신 철도공학 하

제 1 장 궤도역학
1.1 총 론 9
1.1.1 궤도역학 9
1.1.2 궤도역학의 목적 10
1.1.3 철도에서 궤도의 역할 10
1.1.4 궤도의 구성과 궤도에 작용하는 힘 11
1.1.5 최근의 궤도구조 13
1.1.6 궤도에 작용하는 힘 13
1.1.7 곡선에서 윤경차에 의한 윤축 안내 16
1.1.8. 궤도변형 미분방정식과 일반해 18
1.1.9 Master Diagram의 작성 26
1.2 궤도의 정역학 33
1.2.1 궤도 정역학의 기본 33
1.2.2 윤중에 의한 궤도의 변형 34
1.2.3 횡압에 의한 궤도의 변형 40
1.2.4 레일 받침체의 해석 46
1.2.5 축력에 의한 궤도의 변형 56
1.2.6 레일에 발생하는 기타 응력 68
1.3 궤도의 동역학 72
1.3.1 궤도의 가진과 응답 72
1.3.2 궤도 변형의 전파 72
1.3.3 충격에 의한 가진 74
1.3.4 궤도에 생기는 진동 83
1.3.5 교량에 생기는 진동 90
1.4 궤도의 형상 91
1.4,1 선 형 91
1.4.2 궤도파괴이론 105
1.5 차량과 궤도의 상호작용 115
1.5.1 철도차량의 진동 115
1.5.2. 주행안전 120
1.5.3 승차기분 126
1.6 궤 도 구 조 131
1.6.1 최적궤도구조 131
1.6.2 유도상궤도 궤도부담력과 열차속도 137
1.6.3 새로운 형식의 궤도 148
제 2 장 철도 구조물
2.1 철도 교량 154
2.1.1 철도교의 역사 154
2.1.2 철도교 계획 및 설계 155
2.1.3 철도교의 종류 157
2.1.4 철도교의 시공 166
2.2 철도터널 168
2.2.1 철도터널의 사명 168
2.2.2 터널계획 169
2.2.3 터널종류와 공법 172
2.2.4 세이칸 해저터널 179
제 3 장 철도 정거장 및 기지
3.1 정거장의 의의 182
3.2 정거장의 종류 183
3.3 정거장의 위치선정 186
3.4 정거장의 설치 186
3.4.1 정거장 설치시 고려사항 186
3.4.2 최소 역간거리 검토 186
3.5 정거장 및 신호소의 설비 188
3.6 간이역 188
3.7 정거장안의 선로배선 189
3.7.1 정거장내 선로의 기울기(grade) 189
3.7.2 정거장내 선로의 곡선(curve) 189
3.7.3 정거장내의 궤도중심간격 190
3.7.4 선로의 유효장 190
3.8 정거장배선의 기본사항 191
3.9 배선설계도의 작성방법 192
3.10 분기기의 배치(turnout arrargement) 192
3.11 중간역의 배선 193
3.11.1 여객승강장(platform) 193
3.11.2 화물적하장(freight platform) 195
3.11.3 대피선(refuge track) 196
3.11.4 분기역의 배선 196
3.12 정거장의 설비(facilities of station) 197
3.12.1 여객설비 197
3.13 정거장내 선로설비 206
3.13.1 본선로(main track) 206
3.13.2 측선(siding or side track) 206
3.14 화물설비 208
3.14.1 화물의 종류 208
3.14.2 화물역의 종류 208
3.14.3 화물취급 설비 208
3.15 화차 조차장(Yard) 210
3.16 운전설비 211
3.16.1 기관차 승무사업소(engine office) 211
3.16.2 차량설비 211
3.17 객차조차장(coach yard) 212
3.17.1 객차조차장의 목적 212
3.17.2 객차조차장의 위치 213
3.17.3 객차조차장의 선군 213
3.18 화차조차장(shunting yard) 215
3.18.1 개 요 215
3.18.2 화차조차장의 위치 215
3.18.3 화차조차법(method of shunting) 215
3.18.4 화차조차장의 선군 217
3.19 전차대 219
3.20 차막이 및 구름방지설비 220
3.20.1 차막이 220
