신축이음매 부설 및 유지관리

우리나라의 장대레일부설은 1966년 시흥-안양간 시험부설 후 점차적으로 경부본선부터 확대하여 나아갔다. 

기존선의 장대레일 부설은 우선 판형교량, 구교, 터널, 곡선반경 등 구조물이 개량되지 않아 좌굴저항에 대한 횡저항력 확보가 되지 않았고,

분기부도 탄성분기기가 아닌 조립식 분기기로 부득이 장대레일을 구조물 전후와 역구내 분기부 전후에 신축이음매를 두어야 했다.

 

그리고 장대레일의 재설정에 있어서도 레일인장기 도입 전에는 주로 가열기를 사용하여야 함으로 일일 선로차단시간에 시행할 수있는 작업량이 한정되어 있어 장대레일은 1000m∽1500m로 하고 신축이음매를 두었다.

 

내가 근무했던 영주지방철도청 관내에도 1994년도에 최초 제천-고명간 장대레일 부설을 시작으로 하여 1996년도 선로개량사업이 시작되면서 본격적으로 장대레일을 확대 부설하였다.

당시만 해도 장대레일은 재설정 등 유지관리에 어려움이 있어 장대일로의 선로개량을 꺼리는 편이었다.  그러던 중 내가 1998년 선로계장으로 와서 본격적으로 반경 400m곡선까지 장대레일을 부설하였다.

 

장대레일을 부설하면서 재설정에 대하여도 직접 현장에 참여하고 교육하고 문제점을 개선하면서 잘 시행하였다. 그러고 나니 직원들의 재설정 기술도 향상되었고, 또한 2000년부터 주간 대기온도법을 처음 시행하면서 야간 차단시간이 아닌 주간에 시행함으로 작업능률 향상과 효과도 좋왔다. 

 

장대레일의 유지관리 중 재설정을 시행하여야 하는 지 여부를 판단하는 기준도 신축이음매부의 스토로크 이동량을 잘 살펴보면 알 수있다.

 

그러므로 신축이음매부는 매월 1회이상 점검 측정 기록하여 두어야 한다. 경부고속철도의 건설 부터는 장대레일에 신축을 두지 않았다. 하지만 기존선은 위에서도 말했듯이 선로조건에 따라 어쩔 수없이 신축을 두어야 한다. 그러므로 신축을 잘 관리하여야 한다.

 

신축이음매부 부설과 유지관리에 관하여 내 경험과 각종 지침을 토대로 작성했다. 다소 상이한 점이 있어도 양해바라며 의문사항이 있으면 뎃글 남겨주시기 바란다.

 

[신축이음매장치의 부설]

◎ 신축이음매장치의 설치 기준  
1. 신축이음장치 상호간의 최소거리는 300 m 이상으로 한다.  
2. 분기기로부터 100 m 이상 이격되어 설치하여야 한다. 
3. 완화곡선 시·종점으로부터 100 m 이상 이격되어 설치하여야 한다.  
4. 종곡선 시·종점으로부터 100 m 이상 이격되어 설치하여야 한다. 
5. 부득이 교량상에 설치하는 경우 1개 상판 위에 설치하여야 한다.

◎ 신축이음매장치 부설 재한
1. 종곡선 구간
2. 반경 1000 m 미만의 곡선 구간 
3. 완화곡선 구간
4. 구조물 신축이음으로부터 5 m 이내  
5. 기타 노반강성 변이 구간

[선로유지관리지침 제90조]

 

