가변 궤간
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
가변 궤간은 철로 궤간이 다른 노선에서 열차 운행을 가능하게 하기 위해 차축 간 간격을 조절하는 기술이다. 19세기 철도 등장 이후 다양한 궤간의 철로가 건설되면서 발생한 궤간 차이 문제를 해결하기 위해 개발되었다. 주요 가변 궤간 시스템으로는 탈고-RD, CAF-BRAVA, SUW 2000 등이 있으며, 각 시스템은 독자적인 작동 방식과 특징을 가진다. 스페인, 폴란드, 스위스 등 여러 국가에서 가변 궤간 시스템을 활용하고 있으며, 일본에서도 가변 궤간 열차 개발이 진행되었다. 가변 궤간 방식은 대차 교환 방식에 비해 장단점을 가지며, 궤간 변경 장치를 통해 궤간을 변경한다.
더 읽어볼만한 페이지
- 철도 - 지하철
지하철은 도시 내 대중교통 시스템의 하나로, 지하 또는 고가로 건설되어 운행되며, 1863년 런던에서 최초로 개통되어 현재 전 세계 여러 도시에서 운영되고, 한국에서는 1974년 서울 지하철 1호선 개통을 시작으로 주요 도시에서 운영되며 교통 체증 완화에 기여한다. - 철도 - 복선 (철도)
복선 철도는 단선 철도보다 많은 열차를 운행할 수 있도록 두 개의 선로를 병행 설치한 시스템으로, 운영 효율성과 열차 운행 자유도가 높지만 건설비용이 많이 들고 넓은 부지를 필요로 하며, 국가나 노선에 따라 통행 방향이 다르고 다양한 형태로 존재하며 단선 구간과의 혼용은 어려움을 야기할 수 있다.
| 가변 궤간 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 이름 | 가변 궤간 |
| 설명 | 열차가 다른 궤간의 선로를 건너갈 수 있도록 하는 시스템 |
| 기술적 측면 | |
| 작동 원리 | 특수하게 설계된 차륜과 차축을 사용하여 궤간 변경 지점에서 자동으로 궤간을 조정함. |
| 관련 기술 | 궤간 변경 차량 궤간 변경 대차 |
| 활용 | |
| 사용 목적 | 궤간이 다른 국가 간 또는 지역 간의 열차 운행을 가능하게 하여 물류 효율성을 향상시킴. |
| 적용 사례 | 스페인과 프랑스 국경 러시아와 유럽 국가 간 중국, 카자흐스탄, 유럽 간 |
| 장점 | 환적 작업 감소 시간 및 비용 절감 국제 철도 운송 활성화 |
| 단점 | 초기 투자 비용 발생 유지 보수 필요 특수 차량 필요 |
| 관련 프로젝트 | |
| Unichanger 프로젝트 | 새로운 세대의 궤간 변경 시설 |
| AGCS 프로젝트 | 자동 궤간 변경 시스템 구현, 비용 효율성 및 표준화 연구 |
| 참고 문헌 | |
| Vialibre-ffe.com | New generation of gauge changeover Facilities: The UNICHANGER Project |
| Renfe.com | Avant Serie 121 |
| Eurasiareview.com | Frictions On The New Silk Road – Analysis |
| Railknowledgebank.com | Implementation of Automatic Gauge Changeover Systems: available technical solutions, cost effectiveness and standardisation. (AGCS) |
| Machine Dynamics Problems | Shifting Wheelset |
| Caf.net | The Variable Gauge Rolling Truck |
2. 역사적 배경
19세기 철도가 등장한 이래 다양한 궤간의 철로가 부설되었지만, 철도 차량은 궤간이 다른 철로에서는 직통 운행이 불가능했다. 이 문제를 해결하기 위해 승객 환승, 화물 적재 변경, 차륜과 차축 교환, 대차 교환 등의 방법이 사용되었다.
가변 궤간 차축 시스템에는 여러 종류가 있으며, 대표적인 예시는 다음과 같다.
