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운행 중인 PRT 차량의 수직이송을 위한 장치 개발
Development of an Apparatus for Vertical Transfer of a PRT Vehicle Operating on a Road Network 원문보기 논문타임라인

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.14 no.6, 2013년, pp.2604 - 2611  

강석원 (한국철도기술연구원 신교통연구본부 수요응답형교통연구단) ,  엄주환 (한국철도기술연구원 신교통연구본부 수요응답형교통연구단) ,  정락교 (한국철도기술연구원 신교통연구본부 수요응답형교통연구단) ,  김종석 (한국철도기술연구원 신교통연구본부 수요응답형교통연구단)

초록
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수요응답형 순환교통시스템(Personal Rapid Transit: PRT)은 자동차에 버금가는 승객의 요구 대응성 및 최적경로 운행으로 인한 높은 효율성 등의 특징 때문에 미래형 신교통수단으로서 많은 주목을 받아 왔다. 하지만 수송 분담 능력(4~6명)에 비해 건설비가 많이 들어가고 기존에 운용되고 있는 타 대중교통시스템과의 역할 분담 문제 때문에 적용에 한계가 있는 것도 사실이다. 따라서 본 연구에서는 도시 내 유연한 운용과 타 교통수단과의 연계를 목적으로 PRT 차량을 위한 수직이송장치를 개발하였다. 기존의 물류 분야에서 많이 채택되고 있는 순환 컨베이어 방식을 응용하였으며, 특히 연속이송이 가능하며 사이클 타임이 적은 장점이 있다. 이와 더불어 1/10 스케일의 모형의 제작을 통하여 장치의 기술적인 운용 가능성을 확인하였으며, 이를 통해 구조적 안정성을 확보하기 위한 방안을 도출하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Personal Rapid Transit(PRT) system has been highly interested in future transportation developments due to its on-demand and optimized door-to-door transport capability. However, the major impediments to the commercialization of PRT are the high cost for construction of infrastructures as oppose...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 Slat Bar의 단면형상(안)에 대한 1차원 처짐 및 Slat Panel의 3차원 구조 안전성 해석을 수행하였다. 또한, 채택한 방식의 적용성을 검증하기 위하여 실제 크기의 1/10 모형실험체를 설계, 제작하여 장치의 기술적인 운용 가능성을 확인하고자 하였다. 모형시험을 통하여 수평/수직 컨베이어의 연동성과 체인 추가에 따른 동기화 여부 등 차량의 안전하고 효과적인 수직이송을 위한 기초적인 기능구현 시험을 수행하였으며, 앞으로 PRT 차량의 수직이송장치 상세설계 및 제작에 활용하고자 한다.
  • 본 연구에서는 PRT 차량의 수직이송을 위한 방안(순환 컨베이어 방식)과 그에 따른 시스템 설계 목표 및 사용자 요구사항을 도출하였다. 또한, 기본적인 운영 메커니즘의 기술적 구현성을 확인하기 위하여 1/10 스케일의 모형을 제작하여 그 가능성을 확인하였으며 시험결과는 다음과 같다.
  • 순환 컨베이어 방식에 대한 기본 개념 및 설계 목표를 바탕으로 구동장치 및 안전장치에 대한 기본설계(안)를 제시하였다. 수직이송장치 설계 시 기본고려사항으로서는 개발하고자 하는 PRT 차량의 설계 목표를 적용하였으며, 수직이송장치의 높이는 10m로 가정하였다.
  • 앞에서 언급한 것처럼 PRT 차량에 사람이 탑승한 상태로 수직이송이 되므로 시스템적인 안전성 확보방안에 대해서도 검토를 하였다. 먼저 차량이 Slat Panel 위에 정확히 올라타기 위한 기본조건으로 PRT 차량이 진입 컨베이어의 정확한 위치에 정차하는 것이 필요하며, 또한 컨베이어의 연동이 정밀하게 이루어져야 한다.
  • 먼저 차량이 Slat Panel 위에 정확히 올라타기 위한 기본조건으로 PRT 차량이 진입 컨베이어의 정확한 위치에 정차하는 것이 필요하며, 또한 컨베이어의 연동이 정밀하게 이루어져야 한다. 이러한 장치들의 안전하고 완벽한 동작 및 위치 확인을 위해 각종 센서 구성에 대해 검토를 수행하였다.
  • 이에 본 연구에서는 도심지 내의 타 교통수단과의 효율적인 연계와 복합 환승 센터 건물 내 및 공간이 협소한 구간에서 신속하고 자유롭게 목적지에 접근하기 위해 PRT 차량을 위한 수직이송장치를 개발하고자 한다. 일반적으로 역사 및 복합 환승 센터와 같은 복잡한 건축 구조물 내에서 승객을 동반한 차량을 직접 수직으로 이송한 사례는 세계적으로 찾아보기 힘들다.