▣ 자갈궤도 신축이음매장치 시공

◎ 시공일반
1. 자갈궤도용 레일신축이음장치의 부설은 침목배열, 상판설치, 이동레일과 텅레일 설치, 침목계재 설치, 도상자갈 보충, 용접 및 정리 작업의 순으로 시행 
2. 시공 장소, 시기 및 방법 등에 대하여 미리 계획을 수립
3. 운행선로에서 시공 시에 선로 차단이 필요한 경우 차단협의
4. 편측 텅레일 레일신축이음장치는 열차진행 방향에 대하여 배향으로 부설 
5. 레일신축이음장치는 현장 여건에 따라 부설 방법
① 레일신축이음장치를 조립된 상태로 직접 부설하는 방법
② 레일신축이음장치를 설치예정개소 현장 부근에서 조립하여 옆 또는 길이 방향으로 밀어 넣는 방법
③ 부설현장에 직접 침목을 배열하고 이동레일과 텅레일을 부설하여 체결하는 방법, 이 경우에는 레일신축이음장치용 침목상판의 설치와 이동레일 접합 등의 부분조립은 본 작업에 앞서 시행 
6. 레일신축이음장치의 재료와 설치는 설계도 등에 의한다.
7. 스트로크 설정 시는 레일온도를 측정하여 중위온도일 때는 텅레일 끝단을 이동레일 0점 위치에 맞추어 놓고 중위온도에서 5 ℃ 이상 차이로 설정할 때는 온도 차이 1℃ 에 대하여 1.5 mm의 비율로 정정 
8. 레일신축이음장치 부설 후에 설계도 등에 의거한 궤간 확인 및 텅레일의 밀착상태를 확인 
9. 시공 후에는 시공기록 작성

 

◎ 레일신축이음장치의 부설

1. 침목은 일정한 간격으로 레일과 직각으로 부설하고 특히 텅레일과 받침레일의 중복부분의 특수상판의 간격과 방향이 소정의 보수가 되도록 이 부분의 침목에 대하여는 주의를 하여야 한다. 
2. 신축이음매는 구조상 궤간 및 줄마춤의 치수가 일반선로와 다르므로 도면에 따라 정밀하게 부설하여야 한다.  

3. 레일신축이음장치의 부설레일신축이음장치의 부설은 현장반입 방법, 부설위치 및 부설방법 등에 대하여 사전에 계획수립
4. 부필요한 부설 장비를 사전에 검토 선정 
5. 시공 조립검사를 완료한 상태에서 레일만 해체하여 1세트로 현장으로 운반하고 조립 시공 
6. 조정
① 레일신축이음장치는 현장으로 운반한 후에 조립상태를 검사․확인
② 양쪽에 신축부를 가진 레일신축이음장치를 조정할 때는 양쪽 각각의 장대레일 신축을 고려
가. 일반구간 쪽의 신축부는 장대레일의 신축량에 따라 중간 정도 움직인 위치(중앙 위치)와 비교하여 조정
나. 교량 쪽의 신축부는 거더 상부의 신축량에 따른 교량상의 축력을 고려하여 조정 이때의 조정은 신축량 변화가 중간일 때 신축부의 스트로크를 조정한다.
③ 양쪽에 신축부를 가진 레일신축이음장치는 레일신축이음장치의 중간 부분이 고정 지점이기 때문에 두 신축부를 별도로 조정
가. 일반구간 쪽 신축부의 스트로크가 중위온도일 때 텅레일 첨단이 중간 구멍에 가도록 조정 
나. 교량쪽 신축부의 스트로크가 거더의 연평균 온도일 때 텅레일 첨단이 중간 구멍에 위치하게 한다.

 

 

◎ 신축이음매장치의 검사

 

▣ 콘크리트궤도 신축이음매장치 시공

◎ 레일신축이음장치의 부설
1. 기본 레일 두부에 낸 펀칭마크(punching mark, φ2 mm 각인)는 중위온도에서 텅레일 첨단의 위치이며, 텅레일의 첨단과 비교하여 신축을 파악하는 데 이용
2. 교량신축이음위치에 레일신축이음장치가 설치될 경우는 교량신축이음 상부에 매달린 철재침목의 간격이 크로스바(crossbar) 제어시스템으로 항상 일정하게 유지되도록 연결
3. 조정 레일신축이음장치 스트로크 설정 시의 시동하중과 제동하중은 서로 상쇄되는 것으로 가정하고, 열차 통과 시의 구조물 처짐에 의한 신축은 변화량을 고려하지 않는다.
① 토공구간쪽 신축부의 스트로크는 온도에 따른 장대레일 신축량을 고려하여 펀칭마크 중간 위치와 비교하여 조정
② 교량쪽 신축부의 스트로크는 온도에 따른 교량거더의 신축량을 고려하여 펀칭마크 중간 위치와 비교하여 조정

