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상엽 동
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1 2012 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2012A210 도시철도차량차륜상태에따른유지관리방안연구 A Study on the Maintenance in case of wheel condition of EMU 전진형 *, 김관수 *, 김우교 *, 박세영 *, 김정수 *, 김재훈 ** Jin- Hyeong Jeon, Kwan-Soo Kim, Woo- Koh Kim, Se -Young Park, Jung -Su Kim Abstract Wheel flange wear is necessarily occurred by interaction between rail and wheel of EMU and a variety of damaged wheels are directly effect on the safety and ride quality of passengers so operating agency applies various methods to improve efficiency and reliability of maintenance of wheel. In this study, I have researched the management standard and current state about wheel condition of EMU operating agency and studied the case of damaged wheel and wheel flange wear of Seoul Metro. I have researched the case of maintenance to find out the efficient management according to the wheel condition and real-time monitoring system of overseas agency. Keywords : Wheel flange wear, Real-time, Monitoring, Maintenance, EMU 초록도시철도차량의차륜은주행중레일및제륜자와의상호작용에의하여차륜답면에손상이필연적으로발생되며, 이는운행중차량의안전성과승차감에직접적인영향을미치므로운영기관에서는차륜유지보수의효율성및신뢰도를향상시키기위한각종방법들이적용되고있다. 본연구에서는도시철도운영기관의전동차차륜상태에대한관리기준및유지보수현황과서울메트로에서운용중인전동차의차륜손상유형을조사 분석하였으며, 해외운영기관의차륜결함상태관리및철도차량의실시간모니터링시스템기술개발사례를바탕으로효율적인유지관리방향을고찰하고자한다. 주요어 : 차륜이상, 실시간, 모니터링, 유지보수, 도시철도 1. 서론 철도시스템에있어시스템의고속화는승객과열차의신뢰성과안전성에대한절대적인향상을요구하며, 운영기관에서는차륜유지보수의효율성및신뢰도를향상시키기위한각종방법들이적용되고있다. 도시철도차량의경우다양한차륜손상이발생되고있으며, 차륜의유지관리는운영기관별차륜관리기준을기준으로검수자가육안및측정기구를 교신저자 : 서울메트로기술연구원 (jjh0k@seoulmetro.co.kr) * 서울메트로기술연구원 ** 한국철도기술연구원고속철도연구본부

2 사용하여손상유형판별및차륜삭정수행여부를개별판단하여시행하고있다. 그러나, 검수자가차륜을육안으로검사하여모든손상을찾기에는한계가있으며, 또한차륜관리기준이있으나검수자의주관에의한판단기준에편차가있어손상부에대한유형및삭정여부판단이동일하지못하여차륜의수명단축및차륜삭정에따른차량의가용성이현저하게저하된다. 이밖에도운행중이상소음및진동에의한민원발생시검수자는영업운행에서나타난이상현상을정확하게알기어려우며, 경우에따라구내시운전을통해진동과소음으로차륜의이상상태를판별하므로추가적인작업시간및유지관리비용이발생되고있다. 따라서본연구에서는보다효율적인차륜유지관리를위해관련법규및도시철도운영기관의차륜관리기준과서울메트로가운용중인 1~4호선전동차의 2007~2011년도차륜삭정데이터를조사분석하였으며, 해외운영기관의차륜결함상태관리및차륜의실시간모니터링시스템기술개발사례를바탕으로효율적인유지보수개선방안을고찰하고자한다. 2.1 차륜유지관리현황조사및분석 2. 조사및분석 관련법규및운영기관차륜검사 / 관리현황차륜유지관리관련법규로는도시철도법및동시행령에의거도시철도차량안전기준에관한규칙제43조에차륜의삭정 / 교환한도, 직경차, 차륜손상유형별삭정기준등의차륜유지관리기준을담고있다. 운영기관별차륜검사 / 관리규정을검토하기위해서울메트로등총 7개도시철도운영기관의규정을조사하였다. 검토결과도시철도차량안전기준에관한규칙제43조를기준으로운영기관별로자체적으로차륜검사 / 관리규정을제정하여시행하고있으며, 차륜손상유형별삭정기준에서박리, 그루빙은구체적기준이없이심한경우차륜을삭정토록제시됨에따라검수자의주관적인판단이차륜삭정여부에큰영향을줄수있는요인이된다 운영기관별검사 / 관리규정에대한주요항목별비교운영기관별차륜검사 / 관리규정은 도시철도차량안전기준에관한규칙 의내용에준하여제정되어유사하였으나, 차종및차량도입시기에따른검사주기, 손상유형에따른차륜삭정기준, 차량에조합한차륜직경기준등에서약간의차이가있다. 박리, 그루빙에대하여 6개운영기관에서는차륜답면에외경과동심원의홈 (Groove) 또는박리가심한경우차륜을삭정하나, 서울메트로는홈이 3mm 이상이거나그루빙으로인한소음이현격히발생될때차륜을삭정토록함으로써관리기준이좀더명확하게제시되었다.

