1. 도입

ㅇ 차량기지의 중요 지역 중의 하나가 트램 차량 대차 유지보수 지역으로, 대차는 정기적으로 교환되거나 유지 보수되며 그 프로세스는 비용이 많이 듦

- 부품의 무거운 무게와 큰 크기는 특수 장치나 방법을 요구하며, 종종 대차 유지보수는 차량기지 내의 특수한 장소에 있게 됨

- 본 보고서는 대차 유지보수 주기, 계산법 그리고 프로세스 그 자체에 관한 것임

 

2. 사례분석

2.1 영국 블랙풀(Blackpool)

ㅇ 차량기지 동쪽 끝 지역에, 하나의 선로가 우측으로 2개의 남쪽 유지보수 지역을 향해 건설되어 있으며, 리프팅 작업장소와 대차 워크숍 지역 사이에 대차가 접근할 수 있는 턴테이블이 설치되어 있음

- 대차 작업 지역은 중정비 공장 건물 남동부 코너에서, 공장 내부에 설치된 이동형 천장크레인이 움직여 내부에서 도로용 자동차의 화물 하역 공간과 통합되도록 건설되어야 하고, 이를 통해 공장 바닥과 자동차 간에 대차 이동이 자유로워야 함

<중요 특징>

ㅇ 정비대상 차량은 대차가 분리된 상태로 리프팅되어 고무 타이어를 가진 다른 이송차량에 옮겨져서, 이것을 통해 대차 프레임이 정비를 위해 레일이 미설치된 공장으로 이동할 수 있음

- 대차는 독립된 장소에서 정비되고 정비가 완료된 대차는 차량에 다시 장착되는데, 이러한 접근법이 궤도 비용을 상당히 절감하는 방법임

ㅇ 새롭게 제작된 차량 디자인은 차륜 전삭장비가 불필요할 수도 있는데, 만약 이 경우가 되면 리프팅 잭으로 차량을 리프팅할 필요없이 대차 교환이 가능하도록 언더플로어 대차 드롭 피트를 추가 건설할 것을 제안함

- 이상적으로는, 차륜 전삭장비과 대차 드롭(bogie drop) 장비는 비용 절감을 위해 한 선로에 같이 위치하는 것이 유리함

ㅇ 정비공장의 지붕 높이는 차량을 리프팅한 상태에서 대차와의 떨어진 거리를 고려해야 하며, 천장크레인으로 차량 지붕 위의 장치 제거도 고려해야 함

- 대차 턴테이블이 남쪽 끝 부분 지역에 있어, 천장크레인으로 대차를 들어 올릴 필요가 없이 다른 선로로 이동하도록 이용할 수 있음

- 이 지역에는, 가선이 불필요하며 트램 차량은 입환 트랙터나 다른 수단으로 이동함

- 대차 턴테이블은 공장 내에서의 대차 이동을 위해 필요함

ㅇ 공장 검사용 피트의 깊이는 1.2m로(레일 기준 아래), 트램 차륜과 대차 작업 과정에서 작업자에게 편안함을 제공함

<대차 턴테이블 소개>

ㅇ 수동으로 조작되는 2개의 턴테이블이 차량에서 제거된 대차의 이동과 대차 공장 내의 유지보수 선로 간의 이동 원활화를 위해 선로 남부 끝 부분에 있어야 함

- 대차 턴테이블은 25년 설계 수명으로 디자인, 제작 및 설치되어야 하며, 최대 5톤의 하중을 견뎌야 함

- 또한, 새로운 트램 차량 최소 축거인 1,880mm 그리고 최소 대차 길이 2,980mm의 대차를 지지하고 회전시킬 수 있어야 함

- 문화유산 트램의 최소 대차 축거는 약 2,743mm이며 대차 프레임 길이는 3,500mm이고, 추가로 360도 회전할 수 있어야 함

ㅇ 영국 표준 및 유럽 안전 기준인 BS EN 13674-1:2003의 레일 프로파일 56 E1에 들어맞는 레일을 가진 2대의 대차 턴테이블이 필요함

2.2 프랑스 르 그랜드 디종 차량기지(Le Grand Dijon)

