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선로전환기

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목차

1. 개요

선로전환기는 열차의 진행 방향을 바꾸기 위해 선로의 분기 부분을 전환하는 장치이다. 구조, 전환 방식, 동력원에 따라 분류되며, 보통 선로전환기, 탈선 선로전환기, 가동 크로싱부 선로전환기, 삼지선로전환기 등이 있다. 전환 방식에 따라 단동, 쌍동, 삼동 선로전환기로, 동력원에 따라 수동, 스프링, 동력 선로전환기로 나뉜다. 기계선로전환기는 수동식으로 추병, 핸들부, 전철 레버 방식이 있으며, 전기선로전환기는 전동기를 사용하여 NS형, NS-AM형, 노즈 가동형, 침목형, 차상선로전환장치 등이 있다. 최신 선로전환기는 전기 모터와 기어를 통해 작동하며, 전환 날 이동, 잠금, 위치 감지 기능을 수행한다. 기존 수동 선로전환기는 원격 제어 장치를 부착하여 전동화할 수 있으며, 침목 내에 스위치 모터를 장착하는 기술도 개발되었다.

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선로전환기

2. 분류 방법

선로전환기는 구조, 전환수, 사용력 등 여러 가지 기준으로 분류할 수 있다.

2. 1. 구조별 분류

선로전환기는 텅레일의 수와 구조에 따라 다음과 같이 분류된다.

  • '''보통 선로전환기''': 텅레일이 2개가 있으며, 좌우 2개의 분기에 사용한다.
  • '''탈선 선로전환기''': 열차 또는 차량이 과주하여 대형 사고가 발생할 우려가 있는 장소에서 열차나 차량을 탈선시킬 목적으로 설치한다.
  • '''가동 크로싱부 선로전환기''': 분기기에 있는 크로싱부의 노스레일이 첨단부의 텅레일과 동일한 시간 내에 좌우로 움직일 수 있도록 사용하는 선로전환기이다. 주로 고속철도 구간에서 사용된다.
  • '''삼지선로전환기''': 텅레일이 4개가 있으며, 좌, 중, 우 3개의 분기기에 사용한다.

2. 2. 전환수에 따른 분류

선로전환기는 제어하는 방식에 따라 다음과 같이 분류된다.

  • 단동 선로전환기: 1개의 취급 버튼으로 1대의 선로전환기를 전환한다.
  • 쌍동 선로전환기: 1개의 취급 버튼으로 2대의 선로전환기를 전환한다.
  • 삼동 선로전환기: 1개의 취급 버튼으로 3대의 선로전환기를 전환한다.

2. 3. 사용력에 따른 분류

선로전환기는 움직이는 동력원에 따라 다음과 같이 분류된다.

  • 수동 선로전환기(manual switch): 사람의 힘으로 전환하는 선로전환기이다.
  • 스프링 선로전환기(spring switch): 열차가 진행할 때 차축에 의해 정위 또는 반위 쪽으로 동작하는 선로전환기이다. 강력한 스프링 때문에 평상시에는 교통이 많은 방향으로 개통되어 있으며, 반대 방향에서 차량이 배향으로 나올 때 첨단 레일을 차축으로 밀면서 진행하고 통과 후에는 스프링의 힘으로 자동 복귀된다. 일반 철도에는 위험해서 사용되지 않고, 유니세프 나눔열차나 산림철도 등에서 사용된다.
  • 동력 선로전환기(switch machine): 전기나 압축공기의 힘으로 전환하는 선로전환기이다.


초창기에는 선로전환기를 레버로 수동 조작했다. 점차 중앙 집중화되어 신호소에서 막대 또는 이중 와이어 장치로 조작되었다.

기계적 조작 방식은 선로 배치 설계를 제한하고, 사용 빈도가 낮은 신호소까지 설치해야 하는 경향이 있어 철도 운영 기관은 원격 분기기를 조작할 수 있는 거리를 늘리려고 했다. 이를 위해 선로전환기와 신호기의 동력 조작이 필요했다. 동력 조작의 주요 수단에는 유압식, 공압식, 전기식이 있다.

최근에는 레일 무게가 증가하고 여러 구동 장치가 필요한 더 정밀한 각도의 고속 선로전환기가 도입되면서, 선로전환기가 더 뻣뻣해져 기계식 구동 장치의 성능을 넘어섰다.

3. 기계선로전환기

기계선로전환기는 사람의 힘으로 연결간을 움직여 첨단레일을 전환하는 수동식 선로전환기이다. 초창기에는 레버로 수동 조작되었으나, 점차 신호소에서 막대나 이중 와이어 장치를 통해 중앙 집중식으로 조작되었다.

기계적 조작 방식은 선로 배치 설계를 제한하고, 사용 빈도가 낮은 신호소를 설치해야 하는 경향이 있어 철도 운영 기관은 원격 분기기 조작 거리를 늘리고자 하였다. 이를 위해 유압식, 공압식, 전기식 등의 동력 조작 방식이 도입되었다.

최근에는 레일 무게 증가와 고속 선로전환기의 정밀한 각도 요구로 인해 기계식 구동 장치의 성능이 한계에 이르렀다.

