입환용 기관차
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1. 개요
입환용 기관차는 철도 차량을 연결하거나 분리하는 등의 입환 작업을 수행하는 데 사용되는 기관차이다. 주로 디젤 기관차가 사용되지만, 전철화 비율이 높은 지역에서는 전기 기관차도 활용된다. 과거에는 증기 기관차가 사용되었으나, 현재는 디젤 기관차로 대체되었다. 입환 기관차는 양방향 시야 확보가 중요하며, 저속에서의 높은 점착력과 견인력을 갖도록 설계된다. 각국에서는 다양한 형식의 입환 기관차를 사용하며, 대한민국, 미국, 영국, 유럽, 일본 등에서 각기 다른 특징을 보인다.
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| 입환용 기관차 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 기관차 |
| 사용 목적 | 철도 차량 입환 화물 야적장 보수 작업 |
| 동의어 | 스위처 (switcher) 트래커 (shunter) 야더 (yarder) 스위칭 엔진 (switching engine) 입환 기관차 입환기 정차장 기관차 차돌리기 기관차 |
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| 특징 | |
| 주요 특징 | 높은 토크 낮은 마력 맹방향 작업 |
| 기타 특징 | 운전실 시야 개선 무선 제어 저공해 엔진 |
| 관련 용어 | 입환 기관차 철도 차량 철도 차량 기지 철도 |
2. 동력 종류
입환기는 작업 특성상 전차선이 설치되지 않은 곳에서도 운행해야 하므로, 주로 디젤을 동력원으로 사용한다. 전철화 비율이 높은 나라에서는 전기 기관차를 입환용으로 사용하기도 하는데, 대개 비전화 구간에도 들어가야 하므로 배터리나 디젤 등 다른 동력원을 장착하기도 한다.[5] 1920년대 미국에서는 디젤, 배터리, 전차선이나 제3궤조를 통한 전기 모두를 사용하는 입환기가 개발된 적도 있다.[5]
과거에는 증기 기관차가 입환 작업에 사용되었으며, 후방 시야 확보를 위해 더 작은 탄수차를 사용하거나, 좁은 석탄 벙커를 설치하거나, 경사진 텐더 데크를 갖추는 등의 설계가 적용되었다.[7]
2. 1. 디젤
디젤 입환기는 높은 운전실과 낮은 기관실을 갖추어 전방위 시야를 확보하는 것이 특징이다. 이는 입환 작업이 빨리 끝나야 하고, 차량을 돌릴 시간적 여유가 적기 때문이다. 필요한 구간에는 전차선이 설치되지 않은 경우가 많으므로, 대부분 디젤을 동력원으로 사용한다. 더 큰 견인력이 필요한 경우에는 슬러그라는 무동력 보조 차량을 연결하여 사용하기도 한다. 입환용으로 사용되는 거의 모든 슬러그는 낮은 후드, 무운전실 형태이다.
일부 초기 디젤 입환 기관차는 더 큰 동력을 제공하기 위해 두 개의 동력 유닛을 카우-카프 형태로 구성하여 사용했다. 현대 디젤 입환 기관차는 대개 디젤 전기 기관차이다.
1930년대부터 1950년대에 제조된 초기 스위처는, 보다 강력한 견인력을 얻기 위해 카우-카프라고 불리는, 운전실이 있는 차량과 없는 차량을 반 영구적으로 연결한 것이 있었다. 슬러그와는 달리, 운전실이 없는 차량에도 엔진을 탑재하고 있었다.
일본에서는 1986년에 일본국유철도(현: 일본화물철도)의 일부 화물역에 「착발선 하역 방식」("E&S 방식" 또는 "가선하 하역 방식"이라고도 불림)을 도입하기 시작했기 때문에, 이 방식을 시공한 컨테이너 홈에서의 하역 시에는 디젤 기관차의 사용을 생략할 수 있게 되었다.
