가공전차선
1. 개요
Overhead Line, 架空電車線
철도, 트램, 트롤리버스 같은 차량에 전기를 공급하기 위해 공중에 설치한 전기선 또는 그 구조물의 총칭.[2] 카테너리, 전차선, 트롤리선이라 하기도 한다. 공(空)중에 가(架)설한 전차선이라는 의미의 가공(架空)전차선이다.
전기를 사용하는 철도차량 또는 기타 교통수단 중 축전지가 아니라 외부에서 전기를 공급받아 움직이는 차량은 어떤 형태로든지 급전을 위한 설비를 필요로 한다. 가공전차선은 이를 위한 설비 중 하나로, 지지대에 의해 공중에 떠 있는 전기선 또는 가선(架線)[3]을 통해 전기를 공급하는 설비 및 급전방식이다. 차량은 팬터그래프, 뷔겔, 트롤리 폴 등의 집전장치를 이용해 여기서 동력에 필요한 전기를 공급받는다.
일반적으로 가공전차선은 1개의 전선으로 구성되어 있다. 그런데 전기는 기본적으로 급전선과 귀전선이라는 2개의 선을 필요로 한다. 철도차량은 전차선을 통해 급전하고, 차륜을 통해 레일에 전기를 흘러보내 귀전시킨다. 하나 이것은 일반적인 전차선로를 이용하는 열차의 경우로, 귀전을 위해 별도의 가공전차선을 하나 더 설치하는 형태의 가공전차선도 존재한다. 대표적인 것이 트롤리버스의 경우로, 트롤리버스는 도로노상을 고무바퀴로 다니기 때문에 귀전을 위한 별도의 가선을 설치해야 한다. 차량을 움직이는 동력의 공급원으로 사용되므로 일반적으론 '''높은 전압'''이 흐른다. 일반적인 철도에서, 교류는 '''25,000V'''가, 직류는 '''1,500V'''가 흐른다. 트램의 경우는 안전을 위해 더 낮은 전압을 사용하지만 그래도 최소가 '''600V'''다. 그리고 습도가 높은 환경에선 직접 접촉 없이 근접하기만 해도 감전될 수 있다. 절대 만져서도, 가까이 가서도 안된다.
'''KBS''' 보도에서는 구미권 국가들이 제3궤조 집전을 사용한다고 이게 후진적이라 생각하는 사람들이 있는데, 200km/h 이상의 고속열차에서 제3궤조는 집전장치에 가해지는 충격 등과 전력전달 매개체가 강체라는 점 때문에 부적합하다. 대신 구조가 단순하고 공간 차지가 적어 지하철이나 경전철에서 많이 사용한다.
한국에서는 철도건설규칙, 도시철도건설규칙, 철도의 건설기준에 관한 규정에 따라 경전철을 제외한 모든 철도에 대해 가공전차선방식을 강제하고 있고, 특히 도시철도가 아닌 모든 철도의 지상구간은 심플카테너리와 헤비심플카테너리를 규정하고 있다. 도시철도의 경우 각 지역별로 위임을 했으나, 역시 지상구간에는 심플카테너리방식을 채용하고 있다.
현대로템이 설명한 전차선 관련 상식
2. 특징
가공전차선의 특징은 전차선이 공중에 떠 있는 것이다. 제3궤조집전식이 선로 옆에 설치되어 있거나 선로에서 약간 떠있는 반면, 이 방식은 지지대에 의해 아예 공중에 떠 있는 가선을 통해 열차에 전기를 공급한다.
2.1. 장점
이 방식의 장점은 다음과 같다.
- 고전압을 사용할 수 있다.
제3궤조집전식은 특성상 안전문제로 고전압을 사용할 수 없지만, 가공전차선은 공중에 떨어져 있어 일반인의 손에 닿는 위치가 아니므로 비교적 안전하다. 또한 열차의 고성능화를 촉진한다.
- 열차의 고속주행이 가능하다.
