• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2844-2850
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• 2015

철도의 운행으로 인하여 발생하는 다양한 소음 중 큰 부분을 차지하고 있는 전동소음의 경우 차륜과 레일의 접촉에 의하여 진동과 이로 인한 소음방사가 발생하므로, 레일 진동에 대한 특성과 이로 인한 방사소음과의 상호연관성 및 특성의 파악이 필요하다. 본 연구에서는 레일의 유한요소 모델을 구성하고 경계요소법을 이용하여 진동으로 인해 발생하는 소음방사를 예측하였다. 입력으로는 레일에서의 진동속도 계측치를 이용하였고 소음방사 예측결과를 계측결과와 비교하여 해석기법의 신뢰성을 검증하였다. 또한 레일 감쇄 특성에 따른 소음방사 특성을 주파수 영역에서 검토하여 레일 댐핑재의 적용에 따라 약 3dB(A)의 방사소음 저감 효과가 있음을 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.494-502
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• 2011

바이모달 저상굴절 트램은 자동운전으로 일반도로와 전용구간을 주행할 수 있는 고무차륜방식의 저상굴절 차량으로서, 철도의 정시성과 버스의 접근성을 동시에 구현할 수 있는 신교통수단이다. 바이모달 트램은 전자기 궤도를 사용한 자동운전, 전차륜 조향과 함께 CNG 엔진과 리튬 폴리머 배터리 팩을 사용한 친환경 직렬형 하이브리드 추진시스템을 사용한다. 본 논문에서는 바이모달 트램의 직렬형 하이브리드 추진시스템 개발에 대해 기술하고 시험선및 일반도로에서 수행된 시험 결과를 분석한다. 또한 바이모달 트램 추진장치의 튜닝 및 시험데이터 취득을 위해 개발된 계측장비의 구성 및 동작방식에 대해 설명한다. 시작차량에 설치된 계측장비의 데이터를 기초로 전용 시험 선과 일반도로에서 주행시 직렬형 하이브리드 추진시스템의 동작을 확인하며, 차량의 연비 및 엔진 효율을 계산한다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.593-599
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• 2023

곡선부에는 차량-궤도의 하중불균형 등 다양한 요인에 의한 탈선의 위험이 내재 되어있어 도시철도에서는 탈선방지 가드레일을 설치, 운영하고 있다. 앵글형 탈선방지 가드레일은 가드앵글을 포함한 다양한 부품으로 구성되어 탈선을 방지하는 기능을 수행하는데 탈선이 발생하지 않더라도 구성품에서 다양한 손상이 발생하고 있어 지속적인 유지관리가 필요하다. 손상현황을 조사하여 손상 빈도가 높은 앵글형 탈선방지 가드레일의 구성품을 분류하였으며, 다양한 손상의 발생 조건 등을 조사하였다. 또한 손상원인을 공학적으로 분석하고자 정밀 3차원 수치모델을 이용한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 열차의 탈선하중을 해석적으로 모사하고자 정적상태의 극한하중조건으로 적용하였으며, 앵글형 탈선방지 가드레일, 레일, 차륜의 실제도면을 이용하여 모델링하였다. 손상현황조사와 수치해석 결과를 비교 분석하여 구성품의 손상에 대하여 공학적으로 규명하고자 하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권2호
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• pp.505-510
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• 2024

철도 레일은 차륜과 레일의 접촉면인 레일 표면에서 구름 접촉 피로 균열이 상시 발생할 수 있는 조건이기 때문에 균열의 상태를 철저히 점검하고 절손을 방지하기 위한 정밀한 점검 및 진단이 필요하다. 최근 궤도 시설의 성능 평가에 대한 세부 지침에서는 궤도 성능평가를 위한 방법과 절차에 관한 필요사항을 제시하고 있다. 그러나 레일 표면 손상을 진단하고 등급을 산정하는 것은 주로 외관 조사(육안 조사)에 의존하며, 이는 점검자의 주관적인 판단에 따른 정성적인 평가에 의존할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Fast R-CNN을 사용하여 레일 표면 결함 검출에 대한 딥러닝 모델 연구를 수행하였다. 레일 표면 결함 이미지의 데이터 세트를 구축한 후, 모델을 테스트하였다. 딥러닝 모델의 성능평가 결과에서 mAP가 94.9%로 나타났다. Fast R-CNN의 균열 검출 효과가 높기 때문에 이 모델을 사용하면 레일표면 결함을 효율적으로 식별할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.170-177
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동 압부력(clamping force) 제어방법과 제동시험장비(dynamo test equipment)를 활용한 제동성능 평가결과에 대하여 다룬다. EMB와 관련한 연구는 자동차 분야에서 대부분 수행되었으며, 다양한 제어방법에 대한 정적상태의 압부력 시험결과를 주로 다루고 있으나 본 논문은 동적상태에서의 성능평가를 수행하였다. EMB의 구동을 위해 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 적용되었으며 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 설계 및 해석을 수행하였다. EMB의 압부력제어를 위해 전류제어, 속도제어 및 위치제어가 수행되었으며, 전류제어기는 단위전류당 최대토크제어(MTPA : Maximum Torque Per Ampere, 이하 MTPA)가 적용되었다. 제동성능평가는 공압식 제동장치의 비상제동 성능시험 절차와 동일한 방법으로 수행되었으며 시험장비에 설치된 고속철도차량의 차륜을 110 km/h, 230 km/h 및 300 km/h로 회전하는 상태에서 각각의 속도 조건에 따른 EMB의 제동 압부력을 인가하여 감속성능을 확인하였다. 최고속도(300 km/h) 상태에서 비상제동 시험결과는 73초의 시간이 소요되었으며 차세대고속철도차량(HEMU-430X)에 적용된 공압식 제동장치의 성능시험 결과와 비교를 통하여 제동소요 시간 및 감속패턴의 유사함 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.4068-4076
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• 2013

