전차선의 높이와 기울기

1. 전차선 높이

(1) 가공전차선로의 전차선 공칭 높이는 5,000[mm]에서 5,200[mm]까지로 하며, 일반철도에서 표준높이는 5,200[mm], 고속철도에서는 전차선로의 설계속도, 차량제원 등을 고려하여 최적의 높이로 한다. 다만, 속도등급 200킬로급 이하에서 해당 노선의 특수화물 적재높이를 고려하여 전 구간을 5,400[mm]까지 높일 수 있다.
(2) 제(1)항에도 불구하고 기존선 전철화에 따른 터널, 과선교 등의 높이 부족개소와 선로를 고속화하는 경우나 컨테이너를 2단으로 적재하여 운송하는 선로 등의 경우에 는 열차안전운행이 확보되는 범위내에서 해당 선로의 전차선 높이를 다르게 적용 할 수 있다.
(3) 전차선로에 사전이도(pre-sag)를 주는 경우 경간 중앙부의 전차선 높이는 그 계산 값만큼 차감한 높이로 시설한다.
(4) 건널목 구간 등에서 안전을 위하여 전차선 높이를 부분적으로 높일 수 있으며, 기존에 시설되어 있는 터널이나 과선교 및 교량 등의 구조물을 통과하여야 하는 경우에 전차선 높이를 부분적으로 낮출 수 있다.
(5) 경간 내에서 전차선의 처짐은 가장 낮은 지점의 전차선 높이가 공칭 높이보다 경간 길이의 1천분의 1이내이어야 한다.

구분	200	230	V>300 km/h
전차선 표준 높이[㎜]	5000 ～ 5500	5080 ～ 5300	5080 ～ 5300
허용 오차	±30	0+20/±10	0+20/±10

 

2. 강체전차선의 높이

(1) 전동차 전용 지하구간에서 강체전차선의 높이는 레일면상 4,750[㎜] 이상으로 하고, 차량 구조에 따라 조정할 수 있다.
(2) 일반철도 구간에서 강체전차선으로 설계할 경우 설계속도, 선로의 조건, 차량의 구조 등을 종합적으로 검토하여 전차선의 높이를 결정하여야 한다.

 

3. 전차선의 기울기

(1) 전차선 기울기는 해당 구간의 설계속도에 따라 다음 표의 값 이내로 하여야 한다.
다만 에어섹션, 에어조인트 또는 분기구간에는 기울기를 주지 않는다.

설계속도 V [km/h]	속도등급	속도등급 기울기[‰]
350＜V≤400	400킬로급	0
300＜V≤350	350킬로급	0
250＜V≤300	300킬로급	0
200＜V≤250	250킬로급	1
150＜V≤200	200킬로급	2
120＜V≤150	150킬로급	3
70＜V≤120	120킬로급	4
V≤70	70킬로급	10

 

(2) 전차선의 기울기가 시작되는 구간의 첫번째 경간과 마지막 경간은 규정 기울기 값의 1/2의 값으로 시설한다.

 

전차선의 기울기(구배)

속도 (km/h)	최대 구배 (천분률)	변화 허용 구배 (천분률)	전철주 사이의 전차선 구배
10	60	30	40
30	40	20	20
60	20	10	10
100	6	3
120	4	2	6
160	3.3	1.7	4
200	2	1	3
250	1	0.5
>250	0	0

 

 

4. 전차선의 최적높이

우리나라에 운행중인 전기차(EL 8200)를 기준으로 전차선 최소 높이 기준을 검토한 것으로 일반철도 구간에서 전차선의 표준높이를 5,200mm로 한 근거는 다음과 같다.

(1) 표준정적압상력 범위내의 최소높이(EL 8,200대 기준)
① 정적압상력범위 최소높이 계산
= 팬터접은높이 + (최대집전높이 - 접은높이) × 0.2
= 4.47m + (6.87m - 4.47m) × 0.2 = 4.95m
※ EL 8,200대 접은높이 : 4.47m
EL 8,200대 최대집전높이 : 6.87m
② 열차진동, 궤도 유지보수 여유 : 0.05m
∴ 전차선 최저 높이 = 4.95m + 0.05m = 5.00m
(3) 전차선 표준 높이는 전차선의 이도와 온도변화에 의한 상,하 변동량 등의 여유와 가장 양호한 집전성능 Position을 고려하여 5,200mm로 정한다.

 

요 소	정적상태 (≤120km/h)	동적상태 (≥120km/h)	비고
차량한계 (KG : kinematic gauge)	4,650(static)	4,700(Dynamic)	UIC 4,310+b' KR 4,500+b'
Catenary장치진동폭	0.02	0.02	설치오차와 관련
전기적이격거리[m]	0.27	0.17	UIC 606-1 KS C IEC 60913
궤도유지보수 여유[m]	0.05	0.05
전차선 Pre-sag[m]	0.03	0.03	65m기준
전차선이탈량(곡선)[m]	0.03	0.03	R=16000, Span=65m기준
전차선동적진동폭[m]	0.0	0.04	팬터가 지난 다음 아래쪽으로 진동량
전기적이격거리여유[m]	0.05	0.05	대기오염의 고려
합계	5,100	5,09+(압상량0.12) = 5,210	지지점에서 높이 (압상량 UIC 799)

350킬로급 신규 건설구간의 전차선 높이는 위와 같이 결정된 RL면상 5,100㎜를 표준 전차선 높이로 적용한다.

 

 

출처-국가철도공단 KRE-03160