2. 2. 전기
전철화 비율이 높은 나라에서는 전기 기관차를 입환용으로 사용하기도 한다. 대개의 입환기는 비전화 구간에도 들어가야 하므로, 전기 입환기에는 배터리나 디젤 등 다른 동력원을 장착하기도 한다. 1920년대 미국에서는 디젤, 배터리, 전차선이나 제3궤조를 통한 전기 모두를 사용하는 입환기가 개발된 적이 있다.[5]
대부분의 현대식 입환 기관차는 디젤 기관차이지만, 스위스처럼 거의 완전한 전철화를 이룬 국가에서는 전기 기관차 입환 기관차를 사용한다. 디젤 전기 기관차가 도입되기 전에는 영국에서 가파른 경사에서 무거운 열차를 시작해야 할 때 전기 입환 기관차가 어느 정도 사용되었다. 뉴캐슬어폰타인의 가파른 경사 퀘이사이드 지선은 1905년 노스 이스턴 철도에 의해 전철화되었으며, 노선의 모든 열차를 처리하기 위해 2대의 스티플캡 기관차가 제작되었다. 이 중 하나인 1호는 현재 국립 컬렉션의 일부이며 로코모션 실던에 보관되어 있다. 타인강 반대편에서는 석탄과 탄광 폐기물을 강가의 선적 시설로 운반하기 위해 사우스실즈에 있는 하톤 석탄 회사가 소유한 전철 노선이 더 광범위한 산업 네트워크 중 하나였다. 이 노선에서 사용하기 위해 제작된 초기 독일 기관차 중 다수가 보존되었다.
전기 기관차는 또한 코크스 공장에서 코크스 차량을 이동하는 데 광범위하게 사용되었으며, 제3 궤조 또는 가공 전선 전철화가 비실용적이기 때문에 측면 전선에서 전력을 공급받았다. 이러한 특수 기관차는 다른 곳에서는 볼 수 없는 키가 큰 스티플캡 유형이었으며, 오븐과 냉각탑 사이의 짧은 길이의 선로에서 작동했다. 그 보편성에도 불구하고, 전력을 얻는 독특한 방식, 느린 속도, 그리고 대부분의 철도 노선의 한계를 크게 초과한다는 사실 때문에 보존된 예는 거의 없다. 리즈 암리의 그린우드 앤 배틀리에서 제작된 한 예는 제작된 곳에서 멀지 않은 미들턴 철도에 보존되어 있다.
소형 산업용 입환 기관차는 때때로 배터리 전원 방식이다. 초기 배터리 전원 입환 기관차는 여기에 나와 있다.[5] 타인 앤 웨어 메트로는 헌슬렛에서 제작한 3대의 배터리 전기 입환 기관차를 보유하고 있으며, 가공 전선 공급이 꺼져 있을 때 엔지니어링 열차를 견인하는 데 사용된다. 뉴질랜드 철도부는 1920년대에 EB형 및 E형(1922년) 배터리 전기 입환 기관차를 수입 및 현지에서 제조했다.
오늘날 대부분의 입환용 기관차는 디젤 기관차이지만, 스위스처럼 거의 전 노선의 전철화가 완료된 국가에서는 전기 기관차도 사용되며, TemI형, TemII형과 같은 전기/전기식 디젤 겸용 기관차도 많이 사용된다.
2. 3. 증기
과거에는 증기 기관차가 입환 작업에 사용되었으며, 후방 시야 확보를 위해 더 작은 탄수차를 사용하거나 탄수차에 좁은 석탄 벙커를 설치하거나 경사진 덱을 갖추는 등의 설계가 적용되었다. 헤드라이트는 양쪽 끝에 장착되었다. Great Western Railway는 입환 및 지선 작업에 패니어 탱크를 사용하기도 했다.[7]탱크 기관차는 잦은 방향 전환과 저속 주행이 필요한 입환 작업의 특성상 널리 사용되었다. 그러나 텐더 기관차가 주로 사용된 미국 등에서는 탄수차를 소형으로 만들거나, 높이와 폭을 작게 하거나 후방에 경사를 두어 후방 시야를 확보한 텐더 기관차를 사용하기도 했다.
