고속 운전을 수행하기 위하여 선로와 전차선에 취하는 적절한 대책

고속 운전을 수행하기 위하여 선로와 전차선에 취하는 적절한 대책

 

 

1. 서론

열차의 운전 속도를 향상시키기 위해서는 승차감을 저해하지 않고 안전 주행이 가능하여야 한다. 또한, 전차선로의 고속 운전시 집전을 원활하게 수행하기 위해서는 전차선의 이선이 없고, 레일면상 균일한 높이로 유지하는 것이 필요하다.

 

2. 선로의 속도 향상 대책

1) 레일의 중량화

열차의 속도가 증가하면 궤도가 받는 충격, 횡압, 레일의 침하 등이 크게 되므로 레일은 큰 것으로 교체한다.

 

2) 도상의 개량

자갈을 강내진성으로 능각이 있는 쇄석으로 교체하고 도상을 두껍게 한다. 또한, 안전성이 좋은 슬라브 궤도를 채용한다.

 

3) 침목의 PC화 및 증설

PV 침목으로 교체하거나 침목을 증설한다.

 

4) 체결 장치 개량

타이 플레이트(Tie Plate)를 사용하거나 이중 탄성 체결을 채용한다.

 

5) 노반 및 교량 등의 보강

연약 지반이나 강도가 불충분한 교량 등을 보강한다.

 

6) 곡선 개량

곡선 반경을 크게 하거나 캔트의 수정 등을 시행한다.

 

7) 분기기의 개량

분기기를 고속 성능에 적합하도록 개량한다.

3. 전차선로의 고속 운전 대책

1) 전차선의 부배 변화를 적게 한다.

열차의 속도에 대하여 전차선의 구배 변화가 크게 되면 팬터그래프의 집전 장치가 원활하게 추종할 수 없다.

 

2) 가동 브래킷의 가고를 크게 한다.

가동 브래킷은 전차선, 조가선의 지지점이 선로 방향으로 이동하기 때문에 온도가 변화할 경우에도 커티너리의 구조가 흐트러지지 않으므로 고속 운전에 적합하고, 가고를 크게 함으로써 압상량에 의한 가선 특성을 양호하게 할 수 있다.

 

3) 고장력의 자동 장력 조정 장치를 설치한다.

팬터그래프의 원활한 집전을 확보하는 방법으로 전차선의 질량은 가볍게 하고 장력은 크게 하여야 고속 운전이 가능하므로, 전차선의 장력을 크게 하여 자동 장력 조정 장치를 설치하면 온도 변화에 의한 전차선의 장력을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

 

4) 압상 특성을 균일하게 한다.

전차선의 압상력이 지지점과 경간 중앙 전체에서 가능한 한 균일하게 되도록 프리새그(Pre-sag)가선 등으로 압상 특성을 개량한다.

 

5) 전차선의 경점을 적게 한다.

전차선의 접속 개소를 적게 하고 금구를 경량으로 하여 국부적인 경점을 적게 함으로써 이선을 방지한다.

 

4. 전차선의 최대 운전 속도

전차선의 파동 전파 속도는 정상적인 집전이 될 수 있는 최대 속도의 기준이 되며, 통상적으로 파동 전파 속도의 70[%]를 전차선 최대 속도로 선정한다.

              파동 전파 속도 C=√T/p[m/s]

               여기서, T : 전차선의 장력[N]

                          p : 전차선의 단위 질량[kg/m]

즉, 전차선은 장력을 크게 하고 단위 질량을 가볍게 하여야 고속 운전에 유리하다.

5. 결론

열차의 최고 속도 및 제한 속도는, 첫째 안전 주행이 가응할 것. 둘째, 승차감을 저해하지 않을 것, 셋째 차량 및 보수에 큰 지장을 주지 않도록 결정되어야 한다.

또한, 전차선에는 파동 전파 속도가 클수록 고속 운전에 적합하므로 전차선의 장력은 크게하고 질량은 가볍게 하여야 고속 운전을 할 수 있으며, 커티너리 가선 방식에 고장력으로 하여 고속 철도를 건설하고 있다.