철도 차량용 차축 베어링은 철도의 하중의 지지대 역할을 하며, 차륜이 미끄러지도록 해준다. 차축과 차륜을 제외한 객차에 있는 모든 하중을 지지하기 때문에 중요한 역할을 하며, 다른 부품보다 가장 먼저 결험이 생길 가능성이 높다. 발열, 윤활 등의 문제로 베어링 결함이 발생하고 파손이 진전되면 베어링의 기능을 상실하고, 바퀴가 제대로 굴러가지 않으며 열차의 중심이 흔들려 탈선해 운행이 지연되거나 인명피해까지 이어질 수 있다.

철도차량에 쓰이는 베어링은 주로 ‘원통 롤러 베어링’이다. 고속열차를 비롯해 일반 열차까지 다양하게 쓰인다. 또 롤러 베어링 중 가장 단순한 구조로 이루어져 있어서 전 세계에서 가장 많이 쓰인다.
 
원통 롤러 베어링은 초기에 스러스트 하중을 받는 방식이 문제가 되었다. 스러스트 하중이란, 축 방향의 하중을 뜻하는데, 이 스러스트 하중을 받는 방법은 두 가지가 있다. 첫 번째는 볼 베어링 형태로 점 접촉을 통해 스러스트 하중을 받는 방법이 있고 내 외륜에 턱을 만들어 면을 접촉하여 스러스트 하중을 받는 방법이 있다. 당연히 면을 접촉할 경우, 더 큰 하중을 지지할 수 있다. 때문에, 국내 일반 전동차에 쓰이는 차축용 원통 롤러 베어링은 후자의 경우가 대부분이며, 유럽에서도 보편화되어 있다.
 
실제로 철도 부문에 쓰이는 베어링은 다양한 형태로 이루어진다. 100년간 철도 부문 베어링을 제공해온 셰플러코리아의 경우, 객차·기관차용 액슬박스 베어링은 ‘구름 베어링’으로 2개의 원통 롤러 베어링과 원통 롤러 베어링 유닛, 그리고 테이퍼 롤러 베어링 유닛 등으로 구성되어 있다. 또 광석·석탄 차, 탱크차 등 특수차에 사용되는 화차용 액슬박스 베어링은 원통 롤러 베어링이 쓰일 때도 있으며, 철도 운영 회사나 지역에 따라 테이퍼 롤러 베어링이 사용되기도 한다.

철도차량 베어링이 고장 나는 주요 원인은 ‘노후화’, 즉 기계적인 수명이 다되었기 때문이다. 얼마전 발생한 신길역 탈선사고 또한 베어링이 노후화가 원인이었다.
 
코레일에 따르면, ‘기계적인 수명에 도달해서’가 90%로 가장 많았고, 예방 유지보수를 시행하면서 결함으로 교환되는 경우가 9.5%에 달했다.
 
2014년에 발생한 직산-두정역 간 새마을호 열차 탈선사고가 대표적인 예이다. 사고가 발생한 객차는 사용 기간이 20년이 지났고, 한 연구원에서 정밀 진단을 진행하여 내구 연한을 15년 연장했다. 그러나 사고차축의 차륜에서는 이미 교환 한도를 넘는 6개의 박리와 찰상이 있었고, 진동과 충격이 계속 발생했었다. 또 베어링 표면에는 이미 결함이 있었다. 당시 전국철도노동조합 파업, 설 연휴 특별 운송 등의 이유로 제대로 점검하지 못해 열차 탈선 사고로까지 이어지게 됐다.

철도공학에서 베어링 수명 주기에 대한 중요성은 계속 커지고 있다. 설치와 제거를 하는 데에 시간과 비용이 많이 걸리기 때문에 주로 마모되었을 경우에만 교체를 권한다. 이 때문에 차축 베어링은 정기적으로 유지보수와 이를 모니터링할 시스템이 필요하다.

철도 부문 베어링에 강한 셰플러코리아의 경우, 차축 베어링 모니터링 시스템을 개발 중에 있다. 모니터링 시스템은 베어링의 속도, 온도 및 진동을 측정해 데이터를 전달하고 남은 수명을 지속적으로 계산해 베어링 고장 가능성과 유지보수 주기를 예측할 수 있다.

이러한 모니터링 시스템이 필요한 이유는 크게 두 가지다. 첫째, 안전성을 높일 수 있다. 정밀 측정 장비와 검사 장비로 모든 부품을 면밀하게 검사한다. 이에 따라 베어링의 결함을 빠르게 발견할 수 있다.
둘째, 운휴 철도차량을 줄일 수 있다. 현재 고장 차량에 비해 수리 대기 차량의 수는 많은 편이다. 이를 모니터링 시스템을 통해서 줄일 수 있다. 모니터링 시스템은 유지 보수 시점과 베어링 부품의 결함 부분까지 예측이 가능하며 베어링의 교체 비용, 교체 시간 까지 모두 줄일 수 있다.