가속도 값을 이용한 궤도 불규칙도 검측

초록

궤도는 열차가 달리는 선로로서 차량의 주요 진동 원인의 하나로 승객의 안전과 좋은 승차감을 위해 양호한 상태를 유지해야 한다. 궤도의 유지 보수를 위해 가장 중요한 것은 궤도의 상태를 파악하는 것으로 한국에서는 궤도 불규칙도를 검측하기 위해 EM120, ROGER1000K 그리고 최근에 개발된 한국형 고속열차의 궤도 검측시스템이 사용되고 있다. 현재 많이 사용되는 궤도검측 방법으로 종거법, 관성법 그리고 레이져 및 고속카메라를 이용한 광학적 측정 방법 등이 있으며 각 불규칙도의 종류에 따라 선택적으로 사용된다. 그러나 궤도 검측 시스템을 갖추기 위해선 많은 비용이 들며 생산업체에 따라 각기 다른 이론으로 제품을 생산하여 각 시스템에서 구해진 데이터들의 연관성을 평가하기 어렵다[1]. 궤고 불규칙도 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 가장 좋은 방법은 데이터에서 이상으로 여겨지는 지점을 선로에서 직접 육안으로 확인해야 하지만 직접 확인하기엔 시간, 인력, 비용, 장비의 한계가 있다. 이에 대한 해결 방법으로 가속도 값을 이용하는 방법이 있다. 철도 차량의 진동 원인인 궤도 불규칙도는 스프링, 뎀퍼, 조인트 등을 거쳐 차량에 전달된다. 이는 일반 기계시스템의 시스템 동역학적 관점으로 접근할 수 있다. 본 연구에서는 입력 값인 궤도 불규칙도와 출력 값인 차량에서 측정한 가속도 값의 상관관계인 전달함수를 1/4 차량 모델링을 이용하여 구하고 임의 지점에서의 궤도 불규칙도를 계산하여 비교 분석하였다. 계산된 궤도 불규칙도 예측 값은 한국형 고속열차의 궤도검측 시스템의 궤도 불규칙도와 비교 분석하여 타당성을 검증하였다.