가설 설정

  • 이에 설계(안)를 확정하기 전에 Slat Panel과 Slat Bar의 간단한 처짐량 계산을 통해서 가장 기본적인 안정성을 확인하였다. Fig 3에서 보이는 바와 같이 Slat Bar에 만차 중량의 하중이 타이어의 접촉면에 따라서 분포하중으로 적용된다고 가정하여 계산하였다.
  • 순환 컨베이어 방식에 대한 기본 개념 및 설계 목표를 바탕으로 구동장치 및 안전장치에 대한 기본설계(안)를 제시하였다. 수직이송장치 설계 시 기본고려사항으로서는 개발하고자 하는 PRT 차량의 설계 목표를 적용하였으며, 수직이송장치의 높이는 10m로 가정하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순환 컨베이어 방식의 시스템의 특징은? 따라서 본 연구에서는 물류 및 제조 공정 시스템[9]에서 사용되는 수직이송 방식에 관한 사례조사 및 분석을 통하여 일정 사이클로 연속운전이 가능한 순환 컨베이어(Circulating Conveyors) 개념을 적용하여 개발하였다. 물류시스템에서 사용 중인 순환 컨베이어 방식의 시스템은 크기가 작고, 경량하중의 화물을 연속적으로 수송하기 위해 주로 활용되고 있는 기술로 인승용으로 활용하기 위해서는 구조적 안정성을 확보하여야 한다. 이에 Slat Bar의 단면형상(안)에 대한 1차원 처짐 및 Slat Panel의 3차원 구조 안전성 해석을 수행하였다.
수요응답형 순환교통시스템이 주목받은 이유는? 수요응답형 순환교통시스템(Personal Rapid Transit: PRT)은 4~6인이 승차할 수 있는 소형 차량이 다수의 루프를 포함하는 네트워크로 구성된 별도의 노선을 통하여 출발지에서 목적지까지 정차하지 않고 운전자 없이 운행 하는 미래형 신교통수단으로 정의할 수 있다[1∼3]. 시스템의 용량 측면에서는 지하철 등 현재 운행되는 교통수단에 비해 작은 규모이나, 자동차에 버금가는 승객의 이용 편의성 및 최적화된 경로운행으로 인한 높은 효율성 등의 특징으로 많은 주목을 받아왔다. 특히, 국제적으로 환경친화적이고 에너지효율이 우수한 교통시스템에 관한 관심이 증가하고 있는 시점에서 PRT와 같은 에너지 소비가 적은 수송수단의 역할이 재조명되고 있다[3].
수요응답형 순환교통시스템이란? 수요응답형 순환교통시스템(Personal Rapid Transit: PRT)은 4~6인이 승차할 수 있는 소형 차량이 다수의 루프를 포함하는 네트워크로 구성된 별도의 노선을 통하여 출발지에서 목적지까지 정차하지 않고 운전자 없이 운행 하는 미래형 신교통수단으로 정의할 수 있다[1∼3]. 시스템의 용량 측면에서는 지하철 등 현재 운행되는 교통수단에 비해 작은 규모이나, 자동차에 버금가는 승객의 이용 편의성 및 최적화된 경로운행으로 인한 높은 효율성 등의 특징으로 많은 주목을 받아왔다.
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참고문헌 (10)

  1. Jack H. Irving, Harry Bernstein, C.L. Olson, Jon Buyan, "Fundamentals of Personal Rapid Transit," D.C. Health and Company, Lexington M.A., 1978. 

  2. Min-Woo Kim, Hee-Young Lee, "Status of PRT Technology Development and Guide-Way R&D," DAEWOO Engineering Company Report, pp. 83-103, 2009. 

  3. Jin-Sun Lee, Kyoung-Tae Kim, "PRT Application Study Using Corridor Analysis: Focused on Nan-Gok Area," Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 14, No. 2, pp. 188-193, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.7782/JKSR.2011.14.2.188 

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    특히, 국제적으로 환경친화적이고 에너지효율이 우수한 교통시스템에 관한 관심이 증가하고 있는 시점에서 PRT와 같은 에너지 소비가 적은 수송수단의 역할이 재조명되고 있다[3].

  4. Jin-Sun Lee, Kyoung-Tae Kim, "A Study on the Possibilities of PRT Applications," Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 12, No. 4, pp. 526-534, 2009. 

  5. Rag-Gyo Jeong, Beak-Hyun Kim, Hyeon-Chyeol Hwang, "Development of the Operation Simulator for the PRT System," Journal of the Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 60, No. 11, pp. 2056-2063, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2011.60.11.2056 

  6. Baek-Hyun Kim, Rag-Gyo Jeong, Sang-Ki Chung, Seok-Won Kang, "A Development of the Electric Power Supply System for PRT Vehicle," Journal of the Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 62, No.2, pp. 196-200, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2013.62.2.196 

  7. Baek-Hyun Kim, Rag-Gyo Jeong, Hyeon-Chyeol Hwang, "Analysis of PRT Station Capacity based on Micro Simulation," The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 60, No. 12, pp. 2254-2259, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2011.60.12.2254 

  8. Kyoung-Hwan Cho, Jin-Wok Chung, "Development of Auto-Parking Algorithm for Driving in Urban," Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 12, No. 5, pp. 2360-2366, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.5.2360 

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    이와 더불어 문전수송 수단인 PRT의 특성을 고려하여 기존 교통시스템과의 연계 환승을 위해 건물 내·건물 간 신속한 이동에 대한 중요성과 무인차량의 자율운행 및 정차[8] 등의 연구도 함께 주목받고 있다.

  9. Jae-Hong Shim, "Design and Analysis of a Clean Non-contact type Conveyor's Driving Mechanism for Vertical Transfer of FPD Glass," Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 8, No. 4, pp. 71-76, December 2009. 

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    따라서 본 연구에서는 물류 및 제조 공정 시스템[9]에서 사용되는 수직이송 방식에 관한 사례조사 및 분석을 통하여 일정 사이클로 연속운전이 가능한 순환 컨베이어(Circulating Conveyors) 개념을 적용하여 개발하였다.

  10. Jong-Sun Lee, "Behavior Analysis of Elevator Door", Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 8, No. 5, pp. 991-994, 2007. 

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    본 연구에서 Slat Panel의 구조 안정성 해석은 대형 동적 기계구조물의 유한요소해석[10]에 흔히 사용되고 있는 상용수치해석 프로그램인 Ansys을 이용하였다.

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