Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.3
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pp.199-207
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2021
This study aimed to improve the performance of the KTX (Korea Train Express) brake system. To develop a braking disc-hub for the high-speed rail, the model performance was analyzed by finite element analysis, and the analysis results were verified using the braking test results. In addition, heat transfer analysis, thermal stress analysis, natural frequency analysis, and static analysis were conducted to examine the mechanical performance of the braking system. By deriving the design factors and conducting parametric analyses according to the shape of the hub, this study derived the optimal specifications that could improve heat dissipation and reduce weight. The cooling efficiency and structural performance of the optimization model were improved during braking compared to the existing model. It is expected that the design verification will be carried out through analyses of the optimal specifications so that it can be used in the development of brakes in railway vehicles and motor vehicles.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.12
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pp.237-246
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2019
The Electro-Mechanical Brake (EMB) is the next generation braking system for automobiles and railway vehicles. Current brake systems for high-speed trains generate a braking force using a pneumatic cylinder, but EMB systems produce that force through a combination of an electric motor and a gear. In this study, an EMB operation mechanism capable of generating a high braking force was proposed, and structural and vibration analyses of the gears and shafts, which are the core parts of the mechanisms, were performed. Dynamic structural analysis confirmed that the maximum stress in the analysis model was within the yield strength of the material. In addition, the design that maximizes the diameter of the motor shaft was found to be advantageous in strength, and large shear stress could be generated in the bolt fixing the gear and eccentric shaft. In addition, a test apparatus that can reproduce the mechanism of the analytical model was fabricated to measure the strain of the fixed bolt part, which is the most vulnerable part. The strain measurement results showed that the error between the analysis and measurement was within 10%, which could verify the accuracy of the analytical model.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.29
no.3
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pp.230-238
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2003
The configuration design of a mechanical product can be efficiently performed when it is based on the functional modeling. There are methodologies, which decompose function from the abstract level to the concrete level and match the functions to physical parts. But it is difficult to carry out an innovative design when the function is matched only to a pre-detined part. This paper describes the configuration design process of a mechanical product with a design expert system, which uses function taxonomy and TRIZ theory. The expert system can propose a functional modeling of a new part. which is not in the existing parts list. The abstraction levels of design knowledge are introduced, which describe the operation of mechanical product in the levels of abstraction. This is the theoretical background of using knowledge of function and TRIZ for configuration design. The expert system is adequate to control this design knowledge. which expresses knowledge of functional modeling, mapping rules between functions and parts, selection of parts, and TRIZ theory. The hierarchy of functions and machine parts are properly expressed by classes and objects in the expert system. A design expert system has been implemented for the configuration design of a train bogie, and a new brake system of the bogie is introduced with the aid of TRIZ's 30 function groups.
This study was aimed to establish failure management plan of the rubber-tired AGT light rail vehicle for its safety case, which was developed according to the Korean standardized specifications for the light rail vehicle. Vehicular 9 failure modes anticipated during the system operation were considered, which are single malfunction of redundant equipment, malfunction of train radio, public address and air compressor, battery, main circuit NFB trip, on-board ATO control device malfunction, on-board ATP control device malfunction, fail of brake release, flat tire, train emergency door open.