 

⑤ 교량쪽의 신축부 조정에 관한 특별 조건기온의 급격한 변화가 일어날 때 신축부를 조정
4. 레일신축이음장치 부설은 다음의 각 호에 따라야 한다.
① 레일신축이음장치 부설하기 전 조립, 위치 등에 대하여 사전 검토 
② 레일신축이음장치 반입시 제품의 손상, 틀림 등을 확인 검사 
③ 레일신축이음장치는 정확히 조립하여 최종 검사를 통과한 제품만 현장에 부설 
④ 이동레일의 이동을 원활하게 하기 위하여 철재침목부터 신축부 방향으로 기본 레일 끝부분까지는 클램핑 플레이트로 체결
⑤ 텅레일의 선단부가 손상되지 않도록 주의하고, 조립․운반․부설 시에 손상을 방지할 수 있도록 보호조치를 취하며, 부설 전에 제품의 손상, 틀림 등을 확인 검사
⑥ 레일신축이음장치는 일체로 현장에 운반하며, 하화는 리프팅 유닛(lifting unit) 등을 이용 
⑦ 레일신축이음장치 부설시 사전에 위치를 표시하며, 부설 후에 이동부분을 청소하고 그리스 또는 기계유를 도유
⑧ 레일신축이음장치의 수평 선형 조정은 아래와 같다.
가. 수평 선형조정이 최소화 되도록 정확한 위치에 레일신축이음장치를 내린다.
나. 수평 선형은 3차원 정밀측량기로 확인하고, 궤광받침대의 수평조절나사로 조정하며, 텅레일 구간의 조정 시 주의
⑨ 레일신축이음장치의 수직 선형은 아래와 같이 조정 
가. 레일신축이음장치의 수직 선형 조정은 3차원 정밀측량기로 최대 허용 오차 ±2 mm 내로 한다.
나. 수직 선형은 침목에 설치하는 수직조절볼트를 이용하여 실을 띄어 조정한다. 스핀들의 회전이 원활하도록 수직조절볼트 구멍에 윤활유를 도유 
다. 하부 콘크리트를 보호하도록 수직조절볼트에 콘크리트 블록이나 스틸플레이트(100 × 100 × 5 mm)로 지지
라. 높이 조절 시 침목 상부에 과부하가 발생하지 않도록 동시에 최대 3개 이상의 침목을 들어 올리지 않도록 
마. 하중이 균등하게 전달되도록 궤광받침대나 수직조절볼트를 설치
⑩ 텅레일과 이동레일이 겹치는 부분은 표준도면에 따라 설치하여 체결하고 장대레일 설정 후에는 궤간외측 레일두부에 스트로크 이동 허용한계를 표시
⑪ 스트로크 설정 시에 설정온도 범위(장대레일 22~28 ℃, 교량거더 15 ℃)에 있을 때는 텅레일 끝을 기본 레일의 펀칭마크 위치에 맞추어 놓는다.
⑫ 레일신축이음장치용 상판은 콘크리트 침목 위에 1/20, 1/40 기울기로 부설 
⑬ 유지보수 시에도 펀칭마크(φ2 mm 각인)를 신축에 대한 기준으로 한다.
⑭ 레일신축이음장치 부설 후에는 궤간을 측정하여 적합여부를 확인하고, 텅레일의 밀착상태를 확인
⑮ 콘크리트 타설 전에 교량신축장치의 유간 조정표를 계산하여 교량 신축 사이 두 개의 침목 간격을 결정한다. 유간조정표는 교량 온도에 따른다.
⑯ 강교 또는 콘크리트교에 레일신축이음장치를 부설하는 경우 교량온도를 측정하며, 측정한 온도로 계산하여 텅레일 첨단과 이동레일의 첫 번째 체결장치 중심 간의 거리를 조정
⑰ 텅레일과 이동레일의 용접은 제한된 온도 범위 내에서 한다.
⑱ 레일신축이음장치의 이동레일이 허용 오차 2 mm 범위 내에서 직각 상태를 유지하고 있는지를 확인 후 용접한다.
⑲ 텅레일 위치의 허용 오차는 2 mm 를 벗어나서는 안 된다.
⑳ 콘크리트를 타설한 후 교량 유간 사이의 침목 고정용 수직조절볼트를 철거
 설치 후에는 이 기준 3점검 항목(checking list)과 검사표(test sheet)에 따라 레일신축이음장치의 선형, 궤간, 및 모든 장치들을 최종 점검

