한국형 PRT 차량의 주행안정성 및 승차감 향상을 위한 현가장치 최적화 연구 :A Study on Suspension optimization of the Korean PRT vehicle to improve its running stability and ride quality

김현태

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김현태 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 구정서, 유원희

발행연도: 2015

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

한국형 PRT차량의 현가장치 최적화 연구

김현태 , 김준우 , 조정길 외 3명 대한기계학회 논문집 A권 2016.03 학술저널

2015

한국형 PRT 차량의 주행안정성 및 승차감 향상을 위한 현가장치 최적화 연구

김현태 철도차량시스템공학과 2015.01 학위논문

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PRT(Personal Rapid Transit) system은 친환경 교통수단의 필요성과 대중교통의 수요증가에 대한 대안으로써 기존의 대중교통의 단점을 보완하고 맞춤형 교통수단으로써 사용자의 요구에 부합하는 신 교통시스템으로써 국내?외에서 연구개발이 활발히 진행 중이다. PRT system의 특징인 무인 자율운전에 따른 주행안정성 및 쾌적한 승차감을 제공하기 위하여 PRT 차량이 개발되어야 한다. 최근 자동차 업계에서도 차량의 주행안정성과 승차감 및 차체안전성을 높이기 위한 연구들이 많이 이루어지고 있다. 하지만 PRT의 경우 신호제어 및 통신기반 연구에 비해 차량의 주행안정성에 대한 연구가 부족하다.
이에 본 연구에서는 PRT차량의 주행안정성 및 승차감 향상을 위한 현가장치 최적화를 진행하기 위해 ISO 3888 : Double Lane Change test를 통하여 주행안정성을 분석하고 ISO 2631-1을 이용하여 승차감 분석을 진행하였다. 이를 통해 도출된 결과를 다중반응표면법을 이용하여 현가장치 최적화를 진행 하였다.
그 결과 현재 PRT차량의 현가장치와 비교했을 때 목적함수를 주행안정성과 승차감을 5:5의 비율로 잡은 경우 Roll angle과 Side slip angle의 경우 각각 13.85%. 7.4%향상 되었지만 Yaw rate와 Ride comfort의 경우 각각 ?2.05%, -0.74%악화 되었다. 7:3의 비율의 경우 Roll angle과 Side slip angle의 경우 각각 41.57%. 8.07%향상 되었고 Yaw rate와 Ride comfort의 경우 각각 ?5.67%, -11.36%악화 되었다. 3:7의 비율의 경우 Roll anlgle이 ?7.58%로 악화된 반면 Side slip angle과 Yaw rate, Ride comfort의 경우 각각 0.114%, 1.18%, 7.58% 향상되었다. 최적화 비교 결과 주행안정성과 승차감을 모두 만족하는 만족함수의 비율은 3.9:6.1이며 이때 현가장치의 특성은 Stiffness 2.58, Damping 1.0의 값을 갖는다. 현재 PRT차량의 현가장치와 비교했을 때 Roll angle와 Yaw rate는 0.37% 향상되고 Side slip angle은 2.8%향상되며 Ride comfort의 경우 5% 향상된다.

The PRT(Personal rapid transit) is a new transportation system which complements the drawbacks of the existing public transportation, and meets the users’needs as a customized transportation as well as an environmentally- friendly transportation satisfying the increased demands for public transportations. For these reasons, domestic and foreign researches are actively in progress. The PRT vehicles should be developed providing the running stability and the comfortable ride quality because of the unmanned automatic operation of the PRT system. In recent years, the automotive industry has made many studies to improve the ride quality, the running stability and the safety of cars. However, studies on the running stability and ride quality of PRT vehicles are insufficient when compared with the corresponding studies in the automotive industry.
In this study, the running stability and ride quality analyses, applying‘ISO 3888: Double Lane Change test’ and ‘ISO 2631-1’, were performed in order to do the suspension optimization to obtain an improved running stability and ride quality of the Korean PRT Vehicle. The suspension optimization results for the running stability and ride quality were derived by applying the multi-response surface method.
As the results, in the case of the 5-to-5 objective function ratio of the running stability and the ride quality, the roll angle and the side slip angle were improved by 13.85% and 7.4% respectively, if compared with the suspension of the current PRT vehicle. At the same time, the yaw rate and the ride comfort were deteriorated by ?2.05% and ?0.74%. In the case of the 7-to-3 ratio, the roll angle and the side slip angle were improved by 41.58% and 8.07%, respectively. In addition, the yaw rate and the ride comfort were deteriorated by ?5.67% and ?11.36%. In the case of the 3-to-7 ratio, the roll angle was deteriorated by ?7.58%. On the contrary, the side slip angle, the yaw rate and the ride comfort were improved by 0.114%, 1.18% and 7.58%, respectively.
From the comparisons of the optimization results for the different objective function ratios on the running stability and the ride quality, we derived a best objective function ratio of 3.9-to-6.1 to improve both the running stability and the ride quality. As the results, the suspension stiffness became 2.58 model and the damping coefficient did 1.0 model. When compared with the suspension of the current PRT vehicle, the roll angle, the yaw rate, the side slip angle and the ride comfort were improved by 0.37%, 0.37%, 2.8% and 5%, respectively.

#PRT(Personal Rapid Transit) #Running stability #Ride quality

I. 서 론 1
1. 연구의 배경 1
2. 국내외 기술개발 및 현황 1
3. 연구내용 5
4. 배경이론 5
II. 한국형 PRT차량의 제원 및 동역학 모델 14
1. PRT차량의 제원 14
2. PRT차량 동역학 모델 15
3. PRT차량 현가장치 특성 19
III. PRT차량의 주행안정성 분석 21
1. 주행해석 시나리오 21
2. Double Lane Change test를 이용한 주행안정성 분석 22
IV. PRT 차량의 승차감 분석 38
1. 승차감 분석을 위한 도로 모델링 38
2. 승차감지수 계산방법 38
3. 현가장치 특성에 따른 승차감 해석결과 39
V. 반응표면법을 이용한 현가장치 최적화 44
1. 반응인자 선정 44
2. 실험인자 및 수준 44
3. 주 효과 분석 45
4. 다중반응표면 최적화 49
Ⅵ. 결론 53
참고문헌 55
영문초록(Abstract) 57

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