집전장치에 가해지는 충격이 적어 고속주행에 적합하다. 제3궤조집전식은 집전장치에 걸리는 충격 때문에 고속운전이 제한된다. 다만 가공전차선의 형태에 따라 고속운전이 불가능한 경우도 존재한다. 직접조가방식을 비롯한 간이 전철화의 경우는 조가방식 특성에서 비롯되는 제약 때문에, 강체가선 방식은 제3궤조와 마찬가지로 강체(쇠막대)형태로 이루어져 있기 때문에 고속운전에 제약이 있다.
- 접촉, 침수로 인한 감전사고 및 합선사고가 적다.
제3궤조집전식이 전기사고 위험이 높은 반면, 가공전차선 방식은 의도적이거나 정말로 불의의 사고가 아닌 이상 전기사고가 발생할 확률이 낮다. 침수가 되더라도 공중에 있으니 감전될 확률은 낮은 편이다.
2.2. 단점
- 차량, 구조물에 높이로 인한 제약이 존재한다.
차량 위쪽에 전차선이 있기 때문에, 전기의 특성상 절연을 위해 구조물과 이격거리를 설정해야 한다. 이는 터널에서 굴착 단면적을 늘리는 요소이며, 어떤 구조물이 가공전차선 위를 지나갈 경우 전차선을 단전시키거나 구조물을 충분히 높게 설계해야 한다.[4] 또한 철도차량 설계에도 제약을 받는다.[5]
예를 들어, 전차선이 없어 차량한계가 높은 구간의 열차가 전차선 때문에 차량한계가 낮은 구간으로 갈 경우 통행이 불가능한 경우도 있다. 이 전차선 때문에 컨테이너, 시멘트, 황산 등 대부분의 화물열차에서 때에는 반드시 디젤기관차로 바꾸고 가야 한다. 그래서 전기기관차는 상하적이 필요없는 간선운송이거나 윗부분을 열 필요가 없는 유개화차, 여객열차에 주로 쓰인다.[6]
예를 들어, 전차선이 없어 차량한계가 높은 구간의 열차가 전차선 때문에 차량한계가 낮은 구간으로 갈 경우 통행이 불가능한 경우도 있다. 이 전차선 때문에 컨테이너, 시멘트, 황산 등 대부분의 화물열차에서 때에는 반드시 디젤기관차로 바꾸고 가야 한다. 그래서 전기기관차는 상하적이 필요없는 간선운송이거나 윗부분을 열 필요가 없는 유개화차, 여객열차에 주로 쓰인다.[6]
- 별도의 지지대 구조물을 필요로 한다.
어떤 급전방식이든 구조물은 필요로 하지만, 가공전차선은 공중에 띄우는 구조물이므로 크고 아름다운 지지대를 필요로 한다. 따라서 구조물에 수반되는 비용이 크다. 또한, 이런 구조물 때문에 도시의 미관을 해친다는 의견도 있다.
- 건널목에서 높이제한이 발생하며, 사고가 발생할 수 있다.
건널목의 경우 필연적으로 높이 제한이 발생하는데 이 때문에 통행이 불가능한 차량도 생기며 가끔 이 차량들이 이 높이제한을 무시하고 가다가 사고가 발생하기도 한다. 특히 공업지역에서는 높이가 높은 화물차량이 자주 다니므로 문제가 발생할 가능성이 큰데, 이 때문에 대불역 인근의 선로의 경우 특이한 전차선을 사용하고 있다.
모형- 강풍, 낙뢰에 민감하다.
전선으로 이루어진 구조물의 특성상 강풍에 흔들리기 쉬우며, 강풍이 불 경우 가선이 흔들려 운행불능이 될 수도 있다. 또 낙뢰로 인해 가선에 번개가 칠 경우 과전류로 인해 운행불능이 될 수도 있다.
- 관리가 번거롭다.(= 유지비가 비싸다.)
