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차량한계 및 건축한계

차량한계와 건축한계는 서로 간에 열차의 안전운전에 필요한 최소로 유지하여야 할 공간을 정한 것으로 양자 사이에서는 침범해서는 안 될 여유 공간을 갖고 있어야 한다.

1. 차량한계

차량한계는 차량단면의 크기를 제한한 것으로 그 어떠한 부분도 그 한계 내에 들어야 되는 한계선을 차량한계라 한다.

차량은 평탄궤도상에 있어서 차체, 대차, 차륜축 등의 중심선이 궤도 중심선과 일치한 상태에 정지하고 있는 경우에 승객 또는 적재화물의 편중에 의하여 차체, 대차가 경사지지 않는 상태에서 차량한계 외로 나가지 않도록 되어 있으며 다음과 같은 조건이 충족되어야 한다.

1) 차량운전 시 동요에 따라 차량이 건조물에 접촉할 우려가 없을 것.

2) 차륜 등의 마모 또는 하중에 따라 스프링의 불균형이 된 경우에도 이 한계를 벗어나지 않아야 한다.

2. 건축한계

건축한계는 건물 및 기타의 건조물을 설치하는 경우에 적용되는 것으로 어떠한 경우에도 이 한계 내에 들어 와서는 안 되는 거리의 한계를 건축한계라 한다.

또한 차량의 운전에 지장이 없도록 궤도상에 일정한 공간을 확보하기 위하여 설정하는 한계이며 선로에 근접하는 건물이나 건조물은 이 한계 내에 설치될 수 없도록 지정되어 있다.

여기서 건물에는 정거장건물, 창고, 주택 등이 포함되며 건조물에는 승강장, 신호기, 전차선로, 교량, 터널, 자연암석, 수목 등이 포함되고 열차의 안전운전을 확보하기 위하여 유지하여야 할 최소의 공간을 정한 것이며 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.

1) 건조물을 차량한계 내에 가깝게 설치하면 차량 운전 시 동요에 의하여 차량이 건조물에 접촉할 우려가 있기 때문에 건조물은 차량한계 외에 얼마간의 간격을 두어 설치하여야 한다.

2) 어떠한 경우에도 건축한계에 저촉되는 상태가 발생하지 않도록 궤도 건조물 등의 이상에 주의하여 건축한계를 유지 확보하는 것이 필요하다.

3) 차량이 궤도곡선부를 주행 할 때에는 궤도의 Cant에 의해 기울어지므로 이를 고려, 궤도Cant량을 계산하여 건축한계를 정하여야 한다.

3. 곡선로의 건축한계

곡선로에 궤도시설 시 레일의 바깥쪽 레일을 안쪽 레일에 비해 약간 높게 시설하여 그 레일의 높이 차를 캔트(Cant)라고 하며, 이 때문에 곡선로에서 열차가 진행할 때 열차의 상단부가 터널의 안쪽으로 기울어지므로 곡선로의 건조물과 차량과의 간격을 직선로와 같은 정도로 하기 위해 차량의 편위 만큼 곡선로의 건축 한계폭을 넓혀서 안전운행에 지장이 없도록 하여야 한다.

1) 캔트(Cant)

열차가 직선로를 주행하는 경우에 차량의 중심은 거의 궤도의 중심선에 일치하여 작용하게 되고 곡선부를 통과할 경우에는 원심력이 작용하여 궤도의 외방으로 기울어져 작용하게 된다.

이 때문에 외측레일을 내측레일보다 높여서 전도되려는 힘을 억제하여 차량의 안정을 유지하도록 하고 있다.

이렇게 내측레일보다 외측레일을 높게 하여 그 높임량을 캔트(Cant)라고 한다.

위의 그림에서 다음과 같은 식이 성립한다.

b       C

--- = ---

h       G  

h :  차량중심의 높이

C : 캔트(최대160㎜)

G : 궤간

W: 차량의 중량     

캔트는 곡선의 반경이 작은 만큼 또는 열차의 속도가 빠른 만큼 커져야 한다. 일반적으로 다음 식을 사용하여 캔트를 계산한다.

여기서

C: 캔트(㎜) 

C': 허용캔트 부족량(0~100㎜)

R : 곡선반경(m)

V : 열차의 평균속도(km/h)

2) 확대궤간(Slack)

선로의 곡선부에서는 차량의 구조(고정축거리)상 차륜의 플랜지 와 레일이 맞물려 주행하게 된다.

이 때문에 내측레일을 곡선내방으로 약간 확대시킬 필요가 있다.

이 확대되는 치수를 슬랙(Slack)이라 하며 다음과 같은 식을 취하고 있다.

         1,200

S = -----------     - S'

         R

S' : 0 ～ 4[mm]

슬랙은 곡선 반경이 작은 만큼 크게 되며 그 최대한도는 25[mm]이며 그 이유는 차륜의 프랜지가 얇은 경우에 탈선할 우려가 있기 때문이다.

지하부 복선 건축한계

조가선 일반

조가선은 가공전차선에 사용되는 아연도강연선으로서 전차선을 일정한 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 드로퍼(철도청 구간 및 컴파운드카테너리 방식에서 채용), 행거 등을 이용하여 조가하여 주는 전선을 말한다.

조가선 설치도

1. 조가선에 요구되는 성능

일반적으로 전선은 부식, 기계적 진동, 마찰 등을 받아 항장력이 저하하기 때문에 내식성, 내마모성, 내진동성 등에 강한 것이 바람직하다.

조가선에 제일 요구되는 성능은 인장하중이 큰 것이지만 전차선용 전선은 단일로 사용되는 것이 아니고 행가, 드롭바 등으로 병행 구성되기 때문에 기계적 진동, 마모특성, 이종금속과의 전기화학적 접촉부식 특성 등을 고려할 필요가 있다.

1) 기계적 강도가 클 것

조가선은 전차선을 단순히 전차선을 지지하는 것만이 아니고 이선을 방지하고 고속운전을 행하기 위해 조가선 및 전차선의 장력을 크게 하여 가선의 탄성계수를 높게 하는 것이 필요하고 인장강도가 큰 것이 중요한 조건이다.

또한 높은 응력에 견딜 수 있고 진동피로 강도가 큰 것이 필요하다.

2) 내식성이 클 것

전기철도는 시가지, 공장지대, 해안지대, 산악지대 등을 지나기 때문에 아황산가스, 염수 등에 강한 내식성이 우수한 것이 필요하며 특히 도시철도는 시내구간이 많기 때문에 가스등 대기오염물질에 영향을 많이 받으므로 내식성이 커야 한다.

3) 내 마모성이 클 것

조가선은 행가, 드롭바 등으로 전차선을 지지하고 전동차 운행과 풍압에 따라 기계적 진동을 받기 때문에 지지점, 행가개소 등에 대하여 기계적 마모를 무시할 수 없다. 특히, 아연도금강연선은 피막의 손상에 따라 이종금속 접촉부식을 발생하게 하여 수명을 단축시킬 우려가 있다.

4) 도전성이 좋을 것

조가선은 전차선과 조합하여 부하전류의 일부를 흘리기 때문에 우수한 도전성도 구비하지 않으면 안된다.

5) 선팽창계수가 적절할 것

고정빔 개소의 심플카테너리 등에는 조가선의 열신축에 따라 전차선이 수평을 유지하지 않으면 고속 집전에 지장을 주기 때문에 선팽창계수가 트롤리선과 동일한 것이 좋다.

6) 부속금구와의 조화

조가선은 지지점, 접속부의 소선절단 및 부식, 손상의 확인, 이도, 장력의 조정 등이 보전상 가장 중요하다.

또한 동과 철과의 접촉(이종금속의 접촉에 따른 부식)은 가장 주의를 하여야 하는 것 중의 하나로 이 경우는 철이 부식된다.

2. 조가선의 선종

조가선은 전차선의 조가방식에 따라 여러 전선이 사용되고 있으나, 일반적으로는 동에 비교하여 강하고, 손상을 쉽게 받지 않으며 항장력이 큰 강연선이 사용되고 있다.  그러나 대도시 부근이나 화학 공장의 근처 등에는 아연 도금의 방식효과가 낮기 때문에 경동, 합금동, 스테인리스강 등의 전선을 사용하는 경우도 있다.

