The purpose of this study is to investigate the distribution patterns of displacement and acceleration fields in a nonlinear soil ground based on the interaction of high-speed train, wheel, rail, and ground. For this purpose, a high-speed train in motion was modeled as the actual wheel, and the vertical contact of wheel and rail and the lateral contact, caused by meandering motion, were simulated; this simulation was based on the moving mass analysis. The soil ground part was given the nonlinear behavior of the upper ground part by using the modified the Drucker– Prager model, and the changes in displacement and acceleration were compared with the behavior of the elastic and inelastic grounds. Using this analysis, the displacement and acceleration ranges close to the actual ground behavior were addressed. Additionally, the von-Mises stress and equivalent plastic strain at the ground were examined. Further, the equivalent plastic and total volumetric strains at each failure surface were examined. The variation in stresses, such as vertical stress, transverse pressure, and longitudinal restraint pressure of wheel-rail contact, with the time history was investigated using moving mass. In the case of nonlinear ground model, the displacement difference obtained based on the train travel is not large when compared to that of the elastic ground model, while the acceleration is caused to generate a large decrease.

With the recent remarkable improvements in the average speeds of contemporary trains, a necessity has arisen for the development of new friction modifiers to improve adhesion characteristics at the wheel-rail interface. The friction modifier must be designed to reduce slippage or sliding of the trains’ wheels on the rails under conditions of rapid acceleration or braking without excessive rolling contact wear. In this study, a novel composite material consisting of metal, ceramic, and polymer is proposed as a friction modifier to improve adhesion between wheels and rails. A blend of Al-6Cu-0.5Mg metallic powder, Al2O3 ceramic powder, and Bakelite-based polymer in various weight-fractions is hot-pressed at 150oC to form a bulk composite material. Variation in the adhesion coefficient is evaluated using a high-speed wheel-rail friction tester, with and without application of the composite friction modifier, under both dry and wet conditions. The effect of varying the weighting fractions of metal and ceramic friction powders is detailed in the paper.

In this study, the whole process of 6xxx series aluminum extruded alloy for high speed train interior and exterior parts are characterized. The mechanical properties, and chemical composition of the case materials were evaluated for the 6063, 6061 and 6N01 alloy profiles and compared to the commercial materials and the evaluation results satisfied the standard. The cast product was extruded using the air slip(AS) casting method and the direct casting(DC) method and these were again heat-treated conditions with T5 or T6. The remarkable point is that the extrusion temperature and pressure of 6061 alloy were somewhat higher than those of other alloys. The reason is that 6061 alloy exhibited brittle fracture due to grain boundary segregation even at the tensile fracture surface and the fact that the product used a billet by the direct casting method instead of air slip one. The mechanical properties were evaluated for the 6063, 6061, 6N01 extruded alloys and the evaluation results were analyzed and satisfied the standard properties.

In this study, the extrusion process of 6xxx series aluminum cast alloy for high speed train interior or exterior parts are developed. For casting, selection of optimum alloying elements, dissolution technology, de-gassing process, production of molds conforming to the conditions of use, development of casting process control technology for various shapes and materials are performed for the development of high-quality, high strength aluminum alloys. The development of more high farmable extruded aluminum casting alloys for interior or exterior materials has been the scope of this study. The extruded die design was performed for the 6063, 6061 and 6N01 alloy profiles and extrusion test was executed. From these results, the extrusion conditions such as extrusion pressure following as billet temperature and materials were carefully examined.

In this study, the whole process of 6xxx series aluminum cast alloy for high speed train interior or exterior parts are characterized. For casting, selection of optimum alloying elements, dissolution technology, de-gassing process, production of molds conforming to the conditions of use, development of casting process control technology for various shapes and materials are performed for the development of high-quality, high strength aluminum alloys. The development of more reliable lightweight aluminum and aluminum alloy for interior or exterior materials has been the scope of this study. The mechanical properties, and chemical composition of the case materials were evaluated for the 6063, 6061 and 6N01 alloy profiles and compared to the commercial materials and the evaluation results satisfied the standard.

This study tried to propose plan to prevent human error of railroad driver among human error of railroad worker which takes great share in railroad accident. For this, in order to maintain correlation between the accident actually occurred after the opening of high-speed railroad and experience of accident that did not happened, survey on respondent was analyzed by conducting survey on KTX captain who is working in driving work of high-speed railroad, and instruction management team manager who manages KTX captain and captain. This thesis classified the factors by human factor, job factor, environment factor, organization factor, and established human error management model by comparing and analyzing how each factors have spatial interrelations with a railroad accident. The purpose of this study is to contribute to make safe railroad, and reliable railroad by preventing human error accident by minimizing human error of high-speed railroad drivers, and improving driving workers to cope accurately and fast with irregularities through various institutional improvement, improvement of driving facilities, improvement of operating room environment, and improvement of education system.

