전차선로의 가선방식

전차선로의 가선방식

전차선로는 전동차의 집진장치에 직접 습동하는 전차선의 가선위치 및 재질에 따라 직접조가식, 카테나리조가식, 강체조가식, 제3궤조식으로 분류한다.

 

1. 직접조가방식

조가선을 사용하지 않고 스팬선등에 전차선을 직접 지지하는 단순한 가선방식이다. 이 방식은 건설비는 저렴하나 전차선 장력을 일정한도 이상으로 크게 하는것이 기술상 곤란하기 때문에 고속운전 구간의 가선방식으로는 부적합하며 일부 역구내 전차선유치선등 측선용 가선과 과거 시가전차선등에서 사용되었으며 전기차의 허용속도도 45km/h 이하로 제한되어 있다.

 

2. 카테나리 조가방식

이 방식은 지지물로부터 애자에 의해 조가(조架)하여 카테나리 형상으로 가설되며 이 조가선에 일정한 간격마다 행거 또는 드롭퍼의 길이를 적당히 조정함으로서 전차선을 레일면상 거의 일정한 높이로 가설하는 방식으로 열차의 고속운전에 적합한 가선 방식이다. 이 방식에도 조가선과 전차선이 거의 동일수직면상에 있도록 가설된 수직카테나리 조작방식과 조가선과 전차선이 수직면에 대해서 옆으로 경사지게 가설된 경사 카테나리 조가방식이 있다.

가. 수조식

수조식이 카테나리방식의 기본형으로 되어 있으며 현재 각국에서 시설되어 있는 구조에는 다음과 같은 것이 있다.

(1) 심플카테나리방식(Simple Catenary System)

수조식의 가장 일반적인 형식으로서 지지물에 애자 및 브래키트에 조가선을 가설하여 행거 및 드롭퍼에 의해 전차선을 지지하는 카테나리 조가방식중 에서도 구조가비교적 간단 하므로 일반적으로 채용되고있다.

그러나 심플카테나리방식은 판타그래프가 습동할 경우 경간 중앙부와 지지점 밑에서는 전차선의 압상차가 크며 압상력이 균일하지 않아 전차선으로부터 이선되기 쉬우므로 100km/h 이하에서 사용되며 우리나라에서의 현재 가선방식은 모두 이 방식으로 한다.

(2) 변형Y형 심플카테나리 방식

심플카테나리식의 지지점 부근에 Y선을 삽입한 것으로 지지점 밑에서의 판타그래프의 압상량과 경간중간 중앙부의 압상량과의 차가 적으며 압상량이 거의 균일화되어 심플카테나리식의 결점이 개선되므로 120km/h 정도까지의 고속운전에 적용되고 있으나 Y선의 보수에 난점이 있다.

(3) 콤파운드 카테나리식(Compound Catenary System)

심플카테나리식의 조가선과 전차선의 사이에 보조조가선을 가설하여 조가선에다 조가시킨 다음 다시 보조조가선에다 행거로서 전차선을 조가하는 구조로 되어 있으며 이 방식은 판타그래프에 의한 전차선의 압상특성이 극히 양호하며 또한 보조조가선에는 일반적으로 경동연선 100mm2를 사용하여 급전선의 역할을 겸하게 하기 때문에 전류용량을 크게 할 수 있으므로 수송량 및 운전속도가 특히 큰 선구에 적용한다.

이 방식의 결점으로는 구조상 지지물의 높이를 증가시켜야 하며 또한 가선중량이 크기 때문에 지지물의 강도를 크게 해야 하므로 건설비가 비싸게 된다.

 

(4) 더블심플카테나리식 (Double Simple Catenary System)

심플커테나리가선을 일정한 간격을 두고 2개를 병렬로 가선한 것으로서 전차선의 압상특성(압상특성)은 심플카테나리식 보다 대폭 개선되며 전류용량도 크기 때문에 운전빈도가 높은 고속구간에 적용한다.

(5) 더블 전차선식 (Double troiiy System)

이 방식은 조가선 한선에 전차선 2선을 조가하는 것으로서 부하전류가 큰 구간에서 전차선의 전류용량을 증대 시키는 목적으로 한다.

(6) 더블 조가선식(Double Messenger Wire System)

이 방식은 2개의 조가선을 병렬로 가설하여 전차선을 행거로 조가하는 것으로서 강풍에 의한 전차선 편위의 변화를 적게하는 것을 목적으로한 내풍가선 방식으로 강풍개소의 선로구간에 사용한다.

(7) 합성심플 카테나리식 및 콤파운드 카테나리식

카테나리 조가식의 행거 또는 드롭퍼에 코일, 스프링과 담파로 된 합성소자를 설치하여 고속성능의 향상을 도모한 것으로서 이것은 합성소자의 작용에 의해서 지지점아래의 경선을 경감 시키고 압상특성을 균일하게 하며 이선과 아아크의 발생을 방지하여 고속성능을 좋게 하며 또는 전차선의 국부마모를 경감시켜 주는 효과가 있다.

 

3. 강체가선방식(剛體架線方式)

이 방식은 조가선 대신에 알루미늄합금등의 도전성 T형재(형재)를 가설하여 그 T형재에다 전차선을 직접 조가한 것으로 전차선의 압상이 없으며 전차선과 집전장치의 공진이 일어나지 않는 가선구조로서 지지점과 현조높이가 적으며 또한 곡선당김, 진동방지장치와 급전선등을 생략할 수 있으므로 터널, 지하철도 등의 협소한 선구에 사용되고 있으며 지하철공사 및 도시철도공사의 지하부전차선은 이 방식으로 설치했다.

가. 강성가선방식

이것은 강체전차선의 도전성 T형재 대신에 대구경(大口經) 즉 용량이 큰 급전조가선(예 : 1,050mm2)을 사용하고 특수 행거로소 전차선을 지지하여 스프링작용을 억제한 가선구조로서 일부 터널내의 가선방식으로서 외국에서 일부 채용하고 있다.

 

4. 제3궤조 방식

제3궤조방식은 단독의 지하철에 주로 사용되는 방식으로 가공 전차선 대신에 3도전궤조를 궤도에 따라 부설하는 방식이다.

전동차의 집전방식은 차량의 집전 장치가 차량의 측면 하부에 집전화(Coiiector Shoe)로 제3궤조와 접촉하여 집전하며 이 설비는 일본 및 유럽지역에서 사용하고 있으며 전압은 600～750(V)이다.