알루미늄 철도차량 차체 용접부의 강도 특성에 관한 연구

서승일,Seo Sung-Il 대한용접접합학회 2005 대한용접·접합학회지 Vol.23 No.1

In this paper, static and fatigue load tests for the specimens, components and carbody were carried out to investigate the strength of welded joints in aluminum rolling stock. Tensile test results showed that the static strength of welded joint for the heat-treated alloy is reduced significantly and fatigue strength data are scattered by the welding imperfections. Component and whole carbody fatigue test results showed agreements with the design fatigue strength standards for specimens of the same joint detail. Test results revealed that full penetration welding and strict management of welding procedure are crucial for securing the strength of welded joint in aluminum carbody.

철도차량기지 정비용량 산정 방안 연구

서승일(Sung-il Seo),김정국(Jung-Kuk Kim),남성원(Seong-Won Nam) 한국철도학회 2021 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2021 No.6

탄성지지 보이론을 이용한 해중철도 간이 충돌해석법

서승일(Sung-il Seo),김진성(Jin-sung Kim) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

해중철도는 파도와 바람의 영향을 크게 받지 않는 해중을 통과하는 터널내에 고속열차가 운행하는 철도시스템으로 수심에 관계없이 설치할 수 있고, 모듈별 육상 제작후 해상 대조립으로 건설이 가능하기 때문에 건설비용이 획기적으로 절감될 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 해중철도의 개념설계안을 소개하고 안전성 확보를 위해 해중에서 잠수함과 충돌하는 경우를 대상으로 해중철도의 구조적 거동을 해석할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 탄성지지된 보이론을 활용하여 해중철도 함체의 등가 질량을 계산하고 잠수함과 완전탄성 충돌시 속도를 계산하고 에너지 보존의 원리에 따라 함체의 변형량과 최대굽힘모멘트를 계산하였다. 결과의 검증을 위해 보요소를 사용하여 충돌 유한요소해석을 실시하였고, 비교를 통해 타당성을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 충돌 이론 해법은 간편하게 함체의 변형량과 최대굽힘모멘트를 계산할 수 있어 초기 설계시에 효과적으로 활용될 수 있다. Submerged floating railway is an innovative tunnel infrastructure passing through the deep sea independent of wave and wind so that high speed train can run. It doesn’t depend on water depth and is cost effective due to modular construction on land. The construction period can be reduced drastically. In this paper, a concept design of submerged floating railway is introduced and a method to analyze structural behavior of the body in case of collision with a submarine is proposed for securing safety. Theory of beam with elastic foundation was used to calculate equivalent mass of the body so that the perfect elastic collision could be applied to calculate the collision velocity. Maximum deformation and bending moment was analyzed based on energy conservation. For verification of the analysis results, collision analysis using finite element analysis code was made. Comparison with the results showed that this simplified collision analysis method gives accurate deformation and bending moment enough to be used for actual estimation in initial design stage.

급경사 운행 산악트램용 대차 기술 개발

서승일(Sung-il Seo),사공명(Myung Sagon),이창영(Chang Young Lee),남학기(Hak Ki Nam),이종성(Jong Sung Lee) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

급구배 운행용 산악트램은 주행저항 증가에 따른 점착력 확보를 위해 랙앤피니언 추진장치를 적용해야 하고, 저속에서 충분한 견인력 확보를 위해 적절한 견인전동기를 선택해야 한다. 본 연구에서는 급구배 운행 산악트램의 개발을 위해 먼저 랙앤피니언 추진장치를 부착한 대차시스템의 주요사양을 제안하고, 기본설계를 수행하였다. 구배 상황에 따른 주행저항과 견인전동기의 추진력 곡선을 작성하고 구동조건 및 속도별로 추진력과 소요 마력을 추정하였다. 특히 랙앤피니언 추진장치의 문제점인 진동·소음에 따른 승차감 저하를 개선하기 위해 탄성기어를 적용한 윤축 조립도를 제안하였다. 개발된 대차시스템을 적용한 산악트램이 200‰까지 등판할 수 있음을 확인하였다. Mountain tram adopts rack and pinion system which exerts large friction force to overcome increased running resistance on high gradient track. Proper section of traction motor is important to secure sufficient traction force in lower speed range. In this paper, in order to develop a mountain tram system, a bogie system equipped with rack and pinion traction system is introduced and its major specification is suggested. Curves for running resistance and traction force of motor are drawn to estimate the required traction force and power at each running condition and speed. In particular, to prevent excessive noise and vibration in the rack and pinion system, an assembly of wheel and axle with resilient gear is proposed. It is confirmed that the proposed bogie system can climb a mountain with gradient of more than 180‰.

