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Oct 12, 2023

주목받는 철도 차량 휠 베어링 모니터링

댄 카니 | 2023년 2월 24일 국민투표 예비보고서에 따르면

댄 카니 | 2023년 2월 24일

미국 교통안전위원회(NTSB)의 예비 보고서에 따르면, 휠 베어링 과열로 인해 오하이오주 동부 팔레스타인에서 화물 열차가 탈선했습니다.

조사관들은 선로에 설치된 "핫박스" 감지기로 인해 32N 열차의 23번째 객차 베어링이 과열된 것을 발견했습니다. 이 시스템은 열차 승무원에게 설계된 상태에 대해 경고했지만, 열차를 멈추는 동안 트레일이 탈선했습니다.

운영자 Norfolk Southern은 사고가 발생한 포트웨인 라인에 핫박스 감지 시스템을 사용하고 있습니다. Villanova 동적 시스템 분석 센터에 따르면 북미에는 바퀴, 베어링, 트럭 시스템을 포함하여 결함이 있는 철도 차량 구성 요소를 식별하는 데 전념하는 6,000개 이상의 노변 감지기가 있습니다.

이러한 길가 모니터링 시스템의 대부분은 열 베어링 감지기라고 학교는 철도 차량 진단 보고서에서 밝혔습니다. 이러한 선로변 센서는 비접촉 적외선 온도 센서를 사용하여 철도 차량이 지나갈 때 베어링 하우징 온도를 모니터링합니다. 베어링 온도가 임계값(일반적으로 주변 온도보다 220°F(105°C) 높음)을 초과하면 시스템이 경고를 발생시킵니다.

이러한 온도 상승은 심각한 결함이 있는 조건에서만 발생한다고 Villanova는 말합니다. NTSB에 따르면 이번 탈선 사건도 마찬가지였다. 위원회는 마일 포스트 79.9에서 23번째 차량의 용의자 베어링 온도가 주변 온도보다 38°F 더 높았다는 사실을 발견했습니다. 열차가 다음 핫박스 감지기를 통과한 이정표 69시 01분에 베어링의 기록된 온도는 주변 온도보다 103°F 높았습니다. 20마일 후 세 번째 핫박스 감지기를 통과하는 동안 의심되는 베어링의 온도가 주변 온도보다 253°F까지 치솟았고 경보가 울렸습니다.

Norfolk Southern의 HBD 경보 임계값(주변 온도 이상) 및 베어링 기준은 다음과 같습니다.

두 번째 HBD의 주변 온도 103°F 관측은 경보를 발령하기에 충분하지 않았으며 다음 감지기에서는 상황이 이미 통제 불능 상태였습니다.

지속적인 모니터링을 통해 열차 승무원에게 더 빨리 경고를 보낼 수 있었으며 이는 가능합니다.

Global Railway Review에서 당시 Bombardier Transportation(철도 사업부는 현재 프랑스 회사 Alstom의 일부임)이자 Bombardier Transportation의 Mechatronics 제품 관리자인 Volker Brundisch는 철도 차량 상태를 모니터링하는 세 가지 방법을 설명했습니다.

처음 두 가지인 POM과 TOM은 지속적인 모니터링을 제공할 수 있지만 모든 철도 차량을 계측하는 데 비용이 많이 듭니다. 게다가 정기적인 유지 관리 및 재구축으로 인해 실패할 가능성이 높기 때문에 투자 수익이 낮아집니다. "POM은 차량 소유자에 대한 주주의 관점이 아닌 엔지니어의 관점에서 특히 흥미롭습니다."라고 Brundisch는 말합니다.

TOM은 철도 차량 간에 모니터링 장비를 교체해야 하고 작업이 수행되는 동안 해당 차량의 서비스를 중단해야 하기 때문에 다루기 힘든 것 같습니다. 반면에 PTM은 POM과 동일한 정밀도와 연속성을 제공할 수 없지만 치명적인 고장이 드물고 모든 철도 차량을 계측하는 데 드는 비용으로 인해 POM이 어려운 결정이라고 Brundisch는 결론을 내렸습니다.

베어링 제조업체이자 재구축업체인 Timken은 최대 5번의 재구축을 통해 베어링을 정기적으로 서비스하면 레일 휠 베어링을 반세기 동안 서비스 상태로 유지할 수 있다고 지적하며 이를 경제적 순환성의 예라고 부릅니다. "이 관행은 환경에 미치는 영향을 줄이고 오래된 것을 새 것으로 자동 교체하는 대신 귀중한 부품과 재료를 최대한 활용하는 오랜 전통을 이어갑니다."라고 회사는 블로그에 밝혔습니다.

회사에 따르면 베어링 재구축 소요 시간은 7~10일로, 새 베어링의 경우 6주~3개월을 기다리는 것과 비교된다. 그뿐만 아니라 팀켄의 보증은 새 베어링과 마찬가지로 재생 베어링에도 동일합니다. "사소한 작업만 하면 되는 완벽하게 좋은 베어링을 왜 버리는 겁니까?" 팀켄의 북미 철도 서비스 사업부를 관리하는 Tony Koesters가 물었습니다. "베어링의 대부분을 회수함으로써 원자재를 약 81% 줄이고 생산에 필요한 에너지를 제거합니다."