철도 레일(궤조, rail)

□ 레일의 의의

레일(rail)은 열차하중을 침목과 도상을 통하여 넓게 노반에 분포시키며, 평활한 주행면을 제공하여 주행저항을 줄이고, 차량의 안전운행을 확보한다. 레일은 수직력 이외의 측면에 작용하는 횡압력과 길이 방향의 수평력이 동적으로 작용하므로 이에 견딜 수 있는 것이라야 한다. 따라서 레일은 궤도의 구성 재료 중 가장 중요한 역할을 한다.

 

 

□레일 형상의 종류

레일은 그 단면형상으로 분류하면 각종 단면의 대표적인 것은 그림과 같다.

레일 형상의 종류

1) 교형레일(bridge rail)

2) 쌍두레일(double-head rail)

3) 우두레일(bull-head rail)

4) 평저레일(flat-bottom rail)

5) 홈붙이레일(grooved rail)

6) 층붙이레일(step rail)

7) 고T레일(high-tee rail)

8) 모자형 분기용레일(tongue rail)

9) N. S 분기용레일(N. S tongue rail)

10) 프랑스 분기용레일(France tongue)

 

 

□ 레일의 무게(weight of rail)

레일의 무게는 일반적으로 단위 m당 중량 즉 kg/m로 표시하여 미국에서는 1야드(yard)당의 중량․Lbs/yd으로 표시하여 kg/m와 Lbs/yd와의 관계는 1kg/m=2.1058601 Lbs/yd이므로 xkg의 레일은 2×Lbs레일로 환산한다.

국철의 본선에는 주로 50kg/m레일, 주요치 않은 본선과 측선에는 37kg/m, 수인선에는 22kg/m레일이 사용되고 주요 본선인 수도권, 경부, 경인선은 60kg/m레일로 대체하고 있다. 레일 단면이 클수록 선로강도가 증대되어 열차 안전운행의 확보와 선로 보수비의 절감을 기할 수 있다.

 

 

□ 레일의 길이(length of rail)

레일의 이음매는 궤도구조상 가장 약점으로 보수노력을 증대하고, 차량동요를 일으켜 승차감을 해친다. 될 수 있으면 이음매 수를 줄이기 위해서는 레일 길이를 길게 하는 것이 좋다. 그러나 레일길이는 다음과 같은 이유에서 제한한다.

1) 온도신축에 따른 이음매 유간의 제한

2) 레일 구조상의 제한

3) 운반 및 보수작업상의 제한

4) 레일 길이와 차량의 고유진동주기와의 관계

현재 국철의 정척레일은 25m로 하고 있으며 이보다 짧은 레일은 단척레일이라 하고, 레일을 수개소 용접하여 길이가 25m~200m되는 것을 장척레일이라 하며, 길이가 200m이상되는 레일을 장대레일이라 한다.

 

※ 레일의 길이에 의한 분류

장대레일(long rail) : 200m 이상

장척레일(longer rail) : 25~200m 미만

정척레일(standard rail) : 25m

단척레일(shorter rail) : 5~25m

 

 

□ 레일의 제조

평로 또는 전로에서 추출된 용강을 주형에 주입해서 강괴(ingot)로 성형한다. 이것을 작열로에서 1150~1250℃로 가열 후 점차 압연(roll)으로 레일형상으로 만들어진다. 최후의 압연에서 레일복부에 제조사회명, 제조년월, 제강법, 레일의 단면형식 및 중량 등의 각인이 새겨진다. 냉각 후에 휘어짐을 교정하고 서냉상자(control cooling box)에서 서서히 온도를 내려서, 양질의 레일이 생산된다.