(1) 전차선의 편위는 오버랩이나 분기구간. 강풍구간, 터널 등 특수 구간을 제외하고 궤도 중심선에서 좌우 200[㎜]를 표준으로 한다. (2) 팬터그래프 집전판의 고른 마모를 위하여 지그재그 편위를 주어야 한다. (3) 전차선의 편위는 선로의 곡선반경 및 궤도 조건, 열차 속도, 차량의 편위량, 바람과 온도의 영향을 고려하여야 한다. (4) 전차선로의 시공허용오차 등을 반영하여 경간 길이별로 최적의 편위로 시설하여야 한다. (5) 분기구간 등 특수구간의 편위는 최악의 운영환경에서도 전차선이 팬터그래프 집전판의 집전 범위를 벗어나지 않도록 시설하여야 한다.
2. 편위 기준
곡성반경 (m)
m (mm)
비고
∞ ≥ R ≥ 20000 m
-200
20000 m > R ≥ 10000 m
-150
10000 m > R ≥ 7000 m
-100
7000 m > R ≥ 4000 m
-50
4000 m > R ≥ 2000 m
+50
2000 m > R ≥ 400 m
+200
3. 전차선의 편위(Deviation of Contact Wire)를 정하는 요소
• 전기차 동요에 따른 집전 장치의 편위 • 풍압에 따른 전차선의 편위 • 곡선로에 의한 전차선의 편위 • 가동 브래킷, 곡선 당김 금구(pull-off arm)의 이동에 따른 전차선의 편위 • 지지물의 변형에 따른 전차선의 편위
전차선의 높이․편위는 정지 상태를 기준으로 한 것으로 전차선의 높이․편위의 측정방법은 정적인 상태에서 궤도면상에서의 가선 측정기에 의한 방법과 동적인 상태에서 전철 시험차에 의한 방법이 있다. ※ 주의 사항 : 정적인 상태에서 가선 측정기에 의한 곡선 구간의 측정은 외측 궤도를 기준으로 한다.
(1) 전차선로는 가선범위를 확인하고 설계속도 및 노반조건에 따라 선정된 가선계를 적용하여 경제적으로 설계한다. (2) 전철변전소, 구분소를 중심으로 상별․상하선별․운전계통별로 전기적으로 구분하여 급전할 수 있도록 설계한다. (3) 전기적으로 인접한 구간에서 전차선로간의 다른 상(相) 또는 다른 전원의 접속 구간에는 절연구분장치로 설계한다. (4) 전차선로의 운영 및 유지보수를 위하여 필요시 전기적으로 구분이 필요한 개소에 동상구분장치로 설계한다. (5) 선로의 분기개소에는 건넘선장치를 설치한다. (6) 인류구간별 전차선의 연결은 에어조인트로 한다. (7) 동 설계로 선로에 따른 전차선의 선형, 높이, 편위값, 지지물의 종류와 위치, 각 구간별 인류길이와 전차선, 조가선의 조장 등을 결정한다.
2. 합성전차선의 가고
속도등급
표준가고〔mm〕
비 고
70～200킬로급
960
터널구간 710mm
250킬로급
1,200
터널구간 850mm
300/350/400킬로급
1,400
3. 사전이도 커티너리 가선방식에서 열차운행속도 향상을 위하여 설계속도 및 차량제원에 따라 경간/1,000 또는 경간/2000, 경간/3000의 사전이도(Pre-Sag)를 줄 수 있으며, 설계속도가 향상된 새로운 전차선로 시스템의 경우 별도로 정할 수 있다
4. 가공전차선 절연 (1) 구름다리․승강장․지붕 근접 등에 시설하는 조가선은 밀어 올림 등으로 접지될 우려가 있을 경우에는 애자 등을 삽입하여 무가압 조가선으로 하여야 한다. (2) 제1항에서 조가선을 무가압으로 하였을 때에는 순환전류에 의한 장해를 방지하기 위해 그 양단의 조가선과 전차선에 균압장치를 설치하고 무가압구간은 조가선과 동등 이상의 허용전류를 가진 동연선으로 연결한다.
