수치적분과 비선형방정식의 해법을 적용한 열차성능시뮬레이션 (Train Performance Simulation Applying Numerical Integration and Nonlinear Equation Solution)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 24권 / 5호 / 497 ~ 504페이지
· 저자명 : 정훈, 이원상, 강주석

초록

열차성능을 확인하는 전속운전 시뮬레이션은 차량성능의 가장 기초적인 검증단계로서 정확한 수치해석방법이 요구된다. 본 연구에서는 정밀한 열차성능 시뮬레이션 모델의 개발을 위해 전방향 운전을 유치한 채 최대 제동의 시작 점을 구하는 방법을 제안한다. 이를 위해 최대 제동 시작점을 미지수로 하여 미분방정식과 비선형방정식을 결합하여 해를 구하는 방법을 이용하였다. 최단시간 주행을 최적제어의 관점에서 해석하기 위해 Hamiltonian 해법과 Pontryagin 방법에 기초하여 전속운전 해를 구하는 방법을 제시하였다. 수치해석방법을 4량의 열차에 적용하여 전속운전 패턴을 구하고 최대 표정속도와 소비에너지를 계산하였다. 열차 중량, 감속도변화, 모터고장에 대한 전속운전의 영향을 분석하였다.

영어초록

All-out driving simulation to confirm train performance is the most basic step in vehicle performance and requires an accurate numerical analysis method. In this study, for the development of a precise train performance simulation model, we propose a method to find the starting point of maximum braking while keeping forward driving in numerical integration. To this end, the maximum braking starting point was calculated as a variable of a nonlinear equation combined with a differential equation. To analyze the shortest running time from the viewpoint of optimal control, a method of obtaining the all-out speed solution based on the Hamiltonian solution and the Pontryagin method was presented. The numerical analysis method was applied to a four-car train to obtain an all-out driving pattern, and the maximum scheduled speed and energy consumption were calculated. The effects of parameter changes such as train weight, deceleration rate, and motor failure scenario on all-out operation were analyzed.

참고자료

· 없음