전선이라는 특성상 항상 장력 유지, 마모 등의 상태를 점검해야 하고, 관리가 잘 안 될 경우 사고가 발생하기 쉽다. 따라서 관리를 자주 해야 하고, 이는 비싼 유지비로 직결된다. 강체가선은 그 특성상 이 점에서는 비교적 유리하다.
3. 종류
가공전차선은 전차선의 종류나 전차선을 현수하는 방식(조가방식)에 따라 여러가지 종류로 나뉜다.
3.1. 직접조가방식
직접조가방식은 가선없이 지지대에 절연장치만 부착한 채 바로 전선을 조가하는 방식이다. 굉장히 싸지만 그만큼 전차선이 수평과는 거리가 멀어, 낼 수 있는 속도가 낮다. 최고속도 50km/h 이하로 다닐 수 있으며, 이선현상[7]을 최소화한 경우에는 85km/h로 다닐 수 있다.
일반적으로 노면전차, 트롤리버스에서 사용하고 일반철도 선로에서는 잘 사용하지 않는다. 일반철도 선로에서 사용하는 경우는 운전밀도가 낮고 고속으로 운전할 필요가 없는 선로에서만 사용된다. 한국에서는 현재 찾아볼 수 없는 방식이며, 초기의 경성전차가 이 방식으로 전선이 조가된 것으로 보인다.
3.2. 카테너리 방식
가장 일반적으로 볼 수 있는 전차선로 방식으로, 가선으로 이루어진 구조물로 급전한다. 직접조가방식보다 전차선의 형태를 안정시킬 수 있고 전선의 특성상 집전장치에 부담이 적으므로 열차의 고속화에 유리하다. 카테너리 방식은 그 형태에 따라 여러가지 종류로 나눠지는데, 각각의 조가방식에 따라 열차가 운행할 수 있는 최고속도가 달라지기도 한다. 보통 고속운전으로 갈 수록 가선의 크기와 구조가 크고 복잡해진다.
다른 방식보다 더 높은 구조물이나 터널단면적을 요구하게 된다. 따라서 강체가선 방식을 사용하기 어려운 고속열차의 경우 터널에서도 카테너리 방식을 써야하므로 더 높은 단면적을 사용해야한다. 대강 130~150km/h 이상으로 주행하는 열차가 있는 선로의 경우 카테너리 방식만 사용하는 것이 권장된다.
이 방식은 사고나 다른 이유로 가선이 끊어질 시 전 구간의 가선을 바꿀 수 없기 때문에 가선을 일정구간 나눠놓고 트윈 심플 카테너리 방식으로 짧은 구간의 가선을 겹치게 해놓은 뒤[8] 종점부를 장력조절기[9]를 둬 반복하는 방식으로 연결해 놓는다.[10] 당연히 장력에 의해 전철주와 가선을 지지하는 가동 브라켓이 움직이거나 휘면 안되기 때문에 장력조절기의 반대편 각도로 지선을 45° 각도로 박아놓는다.
3.2.1. 심플 카테너리
현대 전기철도에서 가장 많이 이용되는 방식으로, 집전장치가 접촉하는 전차선 부분을 조가선이 드로퍼를 통해 도가하는 형태로 되어있다. 드로퍼의 간격은 약 5m로 지정되어 있으며, 이 조가방식에서 열차속도는 100km/h로 제한된다.
가선을 굵게하고 장력을 높인 '헤비 심플 카테너리'라는 방식도 있다. 이 방식은 유지보수빈도를 줄일 수 있고, 제한 속도를 130km/h로 높일 수 있어서 열차의 속도와 빈도가 그렇게 크고 빈번하지 않지만 어느 정도 유지해야하는 지방간선 등에 사용된다. 유럽철도는 헤비 심플 카테너리 방식으로 고속선까지 퉁치는 경향이 있다.
가선의 재질은 행거 등의 조가선의 경우 아연도금선을, 전선부분은 홈을 판 경동선을 사용한다.