5. 조가선 보호 (1) 카드뮴동연선․강심동연선 및 청동연선을 사용한 조가선의 지지점에는 보호슬리브, 행거이어 개소에는 보호덮개, 소선이 손상될 우려가 있는 교차개소의 조가선은 접촉되지 않도록 설치하여 보호하여야 한다. (2) 아연도강연선을 사용한 조가선에는 다음 각 호에 의한 조가선 보호덮개를 설치하여야 한다.
① 직선구간은 지지점에서 양방향으로 제1행거, 곡선구간은 제2행거까지 ② 평행설비는 그 경간의 모든 행거까지 (3) 카드뮴동연선․청동연선 및 강심동연선을 조가선으로 사용하고 행거이어를 설치할 경우 조가선 보호덮개를 전량 설치한다.
6. 피복조가선의 시설 (1) 선상역사, 과선교 및 구름다리 하부 또는 터널입출구 등 조가선 소선 단선의 위험성이 있는 개소에는 낙하물 등에 의한 조가선 소손 및 단선의 방지를 위해 피복조가선을 설치하여야 한다. 다만 이물질을 던지거나 낙하시킬수 없는 밀폐형 구조의 선상역사, 보호망이나 안전벽이 설치된 터널 입․출구, 안전막이나 미세투시형 그물막이 설치된 과선교로서 조가선과 각부 시설물까지 1.2m이상 개소는 예외로 한다. (2) 이중에어섹션으로 구성된 절연구분장치는 팬터그래프 통과시 발생할 수 있는 아크열로 인한 소선 단선의 방지를 위해 피복조가선을 설치하여야 한다.
7. 드로퍼의 시설 (1) 드로퍼의 설치 간격은 속도 등급에 따라 다음 표와 같이 설치할 수 있으며 전차선로의 가선시스템 및 특수경간에 따라 조정할 수 있다. 다만, 기존 산업선 전철구간(BT방식)에 한하여 드로퍼 간격을 10[m]로 설치할 수 있다.
속도등급
설치간격[m]
비 고
300킬로급
4.5～6.75
350/400킬로급 : 4.5～6.5m
250킬로급
3～4.5～5
150～200킬로급
2.5～5
70～120킬로급
2.5～5
행어이어 사용 가능
(2) 교차장치에서 본선과 교차되는선의 드로퍼(행어이어 포함)는 서로 접촉되지 않도록 설치한다.
8. 합성전차선의 경사 전차선 지지점에서 조가선과 전차선이 만드는 면과 조가선 지지점에서 궤도면으로 내린 수직선과의 간격.
