KR100799339B1 - 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어시스템 및 그 방법 - Google Patents

열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR100799339B1 KR1020060133973A KR20060133973A KR100799339B1 KR 100799339 B1 KR100799339 B1 KR 100799339B1 KR 1020060133973 A KR1020060133973 A KR 1020060133973A KR 20060133973 A KR20060133973 A KR 20060133973A KR 100799339 B1 KR100799339 B1 KR 100799339B1
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변윤섭
김민수
최은수
이영훈
이관섭
구동회
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 열차를 가속하거나 또는 감속하는 경우 최적의 공전속도를 찾는데 걸리는 시간을 단축하여 점착력이 최대가 되도록 열차의 추진장치를 제어하는 최대점착제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 기존의 방법들에 비해 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00001
)으로부터의 변동량(α)과 변동방향(증가 또는 감소)(sign)을 연산하여 최대점착력을 위한 최적의 공전속도에 빠르게 수렴하는 특성을 갖고 있어, 열차의 가감속 성능향상과 제동능력을 향상시키는 장점을 가지고, 열차의 과도한 공전 및 활주를 예방함으로써 이로 인하여 발생할 수 있는 차륜 및 레일의 유지보수비용을 절감하는 장점을 가지며, 일반자동차나 전기자동차, 열차 등 점착력에 의하여 구동되는 모든 경우에도 적용이 가능한 장점이 있다.
열차, 추진, 제동, 점착

Description

열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템 및 그 방법 { maximal adhesive effort control system and the control method for improvement train traction efficiency and brake performance}
도 1은 공전속도에 따른 차륜과 레일의 점착특성을 도시한 그래프.
도 2는 고전적인 패턴방식의 재점착제어 특성을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명을 설명하기 위해 열차의 공전속도(Vsl)에 따른 점착계수(μ)의 특성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 평활함수의 특성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템의 구성도.
도 6은 도 5의 최적공전속도 발생기의 구성도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 열차 110: 관측기
120: 최적공전속도발생기 121: 제1 시간지연기
122: 제2 시간지연기 123: 점착력 기울기값(sinθ) 연산기
124: 입력제한기 125: 가속값(β) 연산기
126: 변동량(α) 연산기 127: 제1 미분기
128: 제2 미분기 129: 변동방향 산출기
130: 곱셈기 131: 제3 시간지연기
140: 가산기 150: 감산기
160: 속도제어기
본 발명은 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 열차를 가속하거나 또는 감속하는 경우 최적의 공전속도를 찾는데 걸리는 시간을 단축하여 점착력이 최대가 되도록 열차의 추진장치를 제어하는 최대점착제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 바퀴식 구동장치를 이용하여 추진하는 자동차나 열차 등과 같은 차량은 바퀴와 노면간 또는 차륜과 레일간의 마찰력인 점착력에 의해 추진력 및 제동력을 얻는다. 이때, 철도차량은 가속이나 감속시에 필연적으로 차륜과 레일 사이에 미끄러짐인 공전 및 활주현상이 발생하게 되며, 이는 마찰면(바퀴와 노면 또는 차륜과 레일) 사이의 최대 점착력 이상의 구동력이 가해지면 과도한 공전현상을 유발하고, 최대 점착력 이하의 제동력에서는 과도한 활주현상을 유발한다.
이러한 과도한 공전현상이나 활주현상은 구동시스템의 제어특성을 불안정하게 만들고 접촉부위의 비정상적인 마모를 형성한다.
또한 이런 현상은 자동차에서는 자동차의 전복이나 회전을 일으켜 차량사고의 직접적인 원인을 제공하며 시스템의 안전성 및 경제성에 큰 영향을 끼치게 되고, 열차에서는 과도한 공전 및 활주로 인해 차륜과 레일의 과도한 손상으로 유지보수 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 각각의 차량시스템이 보유하고 있는 최대의 견인성능을 발휘하지 못하게 된다.