대한민국의 경우 부산 지하철의 지하구간[11]과 서울교통공사의 지상 구간 중 일부를 제외한 모든 지상 구간에서 심플 카테너리와 헤비 심플 카테너리 방식을 사용하고 있다. 특히 기존보다 선 굵기와 장력을 키운 헤비 심플 카테너리 방식은 유럽 기준으로 320km/h의 상업운전에 사용되고, 변태적 엔지니어링의 달인 SNCF는 TGV/최고속도 실험 당시에도 기존 헤비심플카테너리 방식의 전차선 장력을 높여 575km/h에 대응했다. 그리고 이미 많은 국가가 고속철도를 헤비심플 카테너리만 가지고도 잘 운영하고 있으며 일본도 1997년 이후 개통 구간에서는 헤비 컴파운드 카테너리 방식 대신 헤비 심플 카테너리를 사용하고 있다.
3.2.2. 트윈심플카테너리식
심플카테너리 두개를 늘어놓은 조가방식. 듀얼 또는 더블 심플카테너리라고도 불린다. 두 가선과의 간격을 약 100mm 정도로 잡고 가선을 병설한 형태를 하고 있다. 이 방식은 심플카테너리와 형태는 같지만 전선에 걸리는 부하를 줄일 수 있으므로 운전밀도가 빽빽한 대도시노선이나 간선에 사용된다. 이 가선에서 낼 수 있는 최고속도는 140km/h.
대한민국에서는 서울교통공사, 인천교통공사 등 직류를 쓰는 도시철도 노선의 지상과 지하의 전환구간에서 채용하고 있다.
3.2.3. 더블메신저 심플카테너리식
심플카테너리의 조가선을 두 줄로 한 방식. 바람에 의한 흔들림을 줄일 수 있어서 강풍이 자주 불 것으로 예상되는 선구나 지지대 간격을 넓게 해야할 때 사용한다. 한국에서는 2018년 2월 기준으로 사용하는 노선이 존재하지 않는 방식. 공항철도 영종대교 구간마저도 일반적인 심플카테너리식 전차선이다.
3.2.4. 컴파운드 카테너리식
심플카테너리보다 좀 더 복잡한 카테너리로, 전차선을 더욱 균질적인 수평을 유지하고 팬터그래프의 압상력[12]을 평균화시킨 카테너리 조가방식이다. 심플카테너리와 달리 조가선과 전선 사이에 추가적으로 보조조가선이 들어간다. 구조는 위의 그림에 나와있듯, 조가선이 지지대와 연결되어있고, 조가선에 연결된 드롭퍼선(Dropper선, 10m 간격으로 설치)이 보조조가선을 현수한다. 그리고 보조조가선에서 다시 행거선(5m간격으로 설치)이 이어져 전선을 현수한다.
장점은 높은속도에서도 팬터그래프와 전선사이의 이선현상이 굉장히 억제되기 때문에 집전용량이 증가한다는 점이다. 그렇기 때문에 고속운전과 고밀도 운전이 가능해진다. 그래서 고속 및 고밀도 운전을 하는 선구의 가공전차선은 컴파운드 카테너리를 사용하지 않을 수 없다.
단점은 구조가 복잡하기 때문에 도입비용과 유지보수비용이 높으며, 다른 조가방식보다 공간을 더 높게 차지하기 때문에 터널 등의 구조물에서 필요한 단면적이 상당히 커진다는 것이다.
한편, 컴파운드 카테너리에도 전선과 가선을 특별히 굵게하고 장력을 높인 헤비 컴파운드 카테너리가 존재한다.
각 방식의 속도제한은 컴파운드 카테너리가 160km/h 수준이고, 헤비 컴파운드 카테너리는 200km/h 이상이다. 1997년 이전에 개통한 신칸센과 타이완 고속철도의 가공전차선은 헤비컴파운드 카테너리로 구성되어 있다. 1997년 이후로는 신칸센용 헤비심플 카테너리가 개발됨에 따라 일본도 결국 심플카테너리로 갈아탔다.
