• 한국철도학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.25-32
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• 2015

일반도로와 노면전차가 교차하는 신호교차로에서 준비되어야 하는 교통신호제어 운영조건을 검토하고 이를 토대로 노면전차 교통신호와 일반차량 교통신호의 효율적 통합 운영을 지원하기 위해 현재의 교통신호제어기가 추가 확보하여야 하는 기능적 및 기술적 요구사항을 진단한다. 본 연구의 검토 내용은 도로 현장에서 발생 가능한 일반차량과 노면전차의 다양한 교차상황, 노면전차 전용신호등의 등기단자 최소 구성, 교통신호현시 순서 운영상황 조합 및 이를 기반으로 한 현시표출방안을 포함한다. 분석결과 우회전 중첩현시 표출을 위한 중첩현시 등기장치 및 노면전차와 일반차량 복합 현시운영을 위한 사중고리현시표출체계 기능을 포함하는 교통신호제어기 도입이 필요함을 제안한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.87-93
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• 2015

선형동기전동기(이하 LSM)를 기반으로 하는 자기부상열차의 경우 부상전자석의 대응면이 LSM의 고정자로 요철 형상을 가지고 있기 때문에 주행 시 부상력이 급변동하는 특징이 있다. 특히, LSM을 이용하는 초고속 자기부상열차의 경우, 고속주행을 위해 부상전자석을 대차에 직접 채결하는 방식을 채택하는데 이러한 체결방식 때문에 인접한 부상전자석들간의 운동 간섭이 심하여 대차에 피치운동이 심하게 발생한다. 이러한 문제들을 해소하기 위해 본 논문에서는 피치운동을 반영한 자기부상제어를 소개한다. 제안하는 부상제어는 개별 부상 전자석의 부상공극을 일정하게 유지시켜 줄 뿐만 아니라 인접한 부상전자석들간의 상대운동을 저감하는데 큰 효과가 있다. 제안한 개념을 시험용 자기부상열차에 적용하여 그 효용성을 검증한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.589-595
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• 2007

한국형 경전철의 무선통신기반 열차제어시스템은 지상과 차상 무선기 사이의 전파지연을 이용하여 열차의 위치를 검지하고 있다. 본 논문에서는 허가없이 사용할 수 있는 무선기기에 대한 정보통신부 고시기준에 적합하도록 경전철시험선 무선시스템의 송신전력을 줄여 사용할 수 있는지를 전파모의실험을 통해 검토하였다. 우선, 시험선에서 스펙트럼분석기로 측정한 데이터를 분석하여 무선전파(傳播) 모델을 결정하고, 경전철시험선의 지형데이터와 감소된 송신전력을 전파전파(電波傳播)예측 프로그램에 적용하여 전파도달거리를 예측하고, 예측데이터를 바탕으로 송신전력을 줄였을 경우의 실효성을 제시한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.163-168
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• 2013

장기간 수명주기(Life Cycle)을 갖는 도시철도차량은 초기 도입비용보다 유지보수비용이 많은 비중(60%~70%)을 점유하고 있으므로 효율적인 유지보수 연구를 통하여 유지보수 비용의 절감과 대형시스템의 수명연장을 추구하는 일이 무엇보다 시급하다. 이를 위해 신뢰성기반의 유지보수체계에 대해 여러 산업분야의 국내 외 사례 조사 분석을 통해 도시철도차량 신뢰도/가용도 관리시스템을 구성하였다. 본 연구에서는 이 시스템이 가져야 할 주요 기능을 상세히 정하고 성공적인 시스템 개발이 될 수 있도록 관련 시스템을 개발하였다. 본 논문은 성공적으로 개발이 완료된 도시철도차량 신뢰도/가용도 관리시스템에 관한 내용을 기술한 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.175-182
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• 2013

