차량한계 및 건축한계
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.
V2
C = 11.8 × ---- - C’
R
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