참고로 부산 지하철은 특이하게도 '''지하 구간'''에서 1호선과 2, 3호선이 컴파운드 카테너리 조가방식을 사용하는 중이다.[13] 다만 지상-지하 전환 구간을 제외한 지상 구간에서는 일반적인 심플 카테너리 방식을 사용하고 있다.
3.3. 궤전조가선 방식
카테너리 조가방식과 같은 종류의 조가방식이지만, 전선을 조가하는 가선을 '궤전선'[14]으로 사용하는 조가방식이다. 따라서 가선역시 전선과 똑같은 경동재질의 선로를 사용한다. 이 방식은 가선에 필요한 선의 수나 부품을 줄일 수 있기 때문에 유지보수비용을 줄일 수 있고 공간을 덜 차지하기 때문에 협소한 터널에 설치하거나 터널건설시 단면적을 줄일 수 있다. 'π가선방식'이라는 이름으로 츄오 본선에서 사용되고 있는 방식이다. 한국도 규정상에는 카테너리 조가방식에서 급전선을 따로 두지 않을 경우, 조가선을 급전선으로 사용할 수 있게 하고 있다.
3.4. 가공강체가선방식
지하철에서 일반적인 가공전차선 방식으로, 전차선으로 전선이 아니라 쇠막대 형태의 강체가선을 사용하는 방식이다.
이 방식의 장점은 다음과 같다.
- 전선을 조가하는 복잡한 가선을 쓰지 않아도 준수한 수평형태가 유지된다. 그렇기 때문에 카테너리 방식에 비해 선로절연거리를 단축시킬 수 있으므로 터널 단면적을 다른 조가방식에 비해 크게 줄일 수 있다. 이는 터널건설비의 절감으로 이어진다.
- 선로가 강체이므로 카테너리 방식과 달리 단선되기 어렵다. 특히 카테너리 방식은 단선우려 때문에 전선의 마모관리를 지속적으로 해줘야하지만 강체가선은 이런 이유에서 비롯되는 관리를 해줄 필요가 없다.
- 장력유지가 불필요하다.
- 유지보수 비용이 카테너리 방식에 비해 많이 절감된다. 가선이 강체이므로 장력유지가 불필요하며, 마모한계치[15]가 크고 지속적인 압력에 의한 가선의 구조변화 정도도 카테너리방식보다 낮다. 따라서 가선관리를 위한 작업이 절감되며 전차선의 교체주기도 카테너리 방식보다 길다. 사용되는 부속부품의 수도 카테너리 방식보다 적어 유지보수가 간단하다.
- 강풍 등의 자연환경에 영향을 덜 받는다.
- 카테너리조가방식과의 호환이 가능하다.
- 직류를 사용할 경우, 강체전차선의 특성상 전선의 용량이 충분하므로 별도의 급전선을 설치할 필요가 없다.
- 장력유지가 불필요하므로 전차선을 쉽게 이동시킬 수 있다. 따라서 도개교나 화물차가 자주 다니는 건널목, 화물 승하차 구역, 차량기지 검수선 등 전차선을 이동시켜야 하는 장소에서 사용 가능하다.
- 서로 연결되지 않은 강체전차선을 지그재그로 배치하는 방식으로 별도의 절연물 없이 절연구간을 구현할 수 있다. 또한 FRP 등의 절연물보다 마모한계치가 크므로 유지보수도 절감된다.
한편 가공강체가선의 단점은 다음과 같다.
- 강체라는 특성상 제3궤조집전식처럼 집전장치에 부담이 걸리는 편이다. 이런 이유로 집전특성이 나빠 운행속도가 낮은 편이다.
- 유연성이 없어 전차선과 팬터그래프 습동판이 쉽게 손상되거나 마모된다.[17]
- 카테너리 조가방식이 전선이라는 특성상 유연해서 집전장치와 선로에 이선현상을 줄일 수 있는 반면, 강체가선은 딱딱하므로 이선현상이 자주 발생한다. 특히 고속영역으로 갈 수록 이선현상이 자주 발생한다.
