캔트 cant

 

김경수 선로이야기 (tistory.com)

캔트는? [철도의 건설기준에 관한규정] 용어의 정의에서 다음과 같이 정의하고 있다.

 

“캔트”(Cant)란 차량이 곡선구간을 원활하게 운행할 수 있도록 안쪽 레일을 기준으로 바깥쪽 레일을 높게 부설하는 것을 말한다

 

차량이 곡선을 통과할 때 원 운동에 의하여 외측으로 벗어나려고 한다.

원심력에 의해 차량이 탈선, 전복 또는 승차감을 나쁘게 하고, 외측 Rail에 부담을 크게 주어 Rail에 손상을 준다.

이러한 악영항을 방지하기 위하여 분기부에 부대되는 곡선을 제외하고는 내측레일 기준으로 외측궤도를 적당히 높여 원을 통과하는 차량의 무게중심을 가능한 궤도중심부근으로 놓고자 Cant를 설치한다.

Cant의 크기는 당해곡선반경, 열차의 운행속도 등을 고려햐여 최대크기를 자갈궤도는 160밀리미터 콘크리트궤도는 180밀리미터로 "철도의 건 설기준에 관한규정" 에 정하고 있다.   

 

곡선에서 캔트를 초과하여 고속으로 주행하다 원심력에 의해 탈선으로 이어진 스페인 고속열차 탈선사고 동영상을 먼저 보기로 한다.

곡선에서 열차속도와 캔트가 열차운행에 얼마나 중요한지 이해할 수 있을 것이다.

 

 

동영상보기

http://media.daum.net/foreign/others/newsview?newsid=20130726081205454

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

위의 식 중 라래 오타를 다음과 같이 수정함.

수정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

선로에는 다양한 속도의 열차가 주행한다.

그러므로 그 곡선을 통과하는 최고속도의 열차를 기준으로 위의 균형 캔트 식에 의해서 캔트 값을 구한다.

하지만 그 값(캔트량)이 가장 적당한 캔트라고 볼 수는 없다.

우리(유지보수 관리자)는 여기서 "최대 설정캔트"와, "최대 부족캔트"량을 알고 적당한 캔트를 붙인다.

무슨 소린가 하면,

어떤 선로의 곡선에서 그 곡선이 허용한 최고속도로 운행하는 열차가 많고 적음에 따라 "최대 부족캔트량"을 적의 적용한다.

즉 그 곡선에 고속으로 달리는 열차가 많으면 캔트를 높게 하고, 저속으로 달리는 열차가 많으면 캔트를 적게 한다.

또한 유지보수를 하면서 외측레일에 횡압이 많이 가해져서 설정 캔트 보다 캔트가 부족하게 되면 캔트를 조금 높여 주어야 하고, 내측레일에 수직하중이 가해져 캔트가 초과대면 캔트를 줄여 주면 된다. 그 외 곡선에서 궤간확대, 편마모 등 여러 요인을 판단하여 유지보수관리책임자는 캔트를 적의 조정한다.  

    

 

 

여기서 "최대설장캔트"와 "최대부족캔트"에 대한 이해가 안될까 하여 보충설명을 하면 곡선을 통과하는 최고속도의 열차에 맞게 균형캔트공식을 적용하여 캔트를 붙이면 원심력에 의한 열차의 안전성은 좋와지나 열차가 곡선에서 정차하였을 경우 차량의 무게중심이 내측으로 기울어져 탈선의 우려가 있습니다. 그래서 "최대설정캔트"를 제한 하는 것이다.

반대로 "최대부족캔트"는 그 곡선을 최고속도로 통과시 열차가 원심력에 의해 곡선외측으로 탈선하지 않도록 "최대보족캔트" 한계값을 정하여 둔 것이다.    

 

 

 

 

 

 

 

 

선로유지관리지침의 제12조(캔트의 설치)는 "철도의 건설기준에관한 규정"과 중복으로 삭제하였음(2016.12.30) 

 

 

 

 

 

완화곡선에 있어서의 캔트체감은

아래 규정에서와 같이 완하곡선이 있는 경우 완화곡선 전체의 길이에서 체감을 하고, 완하곡선이 없는 경우에는 원곡선 양단에서 캔트의 600배 이상의 길이에서 순차적으로 체감하여야 한다.

즉 캔트가 60mm인 경우 60×0.6=36임으로 36m의 길이에 걸처 순차적으로 체감한다.

 

우리는 여기서 중요한 사실을 하나 집고 넘어가야 한다. 안화곡선에서 캔트의 600배 길에에서 순차작으로 캔트를 체감함으로 차량의 대차 고정축거(4.5m) 길이에 따라서 "3점지지"현상이 발생할 수있는 사실이다. 

 

3점지지(三点支持)현상이란?

4개의 바퀴가 달린 고정된 축거가 완화곡선을 통과시 캔트의 변화율에 따라 내개의 바퀴(4점지지)가 선로의 수평부정(水平不整) 등으로 3점에서 중량을 지지하고 1점의 축이 가벼워 부상 탈선하려는 염려가 있는 현상을 말한다.

그러므로 완화곡선에서는 미세하나마 뒤틀림(twist)현상이 발생한다. 

※ 궤도검측기록지에서 완화곡선구간 뒤틀림(twist)을 면밀히 관찰해 보면 알 수 있음.

 

"3점지지"현상은 완화곡선 뿐만 아니라 일반 곡선 또는 직선구간에 서도 발생함으로 유지관리자는 좀더 깊은 이해가 필요하다. (이를 twist 뒤틀림 현상이라고 합)  

 

 

 

 

철도공사 사규 "열차운전시행세칙"에 정의 된 분기기 통과속도이다.

분기부에는 장(長)침목을 사용함으로 분기기 철차번호에 따라 리드곡선반경이 달리함으로 그 곡선반경에 따른 캔트를 붙일 수가 없다. 그러므로 분기부는 철차번호 별 리드곡선반경을 달리함으로 이에 합당한 리드곡선 통과 속도를 규정에 정의 하고 있다.

지금은 분기기도 대부분 탄성분기로 부설 함으로 탄성분기기는 곡선텅레일을 사용하여 리드곡선반경이 많이 완만해 진 분기기도 있다.   

 

 

선별로 선로 최고속도가 다르므로 각 선별  곡선별 최곡속도가 조금씩 다르다.

유지관리자는 자기가 관리하고 있는 선로의 최곡속도, 열차회수, 열차별 최고속도 등은 파악하고 있어야 한다. 이는 위에서도 말했 듯이 곡선별 캔트를 정하는대 매우 중요한 자료가 된다.  

 

 

아래는 예제를 통하여 곡선별 캔트를 구하여 보았다.

 

 

 

 

3.4.4.2 캔트 부족
일반철도 선로를 주행하는 모든 철도 차량은 100㎜ 이하의 캔트 부족 한계값(최소 곡선 반경 및 차량 운행 속도 고려) 내에서 안전운행이 보장되어야 한다.

[일반철도차량 기술수준]

 

김경수  코레일선로사랑이야기

 

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