산악트램 객실 쾌적성 향상을 위한 저진동 랙앤피니언 추진장치 개발

서승일(Sung-il Seo),문형석(Hyung-suk Mun),Abu MD Ariful Islam,남학기(Hak Ki Nam) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

급구배 등판을 위해 산악트램에서 적용하는 랙앤피니언 추진장치는 기어가 맞물리면서 발생하는 진동에 의해 객실 쾌적성을 저해하게 되어 관광객들의 불만이 되고 있다. 본 연구에서는 기존 랙앤피니언 추진 장치의 진동을 저감하기 위해 저진동 랙앤피니언 추진장치를 개발하고 시험체를 제작하여 차륜접촉 시험기를 통해 그 효과를 확인하였다. 기존 강체 랙앤피니언 추진장치에 비해 탄성 랙앤피니언 추진장치는 진동이 1/20 이하로 저감됨을 확인할 수 있었고, 탄성체의 교체를 편리하게 하기 위해 착탈 방식으로 설계하여 유지보수성도 향상시켰다. 탄성 랙앤피니언 추진장치를 산악트램에 적용하였을 시에 진동을 획기적으로 감소시켜 객실 쾌적성 향상에 크게 기여할 수 있으리라 전망된다. Rack&pinion traction system on mountain tram for climbing steep gradient tracks makes worse the comfortability of cabin because of the vibration generated by gear contact. That is the main reason for complaint of tourists. In this study, to reduce the vibration level of the previous rack&pinion traction system, a low vibration rack&pinion traction system was developed and test models were made so that it could be verified by a wheel-rail contact testing machine. The vibration level induced by the low vibration rack&pinion traction system was 20 times less than that by the conventional rack&pinion traction system. This low vibration rack&pinion traction system can be maintained easily because simple replacement of resilient body is possible. If this resilient rack&pinion traction system is applied to a mountain tram, the vibration and noise level in cabins is reduced drastically so that the comfortability of tourists can be increased.

미래 철도시스템 기술

서승일(Sung-Il Seo),사공명(Myung Sagong),김정국(Jeong-Guk Kim) 대한토목학회 2013 대한토목학회지 Vol.61 No.9

스테인레스 차체 제작 시의 제반 문제점 및 대책에 관한 연구

서승일(Sung Il Seo) 한국철도학회 2004 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

In this study, problems caused during production process of stainless steel carbody are investigated and solutions arc found out. Roll forming process to make complex shape is introduced and surface crack on high strength stainless steel plate is investigated. Also, surface indentation is discussed and the effect of welding condition is clarified. Insulated tip to reduce the indentation is recommended for improvement of surface smoothness. Lastly, corrosion of welded joint is discussed and the effects of material, stress and environment are investigated.

알루미늄 차체 하중 시험 방법에 관한 비교 평가

서승일(Sung-Il Seo),박춘수(Choon-Soo Park),신병천(Byung-Cheon Shin) 한국철도학회 2004 철도저널 Vol.7 No.1

Aluminum carbody for rolling stocks is light and perfectly recycled, but includes severe defects which are very dangerous to fatigue strength, Static load test been performed up to date to assess structural safety of the carbody. However, static load test is not sufficient to evaluate fatigue strength of the carbody, because fatigue failure is caused by dynamic load. In this study, the established load test methods for carbody are described and the characteristics of the methods are discussed. Also, a testing method to simulate dynamic loading condition is proposed for evaluation of fatigue strength of the carbody. The results by the proposed testing method are compared with the results by the static load test and new findings are discussed.