입환 전용으로 설계된 증기 기관차는 장시간 주행이 필요하지 않아 증기량보다는 올라가는 속도가 중요시되었으며, 화실 등이 동급의 기관차에 비해 작았다. 또한, 속도를 내지 않기 때문에 동륜 점착력 확보와 급커브 통과를 위해 선륜을 장착하지 않고, 휠베이스도 짧은 경우가 많았다. 미국 등 대규모 입환 작업이 있는 곳에서는 대형 입환 기관차가 사용되었으며, 많은 경우 동륜이 3축 또는 4축이고 후부가 내려간 2축 보기의 탄수차를 장착한 형태였다. 일부에서는 5축 동륜에 텐더에도 부스터를 장착하여 1마일 이상의 총 길이를 가진 화물 열차를 끄는 경우도 있었다. 극단적인 예로는 유니온 철도의 0-10-2형처럼 탄수차를 포함한 총 중량이 300ton에 가까운 초대형 기차가 제작된 경우도 있었다.[7]
하지만, 저속의 입환 작업은 증기 기관차 운용으로는 가장 비효율적이었기 때문에, 빠르게 디젤 기관차로 대체되었다.[8] Sentinel과 같은 회사들은 증기 동력 도로 차량의 수직 보일러를 입환 기관차에 사용하도록 개조하여 경쟁하려 했으나, 개발이 너무 늦어 실질적인 영향을 미치지 못했다. 외관상으로는 증기 기관차보다는 디젤 기관차와 더 유사했다.
2. 4. 기타
일부 입환기는 전기-디젤 방식으로, 자체 디젤 엔진 또는 외부 전력 공급 장치로 구동할 수 있다.[5] 소형 산업용 입환기는 배터리 전원 방식일 수 있다. 타인 앤 웨어 메트로는 헌슬렛에서 제작한 3대의 배터리 전기 입환 기관차를 보유하고 있으며, 가공 전선 공급이 꺼져 있을 때 엔지니어링 열차를 견인하는 데 사용된다. 뉴질랜드 철도부는 1920년대에 EB형 및 E형(1922년) 배터리 전기 입환 기관차를 수입 및 현지에서 제조했다.
3. 특징
입환용 기관차는 전후 양방향 운행이 빈번하므로, 양방향 시야 확보가 매우 중요하다. 디젤 기관차의 경우, 높은 운전실과 낮은 보닛(후드)을 조합하여 전방위 시야를 확보한다.[7] 보다 강력한 점착력을 얻기 위해, 모터와 주행 장치만 갖추고 전력은 모선으로부터 공급받는 슬러그를 사용하기도 한다. 거의 모든 슬러그는 전고가 낮고, 운전실이 없는 경우가 많다.[7] 어느 쪽이든 시야를 희생시키지 않고 전후 방향으로 주행할 수 있는 것이 중요하다.[7]
고속 주행보다는 저속에서의 높은 점착력과 견인력이 중요시되며, 동륜의 직경이 작은 경우가 많다.[7] 장거리 운행이 필요하지 않으므로, 연료나 물의 적재 용량이 작다.[7]
과거 증기 기관차 시절에는 화실 등이 동급의 기관차에 비해 작고, 선륜을 장착하지 않고 휠베이스가 짧은 경우가 많았다.[7] 탱크 기관차이거나 특수한 (더 작은) 텐더를 가지고 있었으며, 좁은 석탄 벙커 및/또는 경사진 텐더 데크를 갖춰 후방 시야를 확보했다.[8] 헤드라이트는 양쪽 끝에 장착되었다.[8]
4. 각국의 입환기
미국 입환 기관차는 대체로 크며, 거의 항상 디젤로 구동된다. 대부분의 미국 입환 기관차는 간선 철도에서 사용되는 로드 스위처이다.
