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철도 차량용 오일댐퍼 고무부시의 유한요소해석 및 내구성 평가에 관한 연구 (A Study on FEM Analysis and its Endurance Evaluation of an Oil-Damper Rubber Bush for a Railway Vehicle)

  • 김호경;박진호;최덕호;양경탁;이영인
    • 한국안전학회지
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    • v.21 no.2
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    • pp.15-21
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    • 2006
  • The railroad bogie's components experience repeated loading during service. Especially, oil damper bush has been fatigue fractured on the plane between rubber and steel stem during service, and which results in inferior of performance of the bogie. In this study, in order to offer a proper maintenance method of the bush, bubber bush used for the oil damper was fatigue tested and its damage fraction during service was estimated. Also, FEM analysis on the bush was conducted. When 1400, 1200, and 1000kgf of repeated loads were applied to the oil damper bush, final damage fraction exhibited 63.7%, 50% and 40%. From the results of FEM analysis, deformation energy density was found to be $0.5452kgf/mm^{2}$ at an applied load of 1400kgf and the location with maximum value coincided with the fractured location of the bush. Finally, it will be desirable to adopt the normalized damage fraction rather than absolute damage fraction in estimating remaining service lifetime of the bush.

한국형 고속전철의 주행진동 특성에 관한 연구 (A Study on the Dynamic Characteristics on the Test Line for Korean High Speed Train)

  • 김영국;김석원;박찬경
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • pp.555-560
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    • 2003
  • Korean High Speed Train(KHST) has been tested on the high speed test line in Osung site of Korea High Speed Rail Construction Authority (KHRC). since it was developed as G7 Project Plan In 2002. This paper introduces the dynamic test devices in KHST and shows the comparison between the results of test and theoretical computing results which derive from the new model for KHST dynamic behavior. Previous computer simulation model for KHST was developed to review wether the vehicle system was satisfied with the dynamic performance requirements during the design procedure. But It should be applied the results of the parts test for suspension elements in order to compare between the results of computation and real test. Using VAMPIRE Program made by AEA Technology in UK. the new model also was modified. This paper shows that the static wheel loads calculated from new model is similar to test results. For test on high speed line, we prepared the test devices for evaluating the dynamic performances. which was consisted of the accelerometers( based on Kisler Co.) and the data aquisition systems (based on National instrument Co.), and test program coded by LabView 6i program. These lest devices and programs are flexible to extension the channels for adding sensors and connect to the ethernet network. The acceleration of car bodies, bogie frames and axle boxes were compared between the results of computation and test at 150km/. This paper shows that the results of test were high in high frequency band range but similar frequency band range. It might be considered that these differences were caused by the test which did not performed at constant speed for comparison analysis. Also. It will be able to understand the differences and make better results through a lot of tests planed in future.

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다기준 분석에 의한 로프형 승강장 안전도어의 설치 우선순위 산정에 관한 연구 (A Study on Priority Evaluation of the Rope-type Platform Safety Door(RPSD) Installation by Multi-criteria Decision Analysis)

  • 정병두
    • 대한토목학회논문집
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    • v.35 no.3
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    • pp.639-645
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    • 2015
  • 최근 지상역 승강장에서 승객의 안전 확보, 지상역 조건과 열차 차종 자동 인식에 따른 상하 개폐 기능이 탑재된 Rope 스크린도어의 실용화 기술에 대한 연구개발이 수행되고 있다. 현재 대구도시철도 2호선 문양역에 2013년 3월부터 시범설치 운영 중에 있으나, 앞으로 개선된 RPSD에 대하여 고속철도 역사를 대상으로 각 철도운영기관의 니즈에 부합하고, 철도 승강장 안전시설로써 역사에 적합한 시범사업 대상지를 선정할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 AHP를 이용하여 각 KTX역의 위험도 분석과 시설관리 및 운영기관의 사업추진의지 등 정책적 분석기준에 따라 RPSD 설치 대상지 우선순위를 분석하였다. 또한 AHP를 적용함에 있어 사례 분석할 KTX역과 같이 평가대상이 많을 경우 쌍대비교에 의한 우선순위 평가가 불가능하기 때문에, 상위 평가항목에 대해서는 상대평가에 의해 가중치를 구하고, 각각의 하위 목적요소에는 평점에 의한 절대평가법을 조합하여 우선순위를 산정하였다.

부하토크외란관측기와 속도센서리스 백터제어를 이용한 철도모의장치의 Anti-Slip 제어 (Anti-Slip Control of Railway Vehicle Using Load Torque Disturbance Observer and Speed Sensor-less Vector Control)

  • 이상집;전기영;조정민;이승환;강승욱;오봉환;이훈구;한경희
    • 전력전자학회논문지
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    • v.9 no.6
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    • pp.635-642
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    • 2004
  • 본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 부하토크외란관측기와 속도센서리스 백터제어를 이용하여 점착력 계수를 추정하고 추정한 점착력 계수의 미분치를 PI 토크 제어하는 Anti-slip제어를 제안한다. 점착력 계수를 추정하기 위해서는 전압, 전류값 뿐만 아니라 자속이나 속도정보가 필요하다. 따라서 전동기의 회전속도를 정확하게 검출 할 수 있는 속도센서가 필요하게 된다. 그러나 속도검출을 위해 속도센서를 부착하는 것은 여러 가지 면에서 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 속도센서 없는 센서리스 구동방식에 의한 부하토크외란관측기를 설계하여, 점착력 계수를 추정한다. 이와같은 제어 알고리즘을 구현하기 위하여 1C1M 철도모의장치를 이용하여 제안된 알고리즘을 실험을 통하여 확인하였다.

