• 전산구조공학
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• 제9권3호
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• pp.54-59
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• 1996

시속 300km로 주행하는 고속철도 열차의 주행안정성 및 승차감을 확보하기 위해서는 열차하중을 고려한 정교한 정적, 동적해석 및 설계가 이루어져야 한다. 따라서 차량과 궤도의 동적상호작용 및 차량과 교량의 동적상호작용, 터널의 미기압 및 공기압, 대단면 터널굴착의 안정성평가, 열차주행에 의한 지반진동의 예측 등에 전산수치해석기법의 활용 및 개발이 현재 활발히 이루어지고 있다. 그러나 고속철도 보유국을 포함한 선진국들에 비하면은 이러한 전산수치해석분야에 있어서 아직도 더 많은 연구 및 개발이 본 공단을 포함하여 학계 및 연구소에서 이루어져야 하겠으며, 본 경부고속철도 건설사업으로 인하여 차량, 전기시설분야의 각종 첨단기술개발 및 발전과 더불어 하부 토목구조물의 건설 및 설계 해석분야에 많은 발전이 기대된다 하겠다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.117-126
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• 2015

600km/h급 철도노반 개발은 초고속주행에 의한 동적상호작용의 예측이 어렵기 때문에 기술개발에 애로사항이 많다. 특히 교량/토공 접속부는 동적 상호작용을 포함하여 지지력, 압축, 침하, 배수, 유동 등의 영향 요소가 복합적으로 발생하는 구간으로서 접속부에서의 안정성이 확보된다면 초고속 열차용 토공노반의 안정성도 확보 가능할 것으로 예상된다. 본 논문에서는 초고속철도 접속구조개발의 기초 연구단계로서 국내 고속철도에서 적용하고 있는 접속부의 보강방안을 우선적으로 적용하여 초고속 주행시의 설계변수 영향을 해석적으로 검토하였다. 설계변수는 설계단계에서 검토 가능한 항목인 보강방안의 유무, 기하하적 형상, 재료의 강성 등이며, 분석내용은 초고속주행에 따른 궤도의 변형응답과 주행안정성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.204-211
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• 2011

고속철 교량의 동적응답을 보다 정밀하게 해석하기 위한 동적해석방법을 개발하였다. 차후 증가될 초고속(450km/h)을 포함하여 고속 주행하는 KTX 동력차에 의한 교량의 동적거동을 면밀한 속도변수분석과 정밀한 해석을 위한 고속철, 교량 그리고 궤도구조물의 상호작용을 포함한 수치모델을 구성하였다. 네 가지 40~25미터 단순지간의 PSC 박스교를 3차원 유한 프레임요소 모델로 개발하였다. 스펙트럼밀도함수로 산출된 궤도불규칙값과 궤도간 상이한 거리차이를 수치모델화 하였다. 고속철차량은 (KTX) 38자유도로 구성하였다. 38자유도 모델은 3방향 변위와 상응하는 회전각을 고려하였다. 동적증폭계수는 다양한 불규칙 궤도, 켐버, 주행속도, 자갈도상과 같은 주행조건에 의해 결정된다. 이와 같은 동적증폭계수를 해석하기위한 Newmark-${\beta}$ 기법과 Runge-Kutta기법을 적용하여 고속철 속도별과 경간별로 면밀하게 비교 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.797-803
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• 2010

경부 고속철의 PSC 박스거더 교량의 동적응답에 대하여 보다 우수한 평가를 얻기 위한 동적거동해석방법을 개발하였다. 특히, 고속철 차량, 교량 그리고 궤도구조물간의 구조적 상호작용을 고려한 3차원 수치해석모델을 개발하여 고속철 속도에 의하여 발생되는 PSC 교량의 동적응답을 정확하게 해석하고 심도깊은 영향평가를 수행하였다. PSC 박스거더 교량은 40 m 경간의 단순교를 뼈대요소를 사용하여 3차원 프레임 모형화 하였다. K-TGV 고속철 차량은 동력차를 포함하여 다련 38자유도 모형으로 개발하고 차체와 대차의 연직변위, 횡변위, 종변위 및 피칭, 롤링, 요잉을 모두 고려하였다. 동적충격계수는 정적해석결과와 Runge-Kutta 기법으로 산출된 동적해석 결과를 비교 산출하였으며, 고속철 차량 속도에 따른 그 차이를 회귀분석을 통하여 추정실험식으로 제안하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 2015

선하역사 내부에 발생하는 소음을 저감하기 위해서는 진동의 감소가 필요하며, 보다 효과적인 진동 저감 대책 수립을 위해서는 궤도-접속교량-구조물의 상호작용 특성을 감안하여 열차 운행으로 발생하는 진동이 전달되는 경로 및 특성에 대한 명확한 이해가 필요하다. 이 논문에서는 국내 선하역사 현황을 구조적으로 분류하고 대표 선하역사에 대한 진동 측정을 통하여 역사에 발생하는 진동의 전달 특성을 분석하였다. 주파수응답을 통한 분석 결과 궤도의 진동이 역사로 전달되면서 고주파 성분이 큰 감소를 나타냈으며, 일부 역사에서 저주파 대역 내 증폭 구간이 발견되었다. 플로팅궤도가 적용되거나 TPS 구조의 역사는 궤도로부터 전달되는 진동이 비교적 큰 감소를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.39-46
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• 2023

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.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.34-39
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• 2016

경부 고속철 40 m 단경간 PSC 교량을 대상으로 38 자유도 KTX 동력차를 주행속도 500 km/h까지 12 단계 불규칙 궤도형상과 상호 작용력을 고려하여 해석하였다. 차량의 윤축하중과 중심회전각을 평가하기 위하여 170 m 일반도상을 교량과 조합하여 횡압과 탈선계수 그리고 윤중감소율을 허용기준과 비교하였다. 단순교와 연속교의 교량받침 최대 변위와 누적이동거리를 주행속도별로 해석하였다. PTFE 마찰판과 DP-mate의 EN-1337-2 기준의 장기마찰시험을 수행하였다. 수행된 장기마찰시험은 차세대 고속철의 증가되는 주행속도를 고려하여 개선 방안을 제안하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.414-421
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• 1999

In this paper, the simplified method for 2-dimensional train/track/bridge interaction analysis is utilized in the analysis of dynamic behavior of bridges in which the eccentricity of axle loads and the effect of the toriosnal forces acting on the bridge are included for the more accurate train/track/bridge interaction analysis. Inverstigations mainly into the influence of vehicle speed on train/track/bridge interactions are carried out for the two cases. The first case is that only train and bridge are considered in the modelling and the other case is that train, track and bridge are considered.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.191-196
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• 2005

In this study, to describe vehicle-track-bridge dynamic interaction phenomena with 1/4 vehicle model, nonlinear Hertzian contact spring and nonlinear contact damper are introduced. In this approach external loads acting on 1/4 vehicle model are self weight of vehicle and geometry information of running surface. The constraint equation on contact surface is implemented by Penalty method. Also, to improve the numerical stability and to maintain accuracy of solution, the artificial damper and the reaction from constraint violation are introduced. A nonlinear time integration method, in this study, Newmark method is adopted for both equations of vehicles and structure. And to reduce the error caused by inadequate time step size, adaptive time-stepping technique is partially introduced. As the nonlinear Hertzian contact spring has no resistance to tensile force, the bouncing phenomena of wheelset can be described. Thus, it is expected that more versatile dynamic interaction phenomena can be described by this approach and it can be applied to various railway dynamic problems.