열차가 주행할 때 발생하는 차륜-레일 상호작용력은 열차의 주행속도, 차량축중과 선형조건(곡선반경, 캔트) 등 여러 변수의 영향을 받는다. 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 증속이전에 각 변수별로 구조물에 대한 영향 평가가 필요하다. 최근 차세대고속철도사업으로 국내에서 개발된 HEMU 430-X는 지난 2013년 3월, 경부 2단계구간에서 최고 421.4km/h의 속도를 달성한 바 있다. 향후 호남고속선 Test-Bed 구간(오송기점 K.P 100-128km)에서 추가적인 증속주행시험을 하는 경우 동적효과 증가로 인한 동적하중증가와 원심하중에 의한 외측레일에 대한 궤도작용력에 대한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 HEMU열차의 추진력, 실측주행저항과 호남고속선의 선로선형을 고려하여 TPS 분석을 수행하여 선로에서의 속도변화를 계산하였다. 그리고 HEMU 열차주행시 곡선구간에서의 원심하중과 충격계수를 고려한 궤도부담력을 평가하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.119-128
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• 2006

철도운행에 있어 분기기는 열차를 주행선로에서 이웃한 선로로 이동시키는 매우 중요한 역할을 수행하는 장치로써 포인트부, 리드부 그리고 크로싱부로 이루어져 있다. 그러나 분기기는 레일 주변설비 중 유일한 가동부로 구조도 복잡하고 천이과정 중 차륜, 레일간의 급격한 운동변화가 필연적으로 발생되어 안전성 문제가 항상 거론되고 있다. 실제로, 국내외에서 차량의 탈선사고가 빈번히 발생되는 취약부위이기도 하다. 또한 차량, 궤도, 통신 그리고 전기 분야 등 분기기는 각각 다른 기능을 수행하는 매우 복잡한 장치들의 조합 시스템이므로 각각의 단위 개체들의 최적화만으로는 분기기의 전반적 성능을 향상시키기는 힘들며 이들에 대한 통합 기술의 확보가 필수적이다. 우리나라 철도는 기존선의 최고운행속도를 200km/h까지 향상 시키는 장기계획을 수립하고, 곡선부가 많은 우리나라 지형에 적합한 최고운행속도 180km/h의 틸팅열차를 개발 중이다. 그러나, 기존선로에 틸팅열차를 적용하기 위해서는 속고의 저감없이 틸팅열차를 통과시킬 수 있는 안정적인 분기기시스템의 확립이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 틸팅열차 통과 시 기존선 속도향상을 위해 개발된 개량분기기 주변의 소음진동 정도를 예측하기 위해 시뮬레이션을 실시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.173-178
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• 2016

콘크리트 교량 상에 고속철도의 자갈 궤도가 시공될 경우 장대 레일의 종방향 변위가 고정된 반면 교량 바닥판 슬래브의 종방향 변위가 고정되지 않고, 온도 하중과 외부 하중에 의해 교량과 레일의 상대 변위가 발생한다. 현재 장대 레일 자갈 궤도에 대한 종방향 저항력(KR C-08080, UIC code 774-3)은 교량의 종방향 변위와 자갈 궤도와 콘크리트 슬래브 사이의 마찰력을 고려하고 있지 않다. 또한 종방향 저항력 값은 다소 보수적이어서 철도교의 장경간 및 연속화에 불리한 요소로 작용하고 있다. 따라서 실제의 거동을 보다 효과적으로 반영하기 위해 장대 레일의 종저항력은 콘크리트 슬래브와 궤도 사이의 추가적인 강성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 콘크리트 바닥판과 도상 궤도를 모사한 실대형 실험체(mock-up test specimen)를 제작하여, 교량 상에 설치된 도상 궤도의 종저항력을 측정하였고, 또한 차륜 하중의 재하 유무에 대해서도 그 거동을 평가하였다. 실험 결과, 최대 종저항력은 현재의 코드와 유사한 경향을 보였으나, 한계 변위까지의 강성은 현재의 코드보다 실험 결과가 작게 측정되는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.603-610
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• 2016

국내에 고속열차가 도입된 지 12년이 지났고, 국내기술로 개발된 KTX-산천도 운행한지 6년 정도 되었다. 호남선 고속철도의 개통으로 현재 국내 고속선로의 수송용량은 거의 포화상태가 되었고, 이에 따라 수송용량을 증대하기 위하여 열차의 운행속도를 높이는 연구 등 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구는 그 중 일부로 KTX-산천 고속열차의 운행속도를 350km/h로 높이기 위하여 열차의 임계속도를 향상시키기 위해 수행되었다. KTX와 KTX-산천 영업운행 차량에서 측정된 차륜마모 데이터를 이용하여 KTX-산천 편성 모델에 대한 동역학해석을 수행하였고, KTX-산천 영업차량에서 측정된 진동가속도 측정결과와의 비교를 통하여 해석결과의 타당성을 검증하였다. 고속열차의 운행속도 향상을 위하여 열차의 임계속도 향상을 목표로 대차 주요 현가장치 파라미터에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 민감도 분석을 통해 최적화를 위한 주요 현가장치 파라미터를 선정하였고, 반응표면분석법에 의해 2차 회귀 모형 함수를 추정하였다. 2차의 목적함수를 최소화시키는데 있어서 효율적인 성능을 발휘하는 SQP 방법을 사용하여 최적화를 수행한 결과 KTX-산천의 임계속도가 9.4%정도 증가함을 확인하였다. 최적화된 현가장치 파라미터는 KTX-산천 영업속도를 300km/h에서 350km/h로 향상시키기 위한 신규대차 설계 시 반영될 예정이다.