 

◎ 신축이음매장치 유지관리

1. 선로순회 점검 시 신축이음매부 검사를 시행하여 이상발견시 신속히 보수하여야 한다.
2. 텅레일에 형성되는 플로는 정기적으로 연마를 하여 제거하여야 한다.  
3. 신축이음매장치의 보수는 신중히 하고, 침목은 견고히 다져야 한다. 또 궤간, 줄맞춤 치수는 일반선로와 상이하므로 보수시의 검측은 표준도면과 대조하여 정확히 하여야 한다. 가이드플레이트는 해체하지 않고 윤활유를 칠해준다.  
4. 곡선중의 신축이음매는 신축이동에 따라 곡율이 나빠지지 않도록 정정작업을 철저히 하여야 한다.
5. 신축이음매와 장대레일간의 이음매보수에 대하여도 이음매처짐 등이 생기지 않도록 보수하여야 한다.

 

◎ 신축이음매장치 교환
1. 비가공부 : 일반궤도 마모기준 적용
2. 고정텅레일 가공부 : 분기기 텅레일 마모기준 적용
3. 텅레일 및 이동레일에 운전상 위험 우려가 있는 것 또는 보수 가 곤란하다고 판단되는 것 
4. 고속철도의 경우 균열 또는 결함(레일검사기준 결과) -X₁, X₂또는 S로 분류된 경우 즉시 교체

 

◎ 신축이음매부 점검

장대레일을 부설하거나 제설정의 경우 또는 신축이음매의 부설의 경우 "부설온도", "제설정온도" 제설정당시 레일절단의 길이를 "장대레일관리대장"에 기록하여 두어야 하고,

신축이음매부 스토로크는 "±0"의(펀칭마크) 위치에 두어야 한다.

하지만 현장여건과 시공조건 등 여러상황에 따라 스토로크를 "±0"(펀칭마킹)에 두지 못하는 경우가 있다. 

그럴 경우에도 부설 또는 제설정온도에 따라 레일온도와, 스토로크를 정확히 기록하여 두어야 한다.

향후 장대레일이 4계절을 지나면서 스토로크 이동량을 매월 검측하여 이동량을 보고 제설정을 해야 하는 지 판단하는 자료가 된다.

 

아래 링크는 개구량에 대한 계산공식이다.

이를 활용하여 신측이음매부의 스토로크 이동량이 정상적인지 아니면 비정상적인지를 판단하여 장대레일 제설정여부를 결정하는 대 활용하여야 한다.

 

신축이음매부 개구량 계산공식

개구량(신축이음매부 스토로크 이동량) (tistory.com)

개구량(신축이음매부 스토로크 이동량)

 

※ 본문내용 "선로유지관리지침" 및 "표준시방서" 참고 작성

 

선로유지관리지침(2023.05.08개정)

