차세대 고무차륜 경량전철용 대차프레임의 구조해석 연구

초록

최고속도 80km/h인 차세대 고무차륜 경량전철 차량의 대차프레임에 적용 가능한 표준규격(EN, UIC, KS, JIS)을 비교 검토하였고, 고무차륜형 대차프레임에 적용 가능한 하중조건 및 평가기준을 제안하였다. 이를 바탕으로 80km/h 급 고무차륜 경량전철 차량의 대차프레임에 대한 구조강도를 유한요소해석으로 해석하였다. 예외하중(극한하중) 조건에서 최대응력결과(Von-Mises Stress)를 각 재질 별 모재부와 용접부의 항복강도와 비교하였다. 선회프레임의 경우 예외하중(극한하중) 조건 13 Cases 에 대하여 167%(좌우 동댐퍼 하중) 이상의 구조강도 안전성을 만족하였으며, 참고사항인 예외하중(극한하중)의 조합하중 2 Cases 에 대해서도 조합 하중 (-)방향조건에서 128% 이상의 구조강도 안전성을 만족하였다. 안내프레임의 경우 예외하중(극한하중) 조건 15 Cases 에 대하여 173%(안내륜 횡하중) 이상의 구조강도 안전성을 만족하였으며, 참고사항인 예외하중의 조합 하중 4 Cases 에 대해서도 조합 하중 일반부 (+)방향조건에서 171%이상의 구조강도 안전성을 만족하였다. 정상 운영하중 조건에서 해석된 평균응력 및 변동응력의 분포가 대차프레임의 재질별 피로한도 이내에 위치하였으므로 새로이 개발된 대차프레임은 정상하중 조건에 대해서도 안전성이 확인되었다.