전차선 편위

왜 배우는가: 전차선 편위는 전차선을 선로 중심에서 좌우로 어긋나게 설치하는 기준값이다. 팬터그래프 집전판이 한 자리에서만 마모되지 않도록 하고, 차량이 주행할 때 접촉이 끊기지 않게 하기 위해 배우는 개념이다. 편위를 정하는 요소와 최대 편위의 근거를 묻는 문제가 시험에서 반복해서 나오므로 정의와 원리를 함께 익혀 두어야 한다.

출제 이력: 제133회 1교시 1번, 제131회 3교시 5번, 제115회 3교시 5번, 제112회 4교시 2번, 제100회 4교시 5번, 제94회 1교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

전차선 편위는 가공 전차선을 선로 중심선에서 좌우 방향으로 일정량 벗어나게 설치한 수평 변위량이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 편위: 전차선이 선로 중심에서 좌우로 치우친 수평 거리이다.
• 지그재그 가선: 전차선을 지지점마다 좌우로 번갈아 편위시켜 설치하는 방식이다.
• 집전 접촉 범위: 팬터그래프 집전판이 전차선과 닿는 좌우 폭이다.
• 팬터그래프: 차량 지붕에 설치되어 전차선에서 전기를 받는 집전장치이다.
• 이선현상: 팬터그래프가 전차선에서 떨어져 집전이 끊기는 현상이다.
• 조가선: 전차선을 지지하여 높이와 위치를 유지하는 선이다.
• 캔트: 곡선 궤도에서 바깥 레일을 안쪽 레일보다 높게 두는 값이다.

2. 개념 풀이

전차선 편위는 가공 전차선을 선로 중심선에서 좌우로 어긋나게 설치하여, 전차선의 수평 위치를 일정 범위 안에서 옮겨 두는 것을 말한다. 정식으로 정의하면 편위는 선로 중심선으로부터 전차선이 좌측 또는 우측으로 벗어난 수평 거리이며, 이 거리를 편위량이라 한다. 편위량은 지지점마다 달라질 수 있고, 설계에서는 그 최댓값인 최대 편위를 기준으로 관리한다.

편위를 이해하려면 세 가지 기준선을 구분해야 한다. 첫째는 레일 중심선, 둘째는 팬터그래프 중심선, 셋째는 전차선의 실제 위치이다. 편위는 레일 중심선과 전차선 위치의 차이로 정의되고, 팬터그래프 중심선은 차량이 주행하면서 좌우로 흔들리는 기준선이다. 따라서 전차선 위치는 팬터그래프 중심선의 흔들림 범위를 포함하도록 잡아야 집전이 유지된다.

원리는 팬터그래프의 동작에서 나온다. 팬터그래프 집전판은 차량이 달리는 동안 좌우로 흔들리면서 전차선과 접촉한다. 전차선이 레일 중심선 바로 위에만 놓이면 집전판의 같은 자리만 계속 닿아 마모가 한쪽으로 몰린다. 전차선을 지지점마다 좌우로 번갈아 옮기면 접촉점이 집전판 폭 전체에 흩어져 마모가 고르게 분산되고 집전 상태도 안정된다.

이 원리에서 편위는 두 가지 역할을 한다. 하나는 접촉점을 분산하여 마모를 고르게 하는 것이고, 다른 하나는 집전판 폭 안에서 접촉이 유지되도록 여유를 주는 것이다. 두 역할이 함께 작동해야 집전 품질이 확보된다.

지그재그 가선에서는 지지점마다 편위 방향이 바뀌므로 전차선이 직선 궤도 위에서 좌우로 완만하게 번갈아 나타난다. 이 배치는 차량이 진행하면서 접촉점이 한 점에 머물지 않도록 한다. 따라서 편위는 마모 분산과 접촉 유지를 함께 얻기 위한 설계 수단이다.

편위는 무한히 크게 줄 수 없다. 편위가 지나치게 크면 전차선이 집전판의 끝을 벗어나 접촉이 끊기므로 이선현상이 생긴다. 반대로 편위가 너무 작으면 접촉을 분산시키는 효과가 떨어진다. 그러므로 편위는 집전판의 폭과 팬터그래프의 좌우 흔들림 범위 안에서 정해야 하며, 이 범위를 집전 접촉 범위라고 한다.