철도차량은 과거 디젤 동력을 주로 사용하였으나 현재는 전기를 동력원으로 사용하는 전동차가 주로 운행 되며, 이는 타 운송수단에 비해 에너지 절약 및 이산화탄소 배출 등의 관점에 있어 상당히 친환경적인 운송수단 이라 할 수 있다. 철도차량의 경량화를 위해 알루미늄 전동차 제작 기술이 개발되고, 지속적인 연구개발과 차량 제작을 통해 에너지 절약과 비용절감, 설비 수명 연장 등 많은 성과를 이루어 왔지만, 알루미늄 철도차량의 경량화는 더욱더 중요한 과제로 요구되고 있다.
본 논문에서는 알루미늄 철도차량의 경량화를 위해 기존에 설계 되었던 중형전동차를 모델로 선정하여 차량의 단면을 구성하는 주요 압출재의 구조와 두께에 대한 최적 설계를 통해 경량구조의 차체 설계방안을 제시하였다.
압출재의 경량구조설계를 위해 차체의 사이드 패널을 구성하는 압출재 1종을 선정하여 단면구조를 변경하고, Rib 두께를 2.2mm로 설계하여 기존의 압출재와 유한요소법을 이용한 상대적인 강성 비교를 한 결과 변형량과 ...
철도차량은 과거 디젤 동력을 주로 사용하였으나 현재는 전기를 동력원으로 사용하는 전동차가 주로 운행 되며, 이는 타 운송수단에 비해 에너지 절약 및 이산화탄소 배출 등의 관점에 있어 상당히 친환경적인 운송수단 이라 할 수 있다. 철도차량의 경량화를 위해 알루미늄 전동차 제작 기술이 개발되고, 지속적인 연구개발과 차량 제작을 통해 에너지 절약과 비용절감, 설비 수명 연장 등 많은 성과를 이루어 왔지만, 알루미늄 철도차량의 경량화는 더욱더 중요한 과제로 요구되고 있다.
본 논문에서는 알루미늄 철도차량의 경량화를 위해 기존에 설계 되었던 중형전동차를 모델로 선정하여 차량의 단면을 구성하는 주요 압출재의 구조와 두께에 대한 최적 설계를 통해 경량구조의 차체 설계방안을 제시하였다.
압출재의 경량구조설계를 위해 차체의 사이드 패널을 구성하는 압출재 1종을 선정하여 단면구조를 변경하고, Rib 두께를 2.2mm로 설계하여 기존의 압출재와 유한요소법을 이용한 상대적인 강성 비교를 한 결과 변형량과 응력은 거의 차이가 없이 중량은 약 14% 정도 감소하는 결과를 확인하였으며, 이결과를 바탕으로 차체의 언더프레임, 사이드 패널, 루프 패널등 각 구조체를 경량구조로 설계하여 기존 차량에 비해 약 13% 정도 경량화가 가능할 것으로 예상된다.
경량화 설계된 차체의 구조안전성을 평가한 결과 도시철도 표준사양에서 요구되어지는 하중 조건에 대해 충분한 강성을 가지고 있음을 확인 하였으며, 압출재의 최소 두께 2.2mm에 대해서도 3회에 걸친 시압출을 통해 적정한 압출 조건을 확보하고, 단면치수와 외형에 대해 안정적인 압출재 생산이 가능함을 확인하였다.
철도차량은 과거 디젤 동력을 주로 사용하였으나 현재는 전기를 동력원으로 사용하는 전동차가 주로 운행 되며, 이는 타 운송수단에 비해 에너지 절약 및 이산화탄소 배출 등의 관점에 있어 상당히 친환경적인 운송수단 이라 할 수 있다. 철도차량의 경량화를 위해 알루미늄 전동차 제작 기술이 개발되고, 지속적인 연구개발과 차량 제작을 통해 에너지 절약과 비용절감, 설비 수명 연장 등 많은 성과를 이루어 왔지만, 알루미늄 철도차량의 경량화는 더욱더 중요한 과제로 요구되고 있다.
본 논문에서는 알루미늄 철도차량의 경량화를 위해 기존에 설계 되었던 중형전동차를 모델로 선정하여 차량의 단면을 구성하는 주요 압출재의 구조와 두께에 대한 최적 설계를 통해 경량구조의 차체 설계방안을 제시하였다.
