철도차량의 승차감은 진동뿐만 아니라 소음, 냄새, 온도 등 많은 요인들에 의해 영향을 받지만 승객에 크게 영향을 주는 진동으로 평가하는 것이 일반적이다. 승차감은 승객이 느끼는 감정이므로 물리적인 가속도의 크기뿐만 아니라 진동에 대한 인간의 감응도(느낌)도 고려하여야 한다. 이러한 진동에 대한 인간의 감응도를 나타낸 것이 주파수 보정곡선이다. 따라서, 철도 차량의 승차감 평가에는 인간의 감응도가 고려된 주파수 보정 가속도를 필요로 한다. 철도차량의 승차감 평가는 많은 규격에 규정되어 있으나, 각각의 규격에 따라 서로 다른 주파수 보정 곡선을 제시하고 있다. 본 논문에서는 국제철도협회, 유럽표준위원회, 국제표준위원회에서 규정한 주파수 보정곡선에 대해 분석하고 그 차이점을 고찰한다. 또한, 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 시운전 시험을 통해 분석하고자 한다.
철도차량의 승차감은 진동뿐만 아니라 소음, 냄새, 온도 등 많은 요인들에 의해 영향을 받지만 승객에 크게 영향을 주는 진동으로 평가하는 것이 일반적이다. 승차감은 승객이 느끼는 감정이므로 물리적인 가속도의 크기뿐만 아니라 진동에 대한 인간의 감응도(느낌)도 고려하여야 한다. 이러한 진동에 대한 인간의 감응도를 나타낸 것이 주파수 보정곡선이다. 따라서, 철도 차량의 승차감 평가에는 인간의 감응도가 고려된 주파수 보정 가속도를 필요로 한다. 철도차량의 승차감 평가는 많은 규격에 규정되어 있으나, 각각의 규격에 따라 서로 다른 주파수 보정 곡선을 제시하고 있다. 본 논문에서는 국제철도협회, 유럽표준위원회, 국제표준위원회에서 규정한 주파수 보정곡선에 대해 분석하고 그 차이점을 고찰한다. 또한, 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 시운전 시험을 통해 분석하고자 한다.
Ride comfort of railway vehicles is affected by many factors, such as vibration, noise, smell, temperature, visual stimuli, humidity and a seat design. In general, vibration, which originates from vehicle motion, is considered as the primary concern. In evaluating the ride comfort, relationship betw...
Ride comfort of railway vehicles is affected by many factors, such as vibration, noise, smell, temperature, visual stimuli, humidity and a seat design. In general, vibration, which originates from vehicle motion, is considered as the primary concern. In evaluating the ride comfort, relationship between passenger's feeling and vibration characteristics is very important because human feeling is dependent on frequency spectrum of vibration. Therefore, the weighing functions in frequency domain are used to evaluate the ride comfort of railway vehicles. In the present paper, we have analyzed the characteristics of the frequency weighting curves defined in many standards and reviewed the effect resulting from their difference on the ride comfort.
Ride comfort of railway vehicles is affected by many factors, such as vibration, noise, smell, temperature, visual stimuli, humidity and a seat design. In general, vibration, which originates from vehicle motion, is considered as the primary concern. In evaluating the ride comfort, relationship between passenger's feeling and vibration characteristics is very important because human feeling is dependent on frequency spectrum of vibration. Therefore, the weighing functions in frequency domain are used to evaluate the ride comfort of railway vehicles. In the present paper, we have analyzed the characteristics of the frequency weighting curves defined in many standards and reviewed the effect resulting from their difference on the ride comfort.
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문제 정의
본 논문에서는 국제철도협회, 유럽표준위원회, 국제표준위원회에서 규정한 주파수 보정곡선에 대해 분석하고 그 차이점을 고찰한다. 또한, 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 시운전 시험을 통해 분석하고자 한다.
본 논문에서는 국제철도협회, 유럽표준위원회, 국제표준위원회에서 규정한 주파수 보정곡선에 대해 분석하고 그 차이점을 고찰한다. 또한, 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 시운전 시험을 통해 분석하고자 한다.
제안 방법
(2) 본 연구를 통해 규격마다 다른 수식으로 정의된 주파수 보정곡선을 동일한 형태의 전달함수로 수식을 유도함으로써 규격에 따른 주파수 보정곡선의 차이를 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.
(4) 철도차량의 상하방향에 대한 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 승차감 시험을 통해 그 결과를 분석하였다. 실제의 승차감 시험을 통해 승차감의 평가를 수행한 결과, 주파수 보정곡선의 차이와 고속철도에서 발생하는 진동 주파수 특성 때문에 ISO규격에 따라 평가된 승차감 지수가 다른 규격에 의한 승차감 지수보다 상대적으로 작게 평가됨을 확인할 수 있었다.
3.1에서 살펴본 바와 같이 Wc와 Wd의 경우는 세 종류의 규격에 대해 주파수 보정곡선이 동일하지만 Wb의 경우는 ISO규격이 다른 규격에 비해 다소 차이를 보이고 있으며, 이차이가 실제 철도차량의 승차감에 미치는 영향을 분석하였다.
