[논문]ADAMS/Rail을 이용한 철도 차량 동특성 해석

조연호; 이강운; 박길배; 양희주; 박현기

ADAMS/Rail을 이용한 철도 차량 동특성 해석
Dynamic analysis of the rail vehicle system with ADAMS/Rail 원문보기

조연호 (주식회사 로템, 중앙연구소 기초연구팀) , 이강운 (주식회사 로템, 중앙연구소 기초연구팀) , 박길배 (주식회사 로템, 중앙연구소 기초연구팀) , 양희주 (주식회사 로템, 중앙연구소 기초연구팀) , 박현기 (주식회사 로템, 중앙연구소 기초연구팀)

Rotem has been using VAMPIRE for simulation and verification of the railway vehicle design. To improve the capability and accuracy of the analysis ability, ADAMS/Rail has been chosen as the next generation analysis tool. The dynamic performance of the railway vehicle, which is designed and manufactured by Rotem, is analyzed and simulated using ADAMS/Rail. The critical speed for linear and non-linear stability on tangent track, curving performance on various curved tractk, ride quality, derailment coefficient and the eigen values are calculated. In this paper, the results from ABAMS/Rail are compared with VAMPIRE's results.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 고와 유사하게 여러 가지 동특성해석을 부분적으로 비교하는 벤치테스트는 여러 차례 수행되어져 왔으나 본 고에서는 실제차량의 동특성해석에 직접 적용하기 위해 이미 검증된 결과와의 비교를 시도해 보았다. 정적해석, 고유치해석, 안정성해석, 안전성해석, 승차감 해석결과 대부분의 값들이 만족할만한 수준의 유사성과 정확도를 나타내어 주었다.
(주)로템에서는 철도차량의 동특성을 검토하기위해 영국의 AEAT/Rail 사에서 개발한 VAMPIRE를 수년동안 성공적으로 사용하여 왔으며 이는 영국국철에서의 실험을 통해 그 신뢰성이 입증된 철도차량 전용의 동특성해석 Software이다. 향후 해석영역의 확대와 해석 기법의 다양화를 위하여 ADAMS/Rail을 최근에 도입하였으며 본 연구에서는 ADAMS/Rail 의 성능을 검토하기 위하여 동일차량에 대해 ADAMS/Rail과 VAMPIRE로 해석을 수행하였으며 모델링방법과 해석결과 및 해석절차 전반에 대해 비교 검토 하였다.

