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철도 전동 소음 관점의 궤도 진동 특성(II) 원문보기

소음진동 = Journal of KSNVE, v.24 no.3, 2014년, pp.39 - 42  

유정수 (울산대학교 조선해양공학부)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 철도 궤도 진동을 해석하기 위한 수치 해석 기법으로는 기존의 유한요소법(finite element method)과 파동 해석을 기반으로 하는 도파관유한요소법(waveguide finite element method)을 들 수 있다(1~3). 이 중 이번 강좌에서는 파이프, 레일 등과 같이 단면의 형상이 길이 방향으로 일정하게 유지되는 도파관 구조물의 진동 해석에 효과적인 도파관유한요소법에 대해 소개하고 이를 국내 KTX 콘크리트 궤도에 적용해 구한 진동 해석 결과에 대해 소개한다.

가설 설정

  • 수치 해석은 레일 단면의 고차 변형이 발생하는 약 2~3 kHz 이상의 고주파수 대역 해석을 위해 도입하므로 궤도를 레일과 레일패드의 1단 지지 구조로 모델링한다. 또한, 궤도의 이산지지 구조는 pinned-pinned 주파수 부근에서만 영향을 미치므로 이번 강좌에서는 해석의 편의를 위해 궤도가 연속 지지 구조를 가진다고 가정하였다. 적용 예로서 KTX 콘크리트 도상 궤도를 대상으로 WFE 해석을 수행하였으며, 궤도 물성치는 참고문헌(4)에 제시된 값을 사용하였다.
  • 지난 호 강좌에서 확인한 것과 같이, 약 1~2 kHz 이상의 고주파수 대역에서는 궤도를 레일과 레일 패드만으로 구성된 1단 지지 구조로 가정할수 있다. 수치 해석은 레일 단면의 고차 변형이 발생하는 약 2~3 kHz 이상의 고주파수 대역 해석을 위해 도입하므로 궤도를 레일과 레일패드의 1단 지지 구조로 모델링한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레일의 진동 수준 비교를 위한 보 이론을 적용한 이론해석을 적용할 수 없는 주파수대역의 특징은 무엇인가? 그러나 레일의 단면이 변형하여 단면의 고차 변형 모드가 발생하는 약 1.5 kHz 이상의 주파수대역에서는 더 이상 보 이론을 적용한 이론해석을 적용할 수 없으므로 수치해석을 이용한 궤도 진동 해석이 수행된다. 철도 궤도 진동을 해석하기 위한 수치 해석 기법으로는 기존의 유한요소법(finite element method)과 파동 해석을 기반으로 하는 도파관유한요소법(waveguide finite element method)을 들 수 있다(1~3).
철도 궤도 진동을 해석하기 위한 수치 해석 기법으로 무엇이 있는가? 5 kHz 이상의 주파수대역에서는 더 이상 보 이론을 적용한 이론해석을 적용할 수 없으므로 수치해석을 이용한 궤도 진동 해석이 수행된다. 철도 궤도 진동을 해석하기 위한 수치 해석 기법으로는 기존의 유한요소법(finite element method)과 파동 해석을 기반으로 하는 도파관유한요소법(waveguide finite element method)을 들 수 있다(1~3). 이 중 이번 강좌에서는 파이프, 레일 등과 같이 단면의 형상이 길이 방향으로 일정하게 유지되는 도파관 구조물의 진동 해석에 효과적인 도파관유한요소법에 대해 소개하고 이를 국내 KTX 콘크리트 궤도에 적용해 구한 진동 해석 결과에 대해 소개한다.
레일의 진동 수준 비교를 위한 보 이론을 적용한 이론해석을 적용할 수 있는 주파수 대역은 무엇인가? 필자는 지난 호 강좌에서 철도 전동 소음 해석에 사용되는 이론적 궤도 모델링 및 궤도의 진동 특성을 살펴보았다. 이론 해석과 실험으로 구한 레일의 진동 수준 비교를 통해 약 2~3 kHz 이하의주파수 대역에서는 궤도를 탄성지지 구조를 가진 티모센코 보로 간주할 수 있음을 확인하였다.
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참고문헌 (4)

  1. Nilsson, C.-M., 2004, Waveguide Finite Element Applied on a Car Tyre, PhD Thesis, MWL, KTH, Stockholm. 

  2. Finnveden, S., Nilsson, C.-M., 2007, Input Power to Waveguides Calculated by a Finite Element Method, Journal of Sound and Vibration, Vol. 305, No. 4-5, pp. 641-658. 

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  3. Ryue, J., Thompson, D. J., White, P. R., Thompson, D. R., 2008, Investigation of Propagating Wave Types in Railway Tracks at High Frequencies, Journal of Sound and Vibration, Vol. 315, No. 1-2, pp. 157-175. 

    상세보기 crossref

  4. 유정수, 장승호, 2013, 국내 고속 철도 콘크리트 슬라브 궤도의 진동 및 방사 소음 해석, 한국소음진동공학회논문집, 제 23권, 제7호, pp. 605-616. 

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