ㅇ 대차 유지보수는 디종의 공장에서 시행되며, 대차 부품의 제거와 장착이 완료되기까지의 첫 번째 유지보수 수준에 제한됨

- 첫 번째 수준을 벗어나면, 특수한 유지보수가 철도차량 제작회사나 다른 전문기업에 의해 직접 수행됨

<중요 특징>

ㅇ [Citadis] 차량의 대차 유지보수는 제작회사인 알스톰이 제공하는 계획에 기반을 둠

- 그것은 정기적인 유지보수 검사와 더 긴 주기로 부품을 완전히 교환하는 것으로 구성됨

- 20,000km마다 시행되는 차륜 가공 운영과는 달리, 알스톰의 유지보수 계획은 25,000km마다 시행하기를 권고함

ㅇ 대형 유지보수 작업은 300,000km마다 시행되지만, 첫 번째 시행은 600,000km임

- 300,000km에서는 유압장치와 제동장치에 초점을 두며, 600,000km 이후의 유지보수 작업에는 대차의 중요한 유지보수 작업이 포함되어 있는데, 그 내용은 다음과 같음

ㅇ 대차의 완전 분해, 종/횡 충격 흡수장치 검토, 스테블라이저(stabiliser) 시스템 교체 ？ 고무 스토퍼 교체, 베이스와 로 스토퍼(low stoppers) 교체

ㅇ 2차 현수장치 특성 제어, 리프팅 케이블 교체, 사이드 바 조인트 교체

ㅇ 휠 베어링 교체, 서브-어셈블리 페인팅 확인 및 재도장, 브리지 시일 교체

ㅇ저전압/고전압 결선 교체, 미케니컬 브리지 셋 교체, 자분탐상, 브레이크 캘리퍼 검토

ㅇ 센터럴 브레이크 검토, 샌딩 압축기(sanding compressor) 검토, 유압 어큐뮬레이터 교체

ㅇ자기 패드 검토, 모래 분사장치 교체, 구동모터 검토, 대차의 재조립과 제어

ㅇ 600,000km에서의 유지보수 작업은 일반적으로 전체 또는 부분적으로 위탁계약을 체결함

- 대차 유지보수 작업을 위해서는 공장에 차륜 가공을 위한 피트 작업장과 특수 시설이 필요함

- 특수 공장에서 시행되는 작업은 제거된 대차의 부품 교환과 차륜 교체(차륜 밴디지와 축의 1차 현수장치 조립)로 구성됨

ㅇ 이 공장에는 6톤의 부하를 리프팅할 수 있는 이동 크레인 설비가 있음

- 이 장비는 대차가 박스에서 분리될 수 있는 리프팅 선로의 연장으로서 위치함

- 호이스트 주행로와 대차 공장 사이에서, 작업 수행 이전에 대차는 완전히 세척됨

<경험>

ㅇ 차륜, 기어박스, 구동모터 등의 특정 부품 교환을 위해서는, 대차를 보관하고 작업하는 공간이 충분해야 함

- 차량기지에서 수행되는 유지보수 작업의 첫 번째 레벨은 우수한 품질을 제공해야 하며, 숙련된 작업자가 있어야 위험을 줄일 수 있음

 

2.3 네덜란드 RET

ㅇ 로테르담 2에 제안된 대차는 [CITADIS]용으로 제안된 것과 유사한 [COREGE] 대차임

- 이 콤팩트 구조 대차의 중요한 장점은 차량의 통로 최대 폭 확보, 우수한 시인성 그리고 유지보수의 용이성임

- 기존 대차 구조에는 플렉시블 휠과 완전히 서스펜딩되는 모터와 같은 것이 포함되어 있음

<중요 특징>

ㅇ 대차 프레임의 암을 차륜의 바깥쪽으로 향하게 위치시킨 다음, 대차의 유지보수는 쉽게 수행됨

- 외부 액슬박스에 있는 기어박스를 설치하고 축의 디자인이 수행되었음

- 차륜, 구동모터, 브레이크 디스크 그리고 캘리퍼의 제거는 유지보수를 단순하게 함

ㅇ 대차의 특징

- 최대속도 70km/h, 구동대차 무게 4,075kg 그리고 부수대차는 3,030kg으로 최대 축중은 11.6톤임

- 구동대차 프레임은 1차 현수장치를 통해 횡부하, 종부하 그리고 단면부하를 레일로 전달하고, 일련의 스프링, 탄력성있는 스톱과 드라이브 로드를 통해 2차 현수장치를 통해 부하를 전달하기도 함

- 1차, 2차 현수장치 배열을 통해 과도한 인장강도를 피하고, 높이 때문에 기존의 로터리 샤프트를 쓰지 않고 U자 형의 크로스 빔을 사용함

- 기존의 플렉시블 차륜이 설치되어 조용한 주행을 보장하고 센터럴 디스크와 트러스 링으로 구성되며, 대차의 제거 없이 차륜 제거가 가능하며 휠 허브에 소음방지 유닛이 설치되어 있음

- 2차 현수장치의 낮은 부분에는 1개 또는 3개의 10mm 두께의 필러 플레이트(filler plates)가 설치되어 차륜의 마모를 보상하며, 2개의 모터가 양쪽에 2개의 차륜을 구동시킴