3 Table 1. 도시철도차량안전기준에관한규칙과운영기관의차륜관리규정 2.2 서울메트로차륜손상현황분석서울메트로에서운용중인차륜상태를조사분석하기위해 2007 ~ 2011년도의 5년간 1 ~ 4호선전동차총 191편성에대해서울메트로에서운용중인도시철도차량유지보수정보시스템 (RIMS : Rolling stock Information Maintenance System) 의차륜삭정데이터를활용하여차륜상태매트릭스 (Matrix) 을작성하였다. 주요내용으로는작업일자, 편성번호, 차종, 차륜의손상종류및삭정전후데이터로유형을분석하였으며, 여기서는 1~4호선차륜유형별손상발생비율을분석하였다. 1호선차륜삭정량 ( 직경차, 기타원인포함 ) 은편성별주행km 감소, 전기제동사용증가등으로 2009년이후감소추세이다. 5년간차륜손상유형은그루빙 > 찰상 > 박리순으로다수발생되었으며, 전체손상유형중찰상의발생비율은전기제동사용의증가로대폭

2 3~4 호선차륜유형별손상발생비율 3 호선차륜삭정량은 2009 년까지감소추세였으나 2011 년크게증가 ( 전편성차륜특별점검에기인 ) 하였다. 5 년간차륜손상유형은찰상 > 그루빙 > 플랜지마모 > 박리순으로다수발생되었으며, 찰상이 1/3 이상을차지하고있다.

4 Fig. 1 1~2 호선차륜유형별손상발생비율 감소 (2007 년 70% 2011 년 12%) 되었으나, 상대적으로그루빙이증가 (2007 년 20%) 되었다. 2 호선차륜삭정량은 2009 년이후증가추세이다. 5 년간차륜손상유형은찰상 > 플랜지마모 > 박리 > 그루빙순으로다수발생되었으며, 찰상이차륜손상원인의약 3/5 를차지하고있다. VVVF 제어전동차의도입으로찰상의발생비율은크게감소 (2007 년 84% 2011 년 57%) 되었다. Fig. 2 3~4 호선차륜유형별손상발생비율 3 호선차륜삭정량은 2009 년까지감소추세였으나 2011 년크게증가 ( 전편성차륜특별점검에기인 ) 하였다. 5 년간차륜손상유형은찰상 > 그루빙 > 플랜지마모 > 박리순으로다수발생되었으며, 찰상이 1/3 이상을차지하고있다. 전동차내구년도도래로인한 VVVF 제어전동차의도입으로찰상의발생비율은크게감소 (2007 년 84% 2011 년 57%) 되었으나, 그루빙발생비율은 2011 년 40% 로증가되었다. 4 호선차륜삭정량은지속적으로증가추세이다. 5 년간차륜손상유형은그루빙 > 찰상 > 박리 > 박리 / 그루빙순으로다수발생되었으며, 찰상및박리의발생비율은감소추세이나그루빙은 2007 년 10% 에서 2011 년 45.8% 로크게증가되었다.

