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May 11, 2024

혁신적인 복합 마스트를 통해 비용을 절감하고 철도 전기화 효율성을 높일 수 있습니다.

엔지니어링 컨설팅 회사인 Furrer+Frey는 이번 주에 철도 전기화가 수행되는 방식에 혁명을 일으킬 수 있는 혁신적인 철도 전기화용 복합 마스트를 공개할 예정입니다.

엔지니어링 컨설팅 회사인 Furrer+Frey는 이번 주에 철도 전기화가 수행되는 방식에 혁명을 일으킬 수 있는 혁신적인 철도 전기화용 복합 마스트를 공개할 예정입니다.

마스트 개발에는 대중교통 전기화 엔지니어인 Furrer+Frey가 Cranfield, Southampton 및 Newcastle 대학, 복합 재료 제조업체인 Prodrive, 철도 기술 개발자인 TruckTrain의 팀과 함께 참여했습니다. 이 프로젝트는 First Of A Kind 대회를 통해 교통부(DfT)와 Innovate UK가 일부 자금을 지원했습니다. 최초의 합성 마스트가 웨일스의 뉴포트 바로 외곽에 있는 St Bride의 피더 스테이션에서 제작 및 테스트되었습니다.

같은 크기의 전통적인 강철 마스트의 무게는 약 750kg인 반면, 합성 마스트는 약 80kg이지만 강도는 동일합니다. 무게 감소는 생산성과 비용 절감 측면에서 상당한 이점을 제공합니다.

Furrer+Frey GB 영국 프로젝트 책임자 Noel Dolphin은 NCE에 다음과 같이 말했습니다. "더 적은 연료를 사용하는 더 작고 가벼운 플랜트가 필요한 잘 설계된 마스트가 있다면 더 빨리 수행할 수 있어 더 효율적일 수 있습니다."

그러나 이는 단지 하나의 요소일 뿐이다. Dolphin은 다음과 같이 설명합니다. “자중은 더미에 있는 하중의 작은 부분일 뿐입니다. 그것은 무게, 바람, 얼음의 무게, 전선이 매달려 있는 방식 등 전체 시스템입니다. 그래서 우리는 더 가벼울 뿐만 아니라 바람 저항도 더 낮은 마스트를 설계했습니다.”

이는 파일을 제자리에 고정하는 파일이 훨씬 더 얕을 수 있다는 것을 의미하기 때문에 중요합니다.

Great Western Railway의 전기화 작업에 참여한 Dolphin은 그 중요성을 다음과 같이 설명합니다. “Great Western의 평균 말뚝 기초 길이는 4.7m였습니다. 따라서 6m 높이의 돛대가 있고 이를 지탱하기 위해 강철 더미를 땅에 두드려야 하는데, 이는 지하 약 5m입니다. 5m짜리 더미를 땅에 11,000번이나 박는 데는 엄청난 비용이 듭니다.” 지면 상태가 덜 안전한 지역에서는 파일의 깊이가 5m보다 더 깊을 수도 있습니다.

"Midland Mainline의 평균 높이는 3.7m이므로 우리는 올바른 방향으로 가고 있습니다"라고 Dolphin은 말합니다.

프로토타입 복합 마스트용 파일은 파일 깊이가 1.25m에 불과하여 이를 절반 이상 줄였습니다. 이는 지금까지 설치된 가장 얕은 전기 마스트 파일입니다.

"길이가 절반인 파일을 설치하면 두 배 더 많은 작업을 수행할 수 있고 실제 파일 가격이 저렴하므로 전체 시스템이 더 효율적이 됩니다."

하지만 이는 설치 그 이상입니다. 새 파일에는 수직 상태에서 얼마나 휘어지거나 처졌는지를 알려주는 센서가 내장되어 있어 엔지니어는 언제 교체해야 하는지 알 수 있습니다. 이는 현재 운영되는 시스템보다 훨씬 더 효율적인 시스템입니다.

"우리는 최근 런던에서 사우스엔드까지의 C2C인 Thameside에서 작업했는데 그 경로의 대부분은 습지였습니다."라고 Dolphin은 말합니다. “2년마다 우리는 나가서 모든 구조물의 기울기를 측정해야 했고, 우리가 보고 있는 구역에는 2300개의 구조물이 있습니다. 이는 누군가가 올라가서 각도를 측정하고 이를 보고서에 기록한다는 의미입니다. 그러나 여전히 운전자로부터 구조물이 기울어지기 시작했다는 보고를 가끔 받습니다. 습지로 인해 해당 경로에서는 연간 약 50개의 구조물이 교체됩니다.

“분명히 주기적으로 보고하는 구조를 가질 수 있다면 훨씬 더 나은 정보를 얻을 수 있고 그 기록도 볼 수 있지만 누군가는 나가지 않습니다. 따라서 거기에 저렴한 센서를 내장할 수 있다면 비용을 절약할 수 있습니다.”

지금까지 프로토타입 마스트 중 소수만이 제작되었으며, 그 중 두 개는 이미 실험실에서 구부러질 때까지 캔틸레버를 눌러 파괴되도록 물리적 테스트를 거쳤습니다. 이는 실제 저항이 엔지니어의 유한 요소 분석 모델에서 계산된 것과 일치하는지 확인하기 위한 것이었습니다.

시연용 마스트는 Formula 1 자동차 작업으로 가장 잘 알려진 Prodrive에서 손으로 제작했습니다. 그러나 이는 프로토타입에만 해당됩니다.