철도 화물 운송에서 휠 프로파일 측정의 디지털화

30년 넘게 IGE(Internationale Gesellschaft fur Eisenbahnverkehr, 독일국제철도운송협회)라는 이름은 유럽 철도 현장에서 잘 알려져 있으며, 이제는 현대 분석 도구의 선구자 중 하나이기도 합니다. IGE는 헥사곤의 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부의 일부인 NEXTSENSE의 광학 측정 기술을 사용하여 오래된 휠 프로파일 측정 장비를 디지털 장치로 교체하고 있습니다. 사용자 독립적인 측정값과 더 정확한 결과 그리고 버튼 터치 조작은 직원들 사이에서 큰 호응을 얻고 있습니다.

독일의 몇 안 되는 민간 철도운송 회사 중 하나인 IGE는 철도 부문에서 광범위한 서비스를 제공하고 있습니다. 화물 운송, 특수 운송 또는 관광객의 향수를 자극하는 관광 기차 여행 등 유럽 내 철로가 있는 곳이라면 어디든지 승객 그리고 특히 화물을 실어 나릅니다. 또한, 날마다 유럽의 철도를 달리는 수많은 외국 화차들을 상대해야 합니다. 여기서 안전이 최우선이라는 데는 의심의 여지가 없습니다.

각 화물 열차는 출발 전에 숙련된 철도차량정비기술자가 특히 바퀴에 주의를 기울이며 세심하게 검사를 합니다. 수동 및 육안 검사 프로세스는 열차의 길이와 화차의 상태에 따라 2~3시간 정도 소요됩니다. 이 검사를 통과한 화차에 한해서만 출발 전에 기관사에게 서류를 넘겨줍니다. 운영상 위험한 결함이 있는 경우, 화차는 대형에서 제외되어 측선으로 이동하고, 차량 소유자와 협의하여 추가 조치를 결정하게 됩니다.

차량 안전을 담당하는 IGE의 철도 운영 관리자인 Stefan Garditz는 다음과 같이 설명합니다. “화차의 품질은 이미 매우 높지만, 일종의 안전 문제로 인해 열차가 출발하지 못하는 위험이 여전히 존재합니다. 열차 바퀴의 마모 상태를 면밀히 조사해야만 이러한 결함을 발견하고 해당 화차를 조기에 운행에서 제외할 수 있습니다.”

휠 플랜지 측정

최근까지 IGE는 캘리퍼를 사용하여 개별 기차 바퀴의 마모 상태를 수동으로 확인해 왔습니다. 일반적으로 이를 위해 철도차량정비기술자가 화차 아래로 들어가 휠에 캘리퍼를 체결하는 방식으로 휠 플랜지가 측정되었습니다. 만약 의심스러운 경우 숙련된 철도차량정비기술자가 육안으로 주행 표면의 중공 트레드(hollow tread)를 결정하기도 했습니다. 

“그러나 이러한 수동 측정 방법은 측정하는 사람에 따라 다른 결과를 얻을 위험이 있습니다”라고 Garditz는 말합니다. “가장 흔한 오차원(sources of error)이 캘리퍼 사용 시 시간 압박과 잘못된 취급입니다.” 

이로 인해 일관성 있고 비교 가능한 결과를 도출하기가 불가능했습니다. 그뿐만 아니라 캘리퍼를 이용한 수동 측정 방식의 경우 특히 나이 든 세대의 철도차량정비기술자들에게는 무시할 수 없는 신체적 부담이 수반됩니다.

사용자 독립적인 측정 결과

이러한 상황에 만족하지 못하던 Garditz는 특허받은 고급 레이저 라이트 섹션 기술을 기반으로 하는 NEXTSENSE 광학 측정 기기를 알게 되었습니다. 알고리즘이 측정 장치의 기울기와 뒤틀림을 보정하여, 누가 사용하든 측정 결과가 동일합니다.

“박람회에서 처음 NEXTSENSE 측정기를 보고 테스트한 다음, IGE에 이런 것이 필요하다고 확신했습니다. 딱 이런 제품을 찾고 있었죠”라고 Garditz는 말합니다.