영국의 입환용 기관차는 미국보다 훨씬 작다. 현재 영국의 입환용 기관차는 350-400마력의 0-6-0 디젤 전기 기관차인 08형과 09형이다. 이들은 LMS가 개척한 기관차에서 개발되었다. 유사한 기관차는 네덜란드(NS 600형)와 호주(빅토리아 철도 F형 (디젤))로 수출되었다. 20세기 후반에 영국에서 입환용 기관차 사용은 급격히 감소했다.
유럽 대륙에서는 0-6-0 디젤-유압 기관차가 널리 사용된다. 매우 흔한 유형은 DB V 60형 및 그 변형이다. 단일 화차 또는 짧은 열차의 경량 입환을 위해 2축 입환차가 일반적이며, 독일에서는 이를 클라인로코모티베(소형 기관차)라고 부른다.
4. 1. 대한민국
대한민국에서는 한국철도공사(코레일)와 그 전신인 철도청에서 다양한 형식의 디젤 기관차를 입환 작업에 사용해 왔다. 과거에는 증기 기관차도 입환 작업에 사용되었으며, 대표적인 형식으로는 9600형, 8620형, C50형, C11형 등이 있다. 디젤 기관차로는 DB10형, DD13형, DD20형, DE10형, DE11형 등이 입환용으로 제작되거나 사용되었다. 특히, DE10형은 입환뿐만 아니라 지선 운행에도 투입되는 등 다목적 기관차로 활용되었다. 2010년부터는 JR 화물에서 개발한 HD300형 하이브리드 기관차가 도입되어 입환 전용 기관차로 운용되고 있다. 그 외에도, 철도청/코레일에서는 기관차로 분류되지 않는 '화차 이동기'를 도입하여 입환 작업에 활용하기도 한다.4. 2. 미국
미국에서는 일반적으로 크고 강력한 입환 기관차가 사용되며, 거의 항상 디젤 기관차로 구동된다.[1]대부분의 미국 입환 기관차는 사실 더 크고 더 큰 출력을 내는 로드 스위처로, 간선 철도에서 사용된다.[1] 디젤 기관차는 높은 운전실과 낮은 보닛을 조합하여 전방위 시야를 확보하고 있다.[1] 보다 강력한 점착력을 얻기 위해 모터와 주행 장치만 갖추고 전력은 모선으로부터 공급받는 슬러그도 사용된다.[1] 거의 모든 슬러그는 전고가 낮고 운전실이 없는 경우가 많다.[1] 어느 쪽이든 시야를 희생시키지 않고 전후 방향으로 주행할 수 있는 것이 중요하다.[1]
1930년대부터 1950년대에 제조된 초기 스위처는, 보다 강력한 견인력을 얻기 위해 운전실이 있는 차량과 없는 차량을 반 영구적으로 연결한 카우-카프를 사용했다.[1] 슬러그와는 달리, 운전실이 없는 차량에도 엔진을 탑재하고 있었다.[1]
4. 3. 영국
영국과 유럽의 입환용 기관차는 일반적으로 미국의 것보다 작다. 현재 영국에서 주로 사용되는 입환용 기관차는 350-400마력의 0-6-0 디젤 전기 기관차인 08형과 09형이다. 이들은 1930년대와 1940년대에 잉글리시 일렉트릭(English Electric)사에서 영국 4대 철도 회사에 공급한 유사한 기관차, 예를 들어 LMS가 개척한 기관차에서 개발되었다. 유사한 기관차는 네덜란드 (NS 600형)와 호주 (빅토리아 철도 F형 (디젤))로 수출되었다.