3.20.2 구름방지설비 등 220
3.21 차량기지의 설치 221
3.21.1 차량기지 위치 221
3.21.2 차량운영 분류 221
3.21.3 차량기지내 시설배치 221
3.21.4 검수 및 유치량의 판단 기준 222
제 4 장 철도차량
4.1 철도차량개요 223
4.1.1 철도차량의 발달 223
4.1.2 철도차량 종류와 수치상 규제 224
4.1.3 차체구조 228
4.1.4 브레이크 228
4.1.5 차륜타이어콘타 228
4.1.6 열차의 저항 231
4.1.7 차량의 점착계수 233
4.1.8 동력차의 출력 234
4.1.9 차량전반의 최근의 동향 235
4.2 동력차 235
4.2.1 디젤 차량 235
4.2.2. 전기차량 238
4.3 객차(passenger car) 245
4.4 화차(freight car) 245
4.5 주요장치 246
4.5.1 차체 및 접객설비 246
4.5.2 주행장치 246
4.6 기타차량 251
4.7 차량의 관리 253
4.7.1 차량의 신제계획 253
4.7.2 차량의 설계 253
4.7.3 차량의 신제 254
4.7.4 차량의 내용수명 254
4.7.5 차량 소음기준 255
4.7.6 차량보유추이 256
제 5 장 철도운전 관리
5.1 운전계획 257
5.1.1 운전계획의 개요 257
5.1.2 선로용량 259
5.2 열차운전관리의 안전지표 262
5.3 열차의 종별 263
5.4 열차 속도의 사정 264
5.5 열차계획의 책정 265
5.5.1 수송력의 사정 265
5.5.2 열차의 설정구간 265
5.5.3 열차의 배열 266
5.5.4 견인정수와 기준운전시분 266
5.5.5 정차역과 정차시분 267
5.5.6 열차최소시격 267
5.6 열차 Dia의 산정 269
5.6.1 열차 Dia의 종류 270
5.6.2 열차Dia 기재사항 272
5.6.3 열차선의 기재 272
5.6.4 열차번호를 붙이는 방법 272
5.7 열차설정기준 273
5.7.1 적용범위 273
5.7.2 정의 273
5.7.3 열차의 종류 및 등급 273
5.8 열차설정 274
5.8.1 열차설정의 조건 274
5.8.2 열차설정의 원칙 274
5.8.3 임시열차의 설정 275
5.8.4 착발선 및 운행선로의 지정 275
5.8.5 열차번호의 부여 275
5.9 열차다이아 작성 276
5.10 차량과 승무원의 운용 279
5.11 경제운전 279
5.12 운전설비 282
5.13 열차사령 관리 283
5.14 열차운전거리 284
제 6 장 운전사고방지대책과 안전
6.1 철도교통사고 287
6.1.1 철도교통사고발생현황 287
6.1.2 철도사고 분류기준 288
6.1.3 철도사고 및 운행장애 발생현황 291
6.2 열차사고 294
6.2.1 열차사고의 종류 294
6.2.2 열차사고 발생현황 294
6.2.3 열차사고 원인 분석 296
6.3 기타 철도사고 분석 299
6.3.1 건널목사고 299
6.3.2 사상사고 분석 305
6.4 운행장애 분석 315
6.4.1 발생현황 315
6.4.2 원인분석 317
6.4.3 철도종별 분석 317
6.5 중대사고발생 현황 319
6.6 철도 교통안전관리체계 구축 324
6.7 방재 대책 325
6.8 열차 방호 327
6.9 휴먼에라 대책 328
6.10 무사고 목표 329
제 7 장 철도전기․전력
7.1 수전전압 332
7.1.1 수전전압의 선정 333
7.2 수전선로 333
7.3 전철변전소의 위치 338
7.4 전철변전소의 용량 343
7.5 전철변전소 등의 형식 345
7.6 급전계통구성 346
7.7 전철변전소 등의 제어 348
7.8 전차선로의 공칭전압 350
7.9 전차선로의 가선 방식 352
7.10 전차선로의 설비 표준화 등 355
7.11 전차선의 높이 357
7.12 전차선의 편위 363
7.13 접지시설 368
7.14 절연 이격거리 370
7.15 가공 급전선의 높이 373
