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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

민동주 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수
김문영
발행연도
2016
저작권
성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

2016

바람효과를 고려한 자기부상열차-교량 시스템의 3차원 동적상호작용 해석
민동주 건설환경시스템공 2016.01 학위논문

2015

윤축-레일 접촉메카니즘을 고려한 열차-교량 동적상호작용 해석
민동주 ,  곽종원 ,  김문영 한국철도학회 논문집 2015.08 학술저널

2014

레일-윤축 사이의 궤도력을 고려한 열차-교량 동적상호작용해석
민동주 ,  곽종원 ,  김문영 한국철도학회 학술발표대회논문집 2014.10 학술대회자료

2011

열차-교량의 동적 상호작용을 고려한 중·저속 및 초고속 자기부상열차와 가이드웨이의 동특성 해석
민동주 ,  정명락 ,  이준석 외 2명 한국지진공학회 논문집 2011.01 학술저널

초록· 키워드

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이 연구에서는 한국의 UTM (Urban Transit Maglev: 도시교통을 위한 자기부상열차) 자기부상열차를 대상으로 3차원적인 상세 수치모델을 제시하고, 열차 및 교량에 진동을 일으킬 수 있는 조도 및 바람하중을 고려한 바람-자기부상열차-가이드웨이 교량 시스템의 상호작용 해석을 통해 자기부상열차와 가이드웨이 교량의 동적 특성을 밝히는데 목적이 있다.
이를 위하여 국내의 자기부상열차를 대상으로 능동제어 알고리즘을 포함한 2차원 및 3차원 자기부상열차에 대한 운동방정식을 제시하고, 모드중첩법을 통한 수직, 수평 및 비틂에 대한 가이드웨이 교량의 운동방정식을 구성하였다.
열차 및 교량에 불리한 영향을 미치는 조도와 바람을 해석에 적용하기 위하여 인공 조도 및 바람을 생성하여 적용하였으며, 특히 바람에 의한 정적 및 변동 풍하중을 적용함과 동시에 자발공기력에 의한 ‘aerodynamic stiffness’와 ‘aerodynamic damping’효과를 고려하였다.
유도된 자기부상열차 및 가이드웨이 교량의 운동방정식을 이용하여 Newmark-β 방법을 적용한 가정-보정에 의한 반복적분 기법을 이용하였다. 이를 통해 열차와 교량에 대해 수치적분을 실시하여 해를 구하였으며, 수치해석을 위하여 상용프로그램인 MATLAB프로그램을 사용하여 바람-자기부상열차-가이드웨이 상호작용 해석툴을 개발하였다.
개발된 바람-자기부상열차-가이드웨이 상호작용 해석툴을 이용하여 수치해석을 수행하였으며, 해석예제로 인천공항 자기부상철도 노선 중 PSC U-girder의 단순보 교량과 벤쿠버에 건설된 경전철 교량인 Skytrain사장교를 대상으로 바람-자기부상열차-장대교량의 동적 상호작용해석을 실시하였다. 수치예제를 통하여 열차 모델링에 따른 결과비교, 공칭공극 및 전류, 열차 주행속도, 노면조도, 바람 등이 열차 및 교량에 미치는 영향 평가, 열차 및 교량의 공진현상과 공진소멸 조건에 대한 분석 등을 수행하였다.
#자기부상열차-교량 동적상호작용해석 #UTM 자기부상열차 #풍하중 #3차원 수치모델 #매개변수 연구

목차

제 1 장 서 론 1
1.1 개요 1
1.2 연구배경 2
1.3 열차-교량 상호작용 해석에 관한 연구 현황 5
1.4 자기부상열차-교량 상호작용 해석에 관한 연구 현황 12
1.5 연구 목적 및 내용 16
제 2 장 철도 관련 규정 및 연구방법 19
2.1 철도관련 기준 19
2.1.1 충격계수 19
2.1.2 허용처짐 21
2.1.3 가속도 관련 규정 23
2.1.4 부상공극 28
2.2 공진현상 28
2.2.1 교량의 공진현상 29
2.2.2 열차의 공진현상 30
2.2.3 공진 소멸현상 31
2.3 연구방법 및 연구에 적용된 가정 32
2.3.1 연구방법 32
2.3.2 연구에 적용된 가정 35
제 3 장 자기부상 열차와 가이드웨이 모델 37
3.1 10자유도 2차원 자기부상열차 모델 37
3.2 30자유도 3차원 자기부상열차 모델 43
3.3 EMS의 전자기력 49
3.4 능동제어 알고리즘 54
3.5 모드중첩법을 이용한 가이드웨이 교량 모델 56
제 4 장 해석에 적용된 조도 및 바람 하중 모델 62
4.1 가이드웨이 노면조도의 이상화 모델 62
4.2 해석에 적용된 바람 하중 모델 66
4.2.1 인공 바람의 생성 66
4.2.2 열차에 작용하는 풍하중 모델 69
4.2.3 교량에 작용하는 풍하중 모델 72
제 5 장 바람-자기부상열차-가이드웨이 시스템의 상호작용 해석법 79
5.1 연동 운동방정식의 상호작용 해석방법 79
5.2 해석방법의 검증 87
제 6 장 바람-자기부상열차-교량 시스템의 상호작용해석을 통한 동적성능 평가 92
6.1 단순보 교량-자기부상열차의 3차원 상호작용해석을 통한 동적성능평가 94
6.1.1 2차원 및 3차원 자기부상열차 모델의 동적 응답 비교 95
6.1.2 열차 주행속도 및 노면도조의 영향 분석 98
6.1.3 자기부상철도 관련 기준과의 검토 및 승차감 분석 100
6.1.4 공칭공극 및 전류의 영향 분석 106
6.1.5 수평방향 EMS유무에 따른 제어성능 평가 109
6.1.6 바람에 의한 제어성능 평가 110
6.1.7 가이드웨이 교량의 공진현상 112
6.1.8 자기부상열차의 공진현상 119
6.2 바람-자기부상열차-사장교의 3차원 상호작용해석을 통한 동적성능평가 122
6.2.1 Skytrain교량의 제원 122
6.2.2 Skytrain교량의 진동특성 및 자발공기력의 영향 평가 124
6.2.3 동적상호작용 해석을 위한 모드개수 선정 130
6.2.4 풍하중만을 고려한 Skytrain교량의 동적 해석결과 133
6.2.5 풍하중을 고려한 자기부상열차-Skytrain교량의 상호작용해석결과 135
6.2.6 Skytrain 교량의 동적성능 평가 144
제 7 장 결 론 153
참 고 문 헌 157

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