속도등급
최대간격[mm]
250킬로급 이상
10
200킬로급 이하
50
9. 전차선로 가고의 적합성 검토 사항
▪가고에 따른 동력학 특성 변화 파악 ▪동력학 시뮬레이션을 통한 정상운행조건에서 동적 압상량 확인 ▪동력학 시뮬레이션을 통한 최대 풍속에서 동적 압상량 확인 ▪선로와 차량 조건에 따른 차량의 주행 중 동적 수직 움직임 파악 ▪곡선당김금구 및 가동브래키트의 사양 확인 ▪팬터그래프 게이지 확인 ▪팬터그래프 최대 압상 시 곡선당김금구 및 암지지금구와의 위치관계 검토 ▪최악조건에서 팬터그래프가 최대로 기울어지는 각도 계산 ▪곡선당김금구 사양에 대한 팬터그래프와의 접촉관계 평가
10. 높이에 따른 팬터그래프 운동 한계 계산
높이
집전판 반폭 넓이 (m)
Swing Gauge (m) 직선부 (E<0.066)
Swing Gauge (m) 곡선부 (E=0.180)
비고
5
0.725
0.206
0.287
5.1
0.725
0.211
0.294
5.2
0.725
0.216
0.301
5.3
0.725
0.222
0.308
5.4
0.725
0.227
0.315
5.5
0.725
0.232
0.322
5.6
0.725
0.238
0.329
5.7
0.725
0.243
0.336
5.8
0.725
0.248
0.343
11. 드로퍼 길이
드로퍼 배치
경간
구분
A
B
C
D
E
50 m
드로퍼 길이(m)
0.872
0.748
0.655
0.593
0.562
선의 길이(m)
0.81
0.68
0.59
0.53
0.52
40 m
드로퍼 길이(m)
0.890
0.802
0.743
0.714
선의 길이(m)
0.83
0.74
0.68
0.65
30 m
드로퍼 길이(m)
0.908
0.855
0.829
선의 길이(m)
0.84
0.79
0.76
※ “선의 길이”는 아래 식으로 구한 값을 cm 단위로 반올림한 값임 선의 길이 = 드로퍼 길이 - 크램프 길이(전선 압착부 제외) = 드로퍼 길이 - 0.065m
1. 애자의 사용목적 전차선로의 애자는 전선 및 진동방지, 곡선당김장치 등의 부속설비를 전주, 빔, 완금등에 지지하는 경우와 전차선을 전기적으로 구분하는 경우, 또한 가동브래킷 등에 직접지지물과의 절연을 목적으로 사용한다. 전차선로용 애자는 대기중의 습도, 분진, 매연, 염해 등에 의하여 애자표면이 오손되어 그 표면저항이 저하되므로 누설전류의 증대에 따라 전기적 파괴를 발생시킬 우려가 있다. 이 애자의 파손은 즉시 전기차 운전에 지장을 초래하므로 그 형상은 가능하면 표면 누설거리가 큰 것이 적합하지만 합리적인 절연강도가 되도록 애자를 선정할 필요가 있다.
2. 사용구분
(1) 염해 우려 지역․공장지대 등 공해지역, 오염지역에는 절연성능이 보완된 애자를 사용하거나 현수애자의 경우 그 수량을 늘려 설치한다. (2) 기기배선용 애자는 급전선 및 부급전선(보호선)에 준한다.
애자의 표준 사용구분표
3. 애자의 오손
애자가 오손되어 비나 안개에 의하여 습윤을 받으면 애자 연면의 절연이 떨어진다. 이 절연저하 때문에 국부방전이 발생되어 가청 잡음, 라디오, TV장해를 유발시키거나 심한 경우에는 플래시 오버를 일으킨다. 전차선로용 애자는 인가에 접근되거나 운전승무원이나 여객의 눈에 띄는 일이 많으므로 오손으로 인하여 방전 발광하면 사람의 마음에 불안감을 주는 일이 많아진다. 오손물의 종류에 따라 섬락전압에 미치는 영향이 크게 다르므로 애자의 오손섬락 특성은 복잡하게 되어있다. 애자의 오손물은 해염외에 공장에서 배출되는 여러 가지 화학합성물, 매연, 분진, 국부적이긴 하지만 시멘트가루 등이 있다. 이와 같은 오손물 중에서 애자의 절연에 가장 나쁜 영향을 주는 것은 물에 녹아서 강한 도전성을 나타내는 해염 등의 강전해질이다. 애자의 오손대책으로서는 애자의 증결, 애자의 세척, 실리콘 콤파운드도포 등이 있다.
