7.1 설계기준 7.1.1 전차선가선방식 본선지하구간 : 강체전차선방식 ( 제3궤조 ) 본선지상구간 : 강체전차선방식 ( 제3궤조 ) 차량기지 : 강체전차선방식 ( 제3궤조 ) 7.1.2 전압 최저전압 : DC 550V 표준전압 : DC 750V 최고전압 : DC 900V 7.1.3 급전계통구성 본 선 : 상, 하선방향별로구분하여급전계통을구성 차량기지 : 유치선군별 (Group) 급전계통구성 7.1.4 가선설계 1) 전차선높이 전차선 (+) 극의높이는주행노면에서 760[ mm ] 을표준으로하고, (-) 극의높이는주행노면에서 515[ mm ] 를표준으로한다. 2) 지지간격 전차선지지간격은 3[m] 이하로표준으로한다. 노선곡선반경에따른설치간격은다음과같다. 곡선반경전차선지지간격비고 > R 115 3m 115 > R 80 2.5m 80 > R 50 2.0m 50 > R 30 1.5m
7.1.5 부속설비 1) 절연섹션 이절연섹션은급전구분을위해급전변전소와가까운위치에설치해야하고, 열차의상시정차구역은피하여설치하며전기적으로급전구간을구분하기위하여설치한다. 2) 익스펜션조인트 익스펜션죠인트설치간격은 120m 이내를표준으로한다. 3) 앙카링디바이스 강체전차선로의온도변화에의한신축으로흐르는것을방지하기위해일련의전차선중앙에앙카링디바이스를설치한다. 4) 엔드어프로치 강체전차선의시점과종단부및분기개소등에일단의강체전차선끝은차량의집전장치가진입및이탈시문제가업도록설치하여야한다.( 급전구분용으로사용가능할수있다.) 5) 지지금구 지지금구는슬라이드용볼트를이용하여상하를조정하며, 좌우는조정볼트및앙카볼트에의하여조정한다. 6) 케미칼앙카볼트 안내궤조와공용으로설치되지않는특별개소에지지금구를설치하는개소에설치한다. 7) 차체접지판 차체접지판은정거장구내차량정차시에차량양측의대차에어스브러쉬 (Earth Brush) 있는개소에 10m를표준으로설치하여차량이정거장에진입할때자동으로접지판에접촉하도록한다. 8) 표지류 강체전차선로에는각종표지류를안전사고를미연에방지하고보수및운전에용하도록설치한다. 9) 접지 접지는전노선에 F-GV 25[ mm2 ] 부설하고, 지지금구마다 F-GV 10[ mm2 ] 의접지선접속한다. 10) 피뢰기 피뢰기는지상구간에 500[m] 를표준으로하고, 강체전차선로급전구분개소에설치한다. 11) 스팅거설비 차량기지내검수고에차량견인용전력공급을위한스팅거설비를설치한다. 174 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.1.6 급전선로 1) 정급전선 (+) 6/10 kv급 HF-CO 케이블 400 mm2 2) 부급전선 (-) 0.6/1 kv급 HF-CO 케이블 400 mm2 3) 급전선조수 변전소에서인출입되는급전선은충분한통전용량을갖는조수이어야한다. 4) 보조급전선 전기적으로분리된강제전차선과강체전차선간을연결하기위하여보조급전선을설치하며충분한통전용량을갖는조수이어야한다. 5) 급전선및보조급전선지지 클리트 (Cleat) 지지를원칙으로하며급전선및보조급전선이쳐지거나이탈이되지않게해야한다. 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 175
7.2 전기방식및급전전압검토 7.2.1 개요 전기철도의방식선정과기술의적용은전철화에있어서대단히중요한문제이다. 그러므로 각각의시스템여건을고려한적합한전기방식및전압을선정하여야한다. 7.2.2 전기방식선정고려사항 구분수송조건선로조건전력조건장례계획경제성 고려사항 수송대상 ( 여객, 화물, 여객 + 화물 ), 수송거리및수송량 선로조건에적합한가선방식선정 수급전력계통의표준전압및공급용량등을고려 교통수요를예측한장래선로확장을고려한방식선정 초기투자비와투자효과등의경제성검토한전기방식선정 7.2.3 전기방식비교 구분 개 요 직류식 수송수요가높은도심구간에유리 단상 교류식 3 상 고전압을이용한장거 도심간선노선인경량리간선철도에유리전철에유리 전압 DC 750V, 1500V AC 25 kv AC 600V 변전소간격 짧다 ( 약 2~4 km ) 아주길다 ( 약 10 km ) 직류식의약 2 배 전압강하 보통 작다 크다 전차선로 간단 보통 복잡 특 징 통신유도대책불필요 급전전압이높다 변전소건설비증가 차량시스템이복잡 운전전류가높아선택 통신유도대책필요차단이어려움 전원불평형발생 국내적용현황 도시철도및경량전철 간선철도 없음 변전설비가복잡 ( 고조파대책필요 ) 선로길이가짧고피크수요가많은곳에유리 광주도시철도 2 호선의전기방식은수송수요가높고도심구간에유리하며변전설비가간단 하고통신유도대책이불필요하고국내의도시철도및경량전철에사용실적이많은직류신 전기방식을적용한다. 