따라서 조가선의 선종을 결정하기 위해서는 주변 환경 등을 면밀히 조사하여 그 주변 환경에 가장 적합하고 경제적인 재질로 선정할 필요가 있다. 고로 우리나라에서는 초기에 수도권 전철의 조가선을 심플 구간에는 St 90[㎟], 헤비심플 및 콤파운드 구간에는 St 135[㎟]를 사용 하고 있고  도시철도도 다음의 조가선 두 가지를 사용한다.

1) 도시철도의 조가선(아연도강연선) 

- 본선 및 기지구내 90㎟

2) 조가선 재질의 비교

아연도금강연선은 동선에 비하여 재질강도가 크고, 외부 손상에 강하며, 항장력이 동에 비하여 2 ～ 3배로 크지만, 도전율은 동의 1/8로 도전선으로 사용하기에는 적당하지 않고 도전선과 병행하여 사용한다.

조가선 재질의 비교

3. 조가선의 절연

육교, 교량 및 승강장 상단에 시설되는 직류구간의 조가선은 소정의 이격거리를 확보할 수 있을 경우 절연할 필요가 없으나 조가선의 압상 등에 따라 접지의 우려가 있을 경우, 절연 이격거리를 확보할 수 없을 때에는 조가선에 애자를 삽입하여 무가압으로 하고, 행가에도 애자를 삽입하든지 또는 절연 행거를 사용하여야 한다.

조가선을 절연할 경우에는 그 양단에 행거 전류에 따른 행거 용손, 조가선의 용손 등의 순환 전류에 따라 사고가 발생할 우려가 있기 때문에 양단에서 조가선과 전차선을 커넥터로 접속할 필요가 있다.

반면 교류에 있어서는 유도에 의하여 무가압으로 할 수 없기 때문에 직류구간에만 시행하고 있다.

4. 조가선의 보호카바(protector)

조가선, 보조 조가선의 행거 개소 등에서 소선이 손상될 우려가 있는 경우에는 보호카바를 설치한다. 조가선, 보조 조가선의 소선을 손상하는 원인은 기계적 마모, 아크용손 및 이종금속의 접속에 의한 접속부식 등이 있으나, 이들을 방지하기 위하여 마모나 접촉 부식에 대해서는 절연하고, 아크용손에 대해서는 절연 또는 불완전 접촉의 제거를 위하여 조가선 및 보조 조가선에 보호카바를 설치한다.

곡선 반지름에 따라 취부 범위가 다른 것은 전차선의 압상에 따른 조가선과 접촉방지를 주목적으로 하기 위한 것이다.

교차개소, 평행 부분에는 가선이동에 따른 마찰 방지와 행거에 흐르는 전류가 다른 것에 비하여 크기 때문에 용손방지를 겸하고 있다.

급전 조가선, 조가선 및 보조 조가선이 동계, 알루미늄계의 경우는 전차선과 동등 또는 그 이상의 전류가 흘러 강제(鋼製) 조가선에 비하여 행거에 흐르는 전류도 크고, 아크용손의 우려도 크기 때문에 모두 보호카바를 설치한다.

보호카바가 연속하는 구간에서 카바가 벗겨진 행거는 다른 구간에 비교하여 아크용손을 일으킬 우려가 크게 된다.

이와 같은 이유로 조가선과 전차선간의 전위차 발생 방지를 위하여 커넥터(M-T)를 증설할 필요가 있다.

가. 조가선의 소선을 손상하는 원인

1) 기계적 마찰에 의한 마모

2) 아크용손(순환 전류에 의한 전식)

3) 이종금속에 의한 접촉 부식

나. 곡선 반경에 따라 취부 범위가 다른 이유

트로리선 압상에 따른 조가선과 행거의 마찰방지 목적

다. 교차개소, 평행부분에 취부 이유

1) 선 이동에 따른 마찰방지

2) 행거에 흐르는 전류가 다른 것에 비하여 크기 때문에 용손 방지를 겸한다.

3) 보호카바가 연속하는 구간에서 카바가 벗겨진 행거는 순환전류의 집중으로 다른 구간에 비하여 아크 용손이 크다.

보호카바의 취부범위

빔

전차선이나 급전선을 지지하기 위하여 두 전주 사이를 연결한 보를 빔(Beam)이라 하며 전주에 설치한 외팔보를 브라켓이라고 한다.

1. 종 류

빔의 종류에는 문형 고정빔과 기타 빔으로 구분하며, 문형 고정 빔에는 평면 트러스 빔, V형 트러스 빔, V형 라멘 트러스 빔, 사각 빔 등이 있다.

Beam 설치도

(1) 단주(A형)

전차선의 인류개소에서 단독으로 인류주와 전주경간에 있어서 곡선당김금구를 설치하지 않으면 전차선의 정해진 편위가 나오지 않을 때 또는 급전선을 별도의 방향으로 가설하는 경우 특수한 개소에만 사용된다.

(2) 고정브라켓(B형)

(가) 단선 구간의 역간, 역구내 등에서 한쪽편으로 한선의 전선만을 지지하는 개소에 설비한다.

(나) 외팔 빔의 규격

65mm×65mm×8mm 또는 75mm×75mm×9mm의 ㄱ형강을 사용한다.

(다) 보강용

ψ16[mm]의 롯드와 90[㎟]의 아연도 강연선 사용함.

(3) 가동브라켓(C형)

브라켓 본체와 전주와의 접합부를 회전축으로 하여 자유로이 좌우로 회전하여 조가선과 전차선이 온도변화에 의해 신축 하므로서 생기는 전선의 이동에 따라 동시에 그 방향으로 이동할 수 있는 구조로 되어 있으며 이 브라켓은 장간애자에 의해 전주와 절연되어 있다.

(가) 가동브라켓의 종류

1) O형 : 곡선당김금구를 사용하여 전차선을 지지물 반대쪽에서 인지하는 형식으로 도시철도 판암차량기지의 시험선, 일반선로에 사용하고 있다.  

2) I형 : 곡선당김금구를 사용하여 전차선을 지지물측에서 인지하는 형식으로서 도시철도 차량기지의 시험선, 일반선로에 사용하고 있다.

(나) 장간애자(Stem Insulator)

가동브라켓을 지지하며 전주와 브라켓간을 절연해 주는 애자로서 건조섬락전압에 비해 주수섬락전압의 저하가 적으며 그 형상은 빗물에 씻기는 효과에 비해 내오손(汚損)성이 있는 등의 이점이 있으므로 가동브라켓 방식의 채용에 따라 널리 사용되고 있다.

장간애자의 구조도

(다) 브랜치 지지금구 (Branch Suspension Fitting)

전차선로 급전분기용 전선을 가동 Bracket의 Pipe에 지지하기 위하여 사용되는 금구를 말한다

브랜치 지지금구 (Branch Suspension Fitting) 구조도

(라) 가동브라켓의 장점

1) 전차선, 조가선의 지지점이 선로방향으로 이동하기 때문에 온도가 변화할 경우 가선 카테너리의 구조가 흐트러지지 않도록 고속운전 구간의 가선에 적합하다.

2) 지지점의 회전저항이 적으므로 선로방향에 대한 장력의 변동이 적다.

3) 절연애자가 전주와 결합되는 경계에 삽입되어 있어 곡선당김, 진동방지장치는 단독으로 절연할 필요가 없으므로 장치의 하중에 의한 전차선의 경점을 적게 할 수 있다.

4) 조가선이 절연애자에 의해서 지지되어 있지 않으므로 지지물의 높이가 감소되며, 또한 지지점에서의 풍압에 의한 편위의 변화가 적게 된다.

5) 지지 빔은 선로방향의 하중에 대한 응력을 고려하지 않아도 되므로 비임은 경량화 된다.

6) 빔 전체가 절연되어 접지부와의 이격이 크므로 활선작업을 할 때 안전도가 높다.

7) 절연애자를 전주와 결합되는 경계에 설치함으로 보호설비의 배선이 용이하다.

(마) 가동브라켓의 단점

1) 가동브라켓은 선로방향으로 이동하는 구조로 되어 있으므로 회전에 의해 전차선이 궤도 중심으로부터 편위되어 허용편위를 초과하게 되면 전차선으로부터 판타그래프가 이탈할 위험이 있으므로 표준상태에 있어서의 편위를 적게 선정해 둘 필요가 있다.

2) 가동브라켓을 사용하는 경우 지지주는 일반적으로 단주를 사용하므로 풍압 등의 하중에 대해서 견딜 수 있도록 기초를 강화시킬 필요가 있다.

