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[국내논문] 고속철도 승차감 평가에 통계적 기법의 적용
Application of statistical method for ride evaluation of high speed train 원문보기

한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집, 2008 June 12, 2008년, pp.2179 - 2184  

김영국 (한국철도기술연구원, 고속철도기술개발사업단) ,  박찬경 (한국철도기술연구원, 고속철도기술개발사업단) ,  안성권 (한국철도기술연구원, 고속철도기술개발사업단) ,  김기환 (한국철도기술연구원, 고속철도기술개발사업단)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The ride comfort is more important according to train speedup. Generally it is defined as the vehicle vibration. There are many studies on evaluation method of ride comfort for railway. But the ride comfort for Korean high speed train(HSR 350x) has been assessed by statistical method according to UI...

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제안 방법

  • 또한, 고속선 290km/h 이상의 승차감 데이터를 계절별로 분류하여 분산분석(ANOVA)를 통해 비교분석한다. 마지막으로 고속선의 승차감 데이터를 회귀분석을 통해 열차의 주행속도와 승차감지수의 관계를 규명한다.
  • 5 (a)의 산점도로부터 승차감 지수가 열차의 주행속도에 대해 지수적으로 상승하는 것으로 가정하여 구하였으며 식 (3)과 같이 표현된다. 이 회귀식의 유효성은 회귀곡선에 대한 결정계수와 잔차 특성을 통해 검토하였다. Fig 8은 회귀식에 의한 예측치와 실제 시험치의 차이인 잔차가 정규분포를 잘 따르는지를 알 수 있는 Q-Q 선도를 나타낸 것이며, Fig.

대상 데이터

  • 한국형 고속열차 시제차량(HSR 350x)은 Fig. 3에서 보는 바와 같이 7량(동력차 + 동력객차 + 객차 3량 + 동력객차 + 동력차) 1편성으로 구성된다. 대차는 동력차 대차, 동력객차 대차 및 관절형 대차의 3종류로 총 10대의 대차가 7량의 차체를 지지하고 있으며, 이들은 1차 현가 장치와 2차 현가 장치로 구성되어 있다.
  • 3에서 보는 바와 같이 7량(동력차 + 동력객차 + 객차 3량 + 동력객차 + 동력차) 1편성으로 구성된다. 대차는 동력차 대차, 동력객차 대차 및 관절형 대차의 3종류로 총 10대의 대차가 7량의 차체를 지지하고 있으며, 이들은 1차 현가 장치와 2차 현가 장치로 구성되어 있다. 이들 현가 장치의 성능은 승객의 승차감을 악화시키는 데에 가장 큰 영향을 주는 휠/궤도 접촉에 의해 발생되는 진동을 감쇄시키는 중요한 역할을 한다.
  • 12분에 해당한다. 또한, 이 논문에서 사용된 승차감의 평가 위치는 중간객차(TT3)의 후단부 차량바닥이다.

데이터처리

  • 본 논문에서는 310 km/h 이하에서 승차감 시험을 통해 획득된 한국형 고속열차에 대한 승차감 지수 데이터를 활용하여 신뢰구간 추정, t-검정, 분산분석(ANOVA), 회귀분석 등의 통계적인 방법론을 적용하여 분석 및 평가하고자 한다.
  • 본 논문에서는 Fig. 5의 승차감 데이터를 열차의 주행속도에 대해 고속선은 100 ~ 155km/h와 290km/h 이상으로, 기존선은 100 ~ 155km/h으로 분류하고 이들의 관계를 t-검정을 적용하여 비교분석한다. 또한, 고속선 290km/h 이상의 승차감 데이터를 계절별로 분류하여 분산분석(ANOVA)를 통해 비교분석한다.
  • 5의 승차감 데이터를 열차의 주행속도에 대해 고속선은 100 ~ 155km/h와 290km/h 이상으로, 기존선은 100 ~ 155km/h으로 분류하고 이들의 관계를 t-검정을 적용하여 비교분석한다. 또한, 고속선 290km/h 이상의 승차감 데이터를 계절별로 분류하여 분산분석(ANOVA)를 통해 비교분석한다. 마지막으로 고속선의 승차감 데이터를 회귀분석을 통해 열차의 주행속도와 승차감지수의 관계를 규명한다.
  • (1) 한국형 고속열차에 대한 승차감 분석에 신뢰구간 추정, t-검정, 분산분석(ANOVA), 회귀분석 등 추측통계학의 방법론을 적용하여 분석하므로써 보다 신뢰성을 갖는 분석결과를 얻을 수 있었다.
  • (3) 계절에 따른 승차감 지수를 분산분석(ANOVA)을 적용하여 분석하였으며, 95% 신뢰구간에서 겨울의 측정된 승차감 지수가 다른 계절에 비해 크고 나머지 계절의 승차감 지수는 비슷한 수준임을 확인할 수 있었다.

이론/모형

  • 승차감을 평가하기 위한 계측시스템은 한국철도기술연구원에서 개발하여 확보하고 있는 Fig. 4의 승차감 측정시스템을 사용하였다. 이 승차감 측정시스템은 샘플링 주파수가 400 Hz이고, 2,048개의 데이터를 사용하여 DSP에서 퓨리에 변환을 수행하기 때문에 2장에서 정의한 1블럭은 실제로 5초가 아닌 5.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다른 교통수단과 비교했을 때 철도 교통의 장점은 무엇인가? 철도 교통은 다른 교통수단에 비해 승객과 화물의 대량 수송이 가능할 뿐만 아니라 안전성, 정시성(定時性) 및 환경 친화성 등의 장점을 갖고 있다. 철도를 다른 교통수단과의 경쟁력을 강화시키기 위해서는 열차의 속도 및 여객수송의 품질 향상 등이 필요하다.
철도 교통에서 기계적인 진동과 소음의 원인은 무엇인가? 특히, 승객이 여객수송의 품질에 대해 최종적으로 평가한다는 점을 감안할 때 승차감을 일정한 수준이상으로 향상시키는 것이 필수적이다. 철도 교통은 많은 장점을 갖고 있음에도 불구하고 휠/궤도 접촉(wheel/rail contact), 구동모터(traction motor), 콤프레서(compressor), 각종 전기접점 등에 의한 기계적인 진동[1, 2]과 이로 인한 소음이 발생된다. 이렇게 발생된 진동은 승객의 승차감을 악화시키고 차량에 장착된 각종 부품과 기기를 파손시키는 원인이 되기도 한다.
철도 교통에서 발생하는 기계적인 진동이 야기하는것은 무엇인가? 철도 교통은 많은 장점을 갖고 있음에도 불구하고 휠/궤도 접촉(wheel/rail contact), 구동모터(traction motor), 콤프레서(compressor), 각종 전기접점 등에 의한 기계적인 진동[1, 2]과 이로 인한 소음이 발생된다. 이렇게 발생된 진동은 승객의 승차감을 악화시키고 차량에 장착된 각종 부품과 기기를 파손시키는 원인이 되기도 한다. 또한, 심한 진동은 고속철도 차량의 주행 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수도 있다. 일반적으로 철도에서는 측정된 진동가속도를 인간의 등가 감응량으로 정량화시켜 평가하는 방법을 사용하고 있다[5-8].
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