철도차량의 제동 성능 향상을 위한 대차단위 활주방지제어

초록

철도차량에 적용되고 있는 제동방식은 자동차, 항공기의 유압제동방식과 달리 초기 철도차량이 개발될 때부터 사용된 공기압 제동시스템이 계속해서 적용 및 발전되어 왔다. 열차용 공기압 제동시스템은 초기에는 공기 지령식 브레이크가 많이 사용되었고, 그 후에는 공기 지령식에서 전기 지령식으로 발전되었다. 전기 지령식 브레이크의 적용은 지령계의 고속화와 장치의 소형 경량화, 보수성을 향상시키는 결과를 가져왔다. 이러한 결과로 인해서 기존에 사용되고 있는 차량단위 제어방식이 대차단위 제어방식으로 바뀔 수 있는데 커다란 전기를 마련하였다. 차량단위 제어는 승객의 편중과 제동시 발생하는 수직하중변화로 인해서 차량의 앞, 뒤 대차(bogie)에 인가되는 하중이 다르게 적용되는 상황에 대해서 효율적이지 못하다. 하중변화로 인해서 각 대차마다 최대 첨착력[1]이 발생할 수 있는 슬립율이 다르기 때문에 대차 별로 슬립율 제어가 필요하다. 본 논문에서는 빔 모델(Beam Model)[2]을 이용하여 초기속도와 하중변화를 동시에 고려한 점착력 모델식을 제안하고, 제안된 점착력 모델식과 하중변화가 고려된 철도 차량의 수학적 모델식[3], [4]을 이용하여 기존의 차량단위 제동시스템과 대차단위 제동시스템의 제동성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 비교 분석하였다.