ATO 전동차 점착력 변화에 따른 견인력 최적화에 관한 연구

Abstract

서울교통공사는 1974년 8월 15일 서울역 청량리구간을 시작으로 현재 1,2,3,4,호선을 운영하던 서울메트로와 5,6,7,8호선을 운영하던 도시철도공사와 합병을 통하여 서울시민의 사랑받는 대중교통 기관으로 그 역할을 성실히 수행해가고 있다. 2호선은 하루수송인구 200만명에 달하며 계속해서 늘어나고 있는 수송수요를 효과적으로 해소 할 목적으로 기존의 ATS(Automatic Train Stop) 시스템에서 ATO(Automatic Train Operation)시스템을 도입하여 단일 노선에서 두 개의 시스템으로 운영하고 있다. 서울교통공사는 증가하는 수송수요를 해소하기 위해 자동운전이 가능하고 기존의 고정 폐색구간의 단점을 극복하여 고밀도 운전이 가능한 Distance to go(거리계산 방식)의 ATO(Automatic Train Operation)시스템을 도입하게 되었다. ATO 열차는 슬립/슬라이드 감시 및 제어 기능은 있으나 슬립/슬라이드가 발생한 후 감지 및 제어가 가능함으로 효과적인 제어라 할 수는 없을 것이다. 이에 따라 슬립/슬라이드 발생 시 추천속도 초과로 인한 비상제동이 체결되어 승차감 저하와 레일피로 마모증가, 차륜의 찰상과 같은 인적피해와 시설물, 차량의 피해를 야기 시킨다. ATO차량은 비상제동 체결 시 Y-모드로 전환하여 25km/h의 속도로 S-bond 2개 통과 후 ATO모드로 전환됨으로 열차의 정시운행에도 적지 않은 지장을 초래 한다. 따라서 점착력변화 시 필요한 견인력을 산정하여 그에 따른 입력 값으로 모터의 토크를 제어함으로서 슬립/슬라이딩을 감소시켜 쾌적한 승차감과 시설물 및 장비의 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 본 논문에서는 서울교통공사 2호선 ATO 열차를 바탕으로 하여 견인전동기를 설계하여 강설이나 우천시 열차가 슬립을 발생시키지 않는 전동기의 입력 값을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 알아보았다. 그 결과 점착력 변화에 따른 입력 전압과 입력 주파수를 산정하여 그래프로 나타내었으며 이 값은 강설이나 우천시 슬립을 발생시키지 않는 입력 값으로 사용할 수 있다.