한편, 철도차량으로 이루어지는 열차의 경우에는 레일과 차륜 사이의 최대점착력을 유지하는 조건에서 열차의 추진시 가속시간을 단축하고 제동시에는 열차의 제동거리를 최대로 할 수 있는데, 열차의 점착특성은 차륜과 레일 사이의 마찰 표면 상태(습도, 건조, 오염물 등)와 공전속도(차륜과 열차의 속도차)에 따라 변화하며, 이는 도 1을 참조하면 점착력은 일정 영역까지 공전속도가 증가함에 따라 증가하다가 점착력이 최대가 된 후 급격히 감소하는 비선형적인 특성을 갖는다.
이와 같은 종래의 열차의 공전활주제어 방법 중 고전적인 방법은 도 2에 도시한 바와 같이 패턴방식의 재점착제어 방식으로 열차의 속도(Vtr)와 차륜의 속도(Vw) 및 오차(공전속도 Vsl)를 이용한다. 즉, 공전속도(Vsl)가 공전기준값(Vsld)을 초과하면 전동기의 구동 토크를 감소시키고 그에 따라 공전속도가 점착기준 값(Vred) 이하로 감소하면 점착이 된 것으로 인식하여 토크를 회복 증가하는 방식이다. 이와 같은 방식은 실제의 최대점착력을 모르는 상태로 운전하는 방식으로 견인력 손실이 크고 재공전의 발생가능성이 있다.
한편, 최근에는 최대 점착제어방식으로 개발된 방법 중 일반적인 방법으로 최속강하법이 있다.
상기 최속강하법은 도 1에 도시한 바와 같이 최대 점착력을 갖는 최적의 공전속도점(P)을 수치해석 방법으로 찾아 그 공전속도를 유지하도록 차량의 전동기 속도를 제어하는 방법이다. 즉, 도 1에 의하면 공전속도에 따른 점착력의 경사도에 의해 기울기가 "0"인 최대점착력을 갖는 공전속도를 찾는 방법으로 다음과 같은 수식(1)을 사용한다.
Figure 112006096478756-pat00002
-------------------(1)
상기 식(1)에서 보는 것처럼, 공전속도 기준값(
Figure 112006096478756-pat00003
)은 이전 공전속도(
Figure 112006096478756-pat00004
)를 공전속도대 점착력의 기울기(
Figure 112006096478756-pat00005
)에 상수(α)가 곱해진 정도로 증가 또는 감소시켜 최적의 공전속도값을 점착력의 기울기(
Figure 112006096478756-pat00006
)가 "0"이 될 때(최대점착조건)까지 찾아가는 방법이다.
그런데 이와 같은 종래의 최속강하법은 점착력의 기울기(
Figure 112006096478756-pat00007
)에 일정상수 (α)가 곱해짐으로써 점착력의 기울기(
Figure 112006096478756-pat00008
)가 작으면 최적의 공전속도값에 느리게 수렴할 수 있으며, 이와 같이 최적공전속도에 느리게 수렴한다는 것은 이 값으로 제어되는 열차나 차량이 최대점착력을 발휘하는데 오랜 시간이 걸린다는 것을 의미하므로 그만큼의 견인력 손실로 볼 수 있다.
