차륜 및 대차의 변위를 이용한 윤중 및 횡압 측정방법 및 시스템 개발

초록

철도차량은 대량수송이 수송이 가능하고 친환경적인 교통수단이다. 그러나, 철도차량의 사고가 발생시에는 수많은 인명피해 및 경제적 손실이 발생하므로 안전이 가장 중요한 요소이다. 철도차량의 사고 중에는 가장 위험한 요소는 차량이 레일을 벗어나는 탈선사고이다. 국내외에서 철도차량의 탈선사고는 간헐적으로 발생하고 있으므로 이에 대한 대비가 굉장히 중요하다. 현재의 철도차량 형식승인 제도에서는 신규 차량이 제작 시에 주행안전성 시험을 실시하여 안전성을 확보하고 있다. 그러나, 철도차량은 장기간 사용으로 인하여 차량의 노후화와 레일의 마모상태에 따라서 탈선의 위험성이 높아질 수 있다. 따라서, 철도차량이 최초 제작 시에 실시하는 주행안선성에 대한 평가가 지속적으로 수행하는 것이 철도차량의 탈선사고를 예방하기 위한 방법 중에 하나이다. 이를 위해서는 차륜과 레일에서 발생하는 윤중 및 횡압이 측정되고 평가되어야 한다. 철도차량이 최초에 제작 될 시에 사용하는 측정방법은 측정윤축과 텔레메트리 시스템을 이용한다. 측정윤축은 차륜에 발생하는 변형율을 스트레인게이지를 이용하여 측정하여 윤중 및 횡압의 하중으로 변환한다. 이때 차륜에는 홀을 가공하여야 하고 스트레인게이지는 본드를 이용하여 부착하므로 운영차량에 항시적으로 사용하기에는 내구성이 부족하다. 또한 차륜의 회전체에서 변형율 신호을 측정하여야 하기 때문에 텔레메트리 등 복잡한 시스템이 필요한다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 변위를 이용하여 윤중 및 횡압을 측정하는 시스템을 개발하였다. 윤중은 대차프레임의 스프링 변위를 이용하고 횡압은 차륜의 횡변위를 이용하므로 텔레메트리 등의 복잡한 시스템이 필요 없는 간편한 방법이다.