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제동중량비율을 이용한 도시철도차량 제동성능 평가방법 연구
A Study on Train Braking Performance Assessment Methods Using Braked Weight Percentage 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.11, 2016년, pp.545 - 551  

최돈범 (한국철도기술연구원 미래전략센터) ,  이강미 (한국철도기술연구원 광역도시교통연구본부) ,  윤용기 (한국철도기술연구원 광역도시교통연구본부)

초록
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본 논문은 철도차량 안전의 핵심 요소인 제동성능을 확인하는 평가방법의 비교와 제동성능에 영향을 미치는 차륜과 레일의 마찰계수의 분포가 감속도에 미치는 영향을 분석하고 열차 편성에 따른 감속도의 분포를 예측하였다. 제동성능의 평가는 실제 운행중인 도시철도차량의 실차 시험을 통하여 제동시 제동거리와 제동시간을 측정해서 감속도를 산출하는 제동성능 평가방법과 UIC 544-1에 따른 제동중량비율을 이용한 평가 방법에 대하여 두 방법을 서로 비교하여 장단점을 살펴보았으며 각 방법의 호환성을 검토하였다. 차륜과 레일의 마찰계수 분포를 검토한 확률적 제동모델을 수립하고 제동성능에 가장 큰 영향을 미치는 차륜과 레일의 점착계수 분포가 열차의 편성에 미치는 영향을 분석하였다. 제동중량비율을 이용한 평가방법은 일정 초기 제동속도를 시험한 결과를 다양한 제동초기속도에서의 제동거리로 환산할 수 있어 열차 신호시스템의 설계나 신규 노선에서의 운전 패턴을 설계 검증할 수 있는 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 보이며 편성에 따른 감속도의 확률적 분포 예측을 통하여 열차분리 결합등 가변 조성시 감속도의 분포를 예측함에 따라 보다 정밀한 열차신호 설계의 기초자료로 활용가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we evaluate the braking performance of an urban railway vehicle to verify its basic safety condition. The braking performance evaluation methods, deceleration measurement and braked weight percentage, were compared for trains with different numbers of cars, in order to assess the adva...

주제어

#Braking Distance   #Brake Performance   #Brake System   #Braked Weight Percentage   #Deceleration  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 국내 운행중인 전동차를 대상으로 기존의 성능시험에 따라 제동성능을 평가한 결과와 철도차량기술 기준에서 제시한 제동중량비율을 이용한 제동성능평가 방법을 비교해 보고 그 장단점을 평가해 보고자 한다.
  • 또한, 제동성능에 가장 큰 영향을 주는 점착계수의 영향을 확인하기 위하여 축소모형에서의 확률분포 결과를 차량의 편성에 따른 감속도의 분포를 확인하였으며 본 연구 결과를 정리하면 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 도출과정의 복잡성과 더불어 직관성이지 않아 그 동안 국내에서 적용되지 않았던 제동중량비율을 이용한 제동성능을 기존의 감속도와 제동시간을 이용한 방법과 비교하였다.

가설 설정

  • 점착계수와 명목 점착계수의 비는 단일 차륜 점착실험결과에 따라 Fig. 11과 같이 정규분포를 따르고 상한과 하한이 평균 (μ=1.0)으로부터 각각 표준편차(σ=0.21)의 3배 차이를 갖는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 도시철도 제동장치는 어떤 것이 있는가? 고속열차를 비롯한 모든 열차에 적용되는 열차 신호제어시스템은 운행선로를 구역별로 구획하고 설계된 허용속도 범위내로 운전되고 허용 속도 범위 내에서 주행되도록 제어한다[1, 2, 3]. 열차의 속도를 제어하기 위해서는 다양한 제동장치가 적용되고 있으며 국내 도시철도에 적용되는 전동차에서는 공기제동과 회생제동을 혼합하여 사용되고 있다.
국내 제동성능시험은 무엇을 확인하는 시험인가? 국내 제동성능시험은 운행 최고속도에서 제동거리와 감속도를 통하여 안전을 위한 최소의 요건을 확인하는 시험으로 다른 속도범위에서의 제동거리의 확인은 별도의 시험을 수행해야 그 성능을 확인할 수 있었다[6]. 또한, 최근 제정된 철도차량의 기술기준에서는 제동중량비율(Braked Weight Percentage)을 사용하여 제동성능을 평가하는 국제규격(UIC 544-1 [7])을 적용하도록 되어있으나 국내 운행중인 전동차에 대하여 제동중량비율을 이용하여 제동성능을 평가한 사례가 없으며 제동중량비율의 접근방법은 감속도에 대한 기준을 직접적으로 확인할 수 없다는 단점이 있는 것으로 알려져 있다[8].
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참고문헌 (12)

  1. M. S. Kim, J. Kim, T. Kim, S. S. Park, et al., "Study of the metropolitan rapid transport system to minimize sidetrack construction," Journal of the Korean Society for Railway, vol. 16, no. 5, pp. 402-409, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.7782/JKSR.2013.16.5.402 

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  2. J. Kim, M. S. Kim, K. Ko, D. U. Jang, "The Study on the Standardization of the Maximum Acceleration of the Electric Multiple Unit through the Analysis of the Traction and Adhesion Characteristics," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 16, no. 11, pp. 7934-7940, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.11.7934 

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  3. S. M. Park, J. Y. Park, "Analytical study to the Brake Lever in Basic Brake System for Railway Vehicle," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 17, no. 8, pp. 624-629, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2016.17.8.624 

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  4. Ministry of Land Transport and Marine Affairs, "Criteria for performance test of urban rail vehicles," 2011. 

  5. Ministry of Land, Infrastructure and Transport, "Technical Standards for Railway Vehicles," 2016. 

  6. G. S. Yun, W. H. Jeon, "A Study for Determining the braked weight of Iran DMU using UIC 544-1," Proc. of Spring Conference of Korean Society for Railway, pp. 1624-1633, 2009. 

  7. UIC 544-1, Brakes-Braking performance, 6 th edition, 2014. 

  8. P. Presciani, M. Malvezzi, G.L.Bonacci, M.Balli, "Development of a braking model for speed supervision systems" 

  9. W. D. Lee, K. H. Choi, "A Design of brake Control System For Electrical Multiple Unit," Proc. of Spring Conference of Korean Society for Railway, pp. 151-156, 2000. 

  10. EN 14531-2:2015 Railway applications-Methods for calculation of stopping and slowing distances and immobilization braking Part 2: Step by step calculations for train sets or single vehicles) 

  11. B. B. Kang, Y. H. Cho, "Methods for calculation of stopping and slowing distances and braking performance parameters," J. Korean Soc. Mech. Technol, vol. 17, no. 5, pp. 990-997, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.17958/ksmt.17.5.201510.990 

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  12. M. S. Kim, K. H. Kim, S. J. Kwon, "Estimation Study on the Wheel/Rail Adhesion Coefficient of Railway Vehicles Using the Scaled Adhesion Tester," J. Korean Soc. Precis. Eng., vol. 32, no. 7, pp. 603-609, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.7736/KSPE.2015.32.7.603 

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