전차대

1. 개요

전차대는 철도 차량의 방향을 전환하기 위해 사용되는 설비로, 주로 종착역이나 차량 기지에 설치된다. 기관차의 운전실이 한쪽에만 있는 경우 시야 확보의 어려움을 해결하기 위해 필요했으며, 원형 차고의 입출고에도 사용되었다. 전차대는 레일, 회전축, 원주 레일 등으로 구성되며, 모터나 인력으로 회전한다. 과거에는 한국을 포함한 여러 나라에서 널리 사용되었지만, 운전실이 양쪽에 있는 기관차가 도입되면서 사용 빈도가 줄어들었다. 현재는 특수한 경우나 관광 자원으로 활용되기도 하며, 자동차용으로도 사용된다.

2. 철도

철도의 전차대는 대개 종착역이나 차량 기지에 설치된다. 철도차량 중 기관차는 엔진 배치 때문에 한쪽에만 운전실이 있는 경우가 많아, 진행 방향에 따라 시야 확보에 어려움이 있었다. 이 때문에 종착역이나 주요 차량 기지에서는 전차대를 사용하여 기관차의 방향을 전환했다.

청량리역 검수차고와 같은 원형 차고를 사용하는 경우, 분기기만으로 배선을 설계하는 것은 매우 비효율적이므로 전차대를 사용하여 입출고를 실시한다. 증기 기관차 시대에는 널리 사용된 방식이지만, 근래에는 잘 사용되지 않는다.

전차대는 기관차의 길이나 중량을 감당할 수 있는 트러스, 회전축, 원주 레일, 고정 장치 등으로 구성된다. 대개 모터 등으로 제어·동작하지만, 기관차에서 증기를 공급받거나 인력으로 구동하는 경우도 있었다.

코레일의 기관차는 2010년대 이전에는 운전실이 한 쪽에만 있는 기관차를 사용하여 전차대가 필수적이었으나, 2010년대 이후 도입되는 기관차는 양쪽에 운전실이 있어 전차대를 굳이 이용할 필요가 없어졌다.

2.1. 역사

초창기 철도에서는 화물 운송을 위한 마차길이 사용되었고, 무거운 화차를 다른 선로로 옮기기 위해 수작업 방식의 턴플레이트가 사용되었다. 1832년 찰스 폭스에 의해 철도 분기기가 특허를 받으면서 턴플레이트와 슬라이딩 레일의 문제점이 해결되었다.

증기 기관차의 등장으로 무거운 기관차를 돌릴 필요성이 생겨 턴테이블 기술이 발전했다. 초기 턴테이블은 원형 구덩이에 강철 다리가 회전하는 구조였으며, 수동(괴력이나 윈들라스 시스템, "암스트롱" 턴테이블), 외부 동력, 또는 기관차 자체의 제동 시스템으로 작동되었다.

시간이 지나면서 더 긴 기관차에 맞게 턴테이블의 크기가 커졌다(철도 필요에 따라 의 범위를 가질 수 있었다). 그러나 일부 턴테이블은 새로운 기관차에 부적합하게 되었다. 예를 들어 런던의 라운드하우스는 1846년에 건설되었지만, 10년 이내에 새로운 기관차는 너무 길어져 다른 용도로 사용되었다.

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2.2. 구조

전차대는 레일, 주 거더(girder), 회전축, 원주 레일, 고정 장치 등으로 구성된다. 주 거더의 구조에 따라 상로식(데크 거더교)과 하로식(스루 거더교)으로 나뉜다. 주 거더의 설계 방식에는 밸런스형과 삼점 지지형이 있다.

전차대는 레일과 이를 지지하며 회전하는 부분(주 보), 그리고 회전시키기 위한 토대가 되는 지면을 판 웅덩이(전차대 갱, 피트)로 구성된다.

주보 위에 있는 레일의 높이를 전차대 주변의 레일과 맞출 필요가 있기 때문에, 전차대 갱은 주변 지면보다 파여 있다. 전차대 갱 중심에는 주보의 회전 중심이 되는 중앙 지승이 있으며, 피트 내 외주부에는 원형으로 레일이 깔려 차량이 실린 주보의 무게 일부를 부담하면서 그 회전을 안내한다.

주보는 구조적으로 거더교와 완전히 동일하며, 이 때문에 철도 교량의 일부로 취급되는 경우가 있다.

주보에 대한 레일의 배치에 따라 상로식(데크 거더교)과 하로식(스루 거더교)이 존재한다.

