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Accelerated Newton-Raphson 방법에 의한 대형구조물의 자유진동수와 모우드형의 결정
김만철,이인원,Kim, Man Cheol,Lee, In Won 대한토목학회 1994 대한토목학회논문집 Vol.14 No.5
각종 구조물의 설계에 있어서 동적해석은 필수적이다. 이러한 구조물의 동적해석에 모우드 중첩법을 사용할 경우 고유치문제의 해석이 선행되어야 한다. 그러나 동적해석에 있어서 대부분의 노력, 즉 시간은 고유치와 그에 대응하는 고유벡터를 구하기 위하여 사용되기 때문에 보다 효율적인 고유치해법의 개발이 요구된다. 본 논문은 수치적 불안정성을 해소하고 수렴성을 향상시킴으로써 전체 해석시간을 줄이기 위해 Robinson-Lee 방법에 accelerated Newton-Raphson 방법을 적용한 고유치해법을 제시하였다. 제안방법의 효율성은 몇가지의 수치해석을 통해서 증명하였다. For the design of various structures, the dynamic analysis of the structures is essential. Eigenproblem must be first computed when the mode superposition method is used in the dynamic analysis of the structures. However, since most of solution time is spent on calculating the eigenpairs of the system, the development of more efficient solution method is required. The purpose of this paper is to present the efficient solution method that combines the Robinson-Lee's method and accelerated Newton-Raphson method to improve numerical stability and increase convergence. Effectiveness of the proposed method is verified through numerical examples.
김만철(Kim Man Cheol),양대권(Yang Dae Kwon),장봉춘(Jang Bong Chun),이대형(Lee Dae Hyung),신순호(Shin Soon Ho) 한국철도학회 2006 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-
Currently, approx. 10,532 turnouts were installed on the KR line, of which 3,644 turnouts were installed in the main line where high speed operation is performed. This shows that it is necessary to improve the performance of turnout as one of vulnerable areas for the safe operation of a train. Even though the number of railway accidents is decreasing every year due to the renewal of railway facilities, there are still many factors that cause the occurrence of an accident. In particular, an incident in turnout area does not only have a high risk of a serious accident but also affect the operation of a train on the adjacent track in most cases, and consequently a big social loss is expected due to the delay in train operation as well as the loss of life and property. The objective of this study is to examine the accidents occurred in turnout area that is one of typical vulnerable areas over the past ten years, on the basis of the results, and to take an appropriate measure by finding out the major cause of accidents in turnout area so that a systematic safety system can be established to prevent or reduce accidents in turnout area.
2차원 관절형 고속열차 모델을 이용한 차량/궤도/교량 상호작용해석
김만철(Kim Man-Cheol),양신추(Yang Sin-Chu),이종득(Lee Jong-Duk) 한국철도학회 1999 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-
In this paper, the simplified method for 2-dimensional train/track/bridge interaction analysis is utilized in the analysis of dynamic behavior of bridges in which the eccentricity of axle loads and the effect of the toriosnal forces acting on the bridge are included for the more accurate train/track/bridge interaction analysis. Inverstigations mainly into the influence of vehicle speed on train/track/bridge interactions are carried out for the two cases. The first case is that only train and bridge are considered in the modelling and the other case is that train, track and bridge are considered.
고속철도 터널에서의 궤도 형식에 따른 궤도와 차체의 진동 특성
김만철(Kim Man Cheol),장승엽(Jang Seung Yup) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 D Vol.26 No.1D
본 연구에서는 터널 내에서 자갈도상궤도와 콘크리트 슬래브궤도 등 궤도 형식에 따른 궤도와 차량의 진동특성을 규명하기 위해 자갈도상궤도와 콘크리트 슬래브궤도가 부설된 경부고속철도 터널 내에서 궤도와 KTX 차체의 진동가속도를 측정하여 주파수 해석을 수행하였으며, 이를 통해 궤도 형식에 따른 레일, 침목, 자갈도상, 슬래브 등 궤도 구성품과 터널 라이닝 등 궤도의 진동과 차체의 진동 특성을 분석하고, 그 상관관계를 분석하였다. 측정결과에 따르면 터널 내에서는 80㎐ 대역의 주파수에서 레일과 차량의 진동이 크게 증가하였고, 특히 콘크리트 슬래브궤도가 부설된 터널에서 진동이 더욱 크게 나타났다. 연구결과에 의하면 레일 지지 스프링의 동적특성의 변화에 따라 차량을 포함한 전체 시스템의 진동특성이 달라질 수 있으며, 따라서 콘크리트 슬래브궤도의 지지강성을 결정하는 데 있어서 시스템 측면에서 차량의 진동과의 상호관계를 고려해야 한다. In the present study, in order to elucidate the vibration characteristics of track and train body according to the type of track in tunnel, the vibration accelerations of the track and the KTX train body have been measured in tunnels of Kyong-Bu high-speed railway(HSR) lines, and the frequency analysis of the measured data has been performed. From this, the vibration characteristics of the track components such as rail, sleeper, ballast and slab, the tunnel lining and the vehicle body according to the type of track are investigated and their relation is analyzed. The test results show that the vibration of rail and vehicle body rapidly increases at 80㎐ in tunnel, and that is much higher in the tunnel on which the concrete slab track is placed. According to the results of the present study, rail supporting stiffness can variate the vibration characteristics of the total system including the vehicle, and therefore the correlation between the vibration of vehicle should be taken into account to determine the supporting stiffness of the slab track.