- 3개의 독립 작동 제동시스템이 있으며, 전기제동, 캘리퍼를 가진 기계적 마찰제동 그리고 자기 제동임

ㅇ 가장 중요한 것은 전기제동으로, 마모를 방지하고 회생제동에 사용되며 모든 조건에서 동작하기 때문임

- 보조장치로는 모래 공급기(sander) 스플래시 가드, 귀선전류시스템, 휠 플랜지 윤활장치, 속도센서 그리고 부하센서가 있음

- 부수대차의 구조는 구동대차와 유사하며, 제동시스템은 캘리퍼 디스크를 가진 기계적 마찰제동과 자기 레일 제동으로 구성됨

 

2.3 벨기에 브뤼셀 STIB

ㅇ 서로 다른 유지보수 레벨이 수행되고 있으며, [Marconi] 차량기지는 대차 유지보수가 시행되지 않음

- [STIB]는 경정비와 중정비를 구분하여 중정비를 한 곳에서 집중적으로 시행하며, 나머지 5개 차량기지는 경정비만을 시행함

<중요 특징>

ㅇ 2010년 1월 1일부터, 1단계 유지보수 서비스가 기관사 및 직원 서비스와 결합하여 비즈니스 유닛 트램(Business Unit Tram)을 구성함

- 그 이전에는, 모든 유지보수 활동이 기술적인 방향에서 3단계로 구분되어 시행됨

- 1단계 유지보수 : 차량 고장을 감소시키고 트램 네트워크 내에서 운행을 유지하기 위해 차량에 시행되는 모든 경정비 작업을 말함

ㅇ 주요 활동으로는 내/외부 세척, km 기반의 예방 유지보수, 트램 네트워크가 있음

- 2단계 유지보수 : 숙련된 작업자의 기술이 더욱 필요한 차량작업으로, 며칠에서 몇 주 동안 차량이 영업운행을 하지 않으면서 진행되는 활동임

ㅇ 주요 활동으로는 대차 유지보수, 차륜 교환, 기계적 또는 전기적 부품 수선 그리고 복잡한 고장부품의 진단으로, 이 업무를 수행하기 위해 전용의 인프라시설이 필요함

- 3단계 유지보수 : 사고 이후에 진행되는 큰 프레임워크의 작업, 부품의 추가나 개조 작업 이후에 발생하는 큰 케이블링 작업 등 높은 수준의 기술적 역량이 필요한 트램 부품에 대한 정비로, 특수한 전용의 인프라설비가 필요함

- 역사적으로, 1단계 유지보수는 차량기지에서 2단계와 3단계는 공장에서 이루어짐

ㅇ [Blackpool] 공장은 피트와 리프팅 잭을 동시에 사용하는 하나의 리프팅 시설을 선호하지만, 차량기지 내에도 리프팅 영역을 두고 있음(리프팅 잭 + 리프트 테이블)

ㅇ [STIB]의 가장 최신 트램인 T3000, T4000은 길이가 너무 길어서 기존 공장에서는 대차 유지보수가 불가능하여, 몇 년 이내에 [Haren]에 건설될 새 공장이 2단계와 3단계 유지보수를 전담하게 될 것임

- 신설 공장의 설계 개념은 [Lean]으로 프로세스에서 중요하지 않은 모든 단계를 제거하는 것임

ㅇ 그동안, 차륜과 고무장치는 [Haren] 차량기지에서 교환될 것임

- T3000과 T4000 트램의 유지보수 주기는 매 180,000km임

- T3000과 T4000 차량에 대해 매 400,000km마다 시행하는 대차 유지보수 작업에는 다음 사항이 포함됨

ㅇ 교체 : 1차 현수장치, 리댁터(redactor), 유압 그룹 그리고 캘리퍼

 

3. 기타 우수 프랙티스

ㅇ 독일의 경우, 트램 차량 유지보수는 [VDV recommendation 170]의 규정으로 관리되며, 교통회사의 중요 의무는 안전한고 적절한 관리를 진행하는 것임

