실용적 능동조향제어 전략 적용 조향성능 해석

초록

철도차량은 자동차와 달리 레일이라는 정해진 선로를 윤축의 구름운동에 의하여 주행함으로 조향(steering)장치가 없다. 따라서 곡선구간 주행 시에는 레일의 종방향과 윤축 진행방향 간에 공격각(attack angle)이 발생하고 곡선구간 주행 시 저항력으로 작용한다. 이는 차륜과 레일의 마모, 소음 발생의 원인이 되어 유지보수 및 민원 측면에서 주요 현안이 되고 있다. 따라서 이와 같은 조향기능 부재로 인한 문제점들을 개선시키기 위하여 윤축을 강제적으로 조향시키기 위한 능동조향제어 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 능동조향제어 전략으로 윤축을 직접적, 혹은 간접적으로 조향하는 방법 등이 제안되고 있다. 그러나 능동조향제어 전략을 구현함에 있어서 윤축의 횡변위나, 공격각 등의 인자를 실시간으로 계측하여야 하는 데 현재까지는 센서기술의 미흡으로 실용화되고 있지 않다. 따라서 실차에 적용하기 위해서는 조향제어성능은 다소 저하되지만 구현 가능한 간접적인 능동조향제어전략이 선호되고 있다. 본 논문에서는 실용적 관점에서 철도차량에 적용이 용이하고 구현 가능한 실용적 능동조향제어 전략을 제시하고 조향제어 성능에 대하여 분석하고자 한다.