고속 열차의 승차감 평가를 위한 시트 및 인체의 진동 특성 분석

초록

철도 기술의 향상과 열차의 주행 속도 증가로 인해 승객들의 기대감과 요구 사항이 증가하면서 차량의 승차감도 중요한 요소로 대두되고 있다. 열차의 주행 속도가 증가하면서 열차의 진동과 승객들에게 전달되는 진동이 증가하게 되어 승차감을 평가하는데 동적인 요소가 중요해 진다. 고속 열차의 성능이 향상됨에 따라 고속 주행 시 발생하는 진동 인자를 기반으로 승차감에 대한 평가가 이루어지고 있다. 인체 진동은 주행 중 승차감에 많은 영향을 미치며 ISO 등 여러 규정에서 진동 응답 크기를 사용하여 단일 수치로 승차감을 표현하기 위한 평가법을 제시하고 있다. 하지만 이런 규정에서 착좌 조건의 승차감을 평가하기 위해서 바닥 진동, 시트 쿠션과 시트백에 대한 진동 응답을 사용하며 입석 조건에서는 바닥 진동만을 사용하는 한계가 있다. 본 연구에서는 고속 열차에서 발생하는 진동 응답과 좌석/입석 조건에서의 시트와 인체 진동 특성을 확인하기 위하여 3 축에 대한 진동 응답을 측정하였다. 시트와 인체의 주파수 특성을 분석하였고 주요 공진 주파수에서 시트-인체 사이에서 발생하는 상호작용을 확인하였다. Fig 1.은 좌석과 입석 조건에서 바닥 진동에 대한 시트 쿠션과 시트백의 수직방향 진동 전달률을 측정한 결과이다. 착좌 시 시트백의 진동 전달률을 보면 공진 주파수가 8.3 Hz 에서 9.9 Hz 로 이동하며 진동 크기도 감소하는 것을 확인할 수 있다. 주요 인체 부위에서 발생하는 인체 진동 응답과 ISO 등에서 활용되는 인체 민감도 함수를 활용하여 승차감을 평가하고 좌석/입석 조건의 승차감 평가 점수를 비교하였다.