“열차 탈선사고 유발 레일 변형” 무선통신 모니터링으로 막는다

- 철도연, 인천 1호선에 ‘실시간 모니터링 시스템’ 구축

레일온도 및 대기온습도를 측정하기 위한 센서 노드의 구성 및 설치 모습.[한국철도기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국철도기술연구원은 인천도시철도 1호선에 ‘무선통신 기반 장대레일 실시간 모니터링 장기계측 시스템’을 구축했다.

장대레일 실시간 모니터링 장기계측 시스템은 레일의 온도 및 대기의 온도와 습도, 레일에 가해지는 윤중과 가속도 등 궤도의 상태를 실시간으로 모니터링하는 시스템이다.

궤도의 오랜 거동 상태를 실시간 감시할 수 있도록 계측 데이터 자동 추출을 위한 실시간 모니터링 프로그램을 개발하여 해당 구간의 데이터 변화 추이를 일, 월, 년 단위로 확인 및 관리하고 있다.

열차가 다니는 길인 레일은 온도와 하중에 민감하다. 특히, 승객의 승차감 증대와 열차의 고속화를 위해 이음매가 없는 길이 200m 이상의 장대레일에서는 극심한 온도 차이로 인한 내부응력 변화로 문제가 발생될 수 있다.

영상 40도 이상의 폭염에서는 레일이 평소보다 늘어나면서 자칫 휘거나 솟아오르는 레일 장출이 발생할 수 있고, 추운 겨울에는 레일이 수축하면서 끊어지는 레일 절손 등이 일어날 수 있다.

레일의 변형이 생기면 열차 탈선사고가 발생할 수 있고, 열차 운행에 지장을 주기 때문에 레일 거동상태를 모니터링해 선제적으로 대응하는 것이 매우 중요하다.

개발된 장대레일 실시간 모니터링 장기계측 시스템은 현장에서 실시간 계측한 정보를 무선통신망으로 클라우드 웹서버에 데이터를 전달하면 컴퓨터나 휴대용 태블릿으로 손쉽게 모니터링할 수 있게 구축했다.

레일온도 및 대기의 온도와 습도를 측정하는 통신망은 측정 위치에 설치된 단말노드끼리 서로 연결하여 정보를 주고받는 메시(Mesh) 방식의 멀티홉(Multi-hop) 무선통신망을 활용한다.

이 방식은 측정범위가 넓고, 네트워크 연결지점인 일부 노드에 신호 단절이 발생하더라도 다른 노드에 연결할 수 있어 안정적인 데이터를 얻을 수 있다. 그리고, 열차 운행에 따른 간섭을 최소화할 수 있다.

장대레일 실시간 모니터링 시스템.[한국철도기술연구원 제공]

기존 철도현장에서 사용 중인 레일온도 측정은 무선통신 방식이 아니기 때문에 전원공급 가능 장소 중심의 측정에 따른 케이블 설치의 번거로움과 작업시간 증가, 케이블 길이 증가에 따른 노이즈 발생 등 제기됐던 문제들을 해소했다.

또한 측정 장비를 최소화해 레일의 상태를 간편하게 계측하고, 현장에 직접 방문해 측정하지 않더라고 원격으로 데이터를 실시간 장기적으로 관리할 수 있다.

여인호 박사는 “장대레일 실시간 모니터링 장기계측 시스템으로 레일 온도와 궤도 거동 간의 상관관계를 정립, 레일 절손을 사전에 대응하는 방법과 레일 유지보수 의사결정 기술도 확대 연구할 계획”이라고 전했다.

nbgkoo@heraldcorp.com