도상횡저항력의 중요성

자갈도상 선로에서

도상 횡저항력은 레일의 온도축력이나 신축량에는 관계가 없지만 장대레일의 좌굴방지에는 매우 중요하다. 횡저항력과 침목의 횡변위량의 관계는 도상 종저항력과 레일 이동량의 관계와 유사하지만 침목의 횡방향 한계 이동량을 2㎜ 정도로 취급하고 있다.

 

특히 2종자갈치기, 1종기계작업 등 도상이완작업을 시행 한 경우에는 DTS작업 또는 CO작업을 즉시 시행하여 도상횡저항력 확보를 해야 한다 

도상 횡저항력의 일정치는 침목 배치수․중량․형상 및 도상 다짐상태․ 단면형상․단위 용적량․입도 등에 따라 다르게 되지만, 일반적으로 침목저면의 마찰저항과 침목단부의 도상의 전단저항의 2개요소로 구성된다. 따라서 침목중량이 크고 침목표면이 거칠면 마찰저항은 커진다. 궤도가 안정된 후 일반철도에서는 500kg/m 이상으로 규정하고 있다.

(고속철도 900kg/m 이상, 일본 신간선의 경우 보통 8∼10kg/㎝)이 도상 횡저항력(레일 한쪽, g : kg/m)은 도상자갈중 궤광을 궤도와 직각방향으로 수평이동 하려할 때 침목과 도상자갈사이에 생기는 1m당의 최대저항력(㎏f/m)을 말하며, 침목이 2mm 이동시 측정되는 횡저항력을 침목 1개 또는 수본을 측정하여 평균시험값을 단위 m당 레일 연장으로 아래와 같이 환산하여 사용한다.

 

 

 

여기서 P : 침목 횡저항력(kg)
           a : 침목 배치간격(m)

 

 

 

장대레일구간의 도상자갈 표준단면

 

 

 

아래 표는 표준단면에서 도상자갈이 부족할경우 도상저항력의 감소율과

그리고 2종자갈치기 등 도상이완 작업 후

도상저항력 감소율을 나타낸 것이다.

 

[철도청(1993년) 선로보수자료집]

 

 

  위의 표에서 보듯이 장대레일구간에서 도상자갈은 레일의  횡저항력과 매우중요한 관계에 있다. 그러므로 좌굴방지를 위해서는 도상분니, 뜬침목, 어께자갈(10cm) 확보 등 자갈 관리를 철저히 해야 한다.

특히 1,2종 장비작업의 경우 작업 후 도상저항력이 약화됨으로 작업 후 DTS작업 등으로 도상자항력 확보를 해야하고 일교차가 심한 봄가을에는 야간작업시 레일이 수축되었다가 낮에 기온이 올라가면 레일이 늘어남으로 좌굴의 우려가 있으니 세심한 관찰이 필요하다.

 

 

 

선로유지관리지침

장대레일의 궤도 구비조건

 

제94조(궤도구조 등) ① 일반철도 장대레일의 궤도구조는 주로 좌굴방지와 과대 신축방지의 목적을 위하여 다음 각 호의 조건을 구비하여야 한다.
   3. 침목은 원칙상 PC침목으로 하고 도상횡저항력 500 kgf/m 이상, 도상종저항력 500 kgf/m 이상이 되도록 침목을 배치하여야 한다.
  4. 도상은 깬자갈로 하고 도상저항력이 500kgf/m이 되도록 도상폭 및 두께를 확보하여야 하며 필요시 장대레일 설정전에 도상저항치를 확인하여야 한다.

 

[선로유지관리지침 2023.05.08개정]

제83조(궤도구조 등) ① 일반철도 장대레일의 궤도구조는 주로 좌굴방지와 과대 신축방지의 목적을 위하여 다음 각 호의 조건을 구비하여야 한다.
1. 일반구간의 장대레일 양단에는 원칙적으로 신축이음매를 사용하는 것으로 하되 경우에 따라 완충레일을 부설할 수 있다.
2. 레일은 50kg레일 또는 60kg레일의 신품레일로 하되 정밀검사를 한 후 사용하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
3. 침목은 원칙상 PC침목으로 하고 도상횡저항력은 평균 800 kgf/m 이상, 최소 600 kgf/m 이상이 되도록 침목을 배치하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
4. 도상은 깬자갈로 하고 도상횡저항력은 평균 800 kgf/m이상, 최소 600 kgf/m 이상이 되도록 도상폭 및 두께를 확보하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
5. 교량위 레일체결부 및 침목과 거더와의 체결부는 횡방향의 저항력을 가질 뿐 아니라 부상을 충분히 방지할 수 있는 구조이어야 한다. 그러나 무도상교량과 5m 이상의 유도상교량에 있어서는 전후방향의 종저항력을 주지 않도록 하여야 한다. 또 교대와 교각은 장대레일로 인하여 발생하는 힘에 대하여 충분히 견딜 수 있는 구조이어야 한다.
6. 장대레일을 곡선상에 부설할 때에 양쪽 신축이음매의 위치는 가능한한 곡선 시종점 부근의 직선상에 설치하여야 한다.
② 고속철도 및 일반철도 고속화 구간(V ≥ 150km/h, 60E1 레일용 침목)의 도상횡저항력은 평균 900kgf/m 이상, 최소 650kgf/m 이상이 되도록 한다. <개정 2023.05.08.>
③ 도상횡저항력은 과대한 틀림, 도상작업, 차량의 이상진동 등 자갈도상의 이완이 발생하여 도상횡저항력이 저감되었다고 판단되는 시기에 확인하여야 하며, 연장 50m 이내에서 최소 3개 지점 이상 측정하여야 한다. <신설 2023.05.08.>

아래 도상저항력 측정 참고

도상 횡저항력측정 (tistory.com)

도상 횡저항력측정

 

김경수 선로이야기 (tistory.com)

김경수 선로이야기