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철도기술

한국철도기술연구원, 철도차량용 능동조향대차 개발

- 차륜 마모, 소음을 줄이는 친환경 기술 -

 

▲곡선구간을 주행하는 철도차량


머지않아 열차를 타고 갈때 곡선구간에서 '끼익-끼익-끼익'하는 소음으로부터 벗어날 수 있게 될 전망이다.


한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 철도차량이 곡선구간을 주행할 때 과도하게 발생되는 차륜의 마모를 줄이는 급곡선 철도차량용 능동조향대차를 개발하였기 때문이다.

 

철도연은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원이 지원한 국가연구개발사업으로 서울교통공사, 제이모션, 오성기공과 공동 개발했다.


<능동조향대차>

 

능동조향기술은 철도차량의 곡선통과 성능을 향상시켜 차륜과 레일의 마모, 소음 등을 저감시키는 신기술이다.

 

곡선구간 주행 시 곡선을 실시간으로 검지하여 차륜이 곡선의 곡률반경을 따라 조향한다. 능동조향제어 알고리즘과 조향구동장치를 적용하여 차륜과 레일 사이에 발생하는 공격각 및 횡압이 최소화 되도록 작동한다.

 

기존 철도차량은 자동차와 달리 조향기능이 미흡하여 곡선구간 주행 시 차륜과 레일의 과도한 마모, 소음 및 분진 발생 등의 문제점이 있다.


<도시철도차량에 능동조향대차 적용시킨 모습>

 

특히, 국내 철도노선은 급곡선 구간이 많아 철도운영기관들은 마모, 소음, 분진 등으로 인한 유지보수 비용 증가, 승객 서비스 저하 등의 어려움을 안고 있다.

 

개발된 능동조향기술은 철도차량의 성능 한계를 극복할 수 있는 미래 철도차량 주행장치 핵심기술로 철도 선진국인 유럽, 일본 등에서도 최근에야 기술 개발에 성공했다.

 

철도연은 능동조향기술이 적용된 대차를 개발하여 주행안정성 시험과 조향제어 기능시험을 거쳐 실제 도시철도차량에 장착하여 성능검증시험을 완료했다.


< 능동조향대차 구성도>

 

 성능시험 결과, R300 이하 급곡선 통과 시 기존 차량 대비 차륜 횡압 최대 80% 이상, 차륜 소음 최대 4.4dB 감소됐으며, 탈선안전도도 크게 향상된 것으로 평가됐다.

 

철도차량에 능동조향기술을 적용할 경우, 차륜 수명이 최소 60% 이상 연장되어 차량 유지보수 비용을 절감하고 소음, 분진 발생으로 인한 민원도 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

 

유지보수 비용 절감, 소음 및 분진 발생에 의한 민원 저감

- 차륜 수명 최소 60% 이상 연장(510개월 94개월)

- 레일 마모, 손상 저감, 궤도 유지보수비용 절감(318억원)

- 급곡선 소음 및 분진 발생 저감 및 민원 저감(508억원)

- 유지보수시간 저감에 의한 차량 가용성 0.5% 제고(1,012억원


< 능동조향기술을 적용한 대차 >   

 

연구책임자인 철도연 허현무 박사는 급곡선이 많아 능동조향대차의 효용성이 높은 도시철도 차량에 우선 적용할 계획이며, “상용화될 경우 도시철도 차량으로는 세계 최초라고 전했다.


 

철도연 나희승 원장은 도시철도차량 국내 상용화 추진을 시작으로 일반철도 차량까지 기술 적용을 확대할 계획이다, “철도 핵심부품과 원천기술 개발에 더욱 힘써 국내철도산업의 해외시장 진출을 위해 노력하겠다고 밝혔다.

 

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