탑승방법에 따른 에스컬레이터의 충격 비교 황수철.

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1 탑승방법에 따른 에스컬레이터의 충격 비교 황수철

2 개요 에스컬레이터의 탑승방법을 서서타기, 걸어가기, 뛰어가기로 구분하고 각각의 상태에 따른 에스컬레이터가 받는 충격을 계산하고 서서타기에 비하여 걸어가기와 뛰어가기가 에스컬레이터에 가하는 충격을 비교함

3 에스컬레이터에 탑승방법은 다음 세가지로 분류된다
에스컬레이터 탑승 방법 에스컬레이터에 탑승방법은 다음 세가지로 분류된다 손잡이를 잡고 서서가는 방법 - 서서타기 걸어 가는 방법 - 걸어가기 뛰어 가는 방법 - 뛰어가기

4 걷거나 뛸 때 중력에 의해 수직으로 가해지는 수직 충격
에스컬레이터의 스텝에 가해지는 충격의 종류 승객의 무게를 싣고 있는 중량(동하중) 걷거나 뛸 때 중력에 의해 수직으로 가해지는 수직 충격 걷거나 뛸 때 진행방향으로 가해지는 수평 충격

5 탑승 방법별 가해지는 충격 방법 충격 서서타기 걸어가기 뛰어가기 중량충격 O 진행방향 운동충격 X 중력방향

6 에스컬레이터에 탑승시 충격 에스컬레이터에 승객이 타면서 에스컬레이터가 받는 힘 즉, 충격은 충격력(F)으로 표현될 수 있다.
물리적인 표현 에스컬레이터에 승객이 타면서 에스컬레이터가 받는 힘 즉, 충격은 충격력(F)으로 표현될 수 있다. 충격력은 운동량(P)의 변화인 충격량(Ft)을 그 변화하는 시간으로 나눈 값으로 표현된다. 운동량 충격량 여기서 충격력

7 에스컬레이터에 탑승시 충격 에스컬레이터에 적용
충격력 에서 mv 는 스텝에 발이 완전히 닿았을 때의 무게와 속도를 의미한다. (완전히 닿으면 v=0 ) mv0 는 스텝에 발이 닿기 시작하는 순간의 무게와 속도를 의미한다. Δt 는 스텝에 발이 닿기 시작하는 순간부터 완전히 닿을 때까지의 시간을 의미한다. 이 식을 사용하여 에스컬레이터에 탑승 할 때 스텝이 받는 충격력, 걸어 내려갈 때 스텝이 받는 충격력, 뛰어 내려갈 때 스텝이 받는 충격력을 계산한다.

8 에스컬레이터에 탑승시 충격 계산에 필요한 요소 ① 승객의 무게 70kg ② 걸음의 발 높이 30mm ③ 뜀의 발 높이 60mm
⑤ 중력가속도 9.8m/s2 ⑥ 걸음의 정지시간 0.7s ⑦ 뜀의 정지시간 0.3s ⑧ 걸음의 속도 1.58stps ⑨ 뜀의 속도 2.53stps ⑩ 스텝의 속도 1.25stps/s ⑪ 에스컬레이터 층고 6m ⑫ 에스컬레이터 스텝수 34stps

9 중력방향의 충격 걸음과 뜀의 정지까지 걸리는 시간 ※ KBS 생노병사의 비밀- 기적의 걷기치료 ⑥ 걸음의 정지시간 0.7s

10 중력방향의 충격 탑승할 때 스텝이 받는 충격력 걸어서 탑승할 때 스텝에 발이 닿는 순간의 속도는 발의 높이에서 스텝까지 떨어지면서 중력에 의해 빨라지는 속도를 의미한다.(발이 자유낙하 한다고 가정함) 따라서 v2=2gh 의 식을 사용하여 이때의 속도 v1을 구한다. 충격력을 구하면

11 중력방향의 충격 걸어내려갈 때 스텝이 받는 충격력
걸어서 내려가면 걸을때 바닥에서 30mm와 라이저 200mm로 인하여 높이 230mm에서 자유낙하하는 것으로 가정한다. 따라서 v2=2gh 의 식을 사용하여 이때의 속도 v2을 구한다. 충격력을 구하면 - 부호이므로 스텝이 발걸음의 반대방향으로 212N의 충격을 받는다.