- 높은 시공정밀성이 요구되고, 레일과 도상도 균질적인 높이를 유지하는데 크게 신경써야 한다. 이선현상이 쉽게 나타나는 방식이기 때문.
- 지상 구간에서 사용할 경우 전철주를 카테너리방식보다 좁은 간격으로 많이 설치해야 한다. 이런 이유로 지상구간에서는 거의 사용되지 않는다.[18]
가공강체가선방식의 경우 R-Bar식과 T-Bar식이 있다. 자세한 정보는 참고문헌의 석사논문들을 참고.
3.4.1. T-Bar식
일본에서 개발된 가공강체가선으로, T자 형태의 구조를 하고 있다. 1961년 일본 도쿄메트로 히비야선에 처음으로 채용되어 건설되었다. 지하철뿐만 아니라 협소한 터널에서도 사용하고 있다고 한다. 한국에서는 서울교통공사 1호선구간을 시작으로, 이후 직류 1500V를 사용하는 지하철 구간의 표준적인 가공강체가선으로 사용되고 있다.
동양권 곳곳에서 많이 사용되고 있고 서양에서도 스페인 마드리드와 바르셀로나 지하철에서 사용하고 있지만, 이 방식은 R-bar보다 좋은게 거의 없다. 건설비도 꽤나 비싸고, 구조가 복잡하고, 철거가 어려워 유지보수가 번거롭고 오래걸리며, 유지보수비용도 많이 들고, 애자의 절연거리가 짧아 교류는 사용이 불가능하고 직류만 사용가능하며, 이선율도 높은 특성 때문에 최고속도가 80km/h다. 그럼에도 한국의 직류구간에서 이 방식이 사용되는 이유는 R-bar에 비해 T-bar방식이 오래전에 국산화되었기 때문에 한국 내에서의 건설비나 유지보수비는 T-bar가 나은 것으로 나왔기 때문이다.
한국에서 T-Bar를 쓰는 철도 구간은 직류를 사용하는 지하철 구간으로, 서울 지하철 1~9호선 직류구간, 인천 도시철도 1호선, 대구 도시철도 1호선, 광주 도시철도 1호선, 대전 도시철도 1호선,부산 도시철도 1호선 신평~다대포해수욕장, 부산 도시철도 3호선 구포~덕천이 있다.
3.4.2. R-Bar식
Conductor rail, Conductor bar, Rigid bar, Rigid catenary로도 불리며, 최초의 사용은 1895년 미국 볼티모어에서 사용된 Conductor rail으로, 지금과의 형태는 많이 다르다고 한다. 현재 사용되고 있는 R-bar는 1983년에 프랑스 Groupe Del,haux의 Railtech international에서 개발한 것이다. 직후에 RATP-RER사의 Nanterre 시험선구에서 직류 1,500V 시험운전에 성공하고, 1984년에는 스위스 FURRER+FREY사가 취리히~Opficon 사이의 시험선구에서 교류 15,000V 상용운전에 성공한 이후 유럽에서 가장 보편적인 가공강체가선으로 사용되고 있다.