176 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.2.4 급전전압검토 구분직류 750V 직류 1,500V 개 요 경전철에주로사용하며제 3 궤조가선방식을사용 중전철에주로사용하며가공전차선가선방식에사용 부하전류 많다 (100%) 작다 (50%) 사고전류 작다 (50%) 많다 (100%) 전압강하 크다 작다 도체의단면적 크다 (100%) 작다 (50%) 변전소간격 짧다 (2~3km) 길다 (3~4km) 설비의크기 작다 크다 국내적용사례 우이 ~ 신설, 인천 2 호선, 부산 4 호선, 부산 ~ 김해, 의정부, 용인 대구 3 호선, 인천국제공항 광주도시철도 2 호선의경전철의경우부하전류가적고, 전압강하가작을뿐아니라설비 면적이상대적으로작아저심도선로조건을고려한토목구조물의최소화시킬수있는직 류 750V 방식을적용한다. 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 177
7.3 고무차륜 AGT(Automated Guideway Transit) 안내방식검토 7.3.1 개요 고무차륜 AGT은현재유럽, 미국등에서일반적으로 APM(Automatrd People Mover) 라불리우며 콘크리트혹은철제 Guideway 위를 1량혹은다량편성으로전기를동력으로하여무인자동운전시스템 으로정의하고, 일본에서는 고가등의전용궤도위를소형경량차량에고무타이어를부착하여 Guideway 를따라주행하는시스템 으로정의하고있다. 우리나라에서는경량전철기술개발사업으로 K-AGT로명명된표준화차량이개발 제작되어 2005년시운전을완료, 부산교통공사 4호선에채택운영중에있다. 7.3.2 안내방식비교 고무차륜 AGT의경우안내륜을이용하여주향하는방식을채택하고있으며안내륜위치에따라측방안내방식, 중앙안내방식, 중앙측구안내방식으로구분할수있다. 1) 측방안내방식 주행로측면에안내레일을설치하고차량의외측에부착된안내차륜에의하여안내하는방식으로우리나라에서는경량전철기술개발사업으로 K-AGT로명명된표준화사양을규정하고있음. 2) 중앙측구안내방식 < 부산교통공사 4 호선 ( 반송선 ) > 주행로구조물의내측을안내에이용하는방식으로중앙안내방식과유사하다. 3) 중앙안내방식 궤도중심에설치된안내레일과차량중앙에부착된한쌍의안내차륜에의하여주행하는방식 178 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
4) 안내방식비교 < 싱가폴 Bukit Panjang 노선 > 안내방식비교는측방안내방식과중앙안내방식으로비교검토한다. 구분측방안내방식중앙안내방식 개요도 전력공급방식 선로측면에서공급 선로바닥중신에서공급 차량제작 우진 ( 한국 ), 미쯔비시, 지멘스 봄바디어 CX-100 제3궤조 차량제작회사와동일 차량제작회사와동일 급전전압 DC 750V AC 600V 3상 도체레일수 2조포설 (+, -) 3조포설 (R, S, T) 지지방식 지지금구및애자취부단순 도체레일이 3조로지지금구복잡 시공성 측면설치로유리 바닥면에설치및도체레일많아불리 유지관리 설비가상대적으로단순하여유리 설비가상대적으로복잡하여불리 중앙안내방식과중앙측구안내방식이유사하여중앙안내방식으로선정. 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 179
5) 안내방식따른운영사례 구분국가노선명노선성격제작사 측방안내방식 중앙안내방식 프랑스 Metro14( 파리 ) 도시철도알스톰 드골공항 ( 파리 ) 공항셔틀지멘스 VAL 릴 1, 2 호선도시철도지멘스 VAL 이탈리아투린도시철도지멘스 VAL 미국 시카고공항공항셔틀지멘스 VAL 마이애미국제공항공항셔틀미쯔비시 싱가폴 Pungol Linedhl 2 개노선도시철도미쯔비시 홍콩첵락콕국제공항공항셔틀미쯔비시 일본 한국 영국 도쿄닛포리, 도네리선도시철도미쯔비시 고베포크아일랭드선도시철도미쯔비시 히로시마신교통도시철도미쯔비시 부산 4 호선도시철도우진산전 의정부경전철도시철도지멘스 VAL Garwick 국제공항 ( 런던 ) Standsted 국제공항 ( 런던 ) 공항셔틀 공항셔틀 독일프랑크프르트공제공항공항셔틀 이탈리아 Leonardo Da Vinci 공항 ( 로마 ) 공항셔틀 스페인마드리드공항셔틀 미국 마이애미 샌프라시스코국제공항 