선로의 역사

History of the railway track
영구 도로 기술의 현황에 대해서는 철도 선로를 참조하십시오.다른 용도는 영구적 방법(동음이의 설명)을 참조하십시오.
트란실바니아에 있는 16세기 금광의 목재 트랙 부분.왜건들은 나무 바퀴의 뚜렷한 플랜지와 480mm의 좁은 궤간으로 안내되었다.18+7⁄8인치)는 단일 스위치 [1]레일을 흔들어서 포인트를 변경할 수 있도록 했습니다.
독일의 16세기 광산에서 사용된 안내 트럭의 현대 삽화
은광석을 운반하기 위한 평평한 나무 트랙의 재건; 목재 사이에 있는 수직 핀에 의해 안내되었다.

철도 선로 또는 영구적인 길은 철도 노선의 요소입니다. 일반적으로 침목 위에 놓인 한 쌍의 레일 또는 밸러스트에 내장된 침목은 철도의 일반 열차를 운반하기 위한 것입니다.철도 건설 초기에 건설업자들은 종종 현장의 폐기물과 자재를 운반하기 위해 임시 선로를 깔았기 때문에, 이것은 영구적인 방법으로 묘사됩니다. 이 작업이 실질적으로 완료되면, 임시 선로가 설치되고 영구적인 선로가 설치되었습니다.

최초의 선로는 가로 방향의 나무 침목 위에 나무 난간을 두르고 있었는데, 이는 선로의 간격을 유지하는 데 도움이 되었다.나무 레일 위에 주철판을 깔고 나중에 단철판 또는 단철각판(L자 모양의 철판)을 얹는 등 다양한 발전이 뒤따랐다.레일은 또한 올바른 분리를 유지하기 위해 교차 연결 없이 석조 블록에 개별적으로 고정되었습니다.이 시스템은 또한 블록이 개별적으로 이동할 수 있기 때문에 문제를 야기했습니다.이삼바드 킹덤 브루넬의 7피트(2,134mm) 광궤 시스템의 첫 번째 버전은 레일 게이지와 표고가 말뚝에 묶여 고정되는 세로 침목 위에 놓인 레일을 사용했지만(개념상 파일 브리지와 유사함), 이 배치는 비용이 많이 들었고 브루넬은 곧 전형적인 광궤 선로로 대체했다.말뚝은 단조되었고 트랜섬은 침목과 유사하게 레일 게이지를 유지하였다.오늘날 대부분의 철도 선로는 레일과 침목의 표준 시스템을 사용합니다. 사다리 선로는 몇 가지 용도로 사용됩니다.

제조 기술의 발달로 레일, 침목 및 부속품의 설계, 제조 및 설치가 변경되었습니다.길이 4피트(1.22m)의 주철 레일이 1790년대에 사용되기 시작했고 1820년에는 길이 4.57m의 주철 레일이 사용되었습니다.최초의 강철 레일은 1857년에 만들어졌으며 표준 레일의 길이는 시간이 지남에 따라 30피트(9.14m에서 18.29m)로 증가했습니다.레일은 일반적으로 선형 길이당 중량 단위로 지정되었으며, 이 또한 증가했습니다.철도 침목은 전통적으로 크레오소테 가공된 단단한 나무로 만들어졌으며, 이것은 현대까지 계속되었다.연속 용접 레일은 1960년대 중반에 영국에 도입되었고, 그 후 콘크리트 침목의 도입이 이어졌다.

