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제안 방법
- 1 기준) 고속철도보다 상대적으로 긴 운행시간과 많은 운행횟수, 그리고 운행속도나 운행조건 상 상대적으로 좋지 않은 환경에서 운행되는 기존선 일반 철도차량의 경우 운전실의 승차감이 승무원에게 많은 영향을 끼치게 되므로 열차의 안전운행을 책임질 승무원의 작업공간인 운전실에서의 승차감 평가는 반드시 수행되어야 한다. 국내 철도의 여건상 모든 구간을 운행하는 철도 차량의 운전실 승차감을 측정하기에는 무리가 있으므로 철도차량의 운행이 가장 빈번한 기존선 경부선(수원-천안)을 운행하는 철도차량(디젤전기기관차(DL, Diesel-electric Locomotive), 새마을 동차(DHC, Diesel Hyduralic Car or PP, Push-Pull), 신형전기기관차(NEL, New-electric Locomotive))의 운전실을 대상으로 국내 기존선의 경부선(수원-천안)을 상하방향으로 주행 시 발생하는 진동가속도를 측정하고, 그 결과를 UIC 513R 규격에서 제시하는 통계적 방법에 의한 승차감 평가방법을 이용하여 운전실 승차감을 분석 및 평가하였다.
- 4~80Hz)에서 각 주파수에 대한 진동가속도의 파워를 구한다. 동일한 방법으로 연속적인 60개 블록에 대해 각 주파수에 대한 진동 가속도의 파워를 계산하고, 계산된 60개 블록의 진동 파워에 대해 주파수 보정을 행한 후에 실효값 (Root mean square)을 구한다. 60개 진동 가속도의 실효값에 대한 누적빈도가 95 %일 때의 실효값을 사용하여 승차감 지수를 계산하게 된다.
- DL7300호대와 7400호대는 7400호대 디젤 전기기관차는 약간의 차이가 있지만 그 밖의 제원은 모두 동일하다. 두 종류의 차량운행 시 승차감의 차이가 있는지 비교해보기 위해 두 종류의 운전실 승차감 측정을 하였다. 디젤기관차 7400호대가 경부선(천안-수원)을 최대 133.
- 운전실 차체 중앙바닥 및 의자 중앙에 설치된 3축 가속도 센서로 측정된 가속도 신호를 저주파 밴드 필터를 통과시켜 샘플링 동안에 발생할 수 있는 신호왜곡에 따른 오차를 제거시킨 후에 디지털 신호로 변환시킨다. 디지털 신호로 변환된 1개 블록(5초 동안 측정 데이터)의 신호에 대해 퓨리에 변환을 사용하여 주파수 영역으로 변환시킨 후에 필요한 주파수 범위(0.4~80Hz)에서 각 주파수에 대한 진동가속도의 파워를 구한다. 동일한 방법으로 연속적인 60개 블록에 대해 각 주파수에 대한 진동 가속도의 파워를 계산하고, 계산된 60개 블록의 진동 파워에 대해 주파수 보정을 행한 후에 실효값 (Root mean square)을 구한다.
- 새마을 동차의 상하방향 운행 시 의자와 바닥의 승차감 지수를 Z축(수직방향)의 가속도 지수를 통해 비교해 보았다. Fig.
- 승차감을 평가하기 위한 계측시스템은 한국철도기술연구원에서 이미 개발하여 확보하고 있는 Fig. 3의 승차감 측정시스템을 사용하였으며, 차체 진동특성을 파악하기 위해 사용된 센서는 의자와 운전실 중앙에 설치할 3축 가속도계가 사용되었다. 이에 대한 자세한 사양은 Table2와 같다.
- 앞서 디젤전기기관차와 새마을 동차, 신형전기기관차의 운전실의 승차감을 평가하기 위해 운행속도별, 방향별 등의 측정치를 비교하여 분석해 보았다. 그렇다면 실제 승무 시 승무원들이 느끼는 승차감은 진동가속도를 측정하여 평가한 운전실의 승차감 결과와 얼마나 일치하는지 한국철도공사 서울지사 용산기관차 승무사업소의 승무원을 대상으로 설문조사하였다.
- 5에서 보여주는 바와 같이 승차감의 좋고 나쁨은 수직 방향의 가속도에 의해 큰 영향을 받음을 알 수 있다. 이번엔 운전실의 의자와 바닥은 어떠한 차이가 있는지 알아보기 위해 디젤전기기관차의 상하방향(수원-천안간) 운행 시 의자와 바닥의 승차감 지수를 Z축(수직방향)의 가속도 지수를 통해 비교해 보았다. Fig.
대상 데이터
- 8200호대 전기 기관차는 한국철도공사 소속 8100호대 전기 기관차의 개선형이다. 전차선에서 공급받은 전류를 정류하여 객차 공급 허용 전류인 440V로 객차에 전력을 공급할 수 있도록 하는 SIV가 장착되어 발전차를 견인할 필요가 없으며, 최대 12대의 객차까지 전력을 공급할 수 있는 차량이다.
- 의 측정치를 비교하여 분석해 보았다. 그렇다면 실제 승무 시 승무원들이 느끼는 승차감은 진동가속도를 측정하여 평가한 운전실의 승차감 결과와 얼마나 일치하는지 한국철도공사 서울지사 용산기관차 승무사업소의 승무원을 대상으로 설문조사하였다. Fig.
- 1987년 도입 차량의 내구연한 20년에 해당하는 2007년부터 차례로 퇴역할 예정이다. 모두 128량이 제작 되었다.
이론/모형
- , 가속도 신호의 통계적 평가방법, Sperling이 제안한 Wz 방법 등이 주로 사용되고 있다. 이 중 본 연구에서는 UIC 513R 규격에 따라 운전실의 평균승차감을 측정하고 평가하였다. Fig.
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