라스베가스국제공항 시애틀국제공항 도시철도 공항셔틀 공항셔틀 공항셔틀 싱가폴부킷판장도시철도 말레이지아쿠알라룸프공항공항셔틀 중국베이징국제공항공항셔틀 봄바디아 C-100 봄바디아 C-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 C-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 C-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 CX-100 봄바디아 CX-100 6) 검토결과 고무차륜 AGT 의안내방식을검토한결과측방안내방식과중앙안내방식및중앙측구 180 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
안내방식으로분류하나일반적으로측방안내방식과중앙안내방식을전세계적으로채택운영하고있는실정이다. 안내방식은차량선정이우선적으로결정되고, 그차량시스템에의하여안내방식을결정되고있다, 봄바디어 CX-100 차량의경우는중앙안내방식을알스톰 지멘스 VAL 미쯔비시 우진산전차량의경우에는측방안내방식시스템을적용하여운영하고있다. 또한한국의경우에는경량전철기술개발사업에따라 K-AGT차량을표준으로한측방안내방식시스템을규정하여부산교통공사 4호선에채택운영중에있다. 제 3궤조시스템또한차량및안내방식에따라결정되고있으며, 제3궤조시스템또한차량제작사에공급하는실정으로중앙안내방식시스템은봄바디어 CX-100 차량이국내에운행사례가없어제3궤조의시스템에대한기술적자료가없는반면, 측방안내방식의제3궤조시스템은우진산전에서일본미쯔비시와기술제휴하여국산화차량및시스템을개발완료하여부산교통공사 4호선에채택운영중에있다. 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 181
7.4 전차선가선및급전방식검토 7.4.1 개요 전동차집전장치의구조및특성을고려하여적합한전차선로가선방식을선정하고, 유지보수및비상시사고구간의분리등을고려하여급전계통을구성 7.4.2 전차선가선방식검토 구분 제 3 궤조방식 T - bar 강체가공방식 R - bar 형 상 구 조 알루미늄과스테인레스습동면일체형 Al T-Bar 에전차선을롱이어로고정 Al R-Bar 에전차선을직접삽입 지지간격 4m( 최대 ) 5m 8 ~ 10m 지지물구조 단순 다소복잡 다소복잡 유지보수 용이함 어려움 ( 모타카필요 ) 어려움 ( 모타카필요 ) 집전성능 우수 우수 우수 집전자위치 차량하부 차량상부 차량상부 시공성 용이함 고소작업으로어려움 고소작업으로어려움 터널단면적 작다 크다 크다 강체가공전차선과유사한특성을가진시스템으로전기적특성이우수할뿐아니라지지물구조 가간단할뿐아니라, 터널단면적축소로사업비절감될수있는제3궤조방식을선정 7.4.3 집전방식검토 1) 개요 경량전철에서의집전방식을선정할때에는각각의상반되는장단점보다는차량의시스템의선정, 도심환경에설치의적합성, 시스템의안전성, 경제성및유지보수성등의종합적으로검토하여선정된다. 182 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
2) 구비조건 도전성이우수할것가볍고기계적강도가높을것습동면은마모가적고집전효율이좋을것열신축이적고변형이없고, 제작설치가용이할것 3) 집전방식비교 전기방식측면접촉방식하면접촉방식상면접촉방식 제3궤조형상 집전자형상 구성방식 차량의집전자가도체 차량의집전자가도체 차량의집전자가도체레일의측면에습동레일의하부면에습동레일의상부면에습동 지지금구 복잡 보통 단순 유지보수 도전레일점검이불리 도전레일점검이용이 도전레일점검이용이 집전효율 보통 보통 우수 안전성 시공성 적용차량 낮음 높음 보통 ( 도체레일완전노출 ) ( 도체레일완전차단 ) ( 도체레일상부노출 ) 지지금구복잡으로불 지지금구보통으로어 지지금구단순으로용리려움이함 고무차륜, 모노레일, 자 철제차륜 철제차륜기부상 안전성이우수할뿐아니라, 차량시스템과일치되는측면접촉방식으로적용한다. 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 183