목조 트랙 시스템

플랭크 방식

철도의 가장 이른 사용은 [2]12세기 독일의 광업과 관련이 있는 것으로 보인다.광산 통로는 대개 습하고 진흙투성이였고, 광석 손수레를 옮기는 것은 매우 어려웠다.바퀴 달린 컨테이너를 인력으로 끌고 다닐 수 있도록 나무 판자를 깔아 개량했다.16세기에 이르러 마차를 똑바로 운행하는 것의 어려움은 [3]판자 사이의 틈새에 핀을 꽂음으로써 해결되었다.Georg Agricola는 "개"라고 불리는 상자 모양의 카트를 묘사하고 있는데, 이 카트는 바퀴 손수레의 약 절반 크기이며, 무딘 수직 핀과 철제 [4]차축 위를 달리는 나무 롤러가 장착되어 있습니다.이것의 엘리자베스 시대의 예가 [5]영국 컴브리아의 실버길에서 발견되었고, 그것들은 아마도 인근 그라즈미어, 뉴랜드와 콜드벡의 [6]광산 로열에서도 사용되었을 것이다.플랜지가 달린 트럭을 운반할 수 있는 원형 나무 트랙이 설치된 장소: 플랑드르 예술가 루카스 가셀이 그린 1544년의 그림은 이런 종류의 [7]레일이 아딧에서 나오는 것을 보여준다.

엣지 레일

주요 기사: 왜건웨이

영국에서, 아마도 16세기 후반에, 광산에서 석탄을 운반하기 위해 브로즐리 근처에서, 때때로 세번 협곡에서 세번 강으로 광산을 떠내려가는 다른 시스템이 개발되었습니다.아마도 밧줄이 [8]달린 경사면인 이 비행기는 1605년 이전부터 존재했었다.이것은 아마도 [9][10]지금까지 최초의 것으로 여겨져 온 1604년의 월라톤 왜건보다 먼저였을 것이다.

Shropshire에서는 보통 유광에서 마차를 지하로 운반할 수 있도록 궤간이 좁았다.하지만, 가장 많은 수의 왜건 통로는 뉴캐슬 어폰 타인 근처로, 말이 현대 표준 궤간 정도의 왜건 통로로 한 대의 왜건을 끌고 다녔다.이것들은 석탄을 구덩이에서 스타디스로 가져갔고,[11] 거기서 석탄은 용골이라고 불리는 강 보트에 실렸다.

목재 레일의 마모가 문제였다.그것들은 뒤집어서 갱신할 수 있었지만 정기적으로 교체해야 했다.때때로 레일은 두 부분으로 만들어져서, 닳으면 윗부분을 쉽게 교체할 수 있었다.레일은 말이 걸을 [citation needed]수 있는 표면을 제공하기 위해 밸러스트로 덮인 나무 침목들에 의해 함께 고정되었다.

초기 철제 레일

주철 스트립은 목재 레일 위에 놓일 수 있고, 그러한 재료의 사용은 아마도 1738년에 일어났을 것이지만, 이 기술은 1716년으로 거슬러 올라갔다는 주장이 있다.[12] 1767년 케틀리 제철소는 보다 내구성이 높은 주행면을 제공하기 위해 나무 난간 위에 못으로 고정된 주철판을 생산하기 시작했다.이 구조물은 스트랩-철 레일(또는 스트랩 레일)로 알려져 있으며 미국의 [13][14]프리 스팀 철도에 널리 사용되었습니다.비교적 저렴하고 빠르게 만들 수 있었지만, 무거운 부하에는 적합하지 않았고 '과도한 유지 보수'가 필요했습니다.스파이크 위로 굴러가는 열차 바퀴는 레일을 느슨하게 해 차량 바퀴가 아래로 들어갈 수 있을 만큼 충분히 위로 휘어지게 했고 레일의 끝을 차량 바닥을 통해 밀어 올려 비틀고 비틀어 승객들을 위험에 빠뜨렸다.이 부서진 레일은 "뱀 머리"[14]로 알려지게 되었다.

단철을 사용할 수 있게 되자, 단철판은 훨씬 더 튼튼한 표면을 제공했습니다.난간에는 돌출된 러그(또는 귀)가 있어 나무 [citation needed]난간에 고정할 수 있도록 구멍이 뚫려 있었다.

철판

L자형 플레이트 레일 단면
여러 개의 의자 위에 긴 물고기 뱃살 레일이 받쳐져 있습니다.

