Rayleigh Wave를 이용한 KTX 제동 디스크의 균열 검측 시스템 개발

Abstract

최근 KTX (Korean Train Express) 열차의 사고의 대부분은 기기의 오작동, 차량 부품의 노후와에 따른 고장 및 장애발생, 신호장치에 대한 인적오류 등이 주된 원인이였다. 특히, 차량부품 중 제동 디스크의 파손은 하부 차축 및 차륜에 충격을 가해 탈선의 우려와 고속 충돌 등 대형 인명 피해를 낳을 수 있다. 따라서 본 연구에서 KTX의 제동 디스크(Solid Type, Ventilation Type)를 형상화하고, 이를 동작시켜 균열을 측정하여 DB화 할 수 있는 균열검측시스템을 구축하였다. 제동 디스크의 표면균열을 검사하기 위하여 Rayleigh wave를 이용하였으며 수침기법으로는 제동디스크 장착상태에서 탐상의 어려움이 인하여 국부수침 탐상기법을 활용하여 제동디스크의 초음파 검사모듈을 개발하였다. 또한 제동디스크의 회전에 따라 측정된 균열을 저장할 수 있는 균열검측 자동화장치와 제동 디스크의 초음파 검사모듈을 이용하여 제동 디스크의 표면결함을 평가하였다. Recently, KTX (Korean Train Express) train stoppage accidents were mainly caused by malfunctioning equipment, aging and cracking of railway vehicles, crack breakages of brake disks, and breakages of brake disks. Breakage of brake disk can cause large-scale casualties such as high-speed collision and concern about derailment by hitting lower axle and wheel. Therefore, in this study, a brake disk with solid and ventilation type, which is the brake disk of a KTX train was modeled, and a dynamometer system was constructed to operate the disk. A Rayleigh wave was used to inspect the surface of the brake disk. An ultrasonic inspection module was developed for the brake disk by using a local immersion method due to the difficulty involved in ultrasonic inspection using an existing immersion method. In addition, the surface defects of the brake disk were evaluated using a dynamometer mock-up system and an ultrasonic inspection module of the brake disk.