2013년에는 한국도 R-Bar식 가공강체가선의 국산화에 성공하였다. 2015년 기준으로 근시일 내에 국내에 신축되는 직류구간을 비롯한 지하철도 노선에 채택될 가능성이 있다.# 다만 2010년대에는 정부, 지자체 할 것 없이 예산이 부족한 경향이 있어서 이걸 쓸수 있을 만한 신규 도시철도 노선이 별로 없을 가능성 역시 높다.[19]
R-bar는 직류와 교류 두루 쓸 수 있는 방식으로, 교류철도에서 가공강체가선을 사용할 경우 이 방식을 사용한다. 이 방식의 장점은 T-bar의 단점과 반대로, T-bar보다 성능, 가격면에서 절대적으로 우위를 점하는 방식이라 할 수 있다. 이런 이유 때문에 향후 건설되는 가공강체가선은 직류와 교류 구분없이 이 방식으로 건설할 것을 철도학계에서 추천하고 있다. R-bar 방식으로 건설된 선로의 최고속도는 160km/h(2세대 기준)이며, 개량하여 180km/h까지 사용가능한 R-bar도 건설되어 있다. FURRER+FREY사가 2002년에 250km/h 고속운전을 목표로 하는 3세대 R-bar를 개발하여 호주의 시험선에서 200km/h 시험운전을 했다고 한다. 이에 관한 자세한 정보는 제공되지 않고 있지만 이론적인 근거는 이미 마련된 상태로, 가공강체가선에 스프링을 사용해 카테너리 가선처럼 유연성을 부여하고 지지간격을 좁히는 것이라고 한다.
한국에서는 신분당선, 분당선, 과천선, 인천국제공항철도 지하구간, 수서평택고속선 수서역 구내[20] 등지에서 사용되고 있으며, 특히 과천선과 분당선[21]은 세계 최초의 교류 25,000V R-Bar 사용 상용선로와 동양 최초의 R-Bar 사용 선로라는 타이틀을 가지고 있다. 한국에서 사용되고 있는 R-bar는 2세대 R-bar다.
그리고 특이하게 일반철도역인 강릉역과 수도권 전철 수인선 사리역에서도 사용하고 있다.
3.4.3. 그 외
일본에서 운영하는 고무차륜 AGT인 유리카모메와 난코 포트타운선은 특이하게 '측방 접촉식의 3중 가공강체가선'을 채택했다. 말 그대로 열차 측면에 가공된 강체 가선이 3개로, 3상 교류를 이용한다. 간혹 제3궤전으로 오해받는 경우도 있지만 이 경우 가선이 차축보다 높은 위치에 가공되어 있어 제3궤전으로 보기 어렵다.
4. 여담
옥천역에는 국내유일의 이동식 전차선이 있다. 기차가 운행될때는 펴서 작동하고, 정차하여 컨테이너를 내리거나 실을때는 접어서 컨테이너 처리 작업을 원활히 하게 한다.#
5. 관련 문서
6. 참고문헌
- 위키백과 한국어판 '가공전차선'
- 위키백과 영어판 'overhead line'
- 조한범, '전기철도 강체가선방식의 속도향상 방안 검토'(2011), 서울과학기술대학교 석사논문.
- 임금광, '지하철 터널 구간 강체가선 방식의 특성분석에 관한 연구'(2003), 서울산업대학교 석사논문.
[1] 왼쪽은 직류 1200V를 사용하는 외틀리베르크사의 가선이고, 오른쪽은 교류 15000V를 사용하는 Sihltal사의 가선이다. 이 선로에서 집전을 위해 팬터그래프가 한쪽에 치우친 형태로(asymmetrically) 가선에 닿는다고 한다. 출처[2] 사실 총칭은 ''''전차선로''''이다.[3] 카테너리(Catenary). 전기선과 그 전기선을 지지/현수하는 또 다른 선으로 이루어진 가공전차선 선의 총칭[4] 이를 건축한계 또는 안전한계라고 한다.[5] 이를 차량한계라 한다.[6] 최근 이런 단점을 해소하고자 이동식 전차선이 개발되었으며 현재 옥천역에서 시범운영중이다.[7] 離線現狀. 열차는 주행하다보면 선로나 노반, 가선의 특성상 약간씩 집전장치와 전선이 떨어지는 현상이 있을 수 있다. 고속운전은 이 현상을 최소화하는 것이 관건이다.[8] [image][9] [image]
