전동차 운행에너지를 최소화 하기 위한 운전모드 결정

소개글

전동차 운행에너지를 최소화 하기 위한 운전모드 결정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차
요 약 ⅰ
표 목 차 ⅲ
그림목차 ⅴ
기호설명 ⅶ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 배경과 목적 1

Ⅱ. 전동열차의 운전모드와 운행에너지 3
2.1 전동열차 운전모드별 특성 3
2.2 전동열차 운행에너지 흐름 4
2.3 전동열차 역행, 회생에너지 5

Ⅲ. Matlab을 이용한 시뮬레이션 모델 구현 7
3.1 전동열차 구성 및 특성 7
3.2 시뮬레이션 구현을 위한 모델 8
3.3 시뮬레이션 구현 20

Ⅳ. 시뮬레이션 검증 22
4.1 시뮬레이션 주행선로 22
4.2 시뮬레이션 파라메타 23
4.3 시뮬레이션 및 실차실험 운행속도 비교 24
4.4 시뮬레이션 및 실차실험 운행에너지 비교 26

Ⅴ. 시뮬레이션 결과 및 고찰 28
5.1 시뮬레이션 진행방법 28
5.2 시뮬레이션 파라메타 29
5.3 가상선로에서의 시뮬레이션 결과 30
5.4 운행에너지를 최소화 하는 운전모드 비교 47
5.5 시뮬레이션 결과 고찰 48

Ⅵ. 결론 및 차후과제 51
6.1 결론 51
6.2 차후과제 52

참고 문헌 53
영문 요약 57

본문내용

추종하는 제어기의 설계에 적용하면 보다 최적화되고 운행에너지 절감효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
6.2 차후과제
지금까지 본 논문에서는 수동운전 방식의 전동열차를 어떤 운전모드로 운행시 운행에너지를 절감할 수 있을지에 대하여 시뮬레이션을 이용하여 알아보았다. 현재 전동열차를 수동운전 할 때 기준으로 삼는 “기준운전선도”(27)와 자동운전시의 적용되고 있는 PID제어는 운행시 목표속도를 실제속도가 잘 추종하여 정해진 시간 내 역간을 운행하여 정차지점에 정확히 정차 하도록 하였고 운행에너지 소비는 그다지 많은 고려가 없었다.
따라서 “기준운전선도”(27)와 제어기도 전동열차 특성을 고려한 타행운전을 늘릴 수 운전모드를 찾아 새롭게 적용한다면 많은 운행에너지 절감효과가 있을 것이다.
또, 추후 신설되는 경전철이나 도시철도 전동열차에 본 논문에서 제안한 운행에너지 절감을 최소화 하는 운전모드를 전환하여 자동운전 제어기에 적용한다면 보다 최적화되고 운행에너지 절감효과가 있을 것으로 기대된다.
Reference
〔1〕P.G. Howlett and P.J. Pudney, “Energy-Efficient Train Control”, Springer, 1995, pp. 1～24
〔2〕P. Firpo and S. Savio, “Optimal control strategies for energy Management in metrorail trainsit systems”, Computers in Railways Ⅳ-Vol. 2, Railway Operations, 1994, pp. 91～99
〔3〕Eugene Khmelnitsky, “On an Optimal Control Problem of TrainOperation”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 45, no.7, July. 2000, pp. 1257～1266
〔4〕H.S. Hwang, “Control Strategy for Optimal Compromise between Trip Time and Energy Consumption in a High Speed Railway”, IEEE Trans. on System Man and Cybernetics, Part A: System and Humans, Vol. 28, Issue 6, Nov, 1994
〔5〕한국고속철도건설공단 차량본부 차량연구실, “차량 및 운전성능 프로그램 개발연구(CARS)”, 1994. 12, pp. 7～48
〔6〕 Chi Tae kim, Optimal Operation for Minimizing Energy Consumption in Electric Multiple Unit“ Graduate School of Railway Science
and Technology, 2001
〔7〕산업자원부, “전동차 추진장치 기술개발 중간보고서 부록”(IGBT 소자를 이용한 전동차용 VVVF INVERTER 개발), 1998. 7, pp. 39～49
〔8〕Peter Pudney and Phil Howlett, “Optimal Driving Strategies for a Train Journey with Speed Limits”, J. Austral. Math. Soc. Ser. B36, 1994, pp. 38～49
〔9〕SMRT, “Line 6 인버터제어 전기동차 운전지침서”, 1999, pp.Ⅱ-3-1～
Ⅱ-3-8
〔10〕SMRT, MELCO(mitsubishi) Line 6 teaching materials, 2000
〔11〕황원주, “한국형 고속전철 제동시스템의 HILS”, 건국대학교 대 학원 석사논문, 1999. 12
〔12〕이남진, “한국형 고속 전철의 제동시스템과 제동제어 알고리즘”, 건국대학교 대학원 석사논문, 1999. 2
〔13〕김재영, A Study on ATO Pattern for Minimizing Energy Consumption under Urban Rail System, 철도전문대학원, 2003
〔14〕철도기술연구원, “종합제어장치 연구개발 보고서”(제4장 ATO장 치), 1997.12, pp. 62～96
Abstract
A Study on the Selection of Train Operationg Mode
Minimizing the Running Energy Consumption
Yong-Hyun Kim
(superviser : Dong Hwan Kim)
Dept. of Railway Vehicle Engineering
Graduate School of Railway Science
and Technology
Seoul National University of Technology
This paper is aiming at finding an optimal operation pattern including acceleration, deceleration, and constant accelerate in a rapid road vehicle.
To find an optimal operation pattern. firstly, it is needed to build the characteristics of urban rail vehicles. Secondly, an operation pattern to minimize running energy by changing the acceleration and deceleration speed on the imaginative route is presented.
Since PID based auto mode operation does not consider consumption energy, an optimal operation is to be investigated though employing powering and braking modes to minimize the energy consumption Once, it is found, the controller follows the predetermined operation mode.

키워드

전동차,   전동열차,   운행에너지,   운행에너지 최소화,   역행에너지,   회생에너지,   운전모드,   제동