초록 ▼

제1장 연구개발과제 개요
제1절 연구개발의 필요성
1. 연구개발 개요 (기술의 정의)
- 고속형(80km/h 급 이상) 저상대차는 트램을 개발하고자하는 국가나 기업에서 가장 우선시 되는 기술이며
- 도시와 도시를 연결하고 번거롭게 갈아타는 불편함을 없애고 도심지에서 타 도심 지내로 바로 접근이 가능한 대중교통 시스템임으로 대중 교통시스템을 혁신적으로 바꿀 수 있음.
- 트램 전용시험선을 통하여 기존 저상트램의 속도향상을 위한 기술적 어려움을 극복하고 새로운 개념의 대차시스템임.
- 특히, 도시교통과

제1장 연구개발과제 개요
제1절 연구개발의 필요성
1. 연구개발 개요 (기술의 정의)
- 고속형(80km/h 급 이상) 저상대차는 트램을 개발하고자하는 국가나 기업에서 가장 우선시 되는 기술이며
- 도시와 도시를 연결하고 번거롭게 갈아타는 불편함을 없애고 도심지에서 타 도심 지내로 바로 접근이 가능한 대중교통 시스템임으로 대중 교통시스템을 혁신적으로 바꿀 수 있음.
- 트램 전용시험선을 통하여 기존 저상트램의 속도향상을 위한 기술적 어려움을 극복하고 새로운 개념의 대차시스템임.
- 특히, 도시교통과 효과적인 접근성을 위해 저상대차 설계가 요구되어 지고 속도향상을 위해 고용량/초경량 추진제어시스템 개발이 필요함. 장치의 효과적인 배치를 위해 위치 최적화를 위한 연구가 수행됨.

2. 연구개발의 중요성
가. 기술적 측면
- 교통약자의 승․하차 및 승강장 설치로 건설비 절감
일반 승객뿐만 아니라 장애인 휠체어, 유모차 등 교통약자의 승․하차가 용이하도록 하기 위해서는 차량의 바닥 높이를 탑승장의 높이와 유사하게 낮추어야 하며,이를 위해서는 차축이 없는 형태의 저상대 차의 기술개발이 필요
- 고속용 도심내 도로와 같은 곡선 조건에서도 차량의 주행 원활
국내의 도심내 곡선반경은 가혹한 (20~25m) 상태이므로 저상트램 차량의 원활한 주행이 가능하고 고속으로 주행하면서 차량의 하중을 지지하고, 횡방향 자유도가 최대한 확보할 수 있도록 설계되어야 함.
- 에너지 소모의 최소화 및 유지보수성을 고려한 대차설계
운행시 에너지 소모 및 운영유지비를 최소화하기 위해서는 대차의 중량을 최소화하여야 하는 관계로 대차틀 경량화 및 1차, 2차 스프링 강성을 최적화 할 수 있는 기술개발이 필요

나. 시장적 측면
- 세계 트램 시장은 Bombardier, Alstom, Siemense가 분할하고 있으며 70% 저상형 시장은 Bombardier가, 100% 저상형 시장은 Alstom에서 주도하고 있으며 중장기적으로 유럽 및 미주시장에서의 수요 확대가 이루어 질것으로 예측된다.
- 차량의 형식은 기존의 70%저상형 (시장 점유율67%)에서 100% 저상형(시장점유율 23%)으로 확산되고 있는 상태 2009년도 트램의 구매를 확정한 주요 도시들 중 브레멘, 뒤셀도르프, 쾰른 등은 주문자 요청에 의해 각자 독특하고 특정한 Tailor made 구매를 선택하였으며, 암스테르담, 브뤼셀 등은 Combino와 City runner와 같이 반-표준화된 모델을 선택하였다. 이에 따라 주요 차량 제작사들은 Ansaldo의 Sirio family 표준 모듈차량은 전두부와 실내디자인을 수요처의 요구사항에 적합한 맞춤형 생산을 하고 있으며, Bombardier에서는 City runner와 Flexity, Cobra 등의 차종을 시장에 내놓고 있다.
- Siemens는 기존의 Combino 클래식의 차종이외에 Avenio을 중점 모델로 마케팅 하고 있다. 후발주자로 들어선 CAF, Stadler, SKODA 역시 각자 모델을 개발하여 시장에 내놓고 있다.
- 고속이면서 도시와 도시외곽을 동시에 이동할 수 있는 트램을 개발하는 것이 각 국가들의 핫 잇슈화 되고 있고 저상과 80km/h 급 이상 저상 대차를 개발하기 위해 지속적인 기술 투자와 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