콘크리트 매립형 궤도를 운행하는 트램의 주행안정성 향상 기술

서승일(Sung-il Seo),문형석(Hyung-Suk Mun),김선천(Sun-Chun Kim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.10

콘크리트 매립형 궤도를 운행하는 트램의 주행 안정성을 향상시키기 위해 핵심 구성품인 대차를 개발하고 제작하여 시험 차체와 조립한 후, 단거리 급곡선 급경사 궤도를 건설하고 시험운행을 실시하였다. 대차의 급곡선 주행 중 차륜 플랜지와 매립형 궤도의 간섭을 검토할 수 있는 산식을 제시하였고, 산식 결과에 따라 궤도를 설계하였다. 간략화된 계산식을 도출하여 곡선에서 탈선계수와 윤중감소율을 추정하였다. 단거리 급경사 급곡선 매립형 궤도에서 대차와 차체가 주행할 때에 차체의 가속도를 계측하였고, 영상 시스템을 통해 차륜과 궤도의 인터페이스 상태를 점검하였다. 계산 추정 결과에 따르면 차륜의 탈선계수와 윤중감소율은 안전기준 이하였는데, 실제 주행 시험 중에도 탈선은 발생하지 않았고, 가속도 계측 결과도 주행 안전기준을 만족하였다. 또한, 차륜과 궤도의 간섭은 발생하지 않았고, 영상 모니터링 결과도 차륜의 올라타기 등 탈선조짐은 발견되지 않았으며, 중앙의 피니언과 랙이 원활히 접촉하면서 양호한 주향안정성을 보여주고 있었다. 외부 소음 계측을 통해서 소음 기준을 만족하고 있음을 확인하였다. To improve the running safety of a tram operating on aconcrete embedded track, a bogie, the core system of the tram, was developed fabricated. After it was integrated with the prototype carbody, a short distance track with a sharp curve and steep gradient was constructed for the test operation. A fomula to check the interference of the wheel flange with the track during running was proposed. Based on the results provided by the formula, the track was designed. Another simple formula wasderived to estimate the derailment quotient and the wheel unloading ratio. During running on the track, the acceleration of the carbody was measured and the interface status between the wheel and the track was monitored by a video system. According to the results calculated by these by these simple formulas, the derailment quotient and wheel unloading ratio were estimated to be within the safety criteria. In the actual test, no derailment occurredand the measured acceleration satisfied the criteria. Also, there was no interference between the wheel and track. The video monitoring results showed no signs of derailment. Such as the climbing of the wheel. The pinion center showed good running safety, contacting smoothly with the rack. The measurements of environmental noise proved that the criteria were satisfied.

인터모달 트램 차체 경량화를 위한 신개발 스테인레스 강재 적용성 연구

서승일(Seo, Sung-il),김정국(Kim, Jung-Kook),정현승(Jung, Hyun-seung) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.3

신규 개발된 초연성 듀플렉스 스테인레스강은 강도와 연성이 우수하기 때문에 철도차량 차체에 적용하여 경량화와 가공 효율화에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 듀플렉스 스테인레스강의 장점을 인터모달 트램 차체에 활용하기 위해 점용접성 시험을 수행하였다. 다양한 두께 (0.4mm에서 5.0mm까지)의 시편을 가공하고 점용접 시험을 통해 적정 용접조건을 찾아내었다. 인장하중 시험을 통해 점용접 이음의 인장-전단 강도를 평가하였고, 품질을 확인하기 위해 너깃 지름을 측정하였다.인장-전단 하중 시험 결과의 분석을 통해, 이음부의 인장-전단 강도는 입열 파라미터에 비례함을 알 수 있었다. 인장-전단 강도와 너깃 지름는 모두 규격에서 요구하는 기준을 만족함도 입증되었다. 전체적인 용접성 시험 결과, 듀플렉스 스테인레스강 소재는 인터모달 트램 차체에 효과적으로 활용될 수 있음을 확인하였다. The newly developed super ductile duplex stainless steel (SDSS) has good strength and ductility, and it can be used to reduce weight and improve the fabrication efficiency of a carbody of a rolling stock. In this study, spot weldability tests were conducted to take advantage of SDDSS in a carbody for an intermodal tram. Specimens of various thickness (0.4 to 5.0 mm) were prepared to find the proper welding conditions, and tensile load tests were conducted to evaluate the tensile-shear strength of spot welded joints. Then, nugget diameters were measured to verify the quality. The tensile-shear strength was found to be proportional to the heat parameter. It was verified that the tensile-shear strengths and nugget sizes of the joints satisfy the standard requirements. The overall weldability tests confirmed that SDDSS can be used effectively for the carbody of an intermodal tram.