In Korea, the next generation high-speed train, whose target is maximum speed of 400km/h and operating speed of 370km/h, has been developed since 2007. In this paper, the safety of the next generation high-speed train is compared UIC 518OR under the malfunctioning situation of the suspension system. The bogie of the next generation high-speed train has two suspensions. Two different vehicle models of the next generation high-speed train are created by using VAMPIRE and ADAMS/Rail, which are specialized to design railway vehicle. And Those models are showed same dynamic properties. First of all, the sensitivity analysis of ModelCenter is performed using model of VAMPIRE. One suspension element which has significant effects on the safety are selected by result of the sensitivity analysis. And then, the dynamic analysis when the suspension element is broken is performed using ADAMS/Rail. The 30km track between Pungsegyo and Biryong tunnel in Gyeongbu High-speed Line was used at the dynamic analysis. The estimated value is found by using the normal method of UIC 518OR. The estimated values on the normal/fault state and the limit values of UIC 518OR are compared. Finally, the safety of the next generation high-speed train is verified.
본 논문에서는 안정성과 안전성 해석을 통하여 차세대 고속철도(HEMU-400X)의 주행성능을 예측하였다. 차량의 설계단계에서 주행성능을 예측하는 것은 차량의 안전 확보를 위해 매우 중요하다. 안정성 해석을 통하여 차륜의 등가 답면구배에 따른 임계속도를 계산하였다. 임계속도는 UIC518에 근거하여 등가 답면구배 0.15에서 400km/h가 달성 가능함을 보였다. 또한 안전성 해석을 통하여, 동역학 모델의 횡방향과 수직방향의 가속도 값을 시뮬레이션 하였다. 안정성 해석은 UIC518에 근거하여 440km/h의 속도로 30km의 구간을 주행하였다. 그리고 계산된 값들은 모두 UIC518의 최대 허용 가속도 값보다 적게 나타나는 것을 확인하였다.
Next Generation High Speed Train having a distributed electrical motor system has just been developing to aim the experimental maximum speed at 400km/h since August, 2007. This project is in stage of concept design and so, it needs to take some review and analysis the characteristics of suspensions on the view of concept design. A vehicle modeling is made of modified Korean High Speed Train bogie model with Vampire program and analyzed the effect on the dynamic performances according to the variation of primary and secondary suspension characteristics. The results would be useful to manage the potential risks in the next stage of basic and precision design that will be done by the manufacturing company.
The development of a new railway vehicle is under progress through the Next Generation High-Speed Rail Development Project in Korea. Its aim is to develope fundamental technology of the vehicle that can run over 400km/h. The new distributed traction bogie system, 'HEMU'(High-speed Electric Multiple Unit), will be used and is different from that of previously developed high speed railway vehicles. Previous vehicles adopted push-pull type system, which means one traction-car drives rest all of the vehicle. Due to the difference, investigation on dynamic behavior and its safety evaluation are necessary, as a part of verification of the design specification. In the paper, current progresses of researches are presented. And the High-Speed Railway vehicle system is evaluated for a dynamic characteristic simulation. Proper dynamic models including air-suspension system, wheel-rail, bogie and car-body is developed according to the vehicle simulation scenario. The basic platform for the development of dynamic solver is prepared using nodal, modal coordinate system and wheel-rail contact module. Operating scenario is prepared using commercial dynamic analysis program and used for development of dynamic model, which contains many parts such as carbodies, bogies and suspension systems. Furthermore, international safety standard is applied for final verification of the system. Finally, the reliability of the dynamic model will be verified with test results in the further researches. This research will propose a better solution when test results shows a problem in the parts and elements. Finally, the vehicle that has excellent performance will be developed, promoting academic achievement and technical development.
본 연구는 차세대 분산형 고속전철 시제차량(HEMU-430X)의 후미진동저감에 관한것이다. VAMPIRE 해석을 통한 주행거동 관찰에서 HEMU-430X는 전두부 유선형 형상유지를 위하여 설치된 한방향 요댐퍼 때문에 후미차량에서 횡방향 진동이 예상되었으며, 430km/h에서 기준치를 초과하는 경우가 있었다. 이 후미진동을 감소시키기 위하여 차륜답면 형상변경, 횡댐퍼 댐핑계수조정, 요댐퍼 계수조정 등 다양한 방법을 시도하였으나 후미진동이 없어지지 않았다. 최종적으로 요댐퍼를 양방향으로 바꾸었을 때 횡방향 진동이 사라졌다. 실제 시운전에서는 150km/h로 주행하였을 때 횡방향 후미진동이 나타났으며, 요댐퍼를 양방향으로 바꾸어 300km/h 주행 시에도 후미진동이 나타나지 않았다. 추후 430km/h까지 최고속도시험을 수행할 예정인데 높은 속도에서 후미진동이 다시 발생한다면 본 연구에서 제시한 차륜답면 형상변화, 횡댐퍼 계수 조정 등의 방법을 이용해서 진동을 저감시킬 수 있을 것이다.
이 연구에서는 차세대 고속철의 증가하는 주행속도에 따라 600 km/h 까지 10 km/h 간격으로 고속철 PSC 박스 연속교량의 교량받 침에 대한 동적거동을 수치해석하였다. 경부 고속철 구간의 40미터 단경간과 2경간 연속 PSC 박스교를 연구대상으로 프레임모형을 구성하였 으며, 38자유도의 관성질량 차량모형 및 교량과 궤도의 불규칙성을 포함한 상호작용력을 고려하였다. 주행속도별 교량받침의 종방향 변위와 누적이동거리와 변위속도를 산정하여 교량의 동적거동 추이분석과 비교하였다. 또한 마찰판의 내구성능평가를 위한 장기마찰시험 기준을 적 용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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