철도차량 반능동 현가장치의 스카이훅 제어에 따른 진동특성 분석

초록

철도차량의 이차현가장치에는 승차인원에 따른 질량변화에도 일정한 승차감을 유지하기 위해 공기스프링이 많이 사용된다. 공기스프링은 승차율에 따른 질량변화에도 공압 조절을 통해 낮은 고유진동수에서 우수한 진동절연 성능을 가지며 적정 승차감을 유지할 수 있다. 반면에 공기스프링은 저강성 및 저감쇠의 특성으로 인하여 주행 시 발생하는 진동과 같은 외란에 대해서 매우 취약한 면을 지니고 있다. 그래서 철도차량의 이차현가장치에는 횡(lateral)방향 또는 요(yaw)방향으로 댐퍼를 장착하여 진동을 저감하도록 하고 있다. 그러나 주행 속도가 높아지면, 대차로부터 전달되는 진동의 가진력과 공력 등에 의해 차체에 직접 작용하는 진동의 가진력이 모두 증대된다. 또한 최근 차량의 경량화 추세로 인하여 차체의 휨 모드(flexible mode)에 의한 진동 역시 문제 시 되고 있으나, 기존의 수동 현가장치로는 이러한 진동 저감에 한계를 가진다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방법 중에 하나로 반능동 및 능동 현가장치를 개발하여 목적에 맞게 제어하는 것이다(1). 본 논문에서는 반능동 현가장치인 MR 댐퍼에 스카이훅 제어를 적용하고, 제어 게인에 따른 차체의 진동을 축소 철도차량 주행 시험을 통해 특성을 분석하고자 한다.