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문제 정의
- 이러한 비정상적인 충격진동과 소음은 지하철 전동차의 주행특성이 어떤 원인에 의해서 변화되었기 때문이다. 그러나 이러한 현상은 전동차의 동역학적 특성을 이해하지 못하면 원인을 파악하고 문제를 해결하기가 어렵기 때문에 동역학적인 관점에서 이 문제를 풀고자 하였다.
- 본고에서는 전동차 주행 시 발생하는 비정상적인 이상소음(충격소음)에 대하여 그 원인을 살펴보고 해결방안을 마련하고자 횡댐퍼의 감쇠력에 따른 차체의 횡변위를 동역학 시뮬레이션을 통해 검토하였으며, 그에 따라 이상소음의 발생 유무를 파악하였다. 그로부터 이상소음이 발생되지 않는 적정 감쇠력을 구하고자 하였다.
- 그러나 뚜렷이 구분되는 현상을 찾기는 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이상소음이 나타날 때의 소음의 주파수분석을 통해서 무엇인가 구별되는 특성을 찾고자 하였다.
- 그러나 해당구간을 검측한 결과는 다른 구간의 선로에 비하여 뚜렷이 나쁜 조건을 보이고 있지는 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 진동가속도계를 이용하여 충격 현상의 원인이 되는 것으로 예상되고 있는 차체와 대차 사이의 센터피봇에서의 충격 현상을 파악하고자 하였다.
- 차륜과 레일 사이의 구름접촉 특성은 하중과 응력 및 접촉면에서의 환경조건에 따라 많은 영향을 받는다. 본 논문에서는 차량의 주행특성 해석을 목적으로 기존에 가장 많이 사용되고 있는 Kalker의 선형 이론을 이용하여 해석하였다. 차륜과 레일의 접촉에 의한 힘은 차륜과 레일의 접촉면에서 압축력에 의해 탄성변형이 일어나고 접촉영역에서 서로 상대적인 움직임에 의해 크립력이 발생한다.
- 본 연구에서는 비정상 충격이 발생되고 있는 지하철 전동차에 대해 비정상 충격의 원인을 살펴보고 해결방안을 마련하여 실차에 적용하였다. 그 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 본 연구에서는 앞에서 기술한 수식들을 토대로 동역학 시뮬레이션 프로그램을 작성하여 전동차의 주행속도 변화 및 횡댐퍼의 댐핑계수 변화에 따른 차체의 횡변위를 살펴보았다. 식 (2), (3)의 상태방정식에 대해 수치해석을 하게 되는데, 이때 입력항(u)는 Fig.
- 본 연구에서는 충격현상이 일어나고 있는 노선의 궤도불규칙에 대한 공간영역 데이터를 바탕으로 지하철 전동차의 횡방향 운동을 검토하였다. 여기에서 사용한 궤도불규칙 데이터는 줄틀림(Alignment) 데이터이다.
- 앞 절에서는 비정상 충격에 의한 이상진동에 대해 알아보았다. 본 절에서는 충격에 의한 이상진동과 함께 이상소음이 발생하는 부분으로 예상되는 센터피봇 주변에 마이크로폰을 설치하여 충격에 의한 이상소음의 현황을 분석하고자 하였다.
- 본고에서는 전동차 주행 시 발생하는 비정상적인 이상소음(충격소음)에 대하여 그 원인을 살펴보고 해결방안을 마련하고자 횡댐퍼의 감쇠력에 따른 차체의 횡변위를 동역학 시뮬레이션을 통해 검토하였으며, 그에 따라 이상소음의 발생 유무를 파악하였다. 그로부터 이상소음이 발생되지 않는 적정 감쇠력을 구하고자 하였다.
- 센터피봇 주위에 Fig. 3 과 같이 마이크로폰을 설치하여 충격소음의 원인으로 예상되는 차체와 대차 사이의 센터피봇의 충격현황을 분석하고자 하였다. Fig.
- 앞 절에서는 비정상 충격에 의한 이상진동에 대해 알아보았다. 본 절에서는 충격에 의한 이상진동과 함께 이상소음이 발생하는 부분으로 예상되는 센터피봇 주변에 마이크로폰을 설치하여 충격에 의한 이상소음의 현황을 분석하고자 하였다.
- 이 시스템을 사용하여 얻어진 차체의 진동가속도를 분석하여 전동차 중정비 후에 보여지고 있는 일반적인 차체 진동가속도와 비교하여 보았다. 이 비교는 차체의 충격성 진동으로 인하여 나타날 수 있는 진동특성의 변화를 파악하고자 함이다. 충격현상에 의한 이상진동이 발생할 때 시간영역에서의 차체 횡방향 진동가속도 특성을 뚜렷이 구별하기는 쉽지가 않으므로 속도에 따른 횡방향 차체진동의 크기를 분석하여 비교하여 보았다.
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