부하토크외란관측기를 이용한 1C-4M 축소형 철도차량장치의 점착력 추정에 의한 Anti-Slip 제어 (Anti-Slip Control by Adhesion Effort Estimation of 1C-4 Minimized Railway Vehicle using Load Torque Disturbance Observer)

  • 전기영;조정민;이승환;오봉환;이훈구;김용주;한경희
    • 전력전자학회논문지
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    • v.8 no.4
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    • pp.366-374
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    • 2003
  • 본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 부하 토크 외란 관측기를 이용하여 점착력 계수를 추정하고 추정한 점착력 계수의 미분치를 PI 토크 제어하는 Anti-slip 제어를 제안한다. 부하 토크 외란 관측기는 회전자의 위치 정보와 토크 전류의 정보를 이용하여 부하 외란 토크를 추정하고, 부하 외란 토크에 철도차량 상수를 미용하여 점착력 계수를 추정한다. 또한 부하토크외란 관측기는 구조가 간단하며, 시스템의 외란 및 각종 제어이득. 시스템의 상수 변화에 대해서도 견실한 견인력 제어 특성을 가지고 있다. 이와 같은 제어 알고리즘을 구현하기 위하여 IC4M(1-Controller 4-Motor) 축소형 철도차량시스템을 이용하여 제안된 알고리즘을 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다. 또한 실제 철도차량시스템의 경우 선로 표면의 상태 변화 및 차량속도의 가감에 따른 공전속도에 대한 점착력의 관계를 축소형 철도차량시스템으로 구현하여, 실제 철도차랑시스템의 경우와 비교 분석하여 최대 견인력제어가 되도록 하였다.

제동중량비율을 이용한 도시철도차량 제동성능 평가방법 연구 (A Study on Train Braking Performance Assessment Methods Using Braked Weight Percentage)

  • 최돈범;이강미;윤용기
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.17 no.11
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    • pp.545-551
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    • 2016
  • 본 논문은 철도차량 안전의 핵심 요소인 제동성능을 확인하는 평가방법의 비교와 제동성능에 영향을 미치는 차륜과 레일의 마찰계수의 분포가 감속도에 미치는 영향을 분석하고 열차 편성에 따른 감속도의 분포를 예측하였다. 제동성능의 평가는 실제 운행중인 도시철도차량의 실차 시험을 통하여 제동시 제동거리와 제동시간을 측정해서 감속도를 산출하는 제동성능 평가방법과 UIC 544-1에 따른 제동중량비율을 이용한 평가 방법에 대하여 두 방법을 서로 비교하여 장단점을 살펴보았으며 각 방법의 호환성을 검토하였다. 차륜과 레일의 마찰계수 분포를 검토한 확률적 제동모델을 수립하고 제동성능에 가장 큰 영향을 미치는 차륜과 레일의 점착계수 분포가 열차의 편성에 미치는 영향을 분석하였다. 제동중량비율을 이용한 평가방법은 일정 초기 제동속도를 시험한 결과를 다양한 제동초기속도에서의 제동거리로 환산할 수 있어 열차 신호시스템의 설계나 신규 노선에서의 운전 패턴을 설계 검증할 수 있는 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 보이며 편성에 따른 감속도의 확률적 분포 예측을 통하여 열차분리 결합등 가변 조성시 감속도의 분포를 예측함에 따라 보다 정밀한 열차신호 설계의 기초자료로 활용가능할 것으로 판단된다.

레일 전력선통신을 위한 임피던스 정합방안 연구 (A Study on an Impedance Matching Technique for Rail Power Line Communication)

  • 서일권;안승호;김철수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.17 no.11
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    • pp.202-207
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    • 2016
  • 장대 터널 및 급곡선 구간과 같은 시계 확보가 어려운 지역에서 위험 및 안전 정보를 함께 공유하기 위해서는 기관사, 열차 관제사 및 현장 작업자 사이에 보조적인 실시간 열차 정보 통신시스템의 개발이 필요하다. 이에 적합한 열차 정보 통신시스템을 개발하기 위하여 본 연구에서는 작은 노이즈와 신호 감쇄를 동시에 갖도록 하는 레일 전력선 통신을 제안하였다. 이에 대한 레일 전력선 통신의 기초 연구 일환으로서, 본 통신기법의 전송 특성을 향상할 수 있는 레일에 대한 임피던스 측정 및 정합특성 평가가 중요하다. 본 연구에서는 자체 제작한 임피던스 정합 트랜스포머와 네트워크 분석기를 이용하여 레일에 대한 반사 및 전파 특성을 평가하였다. 대향 접속방식의 임피던스 반사특성 시험결과로부터 레일 전력선 통신에 적합한 정합용 트랜스포머의 정합비율은 1:3.28임을 알 수 있었다. 또한, 제작한 임피던스 정합용 트랜스포머는 레일 전력선통신에서 투과 신호 전송을 향상할 수 있음을 확인하였다.