따라서, 이러한 종래 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열차를 가속하거나 또는 감속하는 경우 단시간 내에 점착력이 최대가 되도록 열차의 추진장치를 제어하는 최대점착제어 시스템 및 그와 같은 최대점착제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이와 같은 최대점착제어를 수행함으로써 주어진 운행거리를 보다 빠른 시간에 열차의 최대성능으로 이동할 수 있고 차륜이나 레일의 과도한 마모 없이 열차나 차량의 제동거리를 줄일 수 있는 최대점착제어 시스템 및 그와 같은 최대점착제어 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템에 관한 것으로; 열차가 운행시 계측되는 열차속도(Vtr)/공전속도(Vsl)/전동기속도(ωm)/ 전동기선속도(Vm)에 있어서; 상기 전동기속도(ωm)가 입력되면 점착계수(μ)값을 연산하는 관측기와; 상기 공전속도(Vsl)와 점착계수(μ)가 입력되면 내부 연산과정을 거쳐 지령공전속도(
Figure 112007082604012-pat00009
)를 연산하는 최적공전속도발생기와; 상기 지령공전속도(
Figure 112007082604012-pat00010
)를 상기 열차의 열차속도(Vtr)와 합산하여 전동기지령선속도(Vm_ref)를 연산하는 가산기와; 상기 전동기지령선속도(Vm_ref)와 상기 열차의 전동기선속도(Vm)를 감산하여 그 오차값을 연산하는 감산기와; 상기 오차값을 이용하여 열차를 제어하는 토크를 발생하는 속도제어기;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 관측기는 상기 점착계수(μ)를 연산시 추정값을 산정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 최적공전속도발생기는; 상기 열차 및 관측기의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ)를 각각 제1 및 제2시간지연기)를 거친 변화율을 이용하여 "0" ~ "1" 사이 값으로 스케일링하는 점착력 기울기값(sinθ) 연산기와, 상기 열차의 공전속도(Vsl)를 일정배율로 가속시켜 가속값(β)을 연산하는 가속값(β) 연산기와, 상기 가속값(β)과 점착력 기울기값(sinθ)을 이용하여 평활된 변동량(α)을 연산하는 변동량(α) 연산기와, 상기 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 각각 제1 및 제2 미분기를 통해 단위시간당 점착계수의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00011
)과 단위시간당 공전속도의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00012
)을 연산하여 곱하여 그 변동방향(sign)을 연산하는 변동방향 산출기와, 상기 변동량(α) 연산기의 변동량(α)과 변동방향 산출기의 변동방향(sign)을 곱셈연산하는 곱셉기와, 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00013
)을 상기 곱셈기를 통해 연산된 값과 합산하여 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00014
)를 산출하는 덧셈기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가속값(β) 연산기에 입력되는 공전속도(Vsl)의 범위를 선정하는 입력제한기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 최적공전속도발생기는; 이때, 상기 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00015
)은 재연산시 이전의 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00016
)를 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00017
)으로 재투입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 방법에 관한 것으로; 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ)의 변화율을 sin 함수의 절대값을 이용하여 "0" ~ "1" 사이의 점착력 기울기값(sinθ)으로 연산하는 제1단계와; 상기 공전속도(Vsl)를 일정배율로 가속시켜 가속값(β)을 연산하는 제2단계와; 상기 가속값(β)과 점착력 기울기값(sinθ)을 이용하여 평활된 변동량(α)을 연산하는 제3단계와; 상기 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 단위시간당 변화량으로 미분하여 곱셈연산을 하여 그 변동방향(sign)을 결정하는 제4단계와; 상기 변동량(α) 및 변동방향(sign)을 곱셈연산하고, 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00018
) 에 합산하여 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00019
)를 산출하는 제5단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00020
)은 재연산시 이전의 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00021
)를 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00022
)으로 재투입하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템 및 그 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이때, 도 3은 본 발명을 설명하기 위해 열차의 공전속도(Vsl)에 따른 점착계수(μ)의 특성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명을 설명하기 위한 평활함수의 특성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템의 구성도이고, 도 6은 도 5의 최적공전속도 발생기의 구성도이다.
본 발명에 따른 열차추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템은 열차를 추진하거나 또는 제동시에 최적의 공전속도를 찾는데 걸리는 시간을 단축하는 시스템으로, 열차가 빠른시간 내에 최대점착력 조건에서 최대의 견인력으로 운전하도록 하여 주어진 운행거리를 보다 빠른시간에 열차의 최대성능으로 이동할 수 있으며, 차륜(車輪)이나 선로(線路)의 과도한 마모 없이 열차의 제동거리를 줄일 수 있도록 제어하는 시스템이다.
이와 같은 본 발명은 종래의 최속강하법을 사용하여 최대점착력을 갖는 공전속도를 구할 때 따르는 시간 지연의 단점을 새롭게 보완하는 방법을 이용하게 된다.
도 3은 열차의 공전속도(Vsl)에 따른 점착계수(μ)의 특성을 도시한 도면으로, 이에 의하면 열차의 공전속도(Vsl)에 따른 점착계수(μ) 값은 비선형적인 특성을 가지고 있으며, 점착계수(μ)가 최대인 정점(P)에서는 공전속도(Vsl) 대 점착계수(μ)의 변화구간별 sinθ 값을 조사하여 그 sinθ 값이 "0"인 점에서 최대값을 갖는다.
따라서, 열차의 공전속도(Vsl) 대 점착계수(μ)의 기울기 변화값을 sinθ 함수의 절대값으로 변경하면 기울기 값이 "0"~"1" 사이의 값으로 변경이 가능하며, 이를 활용하여 최적의 공전속도를 찾는데 이용할 수 있게 된다. 이때, 점착계수(μ)가 최대인 정점(P)에서 열차를 운행하게 하여 열차의 견인효율을 최대로 활용하기 위해서는 그에 해당하는 최적공전속도(Vsl_p)를 빨리 찾아야 한다.
그런데, 점착계수(μ)와 공전속도(Vsl)의 함수관계는 비선형적이며 선로의 조건(기후, 온도, 습도, 선로점착물)에 따라 변동하기 때문에 그 일반해를 구할 수가 없어 수치해석적인 방법으로 그 해를 찾아야 한다.
그러한 방법으로 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00023
)으로부터 얼마만큼의 량을 증가시키거나 또는 감소시켜 최적의 공전속도(Vsl_p)값을 빨리 찾아 갈 것인가 하는 것이다.
본 발명은 최적공전속도(Vsl_p)를 찾기 위해 다음과 같은 식(2)을 이용하여 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00024
)를 반복적으로 산출하여 단시간내에 수렴하는 최적공전속도를 찾아낸다.
Figure 112006096478756-pat00025
------------(2)
이때, 중요한 것은 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00026
)으로부터의 변동량(α)과 변동방향(증가 또는 감소)(sign)이다.
먼저, 상기 식(2)의 변동방향(sign)은 단위시간당 점착계수의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00027
)과 단위시간당 공전속도의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00028
)의 곱의 부호인
Figure 112006096478756-pat00029
로 결정되는데, 이는 다음과 같은 식(3)을 이용하여 산출값(
Figure 112006096478756-pat00030
)이 "0"을 초과하는지 여부에 따라 "1" 또는 "-1"의 값을 갖도록 하여 그 변동방향을 결정하게 된다.
Figure 112006096478756-pat00031
------------(3)
한편, 상기 식(2)의 변동량(α)은 다음과 같은 식(4)를 통해 입력된 공전속도(Vsl)를 이용하여 공전속도지령 증감분의 가속값(β)을 연산하고, 식(5)를 통해 공전속도대 점착계수의 변화율을 sin 함수의 절대값을 이용하여 "0" ~ "1" 사이 값으로 스케일링(scaling)하여 점착력 기울기값(sinθ)을 얻게 된다.
Figure 112006096478756-pat00032
------------(4)
Figure 112006096478756-pat00033
------------(5)
이때, 상기 식(5)의 sinθ 함수는 점착력의 기울기 값을 "0" ~ "1" 사이의 값으로 변경하게 되는데 이는 공전속도가 정점(P)에 근접할수록 sinθ 값은 "0"으로 부드럽게 수렴하고, 정점(P)에서 멀수록 그 함수값은 급격히 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 정점(P)에 근접하면 작은 값으로 증가량을 결정하고 정점(P)에 멀면 큰값을 갖도록 하여 정점(P)으로의 수렴속도를 증가시키는 동시에 정점(P)에서 외부 변동성에 둔감하도록 하는 함수이다.
이상과 같이 식(4)를 통해 연산된 가속값(β)과, 식(5)를 통해 연산된 기울기값(sinθ)은 다음과 같은 식(6)에 대입하여 공전속도지령 증감분을 평활시켜 변동량(α)을 산정하게 되며, 이는 도 4에 도시한 바와 같은 곡선 특성을 가진다.
Figure 112006096478756-pat00034
------------(6)
이상과 같이 식(6)을 통해 연산된 변동량(α)값과 식(3)을 통해 연산된 변동방향(sign)값을 식(2)에 대입함으로써 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00035
)를 산출하게 된다.
이하, 도 5를 참고로 본 발명에 따른 열차 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템을 설명한다.
열차(100)가 운행되면 그에 따른 열차속도(Vtr)/공전속도(Vsl)/전동기속도(ωm)/ 전동기선속도(Vm)를 계측하게 된다.
이때, 상기 전동기속도(ωm)는 관측기(110)에 입력되며, 이는 차륜과 레일의 조건(기후, 온도, 습도, 선로점착물)에 따라 추정 점착계수(μ)값을 연산하게 된다.
이와 같이 관측기(110)를 통해 연산된 점착계수(μ)와 열차(100)의 공전속도(Vsl)는 최적공전속도발생기(120)에 입력되어 내부 연산과정을 거쳐 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00036
)를 연산하게 된다.
상기 연산된 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00037
)는 가산기(140)에서 열차(100)의 운행으로 인해 계측된 열차속도(Vtr)와 합산되어 전동기지령선속도(Vm_ref)를 연산하게 되고, 그와 같이 연산된 전동기지령선속도(Vm_ref)는 감산기(150)에서 열차(100)의 운행으로 인해 계측된 전동기선속도(Vm)가 감산되어 그 오차값을 속도제어기(160)로 전송해 주어 열차(100)를 제어하는 토크를 발생하게 된다.
이와 같은 과정은 계속적으로 반복 수행하게 되어 열차의 최대점착제어를 수행하는데 걸리는 시간을 단축시켜주게 된다.
이하, 도 6을 참고로 본 발명에 따른 최적공전속도발생기(120)의 구성 및 그 연산과정을 상세히 설명한다.
최적공전속도발생기(120)는 열차(100)와 관측기(110)를 통해 입력되는 열차(100)의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 이용하여 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00038
)를 연산하는 장치로서, 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 제1 및 제2시간지연기(121,122)를 거친 변화율을 점착력 기울기값(sinθ) 연산기(123)를 통해 점착력 기울기값(sinθ)을 연산하게 되며, 이는 상기 식(5)의 sin 함수의 절대값을 이용하여 "0" ~ "1" 사이 값으로 스케일링(scaling)하여 얻게 된다. (제1단계)
한편, 상기 열차(100)의 공전속도(Vsl)는 입력제한기(124)를 통해 필터링 과정을 거쳐 가속값(β) 연산기(125)를 거쳐 공전속도(Vsl)를 가속시키게 되며, 이는 식(4)를 통해 가속값(β)을 연산하게 된다. (제2단계)
이와 같은 가속값(β) 연산기(125)의 가속값(β)과, 점착력 기울기값(sinθ) 연산기(123)의 점착력 기울기값(sinθ)은 변동량(α) 연산기(126)를 거쳐 평활된 변동량(α)을 연산하며, 이는 식(6)을 통해 변동량(α)을 연산하게 된다. (제3단계)
한편, 상기 열차(100)의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보는 제1 및 제2 미분기(127,128)를 통해 단위시간당 점착계수의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00039
)과 단위시간당 공전속도의 변화량(
Figure 112006096478756-pat00040
)을 연산하게 되며, 이는 변동방향 산출기(129)를 통해 그 변동방향(sign)을 결정하는데, 이는 식(3)을 통해 변동방향(sign)을 연산하게 된다. (제4 단계)
이상과 같은 변동량(α) 연산기(126)의 변동량(α)과 변동방향 산출기(129)의 변동방향(sign)은 곱셉기(130)를 통해 곱셈된 후 제3시간지연기(131)를 통과한 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00041
)과 함께 덧셈기(132)를 통해 합산되어 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00042
)를 산출하게 된다. (제5단계)
이때, 상기 임의의 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00043
)은 2번째 연산부터는 제3시간지연기(131)를 통해 이전의 지령공전속도(
Figure 112006096478756-pat00044
)을 피드백(feedback)하여 초기값으로 재투입함으로서, 최적공전속도(Vsl_p)로 빠르게 수렴시키게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 최대점착제어 시스템 및 방법은 기존의 방법들에 비해 공전속도 초기값(
Figure 112006096478756-pat00045
)으로부터의 변동량(α)과 변동방향(증가 또는 감소)(sign)을 연산하여 최대점착력을 위한 최적의 공전속도에 빠르게 수렴하는 특 성을 갖고 있어, 열차의 가감속 성능향상과 제동능력을 향상시키는 장점을 가진다.
또한, 열차의 과도한 공전 및 활주를 예방함으로써 이로 인하여 발생할 수 있는 차륜 및 레일의 유지보수비용을 절감하는 장점을 가지며, 일반자동차나 전기자동차, 열차 등 점착력에 의하여 구동되는 모든 경우에도 적용이 가능한 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 열차가 운행시 계측되는 열차속도(Vtr)/공전속도(Vsl)/전동기속도(ωm)/ 전동기선속도(Vm)에 있어서;
    상기 전동기속도(ωm)가 입력되면 점착계수(μ)값을 연산하는 관측기와; 상기 공전속도(Vsl)와 점착계수(μ)가 입력되면 내부 연산과정을 거쳐 지령공전속도(
    Figure 112007082604012-pat00046
    )를 연산하는 최적공전속도발생기와; 상기 지령공전속도(
    Figure 112007082604012-pat00047
    )를 상기 열차의 열차속도(Vtr)와 합산하여 전동기지령선속도(Vm_ref)를 연산하는 가산기와; 상기 전동기지령선속도(Vm_ref)와 상기 열차의 전동기선속도(Vm)를 감산하여 그 오차값을 연산하는 감산기와; 상기 오차값을 이용하여 열차를 제어하는 토크를 발생하는 속도제어기;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 관측기는 상기 점착계수(μ)를 연산시 추정값을 산정하는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 최적공전속도발생기는;
    상기 열차 및 관측기의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ)를 각각 제1 및 제2시간지연기)를 거친 변화율을 이용하여 "0" ~ "1" 사이 값으로 스케일링하는 점착력 기울기값(sinθ) 연산기와, 상기 열차의 공전속도(Vsl)를 일정배율로 가속시켜 가속값(β)을 연산하는 가속값(β) 연산기와, 상기 가속값(β)과 점착력 기울기값(sinθ)을 이용하여 평활된 변동량(α)을 연산하는 변동량(α) 연산기와, 상기 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 각각 제1 및 제2 미분기를 통해 단위시간당 점착계수의 변화량(
    Figure 112006096478756-pat00048
    )과 단위시간당 공전속도의 변화량(
    Figure 112006096478756-pat00049
    )을 연산하여 곱하여 그 변동방향(sign)을 연산하는 변동방향 산출기와, 상기 변동량(α) 연산기의 변동량(α)과 변동방향 산출기의 변동방향(sign)을 곱셈연산하는 곱셉기와, 임의의 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00050
    )을 상기 곱셈기를 통해 연산된 값과 합산하여 지령공전속도(
    Figure 112006096478756-pat00051
    )를 산출하는 덧셈기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가속값(β) 연산기에 입력되는 공전속도(Vsl)의 범위를 선정하는 입력 제한기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 최적공전속도발생기는;
    이때, 상기 임의의 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00052
    )은 재연산시 이전의 지령공전속도(
    Figure 112006096478756-pat00053
    )를 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00054
    )으로 재투입되는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 시스템.
  6. 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ)의 변화율을 sin 함수의 절대값을 이용하여 "0" ~ "1" 사이의 점착력 기울기값(sinθ)으로 연산하는 제1단계와;
    상기 공전속도(Vsl)를 일정배율로 가속시켜 가속값(β)을 연산하는 제2단계와;
    상기 가속값(β)과 점착력 기울기값(sinθ)을 이용하여 평활된 변동량(α)을 연산하는 제3단계와;
    상기 열차의 공전속도(Vsl) 및 점착계수(μ) 정보를 단위시간당 변화량으로 미분하여 곱셈연산을 하여 그 변동방향(sign)을 결정하는 제4단계와,
    상기 변동량(α) 및 변동방향(sign)을 곱셈연산하고, 임의의 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00055
    )에 합산하여 지령공전속도(
    Figure 112006096478756-pat00056
    )를 산출하는 제5단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 임의의 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00057
    )은 재연산시 이전의 지령공전속도(
    Figure 112006096478756-pat00058
    )를 공전속도 초기값(
    Figure 112006096478756-pat00059
    )으로 재투입하는 것을 특징으로 하는 열차의 추진 및 제동성능 효율화를 위한 최대점착제어 방법.
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