제182조(신축이음매 점검) 신축이음매 점검은 다음 각호에 따른다. <개정 2016.12.30., 2023.05.08>
1. 점검종류
가. 일반점검 : 선형, 텅레일 상태, 체결상태 및 각종 안전수치 등을 점검 시행하여야 한다.
나. 정밀점검 : 안전치수 및 부품 점검, 궤간 특별 확인
2. 점검대상 및 주기
가. 일반점검 : 전 개소에 대해 월 1회 이상 점검을 시행하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
나. 정밀점검 : 전 개소에 대해 연 1회 이상 점검을 시행하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
3. 일반점검 항목
가. 선형상태(궤도보수점검 결과 필요할 경우 특수 궤간측정기를 사용하여 궤간 측정)
나. 텅레일 상태(이빠짐, 직각틀림, 밀착도)
다. 자갈단면
라. 침목 상태
마. 레일버팀쇠 및 체결상태 <개정 2016.12.30.>
바. 절연 및 도유 상태
사. 신축이음매 검측값 : 텅레일 직각, 장대레일 신축량 측정 <개정 2023.05.08.>
아. 신축이음매 거리 검측값 : 궤도보수점검 결과 필요할 경우 시행 <개정 2023.05.08.>
자. 재료검사 : 자갈도상단면, 체결장치, 도유, 체결장치 조임, 부속품 상태 확인 <개정 2016.12.30.>
4. 정밀점검 항목
가. 텅레일의 직각틀림
나. 텅레일과 기본레일의 밀착상태
다. A-COTE 값 <개정 2023.05.08.>
라. 도상단면상태
마. 체결상태
바. 도유상태
사. 궤간 측정
아. 온도변화에 의한 기본레일과 텅레일 사이의 이동상태 <개정 2016.12.30.>
자. 기타점검 값 : 각종 안전수치
 [종전 제195조에서 이동 2015.03.19][종전 제188조에서 이동 2016.12.30.]

 

※

다. A-COTE 값 <개정 2023.05.08.>란?

일반적인 신측이음매 스토로크의 측정 값(신측이음매에 규격에 따라 다소 차이는 있지만 62.5mm)

신축이음매 스토로크는 장대레일 재설정 시 중위온도에서 스토로크는 "0"에 두어야 하나 그렇지 못하는 경우 재설정 온도에서 스토로크가 얼마인지를 기록하여 두고, 향후 신축이음매 점검 및 유지관리에 참고자료로 활용해야 한다.

 

신축이음매부 점검부 :&nbsp; 월1회 점검 및 기온의 급격한 변화시 점검이 필요하다.

 

아래 신축이음매부 사진은

2011년 철도공사 시설기술단이 재작 배부한 시설관리업무지침서의 신축이음매 관련이다.

근래에 들어 다시 지침서가 개정된지는 모르겠다.

2011년 시설관리업무지침서(시설기술단) (신축관련)

신축이음매부 점검시 편단신축의 경우 선로의 시종점과 관계없이

텅레일 선단을 바라보고  좌측, 우측을  표기한다.

그리고 양단신측의 경우 선로의 시점쪽 좌우,  종점쪽 좌,우를 표기한다.

 

 

편단 신축이음매

 

양단신축이음매 재설정시 레일을 절단하지 않고 침목이동으로 스토로크 조정

 

 

신축기음매부 텅레일과 기본레일의 접촉부 이동량 흔적 확인

 

 

신축이음부 신축 이동 흔적 하절기 가장 늘어난 지점 표시와 동절기 시축당시 줄어든 지점을 표시를하여 둠

 

 

신축이음매부 동절기 신축흔적 표시하여 둠

 

 

신축이음매부 동절기 수축하였을 때 표시점에서 하절기 늘어난 모습

 

 

텅레일의 이동측정자 보착이 없으면 락카팬으로 막킹하여 이동량 측정한다.

 

 

신축이음부 스토로크 측정자의 부착 훼손상태, 시공 및 유지관리시 훼손되지 않도록 잘 관리를 해야 함

 

 

텅레일 이동 및 아빠짐 등 확인(이동레일과 텅레일의 밀착 및 이동흔적을 확인 할 수 있다.)

 

 

신축기음부 이동레일과 고정레일이 온도변화에 따라 신축할 수 있도록 도유

 

 

신축이음매부 이완된 체결구 점검 보수

 

 

궤간측정

 

 

신축이음매부 스토로크 측정

 

싱축이음매 점검 일크 참고

레일신축이음매 점검 (tistory.com)

레일신축이음매 점검