Bottom-Up 형식 제 3 궤조 집전장치의 설계 및 검증에 관한 연구

초록

경량전철에는 건설비 절감을 위해 터널 단면을 크게 줄일 수 있는 제3궤조 방식이 주로 적용되고 있다. 제 3궤조 방식은 궤도면 또는 차량 측방에 차량 방향을 따라 제 3궤조(급전선)를 설치하고, 급전선에 집전슈를 접촉하여 차량에 필요한 전력을 공급하는 방식이다. 제3궤조 집전방식은 Bottom-Up 접촉방식, Lateral 접촉방식, Top-Down 접촉방식이 있으며, 감전 위험을 줄이고, 급전선 위에 쌓이는 이물을 방지하기 위해 접촉면이 아래(Bottom-Up) 또는 옆(Lateral)에 설치하는 구조를 주로 이용한다. Bottom-Up 형식 제3궤조 집전장치는 국내에서 운영 중인 철제차륜 경량전철에 사용되고 있으나, 전량 해외 수입품에 의존하고 있다. 특히 약 2년 주기로 교체되는 집전슈를 전량 수입하고 있어 철도운영기관은 조달 가격 및 기간 등 운영 및 유지보수 측면에서 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 현재 국내에서 운영 중인 철제차륜 경량전철 차량과의 인터페이스 확보, 성능검증(집전용량, 운동변위량, 진동·충격 특성, 내구성, 집전슈 마모 등), 협소한 작업공간에서도 유지보수성을 향상시킨 Bottom-Up 형식 제 3 궤조 집전장치를 개발하였다. 특히, 연구개발품은 양방향형 래치장치가 구비되었고, 주요 소모품인 집전슈는 국산 소재인 구상흑연주철 (한국주물공업협동조합 규격, SPS-KFCA-D4302-5016)로 국산화 개발하였다. 개발제품(집전장치, 집전슈)은 국토교통부의 도시철도차량(철제차륜경전철) 기술기준, 표준규격(KS C IEC 60494-2)에 적합하게 설계·제작되었으며, 제 3자 공인시험기관에 의뢰하여 14가지의 평가항목에 대해 객관적으로 성능을 검증하였다.