[논문]인천국제공항철도 전동차의 주행안전성 평가

홍용기; 유원희; 이희성

인천국제공항철도 전동차의 주행안전성 평가
The Evaluation for Running Safety of Incheon International Airport Railway EMU 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.10 no.5 = no.42, 2007년, pp.619 - 625

홍용기 (서울산업대 철도전문대학원) , 유원희 (한국철도기술연구원) , 이희성 (서울산업대 철도전문대학원)

초록
AI-Helper

본 논문은 인천국제공항철도에서 운행하고 있는 전동차의 동적특성시험을 수행한 결과이다. 인천국제공항철도의 직통형 전동차는 국내 처음으로 120km/h로 주행한 차량으로 탈선계수를 공차와 만차로 구분하여 측정하였다. 탈선계수측정결과 탈선에 대한 안전성을 판단할 때 가장 기본적인 지표로 사용하는 탈선계수는 공차 때가 만차 때보다 높게 나타났으며, 공차와 만차 모두 0.8 미만이었다. 속도에 따른 탈선계수는 80km/h를 전후한 속도 대역으로 운행하는 구간이 선로상태가 좋지 않은 구간으로서 탈선계수도 증가하는 것으로 나타났다. 횡압은 공차 때에는 2.1톤 미만이었으며, 만차 때에는 2.4톤 미만으로 발생하였다. 인천국제공항철도 전동차가 120km/h 주행에서도 안전함을 탈선계수 실측에 의해 확인하였다. 그러나 본 논문에서 적용된 평가방법의 경우 시험방법이 복잡하고, 측정장치 설치의 어려움이 있으며, 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 따라서 측정이 간단한 방법으로 영업운전에서도 차량의 안전성을 확인할 수 있는 방안이 연구되어야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The dynamic characteristic test result of electric rail car which is operated in Incheon International Airport Railroad is described in this paper. Express train in Incheon International Airport Railroad drives at 120km/h first in the country and derailment coefficient was measured for empty car and full-loaded car respectively. The measurement result of derailment coefficient, a key safety indicator about derailment, of empty car was higher than full-loaded car and both were lower than 0.8. The railway state wasn't good in operated section where is serviced about 80eh and derailment coefficient also increased. Horizontal pressure was below 2.1 ton at empty car and below 2.4 ton at full-loaded car. The electric rail car in Incheon International Airport Railroad has been confirmed it's running safety at 120km/h by the measurement of derailment coefficient. But the way of assessing applied in this paper has demerits such as complication of test method, difficulty for measurement device installation and high cost. Therefore the method which is simple to measure and can certify vehicle's safety even when service driving has to be researched.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

특히 새로이 개발, 제작되어 영업운행에 투입되는 차량에 있어서 곡선 추종성과 주행 안전성의 측정과 평가는 안전을 위한 필수적인 과정이며 주행 안전성의 확보 측면에서 탈선계수의 측정읜1, 2] 다른 어떤 항목보다 중요하다고 할 수 있다. 이에 본 논문은 국내 최초로 120km/h 주행한 전동차의 신규 차량에 대한탈선계수 횡압, 윤중감소 율 등에 대한 평가를 통해 차량 주행 안전성을 확인하고, 또한 철도차량 주행 안전성 평가의 효율적인 방안을 모색하고자 한다.

제안 방법

2006년 11월 16일에 인천공항역에서 계양역까지 5개 역 구간을 대상으로 전부 대차 1위 축의 윤중과 횡압을 측정하여 탈선계수, 윤중 감소율, 횡압허용 한도 등을 분석하였다.
6량 1편성의 시험열차 전부대 차의 1위 축에 조립된 측정용 윤축의 좌우 축상 끝단에 신호발신기가 내장된 Telemeter를 설치하고 차량 내부에 Power Supply, Distributor, Telemetry Receiver, Data Recorder, Notebook Computer 등 계즉시스템을 구축하였다.
최고 속도 120km/h로 주행시험한 인천국제공항철도 신규 차량에 대한탈선계수, 횡압, 윤중감소율 등에 대한 평가를 통해 차량 주행 안전성을 확인하였으며, 본선주행시험 결과를 통해 다음과 깉은 결론을 얻었다.
측정전 구간을 차륜1회전마다 1개씩 윤중(P)을 읽고 윤중 감소 비를 계산하여 10% 단위로 나누고 빈도누적 확률로 나타내어 기준에 적용한다. 정적 윤중감소는 AP/P < 0.
측정전 구간의 탈선계수를 구하여 허용 한도의 기준에 적용하는 것으로 차륜1회전마다 1개씩 Q/P의 최대치를 구하고 0.05 단위로 구분하여 빈도누적 확률로 나타내어 기준에 적용한다. 빈도누적확률이 100%일 때 0.
탈선계수 측정용 윤축은 TC₁ (제어차)의 최 전부에 투입하여 인천공항역에서 김포공항역 방향으로 진행할 때 Leading 축이 되며 반대 방향으로 진행할 때에는 Trailing축이 되기 때문에 주행 중 궤도나 차량의 특성에 의한 영향이 보다 크게 발생하는 Leading축 주행일 때에만 분석하였다.

