전차선로의 특징 및 가선방식

전차선로는 인명과 재산을 안전, 정확, 신속, 저렴하게 수송할 사명을 가진 공공성이 강한 수송용 동력 공급 수단으로 일반 전력용 전선로와는 그의 구조와 기능면에서 차이가 있다. 전차선로라 함은 전기차에 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 가선설비와 이에 부속하는 설비를 총칭하며 여러 가지 형태로 가선한다.

 

 

□ 전차선로의 특징

- 전기차의 운전에 의하여 부하점의 이동과 부하의 급격한 변동을 수반한다.

- 전기차의 집전장치가 전기적으로 불완전한 접속 상태이다.

- 철도선로의 구조물에 의한 설치상의 제한을 가지고 있다.

- 가공단선식에 있어서는 궤조를 귀선으로 하는 1선접지의 전기회로이다.

- 예비선로를 갖기 힘든 설비이다.

 

 

□ 전차선로의 구비조건

전차선로의 일반적인 요건으로는 경제적이며, 시설물의 신뢰도가 높아야 되고, 유지보수가 수월해야 하고 등고, 등장력, 등요가 요구된다.

- 등고(等高) : 등고란 레일면에서 전차선 높이가 일정한 것을 말한다.

- 등장력(等張力) : 등장력이란 전차선의 장력이 항상 일정한 것을 말한다. 전차선의 장력은 온도 변화에 따라 변하며 이는 필연적으로 이도의 변화를 가져와 등고의 원칙에서 벗어나 이선현상을 일으키는 결과가 된다. 전차선과 같이 가는 전선에 장력을 주지 않고 두면 그 강성은 대단히 약하고 장력을 많이 걸수록 전선과 직각방향의 강성, 즉 정착물로써의 경도가 증가한다. 따라서 전차선 장력이 커질수록 팬터그래프의 집전상태는 양호하게 되나, 한편 항장력으로 볼 때는 장력을 크게 할수록 전차선이 단선될 위험이 있으므로 이러한 점을 고려하여 전차선의 장력을 결정하고 자동장력 조정장치 등으로 항상 일정한 장력을 유지할 필요가 있다.

- 등요(登撓) : 등요란 전차선이 균일한 가요성을 가져야 한다는 것이다. 전차선 각 부분의 중량이 균일하여 팬터그래프의 압력에 의한 압상력이 각 부분에 일정하게 작용하여야 한다는 것이다.

 

 

□ 전차선로 가선방식

전차선로는 향상 양호한 상태로 전기차의 집전장치(팬터그래프)와 접촉되어야 하므로 운전속도, 운전밀도, 수송조건, 전기방식, 보수방식과 주위여건 및 기후조건 등에 따라 선로에 가장 적합한 구조로 가선 해야 하는 중요한 설비로서 전차선을 지지하는 방법을 가선방식이라고 하며 대표적인 가선방식으로는 직접조가식, Cartenary가선방식, 강체가선방식 등으로 분류한다.

 

1. 직접 조가식

조가선을 사용하지 않고 스팬선 등에 직접 지지하는 단순한 가선방식이다. 이 방식은 건설비는 저렴하나 전차선 장력을 일정 한도 이상으로 크게 하는 것이 기술상 곤란하기 때문에 고속운전 구간의 가선방식으로서는 부적당하며 일부역 구내의 측선, 전기차 유치선, 과거 시가지 전차선 등에 사용되었으며 전기차의 허용속도는 45㎞/h 이하로 제한되어 있다.

 

2. 커티너리(Cartenary) 가선방식

전차선을 직접 지지물에 지지하지 않고 조가선이라고 하는 전선을 지지물에 지지하고 이 조가선에서 일정한 간격마다 행거 및 드롭바로서 전차선을 조가하는 방법이며 그 종류 아래와 같다.

- 심플커티너리 가선방식 : 우리나라 지상구간 전차선로에 사용한다. 커티너리 방식 중에서 가장 대표적인 방식으로 전주 또는 비임 등 지지물에 가동 또는 고정브래키트를 설치하고 조가선을 가설하여 전차선을 행거이어(Hanger Ear) 또는 드롭퍼(Drooper)로 조가선에 매달아 레일면상 전차선을 일정한 높이로 유지하여 전기차의 팬터그래프(Pantograph)를 원활히 습동할 수 있도록 하는 가선 방식이다. 이 방식은 경간 중간부와 지지점에서 전차선 압상량 차이로 팬터그래프가 이선될 우려가 있어 일반적으로 110㎞/h 정도의 운전선구에 사용되고 있다.

- 변(형)Y 심플커티너리 가선방식 : 프랑스 고속전철에 적용(허용속도 : 110㎞/h ～ 300㎞/h이하)

- 더블심플커티너리 가선방식 : 열차빈도가 높은 직류구간에 사용(허용속도 : 110㎞/h이하)

- 헤비 심플커티너리 가선방식 : 심플커티너리 가선방식에 장력을 크게 (3톤)한 것으로 경부 2선 서울-구로간 및 경부 1선 구로-수원간, 경인선 구로-인천간에 사용하고 있다.(허용속도 : 110㎞/h이하)

- 콤파운드커티너리 가선방식 : 대용량 고속운전에 적합하며 일본의 신간선에 적용(허용속도 : 300㎞/h이하)

- 합성 콤파운드커티너리 가선방식 : 조가선과 전차선에 합성소자를 삽입하여 고속성능을 좋게 하고 전차선의 국부마모를 경감시키는 방식(허용속도 : 300㎞/h이하)

- 헤비 콤파운드커티너리 가선방식 : 전차선 및 조가선을 중량화하여 가선특성을 좋게 한 방식으로 현재 일본 신간선의 표준방식임.(허용속도 : 300㎞/h이하)

 

3. 강체 가선방식

커티너리식을 터널 내에 가선시는 제한된 공간으로 이격거리 확보 및 보수작업이 어렵기 때문에 이를 보완하기 위하여 지하전철용 가선방식으로 새로이 개발된 방식이다.

강체가선은 전차선을 강제에 완전히 일체화하고 고정시킨 것으로 터널 천정 또는 벽체에 단브래키트나 지지애자를 취부 하여 알미늄 T-Bar 또는 R-Bar에 트로리선을 물릴 수 있는 구조로 되어 있으며 현재 우리나라 도시 지하철 및 일산선에는 T-Bar System으로 설치되어 있고 과천, 분당선 교류 지하구간에는 R-Bar System으로 시설되어 있다.

장점으로 단선사고방지와 압상력이 적고 터널단면을 줄일 수 있으며, 단점으로는 전차선의 탄성이 적어 고속운전 시 이선현상이 우려되며 전차선 마모가 크다.

 

전차선로 가선방식