분기기

왜 배우는가: 분기기는 열차를 한 선로에서 다른 선로로 옮기는 장치라서 정거장 설계와 운전 방식 전체를 좌우한다. 구성, 종류, 속도 제한 문제에 걸쳐 반복해서 출제되므로 개념을 먼저 정확히 잡아야 한다.

출제 이력: 제136회 3교시 2번, 제124회 4교시 3번, 제115회 2교시 5번, 제114회 2교시 5번, 제100회 2교시 6번, 제89회 4교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

분기기는 열차를 한 궤도에서 다른 궤도로 전환하기 위해 궤도상에 설치한 설비로, 포인트부·리드부·크로싱부로 구성된다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 분기기(Turnout): 열차의 진로를 바꾸는 장치 전체를 가리킨다.
• 포인트부: 선로가 갈라지는 지점에 설치한 장치다.
• 리드부: 포인트부와 크로싱부를 이어 주는 구간이다.
• 크로싱부: 궤도가 완전히 분리되는 개소에 설치한 장치다.
• 가드레일: 크로싱의 반대 측에서 차륜을 유도하는 장치다.
• 편개분기기: 직선 궤도에서 한쪽으로만 분기하는 기본 형식이다.
• 양개분기기: 직선 궤도의 좌우 양측으로 같은 각도로 분기하는 형식이다.
• 고속분기기: 노스가동크로싱을 사용한 번호 18.5번 이상의 분기기다.

분기기는 단독 장치가 아니라 여러 부분이 합쳐진 체계다. 포인트부에서 열차가 진로를 고르고, 리드부가 그 진로를 잇고, 크로싱부에서 두 궤도가 교차한다. 답안 첫 줄에는 이 정의를 두고, 세 구성 부분을 차례로 설명하는 것이 기본 형식이다.

정거장 안에서 분기기는 본선과 측선을 잇는 설비로 쓰인다. 열차를 본선에서 측선으로 옮기거나 되돌리는 일이 모두 분기기를 통해 이루어진다.

편개·양개·진분 같은 형식 구분과 내방·외방 분기의 차이는 6절에서 비교한다. 고속분기기의 구조는 4절에서, 가드레일의 역할은 5절에서 다시 다룬다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 분기기는 기차가 선로를 갈아타도록 길을 바꿔 주는 장치다. 선로가 한 방향으로만 이어져 있다면 열차는 다른 선로로 옮겨 갈 수 없다. 조차장, 측선, 교행선 같은 선로 기능은 분기기가 있어야 성립한다.

정식 정의는 철도 관련 기준의 용어 정의를 따른다. 분기기는 열차를 한 궤도에서 다른 궤도로 전환하기 위해 궤도상에 설치한 설비로, 포인트부·리드부·크로싱부로 구성된 것이다. 정의의 핵심은 기능이 진로 전환이라는 점과 구성이 세 부분이라는 점이다.

분기기가 하는 일은 크게 세 가지다. 첫째는 열차의 진로를 바꾸는 것이다. 둘째는 두 선로가 교차하는 지점을 만드는 것이다. 셋째는 정거장 안의 주본선과 부본선을 연결해 열차 운행 계획을 가능하게 하는 것이다. 정거장 내 주본선은 동일 방향 본선 가운데 가장 중요한 본선이고, 부본선은 주본선 이외의 본선이다.

포인트부는 진로를 고르고, 크로싱부는 두 궤도의 교차를 맡는다.

원리를 보면 포인트부의 텅레일(Tongue Rail)이 기본 레일에 붙거나 떨어져 있다. 텅레일의 위치에 따라 열차가 직선 방향 또는 분기 방향으로 진입한다. 리드부는 이 두 선로 사이를 이어 주는 구간이다.

• 포인트부: 선로가 분기된 지점에 설치한 장치다. 텅레일과 기본 레일로 이루어지며, 텅레일의 선단 위치를 포인트의 전단이라 한다.
• 리드부: 포인트부와 크로싱부를 연결한 구간이다. 분기 내의 곡선과 분기로 인해 뒤쪽에 놓이는 곡선을 합쳐 분기부대곡선이라 한다.
• 크로싱부: 궤도가 완전히 분리되는 개소에 설치한 장치다. 차륜이 두 레일을 가로지르는 교차 형상의 부분이다.
• 가드레일: 크로싱의 반대 측에서 차륜을 유도하는 장치다. 차륜이 크로싱 날 부분을 잘못 타지 않도록 안내한다.

분기기의 전단은 기본 레일의 앞부분을, 후단은 크로싱의 끝부분을 가리킨다. 크로싱 번호는 1:N 으로 나타내며 N이 클수록 분기각이 완만하다. 전단과 후단, 번호 표기는 답안에서 혼동하지 않는다.

3. 등장 배경과 필요성

분기기가 없는 선로망은 운영이 성립하지 않는다. 열차가 한 선로에서 다른 선로로 옮겨 가지 못하면 조차, 교행, 측선 같은 기능을 만들 수 없다. 분기기는 철도 운영의 유연성을 떠받치는 기본 설비다.

초기 설계는 분기 방향 속도 약 60km/h를 기준으로 했다. 곡선 반경 500m와 크로싱 각 약 1:12 정도를 적용했고, 전체 길이는 25m 안팎으로 비교적 작아 제작과 설치가 단순했다. 이 구성은 저속 분기에 맞춘 것이었다.

그 뒤 철도의 고속화로 분기 기하가 크게 바뀌었다. 독일의 고속분기기는 1:42 크로싱을 사용하고 분기 방향 200km/h 주행을 목표로 설계된다. 전체 조립체 길이가 길어지는 경우도 있다.

분기 속도가 올라가면 곡선 반경을 키우고 크로싱 각을 완만하게 해야 한다. 그 결과 분기기 길이와 제작·부설 난이도가 함께 커진다. 이 관계가 분기기 구조와 속도 제한 문제로 이어진다.