• 대한기계학회논문집A
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• 제41권2호
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• pp.95-101
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• 2017

본 연구에서는 철도차량의 사고의 유형 중 가장 많이 발생되는 지그재깅 현상에 대해 이론 모델을 정립하여 선두차량의 지그재깅 거동에 대한 운동방정식을 도출하였다. 운동방정식을 풀기 위하여 미분방정식 수치해석법 중 가장 대표적인 Runge-Kutta 4차식을 사용하였고, 휠-레일 인터페이스에 의한 휠의 횡 변위는 운동에너지를 이용하여 추정하였다. 그리고 이론식을 검증하기 위하여 재그재깅 현상에서 가장 변위가 큰 연결기 위치에서의 횡 변위에 대해 시뮬레이션과 이론식을 비교한 결과 비 탈선 충돌조건에서 최대 편차율은 0.8 [%] ~ 4.7 [%] 발생하고, 탈선 충돌조건에서는 탈선이 일어나는 시점에서 차량의 횡 변위를 비교한 결과 최대 편차율이 0.6 [%] ~ 5.1 [%]로 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이론식을 사용하여 사고나 현상을 시뮬레이션으로 재현할 때 필요한, 전체적인 거동에 부합하는 차량 간 연결의 초기 off-set량을 예측할 수 있다.

• Wind and Structures
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• 제37권4호
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• pp.275-287
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• 2023

Subgrade differential settlement of high-speed railways was a pivotal issue that could increase the risk of trains operation. The risk will be further increased when trains in the subsidence zone are affected by crosswinds. In this paper, the computational fluid dynamics (CFD) model and finite element (FE) model were established, and the data transmission interface of the two models was established by fluid-solid interaction (FSI) method to form a systematic crosswind-train-track-subgrade dynamic model. The risk of high-speed train encountering crosswind in settlement area was analyzed. The results showed that the aerodynamic force of the trains increased significantly with the increase in crosswind speed. The aerodynamic force of the trains could reach 125.14 kN, significantly increasing the risk of derailment and overturning. Considering the influence of crosswind, the risk of train operation could be greatly increased. The safety indices and the wheel-rail force both increased with the increase of the wind speed. For the high-speed train running at 350 km/h, the warning value of wind speed was 10.2 m /s under the condition of subgrade settlement with wavelength of 20 m and amplitude of 15 mm.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.9-16
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• 2012

철도차량의 탈선은 발생 시 대형사고로 이어질 수 있어, 철도차량의 주행안전 확보 문제는 철도운영기관 및 시설기관의 주요 현안 사항이다. 현재 대차의 동적 안정성 특성 시험은 대차 주행시험대라는 시험설비를 이용하여 시험을 하고 있다. 그러나 실물을 대상으로 한 실물규모의 주행시험대상에서의 동특성 시험은 시험 준비와 관련된 시험비용 및 시험소요 시간의 증가, 다양한 시험조건 설정 측면에서 어려움이 있다. 이러한 단점을 극복하고자 시험 편의성 측면에서 축소형 주행시험대를 활용하고 있으나 국내에서는 아직까지 축소대차, 축소트랙 등의 기초적인 수준의 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 철도차량의 동적 거동을 예측하는 방법으로서 소형탈선시뮬레이터를 이용하여 상사기법이 적용된 1/5 축소대차의 주행안정성 시험에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 시험데이터와 해석데이터를 비교·검증하기 위하여 상용해석프로그램을 이용하여 해석모델을 구현하고, 이를 이용하여 도향상에 따른 1/5 축소대차의 동적특성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.692-700
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• 2007

국내에서 개발된 한국형 틸팅열차는 현재 시제차량 제작을 마치고, 충북선을 시작으로 시운전 시험이 단계적으로 진행되고 있다. 시운전 시험에서는 한국형 틸팅열차의 시스템 안정화를 위해 차량 외에 궤도, 구조물, 전차선, 신호 등 각 시스템 상호간의 인터페이스 검증이 필요하며, 선로구축물 분야에서는 개발차량의 증속이 궤도구조에 미치는 영향을 비롯한 궤도부담력 검토를 통해 궤도구조의 안정성과 주행안정성 평가가 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 틸팅차량이 기존선 선로중 취약개소인 곡선부를 증속할 때 궤도에 미치는 영향을 검토하고자, 현재 시운전 시험이 진행되고 있는 충북선 및 호남선 구간 중 일부 선호를 대상으로 틸팅차량 주행이 기존선 궤도성능에 미치는 영향을 분석하였다. 틸팅열차, 고속열차 및 일반열차(무궁화, 화물)가 기존선 주행시 궤도각부의 거동특성을 파악하기 위해 윤중, 횡압, 레일 휨응력, 레일 수직 횡변위, 침목 수직변위 등을 측정하여 비교 분석함으로써 향후 기존선 속도향상을 위해 투입될 틸팅차량이 궤도에 미치는 영향을 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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• pp.207-233
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• 2023

Steel-concrete composite box girder bridges are widely used in the construction of highway and railway bridges both domestically and abroad due to their advantages of being light weight and having a large spanning ability and very large torsional rigidity. Composite box girder bridges exhibit the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip under various loads during operation. As one of the most commonly used calculation tools in bridge engineering analysis, one-dimensional models offer the advantages of high calculation efficiency and strong stability. Currently, research on the one-dimensional model of composite beams mainly focuses on simulating interface longitudinal slip and the shear lag effect. There are relatively few studies on the one-dimensional model which can consider the effects of restrained torsion, distortion and interface transverse slip. Additionally, there are few studies on vehicle-bridge integrated systems where a one-dimensional model is used as a tool that only considers the calculations of natural frequency, mode and moving load conditions to study the dynamic response of composite beams. Some scholars have established a dynamic analysis model of a coupled composite beam bridge-train system, but where the composite beam is only simulated using a Euler beam or Timoshenko beam. As a result, it is impossible to comprehensively consider multiple complex force effects, such as shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip of composite beams. In this paper, a 27 DOF vehicle rigid body model is used to simulate train operation. A two-node 26 DOF finite beam element with composed box beams considering the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip is proposed. The dynamic analysis model of the coupled composite box girder bridge-train system is constructed based on the wheel-rail contact relationship of vertical close-fitting and lateral linear creeping slip. Furthermore, the accuracy of the dynamic analysis model is verified via the measured dynamic response data of a practical composite box girder bridge. Finally, the dynamic analysis model is applied in order to study the influence of various mechanical effects on the dynamic performance of the vehicle-bridge system.