3) 가동브라켓 방식은 복잡한 역구내선로에는 사용이 곤란하다.

4) 장간애자를 사용하고 있으므로 자기부분의 본체가 파손될 경우 빔이 탈락하게 된다.

(4) 문형고정빔(E형)

문형고정빔은 평면트러스빔, V형트러스빔, V형라멘트러스빔, 4각빔 등의 종류가 사용되고 있으며 대전도시철도는 기지와 본선 U-Type구간에 V형 트러스빔을 사용하고 있다.

(가) V형 라멘트러스빔

V형 라멘트러스 빔의 구조는 V형 트러스빔과 같으나, 하부주재를 전주에 설치하는 구조가 크게 다르다. 전주에 빔을 설치할 때 전주에 설치하는 지지점의 폭이 크면 전주가 넘어질려고 하는 힘이 작용할 때에 그 하중을 전주의 지표면 부분과 빔 설치점에 분산시킬 수가 있으므로 장대빔과 중하중 빔에 적용하며 도시철도는 차량기지에 시설하였다.

V - Truss Beam 상세도

(나) 4각 빔

주재는 등변ㄱ형강 4개를 구형의 정점에 배치하고 이것을 별도의 등변ㄱ형강 또는 평강으로 조립한 것을 철주의 가셋트프레이트에 의해 완전하게 고정하며 대전도시철도는 본선 U-Type구간에 적용되어 있다.

1) 장점

- 뒤틀림이나 휨에 강하다.

- 장대 빔이나 수평 하중이 큰 중하중에 적합하다

- V형 빔 이상 길이의 것이 필요할 때 사용한다

2) 단점

- 재료비가 V T-russ Beam에 비해 많이 든다.

4각 빔 구조도

나. 비임의 보전상 주의

(1) 노후기에 방청도장을 계획적으로 시행하도록 하고 시설후 하중의 증가 등 사용조건의 변화가 있을 경우에는 강도상의 적부를 검토하여야 한다.

(2) 순회점검 시 고정빔의 만곡, 비틀림 경사 및 밴드의 흘러내림이 없는지를 점검한다.

(3) 가동브라켓 설치구간에는 인류구간의 중간점에 흐름방지가 설치되어 있으나 온도변화에 따른 동작상태에 관해서는 종합점검 시에 개별검사와 외관검사를 실시하여 이동이 심한 것은 조정한다.

(4) 가동브라켓은 주기적으로 3년에 1회 이상 이완상태를 확인점검하고 스프릿핀의 부식, 탈락을 확인 보완한다.

지 선(支線)

전차선, 급전선 등의 곡선로 개소에 인류장치를 설치하여 인장력 또는 수평장력이 작용하는 전주에 그 인장력 또는 수평장력에 따른 전주가 경사 또는 만곡(彎曲)되지 않도록 하기 위한 설비를 지선이라 한다.

지선은 한쪽을 전주에 취부하고 다른 쪽은 전주의 근원에서 일정한 지점에 지중에 매설한 기초에 취부하여 인장력 또는 수평장력에 대응하는 구조로 되어 있다.

1. 지선의 종류

지선의 재질은 아연도강연선으로서 55[㎟]와 90[㎟], 135[㎟], 등이 사용되고 있으며 도시철도는 90[㎟]와 135[㎟] 두 종류를 쓰고 있다.

또한 사용목적에 따라 단지선(보통지선), V지선, 2단지선, 수평지선, 궁형지선 등이 있으며 종류는 아래 그림과 같고 도시철도는 V지선을 쓰고 있다.

지선의 종류

2. 지선의 설치

(1) 설치각도

지선이 전주와 이루는 각도는 45°를 표준으로 하며 부득이한 경우 최저 30°로 할 수 있다.

(2) 절 연 : 직류전차선로 콘크리트주 및 목주의 지선에는 전주의 지선 취부점으로 부터 약 1.5[m]의 위치에 애자를 삽입하도록 하고, 철주 및 H형강주는 접지설비를 하므로 애자를 설치하지 않는다.

(3) 안전율 : 2.5이상

3. 지선 기초

전주의 수평장력이나 횡장력을 지지하는 지선은 인장력에 충분히 견디는 기초를 설비하여야 한다.

지선 기초

4. 지선의 강도계산

전차선로에 사용하는 지선의 안전율은 2.5이상으로 하며 허용인장하중의 최저치는 500[㎏]으로 하고 있다. 지선의 강도계산은 단지선과 V지선으로 크게 나누어진다.

(1) 단지선의 강도 계산

                       1

P1 ≥ 2.5 T1----------

                    sinθ1

(2) V지선의 강도 계산

                         1                                      1

P2 ≥ 2.5 T2 --------     P3 ≥ 2.5 T3 -------------- 

                   sin θ2                                 sin θ3

 여기서

T1, T2, T3 : 수평외력 [㎏]

T1', T2', T3' : 지선에 작용하는 장력[㎏]

P1, P2, P3 : 지선용 재료의 항장력[㎏]

θ1,θ2,θ3 : 지선과 전주가 이루는 각도[°]

2.5 : 지선의 안전율

5. 지선의 보전상 주의

지선은 전차선로 및 급전선로 인류주의 만곡, 절손, 도괴 등을 방지하는 중요한 설비이며 이 지선의 이완 또는 단선은 중대한 사고와 연결되므로 지선의 소선 및 접속금구의 부식손상에 대해서는 노후기에 발췌검사를 실시하여 손상정도에 따라 일제히 새것으로 대체토록 한다.

지선 기초의 부상(浮上 : 지표면위로 솟아오르는 현상) 또는 노출(지선기초 표면의 토양이 소실되어 노출)과 지선의 이완 등에 관해서는 종합검사시에 개별검사를 실시하여 불량한 것을 보수 또는 조정하도록 한다.

또한 지선 기초 부근에서 토목공사 등을 실시한 경우에는 반드시 개별검사를 하여 이상 유무를 확인하도록 한다.

지선설치도(철주용)

지지물 설비

1. 개 요

지상부 전차선로설비에서 전차선, 조가선, 급전선 및 그 부속물을 기계적으로 지지하는 설비로, 전주, 브라켓트, 빔 등이 있으며, 전동차의 운행 시 진동과 안전에 밀접한 관계가 있으므로 시설 시 토목과 건축분야와 관련된 사항은 상호간에 긴밀히 협의하여야 한다.

2. 지지물의 구비 조건

시설 시 구조물한계와 건축한계에 주의하여야 하며 또한 다음과 같은 구비조건이 충족되어야 한다.

1) 기계적 강도 : 각종 설비를 지지하기 위해서는 충분한 기계적강도가 있어야 한다.  

2) 가선 중량 : 지지물에는 전차선설비 및 급전선 설비 등을 설치하므로 이의 중량에 견디는 구조물이어야 한다.  

3) 풍압(풍속 40m/sec기준) : 지지물은 지상에 시설되며 특히 도시철도 차량기지는 산에 근접하고 있으므로 바람의 세기를 고려하여 이에 충분한 강도를 구비하여야 한다.  

4) 하중(횡장력 등) : 지지물에는 여러 가지 설비가 시설되므로 횡방향에서 받는 장력도 고려하여 이에 견디는 구조이어야 한다.

3. 지지물의 안전율

각 지지물은 전동차운행에 필요한 전차선설비를 지지하는 설비로서 소정의 안전율 이상이 확보되어야 하며 일반적으로 다음과 같은 계산식을 사용한다.

               파괴하중

안전율 =   ---------- 

               허용하중

각 지지물의 안전율

4. 지지물의 종류

지지물은 각설비의 종류 및 사용용도에 따라 전주, 지선, 빔 등이 있다.

1) 전철주

전철주에는 여려가지 종류가 있으나 도시철도에서 쓰고 있는 전주는 H형강주와 철주로 크게 구분된다.

가. 각종 전주의 비교

나. 전철주의 설치(건식)

(1) 전철주의 경간

전차선을 지지하는 인접 전철주간 중심 간격거리를 경간이라 하며 전차선로를 설계할 때 가장 먼저 고려하여야 하는 것이 전철주의 경간과 전선장력이다.

전철주 경간과 전선장력은 풍압 등에 따라 전차선이 기울어져 전동차 운전에 지장을 미치지 않도록 정하여야 한다. 즉 풍속 30[㎧]의 바람이 불더라도 집전장치의 유효폭 이내에 전차선의 위치가 유지되도록 전철주 경간이 설계되어야 한다.