4) 국내집전방식현황 도시 / 노선형상시스템현황 서울시 ( 우이 ~ 신설도시철도 ) 인천시 ( 인천도시철도 2 호선 ) 부산시 ( 부산지하철 3 호선미남 ~ 반송선 ) 대구시 ( 대구도시철도 3 호선 ) 김해시 ( 부산 ~ 김해간 ) 의정부시 ( 의정부경전철 ) 용인시 ( 용인경전철 ) 인천국제공항 ( 도시형자기부상열차 ) 집전방식 : 하면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : AL + STS 차량형식 : 철제차륜 AGT( 일본미쓰비시 ) 집전방식 : 하면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : AL + STS 차량형식 : 철제차륜 AGT( 로템 ) 집전방식 : 측면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : AL + STS 차량형식 : 고무차륜 AGT( 우진산전 ) 집전방식 : 측면접촉방식 급전전압 : DC 1,500V 도체레일 : AL T-Bar 차량형식 : 과좌식모노레일 ( 일본히다찌 ) 집전방식 : 하면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : AL + STS 차량형식 : 철제차륜 AGT( 로템 ) 집전방식 : 측면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : HEB140 STEEL 차량형식 : 고무차륜 AGT( 독일지멘스 ) 집전방식 : 상면접촉방식 급전전압 : DC 750V 도체레일 : AL + STS 차량형식 : 철제차륜 LIM( 캐나다봄바르디아 ) 집전방식 : 측면접촉방식 급전전압 : DC 1,500V 도체레일 : AL + Copper 차량형식 : 자기부상열차 ( 로템 ) 184 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.4.4 급전방식검토 1) 개요 급전계통은변전소에서전차선로에직류로급전하는직류고속도차단기계통으로서방면별일괄급전방식과상, 하행선분리급전방식의 2가지방식이있다. 2) 선정조건 노선의운영조건사고범위의최소화경제성및계통신뢰도사고구간처리및건전선로운영 3) 급전방식검토가 ) 상, 하행선분리급전방식 구간선로사고시계통의분리작업없이사고구간의건전선로를이용, 연속운전이가능하도록할수있는방식 < 상, 하행선분리급전방식 > 나 ) 방면별일괄급전방식본방식은구간선로사고시 1차적으로상, 하행선을모두차단하고정상구간의운전은사고구간전단에서회차하여정상운전을하도록하고, 2차적으로사고구간내의건전선로를이용하여연속운전하여야하나해당구간의단로기조작후에나가능한방식 < 방면별일괄급전방식 > 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 185
다 ) 급전방식비교 구분상, 하행선분리급전방식방면별일괄급전방식 급전회로 복잡 단순 장치비 많다 적다 경제성 신뢰성 변전소면적 구간사고 고장확인 넓다 좁다 단로기조작없이건전선로로열차운행가능 급전선로별차단기분리설치로고장선로확인가능 단로기조작후건전선로로열차운행가능 좌, 우측선로에차단기통합설치로고장선로확인곤란 유지보수 급전구분 점검항목 많다 적다 비용 많다 적다 변전소앞및상, 하선건넘선개소 변전소앞및상, 하선건넘선개소 계통신뢰도를검토하고 VE/LCC 측면을감안한다면사고시계통의조작없이건전선로 에서의연속운전으로수송력을확보할수있는상, 하행선분리급전방식을적용한다. 186 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.5 제 3 궤조설비의구성 7.5.1 제 3 궤조의지지간격 제3궤조전차선의지지물은도체레일의특성중하나인온도변화에따른신축및진동등을고려하여지지금구를설치하였으며, 도체레일의지지간격은이동등을고려하여지지간격을 3[m] 를표준으로한다. 7.5.2 제 3 궤조의지지금구 제3궤조의지지금구는애자및도체레일등을설치하는금구로서궤도편측측벽을따라안내궤조와병렬로나란히설치하며도체레일 (+) 극의높이는주행노면에서 760[ mm ] 을표준으로하고, (-) 극의높이는주행노면에서 515[ mm ] 가되도록상하의조정은슬라이드용볼트및좌우는조정볼트에조정할수있는형태로자중및외력에견딜수있는충분한강도를가진구조로설치하며제3궤조의표준지지금구는다음과같다. 70 70 140 100 75 245 안내궤조 515±5 140 760±5 175 300 150 130 170 주행면 100 주행면 접지선 < 제 3 궤조표준지지금구 > 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 187
