R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077444-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 탈선/충돌 복합사고 열차의 손상범위 분석을 위한 사고재현 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 구정서 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 148,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 148,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 247,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 247,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001504-01 | |||||
| ISBN | 9791195462360 93530 | |||||
| 주요 내용 |
탈선-충돌 복합사고 재현에 필요한 기초 이론과 수치해석모델링 방법을 개발하고, 탈선후 객차 간 충돌이 발생한‘광명역 KTX-산천 사고’등 기존의 고속열차 사고 자료들을 활용하여 사고재현 모델링 방법과 시뮬레이션을 방법을 개발 입증한 후 전동차 사고에도 적용할 수 있음을 보이고, 사고재현 모델링 절차서와 사고차량수리/관리 지침서를 개발함. - 1차년도에는 단위 차량을 대상으로 탈선-충돌 복합사고 재현에 필요한 차륜-레일 간 비정상 탈선이론, 동적요소 모델링 기술 등 기초 이론과 절차를 개발하고, 편성열차의 탈선-충돌 복합사고 재현에 필요한 차량간 연결 모델, 개별차량의 변형 차체 모델과 비변형 차체 모델링 기술을 개발함 - 2차년도에는 편성열차를 대상으로 강체-변형체 차체로 구성된 비선형 충돌모델, 차륜-레일 접촉 모델, 타고오름 및 zigzagging 좌굴 모델링 기술을 개발하고, 탈선-충돌 복합사고 재현모델의 시뮬레이션 결과와 실제사고 비교검증을 위하여, 구체적 사례로 광명역 탈선사고 등 KTX 사고를 대상으로 당시 사고후 탈선 상황, 관찰된 손상부위, 측정된 변형량 등을 상호 비교하고 일치되도록 모델링하여 손상영역을 추정하고, 수리/유지관리 절차서와 지침을 제시할 것임 [최종목표] 열차 주행 중에 탈선후 충돌 또는 충돌후 탈선 사고 발생시 사고차량의 손상영역을 평가하여 수리범위를 정할 수 있는 탈선/충돌 복합사고 재현 모델링과 시뮬레이션 기술을 개발하고 광명역 산천3호 탈선사고 등 기존 KTX 사고를 대상으로 타당성을 검증하는 것 - 단일 차량을 대상으로 탈선/충돌 복합사고 재현에 필요한 비정상 탈선이론 및 동적요소 모델링 기술개발을 개발하고 이론과 수치적 결과를 검증하여 시행착오적 사고재현을 위한 기본 알고리즘으로 확립 - 편성열차를 대상으로 탈선/충돌 복합사고 재현에 필요한 모델링 기술을 개발하여 탈선과 충돌 사고의 기본 거동인 지그재깅 및 타고오름 거동 재현기술을 확립 - 도출된 편성열차의 사고재현 모델의 시뮬레이션 결과와 광명 열차사고 등 실제사고 결과를 비교 평가하여 모델 수정보완 및 사고재현 핵심 기술 확립하고 활용도를 제시 [연구내용 및 범위] ？ 탈선/충돌 복합사고 재현에 필요한 비정상 탈선이론 및 동적요소 모델링 기술개발 - 기술자료 조사 분석 및 기술개발 목표 설정: 기술자료 수집분석을 통한 개발기술 절차 수립과 KTX 산천3호 탈선충돌사고 사고재현 범위 설정 - 비정상 주행 조건에 대한 탈선판정 이론 기술개발: 비정상 주행시 탈선판정 이론 도출 및 수치적 검증 - 대차 현가부의 비선형 동적 모델링 기술개발: 사고 시 비정상 거동에 의한 현가장치의 과다 변위에 따른 비선형 특성 및 변위 구속 조건 모델링 기술 - 차체/대차 연결부의 비선형 동적 모델링 및 파손 모델링 기술개발: 사고 시 비정상 거동에 의한 차체-대차 연결부의 과다 변위에 따른 비선형 특성 및 변위 구속 조건과 충격력에 의한 파손 모델링 기술 - 윤축/레일 접촉부의 탈선 모델링 기술개발: 면접촉 모델, 2점 스프링 접촉 모델 등 계산시간과 정밀도를 고려한 접촉부 모델링 기법 개발 ？ 탈선/충돌 복합사고 재현에 필요한 편성열차 모델링 기술 연구 - 손상 차체를 위한 상세 비선형 유한요소 충돌 모델링 기술개발: 3차원 상세 쉘 모델링을 이용한 사고재현 비선형 차체 모델 개발 - 차량 간 연결부의 비선형 동적 모델링 및 파손 모델링 기술개발: 타고오름 및 지그재깅을 고려한 각 차량 연결부의 비선형 스프링의 동적 모델과 파손 모델링 기법 개발 - 비손상 차량을 위한 단순 3차원 동역학 모델링 기술개발: 단순 박스형 탄성 차체 모델을 이용한 비손상 차량의 모델링 - 비탈선 차량을 위한 단순 차륜/레일 접촉 동역학 모델링 기술개발: 수치해석량을 최소화하기 위한 스프링을 이용한 2점접촉 모델 기법 개발 - 차량 간 타고오름 및 zigzagging 좌굴 모델링 기술 개발: 비선형 차간 연결 스프링의 상하 좌우 off-set량을 적용한 차량 간 타고오름 및 zigzagging 좌굴 모델링 ？ 탈선/충돌 복합사고 재현모델의 평가 시뮬레이션 결과와 실제사고 비교검증 - 차륜-도상의 비선형접촉 모델링 및 편성차량 탈선 후 거동 시뮬레이션 기술개발: 탈선후 차륜-도상간 비선형 접촉 조건 처리기법 개발 적용 - 사고차량의 탈선 후 거동을 이용한 시행착오적 사고재현모델 개선: 산천3호의 광명역 탈선충돌 사고를 대상으로 시행착오적 사고재현 실시하고 모델 개선 - 탈선/충돌 복합사고 시뮬레이션 결과와 측정된 특정 손상부위의 correlation: 산천3호의 광명역 탈선충돌 사고에서 계측된 사고 후 손상 및 탈선 거동 자료와 비교 검증하여 사고재현 모델 확립 - 탈선/충돌 복합사고 시뮬레이션을 통한 손상범위추정 및 유지관리 기초자료 도출: 사고재현 모델을 적용하여 손상부위를 예측하는 방법과 이를 수리후 유지관리에 활용하는 방안 제시 - 사고재현 모델링 절차서/수리지침서 작성: 사고재현 모델을 적용하여 손상부위를 예측하고 손상부위 수리에 활용하는 방안에 대한 철차/지침을 제시 |
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| 색인어 | 한글 | 탈선 | 충돌 | 사고재현 | 손상해석 | 시뮬레이션 |
| 영문 | Derailment | Collision | Accident reproduction | Damage analysis | Simulation | |
| 최종보고서 | 1_사고재현 최종보고서.pdf | |||||