열차하중 측정을 위한 RWIM 시스템 개발 및 적용

초록

열차 하중은 일정 간격을 갖는 다수의 집중하중이 연행이동하중의 형태로 구조물에 지속적으로 재하된다. 또한 철제차륜과 레일의 접촉에 의해 구동되기 때문에 다양한 동적하중이 추가적으로 발생된다. 따라서 운행선상의 열차 하중을 측정하기 위해서는 정적 하중뿐만 아니라 동적 하중 계측이 필수적으로 수반되어야 한다. 도로분야에서는 이미 주행 차량 하중의 측정을 위한 WIM(Weigh In Motion)시스템이 개발되고 이를 적용하기 위한 다양한 연구가 활발히 진행고 있다. 철도 운행하중은 궤도라는 제한된 경로를 따라 재하 되기 때문에 도로교에 비해 하중의 계측이 용이하고 정량화가 쉬운 장점에도 불구하고 철도분야에서의 하중 측정 시스템에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 최근 철도교 설계하중 및 실 운행하중의 영향에 대한 체계적인 연구 수행이 진행됨에 따라 국내 전 선로에 대한 열차하중에 현황 파악이 요구되고 있다. 뿐만 아니라 고속철도, 기존철도, 도시철도의 전 분야에서 유지보수와 관련하여 운행하중에 대한 정확한 정보를 필요로 하는 실정이며 이에 따른 개선된 열차하중 측정 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 기술적 요구를 충족하기 위해 RWIM(Railroad Weigh In Motion) 시스템을 개발하였다. 개발된 RWIM 시스템은 기존 궤도상의 열차하중 측정 방식인 동적전단변형율 측정기법을 활용하고 측정을 위한 센서지그 개선, 무인계측용 제어기, 자체 전원설비로 구성되어 있다. 시스템은 무인계측, 장기측정, 저전력형의 특징을 가지고 있다. 또한 개발된 시스템의 적용성을 검증하기 위해 중앙선 구간에서 2주간에 걸쳐 실운행열차에 대한 측정을 수행하였다.