철도 궤도의 구조 및 궤간

□ 궤도의 구조

열차가 이동하기 위한 주행로를 선로라고 하며, 선로에는 궤도와 전차선로가 설비되어 동력으로 열차를 운행하고 있다. 궤도는 도상, 침목, 레일과 그 부속품으로 구성되며 견고한 노반 위에 도상을 정해진 두께로 포설하고 그 위에 침목을 일정 간격으로 부설하여 침목 위에 레일올 소정 간격으로 평평하게 체결한 것으로서 열차 하중을 직접 지지하는 역할을 하는 도상 윗부분올 총칭하여 궤도라고 한다,

 

궤도의 구성

 

1. 레일

레일은 차량의 하중올 침목과 도상을 통하여 넓게 분포시키면서 차륜이 탈선하지 않도록 하고 신호용 궤도회로의 전류 통로 역할을 한다. 레일은 1[m】당 중량[kg]으로 표시하며, 우리나라에서는 주로 37[kg], 50[kg], 60[kg] 레일이 사용된다. 경부 본선용 레일은 50[kg], 60[kg] 레일이 주로 사용되고 교량, 터널 등의 취약 구간은 60[kg] 레일을 주로 사용한다.

① 차량의 원활한 주행면을 제공하며 탈선을 방지한다.

② 차량의 하중을 직접 지지하고 하중을 침목과 도상에 전달한다.

③ 궤도회로에서 신호전류의 전송로 역할을 한다.

 

2. 침목

침목은 레일을 소정위치에 고정시키고 지지하며, 레일을 통하여 전달되는 차량의 하중을 도상에 넓게 분포시키는 역할을 한다. 침목은 레일과 견고하게 체결되어 하중을 지지하여야 하며, 내충격성과 완충성이 있어야 한다. 침목에는 목침목과 콘크리트를 이용한 RC침목과 PC침목이 있다.

① RC(ReinforcedConcrete) 침목 : 콘크리트는 압축은 강하지만 인장이 약하므로 철근을 보강한 콘크리트 침목을 말한다.

② PC(Prestressed /concrete) 침목 : 강선을 내장한 콘크리트제 침목으로써 콘크리트에 스트레스(Stress)를 주어 굽힘력에 대하여 저항력을 강화한 구조이다. PC침목이 성공을 거두면서 RC침목은 거의 사용하지 않고 있다. PC침목이 주종을 이루면서 선로전환기를 설치하는 분기침목도 PC침목으로 교체되고 있다.

 

3. 도 상

도상은 레일 및 침목으로부터 전달되는 열차하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고 침목을 소정위치에 고정시키는 자갈 또는 콘크리트 등의 궤도 재료를 말한다. 도상에는 자갈, 콘크리트 그리고 슬래브 도상(침목과 도상이 일체형) 등이 있다. 도상은 레일 및 침목으로부터 전달되는 하중을 널리 노반에 전달할 수 있어야 하며, 침목을 탄성적으로 지지하고 충격력을 완화해서 승차감을 좋게 할 수 있어야 한다.

 

 

□ 철도의 궤간(Gauge)

철도의 궤간은 레일 두부 상면에서 하방으로 16[mm](지하철 14mm) 지점에서 양쪽 레일 머리 부분 내측 간의 최단거리로 정하고 있다. 그 이유는 차륜 플랜지와 레일 두부와의 접촉 부분은 보통 레일면에서 16[mm] 이내의 거리에 있으며, 30[kg] 레일의 경우 그 두부의 두께는 24[mm]이며 7[mm]의 마모를 허용하므로 레일 두부의 두께는 7[mm]가 남는 수치를 궤간 측정의 기초로 하였다. 궤간을 결정하는 요인은 수송량, 속도, 지형 및 안전도에 의해 결정이 되고 있으며, 표준궤간의 실제궤간 넓이는 슬랙 및 공차를 고려하여야 한다.

 

표준궤간

 

1. 표준궤간

궤간은 1,435[mm]로 하는 것이 보통이며 세계 각 국의 철도에서 가장 많이 사용하고 있는 궤간이다. 실제로 궤간은 여기에 다시 슬랙 공차를 가산하여야 한다. 궤간은 1,435[mm]을 기준으로 하는데 이것을 '표준궤간'이라 하며, 표준궤간보다 넓은 것을 광궤, 좁은 것은 협궤라고 한다. 한국의 경우 대부분의 표준궤간으로 설치되어 있다.

 

2. 광궤

광궤는 양 레일 폭이 1,524[mm] 이상이며 러시아에서 사용되고 있다. 협궤에 비하여 대형기관차와 차량을 운전한 수 있기 때문에, 수송력을 증대시키고, 높은 운전속도를 낼 수 있으며 열차의 안전도가 훨씬 크다. 그러나 건설비와 유지비가 많이 드는 단점이 있다.

 

3. 협궤

협궤는 1,062[mm]로써 영국과 일본에서 사용되고 있다. 협궤는 차량의 시설규모가 적어지므로 건설비, 유지비 측면에서 유리하며, 급곡선에서 곡선저항이 적고 산악지대의 선로선정이 용이하다. 궤간은 수송량, 속도, 지형 및 안전도 등을 고려하여 결정하며 철도의 건설비, 유지비, 수송력 등에 영향을 준다.