전동 소음은 철도의 주요한 소음 중 하나이며, 차륜과 레일의 음향 조도에 의해 차륜 및 레일이 진동하면서 발생한다. 이러한 전동 소음의 저감 대책을 수립하기 위해서는 관련 인자들의 영향을 파악할 수 있는 예측모델이 필요하다. 본 논문에서는 차륜과 레일의 진동 특성을 이용해 전동 소음을 예측하기 위한 모델링에 관해 다루었다. 슬라브 도상 궤도에 대하여 1단 이산 탄성 지지 구조를 가진 보로 모델링 하였으며, 차륜 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 적용하였다. 수직 및 수평방향 차륜-레일 집촉력들의 연성은 선형 Hertzian 접촉이론으로 모델링 하였고, 차륜과 레일의 진동 응답을 계산한 후 방사되는 소음을 예측하였다. 예측 모델의 신뢰성을 검증하기 위하여 시험차량에 대해 전동 소음을 측정하였다. 예측치가 측정치와 잘 일치하였으며, 특히 전동 소음이 주요하게 기여하는 200~4000Hz 주파수 대역에서 유사한 경향으로 나타남을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.284-289
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• 2019

접이식 대피통로는 철도터널 및 대공간 화재시 임시 피난로를 확보하기 위한 피난지원 시스템으로 화재시 구조물 상부에 거치되어 있던 차연 스크린이 펼쳐지며 피난로를 확보하는 시스템이다. 차연 스크린은 적절한 내화성능을 갖추어야 될 뿐 아니라 밀폐성을 확보하여 외부의 연기를 최대한 막을 수 있는 시스템이 요구된다. 이를 위해 접이식 대피통로 시스템에는 피난로 내부에 양압 조건을 유지해 주기 위한 제연설비가 필요하며, 제연 설비의 설계 및 용량 산정을 위해서는 화원에서 거리별 온도 분포 및 압력 해석이 필요하다. 본 연구에서는 신형전동차의 화재 현상을 모사하여 터널 길이방향별 온도 및 압력 분포를 해석하였다. 차연 스크린 설치 위치에서는 길이방향으로 20미터 이상일 경우에는 차연 스크린 내열온도인 200도를 넘지 않는 것으로 해석되었으며, 압력 또한 거리 증가에 따라 감소하며, 최대 14 Pa, 평균 6 Pa 정도를 보이는 것으로 해석되었다. 또한 상부 보단 하부에서의 압력이 낮기 때문에 실제 양압조건은 이보다 낮을 것으로 보인다. 따라서 접이식 대피통로 설치를 위해서는 차연 스크린내 양압조건을 6 Pa 내외로 유지할 수 있는 제연설비가 필요할 것으로 예측된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.131-138
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• 2018

본 연구에서는 철도차량 추진제어장치와 관련된 주요 국가의 기술개발 동향을 살펴보았다. 추진제어장치는 철도차량의 핵심장치로, 기술개발에 많은 시간이 들어가고, 대규모 투자비용이 투입된다. 따라서, 선진국들은 안전성, 신뢰성, 유지보수 편리성 등을 갖춘 기술개발을 위해 최대한 노력하고 있으며, 개발 후에도 타국으로의 기술 이전을 최대한 기피하고 있었다. 예를 들어, 일본 Toshiba는 3,300V/1,500A급 IGBT 소자를 새로 개발하였지만, 기술보호를 위해 외국에 수출도 꺼리고 있었다. 국내외 기술개발 동향 파악을 보다 정확하게 수행하기 위해, 추진제어장치에 대한 특허분석을 수행하였다. 먼저, 철도차량 인버터, 컨버터 등 전력변환장치에 대한 핵심기술을 Thomson Innovation DB를 이용하여 특허를 분석하였다. 이를 위해, 국가별, 연도별, 주요출원인별 특허 건수에 대하여 살펴보았다. 분석결과, 국가별 특허 출원 비중은 중국이 48%, 유럽 16.6%, 미국 14.9%의 순으로 파악되었다. 상위 10개 주요 출원인에 대한 특허현황 분석 결과, ABB 14%, GE 13%, CRRC 12% 순으로 조사되었다. 이와 함께, 시장확보력, 인용도, 영향력지수와 같은 질적 분석을 통해 기술개발 수준도 분석하였다. 특허분석 결과, 국내 출원인은 국외에서 실질적으로 특허를 보호받기 위한 노력이 상당히 저조하였다. 또한, 현재 국내에서 적용되고 있는 전동기의 대부분이 유도전동기이다. 선진국에서는 새로 발주되는 영업노선에서는 영구자석전동기를 이용하고 있기 때문에, 국내에서도 이에 대한 집중적인 투자가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.31-38
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• 2010