(가)표준경간

가공전차선로에서 전철주 경간을 크게 설계하면 건설비는 적게 소요되지만 차량동요나 풍압에 의해 전차선이 흔들리게 되어 집전장치가 전차선에서 벗어나게 된다. 이러한 이선현상을 방지하고 경제적인 전철주 경간을 선정하기 위해서는 해당선로의 선로조건(직선로 또는 곡선로) 신호기의 위치, 기상(눈, 바람)과 전기차의 운전조건(높이. 편위. 구배)고려하여 설계되어야 한다.

그러나 현실적으로 각 지지점마다 이러한 조건을 감안하여 개소별로 전철주 경간을 선정하기는 매우 어렵기 때문에 보다 간편하게 전철주 경간을 설계하기 위하여 각 나라마다 해당선로의 조건에 맞는 표준경간을 정하여 설계 시공하고 있다. 우리나라 일반전철구간 심플카테너리 방식의 표준 경간은 다음 표와 같다.

경간(S)=2√R ×0.95[m] 이하 

R : 레일의 곡선반경[m]

(나) 경간조정

표준경간은 일반적인 조건을 가정하여 정해진 것이기 때문에 특수개소(교량, 터널 등)에서는 표중경간에 불구하고 별도로 전차선의 기울기를고려하여 경간을 조정하여야 한다. 전차선의 기울기는 주행중 전기차 진동의 정도와 바람에 대한 것으로 이러한 기울기에 대하여 집전장치가 집전 가능하도록 하기 위하여 적정한 경간의 조정이 필요하다.

(2) 전주의 설치(건식)위치

(가) 일반구간에서 전주의 설치는 3.0[m]를 표준으로 하고 있으나 부득이한 개소 및 궤도와 궤도간에 시설되는 개소 및 V-Truss Beam개소는 2.5[m]를 유지하며 역구내에서 선로간에 설치하는 경우에는 반드시 건축한계에 대하여 여유를 두고 설치해야 한다.

(나) 승강장 등에 설치하는 경우는 그 연단으로부터 1.5[m] 이상 이격하여 설치한다.

(다) 인류주등 차막이 후방에 설치하는 전주는 열차의 제동거리 미확보 등에 의하여 전차선에 중대한 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 견고한 차막이 설비가 되어 있는 경우를 제외하고는 차막이 점으로부터 10[m]이상 이격시켜 설치하든가 또는 문형구조로 하여 전차선을 인류 하도록 한다.

(라) 자동차 등이 통과하는 건널목에 인접된 전주는 자동차 등의 사고로 인하여 영향이 미치는 것을 피하기 위하여 건널목 양단으로부터 가능한 한 5[m]이상 이격하여 설치한다.

(마) 곡선로등에 설치하는 전철주는 신호기가 있는 개소에 있어서는 신호기 보는데 지장이 없도록 설치하여야 하며, 또한 자동차 등에 의해 훼손될 위험성이 있는 전주에는 방호설비를 시설한다.

2) 전철주의 기초

전철주를 대지에 고정시키기 위한 설비를 전철주 기초 라 한다. 전차선로용 전주기초는 전차선의 기울기에 직접적인 영향을 미치게 되므로 외력(外力)에 대해 충분한 저항을 갖고 전주의 경사가 허용한도를 넘지 않아야 한다. 또한 지반의 흙을 포함한 기초의 구성 재료는 부식 동결, 건습, 열화(劣化)를 받아도 내구성이 있어야 하며 특히 지표 부근의 흙은 계절적 건습이나 동결 등의 자연의 영향과 보선작업이나 기타 인위적인 영향도 고려하여야 한다.

가. 전철주의 기초의 종류

전철주 기초의 종류에는 근가기초, 쇄석기초, 특수기초 등 여러 가지 종류가 있지만 대전도시철도는 특수기초인 앵커볼트 기초(H형강주)와 철주에 시공하는 근계매입(根繼埋入)과 앵커볼트매입를 사용하였다.

(1) 앵커볼트 기초

앵커볼트 기초는 좌판식 전철주에 사용하는 기초로서 콘크리트 타설전 앵커볼트(기초볼트)를 넣은 구조와 이미 만들어진 콘크리트 구조물의 천장 슬래브나 옹벽개소에 앵커볼트를 삽입한 구조가 있다.

콘크리트 타설전 앵커볼트(기초볼트)를 넣은 구조는 좌판식 H형강철주, 좌판식 4각철주의 기초로 많이 사용되고 있으며 천장 슬래브나 옹벽개소의 구조는 하수강이나 조합철주가 많이 사용되고 있다.

(2) 근계매입

주체를 기초부와 상부에 분할하여 기초부 완료후 지제부분에 상부주체를 볼트로 체결해서 접속하는 방식으로 가장 많이 사용되는 방식이다.

철주하부의 접속은 접속판을 사용하여 접속한다.

다만 특수한 경우는 겹치게 할 수 있다. 접속판은 강판 또는 산형강을 사용하여 주재 외측에 취부하고 철주각부는 응력에 충분히 견디고 이것을 안전하게 기초로 전하도록 하지 않으면 안된다. 철주각부의 접속은 접속 부재간에 응력을 충분히 전달시키는 구조로 할 필요가 있다.

이 접속부를 겹치게 한 경우에는 편심에 따른 모멘트가 생기므로 접속판 접속을 원칙으로 하고 있다.

다만 하부주재가 상부주재보다 큰 경우이거나 하중이 작은 경우에는 겹치는 접속을 할 수 있다. 또한 접속판을 산형강으로 사용할 때는 주재보다 1이상 큰 것을 사용한다.

(3) 앵커볼트매입

기초콘크리트 또는 교량구조물에 기초볼트를 매입해 넣고 철주를 볼트로 체결하는 방식으로 교량이나 고가교 등 기초의 설치가 곤란한 경우에 주로 사용한다.

철주 기초도(근계매입)

나. 구조 및 시공방법
 전주의 기초는 하중, 토질, 지형 등을 고려하여 경사, 도괴 등이 일어나지 않도록 견고하게 시공해야 한다.
 기초의 안전율은 폭풍 시 최대풍압하중을 고려할 때는 2.0이상, 운전 시에는 일반적으로 안정된 기설지반인 경우는 3.0이상으로 하고, 특히 무너지기 쉬운 지반과 변형하기 쉬운 불안정한 지반에 대해서는 4.0이상으로 한다.  다만 여기서 폭풍 시 최대 풍압하중이란 전기설비기술기준령에서 정해진 갑종풍압하중의 경우를 말하며, 운전시 최대풍압하중이란 운전을 할 수 없을 정도의 풍속 즉, 운전정지시의 풍속30[m/s]의 하중을 말한다.  콘크리트주의 설치(건식)길이는 일반적으로 전주 전장의 1/6이상으로 하며, 경사면 제방 또는 토질이 연약하여 무너질 염려가 있을 경우에는 전주의 설치(건식) 길이를 깊게 하든가 또는 흙막이 등을 만들어 보강하도록 한다.
 전차선로용 전주기초로는 일반적으로 쇄석기초, 콘크리트기초 및 앵카볼트기초 등이 사용되며, 콘크리트기초에는 원주형기초, 4각주형기초 등이 있으며 교각, 콘크리트벽 등에 철주를 설치할 때는 앵카볼트로 도괴되지 않게 견고히 고정시켜 시설한다.

다. 철주
콘크리트주는 기상여건이나 공해 등으로 표면에 미세한 균열이 있을 경우 시간이 갈수록 점점 커져서 콘크리트주를 재설치 해야 하는 단점이 있어 요즘에는 철주나 강관주 등의 강구조물을 사용하는 추세이다.
철주(400×400)는 애자로부터 누설전류가 있을 경우 또는 애자섬락에 의해 고전압이 가압된 경우 등에 불완전한 접지가 있을 때는 대지에 대해서 전위가 높아져 사람이 철주에 접촉되면 위험하기 때문에 접지를 완전하게 할 필요가 있으며, 이런 경우에 대비하기 위해 철주에는 100[Ω]이하의 접지 저항치를 유지할 수 있는 접지시설을 하고 있다.
모든 철주에는 아연도금을 하여 녹막이를 도모하고 있으며, 또한 철주의 안전율은 소재의 허용응력에 대하여 1이상으로 설계되어 있다.

