply the section analysis method in order. The third is used to deduce design specification and evaluate the crashworhiness of a train by using 1D model. The last is to constitute 2D model to check overriding and coupling devices. The train evaluation procedures are so complex that it is difficult to understand or deal with. In this study, VTM for railway train was introduced to simplify the procedures. VTM involves 3D models, 1D models and dynamic components such as suspension and coupling. The method using hybrid concept model makes it possible to do all the things that are mentioned above. To analyze crash behavior tendency of VTM, the model was simulated and the simulation results were discussed.