본 논문에서는 화물철도차량 50량과 각 차량 간 연결을 위해 AAR E형 연결기와 스틸완충기를 다물체 동역학 프로그램인 SIMPACK을 이용하여 동역학 모델링하였다. 해석결과를 AAR E형 연결기 규정인 AAR M-211 기준과 해외학술대회 논문의 피로한도 값과 비교하여 연결기의 영구변형 및 재질의 무한수명을 평가하였다. 제동 전 속도는 80 [km/h], 열차의 무게는 만차, 제동지연 시간은 0.1 [sec], 연결기의 틈새량은 2[mm] 조건으로 해석을 진행하였다. 해석결과 29번째 연결기에서 최대 988 [kN]이 발생하였다. 연결기의 영구변형 기준은 1800 [kN]이므로 이 조건은 만족할 수 있었지만, 연결기 재질의 무한수명 기준은 790 [kN]이므로 이 조건은 만족하지 못했다. 그래서 해석 조건을 연결기의 틈새량, 열차 간 제동 ...
본 논문에서는 화물철도차량 50량과 각 차량 간 연결을 위해 AAR E형 연결기와 스틸완충기를 다물체 동역학 프로그램인 SIMPACK을 이용하여 동역학 모델링하였다. 해석결과를 AAR E형 연결기 규정인 AAR M-211 기준과 해외학술대회 논문의 피로한도 값과 비교하여 연결기의 영구변형 및 재질의 무한수명을 평가하였다. 제동 전 속도는 80 [km/h], 열차의 무게는 만차, 제동지연 시간은 0.1 [sec], 연결기의 틈새량은 2[mm] 조건으로 해석을 진행하였다. 해석결과 29번째 연결기에서 최대 988 [kN]이 발생하였다. 연결기의 영구변형 기준은 1800 [kN]이므로 이 조건은 만족할 수 있었지만, 연결기 재질의 무한수명 기준은 790 [kN]이므로 이 조건은 만족하지 못했다. 그래서 해석 조건을 연결기의 틈새량, 열차 간 제동 지연 시간, 실제 제동 시간 데이터, 열차 편성 변화 (분산중련 무선제어 시스템)을 조건으로 하여 해석을 진행하였다. 첫 번째로 연결기 틈새량 변화에 따른 충격력 해석하여 이를 연결기의 너클 기준과 비교한 결과 제동 지연시간이 0.1[sec]일 때 틈새량 40 [mm] 이상 시 연결기 너클의 영구변형기준을 만족시키지 못했다. 또한 모든 틈새량 조건에 재료의 무한 수명기준을 만족시키지 못했다. 두 번째로 유진기공에서 실제 시험을 이용하여 산출한 제동지연 시간 및 공주시간을 모델링의 적용하여 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 틈새량 50 [mm] 이상 시 연결기 너클의 영구변형기준을 만족시키지 못했다. 또한 모든 틈새 조건에 재료의 무한 수명기준을 만족시키지 못했다. 세 번째로 열차 간 제동 지연 시간 변화에 따른 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 틈새량이 20 [mm] 일 때, 제동지연시간이 0.06 [sec] 이하에서 재료의 무한 수명기준을 만족시켰다. 마지막으로 분산중련 무선제어 시스템을 이용하여 기관차 2량을 모델링의 적용하여 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 제동 지연시간이 0.1[sec] 일 때, 모든 틈새량 조건에서 재료의 무한 수명을 만족시켰다. 틈새 량을 20 [mm] 이하로 유지하면서 제동지연시간을 0.06 [sec]이하로 유지하거나 분산중련 무선 시스템을 이용하여 열차를 편성하면 피로해석 시 피로한도 보다 작은 응력 값이 발생하기 때문에 연결기의 무한 수명기준을 만족시킬 수 있다.
본 논문에서는 화물철도차량 50량과 각 차량 간 연결을 위해 AAR E형 연결기와 스틸완충기를 다물체 동역학 프로그램인 SIMPACK을 이용하여 동역학 모델링하였다. 해석결과를 AAR E형 연결기 규정인 AAR M-211 기준과 해외학술대회 논문의 피로한도 값과 비교하여 연결기의 영구변형 및 재질의 무한수명을 평가하였다. 제동 전 속도는 80 [km/h], 열차의 무게는 만차, 제동지연 시간은 0.1 [sec], 연결기의 틈새량은 2[mm] 조건으로 해석을 진행하였다. 해석결과 29번째 연결기에서 최대 988 [kN]이 발생하였다. 연결기의 영구변형 기준은 1800 [kN]이므로 이 조건은 만족할 수 있었지만, 연결기 재질의 무한수명 기준은 790 [kN]이므로 이 조건은 만족하지 못했다. 그래서 해석 조건을 연결기의 틈새량, 열차 간 제동 지연 시간, 실제 제동 시간 데이터, 열차 편성 변화 (분산중련 무선제어 시스템)을 조건으로 하여 해석을 진행하였다. 첫 번째로 연결기 틈새량 변화에 따른 충격력 해석하여 이를 연결기의 너클 기준과 비교한 결과 제동 지연시간이 0.1[sec]일 때 틈새량 40 [mm] 이상 시 연결기 너클의 영구변형기준을 만족시키지 못했다. 또한 모든 틈새량 조건에 재료의 무한 수명기준을 만족시키지 못했다. 두 번째로 유진기공에서 실제 시험을 이용하여 산출한 제동지연 시간 및 공주시간을 모델링의 적용하여 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 틈새량 50 [mm] 이상 시 연결기 너클의 영구변형기준을 만족시키지 못했다. 또한 모든 틈새 조건에 재료의 무한 수명기준을 만족시키지 못했다. 세 번째로 열차 간 제동 지연 시간 변화에 따른 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 틈새량이 20 [mm] 일 때, 제동지연시간이 0.06 [sec] 이하에서 재료의 무한 수명기준을 만족시켰다. 마지막으로 분산중련 무선제어 시스템을 이용하여 기관차 2량을 모델링의 적용하여 충격력 해석하여 이를 연결기 너클 기준과 비교한 결과 제동 지연시간이 0.1[sec] 일 때, 모든 틈새량 조건에서 재료의 무한 수명을 만족시켰다. 틈새 량을 20 [mm] 이하로 유지하면서 제동지연시간을 0.06 [sec]이하로 유지하거나 분산중련 무선 시스템을 이용하여 열차를 편성하면 피로해석 시 피로한도 보다 작은 응력 값이 발생하기 때문에 연결기의 무한 수명기준을 만족시킬 수 있다.
