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고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음에 관한 연구
배원식 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사
환경오염에는 크게 대기, 토양, 수질, 소음으로 분류 할 수 있으며, 철도차량에서 발생되는 소음은 크게 전동소음(Rolling noise), 동력소음(Traction noise), 공력소음(Aerodynamic noise) 등 3가지로 분류 할 수 있다. 본 논문에서 다루고자 하는 소음은 고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음 이다. 제동소음은 전동소음에 포함되어 있는데, 제동소음의 과다로 철도를 이용하기 위해 승강장(platfonm)에 탑승 대기 고객과 역구내 근무자에게 불쾌감(스트레스)을 유발할 수 있고 일시적 또는 영구적인 난청을 일으킬 뿐만 아니라 순환계, 호흡기계, 소화계 등에도 영향을 미칠 수 있는 연구 결과를 쉽게 찾을 수 있다. 제동소음을 감소시키기 위해 고속철도차량의 역구내 진입할 때 제동 체결로 발생하는 제동소음을 측정하여 현황을 파악하고, 주요 소음원과 발생 메커니즘을 규명함으로서 불쾌감 및 정신과 건강에 많은 영향을 미치는 스퀼소음을 최소화 하여 차량의 소음저감대책 과 서비스질의 향상에 도움을 주고자 한다. 제동소음 측정에 앞서 철도차량 제동소음의 전반적인 이해에 도움을 줄 수 있도록 기본적인 소음ㆍ진동이론과 이론식에 대해 간략히 소개하였으며 국내외 철도차량의 제동소음과 관련한 자료의 수집과 분석을 수행하였다. 광명역과 대전역 2개 역사 총 12편성 열차에 대하여 제동소음의 실차측정 분석결과 KTX 제동 스킐소음의 피크주파수 성분은 주로 1KHz~20KHz까지 전반에 걸쳐 나타나고 있으며, 대부분 제동디스크와 패드의 접촉을 고려한 제동디스크의 고유진동수와 밀접한 관계가 있었고, KTX 제동 스킐소음의 피크주파수은 차량마다 다르게 나타나고 있으나, 이는 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 차이 때문에 의한 것으로 판단되었고, 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 다소 다르더라도 10KHz이상의 주파수에서는 제동 스킬소음의 피크주파수 성분이 거의 동일하게 나타나고 있으며, 제동디스크의 고유진동수와 일치하여 제동 스킐소음의 원인은 제동디스크의 공전에 그 원인이 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 20KHz까지 실험이 가능한 측정시스템을 사용할 경우 유한요소법에 의하지 않고도 제동 스퀼소음의 원인을 충분히 찾아내어 그 저감방안을 구해 낼 수 있을 것이다. The noises which occurs from the rolling stock can be divided largely into three classes and they are Rolling noise, Traction noise and Aerodynamic noise. In the event of braking the rolling stock which enter into the station, Brake shoes cause Fraction noise (braking noise) and excessive braking noise makes passengers and operators uncomfortable. This study is to reduce squeal noise and minimize displeasure by measuring the braking noise and defining the major noise sources and noise mechanism,
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김현식 우송대학교 일반대학원 2020 국내박사
혼합제동 중에 발생되는 소음을 줄이기 위해서는 230~300km/h로 운행 중에 최초로 제동을 개시하는 것이 효율적임을 확인하였다. 정차 중에 발생되는 제동 소음성분은 제동디스크와 패드의 마찰력에 의해 가진된 디스크의 고유진동모드와 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 세 종류의 제동패드를 시험한 결과 개발품 패드가 Original Pad에 비하여 본선운행시험에서는 등가소음 값이 평균 6.35dB(A), 다이나모시험기 시험에서는 평균 7.89dB(A) 감소하였음을 확인하였다.
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제륜자 재질 변경에 의한 전동차 제동스킬소음 저감에 대한 연구
정수영 서울産業大學校 鐵道專門大學院 2006 국내석사
본 연구는 서울특별시 1호선에서 운행되고 있는 VVVF 차량 중에서 마찰제동을 주로 사용하는 운전차와 부수차를 대상으로 제동시 발생하는 스킬 소음발생 현상을 파악하고 그 개선안을 제시하고자 한다. 연구절차는 우선 실험적인 방법에 의하여 스킬 소음에 영향을 줄 수 있는 각 제동부품의 (Brake lining, Brake lining head, Back plate) 모달해석을 통해 고유진동수를 서울산업대학교 기계역학실에서 측정하였고, 단품으로 측정이 어려운 부품(Disc assembly와 Lining block)은 군자차량사무소 내 대차공장에서 차축에 조립된 상태로 측정한다. 제동력 작용시의 디스크 조립체와 라이닝 블록의 진동실험은 군자차량사무소 검수고에서 1호선 VVVF 전동차를 이용하여 측정하고자 한다. 또한, 제륜자 (Brake lining) 제작사인 S&T 브레이크의 다이나모미터(Dynamometer) 시험기를 이용하여 VVVF 및 쵸파 전동차 주행시의 조건과 동일한 상태에서 속도와 제동력을 조정하여 제륜자 재질 및 형상을 변경시켜 가면서 시험을 진행한다. 실제 전동차에서 발생하는 스킬 소음 측정은 군자차량사무소 검수고로 진입하는 1호선 VVVF 전동차를 대상으로 스킬 소음을 측정하고자 한다. 그리고 동역학 해석프로그램인 ANSYS를 이용하여 모달해석을 수행하며, 본 해석을 통해 제동부품의 고유진동수가 스킬소음에 영향을 주는 여부를 파악하고자 한다. 궁극적으로 전동차 브레이크 스킬 소음의 개선안을 제시한다. In this study, experimental and theoretical methods were applied to understand brake squeal noise VVVF rolling stock on tracks. Trailer cars needed to payed a particular attention, because they were the major source of brake noise. VVVF rolling stocks for lines 1 and 4 of the subway system in Seoul were used for experimental analyses. In order to study brake squeal noise, a dynamometer test at the S&T Brake. Co. which was a manufacturer of brake pads was performed. For measuring vibration and noise, vibration tests of brake parts (brake lining, brake lining head, back plates, etc.) at the SNUT were executed. Also, vibration tests of disc assembly and lining block at the heavy maintenance shop of the Gunja depot were performed. The modal analyses by using an ANSYS which was one of the CAE commercial program were simulated to know the relationship to the mechanism of brake noise. On the based of the tests and the simulations it was found that specific frequencies of the brake parts affected squeal noise, and improvements for reducing squeal noise were proposed.
