장대화물열차 제동 시 연결기에 발생하는 충격력 해석 및 분석

이정준(Jeong Jun Lee),구정서(Jeong Seo Koo),조병진(Byung Jin Cho),나희승(Hee Seung Na),문형석(Hyung Seok Mun) 한국기계가공학회 2018 한국기계가공학회지 Vol.17 No.1

In long freight trains, there is a brake time delay in the neighboring freight cars that causes damage and fractures of couplers, especially the knuckle of them. If there is a problem for couplers in the cars, this could cause a derailment and lead to damage of human life and property damage. In this study, maximum forces on the couplers are studied when a long freight car brakes, with brake delay time and coupler gap. We have made a dynamic model of 50 freight cars and couplers, applying contact between couplers and a characteristic curve for expressing force and displacement of buffers with SIMPACK, a multi-body dynamics program. We use EN 14531-2 from the British Standards Institution, a standard of freight car brakes for the verification of the dynamic model. We also use a simplified method to analyze the dynamic model of 50 freight cars. With changing coupler gap and brake delay time, we do comparative analysis with AAR M-201 from the Association of American Railroads, a standard of AAR couplers. From this result, we find that the standard on fatigue limit is satisfied, such that the brake delay time is within 0.06 second if the coupler gap of the AAR coupler is within 20 millimeters.

장대화물열차의 분산제어 제동 시 연결기에 발생하는 충격력 해석 및 분석

조병진(Byung Jin Cho),이정준(Jeong Jun Lee),심재석(Jae Seok Shim),구정서(Jeong Seo Koo),문형석(Hyung Seok Mun) 한국기계가공학회 2019 한국기계가공학회지 Vol.18 No.2

In long freight trains, there is a brake time delay in neighboring freight cars, which causes damage and fractures in the couplers, especially at their knuckle. A problem in the couplers of the cars can cause derailment and damages of human life and property. In this study, maximum forces on the couplers are studied when a long freight car brakes with the brake delay time and coupler gap. We make a dynamic model of 50 freight cars and couplers, applying contact between the couplers and a characteristic curve to express the force and displacement of the buffers using SIMPACK, which is a multi-body dynamics program. We use EN 14531-2, which is a standard of freight car brakes, to verify the dynamic model. Then, we compare the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the two carriages of a locomotive in the model based on the dispersed double head control system. The result shows that all coupler gap conditions satisfy the infinite lifetime of the material when the brake delay time is 0.1 second.

도시철도차량 연결기의 노후화에 따른 제동충격력 연구

한은광(Eun Kwang Han),구정서(Jeong Seo Koo),심재석(Jae Seok Shim),조병진(Byung Jin Cho),김준우(Jun Woo Kim) 한국철도학회 2016 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.5

본 논문에서는 도시철도차량에서 사용되는 연결기의 종류와 노후화에 따른 제동충격과 가속도에 대하여 연구하였다. 현재 도시철도차량에서 많이 사용되는 Single, Double, Ring type 을 적용하였으며, 도시 철도 차량의 만차 중량과 상용제동(7step) 조건에서 신품 연결기와 노후화 된 연결기를 적용한 모델에 대해 가속도와 저크(Jerk)를 비교 평가하였다. 그 결과, 초기 Pre-load 가 주어진 신품 연결기를 적용한 모델은 Single, Double, Ring type 에서 가속도는 약 0.73m/s<SUP>2</SUP>, 최대 저크(Jerk)는 1.30m/s<SUP>3</SUP> 으로 거의 동일한 결과를 보였다. 그리고 노후화 된 연결기를 적용한 모델은 Ring type 이 가속도 0.738m/s<SUP>2</SUP>, 최대 저크(Jerk) 1.336m/s<SUP>3</SUP> 으로 다른 연결기에 비해 노후화에 대한 영향이 가장 적은 것을 확인하였다. In this paper, urban railway vehicle of commonly used in kind of coupler and research about braking shock and acceleration at the coupler according to the deterioration. It was applied to used in Single, Double, and Ring Type of the current urban railway vehicle. Then evaluated by the comparison of the new and old products applied it is currently operating full weight of urban railway vehicle and by applying service brake(7 step). At result, in all three types of the new coupler applied to pre-load, the acceleration and the maximum jerk are same as each 0.73m/s<SUP>2</SUP> and 1.30m/s<SUP>3</SUP>. And the ring type is less affected than the others as its acceleration and maximum jerk are 0.738m/s<SUP>2</SUP> and 1.336m/s<SUP>3</SUP> respectively from applying a model of aging coupler.

