열차 탈선사고 원인조사를 위한 주행시험 결과 고찰

초록

2009년 2월 15일 및 3월 1일 수색에서 용산역으로 회송 중이던 새마을호열차가 서울역에 진입하던 중 53A 및 51A 선로전환기 부근에서 각각 탈선함에 따라, 탈선 현장인 서울역구내 북부 선로상태를 차량 통과시 동적상태에서의 윤중 및 횡압을 계측하여 취약요인을 발굴하고, 시험결과를 탈선사고 원인규명에 참조하여 사고재발 방지대책을 수립하는 데 활용하고자 한다. 차량이 주행할 때 레일과 차륜은 차량의 하중 외에 주행 시의 복잡한 운동으로 인하여 차륜은 레일에 수직방향의 힘과 수평방향의 힘을 작용시킨다. 수직방향의 힘을 윤중이라고 하고 수평방향의 힘을 횡압이라고 하면, 주행안전성 판단의 가장 중요한 지표인 탈선계수는 횡압/윤중의 비율로 나타내며, 횡압이 윤중보다 커지게 되면 차륜이 레일을 올라타거나 뛰어넘어 탈선에 이르게 되는 것이다. 주행안전성을 평가하기 위하여는 실제운용차량의 윤축에 스트레인 게이지 등을 부착한 측정용 윤축을 차량에 조립하여 실제 선로를 주행하면서 데이터를 측정하여야 한다. 이를 위하여는 사전에 정하중시험을 통해 교정된 윤축을 삽입하여야만 한다. 그러나 본 연구에서는 사고선로의 조속한 복구를 위하여 측정용 윤축을 제작할 만한 시간적 여유가 없었기에 철도차량관리단에서 1주일 만에 센서 부착과 교정작업을 마쳐야만 하는 실정이었다. 이에 따라 윤축을 손상시키지 않고 탈선계수를 계측하기 위하여 윤중을 측정하는 데에는 굽힘하중을 이용하였고, 횡압을 계측하는 데에는 휴대용 교정장치를 제작하여 철도차량관리단에서 기존의 방법과 유사한 하중교정을 실시하였다.