도로 주행 노면전차 대차프레임의 하중 시험 및 강도 평가

초록

노면전차는 철도차량으로 정의되지만 경사와 곡선이 심한 도로에서 주행한다. 본 연구에서는 노면전차 주행장치의 주요 구성품인 대차프레임에 대해, 도로에서 주행하는 경우의 운행 조건에 대해 검토하고, 철도에서의 운행 조건과 비교하였다. 대차프레임이 철도와 도로에서 모두 활용 가능하도록, 각 운행 조건에 따른 하중 조건을 선정한 결과, 수직 하중 및 좌우 하중은 철도의 하중 조건으로 결정되었고, 전후 하중과 비틀림 하중은 도로의 하중 조건으로 결정되었다. 시험 대상 노면전차의 대차프레임을 설계하여 제작한 후, 주요 부위에 스트레인게이지를 붙이고 각 하중 기준에 따라 시험 설비에서 하중 시험을 실시하였다. 응력 계측 결과 모든 응력이 허용 응력 이하가 되어 대차프레임이 도로와 철도 운행 조건에서 강도적으로 안전함을 확인하였다. 각 하중 기준에서 최고 응력이 발생하는 부위는 대차프레임의 측면 보를 연결하는 트랜섬의 단차 부분이었는데, 이는 구조적 불연속 부분이고 차량 중량에 의한 수직 하중이 응력 발생에 상당 부분 기여하였기 때문으로 추정된다. 비틀림 하중에서 최고 응력이 발생하고 있어서 도로 선형 조건에 따른 비틀림 하중이 대차프레임 강도 평가 시에 중요한 변수임을 확인하였다.

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