7.5.3 설비별구성 1) 설비의개념도 3 2) 도체레일 < 제 3 궤조 > < 궤도단면 > < 안내궤조 > 알루미늄 / 스테인리스 (Al/SUS) 복합강체전차선으로차량에전력을공급하기위한도체레일표준단위길이는 12m 궤도편측측벽을따라좌우이행하여안내궤조와병렬로나란히설치 구분형식및규격비고 관련규격 KS D 6759, KS D 3706, KS D 3705 저항 0.0248 ohm/km DC (20 ) 전류용량 1,700A 급 규격 높이 : 75 mm, 폭 : 25 mm, 단위길이 : 12m 단면적 알루미늄 1,365 mm2, 스테인리스 113 mm2 기능 차량의집전장치를통해차량에전력공급 < 도체레일 > 188 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
3) 연결판 전차선과전차선간을전기적, 기계적으로연결시켜주기위한부속품으로전위차를최 소화하기위하여전차선과동일한알루미늄재질로설치 구분형식및규격비고 관련규격 KS D 6759 전류용량 1,700A 급 규격 단위길이 : 280 mm 재질 알루미늄 기능 전차선과전차선을기계적으로연결 4) 익스펜션조인트 < 연결판 > 주위온도의변화에의한전차선의신축량을흡수하기위한구성품으로설치위치의주 위온도변화율을감안하여 120m 이내로일정한간격을유지 구분형식및규격비고 관련규격 KS D 3698 전류용량 1,700A 급 규격 단위길이 : 1,080 mm 재질 스테인레스 기능 온도변화에의한전차선의신축을흡수하는장치 < 익스펜션조인트 > 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 189
5) 앙카링디바이스 전차선의유동에대하여고정시키는구성품으로, 온도변화에의한전차선전체의유동과, 차량의주행시집전장치의횡압력에의하여밀림현상에대하여전차선을고정시켜주는기능익스펜션조인트와익스펜션조인트의사이절연섹션의양끝단엔드어프로치와익스펜션조인트의사이 구분형식및규격비고 관련규격 KS D 6759 전류용량 1,700A 급 규격 가로 : 70 mm, 세로 : 58.5 mm 재질 알루미늄 기능 차량의진행방향에의한유동및밀림방지고정장치 6) 엔드어프로치 < 앙카링디바이스 > 전차선의시점과종단부에설치하며, 차량의집전장치가전차선으로진입및이탈시 집전장치와전차선사이에서원활한접촉및이탈을위하여설치한다. 또한섹션의기 능으로급전을구분하는데사용 구분형식및규격비고 관련규격 KS D 3503 전류용량 1,700A 급 규격 단위길이 : 1,670 mm 재질 SS400( 일반구조용압연강 ) 기능 집전장치와전차선접촉시충격흡수작용 190 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7) 절연섹션 < 엔드어프로치 > 급전선로의운영및관리상사고발생시일정구간을전기적으로절연시켜야할필요성에의하여설치하며열차의주행속도에영향이없는구조로구성하며, 전기적으로급전구간을구분하기위하여설치 구분형식및규격비고 전류용량 1,700A 급 규격 단위길이 : 970 mm 재질 절연강화목 / 스테인리스 기능 전기적으로전차선간정전구간을구분하기위한장치 8) 지지애자 < 절연섹션 > 지지애자는지지구조물과전차선사이에절연을시켜주는구성품으로, 전차선에걸리는 전기적기계적하중에대하여견딜수있는강도를가지며표준형, 익스펜션조인트 용, 앙카링용, 엔드어프로치용등 4 가지종류를사용 구분형식및규격비고 관련규격 KS C 3801, KS C 3802, KS D 0201 전류용량 1,700A 급 재질 자기 (Porcelain) 기능 전차선과선로장치와의전기적절연및전차선지지 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 191
표준형익스펜션조인트앙카링디바이스엔드어프로치 < 지지애자 > 192 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.6 제 3 궤조시공표준 7.6.1 개요 제3궤조전차선로시공표준은본선 ( 지하및지상 ) 및차량기지등의각구간별시공표준은동일한조건으로구성된다. 7.6.2 가선구조 항목 형식및규격 비고 가선방식 제3궤조가선방식 집전방식 측면접촉방식 ( 측방안내방식 ) 급전방식 상, 하행선분리급전방식 DC 750[V] 급전선 HF-CO 400[ mm2 ] : 정급전선및부급전선 12[m] 도체레일 알루미늄 1,365[ mm2 ] 스텐인리스 113[ mm2 ] 1,700[A] 7.6.3 시공표준 항목시공기준비고 도체레일높이 도체레일길이 12[ mm ] + 극 760[ mm ] - 극 515[ mm ] 주행노면기준 도체레일포설 이행구간 5[m] 이상엔드어프로치 절연구간 19[m] 이하길이제외 도체레일구배 ±2 표준 3[m] 곡선반경에따라변경 지지금구 급전구간 1.5[m] 급전선접속점좌, 우60[m] 기준 절연섹션 2[m] 앙카링과앙카링간절연섹션 익스펜션죠인트 120[m] 엔드어프로치 길이 : 1,670[ mm ], 각도 : 4 앙카링디바이스 120[m] 이내익스펜션죠인트사이앙카링 익스펜션죠인트 60[m] 이내디바이스익스펜션죠인트와앙카링간격 엔드어프로치 60[m] 이내 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 193
