Abstract
A magnetically levitating capsule train, which runs inside the sub-vacuum tube, can reach ultra-fast speeds by dramatically reducing the aerodynamic drag and friction. The capsule train uses the superconductor electrodynamic suspension (SC-EDS) method for levitation. The SC-EDS method has advantages, such as a large levitation gap and free of gap control, which could reduce the infra-construction cost. On the other hand, disadvantages, such as the large variation of the levitation-guidance gap and small damping characteristics in levitation-guidance force, could degrade the running stability and ride comfort of the capsule train. In this study, a dynamic analytical model of a capsule train based on the SC-EDS was developed to analyze the running dynamic characteristics. First, as important factors in the capsule train dynamics, the levitation and guidance stiffness in the SC-EDS system were derived, which depend non-linearly on the velocity and gap variation. A 3D dynamic analysis model for capsule trains was developed based on the derived stiffness. Through the developed model, the effects of the different running speeds on the ride comfort were analyzed. The effects of a disturbance from infrastructure, such as the curve radius, tube sag, and connection joint difference, on the running stability of the capsule train, were also analyzed.
아진공 튜브 안을 부상한 상태로 주행하는 캡슐트레인은 공기저항력 및 마찰력을 획기적으로 줄임으로써 초고속 주행이 가능하다. 캡슐트레인에서 부상방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극이 커서 인프라 건설비용이 저렴하고 별도의 부상제어가 필요 없는 장점이 있지만, 부상·안내 공극의 변화가 크고 부상 및 안내력에 댐핑 특성이 작아 주행 안정성 및 승차감을 악화시킬 수 있다. 본 연구에서는 초전도 유도 반발식 부상방식에 기반한 캡슐트레인의 동특성 해석 모델을 구축하고 이를 활용하여 캡슐트레인의 주행 특성을 분석하였다. 먼저 초전도 유도 반발식 부상에 있어서 동특성에 중요한 영향을 미치고 속도 및 공극 변화에 따라 비선형적인 특성을 보이는 부상 및 안내 강성을 도출하였고, 이러한 강성이 반영된 캡슐트레인의 3D 동특성 해석 모델을 구축하였다. 구축된 모델을 이용하여 캡슐트레인의 속도별 주행 특성이 승차감에 미치는 영향과 곡선 주행, 튜브 처짐 및 튜브 연결부 단차 등과 같은 주행 환경이 차량의 동특성 및 주행 안정성에 미치는 영향을 검토하였다.
