실험계획법을 이용한 틸팅 열차의 현가장치 최적화
- 주제(키워드) 틸팅열차 , 현가장치 , 최적화
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박태원
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000010021
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
한국형틸팅열차의 개발로 고속철도가 운행하지 못하는 구간의 운행시간이 단축될 것으로 예상되고 있다. 이는 곡선구간에서의 강제적인 틸팅을 이용하여 횡 가속도를 감소시켜 곡선부의 운행 속도를 증가시킬 수 있게 되므로 운행시간을 단축시킬 수 있다. 하지만 틸팅열차는 현재까지 개발된 열차와는 다르게 틸팅 메커니즘을 가지고 있다. 이 틸팅 메커니즘으로 인하여 틸팅열차는 기존에 열차와는 다른 현가장치의 특성을 가지고 있다. 가장 문제시 되는 부분이 틸팅 메커니즘을 고려하여 2차 감쇠가 매우 약하게 설계되어있는 것이다. 이러한 이유로 진동의 전달에 있어 기존의 열차에 비해 불리한 요소를 가지고 있다. 본 연구에서는 실험계획법을 이용하여 틸팅 열차 현가장치의 민감도 분석을 수행하고, 이를 이용하여 현가장치의 최적화를 진행하기로 한다. 우선 ADAMS/Rail을 이용하여 틸팅열차를 모델링하고, 모델의 신뢰성을 확보하기 위하여 축중 하중 해석 및 틸팅 메커니즘의 정확성을 확인하였다. 또한 실측 레일 가진원을 사용하여 해석의 신뢰성을 확보하였다. 이러한 시뮬레이션 모델의 신뢰성을 확보한 뒤 실험 계획법을 이용하여 각각의 1,2차 현가장치가 열차의 안정성에 미치는 영향을 통하여 현가장치의 민감도를 분석하였다. 또한 선로모델링을 통하여 각각의 현가장치가 모델에 미치는 영향을 분석하였다. 이렇게 분석된 민감도를 이용하여 틸팅열차의 현가장치 최적화를 수행하여, 향상된 현가 특성을 가지도록 새로운 현가장치 설계 값을 제시하였다.
more초록/요약
The tilting train express(TTX) is a vehicle that improves traveling velocity while tilting the car body inwards on a curved track. The tilting train offsets the lateral term of the centrifugal acceleration by that of gravity, and the lateral acceleration to a passenger is decreased. Thus, the application of the tilting train results in an improved ride with a reduced running time. Because the tilting train travels in high velocity and on a curved track, the possibility of run-over and derailment is increased. Therefore, it is important to verify the dynamic stability of the train when it is tilted. In this paper, using a design of experiments optimizes tilting trains suspension. In order to optimize making experiments table. Using a experiments table practices dynamic analysis. The stability is verified by the safety standards in UIC 518 OR. Result of stability data is used for making recursive model function. And coefficient is found by minimizing recursive model function. Using the suspension coefficient practices dynamic analysis. Finally, It compares original data with optimization result.
more목차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 필요성 1
1.2 연구내용 3
제 2 장 동역학 모델링 5
2.1 동역학 해석의 이론적 배경 5
2.1.1 구속 방정식 6
2.1.2 구속 기계계의 운동 방정식 9
2.2 철도 차량의 휠/레일 구름 접촉 이론 13
2.2.1 크립(Creep) 13
2.2.2 크립 힘 16
2.2.3 휠/레일의 타원 접촉 16
2.2.4 휠/레일의 구름 접촉 문제 19
2.2.5 휠/레일의 구름 접촉 이론(Kalker’s linear Theory) 23
2.3 철도차량의 동역학 모델링 26
2.3.1 틸팅 메커니즘 모델링 26
2.3.2 곡선 궤도 모델링 37
2.3.3 공기스프링 모델링 42
2.4 후처리(UIC 518) 46
제 3 장 정적해석 49
3.1 축하중 해석(static analysis) 49
3.2 액츄에이터 변위와 틸팅각 50
제 4 장 민감도 해석 52
4.1 개요 52
4.2 직교배열표 53
제 5 장 최적화 이론 56
5.1 반응표면 분석법 56
5.1.1 반응표면 모형의 설정 57
5.1.2 회귀모형 함수의 추정 58
5.2 분산분석표를 이용한 회귀 모형 함수의 검증 61
5.3 최적화 알고리즘을 이용한 설계변수 값의 결정 63
5.4 현가장치의 최적 설계 적용 64
제 6 장 결 론 72
제 7 장 참고문헌 73
제 8 장 Abstract 76