현장타설 콘크리트궤도 시공 중 초기균열 저감을 위한 연구
김만철(Man-Cheol Kim),배영훈(Young-Hoon Bae),표석훈(Sukhoon Pyo),김재학(Jae-Hak Kim),신순호,김인섭(In-Sup Kim),서흥석(Heong-Sok Seo) 한국철도학회 2017 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.05
콘크리트궤도의 균열은 장기적인 내구성을 저하시키고 유지보수 시간 및 비용을 증가시키며, 철도 안전에 대한 사회적 논란을 유발시킬 수 있다. 본 논문은 현장타설 콘크리트궤도 양생 중에 강재 임시레일의 온도변화에 의해 유발되는 균열 저감 대책을 연구하였다. 이를 위해서 낮은 열팽창계수를 갖는 복합소재 임시레일 및 타설 직후 콘크리트 궤도를 두꺼운 포장재로 덮는 방법을 이용한 현장시험을 실시하여 초기 균열 발생 현황을 분석하였다. 그 결과 콘크리트궤도 양생 중 발생하는 초기 균열을 방지하기 위해서는 콘크리트 타설 직후 콘크리트궤도를 두꺼운 포장재를 덮어 레일의 온도변화를 최소화 하고, 가능한 이른 시간 내 임시레일을 해체하거나 기온변화가 없는 시기에 콘크리트를 타설하는 것이 콘크리트궤도 품질에 효과적인 요소임을 알 수 있었다. Cracks in concrete slab track have reduced long-term durability and increased the maintenance time and cost, and invoked the social controversy about railway safety. In this study, effective countermeasures are investigated to reduce cracks in concrete slab track caused by the temperature change of the temporary rail made from steel during on-site curing of concrete. The effectiveness to reduce the early age cracking is evaluated by adopting alternative methods: using temporary rails made from composite materials with low thermal expansion coefficient, and covering concrete slab track with thick packing sheets immediately after the casting of concrete. It is revealed from this research that efficient methods to reduce early age concrete cracking in concrete slab track are 1) minimize the temperature changes of rails by covering concrete slab track with thick packing sheets right after the casting of concrete, 2) disassemble of the temporary rails as soon as possible, and 3) cast concrete while temperature changes are insignificant.
간선철도 고속화를 고려한 자갈도상궤도구조 개량방안에 대한 실험적 연구
김만철(Man-Cheol Kim),배영훈(Young-Hoon Bae),박용걸(Yong-Gul Park) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5
철도의 경쟁력 확보 및 지역균형 발전을 선도하고, 친환경, 녹색성장의 핵심 교통수단인 철도의 위상 강화를 위해 현재 간선철도에 대해 200km/h 이상으로 고속화를 추진하고 있다. 이에 따라 150km/h급으로 설계되어 운영중인 간선철도 자갈도상궤도에서는 궤도 부담력 증가로 유지보수의 증가가 예상됨에 따라, 간선철도 고속화를 고려한 유지보수저감을 위한 자갈도상궤도의 개량방안 정립이 요구된다. 본 연구에서는 KTX 산천을 이용한 속도 단계별 증속시험 및 회귀분석을 통해 230km/h 주행시 궤도에 작용하는 하중 특성(윤중 및 가진주파수)을 정립하였으며, 이를 국내에서 적용되고 있는 자갈도상궤도의 구성품을 조합한 자갈도상궤도구조 형식별 실대형 시험체에 재하하여 도출된 궤도침하 특성 및 건설비와 유지보수비를 고려한 경제성 분석을 통해 간선철도 고속화를 고려한 자갈도상궤도구조의 최적 개량방안을 정립하였다. With respect to mainline railway, the increase in speeds up to more than 200km/h is currently being promoted to secure the competitiveness of the railway, lead balanced regional development and enhance its status as a key means of transportation for eco-friendly and sustainable green growth. In this regard, as the maintenance costs are expected to increase due to higher burden of dynamic track forces on the ballasted track designed with 150km/h-class, there is a need to establish improvement measures for the ballasted track to reduce maintenance costs, considering the speed increase of the mainline railway. In this study, load characteristics (wheel load and excitation frequency) acting on the track when trains operate at the speed of 230km/h were investigated through a regression analysis and a speed increase test using the KTX-Sancheon, and the optimal improvement measures considering the speed increase of the mainline railway were established through the economic analysis considering the deduced track settlement characteristics as well as construction and maintenance costs by applying the load characteristics to fullscale specimens by type of ballasted track structures which combine components of the ballasted tracks applied in Korea.