130 170 CL 170 130 제 7 장전차선설비 7.6.4 시공단면도 3,800 3,050 2,450 1,775 1,900 1,900 1,775 625 1,150 1,150 750 450 1,450 1,450 325 183 235 515 245 LC 주행면 L C 주행면 300 515 245 300 183 235 300 300 300 600 1,100 600 600 1,100 600 < 지상구간표준단면도 > 3,950 3,050 2,450 1,775 1,975 1,975 1,775 625 1,150 825 1,150 525 1,450 1,450 325 ( 주행로 ) 안내궤조 183 235 515 245 C L 300 주행면 주행면 300 515 245 300 183 235 300 130170 2,300 2,300 170130 < 지하구간표준단면도 > 194 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.7 제 3 궤조도체레일재질검토 7.7.1 개요 제3궤조전차선로의도체레일은차량의집전장치와접촉 ( 습동 ) 하여차량에전력을공급하는도체로서일반적으로알루미늄 / 스테인리스복합강체와알루미늄과동또는일반강재의 3종류로내식성및도전율이우수한도체레일을선정검토한다. 7.7.2 도체레일검토 1) 알루미늄 / 스테인리스복합강체 제동과비교해알루미늄은비교적도전율이좋고경량의도전재로서경제성이좋은반면마모성에문제가있어마모에대한문제를해결하기위하여알루미늄 / 스테인리스의기계적결합구조인복합강체를이용주도전재에있어알루미늄합금을사용하여도전율, 중량, 가격등에유리집전부에스테인리스를사용하여내마모특성이우수구성재료에알루미늄과스테인리스를사용하여내식성이우수경량이면서레일형상이여서취부및취급이용이 2) 알루미늄 / 동 이미각종커티너리식의전차선을비롯하여모노레일등에널리사용동은트롤리에있어많은사용실적이있으나, 가격이고가임마모로인한전차선수명이짧아지는단점 3) 일반강재 일반강 ( 鋼 ) 은기계적강도가크고, 내마모특성이좋아오래전부터지하철의 -급전레일용으로사용도전율이작아동일도전율당단면적은동의 3배이상되고이로인하여중량및체적이커짐지지애자등의대형화에따른여러가지문제점을유발전차선으로서내식성에약하므로부식으로인하여접촉저항이증가요인 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 195
4) 도체레일비교 구분 알루미늄 / 스테인리스복합강체 알루미늄 / 동 일반강재 형 태 재 질 습동부 스테인리스 동 철 도전부 알루미늄합금 알루미늄합금 내마모성 우수 보통 우수 내식성 우수 보통 나쁘다 전기적특성 우수 우수 보통 기계적특성 보통 우수 나쁘다 가공성 우수 보통 나쁘다 특 징 내마모성 / 내식성우수 습동면이작아마모면 마모특성이우수 대용량통전가능이작음 외부손상에강함 경량화가가능하며취 습동면의교환이필요 도전율이나쁘다급이용이 곡선밴딩이용이 제3조도체레일은재질면에있어서는알루미늄이도전율, 중량, 가격, 내식성, 가공등에있어주도전재로서좋으나동보다는기계적인특성이약함. 형상은레일형상이우수하고재질은내식성이우수한알루미늄과스테인리스를접합한구조가내마모성이우수전기적인특성면에있어서도우수하므로알루미늄 / 스테인리스복합강체전차선으로선정 196 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
