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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 구정서, 함영삼
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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도시철도차량은 1개의 편성으로 운행되기 때문에 차량의 주행 중에 가/감속시에 차량 전후 충돌 현상으로 인해 충격력이 발생한다. 이때 충격력을 고무 완충기가 흡수를 하여 차량에 느껴지는 충격력이 감소하게 된다. 이 충격력 감소는 승차감까지 영향을 미치기 때문에 고무완충기의 성능은 매우 중요하다.
본 논문에서는 도시철도차량의 고무 완충기 종류별 특성에 따른 성능을 중심으로 OLEO를 이용한 1차원 충돌해석 및 SIMPACK(다물체 동역학 소프트웨어)을 이용하여 3차원 해석을 하여 세 가지 종류의 고무 완충기를 비교 및 분석하고, 곡선 구간에서 제동할 때 미치는 영향을 직선 구간과 비교하였고 노후화 된 고무 특성을 이용하여 신품 고무와 비교 및 분석을 하였다. 그 결과 첫 번째 1차원 충돌해석 결과는 신품 고무 완충기에서는 싱글형 고무 완충기가 더블형 고무 완충기보다 최대가속도 약 45%, 최대 충격력은 약 15% 작게 나타나고 링형 고무 완충기보다는 가속도 값은 약 34%, 최대 충격력은 7% 작게 나타났다. 이는 싱글형 고무 완충기 특성이 불완충대(No Buffer Zone)가 존재하여 작은 충격 흡수에는 성능이 떨어지지만 완충기 용량이 가장 크기 때문에 충돌해석에서는 충격력 흡수를 가장 많이 했다. 그 다음 SIMPACK을 이용한 3차원 해석은 승강장에 정차를 하기 위해 제동을 통해 감속을 할 때를 가정하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과 직선 구간에서는 싱글형 고무 완충기가 다른 완충기에 비해 약 20% 큰 최대 가속도가 발생하였다. 그리고 곡선 구간에서는 직선 구간보다 Oscillation이 크게 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 노후화 된 고무 특성을 입력하여 해석 한 결과 신품 고무 완충기에 비해서 노후화 된 고무 완충기를 장착 한 차량에서는 최대 가속도가 싱글형 고무 완충기에서는 약 58%, 더블형 고무 완충기에서는 약 34%, 링형 고무 완충기에서는 약 42% 가량 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었고 Oscillation이 심하여 불안정 한 것도 확인 할 수 있었다. 또한 노후화로 인해 영구변형이 일어나고 성능이 떨어져서 중간 연결기의 York와 Plate의 충돌에서 충격력이 크게 발생하여 부품의 마모 및 균열이 일어나서 승차감 저하 및 안전성에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문을 바탕으로 차량의 계측 등 연구를 더 진행하여 상태기반 유지보수(CBM : Condition Based Maintenance) 관련 연구들을 참고하여 고무의 노후화를 방지하고 교체주기 기준을 더 명확히 확립하는데 기여 할 수 있을 것이라 생각한다.
본 논문에서는 도시철도차량의 고무 완충기 종류별 특성에 따른 성능을 중심으로 OLEO를 이용한 1차원 충돌해석 및 SIMPACK(다물체 동역학 소프트웨어)을 이용하여 3차원 해석을 하여 세 가지 종류의 고무 완충기를 비교 및 분석하고, 곡선 구간에서 제동할 때 미치는 영향을 직선 구간과 비교하였고 노후화 된 고무 특성을 이용하여 신품 고무와 비교 및 분석을 하였다. 그 결과 첫 번째 1차원 충돌해석 결과는 신품 고무 완충기에서는 싱글형 고무 완충기가 더블형 고무 완충기보다 최대가속도 약 45%, 최대 충격력은 약 15% 작게 나타나고 링형 고무 완충기보다는 가속도 값은 약 34%, 최대 충격력은 7% 작게 나타났다. 이는 싱글형 고무 완충기 특성이 불완충대(No Buffer Zone)가 존재하여 작은 충격 흡수에는 성능이 떨어지지만 완충기 용량이 가장 크기 때문에 충돌해석에서는 충격력 흡수를 가장 많이 했다. 그 다음 SIMPACK을 이용한 3차원 해석은 승강장에 정차를 하기 위해 제동을 통해 감속을 할 때를 가정하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과 직선 구간에서는 싱글형 고무 완충기가 다른 완충기에 비해 약 20% 큰 최대 가속도가 발생하였다. 그리고 곡선 구간에서는 직선 구간보다 Oscillation이 크게 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 노후화 된 고무 특성을 입력하여 해석 한 결과 신품 고무 완충기에 비해서 노후화 된 고무 완충기를 장착 한 차량에서는 최대 가속도가 싱글형 고무 완충기에서는 약 58%, 더블형 고무 완충기에서는 약 34%, 링형 고무 완충기에서는 약 42% 가량 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었고 Oscillation이 심하여 불안정 한 것도 확인 할 수 있었다. 또한 노후화로 인해 영구변형이 일어나고 성능이 떨어져서 중간 연결기의 York와 Plate의 충돌에서 충격력이 크게 발생하여 부품의 마모 및 균열이 일어나서 승차감 저하 및 안전성에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문을 바탕으로 차량의 계측 등 연구를 더 진행하여 상태기반 유지보수(CBM : Condition Based Maintenance) 관련 연구들을 참고하여 고무의 노후화를 방지하고 교체주기 기준을 더 명확히 확립하는데 기여 할 수 있을 것이라 생각한다.
목차
I. 서 론 11. 연구배경 및 목적 12. 관련 연구 현황 2II. 도시철도차량 완충기 종류 31. 개요 32. 중간 연결기(고무완충기)의 종류 3III. 고무 완충기 특성에 따른 1차원 충돌해석 91. OLEO 1D 모델링 92. OLEO 1D 해석 10IV. SIMPACK(다물체 동역학 소프트웨어)을 이용한 3차원 차량 모델링 351. 도시철도차량의 제원 352. SIMPACK(다물체 동역학)해석 차량 모델링 36V. SIMPACK을 이용한 3차원 차량 해석 441. 직선구간 해석 452. 곡선구간 해석 503. 노후화 된 중간 연결기(고무완충기) 해석 53VI. 결론 59참고문헌 61영문초록(Abstract) 63
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