틸팅차량의 주행 안정화를 위한 동역학 해석

Abstract

틸팅철도차량은 곡선부 주행 시 차체를 곡선의 안쪽으로 기울이게 하는 기술로써 곡선부를 주행함으로써 발생하는 원심가속도의 횡방향 성분을 중력가속도의 횡방향 성분으로 감쇄시켜 결과적으로 승객이 느끼는 횡가속도를 저감시키는 기술이다. 차량에 이와 같은 틸팅 기술을 적용하면 승차감의 향상뿐만 아니라 곡선부 통과속도를 증가시킬 수 있게 됨으로써 운행시간이 단축되어진다. 따라서 틸팅차량의 가장 큰 특징인 틸팅 구동시에 차량의 안정성에 대해서 동적안정성을 확인하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 틸팅 차량의 틸팅 유/무 및 속도변화에 따른 동적 특성에 관하여 살펴 보기로 한다. 우선 틸팅 차량의 3차원 모델에 공기스프링 도입, 실측 레일 가진원 데이터를 적용 및 축하중 해석을 통해 모델의 신뢰성을 확보하였다. 또한 기존속도에서 틸팅 유/무에 따른 차량의 특성과 25% 향상된 속도에서의 틸팅 유/무에 따른 차량의 특성을 살펴 보았다. 이런 차량 특성들을 UIC 518을 안전기준을 통해 타당성을 검증하였다. 틸팅철도차량은 곡선부 주행 시 차체를 곡선의 안쪽으로 기울이게 하는 기술로써 곡선부를 주행함으로써 발생하는 원심가속도의 횡방향 성분을 중력가속도의 횡방향 성분으로 감쇄시켜 결과적으로 승객이 느끼는 횡가속도를 저감시키는 기술이다. 차량에 이와 같은 틸팅 기술을 적용하면 승차감의 향상뿐만 아니라 곡선부 통과속도를 증가시킬 수 있게 됨으로써 운행시간이 단축되어진다. 따라서 틸팅차량의 가장 큰 특징인 틸팅 구동시에 차량의 안정성에 대해서 동적안정성을 확인하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 틸팅 차량의 틸팅 유/무 및 속도변화에 따른 동적 특성에 관하여 살펴 보기로 한다. 우선 틸팅 차량의 3차원 모델에 공기스프링 도입, 실측 레일 가진원 데이터를 적용 및 축하중 해석을 통해 모델의 신뢰성을 확보하였다. 또한 기존속도에서 틸팅 유/무에 따른 차량의 특성과 25% 향상된 속도에서의 틸팅 유/무에 따른 차량의 특성을 살펴 보았다. 이런 차량 특성들을 UIC 518을 안전기준을 통해 타당성을 검증하였다.