철도차량의 적재하중 위치에 따른 횡압 분포에 관한 고찰

초록

차량이 선로를 주행하면서 레일에 작용시키는 수직방향의 하중을 윤중이라고 한다. 정적윤중이 차량의 자중만큼만 검출된다면 횡압은 ‘0’이라고 볼 수 있다. 그러나 차량이 주행하게 되면 윤중감소가 발생하고 아울러 차륜 플랜지와 레일의 접촉으로 횡방향 하중이 발생하는데 이것을 횡압이라고 부른다. 어떠한 경우에라도 횡압이 윤중보다 커지게 되면 탈선의 위험성은 그만큼 높아지는 것이다. 횡압은 주로 곡선을 통과할 때 초과 원심력에 의한 외궤측에서의 발생하는 횡압과 차량의 좌우 진동(Rolling, Yawing)에 의한 횡압으로 대별되고 보통 측정하는 횡압은 이들이 혼합된 것이다. 철제차륜을 가지는 철도차량에 적용하는 횡압은 철도차량기술기준에 허용한도가 정해져 있다. 횡압의 허용한도는 측정 전구간에서 일정치 이상의 횡압과 일정치 이하의 윤중을 읽고 이것에 대응하는 횡압도 함께 읽어 기준에 적용한다. 좌우 차륜의 윤중을 합하여 축중으로 계산하고 이때 발생하는 횡압도 좌우를 더하여 일정비율을 허용하게 된다. 차륜의 횡압이 과도하게 작용하는 경우에는 레일이 지지하지 못하고 넘어가거나(Roll Over) 옆으로 밀리는 현상(Shift)에 의해 차량이 탈선하는 경우가 있다. 이 경우에는 궤도에 작용하는 수직력과 연계된 횡압허용한도의 기준으로 판단하는데 궤도 구조 및 강도에 따라 이 기준이 달라질 수 있다. 본 논문에서는 편적으로 인한 횡압의 변화를 고찰하였다.