광역전철의 승용차 경쟁력 평가모형 개발 : 경의선·중앙선 급행열차 직결운행을 중심으로 (Development of a Model for Evaluating Metropolitan Railways' Competitiveness Against Passenger Cars: Focusing on the Express Train Service of Gyeongeui·Joongang Connected Line)

  • 이택영;진장원;최창호
    • 한국ITS학회 논문지
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    • v.16 no.4
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    • pp.54-63
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    • 2017
  • 본 연구는 광역전철 활성화를 목표로 승용차 대비 경쟁력 평가를 위한 수단선택모형을 개발하였다. 연구대상 노선은 수도권의 경의선과 중앙선이며, 열차운행 구간은 두 노선을 연결하는 일산역부터 구리역까지 설정하였다. 수단선택모형은 잠재선호조사(SP) 자료를 이용한 개별행태모형이며, 교통수단선택의 경쟁구도는 승용차와 급행열차이다. 연구 결과, 수단선택모형이 적정한 수준으로 도출되었으며, 이를 이용하여 통행자의 시간가치와 탄력성 값이 나타내는 특성을 분석하였다. 분석결과 광역전철에서 급행열차를 운행할 경우에는 통행비용의 감소보다는 통행시간의 단축에 주안점을 두는 것이 더욱 효과적으로 나타났다. 또한 이 같은 측면에서 개별노선간의 직결운행을 확대하고 급행열차를 운행하여 환승시간과 차내시간을 줄여주는 정책 추진이 요구된다.

KTX 2차 구동장치에 대한 예방정비 비용의 최적화에 관한 연구 (A Study on Cost Optimization of Preventive Maintenance for the Second Driving Devices for Korea Train Express)

  • 정진태;김철수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.17 no.2
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    • pp.1-7
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    • 2016
  • 차축 감속기와 차륜으로 구성된 고속철도차량 2차 구동장치는 일체형 조립체이지만, 상이한 기술사양으로 인하여 이들의 예방정비 주기는 서로 다르다. 특히, 이들은 완전분해 정비주기에 따라 매번 동시에 탈부착 작업을 수행한다. 따라서 불필요한 완전분해 정비를 감소하고 높은 열차 가용도를 유지하기 위해서는 신뢰성 중심 유지보수 관점에서 예방정비 비용의 최적화가 중요하다. 본 연구에서는 실제 정비이력으로부터 두 구성품들에 대한 결함나무 분석을 수행하고, 각 하부부품들의 치명도를 고려한 수정된 신뢰도를 각각 평가하였다. 두 구성품에 대한 예방 정비비용의 최적화는 기준 신뢰도 및 개선율을 고려한 유전자 알고리즘으로부터 구하였다. 비용의 최적화는 개체의 적합도 함수에 대한 최대값으로부터 얻는다. 유전자 알고리즘에 의한 최적의 완전분해 정비주기는 285만km로서, 기존 방법의 총비용과 비교하여 약 21% 감소하였다.

코안다 효과를 이용한 에어 블로어와 흡입구의 유동 제어 (Flow control of air blowing and vacuuming module using Coanda effect)

  • 정우태
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.18 no.3
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    • pp.115-121
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    • 2017
  • 도시철도 터널 내에 축적된 미세먼지(PM10 and PM2.5)의 제거를 위해 사용되는 분진흡입차량은 에어 블로어와 흡입시스템으로 구성된 하부흡입시스템의 설계방법에 따라 성능이 달라진다. 본 논문에서는 터널 집진차량의 하부에 설치된 먼지 흡입시스템의 효율 향상을 위하여 흡입구와 에어 블로어에 코안다 효과를 이용한 유속 조절장치를 적용하여 그 효과를 확인하였다. 특히, 공기 유동에 대한 수치해석을 통하여 진공 흡입구 내에 코안다 효과를 이용한 유속조절장치를 적용하였으며, 유속 조절각이 약 90도 내외일 때 유속의 상승과 더불어 유동의 안정화가 동시에 이루어질 수 있음을 확인하였다. 또한 링 블로어에 의해 동작되는 에어 나이프형 공기 블로어는 양쪽 끝 가장자리에 코안다 효과를 유도할 수 있는 엣지 구조를 삽입함으로써 블로어 양 끝단의 유속 저하를 개선할 수 있음을 확인하였다. 이러한 4개의 통합된 모듈 형식의 흡입 시스템의 설계는 최적화를 통하여 바닥 먼지가 비산됨과 동시에 흡입구로 흡입되어 궤도면에 누적된 미세먼지와 초미세먼지의 제거에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.