It is commonly recognized that railway is one of the representative transportation and it offers public service based on strategies for being rapid, automation, safety. Since the opening of high speed railway, 3-hundred-million people have used it and acknowledged its efficiency. However, derailed accident at Kwangmyeong station in February, 2011, frequent malfunction of KTX-Sancheon, and accidents by engineer's careless fault damaged on credibility of safety, Especially, spreaded accidents through social networking service by cell phones amplified anxiety of public, being criticized by the press. This study analyzed statistics of past accident and cases of passing-by accident, and surveyed 152 KTX captain engineers about their recognition of the accident by careless fault and experiences of possibility of occurrence for preventing engineer's careless fault and restoring trust According to the analysis, engineers worry about responsibility and disadvantages related to the accidents for the most, and they are nervous about malfunction for the second most. This study presents prevention methods regarding the result. First, it is required to improve mental stability and concentration on their work, secondly, advanced ability to cope with malfunction or error through repetitive education and training are required to increase confidence, and for the last, improvement of operational supporting system such as ATP, GPS to prevent errors by human factors. Improvement of the system is expected to lead engineers to prevent careless fault and regain the reputation of railway.

철도교량은 차량과 교량의 상호작용에 의해 유발되는 동하중을 받고 있다. 이러한 동적인 효과는 교량 각 부재에 충격과 피로를 유발하고, 교량의 잔존수명에 영향을 미치게 된다 따라서 수치적 또는 시험적 방법에 의한 교량의 실제적인 동적 거동을 분석하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 KTX 차량의 주행에 따른 교량의 동적 특성을 구조적 안전성, 주행 안전성 및 승차감 측면에서 평가할 수 있는 차량/궤도/교량 상호작용 해석프로그램을 개발하였다. 차량/궤도/교량의 실질적인 모델링을 위하여 차륜/레일 접촉 모델링을 위한 헤르찌안 스프링 및 도상에 대한 윈클러 요소를 적용하였다. 또한 개발 프로그램은 준3차원해석으로 차량의 복선제도 주행에 따른 3차원 편심 효과를 고려하기 위해 비톤 자유도 및 기하학적인 관계에 따른 제약조건식을 사용하였다. 개발프로그램의 검증을 위해서 고속철도교량중 가장 일반적인 형식인 PSC 박스교(2@40m=80m)에 대해 수치해석결과 및 계측시험 결과를 비교하였다.

본 연구에서는 고속철도 열차와 교량구조물의 상호작용에 의한 동적응답을 보다 정밀하게 분석하기 위해 3차원의 주행차량모형을 적용한 20량편성정밀 열차모형과 경부고속철도의 주교량 형식인 2경간 연속 PSC 박스거더교(2@40m)를 대강으로 3차원의 뼈대요소를 사용한 교량모형을 이용하여 철도교의 동적거동 해석 프로그램을 개발하였으며, 열차의 주행시험 결과와의 비교를 통해 개발된 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한 보다 효율적인 열차모형을 제시하기 위해 다양한 편성모형 및 하중모형의 조합에 따른 분석결과에 의하면 가장 무거운 KTX의 동력차를 대상으로 주행차량모형을 적용하고 나머지 차량들은 주행하중모형을 적용한 혼합모형이 효율적인 것으로 판단되었으며, 경부고속철도와 같이 복선구조의 교량인 경우에는 열차의 교행에 의해 증폭될 수 있는 교량의 동적응답 특성에 대한 체계적인 검토가 필요한 것으로 나타났다

열차와 교량의 3차원 모델링을 사용한 고속철도 교량의 동적해석이 수행되었다. 철도교의 모델인은 판요소와 3차원 뼈대요소로 모델링되었다. 상판과 주형 사이의 offset은 기하학적인 구속조건을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 사용된 고속철도는 2량의 동력차와 2량의 모터차와 16량의 객차로 구성되어 있다. 관절형 대차로 연결되어 전체 열차계의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 이용하여 유도되었으며, 차제와 대차 그리고 자축의 3차원인 운동을 고려하였다. 이동 열차에 의한 교량의 응답은 predictor-corrector 반복법에 의한 Newmark-\beta 법에 의해서 그 해가 구해진다. 매개변수해석에 의해서 열차의 이상화방법, 열차의 제동, 철도교량의 주행면 조도에 의한 영향이 고찰되었다.