12 중력방향의 충격 뛰어내려갈 때 스텝이 받는 충격력
뛰어서 내려가면 발을 드는 높이가 60mm 정도이고, 라이저 200mm로 인하여 높이 260mm에서 자유낙하하는 것으로 가정한다. 따라서 v2=2gh 의 식을 사용하여 이때의 속도 v3을 구한다. 충격력을 구하면 - 부호이므로 스텝이 발걸음의 반대방향으로 527N의 충격을 받는다.

13 진행방향의 충격 ∘에스컬레이터의 수평방향 길이는 10.4m+0.8+0.8=12m ∘통과시간 12s
걸어내려갈 때 스텝이 받는 충격력 ∘에스컬레이터의 수평방향 길이는 10.4m =12m ∘통과시간 12s ∘수평속도=12m/12s=1m/s ∘수평방향의 운동량 = 70×1=70Ns ∘충격력= 70/0.7s=100N

14 진행방향의 충격 뛰어내려갈 때 스텝이 받는 충격력 ∘수평방향의 속도 통과시간 9s ∘수평속도= 12m/9s=1.33m/s
∘수평방향의 운동량 = 70×1.33=93.33Ns ∘충격력= 93.33/0.3s=311N

15 탑승방법에 따라 스텝에 가해지는 충격 탑승방법 서서타기 걸어가기 뛰어가기 중력방향충격 76.68 212.32 526.73
진행방향충격 100.00 311.11 합성 충격 234.69 611.75 충격력 배율 1 3.06 7.98

16 에스컬레이터 SYSTEM에 가해지는 충격 에스컬레이터의 시스템이 받는 충격력
지금까지는 하나의 스텝에 가해지는 충격력을 계산하였음 걷거나 뛰어 내려갈 때 에스컬레이터 전체에 가해지는 충격은 발이 닿는 스텝마다의 충격이 모두 합쳐진다. 서서탈 때 몸무게에 의한 충격이 1개의 스텝에만 가해지지만 걷거나 뛰어갈때 해당하는 충격력이 매 걸음마다 에스컬레이터에 충격을 가함

17 에스컬레이터 SYSTEM에 가해지는 충격 탑승방법에 따른 탑승이 끝날 때까지 밟는 스텝수
층고 6m, 경사도 30도, 속도 30m/min, 이동거리 13.6m, 스텝속도 1.25stps/s, 편도스텝수 34stps 탑승방법 서서타기 걸어가기 뛰어가기 탑승시간 27.2초 12초 9초 밟는 스텝수 1 19stps 23stps 속도 1.58stps/s 2.53stps/s 밟는 스텝수 = 탑승시간동안 스텝이 인입하는 숫자를 제외함 = 걸어가기 : *1.25 = 19 뛰어가기 : 34 – 9*1.25 = 22.75 속도 = 밞는 스텝수/탑승시간

18 탑승방법에 따른 에스컬레이터 시스템이 받는 충격
층고 6m, 경사도 30도, 속도 30m/min, 이동거리 13.6m, 스텝속도 1.25stps/s, 편도스텝수 34stps 탑승방법 서서타기 걸어가기 뛰어가기 탑승시간 27.2초 12초 9초 밟는 스텝수 1 19 23 속도 1.58stps/s 2.53stps/s 1스텝의 총충격력 76.68 234.69 611.75 ES의 충격력 배율 58.2 181.5

19 걷거나 뛰는 충격의 영향 걷거나 뛰게 되면 한 사람이 한번 탑승하는데 서서타기에 비하여 수 십배 혹은 수 백배의 충격을 가 함으로서 스텝을 구동하기 위해 연결된 구동장치와 동력 전달장치 등에 반복적인 충격이 가해져서 손상이 발생되거나 고장의 원인이 되어 안전사고의 위험을 확대할 수 있다. 뛰는 경우의 충격이 에스컬레이터의 동력전달장치에 큰 영향을 끼치는 것은 전동기의 전류값이 뛰어 내려 갈때 순간 순간의 피크값이 나타나는 것으로 알 수 있다. ※ 서서타기와 걸어가기에서 자유낙하로 가정하여 계산하였으므로 실제 속도는 자유낙하보다 낮으므로 뛰는 경우의 충격 배율은 더 클것으로 추정됨

20 감사합니다.