3은 각종 규격(ISO, UIC, EN)에 규정된 주파수 보정곡선 Wb, Wc 및 Wd를 비교한 것이다. UIC에 규정된 주파수 보정곡선은 WA-WB, WA-WC와 WA-WD등으로 정의되어 있으나 다른 규격과의 비교를 위해 편의상 동일 목적에 사용하는 주파수 보정곡선에 대해 Wb, Wc 및 Wd로 다른 규격과 동일한 기호를 사용하였다. Fig.
성능/효과
(3) ISO, UIC, EN에 정의된 주파수 보정곡선 Wc와 Wd의 경우에는 서로 다른 수식으로 정의되어 있지만 동일한 특성을 갖는 주파수 보정곡선임을 확인하였다. 주파수 보정곡선 Wb에 대해 UIC와 EN의 경우는 동일하지만 ISO경우는 이들에 비해 일부 주파수 범위를 제외하고는 주파수 보정곡선의 크기가 작다.
(4) 철도차량의 상하방향에 대한 주파수 보정곡선의 차이가 고속철도 차량의 승차감 평가에 미치는 영향을 실제의 승차감 시험을 통해 그 결과를 분석하였다. 실제의 승차감 시험을 통해 승차감의 평가를 수행한 결과, 주파수 보정곡선의 차이와 고속철도에서 발생하는 진동 주파수 특성 때문에 ISO규격에 따라 평가된 승차감 지수가 다른 규격에 의한 승차감 지수보다 상대적으로 작게 평가됨을 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
철도가 다른 교통수단보다 경쟁력 우위에 있기 위해서 필요한 노력은?
철도는 다른 교통수단에 비해 많은 장점이 있지만 이들과 경쟁력 우위에 있기 위해서는 철도차량의 속도 향상과 함께 여객수송의 품질 향상, 즉, 철도차량의 승차감을 일정한 수준 이상으로 향상시키는 노력이 필요하다.
철도차량의 승차감은 어떤 요인들에 의해 영향을 받는가?
철도차량의 승차감은 진동, 소음, 냄새, 온도, 습도, 시각적 자극, 의자 디자인 등과 같은 많은 요인들에 의해 영향을 받는다. 그러나, 이러한 모든 요인들을 동시에 고려한 철도차량의 승차감 평가는 어렵기 때문에 상대적으로 승객에 크게 영향을 주는 철도차량의 진동으로 철도차량의 승차감을 평가한다[1-5].
인간의 감응도가 고려된 주파수 보정 가속도가 필요하게 된 이유는?
일반적으로 진동 특성은 가속도로 표현되며, 이를 이용하여 승차감을 평가하게 되므로 가속도의 크기는 승차감의 좋고 나쁨을 결정하는 중요한 요소이다. 또한, 승차감은 승객이 느끼는 감정이므로 물리적인 가속도의 크기뿐만 아니라 진동에 대한 인간의 감응도(response)도 고려하여야 한다. 이러한 진동에 대한 인간의 감응도는 소음 평가에서와 마찬가지로 동일한 진동의 크기에 대해 주파수 변화에 대한 느낌을 말해주는 주파수 보정 곡선(frequency weighting curve)으로정의된다[1,3,4]. 따라서, 철도 차량의 승차감 평가에는 인간의 감응도가 고려된 주파수 보정 가속도(frequency weighted vibration)를 필요로 한다.
참고문헌 (11)
Y.G. Kim, S. Choi, S.W. Kim, Y.M. Kim, et al. (2009) An experimental study on the ride comfort of the Korea highspeed train, EXPERIMENTAL TECHNIQUES, 33(6), pp. 30-37.
H.S. Hwang, S.W. Kim, C.K. Park, J.Y. Mok, et al. (2008) Discussion for ride evaluation of high speed train by using inferential statistics, Journal of the Korean Society for Railway, 11(6), pp. 543-549.
Y.G. Kim, H.B. Kwon, S.W. Kim, C.K. Park, et al. (2003) Correlation of evaluation methods of ride comfort for railway vehicles, Proc. Instn. Mech. Engrs(Part F), 217, pp. 73-88.
H. Suzuki (1998) Research Trends on Riding Comfort Evaluation in Japan, Proc. Instn. Mech. Engrs.(Part F), 212, pp. 61-72.
Y.G. Kim, S.W. Kim, J.Y. Mok, S.S. Kim, et al. (2007) Estimation of ride comfort for Korean high speed train at high speed, Journal of the Korean Society for Railway, 10(2), pp. 146-152.
International Organization for Standardization (2001) ISO Code 2631-4.
International Organization for Standardization (1997) ISO Code 2631-1.
International Union of Railways (1994) UIC Code 513R.
International Organization for Standardization, ISO Code 10056 (2001).
European Committee for Standardization (2009) EN Code 12299.
Y.G. Kim, S.W. Kim, J.Y. Mok, K.H. Kim, et al. (2004) Analysis and evaluation of ride comfort for high speed train using statistical method according to UIC513R, Journal of the Korean Society for Railway, 7(4), pp. 332-338.
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