(1) 애자의 오손요인 애자 오손에 영향을 미치는 주인자는 오손원에서의 거리, 지형, 풍향, 풍속, 천후, 강우량, 애자의 형상, 표면상태, 설치위치, 조가방법, 과전전압, 사용기간 등 많은 요인이 있으며 이와 같은 것의 총합이 애자의 오손실태로서 나타난다. (2) 애자표면이 오손되었을 때 일어나는 플래시 오버(flash over) 발생과정 ① 애자의 표면은 사용환경에 따라 해염 등의 오손물이 부착되어 오손된다. 이와 같은 부착물은 건조상태에서는 절연에 대하여 악영향을 미치는 일은 없으나 안개, 비, 눈 등에 의하여 습해졌을 때 오손물 중의 염분, 그 외 가용성분이 물에 용해되어 표면 누설저항이 저하되면서 상당한 누설전류가 표면을 흐르게 된다. ② 이 누설전류의 가열효과에 따라 특히, 전류밀도가 높은곳, 현수애자에서 핀, 캡 주변에 소위 건조대를 형성한다. 그 결과 국부적으로 저항이 감소되어 부담전압이 높아진다. ③ 오손의 정도가 가볍고 건조대에 걸리는 전압이 낮으면, 그 부분에는 방전이 일어나지 않으며 누설전류는 점차 감소되어 절연성은 회복된다. 그러나 오손의 정도가 높은 경우에는 최초 흐르는 전류는 크며, 건조작용이 강하므로 건조대에 걸리는 전압은 높아져서 국부 아크의 발생이 일어난다. ④ 국부 아크의 발생에 의하여 건조부분은 단락되게 되므로 아크방전의 전류를 제한하는 것은 남은 습윤부분의 저항이므로 아크발생과 동시에 누설전류는 급격하게 증대하게 된다. ⑤ 한편 가열건조 효과도 증대되므로 곧 전류는 감소되고 국부 아크도 소멸된다. 그리고 재차 표면이 습윤하게 된다.
⑥ 이와 같이하여 누설전류 서지를 반복하며, 그 결과 애자표면의 전압분포는 점점 불균등하게 되어 전압의 대부분은 건조부분에 걸리게 되어 아크는 방전의 강도를 더하여 드디어는 습윤부분의 저항이 전류를 억제할 수 없게되어 어느치에 도달하면 플래시 오버로 진전된다.
오손등급 구분
[단위:㎎/㎠]
구 분
A
B
C
D
ESDD
0.063 이하
0.063초과～0.125
0.125초과～0.25
0.25초과～0.5
※ ESDD : 등가염분부착밀도(Equivalent Salt Deposit Density)
가) 염해 오손등급 적용 ① 설계점이 과거 염해 고장 발생실적이 있는 지역은 기존시설 오손등급을 기준으로 설계점 오손등급을 조정하여 적용한다. ② 설계점이 신설인 개소는 간이오손 분석법<표 2>를 적용하며, 필요시 오손등급을 조정하여 적용 할 수 있다. 나) 간이 오손분석법
1) 과절연 설계 매연이나 분진, 염분의 오손을 고려하여 사전에 애자의 연면 절연을 강화하여 두고, 오손상태에서의 플래시 오버(flash over) 사고를 방지하는 것이 과절연 설계이다. 과절연 설계에는 애자의 증결, 표면누설거리가 긴 특수한 애자의 사용 등이 있으나 오손애자의 플래시 오버 전압은 애자의 표면누설거리에 거의 비례하여 상승한다고 생각되므로 애자의 연결개수를 증가시키는 방법이 일반적으로 채용되고 있다.
(1) 현수애자의 과절연 설계(교류 25[㎸]용 현수애자 250㎜의 경우)
오 손 구 분
일 반 지 구
오 손 지 구
중 오 손 지 구
설계내전압(㎸/개)
10.3
8.9～7.8
6.7
애자의 개수
3개
3～4개
4개
현재시설 개수
4개
4개
5개
(2) 장간애자의 과절연설계(교류 25[㎸]용 장간애자의 경우)
오 손 구 분
일 반 지 구
오 손 지 구
중오손지구
㎸당 소요누설거리 [㎜/㎸]
26
30～33.5
43.5
소요누설거리 [㎜]
780
900～1,005
1,305
현재 시설물 적용 누설거리 [㎜]
1,480 (1,250)
1,480 (1,250)
1,480
적용 오손내전압 [㎸]
30
30
30
( )는 이중절연방식
2) 애자청소 오손 플래시 오버(Flash over) 사고방지를 위하여 애자를 정기적, 응급적으로 청소하는 방법이다. (1) 사람이 손으로 하는 청소 (2) 활선애자 청소기로 하는 청소 (3) 활선 청소장치에 의한 청소 등이 있으며 일반적으로는 전차선로를 정전시키고 사람의 손으로 하는 청소를 하고 있다.