3. 1. 종류

추병 선로전환기

  • 추병 선로전환기 (weighted point)

: 전환 레버에 붙은 원판형 추의 무게로 첨단 레일을 정위 또는 반위로 전환하는 선로전환기이다. 주로 측선에 사용되며, 추의 무게에 따라 작동되기 때문에 밀착력이 약하다.[1]

  • 핸들부 선로전환기 표지 (switch stand with ratchet handle)

: 전환력을 많이 필요로 하지 않는 선로전환기의 전환 장치이다. 핸들을 돌려서 선로전환기를 전환하고 핸들을 표지대의 홈에 넣어 분기기를 쇄정하는 구조로 되어 있다.[1] 정반위 표시는 주간과 야간에 따라 다른데, 주간에는 몸체에 붙어 있는 표지의 모양(정위: 원형, 반위: 화살깃형)으로 표시하고, 야간에는 등의 색깔(정위: 청색, 반위: 등황색)로 표시한다.[1]

  • 전철 레버 (lever)

: 선로전환기를 현장에서 수동으로 전환시키는 레버로 전환력이 큰 곳에 설치되어 있으며 보안도를 높인 기계 선로전환기이다.[1] 1개의 레버로 1대의 선로전환기를 전환시키는 전철단동기(single point lever)와 1개의 레버로 2대의 선로전환기를 전환시키는 전철쌍동기(double point lever)로 구분된다.[1] 정반위 표시는 주간과 야간에 따라 다른데, 주간에는 몸체에 붙어 있는 표지의 모양(정위: 원형, 반위: 화살깃형)으로 표시하고, 야간에는 등의 색깔(정위: 청색, 반위: 등황색)로 표시한다.[1]

4. 전기선로전환기

전기선로전환기는 전동기를 이용하여 선로를 전환하는 장치이다. 원거리에 설치되거나 사용 횟수가 많은 선로전환기를 사람의 힘으로 조작하는 것은 어렵고 동작 확인도 불확실하기 때문에 사용된다. 전기선로전환기는 전환장치와 쇄정장치로 구성된다.[1]

초기에는 레버를 이용한 수동 조작 방식이었으나, 점차 중앙 집중화되어 신호소에서 막대 또는 이중 와이어 장치를 통해 조작하는 방식으로 변화하였다. 그러나 기계적 조작 방식은 선로 배치 설계에 제한을 가하고, 사용 빈도가 낮은 신호소까지 설치해야 하는 문제가 있었다. 이에 따라 철도 운영 기관들은 원격으로 분기기를 조작할 수 있는 거리를 늘리고자 하였고, 선로전환기와 신호기의 동력 조작이 필요하게 되었다. 동력 조작의 주요 수단에는 유압식, 공압식, 전기식이 있다.

최근에는 레일 무게 증가와 고속 선로전환기의 도입으로 기계식 구동 장치의 성능을 넘어서는 경우가 많아져 전기선로전환기의 도입이 필요하게 되었다.

4. 1. 종류

'''NS형 선로전환기'''는 오늘날 대부분의 철도 구간에서 가장 많이 사용하는 전기선로전환기로 신뢰성과 안전성이 높다. 정격은 교류 110V/220V에 단상 60Hz이며 과부하 또는 전동기 공회전시 전동기를 보호하기 위하여 마찰클러치를 사용하고 있다. 그러나 그 때문에 온도변화에 민감하여 매년 늦은 봄에는 클러치를 조여서 여름에 전환력이 약해지는 것을 대비하고 늦가을에는 클러치를 풀어서 겨울에 관성력이 약해지는 것을 대비한다. 전동기는 콘덴서 기동형 단상유도전동기로 2상 4극이며, 기동력이 크다.[1]

'''NS-AM형 선로전환기'''는 기본적인 요소는 NS형 선로전환기와 비슷하나 클러치는 영구자석을 이용한 비접촉 구조로 되어 있는 전자클러치를 사용하는 선로전환기이다.[1]

'''노즈 가동형 선로전환기(MJ81형)'''는 프랑스의 알스톰사에서 개발한 전기선로전환기로 현재 프랑스 고속철도와 대한민국의 경부고속선 서울 ~ 동대구 구간 및 기존선/고속선 연결선에 사용되고 있다. 정격 전압은 교류 220V/380V이며, 3상을 사용하여 동작전류가 적게 소요되면서도 전환력이 크고 기온변화나 첨단반발에 의한 영향을 받지 않는다.[1]

'''침목형 선로전환기'''는 첨단밀착 및 쇄정검출기능을 보유하고 있는 선로전환기로 선로 내(중앙)에 설치할 수 있는 선로전환기이다. 현재 유럽 철도 및 부산지하철 2호선에서 사용하고 있다.[1]

'''차상선로전환장치'''는 조차장 구내 및 입환 전용선이 있는 일반 역 구내에서 선로전환기를 신호 취급소의 조작 판에서 전환하는 복잡성을 피하기 위하여 배향 운전의 경우에는 차량의 차륜에 의해 레일 스위치를 밟으면 자동 전환되고, 대향으로 운전할 때는 진행 중인 열차 위에서 수송원 또는 열차 승무원이 조작 리버를 취급하여 분기기를 전환하는 선로전환장치이다.[1]

5. 작동 원리

최신 선로전환기에는 전기 모터와 기어가 장착되어 모터의 회전 운동을 선로 전환에 필요한 직선 운동으로 변환한다. 기어 조립체는 전환 날을 움직이는 데 필요한 힘을 생성할 수 있도록 필요한 변속비를 제공한다. 이 기계는 다음과 같은 기능을 수행한다.[1]


  • 전환 날 이동.
  • 날 잠금.
  • 날 위치 감지 및 확인.

6. 수동 선로전환기의 전동화

기존 선로전환기에 원격 제어 장치를 부착하여 전동화할 수 있다. 이를 통해 열차의 차장이나 운전자는 무전기 핸드셋으로 수동 선로전환기를 원격으로 조작할 수 있게 된다. 각 변환기는 독립적으로 사용될 수 있으며, 여러 대의 장치를 설치하여 경로 지정을 통해 함께 작동시킬 수도 있다.

7. 침목 내장형 장치

최근에는 선로 보수 장비로부터 비교적 안전하게 보호하기 위해 스위치 모터를 침목 안에 장착하는 기술이 개발되었다.[1]

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