철도와 레일 사이에는 왜 일정한 틈이 필요한가요?

Question

기차가 지나가는 선로를 자세히 살펴보면 레일 사이에 일정한 간격들이 존재하는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 구조를 설계할 때 어떤점들이 고려되는지 의견 부탁 드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

철도레일 사이의 틈이 필요한 가장 큰 이유는 열팽창 계수 차이 때문입니다. 온도 변화에 따라 레일이 늘어나고 줄어들기 때문입니다.

철로 된 레일은 여름처럼 온도가 높아지면 길이가 조금 늘어나고, 겨울처럼 추워지면 다시 줄어드는 재료 본연의 특성을 가집니다. 만약 틈이 전혀 없다고 가정해보면 더운 날 레일이 서로 밀리면서 휘거나 솟아오를 위험이 발생할 수 있습니다. 그리고 반대로 틈이 너무 크면 기차가 지날 때 충격과 소음이 커지고 승차감은 물론 안전상 위험할 수 있습니다.

이런 이유들로 레일의 재질, 길이, 지역의 온도 차이, 열팽창 정도, 열차 속도 등 많은 것들을 고려해서 간격을 정하게 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

레일 사이의 틈은 철이 온도 변화에 따라 팽창 수축하는 성질을 고려해 만든 것으로 여름철 고온에 레일이 늘어날 공간이 없으면 선로가 휘어지는 좌굴 현상이 발생할 수 있습니다 또한 열차 하중과 진동 시공 오차 유지보수 편의성 등도 함께 고려하여 적절한 간격을 설계합니다 최근 고속철도에서는 긴 레일을 용접한 장대레일을 많이 사용하지만 대신 특수 체결장치와 침목으로 레일의 팽차력을 분산시켜 안정성을 확보합니다

Answer 3

안녕하세요. 한성민 전문가입니다.

열팽창이 고려되는 것입니다. 기차레일이 열을 받으면 열팽창을 합니다. 이때, 벤딩되는 현상을 막기 위해 일정한 간극을 두는 것입니다.