3) 발수성 물질의 도포 애자가 오손되어도 습윤에 의하여 표면의 절연이 저하되지 않도록 애자의 표면에 발수성 물질을 도포하여 절연을 유지하는 방법이다. 이 발수성 물질에는 실리콘 콤파운드(Silicone compound)가 널리 사용되고 있다.
(1) 각도주․인류주 기타 불평형장력이 작용하는 전주에는 특수한 경우를 제외하고는 지선을 시설한다.
(2) 지선은 원칙적으로 용지 내에 시설하여 통행인․자동차 등에 의하여 손상을 받지 아니하는 장소에 시설한다. 다만, 야광페인트로 도색된 보호관(보호커버)을 사용하여 위험의 우려가 없도록 시설하는 경우에는 그러하지 아니하다. (3) 지선과 전주와의 설치 각도는 45°를 표준으로 한다. 다만, 부득이한 경우에는 30°까지 줄일 수 있다. (4) 경사가 급한 사면 등의 지반이 붕괴될 우려가 있는 장소 또는 지반이 연약한 장소에 설치하는 지선에는 근입을 특히 깊이 하거나 또는 콘크리트 등으로 보강하여야 한다. (5) 지선은 전차선의 인류방향과 일치하도록 시설하는 것을 원칙으로 하되, 지선이 인류 방향과 일치하기 곤란한 교량이나 특수개소 등에서는 노반의 조건을 고려하여 설치한다.
2. 지선용근가
종별
길이[㎝]
폭 또는 직경[㎝]
참 고 중 량[N]
토양의 단위중량 [N/㎥]
토 양 의 인상력에 저항하는 유효각도
인 발 저 항 력[N]
매 입 깊 이
1.5
1.7
1.9
2.1
조가 블록 3 호
70
35
431.2
13,720 14,700 15,680
10 20 30
13,132 27,244 51,058
16,268 35,574 68,698
19,894 45,374 89,866
23,912 57,232 114,954
조가 블록 4 호
80
40
588.0
13,720 14,700 15,680
10 20 30
15,582 30,870 56,056
19,208 39,886 74,774
23,324 50,470 97,118
27,832 62,818 123,578
조가 블록 5 호
90
45
842.8
13,720 14,700 15,680
10 20 30
18,424 34,790 61,348
22,540 44,590 81,242
27,048 56,056 104,860
32,144 69,286 132,594
조가 블록 6 호
110
55
1,470.0
13,720 14,700 15,680
10 20 30
24,794 43,414 72,814
29,890 54,880 94,962
35,574 68,012 121,226
41,748 83,104 151,802
조가 환태 1 본
150
18
-
13,720 14,700 15,680
10 20 30
16,660 34,986 64,092
20,874 45,472 85,358
25,578 57,820 110,740
30,968 72,030 140,532
조가 환태 2 본
150
36
-
13,720 14,700 15,680
10 20 30
23,128 43,022 74,088
28,420 54,978 97,314
34,202 68,796 124,656
40,670 84,574 156,604
조가 환태 3 본
150
54
-
13,720 14,700 15,680
10 20 30
29,694 51,156 84,084
35,966 64,582 109,172
42,826 79,870 138,572
50,372 97,216 172,676
3. 지선의 종별
3.1 사용개소별에 의한 분류 (1) 인류용지선 (2) 곡선당김용지선
각 가섭선에서 받는 횡장력 및 풍압하중과 지지주에서 받는 풍압하중의 합으로 한다. (3) 스팬선용지선
1) 스팬선용장력의 최대치로 하며, 이는 하기 경우와 동기 경우가 있고, 그 각각에 대해 그 때의 풍압에 의한 하중을 가산하여 큰쪽을 고려하지 않으면 안 된다. 2) 지지주의 풍압하중은 각 지지선으로 등분한다. 지지주의 풍압을 각 지선으로 등분한다는 것은, 스팬선 양측의 지선으로 등분한다는 것은 아니다. 풍상측(風上側)에 있는 지선이 복수인 경우 그들의 지선으로 하중을 등분한다는 것이다.