이렇게 생긴 물건으로 조가선, 전선에 설치된 절연애자를 통해 절연된다. 보통 위 사진처럼 풀리 형식(활차식)을 많이 쓰이나, 최근에는 무게추 없이 장력조절이 가능한 건전지 모양의 스프링식을 도입해 쓰기도 한다.[10] 선로의 분기 역시 이러한 형태로 가선을 설치한다.[11] 1호선 신평~다대포해수욕장을 제외한 곳은 컴파운드 카테너리를 사용한다.[12] 팬터그래프가 전선을 들어올리는 힘[13] 출처 : 임금광, '지하철 터널 구간 강체가선 방식의 특성분석에 관한 연구'(2003), 서울산업대학교 석사논문.[14] 발전소나 변전소에서 다른 변전소를 거치지 않고 직접 전선에 전력을 공급하는 선로.[15] 마모를 허용하는 수준[16] 전차선외의 조가선 등을 설치하려면 추가적인 높이가 필요한데, 이를 위해 터널을 파자니 필요한 자금이 상당히 많이 들어가게 된다.[17] 위의 장점부분과 모순되는 부분이라고 생각할 수도 있다. 이를 위해 설명하자면, 가공강체가선은 유연성이 없어 팬터그래프나 강체전선을 쉽게 마모시키지만, 강체전선은 마모한계치가 높아 상대적으로 많이 마모되더라도 사용할 수 있다는 것이다. 카테너리 방식은 마모한계치가 낮고 단선사고가 일어나면 대형사고가 일어날 수 있으므로 전차선 마모에 따른 교체와 관리를 강체가선보다 더 세심하게 해줘야 한다.[18] 다만 바르셀로나 지하철과 같은 예외도 있다. 차량기지를 포함한 전 구간에서 강체전차선을 사용한다.[19] 광역전철의 경우 교류 방식의 서해선, 신안산선 등이 건설 중이다.[20] 율현터널의 고속주행구간은 카테너리 방식이다.[21] ATC 설정을 바꾸면 이론적으로는 110km/h 주행이 가능하다.
이렇게 생긴 물건으로 조가선, 전선에 설치된 절연애자를 통해 절연된다. 보통 위 사진처럼 풀리 형식(활차식)을 많이 쓰이나, 최근에는 무게추 없이 장력조절이 가능한 건전지 모양의 스프링식을 도입해 쓰기도 한다.[10] 선로의 분기 역시 이러한 형태로 가선을 설치한다.[11] 1호선 신평~다대포해수욕장을 제외한 곳은 컴파운드 카테너리를 사용한다.[12] 팬터그래프가 전선을 들어올리는 힘[13] 출처 : 임금광, '지하철 터널 구간 강체가선 방식의 특성분석에 관한 연구'(2003), 서울산업대학교 석사논문.[14] 발전소나 변전소에서 다른 변전소를 거치지 않고 직접 전선에 전력을 공급하는 선로.[15] 마모를 허용하는 수준[16] 전차선외의 조가선 등을 설치하려면 추가적인 높이가 필요한데, 이를 위해 터널을 파자니 필요한 자금이 상당히 많이 들어가게 된다.[17] 위의 장점부분과 모순되는 부분이라고 생각할 수도 있다. 이를 위해 설명하자면, 가공강체가선은 유연성이 없어 팬터그래프나 강체전선을 쉽게 마모시키지만, 강체전선은 마모한계치가 높아 상대적으로 많이 마모되더라도 사용할 수 있다는 것이다. 카테너리 방식은 마모한계치가 낮고 단선사고가 일어나면 대형사고가 일어날 수 있으므로 전차선 마모에 따른 교체와 관리를 강체가선보다 더 세심하게 해줘야 한다.[18] 다만 바르셀로나 지하철과 같은 예외도 있다. 차량기지를 포함한 전 구간에서 강체전차선을 사용한다.[19] 광역전철의 경우 교류 방식의 서해선, 신안산선 등이 건설 중이다.[20] 율현터널의 고속주행구간은 카테너리 방식이다.[21] ATC 설정을 바꾸면 이론적으로는 110km/h 주행이 가능하다.