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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 전태현
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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우리나라 도시철도는 도시인들이 쉽게 접할 수 있는 중요한 교통수단으로서 이용의 편리성, 정시성, 친환경성, 안전성을 바탕으로 도시인들에게는 일상화 되었으나, 이용승객의 승차환경은 아직도 미흡한 실정이라 할 수 있다.
도시철도 운영에 있어 중요한 역할을 담당하는 철도신호설비는 고속, 고밀도 운전을 가능하게 하고 차량 운전 방식을 완전 자동화 시스템으로 전환 시켰다. 그 결과 기존의 수동운전에서 자동운전(ATO, Automatic Train Operation)시스템으로 전환됨에 따라 제동 시 정위치 정차에 대한 문제점이 대두 되었다. 또한 최근 도시철도 및 신설 경전철 승강장내 스크린 도어의 설치가 증가함에 따라 차량의 정위치 정차는 승객의 안전과 차량 운전에 직접적인 영향을 미치고 있다.
정위치 정차를 제어하기 위해서는 정확한 현재의 운행속도를 알고, 열차의 제동력과 운행속도를 적절하게 제어해야 한다. 열차제동거리는 제동장치, 궤도회로 상태, 레일 점착 계수 등의 여러 가지 변수에 따라 변함으로 일정하지 않다. 서울도시철도9호선의 각 역사별, 각 편성별로 정위치 정차를 분석한 결과 공통점을 찾기에는 어려웠다. 따라서 이제까지 정위치 정차 연구 사례를 분석 해 본 결과 각 도시철도의 운영기관마다 시스템이 상이하여 그대로 적용하기에는 맞지 않는 부분이 있었다.
본 논문에서는 서울지하철에서 처음으로 적용된 서울도시철도9호선의 Distance to Go방식에서 열차 정위치 정차 제어 모델링을 수행하였다. 제동모델링은 2가지 경우를 고려하여 수행 하였다. 열차질량의 변화를 주어서 열차속도와 제동시간, 그리고 제동거리와 제동시간에 대하여 알아보았다. 열차 질량 변화를 증가하기도 하고, 감소하기도 하였다. 열차가 공차일 때와 만차일 때의 시뮬레이션을 하면 제동력 차이로 인해 제동거리가 변화된다. 시뮬레이션은 운행속도 에서 실제 곡선구간의 주행 저항, 구배 저항 및 각종 변수가 있다고 가정한 것으로 살펴보았다. 실제 사항의 시뮬레이션에서는 파라미터를 수차례 변경해 가면서 최적의 운행 패턴을 구할 수 있다. 즉, 6가지 Case로 제어기 이득 값의 변화를 통해 열차 정위치 제어가 가능한 것을 알 수 있다.
도시철도 운영에 있어 중요한 역할을 담당하는 철도신호설비는 고속, 고밀도 운전을 가능하게 하고 차량 운전 방식을 완전 자동화 시스템으로 전환 시켰다. 그 결과 기존의 수동운전에서 자동운전(ATO, Automatic Train Operation)시스템으로 전환됨에 따라 제동 시 정위치 정차에 대한 문제점이 대두 되었다. 또한 최근 도시철도 및 신설 경전철 승강장내 스크린 도어의 설치가 증가함에 따라 차량의 정위치 정차는 승객의 안전과 차량 운전에 직접적인 영향을 미치고 있다.
정위치 정차를 제어하기 위해서는 정확한 현재의 운행속도를 알고, 열차의 제동력과 운행속도를 적절하게 제어해야 한다. 열차제동거리는 제동장치, 궤도회로 상태, 레일 점착 계수 등의 여러 가지 변수에 따라 변함으로 일정하지 않다. 서울도시철도9호선의 각 역사별, 각 편성별로 정위치 정차를 분석한 결과 공통점을 찾기에는 어려웠다. 따라서 이제까지 정위치 정차 연구 사례를 분석 해 본 결과 각 도시철도의 운영기관마다 시스템이 상이하여 그대로 적용하기에는 맞지 않는 부분이 있었다.
본 논문에서는 서울지하철에서 처음으로 적용된 서울도시철도9호선의 Distance to Go방식에서 열차 정위치 정차 제어 모델링을 수행하였다. 제동모델링은 2가지 경우를 고려하여 수행 하였다. 열차질량의 변화를 주어서 열차속도와 제동시간, 그리고 제동거리와 제동시간에 대하여 알아보았다. 열차 질량 변화를 증가하기도 하고, 감소하기도 하였다. 열차가 공차일 때와 만차일 때의 시뮬레이션을 하면 제동력 차이로 인해 제동거리가 변화된다. 시뮬레이션은 운행속도 에서 실제 곡선구간의 주행 저항, 구배 저항 및 각종 변수가 있다고 가정한 것으로 살펴보았다. 실제 사항의 시뮬레이션에서는 파라미터를 수차례 변경해 가면서 최적의 운행 패턴을 구할 수 있다. 즉, 6가지 Case로 제어기 이득 값의 변화를 통해 열차 정위치 제어가 가능한 것을 알 수 있다.
목차
목 차요 약 ⅰ기 호 표 ⅱ약 어 표 ⅲ표 목 차 ⅳ그림목차 ⅴⅠ. 서 론 11.1 연구배경 및 필요성 11.2 연구내용 및 구성 2Ⅱ. 도시철도 정위치 정차 32.1 도시철도 정위치 정차 32.1.1 도시철도 운행 현황 32.1.2 서울도시철도9호선 정위치 정차 현황 42.2 자동열차운전 제어시스템 62.2.1 ATO 시스템의 이해 62.2.2 신호제어 시스템 72.2.3 Distance to Go방식 102.3 정위치 정차 개선 사례 132.3.1 휠 보정 개발 및 적용에 관한 연구 132.3.2 하이브리드 궤도회로를 이용한 정위치 정차에 대한 연구 172.3.3 제동장치 유지보수 시스템 개발에 관한 연구 20Ⅲ. 정위치 정차제어 분석 333.1 정위치 정차 분석 333.1.1 월별 발생 현황 333.1.2 차량 편성별 발생 현황 333.1.3 정위치 정차 측정 403.2 제동거리 모델링 42Ⅳ. 시뮬레이션 454.1 PID제어기 설계 454.1.1 PID제어 454.2 열차제동 시뮬레이션 484.2.1 열차의 질량 변화 484.2.2 열차의 제어 이득 변화에 따른 특성 51Ⅴ. 결 론 53참고 문헌 54Abstract 55감사의 글 57
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