본 연구에서는 2층 버스 차량이 고속도로의 회전구간을 주행할 때 횡풍에 의해 발생하는 차량의 운동 모멘트를 산출하고 원심력과 편경사에 의해 발생하는 힘의 크기를 산출하여 주행 중 차체에 발생하는 회전 모멘트의 크기를 산출하였으며, 이를 통하여 선회 주행 시 횡풍과 편경사가 차량의 주행 안전성에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 연구를 위한 대상 모델은 영국의 Alexander Dennis사의 Enviro500로 하였다. 차량이 15 m/s의 횡풍을 받으며 주행할 때 차량에 발생하는 압력 저항과 압력 중심(CP)의 위치를 CFD를 이용하여 산출한 후, 산출된 값을 이용하여 차체에서 발생하는 요잉(Yawing), 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 모멘트의 값을 산출하였으며, 이론식을 이용하여 원심력 및 편경사에 의해 차체에 발생하는 힘의 크기를 합하여 횡풍, 원심력, 편경사에 의해 차체에 발생하는 힘의 크기를 산출하였다. 또한 차량의 무게, 타이어 마찰계수, 무게중심, 무게중심으로부터 각 휠 축 중심까지의 거리를 이용하여 차량의 회전 저항 모멘트의 크기를 산출하였으며, 산출된 두 힘의 크기를 이용하여 차량의 주행 안전성 여부를 판단하였다. 본 연구에서는 횡풍의 속도를 15 m/s로 고정하였으며, 차량은 60~120 km/h의 속도로 회전반경 100~300 m, 편경사 0~10 %인 고속도로의 회전구간을 정속주행 할 때 차량의 주행 안전성 여부를 판단하였다. 그 결과 편경사가 없는 구간에서 100 km/h의 속도로 회전 반경이 150 m 이하, 120 km/h의 속도로 회전반경 200 m 이하인 도로를 선회 시 모델 차량은 롤링 저항 모멘트의 크기보다 차체에 작용하는 롤링 모멘트의 값이 커져 주행 안전성을 보장할 수 없다고 판단되었다. 또한 편경사가 커질수록 차량에 작용하는 회전 모멘트의 크기는 감소하고, 회전 저항 모멘트의 크기는 증가하여 차량의 주행 안전성에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 연구 대상 모델 차량의 외부 운행 조건 변화에 따른 주행 안전성 판단 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
Recently a double decker bus service has been considered to solve the heavy traffic problem for rush hour by Kyeonggi Provincial Government. For a double decker, the height to width ratio is over 1.16 times bigger than the general high-speed single decker bus and C.G point of the model double decker bus is higher than the general bus. It could be a serious reason for the driving stability problem of a double decker vehicle such as turn-over and breakaway the lane especially under the strong side-wind condition at high-speed running.In this Analytical study, the driving characteristics of the model double decker bus has been reviewed under side-wind and superelevation condition. With CFD numerical simulation technique, the rolling, pitching and yawing moment of the model bus was calculated and compared the results to the recovery angular moments of the model bus to evaluate the dynamic stability of the bus at the given driving condition on a road. From the study, it was found that as the model vehicle moves through a straight level road, the model bus is under the stable condition at any side-wind condition. However, as the bus moves through the curved road under the side-wind condition, it could reach to the unstable condition dynamically. When the bus moves at a curved road that the radius of gyration is less than 100m under side-wind (15m/s), there is a chance of turn over of the bus. When the radius of gyration is less than 150m at 100km/h and less than 100m at 120km/h, there is a chance of the turn over of the model vehicle at zero superelevation.