가변 궤간은 선로를 증설하여 삼선 궤조로 만들지 않고 궤간 차이(break of gauge) 문제를 해결하기 위해 개발된 시스템이다.[7]
3. 가변 궤간 시스템 종류
각 시스템에 대한 자세한 내용은 하위 문단을 참조하면 된다.
가변 궤간 차량은 일본의 GCT-01 개발 사례나 대한민국 한국철도기술연구원의 궤간가변대차 개발(2014년)에서 볼 수 있듯이, 궤간 변경이 가능한 철도 차량을 의미한다.[91] 가변 궤간 차축은 궤간 절단 문제를 해결하고, 복선 궤간이나 환적 없이 두 궤간 사이를 조정할 수 있게 한다.[7] 그러나 셋 이상의 궤간을 지원하는 궤간 변경기는 사용되지 않는다.[7]
3. 1. 탈고 (TALGO)
탈고가 개발한 객차 "탈고 III RD"는 1968년에 등장했다.[77] 곡선 구간을 원활하게 통과하기 위해 채택한 좌우 독립 차륜의 기구를 응용하고 있다. 객차의 궤간 변환은 5초 만에 가능하다.
스페인의 재래선은 1,668mm 궤간을 사용하고 있으며, 프랑스의 1,435mm 궤간과 직통 운행을 하는 탈고의 궤간 가변 열차가 1969년부터 운행되고 있다. 프랑스와의 국경역인 카탈루냐주 지로나현의 포르트보우 역과 바스크주 기푸스코아현의 이룬에 궤간 변환 설비가 설치되어 있다.[78]
3. 2. CAF-BRAVA
BRAVA 시스템은 원래 1968년 스위스의 베베이 회사에서 설계되었다.[14][15] 이 시스템은 원래 "베베이 차축"이라고 불렸다. 이 설계는 이후 CAF에서 인수하여 개선하였다.[12][13]
3. 3. SUW 2000
폴란드 국철(PKP)은 2000년에 객차 및 화차용 궤간 변환 장치 "SUW 2000"을 개발[77]하여 실용화했다. 이 장치는 표준궤를 사용하는 폴란드와 1520mm 궤간을 사용하는 우크라이나, 리투아니아 등 구소련 국가들 간의 직통 운행에 사용된다. 궤간 변환에는 30초가 소요된다.
SUW 2000은 폴란드 남부 크라쿠프와 우크라이나 키예프 간 야간 열차 및 화물 열차 직통 운행에 사용된다. 이 노선은 폴란드 국철 자회사 PKP 인터시티와 우크라이나 철도가 운영하며, 리비우주의 국경역 모스치스카 II역에 궤간 변환 장치가 있다.
또한, SUW 2000은 폴란드 바르샤바와 리투아니아 빌뉴스 간 직통 운행에도 사용된다. 이 노선은 PKP 인터시티가 운영하며, 리투아니아 서부 국경역 모크바역에 궤간 변환 장치가 설치되어 있다.
3. 4. 기타 시스템
3. 4. 1. 호환성
모든 가변 궤간 시스템이 서로 호환되는 것은 아니다. SUW 2000과 Rafil Type V 시스템은 상호 운용 가능하며,[27] TALGO-RD와 CAF-BRAVA도 마찬가지이다.
2009년, 타라고나 인근 로다 데 바라에서는 4가지 다른 가변 궤간 시스템을 처리할 수 있는 유니체인저가 개발 중이었다.[28]
4. 궤간 변경 장치
가변 궤간 장치는 바퀴의 궤간을 강제로 조정하는 장치이다. 두 궤간 사이에서 너비가 점진적으로 변하는 한 쌍의 주행 레일과, 탈고 RD를 예로 작동 방식이 구성되어 있다. 탈고-RD 시스템에서는 금속 표면을 윤활하여 열과 마모를 줄이기 위해 물을 지속적으로 분사하며, 장치는 20m 길이이고 6m 너비이다.[30]
4. 1. 작동 원리
가변 궤간 장치는 바퀴의 궤간을 강제로 조정하는 장치이다. 두 궤간 사이에서 너비가 점진적으로 변하는 한 쌍의 주행 레일과, 탈고 RD를 예로 들어 다음 단계를 수행하기 위한 다른 레일 및 레버로 구성된다.[30]# 열차의 모든 차량이 궤간 변경에 적합한지 확인한다.
