본 연구에서는 한국도로공사 도로교통기술원에서 수행한 충격흡수시설의 충돌시험 결과 데이터를 분석하여 충격흡수시설 설계법 개발을 위한 유용한 결과를 얻고자 하였다. 분석에 사용된 CC1등급 충격흡수시설 10회, CC2등급 충격흡수시설 24회 총34회의 충돌시험 결과데이터들을 이용하여 국내 지침에 따라 탑승자 충돌속도(THIV)와 탑승자 가속도(PHD)를 계산하였고 총34회의 충돌시험데이터에서 Y축 가속도와 Yaw 각속도를 무시하고 X축 가속도 충돌시험데이터만을 이용해 탑승자 충돌속도(THIV)와 탑승자 가속도(PHD)를 계산하였다. 비교분석 결과 충격흡수시설의 탑승자 안전도가 오차율 2% 미만으로 나타나 X축 가속도 충돌시험데이터만을 이용한 탑승자 안전도 계산의 유효성이 증명되었다. 충돌시험 데이터 중 X축 가속도를 적분하여 얻은 흡수에너지와 초기 충돌차량의 충돌에너지를 비교분석한 결과, 거의 정확히 일치하여 X축 가속도만을 사용한 충격흡수시설의 충돌거동 분석이 가능하였다. 본 논문에서는 충격흡수시설의 실물차량 충돌시험데이터를 이용해 탑승자의 안전도 및 충돌거동을 분석함으로써 일차원을 적용한 충격흡수시설의 설계법 개발의 근간을 마련하였다.
The performance of crash cushion systems is certified through the full scale crash tests by the standard for installation and maintenance guidelines for roadside safety appurtenance. The impact severities of impacting vehicles in collision with crash cushion systems are rated by indices THIV and PHD. Crash test results are considered to study the performance of three crash cushion systems. In case of the frontal impact or the offset frontal impact, the results show that THIV values of three systems are very close to the threshold limit for the occupant protection. Also, the results show that PHD would be improper for the occupant protection performance index. In order to improve the occupant protection performance of crash cushions, ASI needs to be included in the impact severity index.
본 연구는 차량의 도로이탈을 방지하고, 충격량을 흡수하여 차량 탑승자 및 도로주변의 인도를 횡단하는 보행자를 보호하기 위한 차량용 방호울타리에 관한 연구로서 LS-DYNA를 이용해 탑승자 보호성능 평가시험을 시뮬레이션하였으며, 다양한 속도와 각도를 변경하여 반복 시뮬레이션을 하여 충돌조건에 따른 탑승자 보호성능을 고찰하였다. 시뮬레이션을 위한 변수의 설정은 국내차량 판매대수에 따른 평균차량의 중량을 구하고, 미국 NHTSA의 NASS를 분석하여 실제 사고가 발생하는 속도와 충돌각도구간을 검출하였다. 그 결과로 충돌속도와 충돌각도가 커질수록 THIV(탑승자 충격속도)와 PHD(탑승자 가속도) 값이 증가하는 것을 확인하였으며, 차량이 가드레일의 지주에 걸리는 현상이 발생할 때 탑승자보호성능이 크게 저하되는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 경량휠체어 탑승자의 차량 전방충돌시 안전성 평가를 위하여 동적 슬래드 충격실험을 하였다. 실험은 총 6회 시행하였으며 충격속도는 20g/48 $\pm$2km/h 였고, Hybrid III 50%ile 성인남자 인체모형을 사용하여 두부손상기준(Head Injury Criteria), 목의 굴전모멘트, 축 인장력, 전단력, 흉부 가속도. 두부, 휠체어, 무릎의 전방 쏠림량을 측정하였으며 미국자동차학회 규격인 SAE J2249에서 제안한 동작기준 (Motion Criteria)과 미국 제너럴모터스사의 자체기준(GM-IARV)인 복합상해기준(Combined Injury Criteria)을 이용하여 안전성평가를 하였다. 실험결과는 경량 휠체어 탑승자의 전방 충돌 시 최대 상해치를 100%로 봤을 때 휠체어와 탑승자 거동의 위험도지수 MC는 52%, 탑승자의 상체 위험도지수 CIC는 60.1% 였다.