7.16 가공 전차선로 설비의 강도 373
7.17 전기적 구분장치 375
7.18 가공 송배전 전선과의 교차 375
7.19 건널목 및 과선교 안전시설 377
7.20 배전선로시설 378
7.21 터널조명 380
제 8 장 철도신호 및 통신설비
8.1 철도신호의 개념 382
8.1.1 철도신호 382
8.1.2 신호장치 383
8.2 철도신호의 분류 383
8.3 구조상의 분류 384
8.4 조작에 의한 분류 385
8.5 절대신호와 허용신호 386
8.6 열차운전의 폐색방식 386
8.7 신호기장치 389
8.7.1 신호기의 의의와 종류 389
8.7.2 신호기의 종류 390
8.7.3 상치신호기의 신호현시 411
8.7.4 상치신호기의 건식위치 412
8.7.5 상치신호기의 구조 413
8.7.6 임시신호기 414
8.7.7 수신호 415
8.7.8 특수 신호기 415
8.7.9 차내신호기 415
8.8 궤도회로 415
8.9 연동장치 416
8.9.1 연동장치의 목적 416
8.9.2 쇄정과 해정 417
8.9.3 연동장치 종류 418
8.10 열차집중제어장치 418
8.11 ATS, ATC, ATO 420
8.11.1 자동열차정지장치 420
8.11.2 ATS-P 421
8.11.3 자동열차제어장치 422
8.11.4 자동열차운전장치 423
8.12 건널목 안전설비 424
8.12.1 건널목 경보기 424
8.12.2 전동 차단기 424
8.12.3 고장감시 및 원격감시장치 424
8.12.4 출구측 차단용 검지기 425
8.12.5 지장물 검지기 425
8.12.6 신호기기의 보호 425
8.12.7 신호설비의 전원방식 425
8.12.8 안전설비 425
8.13 조차장 신호보안장치 426
8.13.1 라이드시스템(ride system) 426
8.13.2 리타더시스템(retarder system) 426
8.14 집중감시 및 장해물 검지장치 427
8.14.1 집중감시장치 427
8.14.2 장해물 검지 및 통지장치 428
8.14.3 장해물 검지 방식 428
8.15 통신설비 등 430
8.15.1 통신설비 등 430
8.15.2 전송설비 431
8.15.3 열차 무선설비 432
8.15.4 역무 자동화설비 433
8.15.5 통신설비의 보호 434
제 9 장 전기철도
9.1 전기철도의 역사 435
9.1.1 전기철도 개통 437
9.1.2 전기철도의 종류 442
9.2 전화의 계획과 경제성 443
9.2.1 전기운전의 특징 443
9.2.2 전화의 경제성 443
9.2.3 철도전화의 장․단점 444
9.3 전기차(electric motor vehicle) 445
9.3.1 전기차의 분류 445
9.3.2 차체(body car) 446
9.3.3 대차(truck) 446
9.4 귀전계통설비(return circuit) 446
9.4.1 직류귀전계통의 구성 446
9.4.2 교류귀전계통의 구성 447
9.4.3 귀전계통의 부하 449
9.4.4 전압강하의 한도 449
9.4.5 사고전류의 차단 450
9.5 집전방식에 의한 구분 450
9.6 차 량(rolling stock) 452
9.6.1 전기차 452
9.7 전차선로 453
9.7.1 가공단선식 453
9.7.2 제3레일식 459
9.7.3 귀전선 459
9.7.4 귀선로 459
9.7.5 절 연 460
9.7.6 팬터그라프의 이선 460
9.8 급전방식과 귀선 461
9.8.1 급전선, 급전회로 461
9.8.2 귀선(returen circuit)과 본드 461
9.9 주전동기와 동력전달장치 462
9.9.1 직류직권전동기 462
9.9.2 단상직권교류전동기 463
9.9.3 용량의 결정 463
9.9.4 동력전달장치 463
9.10 속도제어 465
9.10.1 직류직권전동기의 제어법 465
9.10.2 저항제어법(resistor control) 465
9.10.3 직병렬제어법 466
