In this paper, a theoretical formulation of a simplified wheel-set model for collision-induced derailments was evaluated by numerical simulations for the wheel-climb derailment and wheel-lift derailment types. The derailment types were classified into the wheel-climb derailment and the wheel-lift derailment according to the friction force direction of the wheel-flange. The wheel-climb derailment type was classified into Climb-up, Climb/Roll-over, and Roll-over-C, and wheel-lift derailment type was classified into Slip-up, Slip/Roll-over and Roll-over-L. To verify the theoretical equations derived for the wheel-climb derailment and the wheel-lift derailment, dynamic simulations using RecurDyn of Functionbay and Ls-Dyna of LSTC were performed and compared for some examples. The derailment predictions of the suggested theoretical formulation were in good agreement with those of the numerical simulations. The direction of the frictional force between the wheel-flange and the rail can be well predicted using the suggested derailment formulation at a initial derailment.
본 논문에서는 윤중감소를 고려한 이론적 새로운 탈선계수 모델을 제시한다. 본 탈선계수 모델은 열차 충돌 원인 탈선현상을 예측할 수 있는 단일 윤축의 이론적 탈선모델을 바탕으로 도출한다. 현재 국내 탈선규정에서는 플랜지 각이 $60^{\circ}$ 이고 마찰계수가 0.3인 조건을 나달식에 적용하여 탈선계수를 구한 후 안전율을 적용하여 0.8을 규정하고 있으나, 플랜지 각이 변경되면 이론적 설명이 부족하게 된다. 따라서 제시한 탈선계수 이론모델을 이용하여 탈선계수 규정 값 0.8을 이론적으로 접근해본다. 또한 국내탈선규정에서 윤중 감소율을 50%까지 허용하고 있으나 명확한 규정근거를 제시하고 있지 않다. 따라서 윤중 규정 50%감소와 탈선계수 규정 값 0.8과의 상관 관계를 앞서 제시한 탈선계수 이론모델을 이용하여 이론적으로 규명한다. 마지막으로 동역학 시뮬레이션을 이용하여 탈선계수 이론모델의 타당성을 입증한다.
나달식 등 한쪽 차륜과 레일의 접촉력에 기반한 기존 탈선계수식으로는 열차 주행 시 여러 가지 요인에 의해 발생하는 다양한 유형의 탈선을 이론적으로 예측하기 어렵다. 이를 보완하기 위하여 개발된 단일윤축 탈선계수는 타고오름탈선, 미끄러져오름 탈선, 전복탈선 및 이들의 복합유형 탈선을 잘 예측할 수 있고, 접촉부 마찰계수, 플렌지 각 등 기존의 탈선계수식에서 고려하던 기계적 인자뿐만 아니라 윤중감소/증가, 궤간, 차륜직경, 축상 베어링 위치 등 다양한 탈선영향인자들도 고려할 수 있다. 본 논문에서는 단일윤축 탈선계수식으로 이러한 다양한 탈선영향인자들을 고려하여 기존의 나달식, 바인스톡 식 등으로 구할 수 없었던 탈선현상을 분석한다. 마지막으로 동역학 시뮬레이션을 이용하여 이론적인 단일윤축 탈선계수식 결과들의 타당성을 입증한다.
When vehicles running, vertical force and lateral force act except load of vehicles to rail and wheel. This force happens by complex motion at running. If mark vertical force by P and lateral force by Q, derailment coefficient displays Q/P, most important indicator pointer of running safety judgment. If Q is grown than P from derailment coefficient, than arrived to derailment because wheel climb or jumps over rail. Wheel climb derailment among kind of derailment is when attack angle is +, wheel and rail strike and flange rides to rail. This derailment occurs much in curved line and occurs in low speed. In this study, occurred when running at low speed on curved line, analyze cause of derailment and presented the countermeasure plan.
