선로

선로(線路)는 열차가 주행하는 통로인 궤도 및 침목, 도상(道床)이라고 불리는 자갈 및 그것들을 지탱하는 노반 등의 구조물을 말한다. 광의로는 열차가 주행하는 데 필요한 설비를 가리킨다.

선로를 가까이서 본 모습.

개요

연교역 선로

선로는 그 목적에서 볼 때 열차를 안전·고속, 또한 승차 기분이 좋게 달리게 하는 것이며, 튼튼하고 고도의 정밀성이 요구된다. 레일은 레일강이라고 하는 양질의 강철로 만들어진다. 레일은 열차가 통과할 때마다 눈에 보이지 않을 정도로 마모된다. 레일의 수명은 수송량이 많은 노선에서는 약 10년이며, 지방의 노선은 30년 이상으로 평균해서 20년 정도이다. 또 커브의 구간에서는 외측 레일의 내면이 차륜의 원심력으로 강하게 눌리어 많이 마모되며, 운전 횟수가 많은 곳의 급커브 구간에서는 반년에서 1년 이내에 레일을 바꾸는 것도 있다. 레일 한 개의 길이는 보통 25m이며, 레일은 온도의 변화로 길어지거나 짧아지므로 연결 부분은 사이가 떠 있고, 차륜이 지날 때마다 소리와 진동이 따른다. 최근에는 많은 레일을 용접해서 길게 이은 롱 레일(long rail)이 사용되고 있다. 롱 레일은 레일의 신축하는 힘을 침목과 자갈로 누르고 있으며, 이은 데가 없으므로 승차감이 좋고 고속철도에서는 필요한 것이다.

침목은 옛날에는 밤나무·졸참나무 등의 목재가 사용되었으나, 현재는 피아노선을 심으로 넣어 만든 콘크리트 침목이 쓰이며, 튼튼하고 수명도 수배로 길어지므로 주요 간선에 사용되고 있다.

	자갈	콘크리트
장점	콘크리트 궤도에 비해 열차 소음이 적으며, 승차감이 좋다. 시공비용이 저렴하다(콘크리트의 1.5~2분의 1). 궤도틀림 발생 시 유지보수가 편리하다. 최초 부설 이후 선형변경이 용이하다. 열차 소음이 콘크리트궤도에 비해 적다. 콘크리트에 비해 시공속도가 빠르다. 트러블 발생시 궤도 복구가 편리하다.	도상다짐이 필요없으므로 유지보수비용이 거의 들지 않는다. 터널 내에 별도의 환기시설이 필요없다. 별도 보수시간이 필요없으므로 효용성이 뛰어나다. 궤도강성이 뛰어나며, 궤도틀림이 발생하지 않아 차량의 동요가 적다. 궤도상태 유지하는데 기후의 영향을 받지 않는다. 유지보수작업으로 인한 소음, 진동, 비산 먼지, 매연 발생이 전혀 없으므로 물을 뿌릴 필요가 없다. 터널 내에 별도의 환기시설이 필요 없다. 궤도재료(도상자갈) 수급이 필요없다.
단점	도상다짐을 주기적으로 해주어야 하므로 유지보수비용이 많이 든다. 터널 내에 별도의 환기시설을 설치해야 한다. 별도 보수시간이 필요하므로 효용성이 떨어진다. 궤도강성이 떨어지며, 잦은 궤도틀림 발생으로 차량의 동요가 크다. 궤도상태 유지하는데 기후의 영향을 많이 받는다. 유지보수작업으로 인한 소음, 진동, 비산 먼지, 매연이 자주 발생하므로 물을 자주 뿌려줘야 한다. 터널 내에 별도의 환기시설을 설치해야 한다. 궤도재료(도상자갈) 수급에 어려움이 많다.	자갈 궤도에 비해 열차 소음이 크며, 승차감이 떨어진다. 시공비용이 비싸다(자갈의 1.5~2배). 궤도틀림 발생 시 유지보수가 번거롭다. 최초 부설이후 선형변경이 불리하다. 자갈에 비해 시공속도가 다소 더딘 편이다. 트러블 발생시 궤도 복구가 번거롭다(콘크리트를 일일이 뜯어내야 하므로).
국내 적용 사례	국내 철도 대부분을 차지함	일반철도 구간 : 300m 이상 터널구간(2005년 이후 건설공사부터 적용) 경부고속철도(서울~대구) : 5km이상 장대터널구간 경부고속철도(대구~부산) : 전 구간

선로의 폭

선로의 폭은 표준궤와 그것보다 넓은 광궤, 좁은 협궤가 있다.

선로 용량

선로 용량(Track Capacity)은 하루에 열차를 몇 번 주행시킬 수 있는가를 나타내는 수치이다.

단선 구간의 선로용량 N의 간이 산정식은 다음과 같다.^[1]

${\displaystyle N=[1440/(t+s)]\times f}$

t는 역간 평균 운전 시간, s는 대향(對向) 열차가 통과한 후 분기기를 전환하여 발차할 수 있기까지의 소요 시간인 열차 취급 시간으로 자동신호 구간에서는 1분, 비자동 구간에서는 2.5분으로 계산하며, f는 1일 24시간 중 열차를 운행시키는 시간대의 비율로 55~75%로 계산한다.