Kim, Jungtai;Lee, Jaeho;Kim, Moo Sun;Park, Chul Hong
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.11
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pp.655-662
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2016
Accurate stopping control is important for trains, especially now that many train stations are equipped with platform screen doors. Various algorithms have been proposed for accurate stopping control. However, most metro trains in South Korea use classic control algorithms such as PID control because other algorithms are too complex to realize. PID control has merits of simple structure and operation. However, PID control sometimes fails, and much time is needed to find the proper coefficients due to the long control period and the brake delay. We propose a control algorithm that uses a Kalman filter. The Kalman filter estimates the states at the time when braking starts. Then, a suitable control input is derived for proper control. System modeling and a computer simulation were performed with consideration of the brake properties and the period of the control system. The superiority of the proposed control algorithm is shown by analyzing stop errors.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.1
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pp.8-13
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2012
In this paper, Hybrid Electric Vehicle is directly designed and manufactured for base study of HEV's system and Green Car. Foundation design consists of power train design and the frame design. The power train concept includes motor, engine, generator and battery. And the concept of the frame is the single-seat of this self-made HEV. A frame installed in hybrid system contains suspension, steering wheel, seat, accelerating pedal, brake pedal, clutch handle and various chassis parts with bearings. Electromagnetic clutch is equipped to transmit engine power to drive axle. The control algorism make using LabVIEW to control of an engine and a motor depending on drive condition. A parallel type hybrid system is manufactured to control operation of a motor and an engine depending on vehicle speed.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.6
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pp.170-177
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2020
This study examined the clamping force control method and the braking performance test results of an electromechanical brake (EMB) using braking test equipment. Most of the studies related to EMBs have been carried out in the automotive field, dealing mainly with the static test results for various control methods. On the other hand, this study performed a dynamic performance evaluation. The three-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was applied to drive the actuator of the EMB, and the analysis was verified by JMAG(Ver. 18.0), which is finite element method (FEM) software. The current control, speed control, and position control were used for clamping force control of the EMB, and the maximum torque per ampere (MTPA) control was applied to the current controller for efficient control. The EMB's emergency braking deceleration performance was tested in the same way as conventional pneumatic brake systems when the wheel of a train rotates at 110 km/h, 230 km/h, and 300 km/h. The emergency braking time, with the wheel stopped completely at the maximum rotational speed, was approximately 73 seconds. The similarity of the braking time and deceleration pattern was verified through a comparison with the performance test results of the pneumatic brake system applied to the next generation high-speed railway vehicle (HEMU-430X).
The Korean High-Speed Train(HSR 350x) had been developed by through 'G7-R&D project' in 1996-2002, and has been testing and evaluating it's reliability on the high-speed line until now. A number of core equipments designed and developed by using domestic technologies were boarded on the HSR 350x. In order to verify the performance of HSR 350x and core equipments such as traction system, brake system and pantograph, sophisticated testing and evaluating procedures should be considered and applied. In this paper, the tested and analysed results about the dynamic characteristics of HSR 350x pantograph are introduced in a view point of the mean contact force and it's variation trend, criterion of current collection, and up-lifting of contact wire when the MSR 350x running up to 350 km/h. Through the test and evaluation, we verified that HSR 350x pantograph had an excellent current collection performance and good dynamic characteristics as it had been designed.
The safety interval to prevent collision between trains in a train control system is based on the braking distance according to the emergency braking of the train. The evaluation of the braking performance is based on the longitudinal train dynamics or the commissioning test in the test track, but since the conditions such as the weakening of the adhesion coefficient between the wheel and rail can not all be considered, these conventional methods are not sufficient to design of the train control systems. Therefore, in this study, the Monte Carlo Method (MCM) which can consider various environments is used to analyze braking performance and limitations. The braking model is based on the air braking used in the emergency braking and is modeled to take into account the braking pressure, efficiency, friction coefficient, adhesion condition, and vehicle mass distribution. It is confirmed that braking performance can be improved by controlling the quality of braking device. In addition, the change of the braking performance was confirmed according to the vehicle constituting the train. The results of this study are expected to be used as basic information for designing safety clearance for the train control systems and as a basis for improving the braking performance of railway vehicles.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.12
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pp.887-895
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2018
This paper presents a braking model that can be used to design the safety distance of a train control system and a train braking system to increase the volume of traffic. For the braking model, a train set (electric multiple unit composed 6 cars) was tested. The factors that can affect the braking characteristics include the friction coefficient, braking pressure, and regenerative braking. The braking pressure was classified into service and emergency braking and reflected the characteristics of the vehicle. The external force acting on the running railway car was tested in accordance with KS R 9217, and the running resistance of the train is presented in the form of a polynomial. The dynamic behavior of the train running on a straight flat line was simulated using UM 8.3. The results were validated with experimental data, and the results were reasonable. With the validated model, a stopping distance was determined according to the initial braking speed and compared with the deceleration braking model. In addition, a safety distance for the train control system could be changed according to the frictional coefficient limits. These results are expected to be useful for analyzing the dynamic behavior of trains, and for analyzing various railway environments and improving the braking performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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