일본에서 실제로 사용된 것은 상로식이 압도적으로 많지만, 하로식도 존재했다.

주보의 설계로는 밸런스형과 삼점 지지형이 존재한다.



밸런스형은 차량의 무게 중심 위치를 회전 중심에 맞춰 정차시키는 것이 어렵다는 문제가 있다.

2.3. 용도

철도차량 중 기관차는 엔진 배치 등의 이유로 한쪽에만 운전실이 설치된 경우가 많아, 진행 방향에 따라 시야 확보에 어려움이 있었다. 따라서 종착역이나 주요 차량 기지에서는 전차대를 사용하여 기관차의 방향을 전환했다.

증기 기관차 시대에는 기관구, 거점역, 기종점역 등에 전차대가 필수적으로 설치되었으나, 디젤 기관차, 전기 기관차 등의 등장으로 양쪽에 운전실이 있는 기관차가 늘어나면서 전차대의 필요성이 점차 감소했다.

현대에는 관광열차나 특수 목적 차량, 공장, 차량 기지 등에서 전차대가 사용된다. 아사히카와 운전소처럼 이전 후 새롭게 설치되는 사례도 있다.

미국 등에서는 한쪽에만 운전대를 갖춘 디젤 기관차가 널리 사용되기 때문에, 현대에도 전차대가 자주 사용되는 설비이다.

선형 차고(라운드하우스)와 함께 설치되어 차량의 입출고 및 유지보수에 활용되기도 한다.

기관차 유지보수 시설에서 회전식 선로는 보통 라운드하우스(roundhouse)라고 알려진 건물에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸여 있었다. 라운드하우스가 회전식 선로 주변의 일부만 덮는 경우가 더 흔했지만, 다음과 같이 완전히 원형인 라운드하우스도 있다.

* 미국 메릴랜드주 볼티모어에 있는 볼티모어 & 오하이오 철도 박물관(Baltimore and Ohio Railroad Museum)의 기초가 되는 라운드하우스.
* 현재 예술 센터로 사용되고 있는 영국 런던의 더 라운드하우스(The Roundhouse).
* 주니 라운드하우스 철도 박물관(Junee Roundhouse Railway Museum)

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과거에 군사용으로 열차포를 선회시켜 사각을 얻는 포좌로 회전대가 이용되었다.

2.4. 한국의 전차대

한국에서는 과거에 많은 역과 차량 기지에 전차대가 설치되어 있었으나, 현재는 일부만 남아있다. 2010년대 이후 도입되는 기관차는 양쪽에 운전실이 있어 전차대 사용 필요성이 줄어들었기 때문이다.

전차대가 설치되어 있는 주요 역 및 차량 기지는 다음과 같다.

2.5. 세계의 전차대

세계 여러 나라에서 전차대가 사용되거나 보존되고 있다.