(1) 철주의 종류
철주에는 찬넬주, 강관주 등 여러 가지 종류가 있으며 전차선로에 사용하는 것은 거의가 4각주이며 도시철도에서도 이 4각철주를 사용하고 있다.
이들은 대개 역구내 등에서 측선이 많은 곳의 전차선을 가선할 때 이들 전차선에 의한 중량, 풍압하중 등에 의해 중하중이 걸리는 개소에 적용 가능한 콘크리트주가 없는 경우와 교량, 특수옹벽, 역간 특수개소 등에 콘크리트주의 설치(건식)가 불가능한 개소에 사용된다.
그리고, 건축한계의 여유가 적은 개소에서는 폭이 좁은 찬넬주를 사용하기도 한다.

옹벽구간 철주설치도

(2) 설치장소

(가) 전선의 횡장력이나 빔의 중량 기타 풍압 등에 따른 강도를 얻기 어려운 개소

(나) 선로와 선로 사이가 협소하여 건축한계에 대하여 규정한 거리를 확보하기 어려운 장소

(다) 교량구간은 열차의 진동이 심하므로 콘크리트주는 적합하지가 않아 철주를 시설하여야 한다.

(라) 철주는 인축의 안전을 고려하여 제3종 접지공사를 실시하여야 한다.

(마) 도시철도는 차량기지의 일부와 본선 U - Type구간에 사용하고 있다.

라. 전주 보전상의 주의

전주의 사용하중에 대한 강도, 안전율은 공사시행 시에 충분히 검토하여 건설함으로 설치 후 하중조건이 변화하는 경우에 한해서만 강도전부를 검토하도록 한다.

일상적인 보전관리에 관해서는 수명설정을 해두고 특별하게 검사는 실시하지 않으며 노후기에 가서 신품으로 대체하도록 한다.

철주, 비임 등의 강재류는 모두 아연도금을 실시하고 있으며, 각 부재의 결합에는 볼트 또는 용접을 하고 있지만 각 부재의 부식 손상 용접부의 이상, 볼트류의 이완, 절손, 탈락, 만곡, 경사 등에 의한 지장유무를 일제점검 시에 개별검사로 확인하여 이상이 있을 때는 보완토록 한다.

그리고 철주의 노후기에는 방청도장을 계획적으로 시행토록 해야 한다.

판타그래프 구조 및 기능

1. 전체 구조 및 기능

틀(Frame) 조립은 상부 틀과 하부 틀로 이루어지며 하부 틀은 교차되어 있다. 상부 틀의 정상부에는 습판체와 이것을 지지하는 습판체 지지장치가 설치되어 있다. 하부 틀은 베이스 후레임에 설치된 주 베어링에 의하여 지지되고 있는 2본의 주 축에 고정되어 있다.

2본의 주 축 사이에는 틀의 평형을 유지하기 위한 평형 장치(Equalizer)와 소정의 압상력을 부여하기 위한 주 스프링이 마련되어 있다.

주 스프링은 하부 틀이 교차되고 있기 때문에 주 축보다 아래쪽으로 설치된다.

한쪽의 주 축은 레버와 링크에 의하여 판타그래프 상승용의 실린더와 연결되고 이 실린더와 주 축을 연결하는 레버 및 링크에는 방설용의 커버가 덮여있다.

판타그래프의 외형도

판타그래프 접은 구조

2. 각부 구조 및 기능

1) 습판체 (Collector Shoe)

Pan은 두께 1.6[㎜]의 내식 알루미늄 합금 판을 프레스 성형한 것으로 4개소에 벨로오즈 호울더가 리벳팅되어 있다.

또한 Pan에는 주습판이 2열 2매, 내식 알루미늄 주물의 보조습판이 2열2매가 볼트에 의하여 전식 방지용의 동판을 거쳐 설치되어 있다.

또한, 내식 알루미늄 합금 판의 프로텍터가 Pan의 양단 R부에 취부 된다. 이들 부품에 의하여 구성된 조립 품은 브라켓 위에 있는 4개의 벨로오즈에 의하여 지지 되고 있으며 파이프, 일딩 라버(Yielding Rubber)는 벨로오즈에 얹혀있는 Pan이 위로 튀어 나오지 않도록 하기 위한 스톱퍼의 역할을 하고 있다. 브라켓은 연결 파이프에 의하여 좌우 일체로 되고 선단에는 전차선의 분기선이 원활하게 미끄러지게 하기 위하여 가이드 혼(Guide Horn)이 리벳트로 고정되어 있다. 또한 브라켓에 설치된 스톱퍼는 Pan이 쳐졌을 때의 스톱퍼이며 핀은 Pan 지지 장치와의 결합 용이며 습판체는 이 핀을 중심으로 회전할 수 있게 되어 있다.

또한, 이 핀 부에 사용하고 있는 붓슈는 폴리우레탄 고무 또는 나이론을 사용하고 있다. 습판체는 판타그래프 1대에 2본식 설치되어 있다.

2) Pan 지지장치 (Pan Supporter)

암은 핀에 의하여 암 호울더와 연결되고, 이 핀의 주위는 회전이 가능하도록 되어 있다. 전술한 습판체는 암에 삽입되어 있는 붓슈에 결합된다. 또한 암에는 스톱퍼가 끼워지고 복원 스프링이 설치되어 있으므로 암에 결합된 습판체가 상하로 가동되도록 되어있다.

이 상하 스트로오크는 ±6[㎜] 이며, 스톱퍼에 의하여 하한위치를 제한하고 있다. 조합된 암과 암 호울더는 핀에 의하여 상부 틀 및 헤드파이프와 연결되어 있다.

3) 상부 틀 (Upper Frame)

틀은 외경 28x1.6t 의 내식 알루미늄 합금 파이프를 사용하고 있으며 틀의 구성은 N-형 트러스(Truss) 구조로 되어있다.  또한 하부 틀이 교차되고 있기 때문에 상부 틀 파이프는 지그재그로 배치되어 있다.

상부 틀 파이프, 크로스파이프의 양단 결합부는 알루미늄 합금제인 힌지, 죠인트 메탈과 리벳트로 결합되어 있다.

핀은 하부 틀과의 결합용이며 힌지부의 붓슈에는 신터링 동 합금을 사용하고 있다.

또한, 스페이서는 상부 틀 힌지 측면의 전식방지용으로 넣은 것이다. 

4) 하부 틀 (Lower Frame)

틀의 구성은 장방형으로 되어있다. 하부 틀은 강판 용접물의 각관을, 죠인트파이프는 내식 알루미늄합금 파이프를 사용한다.

죠인트 파이프의 양단에는 죠인트메탈이 리벳트로 고정된다.

하부 틀은 주축에 테이퍼 핀으로 고정되어 있으며 고정단과 반대의 끝 단에는 신터링 동 합금의 붓슈가 삽입 되어 있고, 핀에 의하여 전술한 상부 틀과 결합되도록 되어 있다.

주 축에는 균형장치용 레버, 주 스프링용 레버, 실린더용 레버가 테이퍼 핀에 의하여 고정되나(다만, 오른쪽 하부 틀 측 주 축에는 실린더 용 레버가 설치되지 않음), 이들의 구조에 대하여는 후술하는 균형장치, 주 스프링 실린더 항을 참고하기 바란다.

또한 하부 틀에는 판타그래프 자유고의 스톱퍼용 볼트가 주 축 측에 마련되어 있다. 

5) 주 베어링 (Main Bearing)

베어링 케이스는 판타그래프 베이스후레임에 2본의 볼트에 의하여 설치되어 있으며 로크 핀(Lock Pin)으로 소정위치에 고정되어 있다. 베어링 케이스에 조립되어 있는 보울베어링은 취부 오차를 고려하여 자동조심 보올베어링을 사용하고 있으며, 가스켓과 함께 취부된 커버는 보울 베어링을 누르는 역할을 겸하고 있다.

또한, 베어링 케이스에는 방진용 그리이스 시일과 그리이스 주입구로 되는 그리이스 니플(Rc1/8 핀형)이 취부되어 있다.  또한, 주 축의 열 팽창을 흡수하기 위하여 실린더 측의 베어링에만 패킹을 넣고 반대측에는 넣지 않는다. 

6) 주 스프링 (Main Spring)

주 스프링의 일단은 레버에 걸고 타단은 스프링 케쳐, 조정 너트, 조정 너클을 거쳐 핀에 의하여 레버에 결합된다.

레버에는 보올베어링이 삽입되어 있어 스프링 힘에 의한 마찰력이 생기는 것을 극력 피하고 있다.