대안으로 그곳에 있는 노퍽 공작의 탄광 관리자인 셰필드의 존 커가 개발했다.이것은 L자형 레일을 가지고 있어서 플랜지가 휠이 아닌 레일 위에 놓였습니다.이것은 또한 Butterley Ironworks의 Benjamin Outram과 William Jessop (1790년에 그들의 파트너가 되었다)에 의해서도 사용되었다.Curr's는 장원과 셰필드 타운 사이를 달렸지만, 이것들은 비교적 짧은 거리를 운하로 화물을 운반하는 데 사용되었다.이러한 레일은 판이라고 불리며, 철도는 판로라고 불리기도 한다."플레이트층"이라는 용어는 또한 이 기원에서 유래되었습니다.이론적으로, 바퀴가 없는 바퀴는 일반 고속도로에서 사용될 수 있었지만, 실제로는 바퀴가 너무 좁아서 노면을 파고들었기 때문에 거의 사용되지 않았을 것이다.

그 제도는 영국에서 널리 채택되었다.판은 종종 돌덩이에 설치되었고, 때로는 침목 없이 설치되었다. 그러나 그것은 레일이 떨어져 나가게 되어 궤간을 증가시키기 쉽다.이런 종류의 철도는 특히 석회석을 제철소로 운반하고, 철을 운하로 운반하기 위해 사우스 웨일즈에서 널리 사용되었고, 그 후 철을 운하로 가져갔고, 운하는 때때로 수 마일 떨어진 운하를 통해 제품을 시장에 내놓았습니다.레일은 처음에는 주철로 만들어졌으며, 일반적으로 3피트(0.91m)의 길이로 돌 [15]블록 사이에 걸쳐 있었다.

이 돌 블록은 영구적인 것으로 추정되었지만, 경험에 따르면, 이 돌 블록이 교통 체증 속에서 점차 자리를 잡고 이동하면서 혼란스러운 선로 형상을 만들고 탈선을 야기하는 것으로 나타났습니다.또 다른 문제는 활주면이 밸러스트에서 벗어나 돌에 의해 방해되기 쉽다는 것이었다.대안으로 철제 타이 바를 사용하여 레일을 적절한 궤간으로 유지하는 것이었는데, 레일이 [15]고정된 신발을 포함했습니다.

이것의 예로는 Penydarren 또는 Merthyr 트램웨이가 있다.이것은 Richard Trevithick에 의해 1804년 그의 고압 증기 기관차 중 하나를 사용하여 선구자 기관차를 시연하기 위해 사용되었지만, 엔진은 너무 무거워서 많은 [citation needed]레일이 부서졌다.

얼리 엣지 레일

주철 엣지 레일은 토마스 대드포드 주니어가 1793년 몬머스셔 운하로 가는 뷰포트와 블래너본 라인을 건설할 때 사용했습니다.이것들은 직사각형으로 폭이 2.5인치(64mm)이고 깊이는 76mm, 길이는 1.2m(4피트)이며 왜건 바퀴에 필요한 플랜지입니다.같은 해, 벤자민 아웃램은 크롬포드 운하의 가장자리 레일을 사용했다.T자형 대들보는 1794년 윌리엄 제섭이 러프버러-난판탄 선에서 사용했고, 그의 아들들은 1813년에서 1815년 그란담에서 벨부아르 성으로 가는 철도에서 I자형 대들보를 사용했다.이 레일들의 샘플들은 런던의 [16]과학 박물관에 보관되어 있다.

짧은 수명의 대안은 1798년 뉴캐슬 근처의 워커 콜리에에서 토마스 반즈(1765–1801)가 처음으로 사용한 물고기 배 프로필로, 레일이 블록 사이에 더 긴 스팬을 가질 수 있게 했다.이건 T자형 가장자리 레일로, 길이가 3피트이고, 가로형 돌침대 위에 놓여있었어요.이것들은 여전히 [17]주철로 만들어졌다.

버트 및 랩 조인트

초기 레일은 사각 버트 조인트가 있어 약하고 정렬하기 어려웠다.George Stephenson은 래핑된 관절을 도입했는데, 이는 정렬 상태를 꽤 [18][page needed]잘 유지했습니다.