특히, 레이저 기반 휴대용 측정 장치인 CALIPRI Prime은 휠 플랜지 마모를 테스트할 때 마이크로미터 범위로 사용자 독립적인 측정값을 보장합니다. 몇 초 안에 측정 장치의 카메라/레이저 장치가 윤축의 주요 플랜지 치수(높이, 두께, qR 규격)를 기록합니다. 휠과 접촉할 필요가 없어 기존 게이지에서 흔히 볼 수 있는 ‘기울어진 접촉’으로 인한 오류가 발생할 위험이 없습니다.

필요한 경우 휠 너비, 중공 트레드 및 롤오버도 결정할 수 있으며, 제한 값 초과는 색상으로 구분할 수 있습니다. 측정된 변수는 검사 직후 장치에 표시되며 컴퓨터로 디지털 전송이 가능합니다.

I구식 방법을 폐지하고 디지털 측정 장치를 도입하는 데 근로자들의 저항도 없었습니다. “이를 받아들이는 데는 아무런 문제가 없었습니다. 나이 많은 동료들도 이 장치를 반겼습니다. 버튼을 눌러 빠르게 측정할 수 있기 때문에 정확도가 훨씬 더 높아지고 더 이상 차량 아래로 들어갈 필요가 없으니 육체적으로도 더 편하기 때문입니다”라고 Garditz는 말합니다.

“그 중 가장 좋은 점은 어떤 사냥 본능까지 발동시킨다는 거죠”라며 그는 웃었습니다. “제 동료들은 이제 CALIPRI Prime을 사용하여 프로파일 마모에 대한 자신의 평가를 검증하고 있습니다. 자신이 내린 결과를 확인하는 거죠. 일이 즐겁다면, 분명 제대로 하고 있는 걸 겁니다.”

다양한 적용 분야

주된 목적은 화물 열차 윤축의 무작위 프로파일 측정이지만, IGE는 CALIPRI Prime을 검사 직원 교육 과정 등 다른 유익한 방법으로도 사용합니다. “100분의 1mm로 정확한 휠 플랜지 측정값을 보면 항상 놀랍습니다”라고 Garditz는 말합니다.

“역사적인 철도 차량으로 향수를 불러일으키는 기차 여행에서도 이를 활용하고 있습니다. 최근 기차 운행 중에 비틀거리는 객차가 있었습니다. 그래서 다음 정거장에서 주머니에 든 측정기를 꺼내 휠 플랜지 마모를 점검했습니다. 이를 통해 휠은 정상이고 다른 곳에 문제가 있음을 신속하게 확인할 수 있었습니다”라고 Garditz는 말합니다.

종이 없는, 페이퍼리스(paperless) 전망

성장가도를 달리고 있는 IGE에는 명확한 목표가 있습니다. Garditz에 따르면 “오류가 발생하기 쉬운 수동 측정”을 완전히 피할 수 있도록 모든 철도차량정비기술자가 각자의 CALIPRI Prime 장치를 갖추는 것입니다. 더불어 결과 관리도 종이 없이 이루어질 것입니다. 대신 각 윤축에 바코드를 할당하여 개별 측정값이 측정 직후 차량 소유자에게 디지털 방식으로 전송되게 할 것입니다. 이를 통해 상당한 시간 절약 외에, 많은 잠재적 오차원이 생기지도 않게 될 것입니다. 

헥사곤은 이 디지털 철도 비전을 공유하여 측정 계획을 편성하고 업데이트할 수 있는 스마트폰 앱을 이미 개발했습니다. 철도차량 검사관은 실시간으로 선로변에서 차량, 차축 및 휠을 식별하기 위한 데이터를 입력할 수 있습니다.

헥사곤의 제품 개발을 살펴보면, 그의 비전은 곧 현실이 될 것입니다. 이 회사는 이미 수기로 문서를 작성할 필요가 없게 만드는 다양한 소프트웨어 솔루션을 연구하고 있습니다. 현재 앱과 스마트폰으로 측정 계획을 이미 관리할 수 있으며 차량, 차축 및 휠을 식별하기 위한 데이터를 선로에서 직접 입력할 수 있습니다.