• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.2581-2587
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• 2013

철도차량의 안전성을 위해 사용되는 윤축은 차량 전체 중량의 16%를 차지하는 요소로서, 철도차량의 경량화에 있어 필수적으로 연구되는 대상이다. 본 연구는 기존 윤축의 중량을 요구강도에 만족시킴과 경량화를 목적으로 창의적 문제해결이론인 TRIZ의 6SC를 적용하여 중공구조의 윤축 내부에 사용될 수 있는 캡을 설계하였고, 설계에 대한 검증을 위해 해석 툴인 ANSYS를 활용하였다. 본 연구에서 제안한 캡의 재질은 SM45C이며 중공구조이다. 또한, 윤축에 요구되는 강도를 만족하기 위해 중공 윤축의 베어링 시트 부 내부에 위치한다. 본 연구를 통해 설계 및 해석된 캡을 삽입한 윤축은 전동차의 윤축에 요구되는 기준을 만족하였으며 무게는 중실축과 비교하였을 때, 약 6.75%를 감소시켰다. 윤축 강도에 대한 평가 기준은 EN13103 및 EN13104의 규격을 적용하였다. 또한, 캡을 장착한 윤축의 최대응력 및 중량에 대해 기존의 중실축, 중공축과 비교함으로써 설계에 대한 효과를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.579-590
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• 2012

도시 철도차량의 윤축은 차량 안전에 있어서 매우 중요하지만, 차량 전체의 중량에서 큰 비중을 차지하는 요소로서 철도차량의 경량화에 있어 필수적인 고려 대상이다. 본 연구에서는 현재 중실축인 한국형 표준전동차의 부수 차축과 동력 차축을 중공축화하여 경량화하고자 하였으며, 객관적인 강도 평가를 위해 EU의 차축 설계 및 강도 평가 기준을 적용하였다. 현재 중실 차축의 강도를 평가하고, 이와 동일한 하중 조건에서 중공화된 차축의 응력 수준을 계산하여 현실적으로 적용 가능한 중공축의 내경크기를 결정하고 경량화율을 추정하였다. 또한, 중실차축 및 중공차축에 대해 유한 요소 해석을 수행하여 계산 결과의 타당성을 검증하였다.

• International Journal of Railway
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• 제1권3호
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• pp.83-88
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• 2008

Since the 1990's the fleet of the Dutch Railways showed a dramatic decrease in wheel tyre life. This lifetime reduction led to an unacceptable increase in life cycle costs. Therefore Lloyd's Register Rail has proposed to NedTrain to investigate the possibilities of improving the wheel tyre life. Three improvements were determined as most promising and relatively easy to achieve: - Profile optimisation for Rolling Contact Fatigue (RCF) reduction - a new wheel profile has been developed with a better resistance against rolling contact fatigue of the wheel tread. The profile has been implemented on single deck intercity trains and shows an increase in wheel tyre life of 30%. - Selection of improved wheel tyre materials - combining information from literature and experiences of manufacturers five alternative wheel tyre materials have been selected and are now being tested in practice. - Optimisation of the maintenance strategy - an alternative, preventative maintenance regime has been developed. With this Scraping regime, during short term maintenance every wheel is reprofiled. Higher mileages are reached and savings on life cycle costs up to 50% and more have been achieved. Unplanned maintenance goes down with $30{\sim}60%$. The results from field tests, using a reference group for comparison, and preliminary results after implementation show that the increase in wheel tyre life that is achieved with this project is significant. The results will continue to be monitored using the asset management tool 'Wheel Watch', that was specially developed for this project and is also described in this paper.

• 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.