3.2 형상별에 의한 분류 (1) 단지선 (2) 2단지선 (3) V지선 (4) 수평지선 (5) 궁형지선
4. 지선의 설비 (1) 전철용 지선설비는 다음 각 호에 의한다. ① 지선은 135[㎟], 90[㎟] 및 55[㎟]의 아연도강연선 또는 동등 이상의 아연도강봉을 사용한다. ② 가공전차선․급전선 및 부급전선의 인류용 밴드와 지선용 전주밴드는 분리하여 시설한다. ③ 가공전차선로용 지선은 V형 또는 아연도 강봉을 사용한 보통지선으로 한다. 다만, 기설된 2단 지선은 향후 개량 시까지 사용한다. ④ 지선은 하중과 토질에 적합한 콘크리트 기초 또는 지선용 블록을 사용한다.
(2) 지선을 취부 할 수 없는 경우에는 지주로 대용할 수 있다.
지선재료의 파괴강도
종 별
규 격
파괴강도 [N]
아연도 강연선
St 135㎟
86,730
St 90㎟
55,468
강 봉
Φ24
70,932
Φ26
83,241
Φ28
102,194
Φ30
110,838
5. 지선의 사용제한 (1) 가공전선로의 지지물로서 사용하는 철탑은 지선을 사용하여 그 강도를 분담시키지 아니한다. (2) 가공전선로의 지지물로서 사용하는 철주․콘크리트주는 지선을 사용하지 아니하는 상태에서 풍압하중의 1/2 이상의 하중에 견디는 강도를 가지는 경우를 제외하고는 지선을 사용하여 그의 강도를 분담시키지 아니한다.
(3) 지선의 안전율 전차선로에 사용하는 지선의 안전율은 선형일 경우 2.5이상, 강봉형일 경우 허용응력에 대하여 1.0이상으로 한다.
지선의 인상력에 저항하는 토양의 유효각도 및 단위중량
토양의 구분
인상력에 저항 하는 유효각도
단위중량 N/m3
내압한도 N/m2N
산지, 단단한 밭 또는 원야와 같은 적토, 사리흔입 등으로 용수가 없고, 저항력이 큰 개소의 것.
30°
15,680
588,000
연한 밭, 용수가 적은 무논 같은 흑토등에서나 용수가 있으나 저항력이 큰 개소의 것
20°
14,700
392,000
보통의 무논과 같이 용수가 많고 저항력이 적은 개소의 것
10°
13,720
196,000
수렁땅, 특히 연약한 무본과 같이 용수가 특히 많고 저항력이 없는 토지등으로 말뚝박이 등을 합할 필요가 있는 개소의 것
0°
12,740
98,000
6. 지선의 도로횡단 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 5[m] 이상으로 한다. 다만, 기술상 부득이한 경우로서 교통에 지장을 줄 우려가 없을 때에는 지표상 4.5[m] 이상, 보도의 경우에는 보도상 2.5[m] 이상으로 할 수 있다.
7. 지선의 철도횡단 전철구간에 있어서 지선은 원칙적으로 철도를 횡단하여 시설할 수 없다.