또한, 레버는 주 축의 주위를 자유로이 회전할 수 있도록 되어 있어, 주 축에 테이퍼 핀으로 고정된 조정레버에 설치되어 있는 볼트에 의하여 레버는 자유로이 각도를 변할 수 있도록 되어 있다.

이것은 압상력의 수평특성을 조정하기 위한 것이다.

7) 균형장치 (Equalizer)

균형장치(Equalizer)는 죠인트와 함께 턴버클(Turnbuckle)로 되어 있으며, 핀을 통하여 주 축에 테이퍼 핀으로 고정된 레버에 연결되어 있다. 또한, 결합 부에는 마찰과 취부의 편심을 고려하여 자동조심 보올베어링을 조합하고 있다. 균형장치는 판타그래프 1대에 2본을 평행하게 설치한다.

8) 실린더 (Cylinder)

실린더 몸체는 판타그래프 베이스 후레임의 앵글에 4본의 보울트에 의하여 고정되어 있다.

이 실린더 몸체 내부에는 판타그래프가 하강할 때의 추력을 위하여 스프링과 고무다이어프램, 용접물의 피스톤이 들어가 있다.  고무다이어프램은 방수용의 와셔, 세트 브라켓에 의하여 실린더에 취부된다. 커버는 피스톤 로드의 가이드 역할과 동시에 스프링의 안착면 및 레버의 지점 중심역할을 하고 있다.

피스톤 봉의 선단과 주 축과는 레버, 하강링크, 하강레버에 의하여 연결된다. 이들 연결부는 붓슈, 로울러, 핀에 의하여 결합된다.

하강레버는 주 축에 고정되어 있지 않으므로 회전이 자유롭고 주 축에 테이퍼 핀으로 고정되어 있는 조정레버와 조정나사, 조정나사 리시이버를 통하여 연결되어 있으므로 하강레버는 조정 나사에 의하여 각도를 조정할 수 있다.

이 조정에 의하여 실린더 힘에 의한 판타그래프의 접은 위치-최소 작용 높이간의 치올림 위치 상한을 정할 수 있도록 되어 있다. 

9) 링크커버 (Link Cover)

실린더의 레버 및 링크부의 방설방수용으로 설치된 것이며, 커버는 두께 1.2[㎜]의 강판으로 제작된다.

커버는 판타그래프 베이스 후레임에 볼트로 고정되어 있다. 고정볼트를 분해하여 커버는 간단히 뗄 수 있으며, 내부 점검이 쉽도록 되어 있다.

10) 공기배관 (Air Pipe)

공기배관은 실린더에 압력공기를 급배기하기 위한 통로로써 사용된다. 차체 측 공기배관과 결합되는 유니온 죠인트는 쓰로틀(Throttle) 부이다. 또한, 배관 접수부는 전부 Rc 3/8 의 치수로 되어 있다.

공기배관의 도중에는 판타그래프 상승시간 조정을 위하여 제어변(Control Valve)이 필요하나, 드레인에 의한 동결방지를 위하여 M2차 내부(의자 밑)에 설치된다. 

11) 션트 리이드 (Shunt Lead)

션트 리이드는 단면적 32[㎟] 이며, 양단자간의 Pitch가 210[㎜]인 것과 270[㎜]인 것 두 가지를 사용한다.

조명제어설비

1. 일 반 사 항

1)  적용범위

본 사양은 정거장에 설치되는 에너지 절감용 조명 자동 제어장치 설비의 설계, 제작, 납품, 시험 및 검사, 설치, 시운전, 교육등 제반사항에 대하여 규정한다.

2)  사용조건

(1) 표 고 : 해발 1,000M이하

(2) 주위온도 : -5℃ - 40℃

(3) 상대습도 : 90%

(4) 설치장소 : 옥내

(5) 전 원 : AC 220V 60HZ

3)  재료의 선정

본 설비에 소요되는 모든 자재는 한국산업규격(K.S규격), JIS, UL, 전기용품안전관 리법에 합격된 것 중 신상품으로 사용하는 것을 원칙으로 하며 규격품이 없을 시 에 감리원의 승인을 득한 후 제작 및 설치하여야 한다.

4)  공급 범위

(1) 시스템의 설계, 제작, 납품, 설치, 시험, 시운전, 교육등

(2) 기타 System 운영에 필요한 전체자료 제공

(3) 각각의 분전반에 내장되는 기기와 역무실의 원격조작반에 설치되는 기기 상호 간 연동등 설비전체의 기능발휘에 문제가 없도록 하여야 한다.

5) 도면 및 재료

(1) 본 설비 제작자는 제작전에 제작 시방서 및 제작도면과 제작 공정표를 각 5부 씩 작성하여 감리원의 승인을 득한 후 제작 및 설치하여야 한다.

(2) 본 설비 설치완료 후 취급설명서를 각 5부씩 제출하여야 한다.

6) 시험 및 검사

(1) 구조 및 외관검사

(2) 기능 동작 시험

(3) 절연 상태 시험

(4) 기타 감리원이 필요하다고 인정되는 시험

(5) 현장 설치전에 충분한 모의시험을 시행하여야 한다.

(6) 현장 설치후 종합 모의시험 및 각종 운전계획별로 공사감리원 입회하에 시행하여 승인을 필하여야 한다.

7)  교육 및 시운전

제작자는 에너지절감용 조명제어 설비가 선진 외국의 Computer를 응용하여 구성 한 특수기능의 System임을 고려하여 유지보수 및 운영요원의 자질향상을 위하 여 필요하다고 요청할 경우 교육과정을 마련 System 충분히 숙지하도록 교육에 임하여야 한다.

8)  제작업체

(1) 본 에너지 절감용 조명제어 설비에 필요한 모든 기기의 규격 및 제작에 관한 사양은 도면 및 시방서에 준하여 제작하여야 한다.

(2) 설계도 및 시방서에 명기하지 않은 사항은 감리원의 승인을 득한 후 제작하여 야 한다.

(3) 본 설비는 최신 장비 계통의 안전운전과 유지관리의 효율성을 감안 지하철 분 야에 System을 납품한 실적이 있는 업체이어야 한다.

(4) 계약자는 각 역사별로 기기를 구분하여 감독원가 지정하는 곳에 납품하여 야 하고, 설치에 문제가 없도록 설치자와 긴밀히 협의, 지도 하여야 한다.

9)  공사범위

(1) Lighting Control Panel 외함 취부 및 Relay 2차측 전등부하 결선은 전기 공사 업체에서 시공.

(2) Control Line의 배관 및 입선작업은 전기공사 업체에서 시공.

(3) Control Line 결선 및 Remote S/W 취부는 System공급 업체에서 시공.

2.  기 술 사 양

1)  개 요

조명 원제설비는 정거장 조명설비의 집중 제어감시 및 전기실의 일부 대상긱기에 대한 감시, 경보되어야 하며, System구성 및 외형 구조등은 관련도면 및 감리원의 승인 제작도면에 따르며 SYSTEM의 설계제작에 대한기 술적인 사항을 상세히 기술한다.

2)  구 성

(1) 본 설비는 전송 Unit(Remocon CPU),On-Off 단말기(Terminal Unit) 주조작기, Free Addaess 설정기등으로 구성된다.

(2) 각 제어기기는 Multi Channel Address Selective Full-Two Wire System(다중전송방 식)에 의한 2심의 전용 신호선(CVV-S)으로 다수의 조명기구를 개별 또는 전체 제어 할 수 있어야 한다.

(3) 본 기기의 모든 소자는 에너지 절감용 조명 제어 설비 전용의 소자를 사용하여 제 작하여야 한다.

(4) 레이아웃 변경후에도 배선을 바꾸지 않고 스위치 조작 범위의 임의 변경이 가능하 여야 한다.

(5) System 이상시 고장부분만을 교체하여 사용 할 수 있어야 한다.

(6) 조명, 원제설비의 구성요소는 역무실에 설치되는 주제어(조작)반과 현장 분전반에 설치되는 현장제어장치 및 Data를 전송하는 전용회선으로 구성하여야 한다.