최신 엣지 레일

이 돌파구는 1820년 노섬벌랜드의 베드링턴 철공소의 존 버킨쇼가 스톡턴과 달링턴 철도에 사용되는 15피트(4.6m) 길이의 압연 철제 레일을 개발하면서 이루어졌다.이것은 기관차와 기관차가 끄는 마차(또는 객차)의 무게를 견딜 수 있을 만큼 충분히 강했다.이것은 현대 철도 시대의 시작을 나타낸다.이 시스템은 몇 가지 잘못된 시작이 있었지만 즉시 성공했습니다.일부 초기 레일은 T 단면으로 제작되었지만, 발밑에 금속이 부족하여 레일의 굽힘 강도가 제한되었고, 레일은 지지대 사이의 빔 역할을 해야 했습니다.

금속 기술이 발전함에 따라, 이러한 단철 레일은 점차적으로 다소 길어져서 더 무겁고, 따라서 더 강한 단면으로 만들어졌습니다.레일의 발에 더 많은 금속을 공급함으로써 더 강한 빔이 생성되어 훨씬 더 나은 강도와 강성을 달성했으며, 오늘날에도 여전히 볼 수 있는 황소머리 레일 부분과 유사한 단면이 생성되었습니다.그러나, 이것은 비용이 많이 들었고, 초기 철도의 추진자들은 레일의 적절한 무게 (따라서 강도, 비용)에 대한 결정에 어려움을 겪었습니다.

처음에 레일 섹션은 위에서 아래로 거의 대칭을 이루었고 이중 머리 레일로 설명되었습니다.상단 표면이 마모된 후 레일을 뒤집는 것이 목적이었지만, 레일은 의자에 받쳐진 레일의 마모인 의자 담낭이 생기기 쉬웠기 때문에 이전 하단 표면에서의 주행이 불가능하고 불규칙하게 되었을 것이다.상단 표면에 여분의 금속을 공급하고 레일을 반감기에 뒤집을 필요 없이 추가로 마모시키는 것이 더 나았습니다.

많은 철도는 레일이 침목 위에 직접 놓일 수 있는 평평한 바닥 레일 구간을 선호했습니다. 이는 상당한 비용 절감 효과를 나타냅니다.침목의 움푹 패인 것이 문제였습니다.교통량이 많은 곳에서는 침목의 하중을 분산하기 위해 레일 아래에 바닥판을 설치해야 했기 때문에 비용 절감이 부분적으로 무효화되었습니다.그러나, 주요 상황에서, 이 형태는 북미와 호주, 그리고 유럽 대륙에서 거의 보편적으로 채택되었다.영국은 간선 철도에서 황소머리 레일을 계속 사용하였고, 1947년경에야 평면 바닥 레일이 널리 도입되었다.

강철 레일

강철로 만들어진 첫 번째 레일은 1857년 로버트 포레스터 뮈셰가 에브우 베일 제철소의 도가니에서 실패한 베세머 실험의 고철을 재용해하여 영국 미들랜드 철도의 더비 역에 실험적으로 부설되었다.이 레일은 교체한 철제 레일보다 내구성이 훨씬 뛰어나 [19][20]1873년까지 사용되었습니다.헨리 베세머는 1860년 크루에 있는 런던과 노스웨스턴 철도의 철도 공장에 500톤의 강철 꽃들을 공급했습니다.그 후 몇 [21]년 동안 몇몇 다른 회사들이 강철 레일을 생산하기 시작했다.개방 노상 제강의 도입으로 강철 레일로의 전환이 가속화되었다.William Siemens는 부분적으로 Great Western [21]Railway에 철도를 공급하기 위해 Landore 제철소를 설립했다.철도 생산의 붐이 뒤따랐지만, 미국의 금융 위기는 그곳에 철도가 건설되는 속도를 늦추고 영국 철도 [22]생산자들에 대한 주문을 지연시켰다.영국의 철강 산업은 불황에 빠졌고, 이것은 특히 단철 산업에 영향을 미쳤다.레일에 대한 수요가 다시 증가하기 시작했을 때,[citation needed] 철제보다 내구성이 뛰어난 철제 레일이 주를 이뤘다.