20세기 후반, 영국에서 입환용 기관차의 사용은 급격히 감소했다. 이는 주로 철도 네트워크의 축소, 도로 교통과의 경쟁 심화, 그리고 빠른 적재 시설 사이에서 주로 벌크 제품을 운송하는 고정된 객차 열차의 광범위한 채택과 수천 개의 측선 및 화물 창고가 조차장으로 다양한 객차를 공급하는 것의 대조에 기인한다.[1]
영국에는 '''스테이션 파일럿'''이라고 불리는 스위처가 있었으며, 규모가 큰 역에서 입환 작업을 수행했다. 여객 열차의 대부분이 전동차 등의 분산 동력형 차량으로 운전되게 되면서 거의 사용되지 않게 되었다. 소수 남아있는 기관차 견인 열차의 입환은 그 열차를 끄는 본선용 기관차가 수행하는 경우가 많다.[3]
4. 4. 유럽
유럽 대륙에서는 0-6-0 디젤-유압 기관차가 널리 사용되며, DB V 60형과 그 변형이 매우 흔한 유형이다. 단일 화차 또는 짧은 열차의 경량 입환을 위해 2축 입환차가 일반적이며, 독일에서는 이를 클라인로코모티베(소형 기관차)라고 부른다.스위스처럼 거의 완전한 전철화를 이룬 국가에서는 전기 기관차를 입환 기관차로 사용한다. 소형 산업용 입환 기관차는 때때로 배터리 전원 방식이다. 타인 앤 웨어 메트로는 헌슬렛에서 제작한 3대의 배터리 전기 입환 기관차를 보유하고 있으며, 가공 전선 공급이 꺼져 있을 때 엔지니어링 열차를 견인하는 데 사용된다.[5]
참조
[1]
웹사이트
Switcher Locomotives: An Overview
https://www.american[...]
2023-02-02
[2]
웹사이트
New California Locomotives Designed to Reduce Emissions
https://www.up.com/a[...]
UP
2023-02-13
[3]
웹사이트
Cummins Develops Option to Help Switcher Locomotives Reduce Emissions
https://finance.yaho[...]
Finance.yahoo.com
2023-02-13
[4]
서적
GE and EMD Locomotives
Voyageur Press
[5]
웹사이트
Electric locomotive, 1917
http://www.ingenious[...]
2016-05-14
[6]
문서
入換とは、個々の鉄道車両|車両を連結して列車を組成し、本線用機関車が牽引できる状態にすること、および本線用機関車が牽引してきた列車の連結を解き、目的に応じて仕分けることである。その作業は操車場_(鉄道)|操車場や貨物駅・車両基地などで行われる。また、短区間での列車の牽引に充当されることもある。
[7]
서적
デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P137-138・140・143・173
[8]
서적
デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P244
[9]
문서
一応B20形が貫通ブレーキがなく、実質本線で列車を牽けない（単行回送は可能）制式機であった。
[10]
서적
日本国有鉄道編編 『鉄道辞典（上巻）』（復刻本）、 同朋舎メディアプラン、2013年復刻（原本は1958年発行）、ISBN 978-4-86236-040-3、p.74「入換機関車」
[11]
문서
2120形と2400形は製造工場が違うだけで実質同型（同書の2120形機関車の下りでも一緒に記述されている）だが、なぜここのみ別々に記載があるのかは不明。
[12]
서적
萩原政男 『学研の図鑑 機関車・電車』 株式会社学習研究社、改訂版1977年（初版は1973年）P39-41「ディーゼル機関車のいろいろ」・190-191「さくいん事典」
[13]
PDF
新型入換専用機関車(試作)の形式名とデザインについて 2010年2月10日 JR貨物
http://www.jrfreight[...]
[14]
서적
日本国有鉄道編編 『鉄道辞典（上巻）』（復刻本）、 同朋舎メディアプラン、2013年復刻（原本は1958年発行）、ISBN 978-4-86236-040-3、p.207「貨車移動機」
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