휠플랫에 의한 차륜 및 레일 접촉력 수치해석 연구

초록

제동에 의한 큰 마모에 의해 발생하는 휠플랫은 주기적인 충격력과 소음/진동을 유발하므로 정확한 진단과 효율적인 유지보수 관리가 중요하다. 본 논문에서는 휠플랫이 있는 차륜 통과 시 차륜 및 레일 접촉점에서 발생하는 접촉 력을 비선형 접촉 특성과 차륜/레일 리셉턴스 근사 모델을 이용하여 수치적으로 해석하였다. 계산 모델을 검증하기 위해서 기존 문헌의 실험 데이터와 비교하여 서로 유사한 결과를 냄을 확인하였다. 국내 일반 철도 조건에서 분석한 결과, 플랫의 크기가 클수록 접촉력 최대값도 커지는 경향을 보이지만, 궤도 공진의 영향으로 일관된 비례 관계는 있지 않았 으며 주행 속도가 클수록 고주파수 대역에서 큰 접촉력 증가를 볼 수 있었다. 주행 속도가 커질수록 최대 접촉력이 부분 최대를 보이는 모서리 마모 정도가 커지는 경향을 보였다. 궤도 조건에서는 레일 패드 강성과 침목의 질량이 클수록, 자갈도상 강성은 작을수록 최대 접촉력이 커지는 경향을 보였다. 본 연구 결과는 휠플랫의 진단과 소음/진동 저감 대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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