철도차량의 주행패턴 최적화에 대한 연구

초록

철도기술의 비약적인 발전으로 인해 300 km/h 이상의 주행속도로 운행하는 고속철도가 세계적으로 보편화됨에 따라 한동안 침체했던 철도 교통은 다시 활성화되고 있다. 또한, 철도는 이산화 배출량이 적고 에너지 소모량이 작기 때문에 친환경적 교통수단으로 각광을 받고 있다. 철도차량의 주행성능은 견인이나 제동신호 투입 후 실제의 작용력이 발생하기까지 소요되는 공주시간, 차륜과 레일간의 유효한 점착력, 곡선, 구배, 터널 등의 선로조건과 열차 운행조건 등 다양한 조건에 의해 영향을 받기 때문에 정확한 주행성능을 파악하기가 쉽지 않다[1]. 도시 지하철 및 경량전철의 경우는 열차를 무인으로 운전하는 ATO(AutomaticT rain operation)의 사용이 증가하고 있다. ATO의 주행패턴을 결정하기 위해서는 주행해석을 통해 효율적인 주행패턴을 결정하여야 한다. 일반적으로 철도차량이 주행해석을 위해 상용화되어 있는 열차 주행해석프로그램(TPS, Train Performance Simulation)이 많이 사용되는 데, 이는 최대 역행 및 최대 제동상태에서의 열차의 주행해석만이 가능하다. 따라서 임의의 역행, 제동이 가능한 열차 주행해석 프로그램이 필요하며, 이를 통해 효율적인 주행패턴을 결정할 필요가 있다[2-4]. 본 논문에서는 임의의 역행, 견인, 제동이 가능한 철도차량의 주행성능을 예측할 수 있는 해석 프로그램을 개발하고 이를 한국형 고속열차(HSR-350x)를 이용하여 검증하고, 이 해석 프로그램을 활용하여 하나의 예제에 대해 시간과 에너지관점에서 최적인 주행패턴을 유전자 알고리즘을 통해 찾고 이를 비교분석하고자 한다.