복선 구간은 동일 속도 열차 설정의 평행 평행 다이어그램인 경우에는 다음과 같다.

${\displaystyle N=2\times (1440/t)\times f}$

t는 열차 최소 시격(분), f는 선로 이용률이다.

급행열차와 완행열차가 있는 일반적인 복선 선로(경부선, 서울 지하철 9호선 등)는 다음과 같이 계산된다.

${\displaystyle N=2\times [1440/(hv_{h}+(r+u+1)v_{l})]\times f}$

(${\displaystyle h}$ = 급행열차 상호 시격 ${\displaystyle r}$ = 역에 먼저 도착하는 완행열차와 나중에 도착하는 급행열차와의 필요한 최소 시격 ${\displaystyle u}$ = 급행열차 통과 후 완행열차 발차 시까지 필요한 최소 시격 ${\displaystyle v_{h}}$ = 전체 열차에 대한 급행열차의 비율, ${\displaystyle hv_{h}}$는 급행열차가 점유하는 시간 ${\displaystyle v_{l}}$ = 전체 열차에 대한 완행열차의 비율, ${\displaystyle (r+u+1)v_{l}}$은 완행열차가 점유하는 시간)

곡선 선로

영동선 스위치백 구간의 반경 300m 곡선

열차는 구조상 자동차와 같이 급커브를 돌 수 없으며, 보통의 커브는 곡선 반경이 250 m 이상으로 되어 있다. 또한, 차량의 원심력에 균형이 맞도록 외측의 레일을 높이 하고 있으며, 이것을 캔트(cant)라고 부른다. 곡선 통과시에는 원심력이 작용하여 최악의 경우 전복의 위험이 있으므로 곡선 선로에는 제한 속도가 걸려 있다. 예를 들어, 2005년 발생한 JR 후쿠치야마선 탈선 사고에서는 70 km/h의 제한속도가 걸린 반경 304 m의 우측곡선에 116 km/h 로 진입하여 열차가 탈선하는 사고가 발생했다. 대한민국의 철도에서는 곡선에서의 열차 최고속도를 선로 조건에 따라 다음과 같이 정하고 있다.^[1]

${\displaystyle V=2.8}$ ~ ${\displaystyle 4.5{\sqrt {R}}}$ (${\displaystyle V}$ = 곡선 제한속도 (Km/h) ${\displaystyle R}$ = 곡선 반경 (m))

곡선반경 (m)		200-250	250-300	300-350	350-500	450-550	550-650	650-750	750-850	850-950	1000	>1200
등급	노선
${\displaystyle V=2.8{\sqrt {R}}}$로 산정했을 때의 이론적 곡선 제한속도 (km/h)		39.5-44.2	44.2-48.4	48.4-52.4	52.4-62.6	59.3-65.7	65.7-71.3	71.3-76.7	76.7-81.6	81.6-86.3	88.5	97.0 이상
${\displaystyle V=4.5{\sqrt {R}}}$로 산정했을 때의 이론적 곡선 제한속도 (km/h)		63.6-71.1	71.1-77.9	77.9-84.2	84.2-100.6	95.4-105.5	105.5-114.7	114.7-123.2	123.2-131.1	131.1-138.6	142.3	155.9 이상
2 급 선	경부 제1본선	-	-	-	90	100	110	115	125	130	135	140
	호남선 (익산-목포), 전라선 (신리-동순천)										140	150
	분당선				75	85	90	100
3 급 선	경부 제2본선 (가산디지털단지-수원)						95	105	110
	경부 제2본선 (수원-천안)				90	100	110	115	120
	호남선 (서대전-강경)				85	95	100	110	120		125	140
	호남선 (강경-익산)								125		130
	대전선 (대전-서대전)								120
	전라선 (익산-신리, 동순천-여수) 중앙선, 대구선		65	70	80	90	95	105	110
	경부 제2본선 (서울-구로) 경부 제3본선 (영등포-구로) 호남선 (대전조차장-서대전) 경인선, 경의선, 영동선 태백선, 경전선 경북선 (김천-점촌), 안산선 진해선, 미전삼각선, 광주선	55	60	65	75	85	90	100
	충북선		65	70	85	95	100	110	120
	장항선, 경춘선 구 동해남부선 (부산진-경주)	50	60		80	90
	경부 제3본선 (서울-용산) 광양제철선, 경원선, 천안직결선	55		65	70	75	80
	과천선, 일산선, 분당기지선	50	55		75	85	90	100
	경부 제2본선 (구로-가산디지털단지 및 구로고가선로)			60	70	80
	경부 제3본선 (구로-가산디지털단지 및 구로고가선로) 대불선						90
	기타 선	50	55		65	70	75
4 급 선	군산선, 범일선, 묵호항역 광양항선, 옥구선 병점기지선	45	50	55	60

같이 보기

• 가공 전차선
• 관절대차
• 궤간
  • 협궤
  • 표준궤
  • 광궤
• 대차
• 보기 대차
• 절연구간
• 집전장치
• 제3궤조

각주

1. 서사범 (2010년). 《철도공학 입문 (Fundamentals of Railway Engineering)》. ISBN 978-89-91177-97-0.

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