• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.14-18
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• 2014

차륜/레일 접촉은 철도차량의 동특성을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 철도 차륜과 레일 사이에 작용하는 토크에 의한 견인력과 마찰력을 두 원통의 접촉문제로 이론해석과 전산해석을 하고 수직하중과 전단력이 작용하는 실제 차륜과 레일에 대한 전산해석을 하였다. 철도차륜과 레일 접촉문제는 구름과 미끄러짐이 있는 탄성접촉인 크리프에 의한 크리프힘을 생성하는 과정으로서 차륜과 레일의 형상 및 마찰계수에 따라 달라짐을 알 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.524-529
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• 2008

도시철도 차륜에서 손상된 차륜은 주행 중의 승차감 악화 및 보수비용의 증가로 이어질 수 있기 때문에 차륜답면 특성 변화에 대한 평가는 대단히 중요하다. 본 연구에서는 비파괴적 표면검사법을 이용하여 차륜답면의 손상 평가를 실시하였으며 접촉위치, 주행거리, 제동방식에 따라 차륜답면의 특성을 평가하였다. 그 결과 접촉위치에 따라 차륜답면이 현저히 다른 손상 특성을 나타남을 보여주고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1387-1395
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• 2013

차륜 불평형은 차륜의 무게중심이 윤축의 기하학적 중심축에서 벗어나 있을 때 발생한다. 차륜 불평형을 수정하지 않고 주행하면 불평형에 의한 원심력이 차체의 진동을 발생시키게 되며 차륜의 마모를 촉진시키거나 차축 베어링에 손상을 주게 된다. 본 연구에서는 철도차량 동적해석을 통하여 차륜 불평형이 차량 임계속도와 차체 진동에 미치는 영향을 검토하였다. 차륜 불평형은 임계속도를 감소시키고 차체 공진을 유발할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 차륜의 정적, 동적 불평형에 따른 차체진동을 해석함으로써 불평형 수정은 양면 밸런싱이 필요함을 밝혔다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.236-242
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• 2009

본 연구에서는 철도차량의 차륜과 레일에 대해 플랜지 접촉을 포함하여 모든 위치예서 차륜-레일간 접촉 위치를 수치 해석적으로 구하는 방범을 제안한다. 이를 위해 차륜과 레일의 형상은 매개변수로 표현되는 3차원 곡면함수로 나타내었다. 기구학적 구속조건식을 Newton-Rhapson 방법을 이용하여 구하는 것과 차륜과 레일간 최소거리가 0이 된다는 최적화 방법을 동시에 이용하여 정확하고 효율적으로 계산하는 새로운 방법을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.1-7
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• 2015

현재 국내 철도차량에 사용되고 있는 주요 부품의 유지와 보수를 위한 검사장비는 대부분 외국으로부터 수입하여 사용하고 있다. 특히 차륜형상 측정장비 등과 같은 일부 검사장비는 외국의 장비를 벤치 마킹하여 제작한 국산화 장비를 설치하여 사용하고 있으나, 이들 국산화 장비는 신뢰성과 성능에 많은 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 철도차량 차륜의 유지 및 보수를 위한 차륜형상 측정장치의 정밀도와 신뢰도 향상을 위하여 최신의 고속 하이비젼 카메라 기술과 최적화된 영상처리 알고리즘을 적용하여 차륜형상 측정시스템을 개발하였다. 신뢰성 평가 실험결과 개발된 차륜형상 측정시스템의 신뢰도는 기존 시스템에 비하여 약 10.4%의 신뢰도 향상 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1178-1185
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• 2010

철도차량의 고속화가 가속화되면서 화물을 운송하던 컨테이너 차량이 차륜의 파손에 의하여 탈선하는 사고가 발생하여 많은 물적 피해가 발생하고 있으며, 이러한 철도차량의 사고는 많은 인명 피해와 물적 피해를 가져오는 대형 사고로 발전할 수 있다. 따라서 이에 대한 재발 방지를 위한 차륜의 파손 해석에 대한 연구가 필요한 실정이다. 철도차량의 차륜은 기계적 하중과 열하중를 동시에 받으며, 기계적 하중으로는 철도차량의 무게에 의한 수직하중과 곡선 구간을 운행할 때 차륜과 레일의 접촉부에 수평하중이 발생하며, 철도차량의 제동시 답면제동에 의한 반복적인 열하중을 받는다. 이러한 차륜에 발생하는 기계적 하중과 열하중은 차륜의 균열과 잔류응력 등을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 차량 주행 시의 브레이크 이력과 하중 조건을 고려한 열 구조 연성해석을 수행하여 차륜에 부하되는 최대응력을 추정하였으며, 이 값을 파괴역학 파라미터인 응력확대계수에 적용하여 차륜의 안전성을 평가하였다.

• 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.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2012

윤축 동역학 해석은 철도차량 동역학 해석의 정밀도를 결정하는 핵심 요소이다. 본 연구에서는 정밀한 3차원 차륜-레일 접촉 해석을 윤축의 강체 운동 방정식에 적용하는 방법으로 3차원 윤축 동역학 해석을 수행하였다. 곡선 주행시 플랜지 접촉에 의해 차륜-레일 2점 접촉이 발생할 때 윤축의 동역학 해석이 가능한 수치해석 절차를 개발하였다. 윤축의 구속조건식과 강체 동역학 방정식을 Runge-Kutta 방법을 이용하여 수치적분을 수행하였다. 제안된 윤축 동역학 해석 결과는 VI-RAIL을 이용한 해석결과와 비교 분석하여 타당성을 검증하였다.

• 철도저널
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• 제18권3호
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• pp.109-117
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• 2015

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.175-181
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• 2016

회전체는 질량 중심선이 축의 기하학적 중심선과 일치하지 않을 때 불평형이 발생한다. 윤축은 두 개의 차륜과 한 개의 차축으로 조립되어 철도차량을 주행시키는 회전체 역할을 하고, 차륜 재질의 불균일, 마모, 윤축 조립과정의 오차 등으로 인해 불평형이 발생할 수 있다. 또한 윤축은 축의 직경이 가늘고 고속으로 회전함으로 불평형 질량에 의한 진동의 영향이 더욱 두드러지게 나타나고 이로 인해 철도차량 고속 주행 시 주행안전성 및 주행거동에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 차륜 불평형이 고속철도차량의 동적 거동에 미치는 영향을 철도차량 다물체 동역학 해석 도구인 VI-Rail를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석결과에서 차륜 불평형량이 증가할수록 철도차량 대차의 임계속도가 감소됨을 확인할 수 있었고, 차륜 불평형량이 주행 중 차량동적거동 악영향을 미침으로 고속주행에서는 반드시 차륜 불평형량에 대한 관리가 필요함을 확인할 수 있었다. 또한 이 연구로 차륜 불평형량의 정적 및 동적 관리 필요성을 국내 철도차량 운영기관에 제시하였다.