최적화를 통한 전기기관차의 승차감 개선에 관한 연구

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확장요약문

본 연구는 신규 디젤전기기관차의 동적성능을 해석적 방법으로 고찰하고, 승차감 개선 방안을 제안한다. 본 연구의 디젤전기기관차는 디젤을 동력으로 발전하여 전기를 사용하는 철도차량이다. 디젤전기기관차는 3축 동력대차 2대와 차체로 이루어진 1량 차량이다. 디젤전기기관차의 동적성능 고찰 및 승차감 평가를 위해 철도차량 동역학 소프트웨어인 Vampire를 이용하여 동역학 해석을 수행하고, 그 결과를 EN 14363에 따라 동적 성능 평가를, EN 12299에 따라 승차감을 평가하였다. 오송시험선 구간 7km를 최고속도 165km/h로 주행할 때, 디젤전기기관차의 EN 14363에 따른 동적성능 평가 결과 주행 안전성, 궤도작용력 및 주행거동 분석결과는 기준치를 만족하였으나, 주행거동 항목 중 차체 상하방향 가속도값이 기준치에 근접하였다. EN 12299에 따른 승차감 평가 결과 승차감지수는 ‘불편함(Uncomfortable)’ 수준을 보였고, 차체 상하방향의 승차감은 개선될 필요가 있음을 확인하였다. 상하방향 승차감 개선을 위하여 기존 현가장치 설계안에 대해 민감도 분석 및 최적화를 수행하였고, 승차감지수는 20.8% 개선되어 ‘보통(Medium)’ 수준으로 개선 가능함을 확인하였다. 간단하게 상하방향 승차감 개선을 위해 2차 코일 스프링의 강성만 –30% 줄이는 것을 고려하였고, 이때 승차감은 17.1% 정도 개선될 수 있을 것으로 예측되었다. 향후 시운전 시험 시 차체 상하방향으로 진동이 심할 경우 간단한 해결 방안으로 2차 코일 스프링의 강성을 줄이는 것을 고려할 수 있을 것이다. 또한 본 연구의 연구방법론은 고속철도차량을 포함한 다른 철도차량에도 적용할 수 있을 것이다.