9.10.4 계자제어법(feild control) 466
9.10.5 직접제어와 간접제어 466
9.10.6 다단제어기와 버니어 제어기 467
9.11 전철변전설비(traction substation) 467
9.11.1 변전소의 설치 467
9.11.2 변전기기 설비 468
9.11.3 고속도차단기 468
9.11.4 교류전기철도용 변전소 468
9.11.5 변전소의 종류 468
9.11.6 원격제어 469
제 10 장 열차의 속도향상
10.1 열차속도향상의 발전 470
10.1.1 한국철도속도의 발전 470
10.1.2 해외철도속도의 발전 472
10.2 고속향상의 효과 472
10.2.1 고속향상의 이점 472
10.2.2 속도향상과 시간단축의 효과 473
10.3 제약의 요인과 대책 473
10.3.1 최고속도 473
10.3.2 곡선속도 477
10.3.3 분기기 속도 481
10.3.4 가속도 성능의 향상 482
10.4 속도향상의 기술적 한계 483
10.4.1 표준궤간 철도 한계최고속도 483
10.4.2 브레이크성능 483
10.5 기타 요인 484
10.5.1 Dia 여유시분의 검토 484
10.5.2 통과역의 배선 개량 484
10.5.3 주의 신호의 감속속도를 개선 485
10.5.4 대향열차 대기시분 단축 485
10.5.5 대피시분의 단선 485
10.5.6 접속시간의 단선 485
10.5.7 정차시분의 개량 485
제 11 장 고속철도
11.1 서 론 486
11.1.1 고속철도의 의의 486
11.1.2 고속철도의 필요성 487
11.1.3 고속철도의 구비조건 487
11.1.4 철도고속화의 요인 488
11.1.5 고속철도의 특징 491
11.2 고속철도의 연혁 492
11.2.1 고속철도의 개발경위 492
11.3 고속철도의 제원 499
11.3.1 궤 간 499
11.3.2 곡선반경 499
11.3.3 기울기율 499
11.3.4 궤도중심 간격 499
11.3.5 동력방식 500
11.3.6 전기방식 500
11.3.7 열차방식 500
11.3.8 신호보안․열차제어방식 500
11.3.9 건널목 대책 500
11.4 고속선 선로 501
11.5 가선방식 501
11.6 차 량 502
11.7 운전관리 System 503
11.8 보안대책 504
11.8.1 선로방호설비 504
11.8.2 승강장 방호울타리 504
11.8.3 열차방호 504
11.8.4 선로내에 출입금지 505
11.9 환경대책 505
11.10 재해․설해대책 505
제 12 장 차량기지 및 차량공장
12.1 차량의 운용과 정비․보수 510
12.1.1 차량의 운용 510
12.1.2 예방보전방식의 채용 511
12.1.3 각종검사 511
12.2 차량기지의 종류 512
12.2.1 차량기지의 사명 512
12.3 차량기지(Layout) 513
12.3.1 차량기지의 배치 513
12.3.2 기관차기지 514
12.3.3 객차기지 514
12.3.4 전차기지 515
12.3.5 디젤동차기지 515
12.4 차량공장의 업무 516
12.4.1 차량공장의 근대화 516
12.4.2 차량공장의 위치와 종류․규모 516
12.4.3 차량공장에서의 공정과 작업 517
12.5 차량공장의 배치 517
제 13 장 철도경영개선
13.1 철도경영분석 518
13.2 선로관계 520
13.2.1 궤도의 강화 520
13.2.2 보선작업의 기계화 521
13.3 전기운전․신호관계 522
13.3.1 전차선로의 개선 522
13.3.2 변전소의 원방감시제어화․개선 522
13.3.3 신호장치의 이중화 522
13.3.4 작업의 자동화 522
13.3.5 작업의 기계화 522
13.4 차량관계 523
13.4.1 차량의 근대화 개선 523
13.4.2 공작기계등의 개선 524
13.4.3 보수작업의 기계화․자동화 524
13.4.4 차륜분할 병합작업 자동화 524
13.4.5 차륜정보장치의 근대화 524