* 헝가리: 미슈콜츠 티서이 기차역에는 2021년 12월 기준으로 여전히 작동하는 회전차가 있다.
* 인도: 탈라굽파 종착역에 쉬모가-탈라굽파 철도의 회전차량이 있었고, 발라갓-자발푸르 협궤 노선의 자발푸르 인근 하우바그역에도 회전차량이 설치되었다. 두 곳 모두 이 노선에서 운행하는 철도버스를 회전시키는 데 사용되었다. 철도버스가 MEMU로 대체된 후 회전차량은 해체되었다. 2012년, 뭄바이 지하철 1호선의 BOT 운영사인 뭄바이 메트로 원은 뭄바이 지하철의 급행 교통 시스템에서 사용할 회전차량을 조달했다고 발표했다.
* 이스라엘: 이스라엘 철도 박물관(하 이파)은 메트로폴리탄 캐리지, 왜건 & 파이낸스 컴퍼니가 웨즈베리 올드 파크에서 제작한 회전판을 소장하고 있다. 이 회전판은 옛 야파 기차역 부지에 있는 이스라엘 방위군 역사 박물관 부지에서 발견되었다.
* 루마니아: 대부분의 동유럽의 사회주의 국가들과 마찬가지로, 루마니아는 여전히 운용 중인 여러 회전차대를 보유하고 있다. 예를 들어 티미쇼아라와 같이 각각 180도 규모의 차고지를 갖춘 쌍둥이 회전차대도 볼 수 있다.
* 스리랑카: 증기 기관차 시대에 사용되었던 대부분의 전차대가 버려졌다. 대부분은 캔디, 갈레, 나누 오야, 아누라다푸라, 마호, 갈로야, 트린코말리, 바티칼로아, 폴가하웰라 분기점, 바둘라, 푸툴람, 반다라웰라와 데마타고다 2번지 및 마라다나의 차량기지와 같은 주요 철도 야적장에 위치해 있었다. 스리랑카 철도의 모든 전차대는 수동으로 작동되었다. 이들은 일부 철도 차량과 단일 운전실 기관차를 회전시키는 데 사용되었다. 대부분의 전차대는 나중에 고철 처리되었지만 일부는 박물관에 보존되어 있다.
* 영국: 증기 기관차가 일반적으로 진공 작동식 브레이크를 사용했기 때문에, 기관차의 진공 이젝터나 펌프로부터 유연한 호스나 파이프를 통해 작동하는 진공 모터로 턴테이블을 작동하는 경우가 흔했다. 수동 또는 전기 작동 방식의 턴테이블도 소수 존재한다. 주요 제조업체는 랜섬 앤 래피어 (Ipswich)와 코완스 셸던 (Carlisle)이었다. 그레이트 웨스턴 철도 (GWR)는 자체 사용을 위해 여러 턴테이블을 제작했지만, 다른 회사에서 그렇게 했다는 증거는 거의 없다.
* 미국: 대부분의 기관차의 비대칭적인 설계로 인해, 현재 사용 중인 회전판은 유럽보다 북미에서 더 흔하게 사용되는데, 이는 기관차 설계가 양쪽 끝이나 중간에 제어실이 있는 구성을 선호하기 때문이다. 샌프란시스코에서는 파월 케이블카 노선이 노선 끝에 회전판을 사용하는데, 케이블카가 차량의 한쪽 끝에만 조작 장치를 가지고 있기 때문이다. 롱아일랜드 철도는 여전히 리치몬드 힐스 차고에 회전판과 차고를 가지고 있다.

몇몇 작동하는 사례가 남아 있으며, 대부분 영국과 미국의 유산 철도에 있다.

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2.6. 특수한 용례

화차 회전에 사용되는 소형 회전대 중에는 다이아몬드 크로싱처럼 십자형으로 2개의 선로를 교차시켜 설치한 것이 있다. 이 중에는 회전대 갱구를 전면에 걸쳐 판으로 덮은 것도 있다. 일본에서는 유일하게 무토요 항역 터에 보존되어 있으며, 2009년 (헤이세이 21년) 1월에 국가 등록 유형 문화재로 등록되었다.

러시아의 크라스노야르스크 수력 발전소에는 세계 최대 십 리프트용 회전대가 설치되어 있다.

프랑스에서는 공간 부족 문제로 인해 주형의 3분의 1 정도 지점에 회전 중심을 둔 비대칭 회전대가 있었다. 이러한 회전대는 360도 회전시킬 수 없다.

영국의 벤트너 및 벰브리지에는 기회선 분기를 위해 통상 분기기 대신 소형 회전대가 있었다. 이는 터널을 나와 바로 역이 설치되었기 때문에 통상적인 분기기로는 터널 출구까지 거리가 너무 가까워 기관차가 기회하려면 일단 터널에 들어가야 했기 때문이다. 후에 이 회전대는 3분기식 분기기로 대체되었지만, 기관차는 기회 시 일단 터널에 들어가야 했다.

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유원지의 사이타마현 토부 동물 공원 내 철도 "파크 라인"이나 니시히라하타 공원 "고향 철도"에는 복선 회전대가 있다. 종착역 전향에 특화되어 전향과 동시에 기회선으로 전선한다.

이요 철도 봇찬 열차는 회전대 없이 기관차 하부에 유압 잭을 내장, 기관차 자체를 들어 올린 후 인력으로 회전시켜 방향 전환한다. 고마치 역・도고 온천역・마쓰야마시 역 앞 정류장에서 볼 수 있다. 이 방법은 일부 보선용 모터카나 궤도 차량에도 이용되며, 궤도 차량에서는 건널목 등에서 철궤조로 입선할 때도 사용된다.

과거 군사용으로 열차포를 선회시켜 사각을 얻는 포좌로 회전대가 이용되었다. 이 경우, 후퇴 방지용으로 회전대에 포 반동 흡수를 위해 연결기와 직결된 완충 장치를 갖춘 경우가 많다. 영구 진지나 요새 설치 시 천개식으로 장갑이나 베톤으로 회전대 자체를 덮어 방어력을 높인 사례도 있다. 독일 국방군 등에서는 "페겔레 턴테이블(Vögele Drehscheibe, 페겔레 드레샤이베)"처럼 전선에서 열차포 전개를 위한 조립식 기재로 회전대가 제식화된 예도 있다.

