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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 곡선 선로 주행 시 대차의 조향 성능을 향상시키기 위해 저강성 현가시스템을 도입하고, 이로 인해 발생되는 진동문제를 반능동 MR 댐퍼를 이용하여 제어함으로써 우수한 조향 성능과 고속 주행 안정성을 동시에 확보하는 저강성 조향장치를 제안한다. 이를 위해 철도 차량을 차체, 대차, 윤축 및 MR 댐퍼를 포함한 총 17 자유도 시스템으로 모델링하고, 이의 수학적 운동방정식을 도출한다.
- 일반적으로 대차 설계 시 이러한 사행동을 억제하기 위하여 1 차 현가장치는 필요 이상의 높은 강성을 가지게 되며 이것은 조향성을 저감하는 효과로 나타난다(5). 본 연구에서는 1 차 현가장치의 전후 및 좌우 강성을 저감하여 조향성을 향상시키며 고속 주행 시 발생된 사행동에 따른 요진동을 MR 댐퍼를 이용하여 제어함으로써 직선과 곡선 부에서 고속 주행 안정성을 향상시키는데 목표가 있다.
- 본 연구에서는 차량의 조향 성능을 향상 시키기 위해 저강성 1 차 현가장치를 도입하였고 이로 인해 발생하는 진동을 억제하기 위해 반능동 MR 댐퍼를 이용한 윤축의 진동제어를 수행하였다. 이를 위해 차체, 대차, 윤축으로 구성된 철도 차량의 17자유도 모델로부터 34 차의 동적 지배방정식을 도출하였고 PID 제어 기법을 도입하여 요진동 제어의 모의시험을 수행하였다.
- 본 연구의 목적은 MR 댐퍼를 이용하여 철도차량의 요진동을 제어하는 것이다. Fig.
가설 설정
- 본 연구에서 제안된 모델에서 차량은 강체로 가정하였고, 차륜과 레일의 접촉은 차륜의 플랜지로 인한 간극으로 구속되어 있다. 따라서 차륜과 플랜지와 레일의 접촉에 의해 발생되는 힘 FT는 Fig.
- 제안된 조향장치를 위해 본 연구에서는 Fig. 2 에서 나타낸 실린더형 MR 댐퍼를 도입하였으며, 이의 댐핑력 해석을 위해 MR 유체는 비압축성으로 가정하였고, 동일 공간에서 내부압력은 모든 방향으로 균일하게 작용하여, 유로 형상에 따른 압력 손실은 없다고 가정하였다.
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