13.4.6 운전대 모니터 장치의 채용 524
13.5 역 영업관계 524
13.6 운전관리관계 525
13.7 전반관리 526
제 14 장 노면철도
14.1 노면철도의 역사와 현황 527
14.2 노면철도의 특징 528
14.3 시설의 형식 529
14.4 전차형식 531
14.5 경량전철의 발전 533
14.6 초저상식 경쾌전차의 개발 534
제 15 장 모노레일 철도
15.1 모노레일의 정의 536
15.2 모노레일의 역사와 현황 536
15.3 모노레일의 특징과 이점 537
15.3.1 모노레일의 이점 537
15.3.2 모노레일의 문제점 538
15.4 궤도의 형식 538
15.5 정류장 542
15.6 차량과 신호보안 설비 542
15.6.1 차량의 제원 542
15.6.2 차 체 542
15.6.3 주행장치 543
15.7 과좌식과 현수식의 비교 544
제 16 장 도시 철도
16.1 지하철도 545
16.1.1 총 설 545
16.1.2 지하철의 건설 555
16.1.3 차량 및 전기 562
16.1.4 안전장치(safety management) 565
16.1.5 차량기지 566
제 17 장 초고속철도
17.1 초고속철도의 정의 571
17.2 고속화의 추진 571
17.3 초고속철도 개발방식 571
17.4 동력형식 572
17.5 지지방식 574
17.6 guide way 577
제 18 장 신교통 시스템
18.1 신교통 System의 정의 580
18.2 신교통 System의 개발경위 581
18.3 신교통 System의 특징 583
18.4 시스템별 요약 583
18.5 시설양식 593
18.6 차량 형식 596

철도가 지구상에 기적을 처음 울린 지 올해로 197년을 맞으며 우리 철도는 교통기관으로 계속 발전을 거듭하여 세계 철도와 기술 경쟁에서 어깨를 나란히 해가고 있다. 철도는 마차철도로 시작하여 증기기관차, 디젤기관차시대를 거쳐 전기기관차에 이어 동력분산식 고속열차로 전환되어 가고 있으며 500km/h 자기부상열차시대의 전진을
위해 2027년 개통을 목표로 가속 패달을 밟고 있다. 우리 철도도 프랑스, 독일, 일본, 스페인과 함께 2004년 4월 1일부터 세계 5번째 고속 열차 보유국으로 300km/h의 KTX를 운행하고 있으며, 동력분산식 고속열차인 해무에 의한 421.4km/h의 시험속도를 기록하는 등 속도경쟁에 심혈을 기울이고 있으며 서울~부산간을 1시간 30분에 운행할 수 있도록 철도기술자들은 고심하며 연구를 계속하고 있다. 오늘날 철도는 국가발전의 주요한 교통수단으로서 환경오염, 에너지 효율성, 녹색성장, 도로 혼잡비 등을 고려해 볼 때 기후위기 대응을 위한 탄소중립∙녹색성장을 위해서는 철도 교통만이 해결책이라는 생각이 범 세계적으로 이어지고 있다. 본서는 1997년 발행한 철도서적으로 계속 개정판을 발행해 오면서 2015년 한국철도학회에서 집필상을 수상한 바 있다. 2020년에 「철도의 건설 및 시설물유지 관리법」이 제(개)정되면서 궤도의 안전진단 및 성능평가를 시행하게 되었다.
정부의 탄소배출 억제정책으로 철도교통수단에 대한 국민의 관심도 날로 높아가고 있다. 그리고 날로 새로워지는 신기술을 신속하게 업데이트하고 개정판에 대응하기 위해 한국철도공사와 국가철도공단 중역을 역임한 분들과 함께 신 철도공학을 발행한 것은 지극히 다행스러운 일이다.

또한 이 서적은 철도를 전문으로 가르치는 철도고등학교 및 대학교 및 대학원 그리고 철도토목기사, 기술사 시험 교재로 활용할 수 있도록 상,하 2권으로 편집되어 있다.
아무쪼록 철도관계자들께서 새로 발간되는 신철도공학 서적을 아껴주시고 사랑해주시기를 바라면서 이 책이 출간되도록 많은 수고를 아끼지 않은 광명출판사 임직원 여러분께 진심으로 감사를 드립니다.

2022년 2월 24일
공저 공학박사 우학 이종득 공학박사 중광 김해곤
공학박사 이현정 공학박사 이성욱
공학석사 신형하