5) 도체레일적용사례 구분형상개요재질적용사례 관형 Aluminum bar에동 (Copper) 도체를삽 Al & Copper 입하고 Bolt로고정하는방식 자기부상 레일형 Aluminum bar에스테인레스 (Stainless) AL + STS 스틸을압착및용접하여부착하는방식 김해, 용인, 인천, 우이신설 I 형 T 형 전차선은알루미늄과스테인리스를사용한다. 몸체는알루미늄 AL + STS 부산표면에스테인리스스틸을코킹한방식 T-Bar를제작하여홈에전차선을끼워서고정하는형식으로 Long Ear의불량 Al T-BaR +Cu 대구지하철 3호선시공으로발생하는국부마모현상이현저히줄어들어유지보수측면에서유리 레일형 전차선은 H beam 으로습동하는방식 HEB140 STEEL 의정부 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 197
7.8 급전계통검토 7.8.1 개요 급전계통은급전방식과변전소의위치에따라섹션의위치가결정되며급전범위를고려하여급전계통설정선로의지락, 단락사고발생시전차선일부를단전시켜야될경우정전으로인한영향을최소화할수있도록운전계통, 급전방법등을미리예상하여전차선에급전또는정전이가능토록계통을분리구성 7.8.2 급전계통 1) 본선급전계통 본선의급전구분은상 하선별로구분하고각변전소앞에섹션을설치하여급전구간을구분 < 본선급전계통도 > 198 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
2) 차량기지급전계통 기지내는주공장, 검수고, 유치선등이위치하므로선로별, 군별, 기능별로급전을구분하고선별기능이필요한구간은단로기를설치하여현장여건에맞게투입및개방적용입출고선과차량기지는절연섹션을사용하여구분검수고입구에는급단전표시등을설치하여전원의투입, 개방을확인할수있도록적용 < 차량기지급전계통도 > 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 199
7.9 제 3 궤조비상전력차단설비 7.9.1 개요 제3궤조는도체레일이주행레일측면에설치되어고압의전력으로부터선로에작업자가긴급히내려갈필요가있거나승객이비상시주행레일을대피시설로이용할수있으므로도체레일에의한감전사고위험이높아이에대한예방조치가필요함. 7.9.2 관련규정 1) 국내규정 구분관련규정비고 도시철도건설규칙 도시철도운전규칙 전차선이제 3 레일방식인경우에는승강장 궤도 차량기지등에승객 승무원 역무원 보수점검원등이고압에감전되는위험을최소화할수있도록적절한설비를갖추어야한다. 도시철도운영자는공사나그밖의사유로선로를차단할필요가있을때에는미리계획을수립한후그계획에따라야한다. 다만, 긴급한조치가필요한경우에는운전업무를총괄하는사람 ( 이하 관제사 라한다 ) 의지시에따라선로를차단할수있다. 제 42 조 3 항 제 41 조 2) 국외규정 구분관련규정비고 미국방화협회 (NFPA-130) BLS(Blue Light Station) : BLS 는다음위치에설치 - 정거장승강장의끝부분 - 횡단개소 - 비상탈출구 - 변전소 - 지하본선구간은운영자의요구에의한다. 6.2.7 항 BLS 는선로에청색등으로위치를표시하며, 비상점검자또는승인된사람에의하여 통합사령실과의사소통및해당구간에급전차단을할수있는설비 7.9.3 비상전력차단설비검토 1) 열차운영조건 정거장구내승강장에서 PSD( 스크린도어 ) 에의해본선과차단되어있고, 종합관제실의승인하에출입가능 200 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
열차운행차량중비상상황이발생시에도비상전력을차단하지않고인접한승강장으로탑승한승객을대피운행중인차량내에폭발또는화재발생의경우차량내의화재발생경보또는비상통화장치에의한상황판단에따라통합사령실에서운행중인차량의비상정지와함께해당구간급전차단으로승객이본선 ( 주행레일 ) 으로대피할수있는시스템구축. 2) 비상전력차단 (BLS) 설비의필요성 일반적으로전차선로는가공가선방식인반면제3궤조의도체레일은주행레일측면에설치되어감전사고에노출이되어비상시승객대피에안전을확보할수있는시스템구성유지보수작업자가비상선로점검시감전위험이높으므로선로의급전상태파악하기위함. 정거장구내승강에서스크린도어 (PSD) 고장으로인하여승객이선로쪽으로추락시전기적인위험으로부터보호하기위함. 3) 비상전력차단설비가 ) SCADA 시스템에의한비상전력차단 일반적으로도시철도 ( 경량전철 ) 의전력계통운영은통합사령실에서원격차단시스템을구성하여통합관리하며비상상황에비상통화장치에의해상황판단에의한차량비상정지및해당구간 ( 변전소와변전소간급전구간 ) 급전차단시행나 ) SCADA 시스템및 BLS에의한비상전력차단 BLS 시스템은열차운행시비상상황이발생시에통합사령실에상황보고및현장에서해당구간급전차단시행다 ) 비상전력차단설비적용사례 구분 SCADA 시스템및 BLS 에의한비상전력차단 시스템구축 SCADA 시스템에의한비상전력차단 인천 2 호선 - 대구 3 호선 - 부산 4 호선 - 용인경전철 - 비고 비상열차정지시스템구축 ( 신호 ) 비상열차정지시스템구축 ( 신호 ) 의정부경전철 - 김해경전철 - 우이 ~ 신설 - 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 201