# 지지 - 잠금 장치에서 무게를 제거하고 가이드 레일 위에 올려 놓는다.
# 잠금 해제.
# 바퀴를 새로운 위치로 이동한다.
# 다시 잠금.
# 지지 해제 - 가이드 레일에서 잠금 장치로 무게를 다시 가한다.
# 올바른 작동을 확인하고 통계를 생성한다. ECPB 전원 및 제어 케이블을 사용한다.
스페인 탈고-RD 시스템에서는 금속 표면을 윤활하여 열과 마모를 줄이기 위해 물을 지속적으로 분사한다. 탈고 RD 궤간 변경 장치는 20m 길이이고 6m 너비이다.[30]
4. 2. 제한 사항
현재 궤간 선택은 표준궤, 광궤, 중 두 가지로 제한된다. 스위스 츠바이짐멘과 같은 협궤의 경우, 궤간 변경 메커니즘, 견인 모터 및 브레이크를 위한 바퀴 사이의 공간이 더 좁다. 바퀴의 직경 또한 축중을 22.5톤 이하로 제한한다.[1]4. 3. 작동 방식
가변 궤간 장치는 바퀴의 궤간을 강제로 조정하는 장치이다. 두 궤간 사이에서 너비가 점진적으로 변하는 한 쌍의 주행 레일과, 탈고 RD의 경우 다음과 같은 단계로 작동한다.
# 열차의 모든 차량이 궤간 변경에 적합한지 확인한다.
# 지지 - 잠금 장치에서 무게를 제거하고 가이드 레일 위에 올려 놓는다.
# 잠금 해제.
# 바퀴를 새로운 위치로 이동한다.
# 다시 잠금.
# 지지 해제 - 가이드 레일에서 잠금 장치로 무게를 다시 가한다.
# 올바른 작동을 확인하고 통계를 생성한다. ECPB 전원 및 제어 케이블을 사용한다.
스페인 탈고-RD 시스템에서는 금속 표면을 윤활하여 열과 마모를 줄이기 위해 물을 지속적으로 분사한다. 탈고 RD 궤간 변경 장치는 20m 길이이고 6m 너비이다. [30]
가변 궤간 다중 유닛, 또는 가변 궤간 기관차(예: Talgo 250)와 객차를 포함하는 열차는 궤간 변경기를 통과할 수 있다. 일반적으로 기관차는 궤간을 변경할 수 없으므로, 열차의 나머지 부분이 통과하는 동안 기관차가 비켜나야 한다. 반대편에서는 다른 궤간의 새로운 기관차가 열차에 연결된다.
탈고(Talgo) 기관차가 있는 열차는 초당 1개의 차축으로 약 의 속도로 궤간 변경기를 통과할 수 있다.[31] [32]
열차(또는 개별 차량)는 궤간 변경기의 절반 지점까지 밀려 들어가 연결이 해제된 다음, (충분히 멀리 이동한 후) 새로운 기관차에 연결되어 나머지 거리를 당겨진다. 끝에 고리가 달린 긴 와이어 로프는 이 과정을 비동기적으로 만들 수 있으며, 로프는 궤간 변경기의 길이를 가로질러 연결(도착하는 차량과 수신 기관차를 임시로 연결하지만 기관차에서 열차 차량으로의 제어 브레이크는 없음)하는 데 사용된다.
스페인의 장거리 열차와 스페인에서 프랑스로 넘어가는 야간 열차의 경우, 도착하는 기관차는 궤간 변경 직전에 멈추고 연결을 해제한 후 짧은 측선으로 이동하여 비켜난다. 그런 다음 중력에 의해 열차가 제어된 저속으로 궤간 변경기를 통과한다. 새로운 기관차는 열차가 궤간 변경기를 모두 통과한 후에야 앞에 연결된다.
2014년부터 화물 열차용 궤간 변경 시스템이 개발되었다.[33]
5. 국가별 사례
(구동 차축)
(바퀴에 하중을 가한 상태에서 변경)
