탈선 메커니즘 해명을 위한 차륜/레일 접촉위치 측정

초록

차륜과 레일 사이에 작용하는 힘(윤중과 횡압)을 측정하는 데에는 스트레인 게이지를 사용하는 방법이 보급되어 철도차량의 주행안전성 평가에 널리 사용되고 있다. 탈선에 대한 안전성의 평가는 탈선계수의 크기에 따라 판단하고 있지만, 탈선 메커니즘을 해명하기에는 부족한 것이 사실이었다. 차량이 주행하면서 차륜과 레일의 접촉점은 계속 변화하면서 플랜지가 레일과 접촉하기도 한다. 이렇듯, 차륜과 레일의 접촉위치는 탈선 메커니즘의 중요한 요소임에도 불구하고 실차 측정이 불가능한 상황이었다. 지금까지는 차륜 1회전 당 2회의 윤중과 횡압을 얻을 수 있는 간헐 측정법만 사용되어 왔기 때문에 접촉위치의 이동량을 얻을 수 없었다. 본 논문에서는 간헐법의 측정원리를 이용하여 간헐법 측정용 브릿지 위상을 약간 어긋나게 하여 두 쌍 이상 설치하고, 이들 출력을 적절한 함수를 가중하여 합산하는 연속 측정법으로 접촉위치를 계측하였다. 연속 측정법은 원주방향의 하중 이동에 대해서 출력이 나오는 범위가 넓고, 침목방향의 하중 이동에 대해서도 원주 방향의 어느 위치에서도 브릿지 출력과 침목 방향 하중 부하 위치 사이에 선형적인 관계가 있다는 것이 확인되었다. 연속 측정방법으로 주행 중의 윤축 거동에 대하여 진일보한 해명이 가능하게 되었으며, 주행안전성 평가와 탈선 현상의 해명에 도움이 될 수 있으리라 기대한다."