라 ) 비상전력차단설비설비 구분 개요 전원차단 SCADA 시스템및 BLS 에의한비상전력차단 통합사령실및현장해당구간급전차단 시스템구축 SCADA 시스템에의한비상전력차단 통합사령실에서급전차단 원격 : 통합사령실 SCADA 시 원격 : 통합사령실 SCADA 시스템및 BLS 시스템스템 정거장및변전소의현장 BLS 수동 : 변전실 ( 고속도차단기 ) 시스템 비고 경제성 고가 저렴 유지보수성 상대적으로불리 상대적으로유리 감전위험 PSD 연동 비상사황열차운행 통합사령실및현장차단으로 통합사령실일괄차단으로위험상대적으로적음 PSD( 스크린도어 ) 비정상적작동및강제적으로열릴경우해당구간통합사령실및현장 BLS 에서급전차단가능 PSD( 스크린도어 ) 비정상적작동및강제적으로열릴경우해당구간통합사령실에서급전차단가능 운행차량에비상상황발생시 운행차량에비상상황발생시급전차단하지않고인접한승급전차단하지않고인접한승강장으로대피강장으로대피 열차화재시에통합사령실에서 열차화재시에통합사령실및해당구간전원차단후승객대해당구간에서 BLS 전원차단피후승객대피 특 징 전력비상차단설비 2 중화로비상상황에전력공급을현장에서임의로차단시키면운행선구에불가피한혼란이발생 통합사령실에서일괄제어하므로비상상황발생시에도운행선구에혼란을예방 비상전력차단설비는통합사령실에서일괄전원차단과통합사령실및현장에전원차단방식을검토한결과승객의안전을고려할경우에는현장에서비상사황에신속한사고대체를위하여 SCADA 시스템및 BLS에의한비상전력차단으로이중화설비를구성하는것이안전하므로국내법상긴급한조치가필요한경우에는운전업무를총괄하는사람 ( 이하 관제사 라한다 ) 의지시에따라선로를차단할수있으므로 SCADA 시스템및 BLS에의한비상전력차단연계한시스템을구성적용하는것이타당하다. 202 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
7.9.4 비상전력차단 (BLS) 의구성 1) 기능및구성 구분통합관제실변전소정거장 / 차량기지 형상 기능 정거장구간은통합사 정거장, 변전소, 차량기 통합사령실에비상전령실에비상전력차단지에서비상전력차단력차단 (BLS) 요청 (BLS) 요청 (BLS) 요청에의한해 차량기지는사전협의당구간전력차단후유지보수자의작동으로작업구역전력차단 차단 - - 구 성 청색등 - - 전화 경보 - - 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계 203
7.10 제 3 궤조설비의전식영향및방지대책 7.10.1 개요 전식이란지하구조물이나배관등이전기의흐름으로인해부식되는것을말한다. 이는매설배관에서발생되는부식의원인중가장큰비중을차지하는것으로서특히직류도시철도의주행레일을부극전선 (-) 으로운용되고있는철제차륜의경우선로부근가스관의전식피해는대형사고의원인이될수있기때문에방지대책을검토. < 전식의개념도 > 7.10.2 절연관련법규및설계기준조사 1) 전기설비기술기준의판단기준 ( 제259조직류식전기철도용전차선로절연저항 ) 직류식전기철도용전차선로의절연부분과대지간의절연저항은사용전압에대한누설전류가궤도의연장 1km마다가공직류전차선 ( 강체조가식을제외한다 ) 은 10mA, 기타의전차선은 100mA를넘지아니하도록유지하여야함 2) 고무차륜형삭경전철지침 ( 제 4 장설비제 1 절전기설비제 42 조전식방지대책 ) 전차선에는누설전류에의하여케이블, 금속제지, 중관로및선로구조물등에미칠장애를방지하기위한적절한시설을설치하여야함 7.10.3 부식의원인 지중매설금속관로가습기와접촉함으로써토양이가지고있는지전위, 산성도및대지저항률의영향으로자연적으로부식전기적부식은레일을귀선으로사용하는직류전차선로시스템에서만발생직류전원이레일을통해누설전류를발생시켜레일주위에매설된가스배관, 기타철구조물 204 광주도시철도 2 호선 1 단계기본설계
에유입되어파공및금속이이온으로떨어져나가는현상이발생 7.10.4 전식방지대책 광주도시철도2호선에적용되는차량은고무차륜방식으로제3궤조의도체레일은정급전선 (+) 와부극전선 (-) 을안내레일과병렬로나란히가설되는측방안내방식으로도체레일은절연체인지지애자를통하여대지사이를완전절연하므로철체차륜방식과달리레일을귀선회로로사용하지않아레일을통한누설전류가발생되지않으므로전식에의한영향이없다.