5 1~4호선 5년간의차륜손상유형은 VVVF제어전동차의도입및운용으로전기제동의사용증대로찰상의발생량은현격히줄었으나, 그루빙의발생량이급격히증가함에따라차륜손상유형별삭정기준에서박리, 그루빙은구체적기준이없이심한경우차륜을삭정토록제시됨에따라검수자의주관적판단으로삭정여부를판단삭정량이증가되는요인이된다. 2.3 국외선진국차륜유지보수현황해외의경우차륜결함부위의점검내용이철도차량운영중발생하는결함사례를상세하게분류하여찰상외에도다양한형태의결함에대하여상세한판단기준을제시하고있다. Table 2. 국외차륜결함부위점검내용 차륜결함의유형에대한관리가운영기관에서는찰상의길이와깊이, 플랜지의수직마모, 박리등으로단순하게구분되어관리토록되어있으나국외의경우다양한형태의결함에대하여매우상세하게구분되고있으며, 호주와같은경우는각결함별로등급을구분하여관리토록규정하고있어국내운영기관에서도이에대한기준이보완되어야할부분으로사료된다. 또한차량의안전성향상및유지보수비용절감을위하여철도차량의이상상태를실시간으로감시할수있는기술개발이다양하게추진되고있다. 예를들어홍콩 TSING MA 교량모니터링시스템, GIS를이용한고속열차원격모니터링시스템, 스위스의 ABB사는 RE0517등은이와유사한다양한연구들이진행중이다. 영국런던지하철의유지보수를담당하고있는 METRONET Rail에서는차륜의유지보수와모니터링에대하여스페인

6 Talgo사의차륜모니터링시스템을사용하고있으며, 차륜의허용오차를 5mm깊이까지결함을판별할수있다는것이큰장점이다. 따라서도시철도차량에도차량의이상상태를체계적으로진단하고감시할수있는모니터링시스템의기술개발이필요한시점이며, 주행안전성감시기술을기반으로차상에서차륜의손상을실시간으로감지할수있는모니터링기술을적용한다면, 본선운행중차륜에이상상태가발생하였을때신속히감지하여후속초치함으로써, 차량의안전성및신뢰성이확보될것이다. 또한데이터구축을통한차륜결함부위를세분화하여등급별로관리한다면, 지금과같이검수자가육안으로차륜을검사하여손상을찾는한계를극복할수있을뿐만아니라, 검수자의주관에의한판단기준편차를줄임으로써차륜삭정량을최소화하여경제적운영측면에서도효율적유지관리가될것으로판단된다. 3. 결론 1. 국내운용기관의차륜관련법규및유지관리는운영기관별로자체적으로차륜검사 / 관리규정을제정하여시행하고있으며, 서울메트로의전동차운용조건에따라차이는있었으나, 차륜의삭정량은증가추세에있으며, 5년간의차륜손상유형은 VVVF제어전동차의도입및운용으로전기제동의사용증대로찰상의발생량은현격히줄었으나, 그루빙의발생량이급격히증가함에따라이에대한원인으로는박리, 그루빙은구체적치수나개수의제시없이심한경우차륜을삭정토록명시됨에따라검수자의주관적인판단으로삭정여부를판단삭정량이증가되는요인으로분석된다, 불필요한삭정을차단하기위해서차륜결함부위를세분화하여등급별로구분, 조치내역을규정할수있도록운영기관의차륜삭정관리규정보완이필요할것으로사료된다. 2. 또한철도차량에서위험도가높고대형사고로이어질수있는원인이되는부분을기반으로한주행안전성감시기술이우선요구되며, 이에따른실시간으로차상에서차륜의손상을감지할수있는모니터링기술을개발적용한다면, 본선운행중차륜에이상징후가발생되면신속히감지조치하여차량의안전성및신뢰성이확보되며, 지금과같이검수자가육안으로차륜을검사하여손상을찾는한계를극복할수있을뿐만아니라, 차륜이상상태에따른삭정기준이명확하여검수자의주관에의한판단기준편차를줄임으로써, 차륜삭정량을최소화하여경제적운영측면에서도효율적유지관리가될것이라판단된다. 참고문헌 [1] 김용욱, 김재훈 철도차량모니터링기술동향분석 [2] 서울메트로, 차량분야정보화시스템차륜삭정내역 (2007~2011년) [3] ( 주 ) 정설시스템 (2007). 철도차량유지보수기준조사연구보고서 [4] 김우교등 8명 도시철도손상차륜의효율적유지관리에관한고찰 한국철도학회 2012년도춘계학술대회논문집

DBPIA-NURIMEDIA

DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words