This paper is the result of sensitivity analysis of derailment with respect to the selected suspension elements for the rail vehicle. Derailment phenominon has been explained by the derailment quotient. Thus, the sensitivity of derailment is suggested by a response surface model(RSM) which is a functional relationship between derailment quotient and characteristics of suspension elements. To summarize generation of RSM, we can introduce the procedure of sensitivity analysis as follows. First, to form a RSM, a experiment is performed by a dynamic analysis code, VAMPIRE according to a kind of the design of experiments(DOE). Second, RSM is constructed to a 1$\^$st/ order polynomial and then main effect fators are screened through the stepwise regression. Finally, we can see the sensitivity level through the RSM which only consists of the main effect factors and is expressed by the liner, interaction and quadratic effect terms.
In this paper, Analysis of parameters effecting on the derailment factor was conducted in oder to deduce technical requisites have to be reflected in design of Track and rolling-stocks because it is important to grasp the risk of derailment quantitatively. And then go far toward becoming practical study with that select two section of sharp curved track of actual train in service, incheon Metro Line 1 and make field research in condition of vehicles and track and analysis As a result of parameter study, the following conclusions were obtained. The radius of curve and Cant is in inverse proportion to the derailment factor, but as train operation velocity, standard deviation of alignment irregularity and the ratio lateral force : wheel load of the inside track increase, the derailment factor rise. In the investigation for the derailment safety of incheon Metro Line 1, the derailment factor was below 0.43 in both section R=200 and R=300, so that it proved safe compare with allowance limits 0.8, but it appeared that risk of the derailment in second transition curve is the highest among the entire curve.
급 곡선상에 분기기를 부설하여 운용하는 것은 일반적으로 열차안전에 바람직하지 않으나, 직선을 확보할 만큼 충분한 공간을 확보할 수 없는 산악지역이나 차량기지에서는 제한적으로 선로 곡선 부에 분기기를 설치하는 때도 있다. 본 연구에서는 급 곡선상 분기기에서 실제로 발생한 열차탈선사고의 원인을 분석하기 위하여 사고가 발생한 위치에서 측정한 선로 데이터와 사고 차량의 데이터들을 이용하여 탈선해석을 수행하였다. 탈선해석결과 곡선 선로의 분기기 시작점에서 탈선계수 값이 최대가 되며 그 크기도 1.37로써 탈선을 유발할 정도로 큰 것으로 나타났으며, 이는 실제 탈선사고가 발생한 현장조사 결과와 일치함을 알 수 있었다.
Derailment is likely to have a direct connection with human life and must be eliminated. A traveling safety evaluation method based mainly on derailment coefficient has already established. But this method is very difficult because Derailment is caused by multiple factors. To evaluate the derailment factor of running train that runs on the curved track, we make use of mechanism that wheel loads and lateral forces were affected by track and rolling stock parameter. In this paper, deal with a search on the parameter and derailment factor. According to results of computer simulation value of Q/P, running safety is connected with operation velocity, curve radius, cant, track irregularity, suspension stiffness and static wheel load ratio, SMRT train Line No. 5 Bogie is selected to do numerical study considering rolling stock and track condition.
The running safety of rolling stock is assessed by derailment coefficient. It requires lots of preparatory time, expenditure and high measurement technique to measure derailment coefficient. If derailment coefficient could be measured when track or vehicle is maintained, safety will be improved. The measurement and assessment of running safety is necessary for safety especially for the vehicles newly developed and started service. Therefore measurement of derailment coefficient is most important thing to secure running safety. In this paper, we examined new assessment method which could estimate derailment coefficient by measuring vibration acceleration and displacement of vehicle operating at actual track irrespective of time and place. The new method could be used effectively as a mean confirming running safety.
To assess the derailment safety of the Samaeul Train, We developed a fleet analysis model and carried out sensitivity analysis of the variables related to derailment factors with ADAMS/Rail computing analysis method. Depending on the variation of the running speed in curve section, derailment coefficient and wheel load reduction rate are high at right side wheels in slow running speed section and low at left side wheel in high running speed. According to decreasing the radius of curve, derailment coefficient and wheel load decreasing rate are increased. Derailment coefficient is proportional to transition curve length and wheel load decreasing rate is constant. Cant value rising causes wheel load deduction rate rising.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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