차량 특성을 고려한 전기철도 급전계통의 정상상태 해석

초록

도시철도 차량의 대부분은 기본적으로 기동-타행-제동-정지의 패턴을 유지하며 운행된다. 전동차는 속도에 따라 역행?회생전류를 발생하며, 그에 따른 인장력?제어력에 의해 가속도?감속도를 얻어 다음의 운전상태와 속도를 결정하면서 운행한다. 그러나 이 운행 패턴은 시간에 따라 일정치 않고 항상 변한다. 그래서 전동차 부하는 Time domain에 대해 변화하는 부하로서 나타내야 한다. 그런데 일반적으로 부하를 표현하면 임피던스 부하로 나타내게 되는데, 이 임피던스 부하는 시간에 대해 일정한 값을 가지므로 어느 한 순간의 현상을 살펴보는데 있어서 문제가 없으나 열차 부하는 항상 변화하기 때문에 이렇게 임피던스 부하로 나타내는 것은 올바른 방법이 아니다. 노선을 따라 운행하는 열차는 트랙정보, 차량조건, 운전조건 등에 따라 여러 가지 형태의 운행이 가능하다. 다양한 조건 하에서 운행되는 열차는 운행 형태에 따라서 표정속도, 에너지, 최소 운행 시격 등이 달라진다. 이러한 다양한 조건을 이용하여 주어진 스펙을 만족하는 최적화된 운행형태를 찾아내는 것은 쉬운 일이 아니다. 따라서 실제 구성된 열차를 이용하여 이러한 실험을 직접한다거나 다양한 조건에서의 열차운행에 대해 TPS(Train Performance Simulation)를 이용하여 짧은 시간 내에 실험함으로써 여러 가지의 운행한 결과를 얻을 수 있다[1～3]. 본 논문에서는 EMTDC를 이용하여 전체 급전시스템을 모의하는데 있어 차량 모델를 하나의 소자로서 고려할 수가 있다. 실 계통에서 측정한 데이터 및 TPS 결과를 차량의 출력 데이터로 하여 시뮬레이션 할 수 있는 것이다. 즉, 실계통 데이터나 TPS결과 데이터를 이용하게 되면 차량의 기동, 타행, 역행, 제동 특성에 관련된 결과를 정밀히 나타낼 수 있게 된다."