유비쿼터스 사회(Ubiquitous Society)로의 진입에 발맞추어 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 인간 중심적 편의 시스템에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 대형 시장을 갖는 차량 편의시설에 관한 연구는 지능형 차량 시스템(Intelligent Car System)을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 지능형 차량 시스템의 주요 연구는 자동 항법 장치, 사고 예방 장치, 자가 진단 시스템 등 탑승자의 편의성과 안전성을 중심으로 진행되었다. 그러나 탑승자의 사고 발생 시 응급 상황 처리를 위한 지원 시스템은 미미하다. 탑승자 부상으로 사고 신고를 하지 못할 경우, 사고지점 확인, 탑승자의 위급(현재) 상황, 부상 정보와 같은 정보를 얻을 수 없어 응급 상황 대처에 신속하지 못할 수 있다. 따라서 본 논문은 다양한 센서를 이용하여 차량의 정보를 수집하고, 사고 판단 시 차량 위치 정보, 탑승자 상황 정보를 응급 기관에 전달할 수 있는 차량용 스마트 안전장치를 설계 및 구현하였다. 테스트를 위해 Intel PXA255 MCU와 AM-3AXIS(3축 가속 센서), MDSM-1000A(지자기 센서), RX-M800S CDMA, GPS520, Alpha cam, Flex Sensor로 시스템을 제작하였으며 모의 도로 모형에서 테스트 하였다.
본 논문은 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 수전동 휠체어의 제어기를 제안한다. 제안된 방식에서는 탈부착형 수전동 휠체어 제어기는 휠체어의 기울기와 휠체어의 상관관계를 바탕으로, 탑승자의 휠체어 림 구동 상태를 추정하여 휠체어의 전동력을 전달하는 BLDCM에서 구동력을 사용자의 지령에 따라 보조하도록 제어한다. 사용자의 요구 상태는 림의 구동에 따른 휠체어의 상태를 가속도, 자이로 센서를 이용해 측정을 하게 되고, 이를 상보필터를 사용해 각도를 보정하여, 지령치를 계산하고, 구동부는 지령치에 따라 휠체어에 필요한 전동력을 발생하게 된다. 탈부착형 수전동 휠체어의 제어방식은 시뮬레이션을 통해 가능성을 검증하였다.
최근 중소 테마파크들은 방문객의 감소로 인한 운영의 어려움을 겪고 있다. 새로운 어트랙션의 도입 및 테마파크의 리뉴얼을 통해 방문객 증가를 유도하기에는 천문학적인 비용이 소요된다. 이런 비용 소모는 운영 업체의 입장에서 부담하기 쉽지 않은 구조로 새로운 방법으로 방문객의 재방문률을 높일 수 있는 방안이 필요하다. 대표적인 방안으로 최근 높은 관심으로 인해 관련 기술 및 연구가 활발히 진행되고 있는 VR 시스템의 어트랙션 적용이 있다. 많은 움직임이 없고 안정적인 속도로 운영되는 어트랙션에 VR의 콘텐츠를 적용하여 사용자의 탑승률을 높이고 이로 인해 재방문률 또한 증가 시킬 수 있을 것으로 사료되어 많은 접근이 시도되고 있다. 이 논문에서는 어트랙션의 탑승자에게 몰입감 높은 VR 콘텐츠 제공을 위해 탑승한 어트랙션의 움직임과 VR영상을 동기화 하는 매칭 모듈에 대해 제안한다. 제안하는 모듈은 가속도 센서의 움직임에 따라 1차 적분하여 속도를 산출하고 이를 2차 적분하여 거리를 산출한다. 기존의 가속도 센서를 통한 이동거리 판단에는 칼만 필터를 적용한 오차 보정, 다분화 사다리꼴 적분 등의 연산이 필요하지만 본 논문의 고정 어트랙션에서는 탑승체의 방향이 결정되어 있어 최소화된 연산으로 정확한 이동거리를 판단할 수 있을 것으로 사료된다.
