궤도중심간격

왜 배우는가: 궤도중심간격은 선로 배치, 건축한계, 시공기면 폭과 공사비를 함께 좌우하는 기본 값이다. 설계속도가 높아지면 교행 압력과 측풍, 유지보수 안전을 함께 따져야 하므로 노선 계획 초기에 정해야 한다. 시험에서는 용어 문제와 고속화 설계의 고려사항 문제로 함께 묻는다.

출제 이력: 제124회 1교시 1번, 제121회 2교시 6번, 제102회 1교시 8번, 제94회 2교시 5번, 제93회 1교시 5번, 제92회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄은 다음 정의 문장으로 시작한다. 궤도중심간격은 나란히 설치한 두 선로에서 인접한 궤도 중심선 사이의 거리다. 이어서 설계속도별 기준값, 곡선구간의 확대, 선로 사이 설비의 여유를 차례로 쓴다. 핵심 키워드는 다음과 같다.

• 궤도중심간격(Track Centre Spacing): 두 선로 궤도 중심선 사이의 거리
• 설계속도(Design Speed): 선로 설계의 기준이 되는 상한 속도
• 건축한계: 차량 운행을 위해 궤도상에 설정한 구조물 금지 공간
• 건축한계 확대량: 곡선구간에서 건축한계를 넓히는 양
• 캔트(Cant): 곡선에서 바깥 레일을 안쪽 레일보다 높이는 양
• 슬랙(Slack): 곡선에서 궤간을 넓혀 차량을 원활히 통과시키는 양
• 교행: 두 열차가 반대 방향으로 나란히 지나가는 운행 방식

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 두 선로를 얼마나 떨어뜨려 깔 것인지 정하는 값이다. 선로 사이가 좁으면 땅과 구조물을 아낄 수 있지만, 두 열차가 교행할 때 생기는 압력과 측풍, 유지보수 요원의 안전이 나빠진다. 반대로 간격을 크게 잡으면 안전은 좋아지나 노반, 교량, 터널의 단면이 커져 건설비가 늘어난다.

정식으로 정의하면 궤도중심간격은 정거장 밖 구간에서 두 선로를 나란히 설치할 때 양쪽 궤도 중심선 사이의 거리이며, 설계속도에 따라 정한 기준값 이상으로 확보한다. 「철도의 건설기준에 관한 규정」 제14조가 이 기준을 둔다. 궤도중심간격은 선로 중심에서 옆 시설물까지의 이격거리와 구분해야 한다. 이격거리는 시설물 배치에 쓰는 값이고, 궤도중심간격은 두 선로 사이 공간 자체를 정하는 값이다.

간격 기준은 선로 수에 따라 달라진다. 궤도중심간격이 4.3m 미만인 구간에 3개 이상의 선로를 나란히 설치하면 인접한 궤도중심간격 중 하나는 4.3m 이상으로 한다. 정거장 안에서는 주본선과 나란히 설치하는 부본선 및 측선 사이를 4.3m 이상으로 한다. 설계속도 70km/h 이하인 구간의 정거장 안 주본선 간격은 4.0m 이상으로 한다. 6개 이상의 선로를 나란히 설치하면 5개 선로마다 6.0m 이상을 확보한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 궤도: 레일, 침목, 도상과 이들의 부속품으로 구성된 시설이다.
• 도상: 레일과 침목의 하중을 노반에 넓게 분산하는 자갈 또는 콘크리트 층이다.
• 차량한계: 정지 상태에서 측정한 차량의 길이, 너비, 높이의 한계다.
• 선로: 차량 운행을 위한 궤도와 노반 또는 인공구조물로 구성된 시설이다.

궤도중심간격은 차량한계에서 출발한다. 차량한계는 차량의 최대 폭과 높이를 정한 한계다. 여기에 차량 동요와 여유를 더해 건축한계를 정하고, 두 선로의 건축한계가 서로 겹치지 않도록 궤도 중심 거리를 잡는다. 즉 궤도중심간격은 교행하는 두 차량이 서로 닿지 않는 거리에 안전 여유를 더한 값이다.

궤간은 이 값의 바탕이 된다. 궤간은 두 레일 안쪽 간격이며, 표준궤는 1435mm를 기준으로 한다. 궤도 규격과 차량 규격이 궤간에 맞춰 정해지므로, 궤도중심간격도 같은 궤도 규격 위에서 여유를 더해 정한다.

궤도중심간격은 한 가지 값으로 정하지 않는다. 「철도의 건설기준에 관한 규정」은 다섯 가지를 고려하도록 한다. 차량교행 시의 압력, 열차풍에 따른 유지보수 요원의 안전, 궤도부설 오차, 직선 및 곡선부에서 최대 운행속도로 교행할 때의 탈선 안전도, 유지보수의 편의성이다. 아래 도식의 다섯 요인이 모두 기준값에 반영된다.

다섯 요인은 서로 상충하기도 한다. 간격을 좁히면 공사비는 줄지만 교행 안전과 점검 공간이 나빠진다. 그래서 설계자는 이를 함께 만족하는 값을 고른다.