( 출처 : 본론 제1장 연구개발과제 개요 16p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• 표목차 ... 6
• 그림목차 ... 8
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 16
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 16
• 제2절 국내외 관련기술 및 산업 동향 ... 21
• 제3절 연구개발 목표 및 내용 ... 29
• 제4절 연구개발 추진전략 및 방법 ... 31
• 제5절 연구성과의 확산 및 기대효과 ... 32
• 제2장 도시교통수단의 고속 저상대차 해외 기술 분석 및 검증 ... 35
• 제1절 고속 저상대차 해외 자료 조사 및 기술동향분석 ... 35
• 제2절 철도차량 조향시스템 기술의 분류 및 현황 ... 42
• 제3절 고속 저상대차 설계를 위한 제한 조건 분석 ... 46
• 제4절 고속저상대차 해외 설계방향 분석 ... 53
• 제5절 고속 저상대차 국외 설계 기법 분석 ... 67
• 제6절 저상대차 국제특허 기술 분석 및 검토 ... 81
• 제3장 주행특성 기초연구 및 해석 방법론 연구 ... 88
• 제1절 철도차량의 구조와 기능 ... 88
• 제2절 Wheel-Rail contact ... 102
• 제3절 Longitudinal train dynamics ... 112
• 제4절 시뮬레이션 방법론 ... 127
• 제4장 고속 저상트램 설계를 위한 70km/h급 저속 저상트램 평가 ... 140
• 제1절 70km/h급 저속 저상트램(Low Floor Tram) ... 140
• 제2절 차륜 및 레일 모델 ... 142
• 제3절 Track 모델 ... 143
• 제4절 70km/h급 저속 저상트램 동특성 해석 데이터 ... 145
• 제5절 소결론 ... 155
• 제5장 최적설계를 위한 설계 파라미터 설정 및 방향성 연구 ... 156
• 제1절 저상트램 동특성 분석 ... 156
• 제2절 최적화 저상트램의 구성 및 방법 ... 160
• 제3절 최적화 저상트램 파라미터 설정 및 민감도 분석 ... 161
• 제4절 실험계획법(DOE; Design of Experiment) 구성 ... 163
• 제5절 평균분석(ANOM; Design of Experiment) ... 168
• 제6절 분산분석(ANOVA; Design of Experiment) ... 170
• 제7절 최적화 저상트램 해석 결과 ... 171
• 제8절 최적화설계 후 저상트램 동특성 비교 ... 171
• 제9절 소결론 ... 177
• 제6장 고속 저상대차용 추진제어장치 적용성 연구 ... 178
• 제1절 추진용 전동기의 요구사항 ... 178
• 제2절 유도전동기와 IPMSM의 성능 비교 ... 183
• 제3절 집중권 IPMSM과 분포권 IPMSM의 비교 ... 187
• 제4절 저상대차시스템의 추진부하 산정 ... 190
• 제5절 인버터의 용량 산정 ... 196
• 제6절 영구자석 동기전동기의 기본 설계 이론 ... 199
• 제7절 영구자석 동기전동기의 설계 과정 ... 203
• 제8절 유한요소해석을 이용한 회로정수의 산정 ... 240
• 제9절 IPMSM 기초설계 결과 및 특성해석 ... 246
• 제10절 IPMSM 제어기법 연구 ... 254
• 제11절 최대 출력 제어 ... 263
• 제12절 기기 정수와 출력범위의 관계 ... 276
• 제13절 소결론 ... 285
• 제7장 결론 ... 286
• [참고문헌] ... 287
• 부록 ... 292
• 부록 1 저상대차 국제특허 기술분석 자료 ... 293
• 부록 2 Railway vehicle dynamics ... 334
• 끝페이지 ... 406