철도 레일 크로싱 종류와 구조

크로싱 종류와 구조

(1) 크로싱의 종류
크로싱부는 기준선측과 분기선측의 분기기 내측 레일이 교차하는 곳으로, 차륜플 랜지가 다른 레일을 횡단하는 개소에 설치되어 차륜플랜지가 레일을 횡단하기 위 해 플랜지웨이가 필요하다. 이에 플랜지 웨이를 확보하는 방법에 따라 크로싱 (crossing, X'ing, frog)의 종류에는
1) 고정 크로싱 (rigid(or fixed) crossing)

2) 가동 크로싱 (movable crossing)
3) 승월 크로싱 (run-over type crossing) 로 분류된다.
그림 2.11와 같이 고정 크로싱은 가동 부분이 없으며, 차륜의 플랜지가 통과하는 플랜지 웨이(flangeway) 폭을 확보하기 위하여 궤간선 결선부(gap)를 두고 있다. 또한, 차륜이 궤간선 결선부에서 이선 진입하지 않도록 하기 위하여 가드(guard) 를 필요로 한다. 크로싱의 후단 레일이 교차하는 부분을 노스(nose)라 부른다. 크 로싱부에 있어서 리드레일(lead rail)에서부터 노스까지 상기의 결선부에서 차륜이 빠지는 일이 없이 원활하게 통과할 수 있도록 차륜답면 형상에 따라 결선부의 레 일(윙레일)을 외측으로 높게 하고 있지만, 차륜이든 레일이든 모두 일정한 형상으 로 유지될 수 없으므로 다소라도 충격이 발생하게 된다.
이 충격을 기본적으로 없도록 한 것이 노스가동 크로싱이며, 충분한 길이를 가진 노스를 움직이는 것으로 선로를 구성한 측의 플랜지 웨이를 닫으므로 결선부가 존 재하지 않게 된다. 즉, 가동크로싱은 궤간선 결선부를 없애기 위하여 가동레일을 전환시키는 것이며, 이선진입 방지를 위한 가드가 불필요하다고 하여 가드가 없는 분기기도 있다. 승월크로싱은 승월분기기에 사용되는 분기기로 차륜이 본선레일을 올라 타고 가는 것이다.

그림 2.11 크로싱 구조

(2) 고정 크로싱

고정 크로싱의 종류에는 제조방법에 따라

1) 조립크로싱
2) 망간(manganese)크로싱
3) 용접크로싱
4) 압접크로싱이 있다.
우리나라에서는 일반적으로 조립크로싱을 예전부터 사용하여 왔으나, 교통량이 많 은 곳은 망간크로싱을 이용하고 있다.
이들 크로싱의 개략적인 가격차는, 조립크로싱이 가장 싸고, 압접크로싱은 망간크 로싱보다 조금 싸다. 그러나 조립크로싱은 내구성이 떨어져, 상급선의 분기기로는 망간크로싱을 주로 사용하고 있다. 압접크로싱은, 전후단의 용접이 용이하고 망간 크로싱보다 낮은 비용과 내구성을 얻도록 고안된 크로싱이다.

가. 조립 크로싱(built-up crossing, boltde rigid crossing)
조립 크로싱은 긴 노스레일(nose rail), 짧은 노스레일과 윙레일(wing rail)을 간격 재와 볼트로 조립한 것으로 다음과 같은 종류가 있다.
1 상판 조립크로싱
2 볼트체결 무상판 조립 크로싱 3 N레일용 조립크로싱
이 외에 노스블록크로싱(그림 2.12참조)으로 일본의 하드센터형 조립크로싱과 형 태가 비슷하고 노즈부를 망간주조로 제작하여 일반레일과 볼트로 연결된 크로싱으 로 노스블록 마모시 교체가 간단하고 유지보수에 용이하여 현재 저속운행구간인 차량기지창이나 도시철도에 사용되고 있다.
상판 조립크로싱은 초창기의 분기기에 사용하던 것으로 긴 노스레일, 짧은 노스레 일과 윙레일을 간격재와 볼트로 조립한 후에 크로싱을 상판에 리벳트로 연결한 것 이다. 볼트체결 무상판 조립 크로싱은 그림 2.13에서 보는바와 같이 간격재를 크 게 하여 다수의 볼트로 노스레일과 윙레일을 조립한 크로싱이며, 상판 조립크로싱 에 채용하였던 대상판 및 리벳트를 이용하지 않고, 타이플레이트를 사용하여 침목 에 고정시킨다. 그림 2.14에 나타낸 N레일용 조립크로싱은 NS레일용 분기기에 사 용되고 있는 크로싱으로 상판은 사용하지 않으며, 이전에는 쌍둥이 훅 타이 플레 이트를 사용하였으나, 현재에는 분기용 베이스 플레이트(크로싱용)와 나사스파이크 로 침목에 체결하고 있다. 윙레일과 노스레일의 갈아 탐을 원활하게 하기 위하여 윙레일 두부 측면을 단조(鍛造)하여 북돋는 경우도 있다.

그림 2.12 노스블록크로싱/그림 2.13 볼트체결 조립크로싱/그림 2.14 50N레일용 조립크로싱

나. 망간크로싱(manganese crossing)

망간크로싱은 고망간강(manganese steel)을 사용하여 일체 주조로 제작되는 크로 싱으로 다음과 같은 특징이 있다. (내구성이 보통 크로싱의 약 10배)
1 끈질겨 갈라지기 어렵고, 흠이 생겨도 진전이 느리다.
2 가공경화성이 있어 차륜이 통과하는 것에 의하여 경도가 Hs 30에서 Hs50~60으 로 증가한다.
3 내마모성이 있다

그러나, 사용함에 따라 단부손상에 의한 운행지장이 다소 초래되어 지속적인 연구 와 단면개량이 이루어지고 있다.
망간크로싱에 사용하는 고망간강이 가공경화(硬化)를 일으키는 특징을 살려, 사용 전 폭약으로 경화시킨 크로싱을 표면가공형 망간크로싱이라 하며, 큰 축중(軸重)이 통과하는 철도궤도에서 호평을 받고 있다.
이러한 잇점 때문에 망간크로싱은 본선용 분기기에 사용되는 일이 많다. 그림 2.15에 60kg 레일용 망간크로싱의 예를 나타낸다. 우리나라에서는 망간크로싱의 재료로 고망간 주강품 3종(SCMnH3)을 이용하고 있으며, 화학성분은 C 0.90~ 1.20%, Si 0.30~0.80%, Mn 11.0~14.00%, P 0.050%이하, S 0.035%이하로 되어 있다.

그림 2.15 60kg레일 망간크로싱