횡풍이 작용하는 속도로의 회전구간에서 도로의 편경사각이 주행차량의 전복사고에 미치는 영향에 관한 분석연구

Abstract

최근 경기도의 혼잡한 시간에 교통 문제를 해결하기 위해 2층 버스 서비스가 검토되고 있다. 2층 버스의 경우 높이와 폭의 비율이 일반 고속버스 보다 1.16배 이상 크며, 2층 버스의 C.G 점이 일반 버스보다 높다. 2층 버스가 고속 주행 시 강한 측면 바람 상태에서 차선 이탈과 같은 주행 안정성 문제가 특히 심각할 수 있다. 본 수치 해석 연구에서는 고속 주행 중 측면 바람 조건 및 편경사 조건에서 2층 버스의 주행 특성을 검토 하였다. 주어진 주행 조건에서 버스의 동적 안정성을 평가하기 위하여, CFD 수치 시뮬레이션을 이용하여 모델 버스의 롤링, 피칭 및 요잉모멘트를 계산하고, 도로 위 주어진 주행 조건하에서 모델 버스의 복구 각 모멘트 결과와 비교 하였다. 이 연구에서 모델 버스는 직선 도로를 따라 이동할 때 어떤 측면 바람 상태에서도 안정된 상태에 있다는 것을 알게 되었다. 그러나 버스가 측면 바람 상태에서 곡선 도로를 따라 이동 중에 측면 바람 (15m/s)에서 선회 반경이 100m 미만인 곡선 도로를 통과할 때 버스는 불안정한 조건에 동적으로 도달 할 수 있고 버스가 뒤집힐 가능성이 있다. 그러나 어떤 주행 조건에서도 모델 버스가 차선 이탈 가능성은 낮았다. Kyeonggi Provincial Government is considering double decker bus service to solve the problem of heavy rush hour traffic. However, the height-to-width ratio is more than 1.16 times larger than that of a general high-speed single decker bus, and the center of gravity is higher. This could cause driving stability problems, such as turnover and breakaway from the lane, especially under strong side-wind conditions at high speed. In this numerical study, the driving characteristics of a model double decker bus were reviewed under side-wind and superelevation conditions at high driving speed. The rolling, pitching, and yawing moment of the model bus were calculated with CFD numerical simulation, and the results were compared to the recovery angular moments of the model bus to evaluate the dynamic stability under given driving conditions. As the model vehicle moves on a straight level road, it is stable under any side-wind conditions. However, on a curved road under side-wind conditions, it could reach unstable conditions dynamically. There is a chance that the bus will turn over when it moves on a curved road with a radius of gyration less than 100 m under side-wind (15 m/s). However, there is a very small chance of breakaway from the lane under any driving conditions.