- 모든 계약은 이 정책을 따라야 하며, 유지보수는 가능한 최저의 비용으로 모든 차량에 합의된 조건과 이용가능성을 보장하도록 제공되어야 함

- 이러한 목표를 달성하기 위해, 많은 유지보수 전략이 제공되며 3가지 중요 측면은 다음과 같음

ㅇ 차량의 상태 그대로의 검지, 마모 예측 그리고 최적화된 유지보수임

- 차량에 대해 정확하고 광범위한 성능 규정을 제공하는 것은 의미가 없으며 반대로, 상태 데이터에 대한 목표화된 선택이 더 중요함

<유지보수 전략의 종류>

ㅇ 차량 부품마다 수명주기가 틀리며 중요도가 틀리기 때문에, 각 서브시스템이나 모듈은 다른 유지보수 전략이 필요함

- [VDV recommendation]에서 논의되고 있는 3가지 전략은 다음과 같음

ㅇ 사후 유지보수(corrective) : 고장 발생 시 모듈의 교체

ㅇ 예방 유지보수

ㅇ 검사에 의한 유지보수

<검사에 의한 유지보수>

ㅇ 이 유지보수 전략은 검사 비용이나 수반되는 유지보수가 모든 종류의 유지보수 비용보다 낮을 때 선택됨

- 전자적 데이터 처리(EDP, Electronic Data Processing) 시스템이 이 전략을 경제적으로 만들며, 이 전략을 선호하는 이유는 중앙집중적으로 위치한 공장과 표준화된 차량 때문에 분석과 서류화 작업 비용을 낮출 수 있기 때문임

<예방 유지보수>

ㅇ 이 전략의 경우, 모듈에 대한 마모 예측이 검사결과와 제작회사의 데이터에 기반을 두고 창조되며, 이러한 종류의 유지보수는 검사의 예외로 검사비용이 너무 비싸고 특히 예측작업에 보안이 적용될 때 주로 사용됨

<사후 유지보수>

ㅇ 이 전략은 고장 모드에 대한 예측이 시행 불가능하고 다른 전략이 신뢰성을 고려하여 경제적이지 못할 때 선택됨

<취약성 관리>

ㅇ 취약 지점은 상당히 많은 수의 유사 고장을 통해 특징화되며, 취약성 관리(Vulnerability management)에는 취약성의 분석에서부터 활동의 개시까지의 모든 활동이 관련됨

- 일반적인 방법에는 유지보수 작업과정의 변화나 모듈에 대한 일반적인 성능개선이 포함됨

- 만약 새로운 차량이 보유한 취약 지점을 발견하게 되면, 운영회사는 제작회사에 수선 비용을 이전시키기 위해 노력해야 하며 이것은 원인제공자 부담 원칙을 따름

 

4. 제안사항

ㅇ 대차 유지보수는 트램 차량기지에서 매우 중요한 유지보수 작업 중의 하나로, 대차는 정기적으로 교환되거나 유지관리되어야 함

- 이 프로세스는 부품이 가진 고중량과 큰 크기 때문에 특수한 장치와 방법이 필요하며, 대차에 접근하는 여러 가지 방법이 존재함

- 대차 제거를 위해 트램 차량 전체가 리프팅되거나 트램 하부 피트에서 작업이 시행됨

ㅇ 블랙풀(Blackpool)의 경우, 중정비 작업을 위해 차량을 리프팅하여 대차를 분리하고 고무 타이어를 가진 트럭에 그것을 적재함

- 이 방법으로, 차체는 레일 없이 공장 내에서 이동하며, 만약 차륜전삭기가 의무사항이 아니라면 블랙풀(Blackpool)은 언더플로어 대차 드롭장치의 건설을 제안하며, 이를 통해, 차량의 리프팅 없이 대차 교환을 가능하게 만듦

- 차량의 지붕 위 설치 장치를 제거하고 트램 차량을 리프팅하기 위해 지붕을 높게 만드는 것이 필수적으로, 대차 턴테이블은 크레인으로 대차를 리프팅하지 않고 다른 장소로 대차를 이동시키게 함

ㅇ 디종(Dijon) 기지의 경우, 대차 유지보수를 위해 차륜 전삭을 위한 피트와 특수한 공장을 갖추고 있음

- 이 공장에서는, 부품과 차륜은 트램 차량을 리프팅 트랙에서 리프팅한 이후에 대차를 제거하여 교환함

- 600,000km에서 시행되는 중요한 유지보수 활동은 일반적으로 전체 또는 일부에 대해 위탁계약을 체결하여 진행함

ㅇ [RET] 기지에서 사용하는 대차는 [COREGE] 대차로, 우수한 접근성과 유지보수가 수월함

- 유지보수를 단순히 하려고, 차륜, 구동 모터, 브레이크 디스크와 캘리퍼가 사전에 제거됨

ㅇ [STIB] 차량기지에서, 대차 유지보수는 특수한 서비스에 의해 시행되며, 이것은 차량기지에서 시행되지 않고 다른 공장 건물에서 진행됨

- 경정비와 중정비는 분리되지만, 3년~5년 이내에 한 공장에서 통합 시행될 것임

- 이 공장은 기존의 시설보다 더 크고 우수한 장치를 설치할 예정임