본 연구에서는 고속철도차량(TGV)이 교량 상을 통과할 경우 교량의 동적 거동을 해석하기 위한 단순화된 3차원 차량-교량 상호작용해석 모델을 제시한다. 축하중 편심 모델링 방법을 도입하여 교량에 작용하는 축하중에 의한 비틀림력과 교량의 비틀림 회전변위의 영향을 고려하여 보다 정확한 교량의 거동에 대한 해석 결과를 얻는다. 앞기관차, 뒷기관차, 객차들에 대해서 운동에너지, 포텐셜에너지, 감쇠에너지를 차량과 교량의 자유도로 각각 나타내고, Lagrange의 운동방정식을 적용하여 차량과 교량의 운동방정식을 유도한다. 또한, 차량-교량 사이에 상호작용을 고려하여 교량에 작용하게 되는 하중에 관한 식을 유도하며, 이러한 하중을 받는 교량의 운동 방정식이 구성된다. 시간경과에 따라 차량의 위치를 결정하면서 그 위치에 따른 차량-교량 시스템의 질량행렬, 강성행렬, 감쇠행렬, 그리고 하중벡터를 구성할 수 있고, Newmark의 방법(평균가속도법)을 이용하여 전체 차량-교량 시스템의 거동을 해석한다.

이동하중에 의한 교량의 공진현상은 차량의 속도와 유효타격간격에 의해 결정되는 이동하중의 운행진동수와 교량의 고유진동수가 일치할 경우 발생하게 된다. 철도교의 경우에는 정해진 열차만 통행하게 되므로 이러한 유효타격간격이 정량적으로 정해져있다 본 연구에서는 고속전철하중을 받는 교량의 지간장 변화에 따른 교량의 공진현상과 공진소멸현상을 분석하고자 한다. 강합성형 철도교에 대하여 판요소와 공간뼈대요소의 조합에 의한 3차원 모델링을 적용하였으며 또한 고속전철하중은 이동집중하중 모델과 3차원 모델링 두가지 방법을 사용하였다 수치예제로서 지간장 변화에 따른 수직처짐의 동적확대계수 상판의 최대수직가속도 단부회전각 등의 동적응답 분석을 통하여 고속철도 교량의 동적안정성에 적합한 지간장 설계기준에 대하여 논의 하였다.

2015년도 개통을 위하여 호남고속철도 건설사업 건설이 진행되고 있으며, 이 노선은 차세대 고속열차의 HEMU-430X가 세계 최초로 주행하게 된다. 한편, 인근에 위치한 석회석 광산이 지속적인 발파작업을 시행하고 있으며, 더욱이 향후 연결통로 개설을 통하여 이 노선의 하부를 관통할 예정이다. 이 경우에 광산 발파로 인한 고속철도의 안정성과 열차주행으로 인한 광산 안정성 모두 검토되어야 한다. 이를 위하여 광산 발파진동계측을 통하여 진동추정식을 작성하였으며, 광산발파로 인한 철도 안정성을 정량적으로 검토하였다. 특히, 계측결과 분석에 의한 계측관리기준으로 0.5 kine(cm/sec)을 설정하여, 광산 발파진동을 제어하고자 하였으며, 발파진동의 제어를 통하여 고속열차의 안정성을 확보할 수 있는 광산의 발파패턴을 제안하였다. 또한, 고속열차 주행에 따른 진동이 광산에 미치는 영향을 수치해석적으로 검토하여 광산의 안정성도 확보할 수 있도록 하였다.

Based on the test run of next generation high speed train which is called HEMU-430X, bridge serviceability is investigated through measurements of vertical displacements of a steel composite bridge. In the present paper, a steel composite bridge which has 50m span length are reported. Vertical displacements of the bridge according to the gradually increasing speed are investigated and compared with interaction analysis results.

경부고속철 PSC 박스 교량의 주행안정성 평가방법을 개발하기 위하여 동적 수치해석을 수행하였다. 교량과 차량의 상호작용력을 고려한 수치 모형을 적용하였다. 3차원 유한요소 뼈대요소를 적용한 교량과 38자유도로 상세하게 모형화된 차량은 공용 중인 KTX의 물성 사양을 적용하였다. 주행속도 500 km/h까지 10 km/h 일정 증가분으로 수치해석하여 차량의 각 방향의 회전각을 교량/일반 도상에서 해석하고 비교하였다. 비교된 회전각비는 기존의 주행안정성 설계기준에 보완될 수 있는 평가방법으로 판단된다.