대상 데이터

5.2 만차 시험

시험방법과 열차 편성은 공차시험과 동일하며, 열차 운행구간은 김포공항역까지 하였다.

성능/효과

(4) 전체적으로 볼 때 차량의 주행 안전성은 양호한 것으로 판단된다. 그러나 본 논문에서 적용된 평가방법의 경우 시험 방법이 복잡하고, 측정장치 설치의 어려움이 있으며, 비용이 많이 드는 단점으로 인해 신규 차량에 대해서만 주행 안전성 평가가 수행되고 영업운전 시에는 평가가 어려운 현실이다.
4 톤 미만으로 발생하였다. 궤간 확대와 곡선통과 성능을 판단하기 위한 횡압한도는 타이플레이트가 있을 때 침목 고정 못에 작용하는 압력이 항복점에 도달하는 경우를 적용하였는데, 곡선 반경이 도시철도보다 훨씬 큰 고속전철보다는 열악하지만 도심지를 운행하는 전동차보다는 안정적인 것을 볼 수 있었다.
8 미만이었다. 속도에 따른 탈선계수는 80km/h를 전후한 속도대역으로 운행하는 구간이 선로 상태가 좋지 않은 구간으로서 탈선계수도 증가하는 것으로 나타났다.
인천국제공항철도 직통형 전동차의 시험 결과는 허용 한도를 초과하지 않았으며, 공차 때와 만차 때가 비슷한 수준이거나 오히려 공차 때의 윤중 감소가 더 많이 발생한 것으로 나타났다. 이것은 주철제 륜자를 적재하여 무게중심이 내려간 것이 요인으로 판단된다.
20은 윤중감소율에 대한 허용한도를 나타낸 것으로 모두 기준치 아래로 나타나 안전함을 보여주고 있다. 정적인 윤중의 기준은 윤중측정기를 이용한 윤중측정결과와평탄 직선구간에서의 저속 주행 시험 결과를 종합하여 Left=5.35 톤, Right=5.66 톤으로 하였다.
14는 윤중 감소율에 대한 허용 한도를 나타낸 것으로 모두 기준치 아래로 나타나 안전함을 보여주고 있다. 정적인 윤중의기준은 윤중 측정기를 이용한 윤중 측정 결과와 평탄 직선 구간에서의 저속주행시험 결과를 종합하여 Left=3.94톤 Right=4.37 톤으로 하였다.
탈선에 대한 안전성을 판단할 때 가장 기본적인 지표로 사용하는 탈선계수는 공차 때가만차 때보다 높게 나타났으며, 공차와 만차 모두 0.8 미만이었다. 속도에 따른 탈선계수는 80km/h를 전후한 속도대역으로 운행하는 구간이 선로 상태가 좋지 않은 구간으로서 탈선계수도 증가하는 것으로 나타났다.

후속연구

그러나 본 논문에서 적용된 평가방법의 경우 시험 방법이 복잡하고, 측정장치 설치의 어려움이 있으며, 비용이 많이 드는 단점으로 인해 신규 차량에 대해서만 주행 안전성 평가가 수행되고 영업운전 시에는 평가가 어려운 현실이다. 추후 새로운 시험방법에 대한 연구를 통해 간단한 방법으로도 영업운전에서도 차량의 안전성을 확보하기 위하여 주행 안전성 평가가 이루어지도록 하여야 할 것이다.

참고문헌 (5)

철도기술연구소, 철도차량의 주행안전성 평가방법, 철도기술연구보 VOL.23 NO.1, pp.198-204, 1989
UIC CODE 518, 2nd edition, April 2003, Testing and approval of railway vehicles from the point of view of their dynamic behaviour - Safety - Track fatigue - Ride quality, International Union of Railways
鐵道技術硏究資料別冊第1集, 鐵道のための試驗法？計測法, 輪軸の負荷および應力の測定法, 硏友社, pp.1-4, 1971.6.25
鐵道技術硏究資料別冊第3集, 鐵道のための試驗法？計測法, 橫壓(Q).輪重(P)測定用輪軸の整備と較正, pp.74-81, 1976.11.25, 硏友社
小野純朗著, 鐵道のスピ？ドアップ, 走行の安全および安定性の向上, 社團法人日本鐵道運轉協會, pp.63-93, 1986.12

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