평면곡선 및 종곡선 경합 시 승차감을 고려한 최적선형 결정기법 연구 The Optimization of the Alignment Considering the Ride Comfort in the Case of the Suerimposition of Vertical and Horizontal Curves원문보기
평면곡선과 종곡선의 경합은 승차감 및 열차의 주행안전성을 저해시키는 원인이 되며, 유지보수비용에도 큰 영향을 주게 된다. 그러나 지형 여건으로 피해가야 하거나 기존구조물(교량, 터널, 분기기, 전차선주 등)의 재활용 등으로 반드시 통과하여야할 고정점으로 인하여 선로선형 계획의 수립이 여의치 않은 경우가 많다. 따라서 평면곡선과 종곡선이 경합되는 경우에는 차량의 주행안정성 및 승차감을 확보하도록 곡선반경(R)-완화곡선장(L_(t))을 최적으로 선형조합 하는 것은 매우 중요하며, 이를 위해서는 차량의 동역학적 거동을 고려한 고도의 선형설계 기술이 필요하다. 본 연구에서는 철도 신선 건설 및 기존선 개량 시 평면곡선과 종곡선이 경합하는 경우, 승차감 및 차량의 주행안전성을 향상시킬 수 있는 평면곡선의 최적선형 결정기법을 제시하고, ...
평면곡선과 종곡선의 경합은 승차감 및 열차의 주행안전성을 저해시키는 원인이 되며, 유지보수비용에도 큰 영향을 주게 된다. 그러나 지형 여건으로 피해가야 하거나 기존구조물(교량, 터널, 분기기, 전차선주 등)의 재활용 등으로 반드시 통과하여야할 고정점으로 인하여 선로선형 계획의 수립이 여의치 않은 경우가 많다. 따라서 평면곡선과 종곡선이 경합되는 경우에는 차량의 주행안정성 및 승차감을 확보하도록 곡선반경(R)-완화곡선장(L_(t))을 최적으로 선형조합 하는 것은 매우 중요하며, 이를 위해서는 차량의 동역학적 거동을 고려한 고도의 선형설계 기술이 필요하다. 본 연구에서는 철도 신선 건설 및 기존선 개량 시 평면곡선과 종곡선이 경합하는 경우, 승차감 및 차량의 주행안전성을 향상시킬 수 있는 평면곡선의 최적선형 결정기법을 제시하고, 매개변수 해석을 통해 최적 선형조건에 미치는 영향 및 원인을 분석하였다. 먼저 고정점을 반드시 통과하는 허용 R-L_(t) 선형조합 범위를 결정할 수 있는 알고리즘 개발을 통해 고정점 위치별 최적 R-L_(t) 경계조건을 설정하는 방법을 제시하였으며, 추가적으로 선형기준을 적용한 경계조건 재설정 방법을 제시하였다. 또한 허용 경계조건 내에서 평면곡선과 종곡선 경합 시 승차감 측면에서 최적선형 결정을 위해, 승차감 목적함수(P_(cr))를 도출하였으며, 차량동역학 해석을 통해 이를 검증하였다. 마지막으로 선형경합 시 최적 평면 선형 도출을 위한 해법 알고리즘을 제시하고 선형조건별 최적선형도출 및 승차감을 분석하였다. 이상의 결과는 향후 평면곡선과 종곡선의 경합구간에 대한 선형설계 시 승차감과 주행안전성을 고려한 최적의 평면선형을 결정하는데 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대 된다.