제안 방법

차량의 동특성해석에서 그 결과에 크게 영향을 미치는 몇 가지 입력 조건이 있으며 그 중 가장 먼저 고려되는 것이 차량의 해석에 사용된 차륜과 레일의 형상과 특성, 그리고 궤도 불규칙도이다. ADAMS/Rail은 아직 풍부한 라이브러리가 제공되지 않으므로 VAMPIRE 에서 제공해주는 기본 특성 정보들을 ADAMS/Rail의 입력 조건에 맞도록 변환하여 사용하였다. 차륜과 레일의 형상은 두 프로그램에서 사용되는 기본 좌표축이 틀리지만 좌표축을 이동하는 간단한 수치조작으로 서로 호환이 가능하다.
ADAMS/Rail에서는 몇 가지 접촉모델을 제시하고 있으며 해석의 종류와 경계조건에 따라 적절한 접촉모델의 선택이 중요하다. VAMPIRE와의 결과비교를 위해 ADAMS/Rail에서도 Contact data을 생성한 후 해석에 참조하는 방법을 사용하였다.
정적해 석과 고유치해석을 수행함으로써 대상차량에 대한 모델의 타당성을 검증하였다. 정적해석에서는 차량의 중량과 기하학적 특성만을 고려하여 각 윤축에 걸리는 하중과 현가 장치에 분산되어 나타나는 하중값을 계산함으로써 모델의 정적특성을 분석하였다.
정적해 석과 고유치해석을 수행함으로써 대상차량에 대한 모델의 타당성을 검증하였다. 정적해석에서는 차량의 중량과 기하학적 특성만을 고려하여 각 윤축에 걸리는 하중과 현가 장치에 분산되어 나타나는 하중값을 계산함으로써 모델의 정적특성을 분석하였다. 고유치해 석은 차량의 동적특성을 미리 판단해 볼 수 있는 방법으로서 현가요소와 스프링, 댐퍼, 부시 등의 선형 흑은 비선형 입력값이 포함된 수학적 차량모델의 적정성과 대칭성 여부를 알 수 있으며 각각의 모드를 분리하여 각 모드별 특성을 확인해 볼 수 있다.
차량의 승차감이란 차량에서 측정된 진동가속도를 사람이 느낄 수 있는 수준으로 보정하여 나타내는 지수로서 UIC(N), UIC(Wz), ISO(dB)둥이 있으며, ADAMS/Rail과 VAMPIRE 의 결과를 비교하기 위해 1000m 직선구간을 80km/h의 속도로 주행 시 UIC(Wz)와 ISO(dB)값을 구하여 비교하였다.
차량의 안전성은 횡압, 탈선계수, 윤중감소율을 구하여 평가한다. 탈선계수는 차륜과 례일의 횡방향작용력과 수직방향하중의 비로서 나타내며 동적윤중감소율은 감소된 윤중과 정 적윤중의 비로서 나타낸다.
차량의 주행안정성에 큰 영향을 미치는 요소로 차륜답면구배(Conicity)를 들 수 있으며, 차륜답면구배에 따라 변화하는 차량의 임계속도를 산출하였다. Fig.

성능/효과

이는 Wheel/Rail contact을 고려하여 해석을 수행할 때 접촉모델을 생성하고 적용하는 방법에 있어 약간의 차이가 있기 때문이며 보다 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. ADAMS/Rail의 초기상태에서 첫번째 차륜의 위치가 이미 2Im만큼 이동된 상태에서 해석이 진행되므로 VAMPIRE와 21m만큼의 해석시간과 결과의 차이를 보이고 있다.
4인 마모차륜에서의 임계속도 그래프이다. 각 프로그램에서의 해석 결과로부터 5% least damping을 기준으로 한 임계속도를 살펴보면 VAMPIRE에서는 41m/s, ADAMS/Rail에서는 42.8m/s의 결과가 나왔으며 마모차륜에서의 임계속도가 매우 유사함을 알 수 있다.

후속연구

정적해석, 고유치해석, 안정성해석, 안전성해석, 승차감 해석결과 대부분의 값들이 만족할만한 수준의 유사성과 정확도를 나타내어 주었다. 그러나, Wheel/Rail 접촉해석방법을 포함하여 아직 두 프로그램간의 호환성이나 해석영역의 차이, 해석방법에 대한 상이성으로 인해 해결해야 할 문제점이 많이 남아있으며 이를 해결하기 위하여 많은 연구와 노력이 기울어져야 할 것으로 판단된다.
결과에서도 알 수 있듯이 lateral force와 vertical force의 경향은 잘 일치하고 있으나 lateral force의 값이 약간 차이가 있음을 알 수 있다. 이는 Wheel/Rail contact을 고려하여 해석을 수행할 때 접촉모델을 생성하고 적용하는 방법에 있어 약간의 차이가 있기 때문이며 보다 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. ADAMS/Rail의 초기상태에서 첫번째 차륜의 위치가 이미 2Im만큼 이동된 상태에서 해석이 진행되므로 VAMPIRE와 21m만큼의 해석시간과 결과의 차이를 보이고 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

ADAMS/Rail을 이용한 철도 차량 동특성 해석
Dynamic analysis of the rail vehicle system with ADAMS/Rail 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

ADAMS/Rail을 이용한 철도 차량 동특성 해석 Dynamic analysis of the rail vehicle system with ADAMS/Rail 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

ADAMS/Rail을 이용한 철도 차량 동특성 해석
Dynamic analysis of the rail vehicle system with ADAMS/Rail 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper