KR101560457B1 - Apparatus and method for two dimensional simulation of moving object running at high speed in a track of which planar curves and end-point slopes are varying - Google Patents

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Abstract

평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치는, 트랙의 기하구조 및 초기 설정값을 기초로 평형방정식을 만족하도록 하는 주행체의 곡선반경과 트랙의 곡선반경의 차이값을 기초로 주행체의 곡선반경을 산출하고, 주행체의 수평방향 및 수직방향으로의 이동거리를 기초로 결정된 주행체의 위치를 기초로 주행체의 종단경사각을 산출하고, 주행체의 곡선반경 및 종단경사각을 이용하여 산출한 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값보다 크면 트랙의 곡선반경을 변경하는 절차를 주행체가 정지할 때까지 사전에 설정된 계산주기에 따라 수행하기 위한 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서와 프로세서에 의해 실행되는 명령 또는 프로세서에 의해 실행되는 명령들을 포함하는 프로그램이 저장되는 메모리를 구비한다. 본 발명에 따르면, 트랙에 대한 기본설계의 타당성을 신속하고 간편하게 검증하고 트랙 설계가 잘못되었을 경우에 수정안을 제시할 수 있다A two-dimensional simulation apparatus and method of a traveling body that travels at a high speed on a track in which a plane curve and a terminal gradient vary are disclosed. The simulation apparatus according to the present invention calculates the curve radius of the traveling body on the basis of the curve radius of the traveling body and the curve radius of the track satisfying the equilibrium equation based on the geometry of the track and the initial setting value, A longitudinal inclination angle of the traveling body is calculated on the basis of the position of the traveling body determined on the basis of the traveling distance of the traveling body in the horizontal direction and the vertical direction and is calculated on the basis of the radius of curvature of the traveling body and the termination inclination angle, A processor configured to execute instructions for performing a procedure for changing the radius of curvature of a track if the centrifugal force is greater than a predetermined threshold value, in accordance with a predefined calculation period until the vehicle stops, And a memory storing a program including instructions executed by the memory. According to the present invention, it is possible to quickly and easily validate the validity of the basic design for a track, and to present an amendment when the track design is wrong

Description

평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치 및 방법{Apparatus and method for two dimensional simulation of moving object running at high speed in a track of which planar curves and end-point slopes are varying}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a two-dimensional simulation apparatus and method for a traveling body that travels at a high speed on a track in which a plane curve and a slope of a terminal gradient change, and a planar curved and end-point slopes varying}

본 발명은 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 봅슬레이, 루지, 스켈레톤 등 얼음썰매 경기에 사용되는 트랙에 대한 기본설계의 타당성을 검증하기 위해 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속으로 주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a two-dimensional simulation apparatus and method for a traveling body that travels at a high speed on a track in which a plane curve and a tilt vary, and more particularly to a two-dimensional simulation apparatus and method for a basic design of a track used in an ice sled race such as a bobsleigh, luge, Dimensional simulation of a traveling body that travels at a high speed on a track in which a plane curve and an end slope are changed in order to verify the validity of the vehicle.

봅슬레이, 스켈레톤, 루지 등은 트랙을 고속으로 주행하여 출발점으로부터 도착점까지 주행한 시간을 측정하여 승자를 결정하는 경기이다. 이때, 트랙의 길이는 1200~1300m, 활주 코스는 1200m가 적합한 것으로 규정되어 있다. 코스는 곡선 직선·원형 오메가(Ω) 등의 형태로 이루어지며, 대체로 10~15개의 곡선 구간이 설치되는데, 곡선을 돌 때는 가속으로 인하여 중력의 4배에 가까운 압력을 받아 머리를 들 수 없을 정도이다. 결승점의 약 100m 구간은 속도를 줄일 수 있도록 약간 위쪽으로 경사지도록 설계된다.The bobsleigh, skeleton, luge, etc., determine the winner by measuring the time that travels from the starting point to the destination at high speed. At this time, the length of the track is specified to be 1200 to 1300 m, and the slide course to be 1200 m. The course consists of a curved line, circular omega (Ω), etc. Generally 10 to 15 curved sections are installed. When the curved line is drawn, the pressure is about four times that of gravity due to acceleration. to be. Approximately 100m of the finish point is designed to slope slightly upward to reduce speed.

이와 같은 경기 트랙을 주행하는 주행체에는 곡선 구간에서 큰 원심력이 가해지기 때문에 트랙의 설계시 각각의 곡선 구간에서 주행체가 이탈하지 않도록 유의할 필요가 있다. 이를 위해 각각의 트랙 설계 업체들은 트랙 설계시 공개되지 않은 3차원 모델 시뮬레이터를 이용하여 설계된 트랙의 타당성을 검증하고 있다. 그러나 이러한 3차원 모델 시뮬레이터들은 트랙의 3차원 데이터를 사용하기 때문에 입력되는 데이터 양이 방대할 뿐만 아니라, 트랙의 설계가 잘못되었을 경우에 트랙의 수정안을 제공하는 기능을 가지고 있지 않다. 나아가 기존의 3차원 모델 시뮬레이터들은 트랙의 기초적인 형태를 설계하는 기본 설계에 적용하기에는 적절치 않은 문제가 있다.Since a large centrifugal force is applied to the traveling body traveling on such a competition track, it is necessary to take care not to let the traveling body deviate from each curved section when designing the track. For this purpose, each track design company verifies the validity of a designed track using a three-dimensional model simulator which is not disclosed in the track design. However, since the three-dimensional model simulators use three-dimensional data of a track, the amount of data input is not only large but also has no function of providing an amendment of a track when the design of the track is wrong. Furthermore, conventional 3D model simulators are not suitable for the basic design of basic track design.

한국공개특허 제2013-0100515호 (동계 스포츠 시뮬레이터 및 그에 따른 제어 방법, 공개일: 2013년 9월 11일)Korean Patent Publication No. 2013-0100515 (winter sports simulator and control method therefor, published on September 11, 2013)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 봅슬레이, 루지, 스켈레톤 등 얼음썰매 경기에 사용되는 트랙에 대한 기본설계의 타당성을 신속하고 간편하게 검증하고 트랙 설계가 잘못되었을 경우에 수정안을 제시할 수 있는 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a simulation apparatus and a simulation apparatus capable of quickly and easily verifying validity of a basic design for a track used in ice sled competition such as bobsleigh, luge, and skeleton, Method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 봅슬레이, 루지, 스켈레톤 등 얼음썰매 경기에 사용되는 트랙에 대한 기본설계의 타당성을 신속하고 간편하게 검증하고 트랙 설계가 잘못되었을 경우에 수정안을 제시할 수 있는 시뮬레이션 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a simulation method that can quickly and easily validate a basic design of a track used in an ice sled competition such as a bob sled, a luge, a skeleton, etc., and present an amendment when the track design is wrong There is provided a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the program.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치는, 트랙의 기하구조 및 초기 설정값을 기초로

Figure 112015048007368-pat00001
(여기서, U는 상기 트랙 단면의 접선벡터, Fr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 횡단면에 작용하는 반력, la와 lb는 각각 상기 트랙 단면의 장축과 단축 길이, Δr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값, r0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 곡선반경, α0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 종단경사각, v(i)는
Figure 112015048007368-pat00002
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 속도, a(i-1)은 i-1번째 계산주기에서 상기 주행체의 가속도, 그리고, Δt는 계산주기이다)로 정의되는 평형방정식을 만족하도록 하는 주행체의 곡선반경과 트랙의 곡선반경의 차이값을 기초로 주행체의 곡선반경을 산출하고, 상기 주행체의 수평방향 및 수직방향으로의 이동거리를 기초로 결정된 상기 주행체의 위치를 기초로 상기 주행체의 종단경사각을 산출하고, 상기 주행체의 곡선반경 및 종단경사각을 이용하여 산출한 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값보다 크면 상기 트랙의 곡선반경을 변경하는 절차를 상기 주행체가 정지할 때까지 사전에 설정된 계산주기에 따라 수행하기 위한 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 명령 또는 상기 프로세서에 의해 실행되는 명령들을 포함하는 프로그램이 저장되는 메모리;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a simulation apparatus including:
Figure 112015048007368-pat00001
(Wherein, U is a reaction force acting on the cross-section of the track, l a and l b is the major axis and the short length of the track section, respectively, from the tangent vector, F r (i) is the i-th calculation period of the track section Δr ( i) is the i-th calculation cycle curve radius and the difference value of the curve radius of the track of the running body in, r 0 (i) is the curve radius, α 0 (i) of the track in the i-th computation period is the i-th calculated In the period, the end tilt angle of the track, v (i)
Figure 112015048007368-pat00002
(I-1) is the acceleration of the vehicle in the (i-1) th calculation cycle, and? T is the calculation period in the i-th calculation cycle defined by the equation The curve radius of the traveling body is calculated on the basis of the difference between the curved radius of the traveling body and the curved radius of the track and the position of the traveling body determined on the basis of the traveling distance of the traveling body in the horizontal direction and the vertical direction is calculated And changing the radius of curvature of the track if the centrifugal force applied to the traveling body calculated using the curvature radius and the tilting angle of the traveling body is greater than a preset threshold value, A processor configured to execute instructions to perform according to a predetermined calculation cycle until the vehicle stops; And a memory in which a program including instructions executed by the processor or instructions executed by the processor is stored.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법은, 주행체의 시뮬레이션 장치에서 수행되는 시뮬레이션 방법에 있어서, (a) 트랙의 기하구조 및 초기 설정값을 기초로

Figure 112015048007368-pat00003
(여기서, U는 상기 트랙 단면의 접선벡터, Fr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 횡단면에 작용하는 반력, la와 lb는 각각 상기 트랙 단면의 장축과 단축 길이, Δr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값, r0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 곡선반경, α0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 종단경사각, v(i)는
Figure 112015048007368-pat00004
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 속도, a(i-1)은 i-1번째 계산주기에서 상기 주행체의 가속도, 그리고, Δt는 계산주기이다)로 정의되는 평형방정식을 만족하도록 하는 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값을 기초로 상기 주행체의 곡선반경을 산출하는 단계; (b) 상기 주행체의 수평방향 및 수직방향으로의 이동거리를 기초로 결정된 상기 주행체의 위치를 기초로 상기 주행체의 종단경사각을 산출하는 단계; (c) 상기 주행체의 곡선반경 및 종단경사각을 이용하여 산출한 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값을 초과하는지 확인하는 단계; 및 (d) 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값을 초과하면 상기 트랙의 곡선반경을 변경한 후 상기 (a)단계 내지 (c)단계를 다시 수행하는 단계;를 가지며, 상기 (a)단계 내지 상기 (d)단계는 상기 주행체가 정지할 때까지 사전에 설정된 계산주기에 따라 반복적으로 수행된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a simulation method performed by a simulation apparatus for a traveling body, the simulation method comprising the steps of: (a)
Figure 112015048007368-pat00003
(Wherein, U is a reaction force acting on the cross-section of the track, l a and l b is the major axis and the short length of the track section, respectively, from the tangent vector, F r (i) is the i-th calculation period of the track section Δr ( i) is the i-th calculation cycle curve radius and the difference value of the curve radius of the track of the running body in, r 0 (i) is the curve radius, α 0 (i) of the track in the i-th computation period is the i-th calculated In the period, the end tilt angle of the track, v (i)
Figure 112015048007368-pat00004
(I-1) is the acceleration of the vehicle in the (i-1) th calculation cycle, and? T is the calculation period in the i-th calculation cycle defined by the equation Calculating a radius of curvature of the traveling body based on a difference between a radius of curvature of the traveling body and a radius of curvature of the track; (b) calculating an end tilt angle of the traveling body based on the position of the traveling body determined based on the traveling distance of the traveling body in the horizontal direction and the vertical direction; (c) checking whether the centrifugal force applied to the traveling body calculated using the curvature radius and the tilting angle of the traveling body exceeds a preset threshold value; And (d) if the centrifugal force applied to the traveling body exceeds a predetermined threshold value, changing the radius of curvature of the track and performing the steps (a) to (c) again, The steps a) to d) are repeatedly performed according to a predetermined calculation period until the vehicle stops.

본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치 및 방법에 의하면, 봅슬레이, 루지, 스켈레톤 등 얼음썰매 경기에 사용되는 트랙에 대한 기본설계의 타당성을 신속하고 간편하게 검증하고 트랙 설계가 잘못되었을 경우에 수정안을 제시할 수 있다. 나아가 본 발명은 얼음썰매 경기에 사용되는 트랙 뿐만 아니라 다양한 고속 주행 경기 트랙의 기본설계시에도 적용될 수 있다.According to the apparatus and method for two-dimensional simulation of a traveling body that travels at high speed on a track in which a plane curve and a terminal gradient vary according to the present invention, the validity of the basic design for a track used for ice sledding such as bobsleigh, luge, And can prove amendments if the track design is wrong. Further, the present invention can be applied not only to the track used for ice sledding but also to the basic design of various high-speed driving track.

도 1은 본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 3은 3차원 트랙의 기하구조와 이에 대응하는 2차원 트랙의 기하구조를 도시한 도면, 그리고,
도 4 내지 도 6은 각각 도 3에 도시된 2차원 트랙구조에 대해 얻어진 각 지점에서 주행체의 가속도, 주행체에 가해지는 원심력 및 주행체의 곡선반경을 도시한 그래프이다. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a two-dimensional simulation apparatus for a traveling body that travels at high speed on a plane curve and a track whose longitudinal slope varies according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of performing a two-dimensional simulation method of a traveling body that travels at a high speed on a track having a plane curve and a terminal gradient varying according to the present invention,
3 is a view showing a geometry of a three-dimensional track and a geometry of a corresponding two-dimensional track,
Figs. 4 to 6 are graphs showing the acceleration of the traveling body, the centrifugal force applied to the traveling body, and the radius of curvature of the traveling body at respective points obtained for the two-dimensional track structure shown in Fig.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a two-dimensional simulation apparatus and method of a traveling body traveling at a high speed on a plane curve and a slope varying according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a two-dimensional simulation apparatus for a traveling body that travels at high speed on a track in which a plane curve and a terminal gradient vary according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치(100)는, 프로세서(110) 및 메모리(120)를 구비한다. 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치(100)는 데스크톱 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, PDA 등과 같은 정보처리기능을 가진 장치에 구현될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치(100)에는 디스플레이 장치, 키보드 등의 외부 장치가 연결될 수 있으며, 다른 컴퓨터들 및 개인 단말들과의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, a simulation apparatus 100 according to the present invention includes a processor 110 and a memory 120. The simulation apparatus 100 according to the present invention can be implemented in an apparatus having an information processing function such as a desktop computer, a notebook computer, a mobile phone, a smart phone, a PDA, or the like. Also, the simulation apparatus 100 according to the present invention may be connected to an external device such as a display device, a keyboard, or the like, and may include a communication module for performing wired or wireless communication with other computers and personal terminals.

프로세서(110)는 트랙 기하구조 및 초기 설정값을 입력받아 사전에 설정되어 있는 계산 주기로 평면곡선반경을 고려한 트랙 단면내 평형방정식을 이용하여 트랙의 횡단면에 작용하는 관성력을 산출하고, 사전에 설정되어 있는 계산 주기로 평면곡선반경을 고려한 주행체의 트랙 단면내 위치를 산출하고, 주행체 및 트랙에 작용하는 힘을 결정하고, 트랙 내의 모든 지점에 가해지는 원심력이 사전에 설정되어 있는 기준값 이내이면 사전에 설정되어 있는 계산 주기로 주행체에 대한 물리적 값들을 산출하여 출력하고, 트랙 내의 지점들 중에서 원심력이 기준값을 초과하는 지점이 존재하면 해당 지점을 포함하는 적어도 하나의 지점의 곡선반경을 변경하여 앞의 과정을 다시 수행하여 기본설계에 대한 타당성을 검증하기 위한 명령들을 실행하도록 구성된다. 따라서 프로세서(110)는 기본설계의 타당성 검증 및 수정안 제시를 수행하는 구성요소이다. The processor 110 receives the track geometry and the initial set values and calculates an inertial force acting on the cross section of the track using a balance equation in the track cross section considering the radius of curvature of the plane in a predefined calculation cycle, The position of the traveling body in the track cross-section considering the radius of curvature of the plane is calculated, the force acting on the traveling body and the track is determined, and if the centrifugal force applied to all the points in the track is within a preset reference value, Calculating and outputting the physical values of the traveling body at the set calculation cycle, and if a point at which the centrifugal force exceeds the reference value exists among the points in the track, changing the radius of curvature of at least one point including the point, To execute commands to verify the validity of the basic design All. Accordingly, the processor 110 is a component that performs validation of the basic design and presents an amendment.

이러한 프로세서(110)는 다수의 기능을 가진 칩 또는 회로에 일체로 구현되거나 독립적인 칩 또는 회로로 구현될 수 있으며, 이러한 칩 또는 회로는 본 발명의 실시형태들에 따른 방법들 또는 프로세스들을 실행하기 위한 명령들의 프로그램, 루틴, 또는 실행의 제어하에 동작할 수도 있다. 프로그램은 메모리(120) 또는 다른 저장 수단에 저장되는 펌웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.Such a processor 110 may be embodied in a chip or circuit having multiple functions, or may be implemented as an independent chip or circuit, which executes the methods or processes according to embodiments of the present invention Or execution of the instructions for execution of the instructions. The program may be implemented in firmware or software stored in memory 120 or other storage means.

메모리(120)에는 프로세서(110)에 의해 실행되는 명령들이 저장된다. 또한 메모리(120)에는 외부로부터 입력되는 트랙 기하구조 및 초기 설정값이 저장된다. 트랙 기하구조는 기본설계된 트랙의 지점별 계획고와 반경을 포함한다. 또한 초기 설정값은 주행체의 초기속도, 초기시점에서의 주행체의 위치 및 종단경사각, 공기밀도, 항력계수, 주행체의 전면에서 관측했을 때 주행체의 단면적, 주행체와 트랙의 마찰계수, 트랙 형상에 대응하는 타원의 장축길이 및 단축길이 등이 될 수 있다.The memory 120 stores instructions executed by the processor 110. Also, the memory 120 stores a track geometry and an initial setting value input from the outside. The track geometry includes the point plans and radii of the basically designed tracks. In addition, the initial set values include the initial velocity of the vehicle, the position of the vehicle at the initial point and the tilt angle of the end, the air density, the drag coefficient, the cross sectional area of the vehicle when observed from the front of the vehicle, The length of the major axis and the minor axis length of the ellipse corresponding to the track shape, and the like.

도 2는 본 발명에 따른 평면곡선과 종단경사가 변화하는 트랙을 고속주행하는 주행체의 2차원 시뮬레이션 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of performing a two-dimensional simulation method of a traveling body that travels at high speed on a track in which a plane curve and an end slope vary according to the present invention.

도 2를 참조하면, 외부로부터 트랙의 기하구조와 초기 설정값이 입력된다(S200). 이때 트랙의 기하구조는 통신망을 통해 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치와 연결되어 있는 외부 컴퓨터로부터 입력되거나, 엑셀 파일과 같은 데이터 파일의 형태로 프로세서(110) 또는 메모리(120)로 입력될 수 있다. 또한 초기 설정값 역시 통신망을 통해 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치와 연결되어 있는 외부 컴퓨터로부터 입력되거나, 트랙 설계자로부터 직접 프로세서(110) 또는 메모리(120)로 입력될 수 있다. 입력된 트랙의 기하구조와 초기 설정값은 메모리(120)에 저장된다. 또한 계산과정에서 산출된 각종 계산값 역시 메모리(120)에 저장된다.Referring to FIG. 2, the track geometry and initial set values are input from the outside (S200). At this time, the geometry of the track may be input from an external computer connected to the simulation apparatus according to the present invention through a communication network, or may be input to the processor 110 or the memory 120 in the form of a data file such as an Excel file. Also, the initial set values may be input from an external computer connected to the simulation apparatus according to the present invention through a communication network, or input directly to the processor 110 or the memory 120 from the track designer. The geometry and initial set values of the input track are stored in the memory 120. Also, various calculation values calculated in the calculation process are also stored in the memory 120.

트랙의 기하구조는 3차원의 트랙을 2차원 데이터로 작성한 데이터이다. 도 3에는 3차원 트랙의 기하구조와 이에 대응하는 2차원 트랙의 기하구조가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 2차원 트랙의 기하구조는 3차원 트랙의 기하구조의 종단면에 대응된다. 따라서 2차원 트랙의 기하구조는 3차원 트랙의 출발점으로부터 도착점까지를 일직선으로 편 다음 일정한 거리마다(예를 들면, 1m) 기준직선(예를 들면, 출발점으로부터 도착점을 이은 직선, 출발점으로부터 트랙의 최저점의 고도까지의 최단 직선 등)으로부터의 좌우측 거리와 각 지점에서의 종단경사각으로 이루어진 데이터로 정의될 수 있다. The track geometry is data in which three-dimensional tracks are created as two-dimensional data. FIG. 3 shows the geometry of a three-dimensional track and the geometry of a corresponding two-dimensional track. Referring to FIG. 3, the geometry of the two-dimensional track corresponds to the longitudinal plane of the geometry of the three-dimensional track. Therefore, the geometry of a two-dimensional track is defined as a straight line (for example, a straight line from the starting point to the starting point, a point from the starting point to the lowest point of the track The shortest straight line to the elevation of the elevation line, etc.) and the end tilt angle at each point.

다음으로, 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있는 트랙의 기하구조, 초기 설정값 및 이전 계산주기(예를 들면, 0.01초)에서 산출된 계산값을 독출하여 현재 계산주기에 다음의 수학식 1로 정의되는 트랙 단면내 평형방정식을 만족하도록 하는 Δr(i)를 산출한다(S210). Next, the processor 110 reads out the calculated values calculated from the geometry of the track stored in the memory 120, the initial setting value, and the previous calculation period (for example, 0.01 second) (I) to satisfy the equilibrium equation in the track cross section defined by Equation (1) (S210).

Figure 112013101097152-pat00005
Figure 112013101097152-pat00005

여기서, U는 트랙 단면의 접선벡터, Fr(i)는 i번째 계산주기에서 트랙의 횡단면에 작용하는 반력, la와 lb는 각각 트랙 단면의 장축과 단축 길이, Δr(i)는 i번째 계산주기에서 주행체의 곡선반경과 트랙의 곡선반경의 차이값, r0(i)는 i번째 계산주기에서 트랙의 곡선반경, α0(i)는 i번째 계산주기에서 트랙의 종단경사각, v(i)는

Figure 112015048007368-pat00006
로 정의되는 i번째 계산주기에서 주행체의 속도, a(i-1)은 i-1번째 계산주기에서 주행체의 가속도, 그리고, Δt는 계산주기이다. (1) where U is the tangent vector of the track cross section, F r (i) is the reaction force acting on the cross section of the track in the i th calculation period, l a and l b are the long and short axis lengths of the track cross- second calculation period of the curve radius of the curve radius and the track difference value of the traveling body in a, r 0 (i) is the i-th calculation cycle curve radius of the track at, α 0 (i) is end-tilt angle of the track in the i-th calculation period, v (i)
Figure 112015048007368-pat00006
(I-1) is the acceleration of the vehicle in the i-1th calculation period, and Δt is the calculation period.

주행체가 트랙 내의 직선구간을 주행할 때에는 각 계산주기에서 트랙의 곡선반경이 무한대로 주어지므로, 수학식 1의 평행방정식이 성립한다. 또한 주행체가 트랙 내의 동일한 곡선구간을 주행할 때에는 각 계산주기에서 트랙의 반경이 동일하므로, 해당 곡선구간에 대해서 Δr(i)는 상수값을 갖게 된다. 이와 달리, 주행체가 트랙 내의 직선구간에서 곡선구간으로 진입하는 시점, 곡선구간에서 직선구간으로 진입하는 시점 및 특정한 곡선구간에서 다른 곡선구간으로 진입하는 시점에는 트랙의 곡선반경이 변하게 되어 수학식 1의 평행방정식이 성립되지 않으며, 이 경우 수학식 1에 따른 평행방정식이 만족하도록 하는 Δr를 계산한다.When the traveling body runs a straight line section in the track, the curve radius of the track is given infinite in each calculation period, so that the parallel equation of the equation (1) holds. Also, when the traveling body travels in the same curve section in the track, since the radius of the track is the same in each calculation period,? R (i) has a constant value with respect to the curve section. On the contrary, at the time when the traveling body enters the curve section from the straight section in the track, when the curve section enters the straight section, and when the curve enters the other curve section from the specific curve section, the curve radius of the track changes, A parallel equation is not established, and in this case,? R is calculated such that the parallel equation according to Equation (1) is satisfied.

봅슬레이 등의 얼음썰매경기에 사용되는 트랙은 각각의 곡선구간에 대해 동일한 곡선구간에 대한 트랙의 곡선반경과 종단경사각은 동일한 값을 갖도록 규정되어 있다. 따라서 Δr은 각각의 곡선구간에 대해 직선구간에서 곡선구간으로 진입하는 시점, 곡선구간에서 직선구간으로 진입하는 시점(즉, 트랙의 곡선반경이 특정한 값으로 주어지는 시점) 및 특정한 곡선구간에서 다른 곡선구간으로 진입하는 시점에서만 계산해도 충분하다. The track used for the ice sled competition such as a bobsleigh is defined such that the curvilinear radius and the end tilt angle of the track for the same curved section for each curved section have the same value. Therefore, Δr is the time at which the curve enters the straight line section from the straight line section, the point at which the straight line section enters the curve section (that is, the point at which the curve radius of the track is given a specific value) and the other curve section It is enough to calculate it only at the time of entering into.

다음으로, 프로세서(110)는 현재 계산주기에 대해 다음의 수학식 2에 의해 평면곡선반경을 고려한 주행체의 위치를 결정한다(S220).Next, the processor 110 determines the position of the traveling body considering the radius of curvature of the plane by the following equation (2) for the current calculation period (S220).

Figure 112013101097152-pat00007
Figure 112013101097152-pat00007

여기서, x(i)는 i번째 계산주기에서 주행체의 수평위치, y(i)는 i번째 계산주기에서 주행체의 수직위치, dx(i)는

Figure 112013101097152-pat00008
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 주행체의 수평방향으로의 이동거리, ds(x)는
Figure 112013101097152-pat00009
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 주행체의 이동거리, y0(i)는 i번째 계산주기에서 트랙의 수직위치, 그리고, dh(i)는
Figure 112013101097152-pat00010
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 주행체의 수직방향으로의 이동거리이다.Where x (i) is the horizontal position of the vehicle in the i-th calculation period, y (i) is the vertical position of the vehicle in the i-th calculation period, dx (i)
Figure 112013101097152-pat00008
, The moving distance ds (x) of the traveling body in the horizontal direction from the (i-1) -th calculation cycle defined by
Figure 112013101097152-pat00009
(I-1) the moving distance of the traveling body to the second calculation period from the i-th calculation cycle, y 0 (i) is the i-th track in the vertical position calculation period, and, dh (i) is defined by
Figure 112013101097152-pat00010
(I-1) th calculation period to the i-th calculation period.

다음으로, 프로세서(110)는 현재 계산주기에서 결정된 주행체의 트랙 단면내 위치를 기초로 다음의 수학식 3에 의해 주행체의 곡선반경과 종단경사각을 산출한다(S230). Next, the processor 110 calculates the curvature radius and the tilt angle of the traveling body based on the position of the traveling body in the track cross section determined in the current calculation period by the following equation (3) (S230).

Figure 112013101097152-pat00011
Figure 112013101097152-pat00011

여기서, r(i)는 i번째 계산주기에서 주행체의 곡선반경, α(i)는 i번째 계산주기에서 주행체의 종단경사각, Δα(i)는

Figure 112013101097152-pat00012
로 정의되는 i번째 계산주기에서 주행체의 종단경사각과 트랙의 종단경사각의 차이값이다.(I) is the radius of curvature of the vehicle in the i-th calculation cycle, α (i) is the end tilt angle of the vehicle in the i-th calculation cycle,
Figure 112013101097152-pat00012
Is the difference value between the end tilt angle of the traveling body and the end tilt angle of the track in the i-th calculation period defined by "

이와 같이 산출된 주행체의 종단경사각과 곡선반경은 트랙의 종단경사각과 곡선반경이 변경될 때까지 유지된다. The end inclination angle and the radius of curvature of the traveling body thus calculated are maintained until the end inclination angle of the track and the radius of curvature are changed.

다음으로, 프로세서(110)는 다음의 수학식 4에 의해 현재 계산주기에서 주행체 및 트랙에 작용하는 힘을 산출한다(S240). 산출되는 힘은 수평력, 수직력, 항력, 원심력, 반력, 마찰력 및 관성력이다.Next, the processor 110 calculates the force acting on the traveling body and the track in the current calculation period by the following expression (4) (S240). The forces generated are horizontal force, vertical force, drag force, centrifugal force, reaction force, frictional force and inertial force.

Figure 112013101097152-pat00013
Figure 112013101097152-pat00013

여기서, Fh(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 수평력, Fv(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 수직력, Fd(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 항력, Fc(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 원심력, Fr(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 반력, Ff(i)는 현재 계산주기에서 이동체와 트랙 사이의 마찰력, 그리고, Fa(i)는 현재 계산주기에서 이동체에 가해지는 관성력이다.Here, F h (i) is the drag force applied to the moving object in the current calculation horizontal force applied to the moving object in cycles, F v (i) is the normal force, F d (i) applied to the moving object in the current calculation cycle is the current calculation cycle, F c (i) is a friction force between a current to be applied to the moving object in the calculation cycle centrifugal force, F r (i) is the reaction force applied to the moving object in the current calculation cycle, F f (i) is a mobile body and the track in the current calculation cycle, and , And F a (i) is the inertial force applied to the moving object in the current calculation period.

다음으로, 프로세서(110)는 현재 계산주기에 대해 산출된 원심력이 사전에 설정되어 있는 임계값(예를 들면, 5g-중력의 5배) 이하인지 확인한다(S250). 만약 현재 계산주기에 대해 산출된 원심력이 임계값 이하이면, 주행체의 속도가 0인지 확인한다(S260). 만약 주행체의 속도가 0이면 프로세서(110)는 트랙의 타당성 검증 절차를 종료한다. 이와 달리 주행체의 속도가 0이 아니면, 프로세서(110)는 계산주기를 증가시킨 후 S210단계 내지 S260단계를 다시 수행한다. 한편, S250단계에서, 현재 계산주기에 대해 산출된 원심력이 임계값을 초과하면, 현재 계산주기에 해당하는 트랙의 지점을 에러지점으로 선정한 후 에러지점을 포함하는 곡선의 곡선반경을 사전에 설정된 비율(예를 들면, 1.2)에 의해 증가시키고 에러지점을 포함하는 곡선의 다음에 존재하는 곡선의 곡선반경을 감소시킨다(S280). 이때 에러지점을 포함하는 곡선의 곡선반경의 증가와 에러지점을 포함하는 곡선의 다음에 존재하는 곡선의 곡선반경의 감소에 따른 전체 트랙 길이는 일정하게 유지되도록 한다. 또한 에러지점에 해당하는 지점을 포함하는 곡선의 곡선반경을 증가시키고 에러지점에 해당하는 곡선의 다음에 존재하는 복수 개의 곡선의 곡선반경을 감소기킬 수도 있다. 나아가 이와 같은 곡선반경의 변경은 반복적으로 수행되어 곡선반경의 증가와 감소가 각각 최소한으로 이루어지도록 하는 값으로 수행될 수 있다. 그리고 프로세서(110)는 변경된 트랙의 곡선반경에 의해 S210 내지 S250단계를 다시 수행한다. Next, the processor 110 determines whether the centrifugal force calculated for the current calculation period is equal to or less than a predetermined threshold value (for example, 5 g-five times the gravity) (S250). If the centrifugal force calculated for the current calculation period is less than the threshold value, it is checked whether the speed of the traveling body is zero (S260). If the speed of the traveling body is zero, the processor 110 ends the validity checking process of the track. Otherwise, if the speed of the traveling body is not 0, the processor 110 increases the calculation period and then performs steps S210 to S260 again. On the other hand, if it is determined in step S250 that the centrifugal force calculated for the current calculation period exceeds the threshold value, the point of the track corresponding to the current calculation period is selected as the error point, and then the radius of curvature of the curve including the error point is set to a predetermined ratio (E.g., 1.2) and decreasing the curve radius of the curve that follows the curve containing the error point (S280). At this time, an increase in the radius of curvature of the curve including the error point and a decrease in the radius of curvature of the curve next to the curve including the error point are kept constant. It is also possible to increase the radius of curvature of the curve including the point corresponding to the error point and to reduce the radius of curvature of the plurality of curves following the curve corresponding to the error point. Further, such a change of the curve radius may be performed repeatedly so that the increase and decrease of the curve radius are minimized, respectively. Then, the processor 110 performs steps S210 to S250 again according to the radius of curvature of the changed track.

도 4 내지 도 6은 각각 도 3에 도시된 2차원 트랙구조에 대해 얻어진 각 지점에서 주행체의 가속도, 주행체에 가해지는 원심력 및 주행체의 곡선반경을 도시한 그래프이다. Figs. 4 to 6 are graphs showing the acceleration of the traveling body, the centrifugal force applied to the traveling body, and the radius of curvature of the traveling body at respective points obtained for the two-dimensional track structure shown in Fig.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims (13)

트랙의 기하구조 및 초기 설정값을 기초로 다음의 수학식 1로 정의되는 평형방정식을 만족하도록 하는 주행체의 곡선반경과 트랙의 곡선반경의 차이값을 기초로 주행체의 곡선반경을 산출하고, 상기 주행체의 수평방향 및 수직방향으로의 이동거리를 기초로 결정된 상기 주행체의 위치를 기초로 상기 주행체의 종단경사각을 산출하고, 상기 주행체의 곡선반경 및 종단경사각을 이용하여 산출한 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값보다 크면 상기 트랙의 곡선반경을 변경하는 절차를 상기 주행체가 정지할 때까지 사전에 설정된 계산주기에 따라 수행하기 위한 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 실행되는 명령 또는 상기 프로세서에 의해 실행되는 명령들을 포함하는 프로그램이 저장되는 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치:
[수학식 1]
Figure 112015048007368-pat00040

여기서, la와 lb는 각각 상기 트랙 단면의 장축과 단축 길이, Δr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값, r0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 곡선반경, α0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 종단경사각, v(i)는
Figure 112015048007368-pat00015
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 속도, a(i-1)은 i-1번째 계산주기에서 상기 주행체의 가속도, 그리고, Δt는 계산주기이다.The curve radius of the traveling body is calculated on the basis of the curve radius of the traveling body and the difference of the curve radius of the track satisfying the equilibrium equation defined by the following equation (1) based on the geometry of the track and the initial setting value, Calculating an end tilt angle of the traveling body on the basis of the position of the traveling body determined on the basis of the traveling distance of the traveling body in the horizontal direction and the vertical direction, A processor configured to execute a command for changing a radius of curvature of the track when the centrifugal force applied to the carriage is greater than a preset threshold value, according to a predetermined calculation period until the carriage stops; And
And a memory for storing a program including instructions executed by the processor or instructions executed by the processor.
[Equation 1]
Figure 112015048007368-pat00040

Here, l a and l b are each the track cross-section long axis and a short length, Δr (i) is the i-th computation cycle difference value of the curve radius of the curve radius of the traveling body and the track in, r 0 (i) is In the i-th calculation cycle, the curvature radius of the track, α 0 (i) is the end tilt angle of the track in the i-th calculation period, and v (i)
Figure 112015048007368-pat00015
(I-1) is the acceleration of the traveling body in the (i-1) -th calculation period, and? T is the calculation period in the i-th calculation period defined by? 제 1항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식 2에 의해 상기 주행체의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치:
[수학식 2]
Figure 112013101097152-pat00016

여기서, x(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 수평위치, y(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 수직위치, dx(i)는
Figure 112013101097152-pat00017
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 수평방향으로의 이동거리, ds(x)는
Figure 112013101097152-pat00018
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 이동거리, y0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 수직위치, 그리고, dh(i)는
Figure 112013101097152-pat00019
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 수직방향으로의 이동거리이다.The method according to claim 1,
Wherein the processor determines the position of the traveling body by the following equation (2): " (1) "
&Quot; (2) "
Figure 112013101097152-pat00016

Here, x (i) is the horizontal position of the traveling body in the i-th calculation period, y (i) is the vertical position of the traveling body in the i-th calculation period, dx (i)
Figure 112013101097152-pat00017
, The moving distance ds (x) of the traveling body in the horizontal direction from the (i-1) -th calculation cycle defined by (i-1)
Figure 112013101097152-pat00018
Y 0 (i) is the vertical position of the track in the i-th calculation cycle, and dh (i) is the vertical distance of the track in the i-th calculation cycle from the (i-
Figure 112013101097152-pat00019
Is the moving distance of the traveling body in the vertical direction from the (i-1) th calculation cycle defined by the i-th calculation cycle to the i-th calculation cycle. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식 3에 의해 상기 주행체의 곡선반경과 종단경사각을 산출하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치:
[수학식 3]
Figure 112013101097152-pat00020

여기서, r(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경, α(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 종단경사각, Δα(i)는
Figure 112013101097152-pat00021
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 종단경사각과 상기 트랙의 종단경사각의 차이값이다.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the processor calculates the curvature radius and the tilt angle of the traveling body by the following expression (3): " (1) "
&Quot; (3) "
Figure 112013101097152-pat00020

(I) is the radius of curvature of the traveling body in the i-th calculation period,? (I) is the end tilting angle of the traveling body in the i-th calculation period,
Figure 112013101097152-pat00021
Is a difference value between an end tilt angle of the traveling body and an end tilt angle of the track in an i-th calculation period defined by? 제 1항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식 4에 의해 상기 주행체에 작용하는 원심력을 산출하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치:
[수학식 4]
Figure 112013101097152-pat00022

여기서, Fc(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체에 가해지는 원심력, m은 상기 주행체의 질량, 그리고, r(i)는
Figure 112013101097152-pat00023
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경이다. The method according to claim 1,
Wherein the processor calculates a centrifugal force acting on the traveling body by the following expression (4): " (4) "
&Quot; (4) "
Figure 112013101097152-pat00022

Here, F c (i) is applied to the traveling body from the i-th calculation cycle centrifugal force, m is the mass of the traveling body, and, r (i) is
Figure 112013101097152-pat00023
Is the radius of curvature of the traveling body in the i < th > 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 주행체에 가해지는 원심력이 상기 임계값을 초과하면, 현재 계산주기에 해당하는 트랙의 지점을 에러지점으로 선정한 후 상기 에러지점을 포함하는 곡선의 곡선반경을 사전에 설정된 비율에 의해 증가시키고, 상기 에러지점을 포함하는 곡선의 다음에 존재하는 적어도 하나의 곡선의 곡선반경을 감소시켜 상기 트랙의 곡선반경을 변경한 후 상기 평형방정식을 만족하는 상기 주행체의 곡선반경을 산출하는 절차, 상기 주행체의 종단경사각을 산출하는 절차 및 상기 주행체에 가해지는 원심력과 상기 임계값을 비교하는 절차를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치.The method according to claim 1 or 4,
Wherein when the centrifugal force applied to the traveling body exceeds the threshold value, the processor selects a point of a track corresponding to a current calculation period as an error point, and then sets a curve radius of the curve including the error point at a predetermined ratio Calculating a radius of curvature of at least one curved line following the curve including the error point to change a radius of curvature of the track and calculating a radius of curvature of the traveling body satisfying the equilibrium equation A procedure for calculating an end tilt angle of the traveling body, and a procedure for comparing the centrifugal force applied to the traveling body with the threshold value. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 트랙 기하구조는 기본설계된 상기 트랙의 지점별 계획고 및 반경을 포함하고,
상기 초기 설정값은 상기 주행체의 초기속도, 초기시점에서의 상기 주행체의 위치 및 종단경사각, 공기밀도, 항력계수, 상기 주행체의 전면에서 관측했을 때 주행체의 단면적, 상기 주행체와 트랙의 마찰계수, 상기 트랙 형상에 대응하는 타원의 장축길이 및 단축길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the track geometry includes a layout height and a radius of a track of the track,
Wherein the initial set value includes an initial velocity of the traveling body, a position and an inclination angle of the traveling body at an initial point of time, an air density, a drag coefficient, a cross sectional area of the traveling body when observed from the front surface of the traveling body, And a minor axis length of the ellipse corresponding to the track shape. 주행체의 시뮬레이션 장치에서 수행되는 시뮬레이션 방법에 있어서,
(a) 트랙의 기하구조 및 초기 설정값을 기초로 다음의 수학식 1로 정의되는 평형방정식을 만족하도록 하는 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값을 산출하는 단계;
(b) 상기 주행체의 수평방향 및 수직방향으로의 이동거리를 기초로 결정된 상기 주행체의 위치를 기초로 상기 주행체의 곡선반경과 종단경사각을 산출하는 단계;
(c) 상기 주행체의 곡선반경 및 종단경사각을 이용하여 산출한 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값을 초과하는지 확인하는 단계; 및
(d) 상기 주행체에 가해지는 원심력이 사전에 설정된 임계값을 초과하면 상기 트랙의 곡선반경을 변경한 후 상기 (a)단계 내지 (c)단계를 다시 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 (a)단계 내지 상기 (d)단계는 상기 주행체가 정지할 때까지 사전에 설정된 계산주기에 따라 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법:
[수학식 1]
Figure 112015048007368-pat00041

여기서, la와 lb는 각각 상기 트랙 단면의 장축과 단축 길이, Δr(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경과 상기 트랙의 곡선반경의 차이값, r0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 곡선반경, α0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 종단경사각, v(i)는
Figure 112015048007368-pat00025
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 속도, a(i-1)은 i-1번째 계산주기에서 상기 주행체의 가속도, 그리고, Δt는 계산주기이다.A simulation method performed in a simulation apparatus of a traveling body,
(a) calculating a difference between a curvature radius of the traveling body and a curvilinear radius of the track satisfying the equilibrium equation defined by the following equation (1) based on the geometry of the track and the initial setting value;
(b) calculating a curvature radius and an end tilt angle of the traveling body based on the position of the traveling body determined based on the traveling distance of the traveling body in the horizontal direction and the vertical direction;
(c) checking whether the centrifugal force applied to the traveling body calculated using the curvature radius and the tilting angle of the traveling body exceeds a preset threshold value; And
(d) changing the radius of curvature of the track when the centrifugal force applied to the traveling body exceeds a preset threshold value, and performing the steps (a) to (c) again,
Wherein the steps (a) to (d) are repeatedly performed in accordance with a predetermined calculation period until the traveling body is stopped.
[Equation 1]
Figure 112015048007368-pat00041

Here, l a and l b are each the track cross-section long axis and a short length, Δr (i) is the i-th computation cycle difference value of the curve radius of the curve radius of the traveling body and the track in, r 0 (i) is In the i-th calculation cycle, the curvature radius of the track, α 0 (i) is the end tilt angle of the track in the i-th calculation period, and v (i)
Figure 112015048007368-pat00025
(I-1) is the acceleration of the traveling body in the (i-1) -th calculation period, and? T is the calculation period in the i-th calculation period defined by? 제 7항에 있어서,
상기 (b)단계에서, 다음의 수학식 2에 의해 상기 주행체의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법:
[수학식 2]
Figure 112013101097152-pat00026

여기서, x(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 수평위치, y(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 수직위치, dx(i)는
Figure 112013101097152-pat00027
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 수평방향으로의 이동거리, ds(x)는
Figure 112013101097152-pat00028
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 이동거리, y0(i)는 i번째 계산주기에서 상기 트랙의 수직위치, 그리고, dh(i)는
Figure 112013101097152-pat00029
로 정의되는 (i-1)번째 계산주기로부터 i번째 계산주기까지 상기 주행체의 수직방향으로의 이동거리이다.8. The method of claim 7,
Wherein, in the step (b), the position of the traveling body is determined by the following expression (2): " (2) "
&Quot; (2) "
Figure 112013101097152-pat00026

Here, x (i) is the horizontal position of the traveling body in the i-th calculation period, y (i) is the vertical position of the traveling body in the i-th calculation period, dx (i)
Figure 112013101097152-pat00027
, The moving distance ds (x) of the traveling body in the horizontal direction from the (i-1) -th calculation cycle defined by (i-1)
Figure 112013101097152-pat00028
Y 0 (i) is the vertical position of the track in the i-th calculation cycle, and dh (i) is the vertical distance of the track in the i-th calculation cycle from the (i-
Figure 112013101097152-pat00029
Is the moving distance of the traveling body in the vertical direction from the (i-1) th calculation cycle defined by the i-th calculation cycle to the i-th calculation cycle. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
상기 (b)단계에서, 다음의 수학식 3에 의해 상기 주행체의 곡선반경과 종단경사각을 산출하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법:
[수학식 3]
Figure 112013101097152-pat00030

여기서, r(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경, α(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 종단경사각, Δα(i)는
Figure 112013101097152-pat00031
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 종단경사각과 상기 트랙의 종단경사각의 차이값이다.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the curve radius and the tilt angle of the traveling body of the traveling body are calculated by the following equation (3) in the step (b)
&Quot; (3) "
Figure 112013101097152-pat00030

(I) is the radius of curvature of the traveling body in the i-th calculation period,? (I) is the end tilting angle of the traveling body in the i-th calculation period,
Figure 112013101097152-pat00031
Is a difference value between an end tilt angle of the traveling body and an end tilt angle of the track in an i-th calculation period defined by? 제 7항에 있어서,
상기 (c)단계에서, 다음의 수학식 4에 의해 상기 주행체에 작용하는 원심력을 산출하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법:
[수학식 4]
Figure 112013101097152-pat00032

여기서, Fc(i)는 i번째 계산주기에서 상기 주행체에 가해지는 원심력, m은 상기 주행체의 질량, 그리고, r(i)는
Figure 112013101097152-pat00033
로 정의되는 i번째 계산주기에서 상기 주행체의 곡선반경이다. 8. The method of claim 7,
Wherein, in the step (c), the centrifugal force acting on the traveling body is calculated by the following expression (4): " (4) "
&Quot; (4) "
Figure 112013101097152-pat00032

Here, F c (i) is applied to the traveling body from the i-th calculation cycle centrifugal force, m is the mass of the traveling body, and, r (i) is
Figure 112013101097152-pat00033
Is the radius of curvature of the traveling body in the i < th > 제 7항 또는 제 10항에 있어서,
상기 (d)단계는,
(d1) 상기 주행체에 가해지는 원심력이 상기 임계값을 초과하면, 현재 계산주기에 해당하는 트랙의 지점을 에러지점으로 선정하는 단계; 및
(d2) 상기 에러지점을 포함하는 곡선의 곡선반경을 사전에 설정된 비율에 의해 증가시키고, 상기 에러지점을 포함하는 곡선의 다음에 존재하는 적어도 하나의 곡선의 곡선반경을 감소시켜 상기 트랙의 곡선반경을 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법.11. The method according to claim 7 or 10,
The step (d)
(d1) selecting a point of a track corresponding to a current calculation period as an error point, when the centrifugal force applied to the traveling body exceeds the threshold value; And
(d2) increasing the radius of curvature of the curve including the error point by a predetermined ratio, decreasing the radius of curvature of at least one curve following the curve including the error point, And a step of changing the traveling direction of the traveling body. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
상기 트랙 기하구조는 기본설계된 상기 트랙의 지점별 계획고 및 반경을 포함하고,
상기 초기 설정값은 상기 주행체의 초기속도, 초기시점에서의 상기 주행체의 위치 및 종단경사각, 공기밀도, 항력계수, 상기 주행체의 전면에서 관측했을 때 주행체의 단면적, 상기 주행체와 트랙의 마찰계수, 상기 트랙 형상에 대응하는 타원의 장축길이 및 단축길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행체의 시뮬레이션 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the track geometry includes a layout height and a radius of a track of the track,
Wherein the initial set value includes an initial velocity of the traveling body, a position and an inclination angle of the traveling body at an initial point of time, an air density, a drag coefficient, a cross sectional area of the traveling body when observed from the front surface of the traveling body, And a short axis length of the ellipse corresponding to the track shape. 제 7항, 제 8항 또는 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 주행체의 시뮬레이션 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute a simulation method of a traveling body according to any one of claims 7, 8 and 10.
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