유럽 표준형 연결기와 호환 가능한 연결기 시스템 개발의 필요성

김기남(Kinam, Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

최근 국내외 철도차량은 운영의 효율화를 위한 가변 편성 및 편성간 연결 분리를 통한 최적의 운영 효율을 위하여 다양한 방법이 고려되거나 적용되고 있다. 이러한 열차의 운영 효율화를 위해서는 기본적으로 연결기 시스템에 대한 성능이 검토되어야 하며, 기획연구로 진행된 스마트 열차 결합 분리를 위하여 유럽 표준형 자동 복합 연결기 시스템에 대한 개발이 검토되고 있다. 본 논문에서는 스마트 열차 결합 분리를 위해서 검토되고 있는 유럽 표준형 자동 복합 연결기 시스템에 대한 설명과 개발의 필요성 및 향후 적용 방안에 대하여 소개하고자 한다. Recently, rail vehicles operating efficiency of the connection between the optimal operating efficiency through a variety of ways are being considered. In order to efficient operation of these trains on the smart train connection & separation system should be considered European standard automatic coupler system. In this paper, described about the develop European standard automatic coupler system and will be introduced.

도시철도차량 연결기의 차체에 미치는 제동충격력 연구

한은광(Eun Kwang Han),구정서(Jeong Seo Koo),조병진(Byung Jin Cho),김명종(Myung Jong Kim) 한국철도학회 2016 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.10

본 논문에서는 현재 도시철도차량에서 사용되고 있는 연결기를 이용하여 차량의 제동충격에 대하여 연구하였다. 2D모델을 이용하여 도시철도차량에서 많이 사용되는 Single, Double, Ring type 연결기의 주행 중 차체에서 일어나는 가속도와 저크를 평가하였다. 그 결과, 세가지 종류의 연결기 모두 가속도는 약 0.73m/s², 최대 저크(Jerk)는 1.30m/s³으로 거의 동일한 결과를 보였다. 이에 더욱 정확한 해석을 위하여 3D해석을 진행하여 연결기에 대한 알고리즘을 개발하고, Vi-rail에 적용시켜 승차감에 어떠한 영향을 끼치는지 VIrail을 통해 연구를 진행 중이다. In this paper, we studied on the braking shock and acceleration at the commonly used coupler according to the deterioration in the urban railway vehicles. We analyzed the dynamic performances of Single, Double, and Ring Types of the current urban railway vehicles. Acceleration and jerk in the body during running were evaluated for the Single, Double, and Ring type couplers using a 2D dynamic model. At results, in all three types of the couplers, the acceleration and the maximum jerk are almost same as 0.73m/s² and 1.30m/s³. To a more accurate analysis results, we are under development of an algorithm for the cushion material for the 3D analysis of VI-rail and evaluate the ride quality due to the coupler types and their deteriorations.

철도차량용 연결기 시스템에 적용되는 완충기에 대한 적합성 검증 연구

민경빈(Min, Kyeong Bin),박진규(Park, Jin Kyu),김상헌(Kim, Sang Hun),강지성(Kang, Ji Sung),길형균(Gil, Hyung Kyun),김기남(Kim, Ki Nam) 한국도시철도학회 2017 한국도시철도학회논문집 Vol.5 No.1