차량방호 안전시설에 대한 성능의 검증은 충돌시험의 가속도와 각속도 데이터를 사용하여 산정한 탑승자 안전지수를 평가하여 이루어진다. 탑승자 안전지수로는 THIV(Theoretical Head Impact Velocity), PHD(Post-impact Head Deceleration), ASI(Acceleration Severity Index), OIV(Occupant Impact Velocity)와 ORA(Occupant Ridedown Acceleration)가 있다. 탑승자 안전지수 계산에 상이한 데이터 처리과정과 수치절차의 적용이 가능하기 때문에 동일한 시험 데이터에 대하여 다양한 탑승자 안전지수값이 결정될 수 있어서 혼란이 초래되고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 상세절차와 데이터 처리과정이 탑승자 안전지수에 미치는 영향을 조사하였다. 지침에 제시된 계측시간간격을 사용하여 차량충돌시험이 수행된다면 보간법과 수치적분방법은 THIV와 OIV 값에 영향을 크게 미치지 않았다. 그리고 PHD에 대한 10msec 이동평균방법과 데이터 처리과정의 영점보정은 탑승자 안전지수에 상당한 영향을 미치기 때문에 이에 관한 구체적인 방법이 지침에 규정되어야 한다.
콘크리트 중앙분리대 방호울타리(이하 중분대 시설)는 대표적인 강성 방호울타리로 사고차량의 중앙선 침범으로 인한 대형차량과의 충돌사고 방지를 위해 설치된다. 중앙분리대 폭을 충분히 할 수 없는 우리나라의 도로여건상 콘크리트 중앙분리대 방호울타리의 설치는 불가피하게 받아드려 지고 있으며 특히 유지관리 비용 측면에서 현실적인 대안으로 받아들여지고 있어 널리 사용되고 있다. 기존의 중분대 시설은 일반적으로 810mm 높이의 콘크리트 구조 위에 596mm 높이의 방현망을 추가하는 구조를 가지고 있으나 차량의 대형화 추세로 인해 현재 중분대 시설을 승월하는 교통사고가 빈번히 일어나고 중분대 상단의 방현망이 파괴되면서 2차 사고를 유발하는 경우가 발생하여 최근 들어 중분대 시설의 형식 개선이 요구되었다. 이러한 요구에 의해 가장 일반적이고 널리 사용되고 있는 F형과 NJ형, 약 80도의 단일경사면을 사용한 단일 경사형, 방현망을 없애고 순수한 콘크리트 방호울타리의 높이를 1,270mm로 높인 개선형 중분대 시설 형식에 대해 적정 대안을 찾아내고자 컴퓨터를 이용하여 모의 차량충돌시험을 수행하였다. 모의충돌시험에서는 구조적 안전성을 측정을 위해 대형차량의 롤(Roll)각을 측정하였고 소형차량의 경우 탑승자보호성능평가를 위해 차량이 받는 종, 횡방향 가속도 및 탑승자의 충돌속도(THIV), 탑승자의 가속도(PHD)를 측정하고 이들을 비교 검토하였다. 각 형식에 대한 컴퓨터 모의충돌시험 결과들을 종합적으로 비교 분석한 결과 차량의 안정성과 탑승자보호 성능에서 개선형 중분대 시설이 가장 안전한 것으로 나타났다.
본 논문에서는 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 하이브리드 휠체어의 동작제어방식을 제안한다. 기존에는 휠체어에 토크센서를 부착하여, 토크센서 신호의 피이드백을 통하여 보조력을 발생하는 방식이 적용되고 있지만, 제안된 방식에서는 토크센서의 사용없이 사용자의 동작을 간접적으로 검출하는 방식을 제안한다. 사용자가 휠체어의 핸드림을 조작할 때, 발생하는 휠체어의 동작을 3축 가속도 센서를 통해 모션을 예측하고, 이에 대응하는 구동력을 보조하는 PAS(Power Assist System)을 설계하였다. 사용자의 동작 예측을 위해, 3축 가속도 센서의 신호를 조합하여 전진과 후진 및 정지 상태 신호를 예측하는 방식을 시뮬레이션과 실험을 통해 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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