평면곡선과 종곡선의 경합은 승차감 및 열차의 주행안전성을 저해시키는 원인이 되며, 유지보수비용에도 큰 영향을 주게 된다. 그러나 지형 여건으로 피해가야 하거나 기존구조물(교량, 터널, 분기기, 전차선주 등)의 재활용 등으로 반드시 통과하여야할 고정점으로 인하여 선로선형 계획의 수립이 여의치 않은 경우가 많다. 따라서 평면곡선과 종곡선이 경합되는 경우에는 차량의 주행안정성 및 승차감을 확보하도록 곡선반경(R)-완화곡선장(L_(t))을 최적으로 선형조합 하는 것은 매우 중요하며, 이를 위해서는 차량의 동역학적 거동을 고려한 고도의 선형설계 기술이 필요하다. 본 연구에서는 철도 신선 건설 및 기존선 개량 시 평면곡선과 종곡선이 경합하는 경우, 승차감 및 차량의 주행안전성을 향상시킬 수 있는 평면곡선의 최적선형 결정기법을 제시하고, 매개변수 해석을 통해 최적 선형조건에 미치는 영향 및 원인을 분석하였다. 먼저 고정점을 반드시 통과하는 허용 R-L_(t) 선형조합 범위를 결정할 수 있는 알고리즘 개발을 통해 고정점 위치별 최적 R-L_(t) 경계조건을 설정하는 방법을 제시하였으며, 추가적으로 선형기준을 적용한 경계조건 재설정 방법을 제시하였다. 또한 허용 경계조건 내에서 평면곡선과 종곡선 경합 시 승차감 측면에서 최적선형 결정을 위해, 승차감 목적함수(P_(cr))를 도출하였으며, 차량동역학 해석을 통해 이를 검증하였다. 마지막으로 선형경합 시 최적 평면 선형 도출을 위한 해법 알고리즘을 제시하고 선형조건별 최적선형도출 및 승차감을 분석하였다. 이상의 결과는 향후 평면곡선과 종곡선의 경합구간에 대한 선형설계 시 승차감과 주행안전성을 고려한 최적의 평면선형을 결정하는데 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대 된다.
When the horizontal and vertical curves are superimposed in railway alignments, which affects the running safety, ride comfort, and track maintenance costs. However, when designing new lines or realigning existing ones, there are many cases of superimposition caused by the existing fixed points(brid...
When the horizontal and vertical curves are superimposed in railway alignments, which affects the running safety, ride comfort, and track maintenance costs. However, when designing new lines or realigning existing ones, there are many cases of superimposition caused by the existing fixed points(bridge, tunnel, turnout, and catenary system, etc) on the conventional lines and undesirable impacts on the environment, etc. Therefore, in the case of the superimposition of curves, it is very important to optimize the R-L_(t) combinations in order to improve the running safety and ride comfort, and to ensure the design technique considering vehicle dynamics. In this paper, when building new lines or renewing existing ones, the required alignment optimization process was presented considering the running safety and ride comfort in the case of the superimposition of vertical and horizontal curves. Also, the effects of main factors on the optimized alignment were examined. The following conclusions can be drawn from this research: 1. An algorithm was developed to determine the range of permissible R-L_(t) combinations for passing the fixed points on the curves at all times. And using this algorithm, a method for determining boundary conditions derived from the random fixed points on the curves was presented. Additionally, applying the track alignment design criteria, a redetermining method of the boundary conditions was also presented. 2. When the horizontal and vertical curves are superimposed, for optimizing the alignments in aspect of the ride comfort within the permissible R-L_(t) combinations, the object function P_(cr) was developed and verified using vehicle dynamic analysis. 3. Finally, the solution algorithm for optimizing the railway alignments was presented in the case of the superimposition of vertical and horizontal curves. In the future, if the proposed methods in this study are used to optimize the alignments in the case of the superimposition of horizontal and vertical curves, it will be useful to design the alignments more rapidly and easily.
When the horizontal and vertical curves are superimposed in railway alignments, which affects the running safety, ride comfort, and track maintenance costs. However, when designing new lines or realigning existing ones, there are many cases of superimposition caused by the existing fixed points(bridge, tunnel, turnout, and catenary system, etc) on the conventional lines and undesirable impacts on the environment, etc. Therefore, in the case of the superimposition of curves, it is very important to optimize the R-L_(t) combinations in order to improve the running safety and ride comfort, and to ensure the design technique considering vehicle dynamics. In this paper, when building new lines or renewing existing ones, the required alignment optimization process was presented considering the running safety and ride comfort in the case of the superimposition of vertical and horizontal curves. Also, the effects of main factors on the optimized alignment were examined. The following conclusions can be drawn from this research: 1. An algorithm was developed to determine the range of permissible R-L_(t) combinations for passing the fixed points on the curves at all times. And using this algorithm, a method for determining boundary conditions derived from the random fixed points on the curves was presented. Additionally, applying the track alignment design criteria, a redetermining method of the boundary conditions was also presented. 2. When the horizontal and vertical curves are superimposed, for optimizing the alignments in aspect of the ride comfort within the permissible R-L_(t) combinations, the object function P_(cr) was developed and verified using vehicle dynamic analysis. 3. Finally, the solution algorithm for optimizing the railway alignments was presented in the case of the superimposition of vertical and horizontal curves. In the future, if the proposed methods in this study are used to optimize the alignments in the case of the superimposition of horizontal and vertical curves, it will be useful to design the alignments more rapidly and easily.
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