In-Kyeong Hwang·Hyun-Moo Hur·Myeong-Jun Kim·Tae-Won Park 1. 서 론 급곡선 선로를 주행하는 철도차량에 있어서 중요한 요소는 안정성과 조향 성능이라고 할 수 있다. 철도차량은1차 현가장치의 설계에 따른 강성 값에 따라 차량의 주행성능이 결정되는데, 여기서 요점은 강성 값에 따라서 차량의 안정성과 조향 성능이 상 반되는 결과가 나타나게 되는 것이다. 기존의 철도차량의 1차 축상 스프링은 차량의 안정성을 위해 직진방향 강성이 강했기 때 문에 곡선구간에서 조향 성능이 좋지 않았다. 즉, 직진방향 강성을 높게 설계 할 경우 안정성은 좋아지지만 조향 성능은 나빠 진다. 또한 주행방향 강성을 낮게 설계하였을 경우 반대의 경향을 보이는 것으로 알려진다[1]. 차륜의 휠과 레일의 접촉에 의해 발생하는 플랜지 접촉 힘(Flange contact force)은 차량의 휠과 레일 사이의 마모와 소음, 진동 등을 야기시키는 결과를 가져온 다. 한국과 같이

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... 의 선로계획에 한계가 있는 지역에서는 철도차량의 급곡선을 피할 수 없게 되는데, 이에 따라 철도차량의 조향 성능 향상을 위한 연구가 진행되고 있다[2-4]. Woo는 철도차량의 쉐브론 고무스프링(Chevron rubber spring)에 대해 고무 의 물성시험을 통해 고무스프링의 특성을 예측하기 위한 유한 요소 해석을 수행하였으며, 원추형 고무스프링(Conical rubber Abstract The primary suspension system of a railway vehicle restrains the wheelset and the bogie, which greatly affects the dynamic characteristics of the vehicle depending on the stiffness in each direction. In order to improve the dynamic characteristics, different stiffness in each direction is required. However, designing different stiffness in each direction is difficult in the case of a general suspension device. To address this, in this paper, an optimization technique is applied to design different stiffness in each direction by using a conical rubber spring. The optimization is performed by using target and analysis RMS values. Lastly, the final model is proposed by complementing the shape of the weak part of the model. An actual model is developed and the reliability of the optimization model is proved on the basis of a deviation average of about 7.7% compared to the target stiffness through a static load test. In addition, the stiffness value is applied to a multibody dynamics model to analyze the stability and curve performance. The critical speed of the improved model was 190km/h, which was faster than the maximum speed of 110km/h. In addition, the steering performance is improved by 34% compared with the conventional model. 초 록 철도차량의 1차 현가장치는 윤축과 대차를 구속하는 장치로써 각 방향의 강성에 따라 차량의 동특성에 큰 영향을 미치며, 동특성을 향상시키기 위해서는 각 방향 강성을 다르게 요구하는데 일반적인 현가장치의 형상으로는 각 방향의 강성을 다르게 설계하기란 어렵다. 따라서 본 논문에서는 코니칼 러버 스프링(Conical rubber spring)을 이용하 여 각 방향의 강성을 다르게 설계할 수 있도록 최적화 기법을 적용하여 목표값과 해석값의 RMS(Root Mean Square) 값을 이용하여 최적화를 수행하고 최적형상을 토대로 모델의 취약부의 형상을 보완하여 최종 모델을 제안한다. 실제 모델을 개발하여 정하중 시험을 통해 목표 강성값과 약 7.7%의 편차평균을 나타내 최적화 모델의 신뢰성을 입증하였 다. 또한 최종 강성값을 다물체 동역학 모델에 적용하여 안정성과 곡선 주행성능 해석을 수행하였으며 적용모델의 임 계속도는 대상 모델의 주행 최고속도인 110km/h 보다 높은 190km/h이며 차륜의 마모지수는 기존대비 34% 감소하여 조향 성능이 향상되었음을 확인하였다.