장대레일 구간의 레일의 좌굴

[전영석]

날씨가 더워지고 있습니다.
대구가 오늘 31도를 웃도는 정도로...
본격적인 여름철로 접어드는 기분이 드네요.

철도는 날씨가 더워지면 걱정이 늘어 나는데...
그 중 심각한 결과를 초래하는 것 중의 하나가 레일장출입니다.
장대레일이 아닌 구간에서는 레일장출이 발생하기전에 레일이음매부의 유간이 없어지는 맹유간이 먼저 일어나지만 장대레일 구간에서는 장출의 징후를 발견하기란 쉬운 일이 아니다.

장대레일은 레일 양단부의 100mm정도를 제외한 중앙부 부동구간에서는 설정온도에 대한 온도차에 비례한 레일軸壓力을 발생한다. 이 축압력이 과대하여 지면 座屈(장출)을 일으키게 된다. 레일축압력에 대항할 수 있는 것은 침목과 도상간의 마찰력에 의한 도상(자갈)의 횡방향저항력이다.
도상 횡방향저항력은 침목의 재질, 중량, 형상, 치수, 간격등과 도상의 재질, 입도, 단면형상, 토사혼입율, 함수량등에 의하여 좌우된다.
장대레일구간에서 궤도의 국부틀림은 궤도좌굴에 큰 원인이 되므로 특히 주의해야 한다. 국부적인 횡방향변위가 1~3mm라도 급격할 경우에는 평형이 깨져 좌굴현상이 돌발하게 된다.
도상저항력을 유지하기 위해서는 양질의 깬 자갈을 소정의 도상단면을 유지할 수 있도록하고 소정의 도상어깨 폭 및 도상어깨 높이 확보에 유의해야 한다.

선로보수가 기계화되고 레일이 중량화되면서 선로보수주기가 대폭단축되었다. 그러나 레일 용접부, 이음매부, 분기부와 같이 열차진동이 발생하는 개소에는 진동으로 인하여 도상자갈이 하얗게 마멸되어 있는 것을 볼 수가 있다. 그 부분의 침목과 접촉되어 있는 도상자갈을 살펴보면 깬자갈의 모난 부분이 매끈하게 닳아 강자갈과 같은 것을 확인할 수가 있다. 이처럼 딿은 자갈은 도상저항력이 떨어져 열차진동을 증가시킬 뿐만아니라 궤도를 버티는 저항력도 떨어 진다. 이처럼 자갈이 마멸되어 강자갈처럼 된 마멸자갈과 깬자갈이 혼입되어 있을때가 가장 문제이다. 그래서 이 부분에 대한 선로보수는 마멸된 자갈을 퍼내고 양질의 깬 자갈로 갈아치워야 한다.

요즘 레일의 파상마모로 인한 도상자갈이 심하게 마멸된 구간은, 도상저항력이 크게 떨어져 열차의 진동과 소음이 커지는 부분에 대해서도 혹서기의 레일좌굴에 대비하여 특별한 관리가 필요하다.