차세대전동차 대차단위 제동시스템 강인제어 알고리즘에 관한 연구

초록

철도차량의 공기압 브레이크 시스템은 공기의 압축성과 제동 캘리퍼의 탄성변형 및 제동 디스크와 패드 사이의 온도 상승 및 제동 디스크의 마모 및 이뮬질 유입에 의한 마찰력의 변동 등의 불확실성을 내포한다. 따라서 신뢰성을 확보하고 고품질의 철도차량 제동 시스템을 실현하기 위해서는 특히, 제동 디스크와 패드 사이의 마찰 계수 변동에도 강인한 제동 성능을 확보할 수 있는 제동 알고리즘이 개발되어야 한다. 대차단위 제동시스템은 각 대차에 인가되는 서로 다른 하중에 능동적으로 대응하기 위하여 각 대차 당 브레이크 제어장치를 배치하여 제동 응답성을 향상시킨 새로운 방식의 제동시스템으로, 기존 제동시스템에 비하여 제동시간이 단축되는 우수한 제동성능을 나타낸다. 승객의 편중과 제동 시 발생하는 수직하중변화로 인해서 차량의 앞, 뒤 대차에 인가되는 하중이 다르게 적용될 수 있으며, 각 대차에 인가되는 하중변화에 능동적으로 대응하는 효과가 있다. 대차단위 제동시스템은 앞, 뒤 대차 각각에 제어기를 사용하여 제동장치를 제어한다. 또한, 하나의 제어기가 고장을 일으켰을 때, 주변의 다른 제어기가 Fail-safe 할 수 있는 매우 신뢰성 높은 신개념의 제동시스템이다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 대차단위 제동시스템의 적용 및 마찰계수 변동성이 존재하도라도 철도차량이 설정된 기준 속도를 추종함으로써 제동시스템의 높은 신뢰성을 확보하고 철도차량의 정위치 정차를 실현 할 수 있도록 하는 새로운 적응슬라이팅 모드 제어기법과 모델 추종 제어기법의 조합에 의한 제어알고리즘 연구를 수행하였다.