(7) 주제어(조작)반

(가) 상태집중감시용 Graphic Board

(나) 제어용 Switch Board

(다) Program 입력장치

(라) Data 처리용 CPU 및 송수신장치

(마) 경보장치

(8) 현장제어장치

(가) Data처리 및 Relay 구동 Unit

(나) 조명선로 개폐용 Latching Relay(현장 분전반),접점입력용 Relay(전기실)

(다) Control Source용 Mold Transformer

(라) 제어용 Switch

(9) Data전송회선 및 방식

(가) 전용 신호회선(CVV-S 2C/1.25㎟이상)

(나) 다중전송방식

3) 기 능

(1) 정거장내 제어대상 조명설비를 Schedule제어 및 Group별, Zone별, Pattern별 또는 전체를 제어할 수 있어야 한다.

(2) 대합실, 승강장등 각층별로 제어대상 조명설비의 점.소등상태를 Graphic 표시에 의해 Group별로 직접 감시 및 제어되어야 한다.

(3) 주제어반에 개별회로를 포함하여 각각의 점.소등상태 및 동작상태를 간단히 확인, 수정되어야 한다.

(4) 용도 및 계절에 따라 Time Schedule 또는 조명점멸 Schedule을 간단한 Program 조작으로 Data Control 할 수 있어야 한다.

(5) 일간, 월간, 년간 Time Schedule로 자동 운전할 수 있어야 한다.

(6) 주제어반 고장이나 정전시에도 분전반내 현장제어장치의 제어용 Relay를 사용하 여 점.소등 제어할 수 있어야 한다.

(7) 주제어반 및 현장제어장치의 사용전원은 1￠ AC 220V/24V로 하며, Surge 및 Noise등에 의한 오동작 및 장애가 발생되지 않아야 한다.

(8) 상용전원의 정전후 복전시에도 주제어반의 동작 Program 상태의 변화가 없어야 한다.

(9) 주제어반과 현장제어장치간에 2심의 전용 신호선으로 다중전송방식에 의해 병렬 로 연결하여 제어 감시를 위한 Data를 전송할수 있어야 한다.

(10) 조명제어 설비의 System이상 또는 고장시는 고장 부분만을 교체할 수 있어야 한다.

(11) 모든 메모리 및 Relay, 전송회선등의 이상에 대한 자동적 자기 진단기능 이 있어야 하며 이상 발생시 Flickering Lamp 및 부저로 확인할 수 있어야 한다.

4)  구 조

(1) 주제어(조작)반

(가) 제 원

1) 외형 및 치수 : Desk Type(도면참조)

2) 회로규격 : 주전원 1Φ AC 220V 60Hz

신호전압 1Φ AC 24V 60Hz

3) 제어회로 수 : 도면참조

4) 전송방식 : 2선식 RANDOM 전송직류 PULSE 방식

5) 상태집중감시용 GRAPHIC BOARD

6) 제어용 SWITCH BOARD

7) PROGRAM 입력장치

8) DATA 처리용 CPU 및 송신장치

9) 경보장치(Flickering Lamp)

(나) Graphic Board

1) Graphic Board는 정거장 평면도를 표시하여 조명제어장소를 용이하게 식별 할 수 있게 제작되어야 한다.

2) 재질은 5mm 이상의 난연성 아크릴을 사용하여 뒷면에 실크 인쇄로 정거장 이 각 층별 대합실, 승강장, 외부출입구 및 환승통로등의 평면도를 나타내 어야 하며 3mm 이상의 강화유리로 외관을 보호 하여야 한다.

3) 정거장 평면도는 칼라알미늄 삿시를 사용하여 Graphic Board 외함의 좌,우, 상,하에 단단히 고정시켜야 한다.

4) Graphic Board에서 조명점멸용 Lamp 및 Switch를 사용하여 분전반 Group 별로 감시, 제어할 수 있고 외부 출입구 외등과 Pole Sign의 점멸상태도 Lamp로 확인 할 수 있어야 한다.

5) Graphic Board에는 전기실 경보 및 현장제어장치 또는 선로이상 확인용 Flickering Lamp등의 경보장치를 상단에 배치하여야 한다.

(다) 제어용 Switch Board 및 Program 입력장치

1) 단말기(On-Off Control Terminal Unit)

① 제어방식 : on-OFF 제어

② 정격신호전압 : ±24V

③ 제어회로수 : 4회로

④ 정격출력 : Rely 당 AC250V/3.0A(MAX)

⑤ 전송방식 : 2선식 Random Access 직류 Pluse 방식, 무극성

⑥ 정격소비전류 : 1.2mA

2) Remocon Relay

① 정격회로전압 : AC 300V/20A. 60HZ

② 정격조작전압 : AC24V,조작시 350mA,평상시 0mA

③ 동작전압범위 : 18～30V

④ 동작속도 : 20회/분 (30,000회이상)

3) Remocon Trans(Mole Type)

① 정격전압 : 1차측 AC220V 60HZ, 2차측 AC24V

② 전원용량 : 1.5A(36VA)

4) 전송 Unit(Control CPU)

① 정격전압 : AC 220V ±10% 60HZ

② 전류용량 : 500mA

③ 소비전력 : 15W

④ 제어회로수 : (MAX) 256회로

⑤ 기억보상 : 비휘발성 Memory (E2PROM)

⑥ 전송방식 : 2선식 RANDOM ACCESS 전송방식

⑦ 신호입출력 : DC±24V (직류 PULSE 방식)

⑧ 전송속도 : 약 20m/sec (MAX 10K b.p.s)

⑨ 전송거리 : 1500M (증폭기 사용시 9000M)

5) 접점입력 T/U

① 제어방식 : on-Off 제어(개별, Group, Pattern 점.소등)

② 정격신호전압 : ±24V(60Hz)

③ 정격신호전류 : 4mA

④ 입력신호전압 : 1초이상 (DC24V/5mA)

⑤ 정격소비전류 : 1.2mA

⑥ 제어사용범위 : MAX 256회로 이상

⑦ 변압기의 온도상승 경보

⑧ 저압반의 Main ACB, MCCB Trip 경보

⑨ ELD의 동작경보

⑩ 무전압 접점 신호로 수신

6) Free Address 설정기

① 정격전압 : DC6V

② 정격소비전력 : 40W

③ 표시방법 : 액정표시(단색)

④ 조작방법 : Sheet Switch

⑤ 전송방식 : 2선식 Random 전송직류 Pulse 방식

7) 제어용 Switch와 Program 입력장치는 전면 Desk에 설치하고 확장 변경이 용이 하도록 Unit 단위로 조립되어야 한다.

8) 전면에는 Switch의 명칭을 실크 인쇄하여 외관을 미려하게 하고 사용과 조작 이 용이하도록 제작되어야 한다.

9) 제어용 Switch와 Program 입력장치에는 먼지 또는 물이 침투하지 못하도록 투 명한 아크릴 판으로 덮개를 설치하여야 한다.

10) Switch Board에는 다음 기능의 Switch를 부착하여야 한다.

- Group Switch : 각층 분전반별, 외부출입구, 광고등, Sign Board, Pole Sign

- Pattern Switch : 하절기별, 동절기별, 공.휴일별

- Zone Switch : 각층 전체, 각 층별, 대합실별, 승강장별, 상.하선별

(라) 외 함

1) Desk Type으로 2.3mm이상의 일반구조용 압연 강재로 제작하여야 하며, 역무 관리실의 통신, 기계설비 제어반과 동일한 Type으로 제작되어야 한다.

2) 외부에 노출된 모든 나사는 +자홈 접시머리 작은나사를 외샤부로 사용 하여야 하며 조립나사의 머리가 돌출됨이 없도록 하여야 한다.

3) 전면 Graphic Board의 강화유리는 Lock Key를 부착하여 개폐가 가능하여야 하 며, 후면 Door는 점검 보수가 용이하도록 제작 되어야 하고, 조립식으로 제작 되어야 한다.

4) 외함은 습기 및 먼지가 유입되지 않도록 방진구조로 제작되어야 하며 모서리 부분의 각은 둥글게 마감 처리하여야 한다.

(마) 도 장

1) 주제어반에 녹, 기름, 오물을 완전히 제거한 다음 신나로 세척한 후 용접 및 이음새등으로 인한 흠이 식별되지 않도록 빠대 처리하여야 한다.

2) 프라이머 2회 도장 후 퍼티 처리한 다음 얼룩 또는 미도장된 부분이 없도록 2 회이상 소부 도장하여야 한다.

3) 색상은 MUNSELL NO를 제출하여 감리원이 지정한 색으로 칼라코드 색채 마 감 한다.

4) 도장 완료 후 각 모서리 또는 상처가 생기기 쉬운 부분은 테이프등으로 보호 하여야 한다.

