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신칸센과 재래선은 어디가 다른가?

유선형으로 하면 빨리 달리는가?

  (서울:레일뉴스)최경수 편집위원 = 신칸센(新幹線)은 속도가 빠른 열차의 대표 격이다.일본 주요도시를 단시간에 연결하지만 재래선(在來線) 열차도 신칸센과 같은 속도로 달릴 수 있을까?


 
      최고 시속 320km로 운행하고 있는 E 5계 신칸선


▣ 두 배 차이나는 최고속도


  현재, 신칸센에서는 "하야부사" 호 및 "코마치" 호가 최고 시속 320km로 영업운전하고 있다.
   한편, JR 재래선과 사철(私鐵)에서는 게이세이(京成) 전철의 특급열차 "스카이 라이너"호가 일부구간에서 시속 160km로 주행하는 데 많은 특급열차는 시속 120km~130km를 최고속도로 하고 있다.


  신칸센과 재래선, 외형은 다르지만 어느 쪽도 선로 위를 달리는 철도인 것에는 변함이 없다. 그럼, 왜 속도가 배 가까이도 다를까?


 ▲ 재래선보다 파워가 큰 신칸센(新幹線)
  신칸센 차량은 고속 주행하기 위해서 기기와 차체의 형태 등 많은 연구를 하고 있다. 그 하나가 강력한 견인전동기의 장비이다.


   도호쿠 신칸센(東北新幹線)에서 최고 시속 320km로 운전하고 있는 신칸센 E 5계 신칸센의 총 출력은 9600kW이다. 10량 편성의 무게가 453.5톤이니까 1톤에 쓸 수 있는 힘은 약 21.2kW, 마력으로 환산하면 대체적으로 28.8마력이다.


  한편, 재래선 열차에서 가장 빠른 영업운전 속도는 게이세이 전철의 AE형 전동차로 운전되고 있는 특급열차 "스카이 라이너"호가 최고 시속 160km이다. AE형은 선두 차가 유선형인 점도 신칸센과 비슷하다. 이 열차는 8량 편성으로 총 출력 4,200kW, 총 무게는 300.5톤.1톤에 쓸 수 있는 힘은 약 14kW(약 19마력)이다.


 

  - 신칸센을 제외한 국내철도에서 가장 빠른 케이세이 특급열차「스카이라이너」호


  이처럼 신칸센은 재래선 차량보다 큰 파워를 가지고 있다. 그리고 공기저항이 더 적은 유선형 차체 및 경량화 등 여러 요소가 참가해서 고속운전이 실현되고 있다.


   그럼 재래선도 신칸센의 차량처럼 파워를 상승시키고, 긴 노즈의 차체로 하거나 하면 신칸센과 동등의 속도를 낼 수 있을까?


신칸센 선로는「고속도로」


  재래선의 경우 아무리 차량과 전력을 강화해도 안타깝게도 신칸센처럼 달릴 수가 없다. 


  재래선은 예컨대 건널목이나 급곡선과 급구배 등 속도를 가로막는 요소가 있는 노선이 존재한다. 건널목이 닫혀 있어도 횡단하는 사람이 있으면 열차는 급정지할 필요가 있기 때문에 재래선 열차는 전방에 위험을 헤아리면 급 제동으로 멈출 수 있는 속도로 최고속도를 억제하고 있다. 급곡선도 과속하면 승차감이 떨어지거나 최악의 경우는 탈선하기도 한다. 그 때문에 속도를 제한한다.


  신칸센이 본선에는 건널목이 없고 곡선이나 구배도 재래선보다 훨씬 완만하게 만들어져 있다. 예를 들면 도카이도 신칸센(東海道新幹線)은 곡선을 기본적으로 반경 2500m 이상으로 시속 210km 운전이 가능하게 했다. 그러나 최고속도가 시속 285km로 상승시킨 현재는 이것도  심한 곡선이  되어 차량에 따라서는 속도제한을 하는 경우가 있다.


  도카이도 신칸센보다 나중에 만들어진 산요 신칸센(山陽新幹線) 및 도호쿠 신칸센(東北新幹線) 등에는 곡선을 반경 4000m 이상으로 되어 있다[단, 호쿠리쿠 신칸센(北陸新幹線)의 가루이자와(輕井澤) ~ 나가노(長野) 간은 반경 3,500m]. 시속 300km 이상으로 운전하려면 이 정도까지 곡선을 완만하게 하지 않으면 안 된다.


  참고로 새롭게 고속운전을 계획한 JR 도카이(東海) 주오 신칸센(中央新幹線)[초전도(超傳導) 리니어]에는 반경 8,000m까지 곡선을 완만하게 하고 있다. 여기까지 온다고 보면 거의 직선이다.
  이렇게 신칸센은 차량과 함께 선로도 속도를 낼 수 있게 설계되어 있다. 자동차로 말하면 신칸센이 고속도로, 재래선이 일반도라는 이미지라고 볼 수 있다.


일반도로에서는 신칸센도 빠르게 달릴 수 없다


  자동차는 고속도로에서 시속 100km를 낼 수 있는 성능을 가지고 있다고 하더라도 일반도로 그곳까지 속도를 내는 것은 위험하다. 이는 철도에서도 마찬가지다.


  신칸센과 재래선을 직통하는 미니 신칸센을 예로 들어 보자. 아키타 신칸센(秋田新幹線)의 코마치 호 고속열차는 도호쿠 신칸센(東北신간선) 구간에서는 최고 시속 320km 주행하지만 모리오카(盛岡) ~ 아키타(秋田) 간은 재래선에 있는 건널목과 급곡선도 있기 때문에 최고속도는 시속 130km까지 낮춘다.


  즉, 차량이 아무리 고속 주행성능을 가지고 있어도 선로 등의 설비가 그것에 대응하지 않으면 속도를 내지 못하는 것이다.


  반대로 선로를 신칸센 수준의 규격으로 만들면 재래선에서도 어느 정도 속력을 낼 수 있다. 실제로 나리타(成田) 공항으로 가는 나리타 스카이 억세스는 고가로 되어 있어 건널목도 없이 "스카이 라이너"가 최고 사속 160km로 고속운전을 실시하고 있다.


  이처럼 고속운전을 실현시키려면 그것에 대응한 차량이나 선로에 추가하여 전기설비와 운행시스템, 환경대책, 지진을 조기에 검지하여 열차를 정지시키는 시스템 등도 필요하다. 신칸센과 재래선은 이처럼 여러 면에서 차이가 있다.


     - 資料 : りものニュース, 2018. 1. 8.

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