齒軌鐵道, rack railway or cog railway
치궤철도또는 치차식 철도는 톱니에 의해 구동하는 방식의 철도이다. 특히 급경사 지역에 사용된다.
개요[편집 | 원본 편집]
치궤철도는 통상적인 철도, 상대적으로 말할 때 점착식 철도라 불리는 철도로는 오르기 어렵거나 불가능한 급경사를 오르는 철도 방식이다. 구동륜과 연동된, 또는 별도의 동력계통을 갖춘 피니언 기어를 지상에 설치된 톱니가 난 랙레일(rack rail)에 맞물려 구동하는 방식으로 움직인다.
치궤철도는 레일과 차륜의 점착력에 의존하지 않고, 기어 장치의 직접적인 맞물림을 활용하여 움직이기 때문에 상당히 급격한 기울기에서도 미끄러지지 않고 움직이는게 가능하다. 통상적으로 70~100퍼밀 이상의 구배에서는 점착운전이 곤란한데 비해서, 치궤철도는 이 이상, 극단적으로는 500퍼밀 이상의 구배에서도 구동하는게 가능하다. 따라서 대부분의 경우 경사가 심한 산악구간을 운행하는 노선에 사용되고 있다.
이런 장점이 있는데 비해 일정 속력 이상의 주행이 불가능하며 승차감이 극악을 달리는 단점이 발생하기 때문에 전 세계 주요 간선철도에서는 거의 사용하지 않고 있다.
종류[편집 | 원본 편집]
통상적으로 랙레일의 구조에 따라 구분한다.
리겐바흐식[편집 | 원본 편집]
니클라우스 리겐바흐(Niklaus Riggenbach)가 고안한 치궤철도 방식으로 형강 사이에 치차가 맞물리도록 가로대를 설치한, 사다리 모양의 치궤를 사용한다. 미국에서 처음 개발된 실베스터 마쉬의 것과 유사하나, 둘은 연관관계 없이 독자적으로 개발된 것이다. 여기에 단순형태의 피니언 기어로 구동한다.
이 방식은 스위스의 비츠나우-리기 철도에 1871년 처음으로 적용되었으며, 유럽 최초의 치궤철도 시스템으로 실용화 되었다.
스트럽식[편집 | 원본 편집]
스트럽 방식은 에밀 스트럽(Emil Strub)이 1896년에 고안한 치궤철도 방식이다. 압연 레일을 가공하여 치차를 낸 방식으로 리겐바흐 식에 비해서 단순하고, 전철기 시스템과 연동시킬 수 있어 여러 철도에 채용되었다.
대표적인 스트럽식 치궤철도는 스위스의 융프라우반이 있다.
아프트식[편집 | 원본 편집]
아프트 방식은 스위스의 기술자 로만 아프트(Roman Abt)에 의해 발명된 방식이다. 아프트 방식은 압연된 철제 바(bar)를 가공하여 레일을 만들고, 이를 2~3개 겹쳐서 지상에 고정해 두는 방식을 사용한다. 이 방식을 채용함으로서 치궤와 차체측의 기어가 상시 맞물려 있는 상태를 유지할 수 있으며, 상대적으로 궤도가 리겐바흐 식에 비해 경량화 될 수 있다는 강점을 가진다. 반면, 그만큼 기어의 마모가 심하다는 약점도 가지고 있다.
참고로 로만 아프트는 아프트 식 치궤철도의 안정적인 상한 구배를 250퍼밀로 언급한 바 있으며, 이는 스위스 내의 치궤철도 선의 최대구배 기준이 되고 있다.
아프트 방식은 독일 하르츠 철도를 시작으로 세계 각지에 채용된 바 있으며, 과거 치궤철도의 70%가 이 방식을 채용하는 수준이라고까지 언급되었다. 일본의 경우 과거 신에츠 본선의 급구배 구간에 채용된 치궤철도 또한 이 아프트 방식을 사용하였으며, 현재도 오이가와 철도에서 여전히 사용중에 있다.
로허식[편집 | 원본 편집]
로허 식은 에듀아르드 로허(Eduard Locher)가 개발한 방식으로, 다른 치궤철도와 달리 횡방향으로 설치된 치궤를 횡방향으로 설치된 2개의 피니언 기어가 양쪽에서 물고 구동한다. 이 방식은 차체가 튀어오르거나 해서 기어가 벗겨지거나 하는 문제가 적기 때문에 더 심한 경사를 오를 수 있다는 강점을 가진다.
이 방식은 필라투스 철도에만 유일하게 사용되고 있으며, 해당 구간은 500퍼밀에 달하는 급경사가 존재한다.
모노랙[편집 | 원본 편집]
모노레일의 등장으로 전통적인 철도 형식을 벗어난 궤도 시설이다. 레일이 1개 뿐인 모노레일 특성상 레일 자체에 톱니를 세겨 운행하는 방식이다. 전통적인 치궤철도와 달리 치궤에 차량이 밀착되기 때문에 등판능력이 좀 더 출중한 편이다.
단일 레일만 부설하면 운행이 가능하기 때문에 간이 궤도가 필요한 곳에 많이 부설된다.
현황[편집 | 원본 편집]
대한민국 내에는 현재 치궤"철도"는 존재하지 않으나, 그 기반을 이용한 궤도 시설물은 다수 설치되어 있다. 산악 모노레일이 바로 그 주인공으로, 궤도운송법에서 "톱니바퀴식 모노레일"이라 칭한다. 임업용의 간이 시설부터 관광개발용의 정식 시설까지 다종다양한 궤도시설이 있다.
근래 지리산에 치궤철도 기술을 활용한 산악 트램 시험선을 설치하려는 계획이 진행중에 있다.