(바) 배 선

1) 내부배선 처리는 움직이는 부분은 자기소화성 헬리컬 밴드나 내연성 재질의 튜브로 처리하고 이외의 모든 배선은 PVC 몰딩덕트로 처리하여야 한다.

2) 주제어반의 내부 회로배선은 콘넥타를 사용하여 보수가 편리하도록 제작되어 야 한다.

3) 주제어반의 상용전원 AC220V 입력측에는 E.L.B(50AF/20AT)를 설치하여야 하 며 신호선의 차폐선은 특별 제3종 접지하고 외함은 제3종 접지공사를 한다.

(2) 현장제어장치

(가) 조명제어용 Relay 구동 Unit는 분전반내의 독립 설치된 판을 사용하여야 한다.

(나) 선로 개폐용 Relay는 접점 특성이 우수한 정격 AC 220V/20A인 Latching Type Relay이어야 한다.

(다) 현장제어장치 전원공급용 Transformer은 정격 1￠ AC 220V/24V의 Mold Type 이어야 하고, 과전류 및 Surge 전류로부터 Relay 구동 Unit를 보호하기 위한 장 치를 사용하여야 한다.

(라) 전기실내 설치되는 접점입력용 Relay 구동 Unit는 독립된 함으로 처리한 후 감 리원이 별도 지정한 반에 취부하여야 한다.

(마) 제어 및 감시대상 Point 및 현장제어장치(분전반, 전기실 기기)는 도면을 참조 하여 제작한다.

5)  Data 전송장치

(1) 조명제어설비의 Data 전송 신호선은 CVV-S 2C/1.25㎟ 이상 사용하는 것을 원칙으 로 한다.

(2) Data 전송장치의 배선공사는 전기설비 기술기준 및 내선규정에 따라 시행하여야 한다.

(3) 신호선의 Shield의 접지는 주 제어반에서 일괄적으로 편단접지하여야 한다.

(4) 신호선은 배관 또는 Box내에서 중간접속을 금하며, 분전반 및 주 제어반내에서 접 속하여야 한다.

6)  시 험

(1) 현장 설치전에 충분한 모의시험을 시행하여야 한다.

(2) 현장 설치후 종합 모의시험 및 각종 운전계획별로 감리원 입회하에 시행하여 승인 을 필하여야 한다.

(3) 준공시 유지관리부서의 운전관리요원에게 충분한 운영교육을 실시하여야 한다.

조명 설비

1. 조명 방식

1)  야드 조명 방식

차량기지의 야드에서는 작업 요원의 안전과 신속한 작업처리, 차량운전 요원의 시 각적 장애 등을 고려 15M 조명 Tower를 설치하여 분산집중 조명방식으로 설계 하였다.

2)  정비고 및 검사고 조명방식

정비고 및 검사고의 조명방식은 고천정 구조와 작업공정의 특성 및 입지조건등을 종합적으로 감안하여 설계에 반영하였다.

(1) 정비고

정비고의 경우에는 작업 공정별 GROUP으로 조명하여 근무자가 작업 하기에 편리 하도록 하였으며 필요치 않은 작업공정 부분은 절전이 가능토록하여 에너 지 절감을 기할 수 있도록 하였다.

(2) 검사고

(가) 검사고의 작업공정은 선로별로 이루어 지므로 각 LINE별로 조명하도록 하 여, 운영상의 편리성을 도모하였으며 에너지 절감 측면에서도 유리하도록 하 였다.

(나) 검사고의 점검용 PIT는 공간이 협소하므로 형광등을 사용하여 근무자가 작 업에 편리하도록 하였다.

(다) 검사고 판타그라프 점검대 및 하부개소는 검사차량이 진입한 후 작업시 검사 고 천정부의 조명으로는 점검대 하부에 검사가 곤란하므로 별도의 LINE별 조명을 하였으며, 작업자의 시각적 장애를 줄이기 위하여 휘도가 낮은 형광 등으로 설계하였다.

(라) 검사고내의 조명은 검사고내의 상황실에서 GROUP별로 원격제어가 가능하 도록 하였다.

3)  실내조명 방식

실내 조명방식은 각실의 특수성을 고려하여 근무자의 편리성 및 기능상에 알맞은 조도를 유지하도록 하였으며, 각실의 작업면을 고려하여 설계하였다.

4)  울타리 보안등

울타리 보안등은 외부로 부터의 침입을 방지하기 위하여 설치하는 조명으로써 방 향을 외각측으로 비추게 하여 경비 요원으로 하여금 시각적 장애가 발생하지 않도 록 하였다.

5)  비상 조명

비상조명은 정전시 혼란과 사고를 미연에 방지하기 위한 설비로써 비상조명의 전 원은 전기실의 DC 110V 전원을 사용하였으며, 건축법 및 소방법 등 관련법규의 기준에 따랐다.

6)  가로등 조명

차량기지내 구성되어있는 도로에 설치하는 조명으로써 가로등기구를 사용하였으며 야드조명 (TOWER POLE)에 의해 조명되는 부분은 제외하였다.

7)  공동구 조명

지하 공동구내 각종시설물의 유지, 보수를 위한 조명으로써 3로 SWITCH를 구성 하여 유지, 보수가 원만히 이루어 질 수 있도록 하였으며 등기구는 공동구내의 습 기 발생을 우려 방수형 백열등기구를 사용하였다.

2. 조명기구의 선정

조명기구는 설치 장소의 특성을 고려 다음과 같이 선정 하였다.

배선전선의 종류

(가) 간선

1) 동력 및 조명간선 : 600[V] F-CV CABLE

2) 냉동기용 전원 : 6.6[kV] F-CV CABLE

3) 접지선 : 전기실내 및 외부 인출선 THR-GV, 옥내배선 HIV

4) 본선 환기실 동력용 전원 : 600[V] F-CV CABLE

5) 소방설비용 전원 : FR-8 전선

6) 비상용 조명간선 : FR-8 전선

7) 터널내 조명 및 터널 콘센트 간선

○ 정거장내 : F-CV CABLE, IV(접지)

○ 터널내 : OW CABLE, OW(접지)

(나) 분기회로

1) 동력회로 : 600[V] F-CV CABLE

2) 전등회로 : 600[V] HIV 전선

3) 일반용 콘센트 : 600[V] HIV 전선

4) 비상등 : 600[V] HIV 전선

5) 터널조명 : 600[V] HIV 전선

6) 터널콘센트 : 600[V] HIV 전선

7) 비상콘센트 : FR-8 전선

8) 원격제어 : CVV-S CABLE(조명제어용)

9) 접지선 : HIV 전선

배선의 굵기 선정

전선 및 케이블의 굵기는 내선규정 등 제반규정에 준하여 결정하여야 하고 허용전류와 전압강하에 의하여 선정된 전선의 단면적중에 큰 값을 선택하며, 전선의 단면적은 상선과 중선선의 굵기는 동일한 규격으로 선정한다.

(가) 전선의 허용전류

전선에 허용전류가 흐르면 전류의 제곱에 비례하는 주울(Joule)열이 발생하는데, 이열에 의하여 절연전선의 절연피복을 구성하는 물질에 심한 열화를 초래하게 되므로 전선에 흐르는 최대허용전류는 전기관련법에서 규제하고 있다.

전선의 굵기를 선정함에 있어서 기계적 강도와 전압강하가 충분히 고려된 경우라도 그 허용전류를 흘릴 수 없는 굵기의 전선은 사용할 수 없다.

허용전류를 결정하는데 있어서 주위온도는 30[℃]로 하며, 절연체에 따라 주위온도가 30[℃]이하인 경우에는 허용전류 보정계수를 곱한 값, 주위온도가 30[℃]를 넘는 경우에는 전류감소계수 계산식에 의하여 곱한 값을 허용전류로 한다. 도체에 통전했을 경우 동선에 의한 열이 피복물을 통해 주위에 방산되는 상태는 실측 결과에서 다음과 같은 관계가 있다.

열류 = 방열로의 온도강하/방열로의저항

※ 단상 또는 직류 3선식, 3상 4선식의 경우 (Kω=1)는 중성선의 경우임

2) 저압 배전선로의 단면적 계산식

○ 단상 2선식 A=35.6×L×I/1,000×e

○ 3상 3선식 A=30.8×L×I/1,000×e

○ 단상 3선식, 3상 4선식 A=17.8×L×I/1,000×e