압출재의 경량구조설계를 위해 차체의 사이드 패널을 구성하는 압출재 1종을 선정하여 단면구조를 변경하고, Rib 두께를 2.2mm로 설계하여 기존의 압출재와 유한요소법을 이용한 상대적인 강성 비교를 한 결과 변형량과 응력은 거의 차이가 없이 중량은 약 14% 정도 감소하는 결과를 확인하였으며, 이결과를 바탕으로 차체의 언더프레임, 사이드 패널, 루프 패널등 각 구조체를 경량구조로 설계하여 기존 차량에 비해 약 13% 정도 경량화가 가능할 것으로 예상된다.
경량화 설계된 차체의 구조안전성을 평가한 결과 도시철도 표준사양에서 요구되어지는 하중 조건에 대해 충분한 강성을 가지고 있음을 확인 하였으며, 압출재의 최소 두께 2.2mm에 대해서도 3회에 걸친 시압출을 통해 적정한 압출 조건을 확보하고, 단면치수와 외형에 대해 안정적인 압출재 생산이 가능함을 확인하였다.
Nowadays, majority of railway vehicles are powered by electricity, in contrast, where diesel was most commonly used to power them in the past. This fact helps train to be regarded as a highly environment -friendly transportation mean in the aspect of energy efficiency and carbon dioxide emission com...
Nowadays, majority of railway vehicles are powered by electricity, in contrast, where diesel was most commonly used to power them in the past. This fact helps train to be regarded as a highly environment -friendly transportation mean in the aspect of energy efficiency and carbon dioxide emission compare to other means of transportation. To make lightweight railway vehicles, technical development of aluminum car body structure was evolved. Also, with continuous development and aluminum car body manufacture, there were number of achievements in the area of energy saving, cost reduction, lengthen life span of equipments and on. Although, required for the lightweight more then aluminum railway vehicles.
This study presents how to design lightweight railway vehicles using comparison with conventional medium sized railway vehicles. This study is focused on optimized structural planning on structure and thickness of major extrusions which consist structural body of the railway vehicles. For optimized design of extrusion, 1 type of extrusion which consists side panel of body was selected and sectional structure was modified. Also, thickness of the rib was designed as 2.2mm and relative hardness was compared against conventional extrusions. Using finite element method, it was concluded as there were no distinctive differences in displacement and stress. Although, weight was decreased 14%. Using this result, after optimized construction of the under frame, side panel and roof panel, around 7.2% of lightweight would be possible.
Structural safety evaluation of lightweight railway vehicles approves that it has enough stiffness for resisting required load which satisfies standard specification of urban rail vehicles. Also, 2.2mm of minimum thickness on extrusion for proper pressing condition was confirmed after 3 test pressing. The possibility of producing stable extrusion confirmed regarding section measurements and external form.
Nowadays, majority of railway vehicles are powered by electricity, in contrast, where diesel was most commonly used to power them in the past. This fact helps train to be regarded as a highly environment -friendly transportation mean in the aspect of energy efficiency and carbon dioxide emission compare to other means of transportation. To make lightweight railway vehicles, technical development of aluminum car body structure was evolved. Also, with continuous development and aluminum car body manufacture, there were number of achievements in the area of energy saving, cost reduction, lengthen life span of equipments and on. Although, required for the lightweight more then aluminum railway vehicles.
This study presents how to design lightweight railway vehicles using comparison with conventional medium sized railway vehicles. This study is focused on optimized structural planning on structure and thickness of major extrusions which consist structural body of the railway vehicles. For optimized design of extrusion, 1 type of extrusion which consists side panel of body was selected and sectional structure was modified. Also, thickness of the rib was designed as 2.2mm and relative hardness was compared against conventional extrusions. Using finite element method, it was concluded as there were no distinctive differences in displacement and stress. Although, weight was decreased 14%. Using this result, after optimized construction of the under frame, side panel and roof panel, around 7.2% of lightweight would be possible.
Structural safety evaluation of lightweight railway vehicles approves that it has enough stiffness for resisting required load which satisfies standard specification of urban rail vehicles. Also, 2.2mm of minimum thickness on extrusion for proper pressing condition was confirmed after 3 test pressing. The possibility of producing stable extrusion confirmed regarding section measurements and external form.
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