국내의 철도안전법 형식승인 제도는 2014년도에 시행되었으며, 철도용품 중 하나인 연결기에 관한 기술기준은 2016년 8월 30일에 고시되었다. 국내의 철도 기술기준은 유럽의 TSI 기준 등 국제 기술기준과 국제 규격에 대한 부합화 연구를 통하여 개발되었다. 이에 따라 연결기를 구성하는 하부시스템 또한 적합성 검증 및 형식승인 절차에 따라서 설계적 합성, 제작합치성, 시험평가를 통한 요구사항 준수 및 성능검증을 통해 적합성 여부가 고려되어야 한다. 본 연구에서는 연결기 시스템을 구성하는 하부시스템 중 에너지 흡수장치인 완충기에 대하여 설계적합성, 제작합치성, 시험평가 등을 통해 적합성 검증을 수행하였으며, 시험평가로는 강도시험, 정적시험, 충돌시험 등을 실시하였다. 적합성 검증을 통해 완충기가 국내외 기술기준 및 규격에서 요구하는 사항들에 대하여 준수하고 있는지 여부를 확인하였다. The type approval institution of the railway safety law was enforced in 2014. And technical standard for a coupler system what railway parts was enforced in 30th August 2016. Domestic technical standards for railway were developed in accord with international technical standards including TSI criteria. Sub-systems that constitute a coupler should consider compliance and performance through design compatibility, manufacturing conformity and tests according to type approval process and compatibility verification. This study was carried out compatibility verification such as design compatibility, manufacturing conformity and test evaluation about a buffer that is one of components for the coupler system. It was evaluated through strength test, static test, crash test and so on. The result, requirements that obtained from standards and technical specifications of domestic and foreign were demonstrated according to compatibility verification.

급제동 시 발생하는 연결기의 충격력 해석 모델링

조연호(Yonho Cho),곽재호(Jaeho Kwak),권태수(Taesoo Kwon) 한국자동차공학회 2007 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

A simple impact analysis model for the rolling stocks is proposed using Simulink. In this model, each vehicle is represented by a 1D model. Main object of this model is define factors which make damage to coupler on special operation condition like emergency breaking. After simulation this model calculate impact force on coupler, and we can figure out damage or fracture of coupler by comparing to standard allowance criteria. The validation of this analysis model was proven by comparing the investigate report on real accident of train.

도시철도차량 연결기 흡수장치의 충돌 시뮬레이션을 위한 충돌 실험

지용현(Yong-hyeon Ji),임성현(Sunghyun Lim),박영일(Yeong-il Park) 한국자동차공학회 2021 한국 자동차공학회논문집 Vol.29 No.8

철도차량 연결기용 완충장치에 대한 충돌해석 결과 비교

장현목(Hyeon-mog Jang),김기남(Ki-nam Kim),박영일(Young-il Park) 한국철도학회 2010 한국철도학회논문집 Vol.13 No.3

EN 16019에 따른 유럽 표준형 연결기 헤드의 강도시험 연구

민경빈(Kyeongbin Min),박진규(Jinkyu Park),강지성(Jisung Kang),김경훈(Kyunghoon Kim),장홍석(Hongseok Jang),김기남(Kinam Kim) 한국철도학회 2017 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.05

철도부품을 개발하는데 있어서 기술기준 및 규격의 준수는 필수적인 요소가 되어가고 있다. 또한, 제품의 우수성을 입증하기 위해 인증 획득이 중요해짐에 따라 국제적인 규격을 준수하는 것은 물론 그 이상의 성능과 안전성이 입증되어야 한다. 유럽의 TSI 기술기준 및 EN 16019에서는 유럽 표준형 연결기 헤드(TYPE-10)에 대하여 스트레인게이지를 특정 위치에 부착하여 강도시험을 진행하도록 규정하고 있으며, 필수적으로 만족해야하는 강도를 지정하고 있다. 이처럼 연결기 헤드에 대하여 국내의 형식승인 뿐 아니라 유럽의 TSI 인증과 같은 국제인증을 획득하기 위해서는 기준, 규격의 강도시험을 진행하여 제품의 성능 및 안전성이 확인되어야 한다. 본 연구에서는 연결기 헤드의 국제적 강도 요구사항의 준수성을 확인하기 위하여 강도분석된 내용을 토대로 강도시험 절차를 수립하고 시험, 검증을 진행하였다. Compliance with technical standards and specifications is essential to the development of railway components. In addition, as certification becomes important to demonstrate excellence of product. And it must be demonstrated its performance and safety as well as compliance of international standards. At European TSI technical standard and EN 16019 stipulate that the strain gauge should be attached to a specific position on the Europe type coupler head(TYPE-10) and the strength test should be carried out. Thus, in order to obtain international certifications such as TSI certification as well as domestic type approval for the coupler head, the performance and safety of the product should be confirmed by conducting the strength test according to the specifications and standards. In this study, the strength test was carried out for confirm compliance with the international strength requirements of the coupler head.