3. 자동차

자동차용 전차대는 주로 공간이 협소한 기계식 주차장 설비에 함께 설치된다. 보통 자동차를 회차하기 위해서는 T자형 코스를 사용하여 후진하거나, U자형 코스를 이용해 방향을 전환해야 한다. 그러나 이러한 방식은 넓은 부지 면적을 필요로 하고, 후진 운전에 따른 사고 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전차대가 사용된다.

버스 노선의 기점 및 종점 주차장이나 차고지에서 공간이 좁아 후진 또는 U턴 등 일반적인 방법으로 차량의 방향 전환이 어려울 경우에도 전차대가 설치된다. 차량을 턴테이블 위에 올려놓고 운전석에서 스위치를 조작하여 작동시킨다. 스위치는 턴테이블 위에 설치된 끈 스위치를 사용하거나 운전석에서 원격 조작하는 방식을 사용한다. 지상 직원이 회전 조작을 하는 경우도 있다. 도큐 다마가와선의 시부야역은 버스 승강장으로 전환되었으나, 공간이 좁아 이 방식으로 방향을 전환했다. 턴테이블 자체에 동력이 없고, 버스의 후륜 구동력을 이용하여 회전시키는 유형도 있었다.

또한, 타워형 입체 주차장 대부분(타워 내부에 전향 기능을 갖추지 않은 것)에도 보통·소형·경자동차용 턴테이블이 설비되어 있다. 이 경우 주차장에 상주하는 직원이 전향 조작을 하는 방식이 일반적이지만, 월정액 임대 전용 또는 기업 직원 전용 주차장 일부에는 자동차 운전자가 하차하여 조작하는 방식을 채택하는 곳도 있다.

페리의 차량 갑판에도 전차대가 설치되는 경우가 있다. 이것은 선미 측에만 램프웨이가 설치되어 있는 배에서 선내에서 자동차가 방향을 전환하여 하선하기 어려울 때 사용된다.

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4. 보존 및 활용

여러 나라에서 역사적 가치가 있는 전차대를 보존하고 있으며, 일부는 관광 자원으로 활용되고 있다. 영국과 미국의 유산 철도에서 작동하는 전차대를 볼 수 있다.

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일본의 경우, 철도 시설로서 현역으로 가동하는 전차대는 #현역으로 가동하는 전차대가 있는 역·운행 열차 등 일람 및 #가동하는 전차대를 보유한 차량 기지 일람을 참조하면 된다.
보존 및 전시 목적으로 활용되는 곳은 다음과 같다.



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5. 사고

전차대 관련 사고는 주로 전차대의 잘못된 설정, 기관차의 실수, 강풍 등으로 인해 발생한다.

미국에서 전차대 사고에 대한 책임을 결정할 때, 대부분의 주 법원은 미국 대법원이 수시 시티 & 퍼시픽 철도 대 스타우트(1873년)에서 세운 선례를 따랐다. 이 사건에서 6살 어린이가 울타리도 없고 경계도 없는 전차대에서 놀다가 발이 끼어 부상을 입었다. 대법원은 "제공된 증거로부터 피고가 기계의 건설, 위치, 관리 또는 상태에서 신중하고 주의 깊은 사람이 일반적으로 기울이는 사고 방지를 위한 주의와 관심을 소홀히 했다고 배심원단이 정당하게 추론할 수 있다면" 과실에 대한 책임을 질 것이라고 판결했다.

시카고 B. & Q.R. Co. 대 크라옌부흘(1902년) 사건에서는 4살 어린이가 잠금장치가 없고 경계가 없는 철도 전차대에서 놀다가 발목이 절단되는 사고를 당했다. 네브래스카 주 대법원은 "부지의 특성과 위치, 부지가 사용되는 목적, 부지에서 부상의 가능성, 그러한 부상을 예방하기 위해 필요한 예방 조치 및 그러한 예방 조치가 부지의 유익한 사용과 관련된 관계"를 고려한 후 철도 회사가 과실에 대한 책임을 질 수 있다고 판결했다.

드물게, 영국 가스데일 기차역(세틀-칼라일 노선)과 같이 1900년경 강풍이 불 때 전차대가 너무 빨리 회전하는 경우가 있었다.