This study conducted dynamic modeling on the AAR E type coupler and the steel buffer by using the SIMPACK - the multibody dynamics modeling - so as to connect 50 carriages of a freight railway. The permanent set of the coupler and the infinite lifetime of the quality of the material were assessed by...
This study conducted dynamic modeling on the AAR E type coupler and the steel buffer by using the SIMPACK - the multibody dynamics modeling - so as to connect 50 carriages of a freight railway. The permanent set of the coupler and the infinite lifetime of the quality of the material were assessed by comparing the AAR M-211 standard - the coupler standard of the AAR E type - and the fatigue limit values based on the dissertations of foreign symposiums. Analysis was carried out under the following conditions: the speed prior to brake is 80km/h, the weight of train is full, the brake delay time is 0.1 second, and the coupler gap is 2mm. As a result of performing the analysis, maximum 988kN was generated from the 29th coupler. This condition was satisfied since the permanent set standard of the coupler was 1,800kN; however, this condition was not satisfied since the infinite lifetime standard of the material of the coupler was 790kN. Therefore, analysis was carried out under the following conditions of the coupler gap: the brake delay time between trains, the actual brake time data, and the different train configuration system (dispersed double head wireless control system). First, as a result of comparing the analyzed impact force based on the differences of the coupler gap with the knuckle standard of the coupler, the permanent set standard of the coupler knuckle was not satisfied when the brake delay time was 0.1 second and the coupler gap was 40mm and longer. In addition, all coupler gap conditions did not satisfy the infinite lifetime standard of the materials. Second, as a result of comparing the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the brake delay time and the idle running time calculated based on the actual experiments conducted by Yujin Machinery, the permanent set standard of the coupler knuckle was not satisfied when the coupler gap was 50mm and longer. Also, all coupler gap conditions did not satisfy the infinite lifetime standard of the material. Third, as a result of comparing the analyzed impact force based on the brake delay time differences between trains with the coupler knuckle standard, the infinite lifetime standard of the material was satisfied when the coupler gap was 20mm and shorter and the brake delay time was 0.06 second and lower. Lastly, as a result of comparing the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the two carriages of a locomotive in modeling based on the dispersed double head wireless control system, all coupler gap conditions satisfied the infinite lifetime of the material when the brake delay time was 0.1 second. When the brake delay time remains at 0.06 second and lower while maintaining the coupler gap of 20mm and shorter or when the train is organized by using the dispersed double head wireless control system, the infinite lifetime standard of the coupler can be satisfied since the stress value smaller than the fatigue limit is generated during the fatigue analysis.
This study conducted dynamic modeling on the AAR E type coupler and the steel buffer by using the SIMPACK - the multibody dynamics modeling - so as to connect 50 carriages of a freight railway. The permanent set of the coupler and the infinite lifetime of the quality of the material were assessed by comparing the AAR M-211 standard - the coupler standard of the AAR E type - and the fatigue limit values based on the dissertations of foreign symposiums. Analysis was carried out under the following conditions: the speed prior to brake is 80km/h, the weight of train is full, the brake delay time is 0.1 second, and the coupler gap is 2mm. As a result of performing the analysis, maximum 988kN was generated from the 29th coupler. This condition was satisfied since the permanent set standard of the coupler was 1,800kN; however, this condition was not satisfied since the infinite lifetime standard of the material of the coupler was 790kN. Therefore, analysis was carried out under the following conditions of the coupler gap: the brake delay time between trains, the actual brake time data, and the different train configuration system (dispersed double head wireless control system). First, as a result of comparing the analyzed impact force based on the differences of the coupler gap with the knuckle standard of the coupler, the permanent set standard of the coupler knuckle was not satisfied when the brake delay time was 0.1 second and the coupler gap was 40mm and longer. In addition, all coupler gap conditions did not satisfy the infinite lifetime standard of the materials. Second, as a result of comparing the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the brake delay time and the idle running time calculated based on the actual experiments conducted by Yujin Machinery, the permanent set standard of the coupler knuckle was not satisfied when the coupler gap was 50mm and longer. Also, all coupler gap conditions did not satisfy the infinite lifetime standard of the material. Third, as a result of comparing the analyzed impact force based on the brake delay time differences between trains with the coupler knuckle standard, the infinite lifetime standard of the material was satisfied when the coupler gap was 20mm and shorter and the brake delay time was 0.06 second and lower. Lastly, as a result of comparing the analyzed impact force with the coupler knuckle standard after applying the two carriages of a locomotive in modeling based on the dispersed double head wireless control system, all coupler gap conditions satisfied the infinite lifetime of the material when the brake delay time was 0.1 second. When the brake delay time remains at 0.06 second and lower while maintaining the coupler gap of 20mm and shorter or when the train is organized by using the dispersed double head wireless control system, the infinite lifetime standard of the coupler can be satisfied since the stress value smaller than the fatigue limit is generated during the fatigue analysis.
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