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고속철도차량용 차륜 불평형에 의한 동적 거동 특성 연구
이승일(Seung-Yil Lee),송문석(Moon-Shuk Song) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.7
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 등으 로 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 이용 하여 해석을 수행하였다. 해석결과에서 차륜 불평형량이 증가할수록 철도차량 대차의 임계속도가 감소됨을 확인할 수 있었 고, 차륜 불평형량이 주행 중 차량동적거동 악영향을 미침으로 고속주행에서는 반드시 차륜 불평형량에 대한 관리가 필요함 을 확인할 수 있었다. 또한 이 연구로 차륜 불평형량의 정적 및 동적 관리 필요성을 국내 철도차량 운영기관에 제시하였다. This occurs when the unbalanced rotating body is inconsistent with the mass center line axis geometric center line. Wheelsets are assembled by a single axle with two wheels and a rotating body of a running railway vehicle. Owing to non-uniformity of the wheel material, the wear, and error of the wheel and axle assembly may cause an imbalance. Wheelsets will suffer the effects of vibrations due to the unbalanced mass, which becomes more pronounced due to the thin and high-speed rotation compared to the shaft diameter This can affect the driving safety and the running behavior of a rail car during high-speed running. Therefore, this study examined this unbalanced wheel using a railway vehicle multibody dynamics analysis tool to assess the impact of the dynamic VI-Rail movement of high-speed railway vehicles. Increasing the extent of wheel imbalance on the analysis confirmed that the critical speed of a railway vehicle bogie is reduced and the high-speed traveling dropped below the vehicle dynamic behaviour. Therefore, the adverse effects of the amount of a wheel imbalance on travel highlight the need for management of wheel imbalances. In addition, the static and dynamic management needs of a wheel imbalance need to be presented to the national rail vehicles operating agency.
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