관련 기능

NZR 하프 킬로미터 페그, 70파운드/yd 트랙 및 트랙 피시 플레이트.웨카 패스 철도

수면자

주요 기사 : 철도침목

선로를 형성하는 두 개의 레일을 지탱하는 가로보인 목재 침목은 이전에 사용되었던 각각의 돌 블록을 대체했습니다.이 시스템은 트랙 지오메트리에 대한 유지보수 조정이 가장 중요한 트랙 게이지를 중단시키지 않았다는 주요 이점을 가지고 있습니다.트랙의 정렬은 게이지를 잃지 않고 침목자를 직접 이동시켜 조정할 수 있습니다.소프트우드는 널리 사용되었지만, 방부제로 처리하지 않으면 수명이 제한되었고, 일부 철도는 이를 위해 크레오소팅 공장을 세웠다.크레오소트 가공된 원목은 현재 북미 등지에서 널리 사용되고 있다.

지금은 비교적 긴 (약 20피트) 단조 철제 레일이 목재 크로스 침대의 의자에서 지지되고 있습니다. 이 철제 레일은 오늘날 오래된 선로에서 볼 수 있는 형태입니다.

목재의 대안으로 강철 침대가 시도되었다; 1889년[23] Acworth는 런던과 노스웨스턴 철도에서 강철 침대가 생산되는 것을 묘사하고 있으며, 끝부분이 성형되지 않은 롤형 채널 섹션("U자형"을 볼 수 있으며, 3부로 된 단조 의자가 직접 리벳으로 고정되어 있는 삽화가 있다.그러나 강철 잠자는 사람들은 1995년까지 널리 채택되지 않은 것으로 보인다.현재 이들의 주요 용도는 2차 노선의 기존 선로의 수명 연장입니다.베어링 영역이 레일 시트 바로 아래 높은 높이에 있기 때문에 약한 포메이션과 열악한 밸러스트 조건에 상당한 이점이 있습니다.

레일 고정 장치

주요 기사: 레일 체결 시스템

18세기 이전의 초기 주철 레일은 철로에 못을 박거나 고정하는 데 필수적인 고정 장치를 사용했습니다.18세기 후반에 도입된 주철과 이후 압연철의 스트랩 레일은 금속의 접시 구멍으로 나무 지지대에 못박혀 있었다.1820년대에 단일 플랜지 T 평행 레일과 이후 이중 플랜지 T 평행 레일과 같은 압연 레일 프로파일의 도입은 의자를 고정하기 위해 의자, 레일을 고정하기 위한 열쇠, 볼트 또는 스파이크를 사용해야 했습니다.로버트 L.에 의해 발명된 평평한 바닥 난간. 1830년 스티븐스는 처음에는 나무 침목대에 직접 꽂혔고, 나중에는 침목판을 사용하여 하중을 분산시키고 또한 레일을 궤간으로 고정시켰다.북미 이외의 지역에서는 다양한 스프링 기반 고정 시스템이 나중에 베이스 플레이트와 평평한 바닥 레일과 함께 도입되었습니다. 이러한 시스템은 현재 간선 고속 철도 어디에서나 볼 수 있습니다.

밸러스트

주요 기사:트랙 밸러스트

선로는 원래 지상에 직접 부설되었지만, 이는 곧 만족스럽지 못하다는 것이 입증되었고, 어떤 형태의 밸러스트가 양호한 배수, 하중 분산 및 선로의 위치 유지를 위해 필수적이었습니다.자연 지반은 과도한 침하 없이 기관차의 하중을 견딜 수 있을 정도로 강하지 않습니다. 습한 조건에서는 더욱 그러합니다. 침상기 아래의 밸러스트 층은 지면의 베어링 압력을 낮추고, 지면을 제자리에 유지하며 변위에 저항하는 경향이 있으며, 영구적인 배수 방식을 잘 유지합니다.

초기 밸러스트는 보통 석탄과 철광산의 자갈이나 폐자재와 같은 현지에서 구할 수 있는 광물 제품이었다.그레이트 노스 오브 스코틀랜드 철도는 끝이 뾰족한 돌만큼 움직임을 제한하지 않는 둥근 강 자갈을 사용했다.이후 몇 년 동안 제철의 부산물인 슬래그와 증기 기관차에서 나오는 화산재가 사용되었습니다.현대의 관습은 좁은 크기 범위 내에서 으깨진 날카로운 돌을 사용하는 것이다.

