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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서명원
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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저상대차는 트램을 개발하고자 하는 국가나 기업에서 가장 우선시 되는 기술중 하나이다. 도시와 도시를 연결하고 번거롭게 갈아타는 불편함을 없애며 도심지에서 타 도심지 내로 바로 접근이 가능하고 일반인 뿐만 아니라 교통약자도 별도의 승강장 없이 용이하게 승?하차 할 수 있다는 장점으로 인하여 대중교통 시스템을 혁신적으로 바꿀 수 있는 시스템으로 각광받고 있다.
이러한 저상대차의 활용도를 높여 시내주행과 시외주행을 모두 가능하게 하기 위해서는 최고속도 80km/h이상, 회전반경 25mR이내이고, 소음 및 진동을 줄인 시스템을 확보하여야 하나 현재까지는 그렇지 못하고 있는 실정이다. 이러한 고속 저상대차 시스템 확보를 위해서는 고속으로 주행하면서 차량의 하중을 지지하고 횡방향의 자유도 또한 최대한 확보될 수 있는 설계와, 장치의 효과적인 배치가 필요하며, 이를 위해 최적화 연구가 수행되어야 한다.
고속 저상대차를 일반인뿐만 아니라 장애인 휠체어, 유모차 등을 이용하는 교통약자에게도 승하차가 용이하도록 하기 위해서는 차량의 바닥 높이를 탑승장의 높이와 유사하게 낮춘 100% 저상 시스템을 확보해야 하고, 이를 위해서는 차축이 없는 형태의 저상대차의 기술개발이 필요하다.
운행 시 에너지 소모 및 운영 유지비를 최소화하기 위해서는 대차의 중량을 최소화 하여야 하는 관계로 대차의 경량화 및 1~2차 스프링 강성을 최적화 할 수 있는 개발 방향의 제시가 필요하다.
본 연구의 목적은 도시철도용 80km/h 이상급 저상대차의 선진 기술을 선점하기 위해 기존의 저상트램을 분석하고 성능 및 안전성의 향상을 위한 파라미터를 설정하고, 최적화 결과를 반영한 저상트램의 최적 모델링 및 구조 설계를 제시하는 것이다.
본 논문에서는 고속화를 위한 80km/h급 저상트램 자유도 설정 및 기초 모델링, 동특성 해석을 수행하고 저상트램의 주행 안정성 분석과 승차감 분석을 통해 주행 중 속도, 회전반경에 영향을 미치는 인자를 파악함으로써 조향 가능한 엑티브 서스펜션이 장착된 새로운 방식의 고속 저상트램을 제안하였다. 그리고 최적화를 위해 주행시 고속 저상트램의 횡가속도를 목적함수로 설정하고 목적함수에 영향을 미치는 인자를 설계변수로 도출하였으며, 다구찌 실험계획법과 민감도 분석을 수행하여 적합한 설계 파라미터를 제시하였다. 이를 바탕으로 80km/h급 저상트램과 최적화 저상트램을 비교하여 저상 트램의 직진성을 향상 시킬 수 있었다.
본 논문을 통하여 저상트램의 속도 향상과 도심 내 가혹한 곡선 주행 시 횡 가속도를 줄일 수 있는 인자를 판단하였고, 이를 바탕으로 조향 가능한 엑티브 서스팬션(Active suspension)이 장착된 고속 및 경량의 저상트램을 제안하여 소음 및 진동이 적고 승차감이 우수하며 목표 주행성능을 낼 수 있는 세계적 저상대차 핵심기술을 선점할 수 있을 거라 예상된다.
이러한 저상대차의 활용도를 높여 시내주행과 시외주행을 모두 가능하게 하기 위해서는 최고속도 80km/h이상, 회전반경 25mR이내이고, 소음 및 진동을 줄인 시스템을 확보하여야 하나 현재까지는 그렇지 못하고 있는 실정이다. 이러한 고속 저상대차 시스템 확보를 위해서는 고속으로 주행하면서 차량의 하중을 지지하고 횡방향의 자유도 또한 최대한 확보될 수 있는 설계와, 장치의 효과적인 배치가 필요하며, 이를 위해 최적화 연구가 수행되어야 한다.
고속 저상대차를 일반인뿐만 아니라 장애인 휠체어, 유모차 등을 이용하는 교통약자에게도 승하차가 용이하도록 하기 위해서는 차량의 바닥 높이를 탑승장의 높이와 유사하게 낮춘 100% 저상 시스템을 확보해야 하고, 이를 위해서는 차축이 없는 형태의 저상대차의 기술개발이 필요하다.
운행 시 에너지 소모 및 운영 유지비를 최소화하기 위해서는 대차의 중량을 최소화 하여야 하는 관계로 대차의 경량화 및 1~2차 스프링 강성을 최적화 할 수 있는 개발 방향의 제시가 필요하다.
본 연구의 목적은 도시철도용 80km/h 이상급 저상대차의 선진 기술을 선점하기 위해 기존의 저상트램을 분석하고 성능 및 안전성의 향상을 위한 파라미터를 설정하고, 최적화 결과를 반영한 저상트램의 최적 모델링 및 구조 설계를 제시하는 것이다.
본 논문에서는 고속화를 위한 80km/h급 저상트램 자유도 설정 및 기초 모델링, 동특성 해석을 수행하고 저상트램의 주행 안정성 분석과 승차감 분석을 통해 주행 중 속도, 회전반경에 영향을 미치는 인자를 파악함으로써 조향 가능한 엑티브 서스펜션이 장착된 새로운 방식의 고속 저상트램을 제안하였다. 그리고 최적화를 위해 주행시 고속 저상트램의 횡가속도를 목적함수로 설정하고 목적함수에 영향을 미치는 인자를 설계변수로 도출하였으며, 다구찌 실험계획법과 민감도 분석을 수행하여 적합한 설계 파라미터를 제시하였다. 이를 바탕으로 80km/h급 저상트램과 최적화 저상트램을 비교하여 저상 트램의 직진성을 향상 시킬 수 있었다.
본 논문을 통하여 저상트램의 속도 향상과 도심 내 가혹한 곡선 주행 시 횡 가속도를 줄일 수 있는 인자를 판단하였고, 이를 바탕으로 조향 가능한 엑티브 서스팬션(Active suspension)이 장착된 고속 및 경량의 저상트램을 제안하여 소음 및 진동이 적고 승차감이 우수하며 목표 주행성능을 낼 수 있는 세계적 저상대차 핵심기술을 선점할 수 있을 거라 예상된다.
목차
제1장 서론1.1 연구배경1.2 연구목적1.3 관련연구동향1.4 연구방법제2장 주행특성 기초연구 및 해석 방법론 연구2.1 철도차량의 구조와 기능2.2 휠과 레일 접촉2.3 종방향 열차 역학2.4 시뮬레이션제3장 고속 저상트램 설계를 위한 80km/h급 저속 저상트램 평가3.1 저상트램3.2 80km/h급 저속 저상트램(Low-Floor Tram)3.3 80km/h급 저속 저상트램 동특성 해석 데이터3.4 결과분석제4장 최적설계를 위한 설계 파라미터 설정 및 방향성 연구4.1 저상트램 동특성 분석4.2 최적화 저상트램의 구성4.3 최적화 저상트램 파라미터 설정 및 민감도 분석4.4 최적화 저상트램 동특성 비교4.5 결과분석제5장 결론REFERENCE* Abstract
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