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.

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.

동요하는 궤도를 주행하는 열차의 탈선 시험에 관한 연구

서승일(Seo Sung il),장민우(Chang Min woo),문형석(Mun Hyung Suk),김선천(Kim Sun Chun) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6

Several long span railway bridges have been operating and under construction for the effective passengers’ transfer. Although strict restrictions are applied to railway vehicles on these bridges, further investigation is required to standardize safe operational conditions. This paper presents a fundamental testing method for vibrating railway vehicle to investigate running safety and derailment condition. The structural behavior, examined from water tank and wind tunnel tests, was used as input signal for 6DOF shake table. The scaled railway vehicle model was manufactured and continuously operated on the shake table during the test. The acceleration from bogie, vehicle frame, and railway was simultaneously measured while the shake table was excited and used to evaluate the safety condition. 최근 장경간 철도교량을 도입하여 자원의 이동을 효율적으로 하는 철도 서비스를 제공하는 방안이 제시되고 있다. 이러한 장경간 철도교량은 안전성 확보를 위해서 일반 도로교량에 비해 변형과 차량의 운행에 엄격한 규제를 두고 있지만, 관련한 연구가 많지 않은 실정이다. 따라서 이와 같은 장경간의 철도교량에 대해서 주행안전성을 확보하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 동요하는 궤도의 주행안전성을 실험하기 위한 궤도의 거동 특성 및 탈선 조건에 관한 기초연구를 수행하였다. 풍동과 수조 실험을 통해서 동요하는 궤도의 거동특성을 파악하고, 이를 진동대에 입력으로 활용하였다. 6자유도 진동대에 철도차량의 축소모형을 제작하여 운행을 하고 동시에 가진을 하여 주행하는 열차, 대차, 및 레일의 가속도 응답을 측정하여 안전성을 평가하는데 활용하였다.

알루미늄 차체 하중 시험 방법에 관한 비교 평가

서승일(Sung Il Seo),박춘수(Choon Soo Park),신병천(Byung Cheon Shin) 한국철도학회 2003 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

Aluminum carbody for rolling stocks is light and perfectly recycled, but includes severe defects which are very dangerous to fatigue strength. Static load test has 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.

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

미래 철도시스템 기술

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

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‰.

수중폭발에 의한 해중철도의 전체 응답 해석

서승일(Sung-il Seo),사공명(Myung Sagong),손승완(Seung-wan Son) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

장거리 부유식 해중철도는 비상 상황에 대해서도 승객의 안전을 확보해야 한다. 특히, 해중철도 부근에서 테러나 사고에 의해 수중폭발이 발생하였을 경우, 함체에 치명적인 손상을 가할 수 있으므로, 충분한 강도를 확보해야 한다. 본 연구에서는 설계 목적으로 해중철도 인근에서 수중폭발이 발생한 경우, 경험에 기초한 공식을 이용하여 충격압을 추정하고, 충격압에 의한 해중철도의 응답을 해석할 수 있는 간이 해석 방법을 제안하였다. 해중철도 함체를 탄성지지된 보로 이상화하고, 초기 최대 충격압이 작용하는 보에 대해 정적 유한요소해석을 실시한 후, 동하중계수와 조합함으로 최대 변위 및 굽힘모멘트를 계산한다. 간이 해석 결과는 상용 유한요소해석 소프트웨어를 이용한, 시간에 따른 과도응답해석 결과와 비교하여 양호한 일치를 보임을 확인하였다. Long distance submerged floating railway must be designed to secure passengers’ safety even in case of accidental events . Underwater explosion caused by terrorists or accident is the most critical event to long submerged structures. To design a safe submerged floating railway against underwater explosion, its behavior must be investigated and clarified. In this paper, first, shock waves and impulse pressures generated by a charge away from the submerged floating railway are expressed by the formulas coming from the experimental results. Second, the submerged floating railway tethered by mooring lines and anchors is modeled as a simply supported uniform beam with continuous elastic springs. Finite element analysis for the beam model subjected to the impulse loading is conducted by using a commercial code so that the response of the submerged floating railway can be investigated. For design purpose, simplified analysis method combined with dynamic load factor is also proposed for the same model. Maximum deformation and internal forces are calculated by this method and compared with the time dependent analysis results. It is shown that the simplified analysis result gives good agreement with the time dependent analysis one.

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.

급곡선 급경사 운행 산악트램의 대차 및 차체 연결 구조 개발

서승일(Sung-il Seo),문형석(Hyung-Suk Mun) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.7

산악트램은 기존 산악 도로에 매립형 궤도를 설치하여 무가선으로 주행할 수 있는 친환경 교통 시스템으로서, 결빙시에도 운행할 수 있는 장점이 있으나, 산악 도로의 급곡선과 급경사 구간을 주행해야 하는 어려움이 따르게 된다. 본 연구에서는 산악트램이 도로에 설치된 급곡선 급경사 궤도를 주행할 때의 기술적인 문제를 정의하고, 이 문제를 해결하기 위한 대차와 차체 연결 구조의 설계 방안을 제시하였으며, 시작품 제작 및 성능 시험을 통해 설계 방안의 효용성을 입증하였다. 급곡선 구간에서 내외 레일의 주행거리 차이가 심하게 발생하여 주행이 곤란해질 수 있으므로 좌우 차륜이 별개의 속도로 회전하는 독립구동 차륜을 개발하여 적용하였다. 기존 2대차-1차체 차량에서 발생할 수 있는 곡선구간에서의 공격각 및 횡압증가에 따른 탈선을 방지하기 위해 1대차-1차체 차량을 설계하여 실제 적용하였다. 독립 구동차륜과 1대차-1차체 구조의 시험 차량 시작품을 제작하였고, 소형 궤도에서 시험 운행을 실시하여 성능을 검증하였다. 산악트램이 곡선과 경사를 통과할 시에 차체 간에 발생하는 3방향 회전 대변형을 흡수하기 위해 연결기를 설계하여 축소 시작품을 제작하였으며, 작동 시험을 실시하여 성능을 검증하였다. Mountain trams are an environmental-friendly transportation system that run wirelessly on an embedded track constructed on previous mountain roads, and can run despite the frozen road. On the other hand, there is some difficulty on sharp and steep tracks. In this study, after possible technical problems were defined in mountain trams running on a sharp and steep track, the design solutions for the interface structure of bogie and carbody were proposed. In addition, a prototype was made and its performance was tested to verify the solutions. Because the difference in the distance of the inner and outer rails on a sharp curve is severe enough to interrupt running, independent rotating wheels with different angular speeds were developed and applied. To prevent derailment due to the large attack angle and lateral force caused by the previous vehicle of 2bogie-and-1carbody on the sharp curve, a vehicle with 1bogie-and-1carbody was designed and applied. A prototype vehicle of 1bogie-and-1carbody with independent rotating wheels was made to improve the performance during the test running on a small track. A coupler was designed to absorb the large rotations of 3 degrees-of-freedom between the carbodies of a mountain tram running on the steep curved track. After a small scale prototype was made, the performance was verified by a function test.