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안대권 경북대학교 산업대학원 2020 국내석사
The interest in noise, which is the emotional quality of other consumers, is increasing in the operation of the underground section of the urban railway brakes, and local research is continuously being conducted to improve noise. Railway brake noise is a difficult problem to solve because it has a wide frequency range and a complex generating mechanism. In addition, research on noise improvement in the railway brake market compared to automobiles is insufficient. This paper confirms whether the noise is reduced by changing the properties of the brake friction material, and derives the results through various bench tests of the brake friction material. In order to improve the non-uniform distribution of the surface pressure generated by the discs and pads during braking of the urban railway, the stiffness of the braking friction material was lowered, and noise improvement was studied through the use of heterogeneous raw materials and frequency analysis to improve the damping characteristics. It was possible to derive a noise reduction effect.
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연마제의 함량 변화에 따른 마찰재의 제동 특성과 브레이크 시스템과의 상관성에 관한 연구
한진 연세대학교 공학대학원 2004 국내석사
제동시 소음과 진동 현상에 영향을 주는 원인 중 하나인 마찰계수 변화 특성 관련하여 다양한 제동 조건별로 시험한 결과 마찰재의 구성원료인 연마제가 영향 인자임을 알 수 있었다.본 연구에서는 연마제의 영향도 분석을 위하여 마찰재의 다른 성분은 일정하게 유지하고 연마제용 원료인 SiC의 함량을 0%, 0.5%, 1.0%, 2.0%로 변경시켜 마찰재의 제조 순서에 따라 각각 sample A, B, C, D 4종류의 마찰재를 제작하여 제동시험을 진행하였다.제동온도와 압력별로 마찰 시험 결과 연마제의 함량이 클수록 마찰계수의 변화는 크게 나타났고, 적을수록 변화는 작게 나타남을 알 수 있었다.초기 제동 온도별로 각 마찰재의 마찰계수의 변화율을 분석한 결과 연마제 성분이 없는 마찰재가 온도에 대해 가장 우수한 마찰 안정성을 나나내었고, 각각의 초기제동압력에 대해서는 마찰재 모두 안정적인 표준편차값을 보임으로써 마찰계수의 변화 요인은 제동 압력보다는 제동 온도에 더 민감한 반응을 보인다는 것을 알 수 있었다.저감속, 제동말기의 마찰계수의 상승율(%), 즉 Build up 경향을 확인한 결과 연마제 함량이 적을수록 마찰계수의 상승율이 적어지는 경향을 보임을 알 수 있었다.각 조건별 마찰시험 결과를 아래와 같은 도표로 나타내었다.향후 차량 개발시나 브레이크 소음과 진동 문제 해결에 있어서 브레이크 마찰재의 마찰계수는 가능하면 낮게 설정하는 것이 제동 온도나 압력 조건에서 우수한 마찰 성능을 보일 뿐만 아니라 제동시 마찰계수 안정성 측면에서도 유리하며, 대신 제동 성능을 만족시키기 위해서 브레이크 시스템의 용량을 증대시키는 방안을 강구해야 할 것으로 생각한다.현재 자동차업계에서는 제동시 발생되는 소음과 진동 문제의 해결을 위해서 브레이크 시스템의 용량을 증대시키고 있으며, 이와 병행하여 마찰재의 마찰계수를 다소 낮게 설정하고 있는 추세이다. For the study of characteristics of abrasive in the friction material having an effect on brake noise and brake vibration, just called judder, during brake operation, I experimented on braking test with sample A, B, C, D which was changed the relative amount of abrasive in a friction material including 0%, 0.5%, 1.0%, 2.0% of SiC (Silicon Carbide) with the others ingredients being not changed.I found that the amount of abrasive should affect on brake performance throughout the experiment.The results show that the change of the friction coefficient is proportioning to the amount of abrasive and the friction material A with no abrasive has a very good friction stability for initial braking temperature but all friction materials have a similar friction stability for initial braking pressure. Therefore I found that the change of the friction coefficient is strongly affected by braking temperature.The friction coefficient μ build up ratio of friction material with less abrasive contained tends to increase slightly at the end of braking with more abrasive contained.From now on the friction coefficient of friction material should be lowered to some degree and brake capacity should be increased for the compansation for the lowered brake performance.
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