실험계획법을 이용한 틸팅 열차의 현가장치 최적화

Abstract

한국형틸팅열차의 개발로 고속철도가 운행하지 못하는 구간의 운행시간이 단축될 것으로 예상되고 있다. 이는 곡선구간에서의 강제적인 틸팅을 이용하여 횡 가속도를 감소시켜 곡선부의 운행 속도를 증가시킬 수 있게 되므로 운행시간을 단축시킬 수 있다. 하지만 틸팅열차는 현재까지 개발된 열차와는 다르게 틸팅 메커니즘을 가지고 있다. 이 틸팅 메커니즘으로 인하여 틸팅열차는 기존에 열차와는 다른 현가장치의 특성을 가지고 있다. 가장 문제시 되는 부분이 틸팅 메커니즘을 고려하여 2차 감쇠가 매우 약하게 설계되어있는 것이다. 이러한 이유로 진동의 전달에 있어 기존의 열차에 비해 불리한 요소를 가지고 있다. 본 연구에서는 실험계획법을 이용하여 틸팅 열차 현가장치의 민감도 분석을 수행하고, 이를 이용하여 현가장치의 최적화를 진행하기로 한다. 우선 ADAMS/Rail을 이용하여 틸팅열차를 모델링하고, 모델의 신뢰성을 확보하기 위하여 축중 하중 해석 및 틸팅 메커니즘의 정확성을 확인하였다. 또한 실측 레일 가진원을 사용하여 해석의 신뢰성을 확보하였다. 이러한 시뮬레이션 모델의 신뢰성을 확보한 뒤 실험 계획법을 이용하여 각각의 1,2차 현가장치가 열차의 안정성에 미치는 영향을 통하여 현가장치의 민감도를 분석하였다. 또한 선로모델링을 통하여 각각의 현가장치가 모델에 미치는 영향을 분석하였다. 이렇게 분석된 민감도를 이용하여 틸팅열차의 현가장치 최적화를 수행하여, 향상된 현가 특성을 가지도록 새로운 현가장치 설계 값을 제시하였다.