가드레일

왜 배우는가: 가드레일은 곡선과 분기기처럼 탈선 위험이 큰 구간에서 차륜을 정위치로 잡아 주는 궤도 설비다. 탈선 때 구조물 손상과 복구 비용을 줄이는 역할도 하므로 설계와 시공 판단의 기준이 된다. 시험에서는 종류와 부설 방법을 묻는 문항으로 여러 차례 출제되었다.

출제 이력: 제137회 2교시 2번, 제119회 1교시 5번, 제118회 1교시 3번, 제111회 1교시 7번, 제104회 2교시 2번, 제94회 4교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

가드레일은 열차 차륜을 정위치로 유도해 탈선을 막거나 피해를 줄이기 위해 본선 레일 옆에 부설하는 레일이다.

가드레일(Guard Rail)은 호륜레일이라고도 한다. 답안 첫 줄에는 위 정의를 쓰고, 아래 키워드를 설명 속에서 함께 풀어 쓴다.

• 가드레일: 본선 레일과 나란히 놓여 차륜이 정해진 방향으로 가도록 안내하는 레일이다.
• 호륜레일: 가드레일과 같은 대상을 가리키는 이름이다.
• 체크레일(Check Rail): 급곡선에서 주행 레일 안쪽에 두어 차륜 위치를 잡아 주는 레일이다.
• 플랜지웨이(Flangeway): 차륜 플랜지가 통과하는 홈의 간격이다.
• 탈선 방지: 차륜이 레일을 벗어나 궤도 밖으로 나가지 않도록 막는 기능이다.
• 분기기·크로싱: 가드레일이 주로 설치되는 궤도 장치다.
• 궤간: 양쪽 레일 안쪽 사이의 최단 거리이며, 표준치수는 1,435mm다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 가드레일은 열차 바퀴가 궤도 밖으로 튀지 않도록 붙잡는 울타리 같은 레일이다. 바퀴는 원래 레일 위를 따라 구르지만, 급곡선이나 분기기에서는 원심력과 선로 구조 때문에 바깥이나 빈 공간으로 밀려날 수 있다. 가드레일은 그 위치에서 바퀴 플랜지를 받아 제자리로 돌려놓는다.

정식 정의는 다음과 같다. 가드레일은 본선 레일과 나란히 부설되어 차륜을 정해진 플랜지웨이로 유도하고, 탈선을 방지하며, 탈선 시 구조물 손상을 줄이는 궤도 부속 레일이다. 본선 레일이 차량을 지지하는 주 부재라면, 가드레일은 그 옆에서 차륜 이탈을 막는 보조 부재다. 시험 문항에서도 가드레일과 호륜레일을 같은 대상으로 묻는다.

국가마다 용어와 기능 구분이 다르다. 영국·호주 용어에서는 가드레일과 체크레일을 기능이 다른 레일로 구분하지만, 미국 용어에서는 두 가지를 모두 가드레일이라 부른다. 답안에서는 국내 철도 기준과 교재 용어를 따르고, 외국 용어의 차이는 한 줄로만 덧붙인다.

핵심 용어를 정리하면 다음과 같다.

플랜지웨이는 차륜 플랜지가 지나가는 통로다. 분기기에서는 가드레일이 크로싱 맞은편 본선 레일 옆에 놓이고, 두 레일 사이의 틈이 플랜지웨이 역할을 한다. 이 틈이 적절해야 차륜이 크로싱을 바르게 통과한다.

체크레일은 급곡선에서 주행 레일 안쪽에 두는 보조 레일이다. 분기기가 없는 곡선에도 쓰일 수 있다. 가드레일과 기능이 겹치는 부분이 많으므로 설치 위치와 목적을 구분해 쓴다.

탈선 방지는 레일 옆에서 차륜을 붙잡아 궤도 이탈을 막는 기능이다. 탈선 차량이 교량이나 터널 구조물에 부딪혀 생기는 피해를 줄이는 기능도 함께 가진다.

3. 등장 배경과 필요성

가드레일이 필요한 이유는 궤도에 탈선 위험이 큰 구간이 있기 때문이다. 급곡선에서는 원심력이 차량을 바깥쪽으로 밀어내고, 분기기에서는 차륜이 레일이 끊긴 틈을 지나야 한다. 이 두 곳에서 차륜이 한 번 이탈하면 인접 선로나 구조물까지 피해가 커진다.

열차 속도가 높아지면 같은 곡선에서도 차륜이 받는 횡방향 힘이 커져 탈선 여유가 줄어든다. 그래서 고속화는 선형, 노반, 궤도, 신호체계를 함께 개량하는 일로 정의된다(철도의 건설기준에 관한 규정 제2조 제38호). 설계기준도 곡선과 분기기의 탈선 위험을 설계 단계에서 줄이도록 짜여 있다. 곡선반경은 설계속도에 따라 정하고, 부본선·측선·분기기에 연속되는 경우에는 곡선반경을 200m까지 축소할 수 있다(고속철도전용선은 별도 표에 따른다, 제6조 제3항). 곡선반경이 작아질수록 차륜 안내가 중요해지므로, 이런 구간에서 가드레일 설치를 검토한다.

곡선반경 300m 이하 곡선에는 궤간을 넓히는 슬랙을 두며, 슬랙은 30mm 이하로 한다(제12조 제1항). 궤간이 넓어지면 차륜의 위치 관리가 더 어려워지므로 안내 장치의 역할이 커진다.

교량과 터널 같은 선로구조물에는 열차운행 안전에 지장을 줄 우려가 있는 장소에 방호설비를 설치하도록 정한다(제16조 제4항). 탈선 차량이 구조물을 파손하면 복구가 어렵고 비용도 커진다. 가드레일은 구조물 보호와 사고 후 정리를 쉽게 하는 역할을 한다.