본 연구에서는 교량 구조물-궤도 종방향 상호작용, 교량 구조물-차량 상호작용을 고려한 신뢰성 최적설계 방법을 제안하고, 알고리즘의 개발을 통하여 본 연구에서 제안한 방법의 효율성을 검증하였다. 구조해석 프로그램은 ABAQUS를 사용하였으며, 최적화 방법은 Automated Design Synthesis(ADS)에서 신뢰성면에서 우수한 ALM-BFGS방법을 사용하였다. 일반적으로 ALM-BFGS방법은 최적해 방향을 탐색하는데 있어 1방향 탐색을 하지 않으며 Push-Off Factor 값이 보통 0.1~0.2에서 대부분 수렴하나 본 연구에서는 'Heuristic Decision Method' 의하여 결정된 Push-Off Factor 값이 90일 때 1방향 탐색인 Golden Section Method의 적용이 필요하였으며, 알고리즘이 잘 수렴함을 확인하였다. 구조물-궤도 종방향 상호작용, 구조물-차량의 상호작용에 의한 응답을 제약조건으로 설정하여 단면 설계시 반영될 수 있도록 하였다. 본 연구는 구조물-궤도 종방향 상호작용 및 구조물-차량 상호작용을 고려한 설계기법에 대한 효율성 및 경제성을 증명하기 위하여 5${\times}$(1@50m) 2주형 강합성 거더교에 대한 최적설계를 수행하였으며, 본 연구에서 제안하는 상호작용을 고려하는 설계기법이 기존의 상호작용을 고려하지 않은 설계방법보다 경제적이며 효율적임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.350-356
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• 2018

팬터그래프(Pantograph)와 전차선간의 동적 상호작용인 접촉력(contact force)은 차량에 대한 안정적 전원공급 특성인 집전성능을 평가하는 중요한 지표이다. 본 연구에서는 동력분산형 고속열차 시험차량인 HEMU-430X(High-speed Electric Multiple Unit - 430km/h eXperiment) 차량의 팬터그래프 동적 접촉력 특성을 전차선 장력에 따라 분석하였고, 이를 팬터그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 비교하였다. 시험결과와 해석결과를 비교한 결과, 주요 동적접촉력 특성인 평균접촉력 및 접촉력 표준편차가 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한 해석모델을 이용하여 전차선 장력과 접촉력과의 상관관계를 차량 운행속도에 따라 제시하였으며, 이를 이용하여 각 운영속도별 최적 전차선 장력을 제시하였고 이를 국제규격과 비교하였다. 그 결과 해석을 통해 도출된 결과와 국제 규격에서 권장하는 전차선 장력이 비교적 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제20권2호
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• pp.143-168
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• 2015

A numerical model for analyzing air-train-track interaction is proposed to investigate the dynamic behavior of a high-speed train running on a track in crosswinds. The model is composed of a train-track interaction model and a train-air interaction model. The train-track interaction model is built on the basis of the vehicle-track coupled dynamics theory. The train-air interaction model is developed based on the train aerodynamics, in which the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed to deal with the dynamic boundary between the train and the air. Based on the air-train-track model, characteristics of flow structure around a high-speed train are described and the dynamic behavior of the high-speed train running on track in crosswinds is investigated. Results show that the dynamic indices of the head car are larger than those of other cars in crosswinds. From the viewpoint of dynamic safety evaluation, the running safety of the train in crosswinds is basically controlled by the head car. Compared with the generally used assessment indices of running safety such as the derailment coefficient and the wheel-load reduction ratio, the overturning coefficient will overestimate the running safety of a train on a track under crosswind condition. It is suggested to use the wheel-load reduction ratio and the lateral wheel-rail force as the dominant safety assessment indices when high-speed trains run in crosswinds.