철도 진동 측정 사례, 선로전환기 반복 고장 원인 확인
작성일
영국 지하철의 한 구간에서는 열차가 지날 때마다 신호 전압이 흔들리고 선로전환기 고장이 되풀이됐습니다. 선로 옆 설비에 enDAQ 데이터로거를 붙여 출근 시간대 진동을 기록하자, 높은 진동이 고장 원인으로 드러났습니다. 시속 40 km 제한을 건 뒤로 이 설비에서는 고장이 다시 나지 않았습니다.
enDAQ가 공개한 사례를 측정 순서와 조치 결과 중심으로 정리했습니다. 측정에 쓴 장비는 배터리로 동작하는 enDAQ S4 데이터로거입니다.
측정값 없이 추정만 있던 고장 원인
문제가 된 선로전환기(분기기)는 고장이 잦아 여러 차례 운행에서 제외됐습니다. 보수를 마친 뒤에도 정상 상태로 되돌리기 어려웠습니다. 열차 통과 때마다 신호 전압 변동이 나타났습니다. 현장 엔지니어들은 진동 때문에 설비가 손상된다고 의심했습니다. 다만 이를 뒷받침할 데이터는 없는 상태였습니다.
철도 진동 측정 4단계
측정 작업은 사무실 준비와 선로 현장 작업으로 나뉘었습니다.
- 설정 → S4 데이터로거의 설정은 엔지니어가 사무실에서 끝낸 뒤 정비원에게 전달했습니다.
- 설치 → 열차가 다니지 않는 새벽 정비 시간에 정비원이 선로 옆 설비에 붙였습니다.
- 기록 → 출근 시간대에 지나가는 열차의 진동이 그대로 저장됐습니다.
- 회수 → 측정을 마친 뒤 정비원이 데이터를 업로드해 엔지니어에게 보냈습니다.
설치 시간을 좌우한 것은 공사가 필요한지 여부였습니다. 데이터로거는 배터리로 동작하므로 케이블을 끌어오지 않고 정비 시간 한 번에 부착을 마쳤습니다.
진동 데이터가 확인한 고장 원인
기록된 데이터에서는 진동 크기가 높게 나타났습니다. 분석 결과 이 진동이 신호 전압을 흔들고 선로전환기 고장으로 이어진 것으로 확인됐습니다. 이후 신호 부서와 선로 정비 부서가 같은 데이터를 검토해 진동을 낮출 방법을 결정했습니다.
| 단계 | 내용 |
|---|---|
| 조치 | 해당 구간 시속 40 km 속도 제한 |
| 확인 | 같은 위치 재측정, 진동 감소 확인 |
| 추적 | 몇 달 뒤 다시 측정, 진동 수준 확인 |
| 결과 | 조치 전 누적 승객 손실 10,000시간, 조치 뒤 같은 설비 재고장 없음 |
- 빨강 → 정상 속도로 운행할 때
- 파랑 → 시속 40 km 제한을 건 직후
- 초록 → 몇 달 뒤 추적 측정
빨강 선과 파랑 선을 겹쳐 보면 피크 위치가 저주파 쪽으로 이동해 있습니다. 열차 속도가 내려가면 진동 주파수도 따라 내려가기 때문입니다.
사례에서 드러난 데이터로거 측정 방식
설정 작업은 사무실에 있는 엔지니어 몫이었습니다. 선로 위에서 남은 일은 정비원의 부착과 회수 두 가지였습니다.
기록 구간은 고장이 의심되는 조건에 맞춰 정했습니다. 고장이 의심되는 조건은 열차 통과였습니다. 기록 구간도 열차가 오가는 출근 시간대로 잡았습니다. 그 덕분에 문제가 된 진동이 데이터에 그대로 남았습니다.
조치 효과 검증에도 같은 장비를 썼습니다. 속도 제한 직후 한 번, 몇 달 뒤 한 번 더 측정해 정상 속도 때 스펙트럼과 겹쳐 비교했습니다. 조치 전후 판단이 같은 방식으로 기록한 측정값 위에서 이루어졌습니다.
선로 설비 측정에서 유센스가 검토하는 항목
- 측정 장비 → 배터리 구동 데이터로거 한 대로 측정이 가능합니다. 전원과 배선 공사가 없으니 정비 시간 안에 부착과 회수를 끝낼 수 있습니다.
- 측정 기간 → 원인을 확인하려는 운행 조건이 기록에 들어가도록 잡습니다. 이 사례는 출근 시간대 열차 통과를 담았습니다. 샘플링과 저장 용량을 보고 가능한 기간을 계산해 드립니다.
- 결과 정리 → 받은 기록 파일은 시간 파형과 스펙트럼 그래프로 정리해 보고서로 드립니다.
정리
이 사례에서 선로전환기 반복 고장의 원인을 찾은 근거는 선로 옆에서 기록한 진동 데이터였습니다. 속도 제한 이후 같은 설비는 다시 고장 나지 않았습니다. 철도 차량이나 선로 설비 측정을 준비하시면 유센스가 현장 여건을 보고 부착 위치와 기록 기간을 정한 뒤 데이터로거 설정값을 잡아 드립니다.
