철도차량 승차감 반능동 제어가 주행안정성에 미치는 영향

초록

철도차량의 승차감은 진동, 소음, 냄새 등과 같은 폭넓은 요인에 의해 영향을 받는다. 특히 최근에 이르러 경제적인 효율성과 친환경성이 대중 교통 수단의 주요 사회적 이슈가 되면서 새로운 철도시스템이 각광을 받고 있다. 철도차량의 고속화가 이뤄지고 있지만 열차의 주행속도가 높아질수록 차체의 진동이 증가하여 승차감이 악화된다는 문제점이 발생한다. 승차감에 관계된 여러 요인 중에서도 진동에 기인한 승차감을 향상시키는 방법으로 능동 및 반능동 현가장치를 이용한 진동 저감 방법이 오래전부터 연구되고 있으며 일부는 현재 영업운전 열차에 적용되어 있다.(1),(2) 반능동 현가장치는 능동현가장치에 비하여 제어 성능은 떨어지지만 Fail/Safe면에서 능동 현가장치에 비해 안전하고, 설치가 용이하며 유지보수 비용이 적게 든다는 장점이 있어 능동현가장치에 비해 많이 사용되고 있다. 일반적으로 철도차량의 횡방향 승차감을 제어하기 위하여 차체와 대차 사이에 횡댐퍼를 설치한다. 통상 횡방향 댐퍼의 성능은 주행 안정성을 보장하기 위하여 높게 설계된다. 그러나 필요이상의 횡방향 댐퍼의 감쇠력은 곡선 주행성능을 저하시키고 승차감 또한 악화되는 현상이 발생할 수도 있다.(3),(4) 본 논문에서는 기존의 대차와 차체 사이에 수동 댐퍼를 반능동 현가장치인 MR 댐퍼로 대체하여 승차감과 관련된 차체의 횡방향 진동 제어를 수행하였다. 제어 시 게인에 따른 차체와 대차의 진동 특성을 분석하여 반능동 현가장치가 주행안정성에 미치는 영향을 분석하였다.