게이지

초기 트랙 게이지

주요 기사: 레일 게이지

초기 철도는 광물을 일부 수로로 운반하는 것과 관련된 국지적 우려사항이었다. 선로의 궤간은 사용하고자 하는 왜건에 적합하도록 채택되었으며, 일반적으로 4피트 - 4피트 8인치 범위였으며, 처음에는 다른 노선의 궤간과의 적합성에 대한 개념이 없었다.최초의 공공 철도가 개발되었을 때, 조지 스티븐슨의 능숙한 혁신은 그의 철도가 지배적이었다는 것을 의미했고, 그가 사용한 4피트 8+1⁄2 인치 (1,435 mm) 궤간은 따라서 가장 널리 퍼져 있었습니다.서로 다른 철도 시스템을 연결한다는 초기 개념이 발전하면서, 이 게이지는 일반적인 채택을 확보하였습니다.George Stephenson이 엔진맨이었던 탄광소에서 이미 사용되고 있던 왜건과 잘 어울리던 이 게이지가 영국의 표준 게이지가 된 것은 역사의 우연에 가깝습니다.이 게이지는 대부분의 유럽과 북미에 수출되었습니다.

폼페이와 같은 고대 유적지에서는 돌길에 나 있는 바퀴자국의 "궤"가 언급되기도 하는데, 이것은 종종 스티븐슨의 궤간과 거의 같다고 주장된다.물론 바퀴자국은 수레 바퀴로 만들어졌고, 수레는 산업 시대 이전에는 말이 끄는 수레에 적합한 크기였습니다. 스티븐슨이 일했던 탄광로의 철도 이전 수레 크기와 거의 비슷했습니다. 이것이 유일한 연결고리입니다.

광궤

주요 기사: Baulk road

이삼바드 왕국 브루넬이 그레이트 웨스턴 철도(GWR)를 구상했을 때, 그는 철도 선로를 위한 개선된 디자인을 추구했고 도전 없이 이전에 받은 지혜 중 어느 것도 받아들이지 않았습니다.4피트 8인치 궤간은 말이 끄는 전차의 소형 광물 트럭에 적합했지만, 그는 고속 철도에 더 안정적인 것을 원했다.스테이지 코치에 사용되는 큰 직경의 바퀴는 거친 지면에서도 승차감을 향상시켜 주었으며, 브루넬은 원래 객차를 차체 외부에 배치하는 큰 직경의 바퀴로 같은 방식으로 운반하려고 했습니다.이를 위해 그는 더 넓은 트랙 게이지가 필요했고 그는 유명한 7피트(2.1m) 광궤에 정착했다.(나중에 7피트 0인치로 완화되었습니다).객차를 만들 때가 되었을 때, 그것들은 결국 차체 아래에 작은 바퀴로 설계되었지만, 7피트 트랙 게이지로 차체가 표준 궤간보다 훨씬 넓을 수 있었다.바퀴를 차체의 너비 밖에 두려는 그의 원래 의도는 포기되었다.

브루넬은 또한 새로운 트랙 형태를 보고 지속적으로 지지된 레일을 사용하기로 결정했습니다.각 레일 아래에 세로 방향의 목재를 사용해, 튼튼한 레일 단면을 필요로 하지 않고, 보다 매끄러운 프로파일을 실현해, 그 목적을 위해서 얕은 교량 레일을 사용했습니다.넓고 평평한 발은 또한 황소머리 부분에 필요한 의자를 없앨 수 있다는 것을 의미했다.세로 방향의 목재는 게이지를 올바르게 고정하기 위해 적절한 간격으로 유지되어야 했고 브루넬은 목재 트랜섬(횡방향 스페이서)과 철제 타이 바를 사용하여 이를 달성했습니다.전체 집단은 '보크 로드(baulk road)'라고 불렸습니다. 철도 노동자들은 보통 자신의 트랙을 도로라고 불렀습니다.처음에 브루넬은 가로 방향 이동과 튕김을 방지하기 위해 트랙을 목재 말뚝에 묶었지만, 그는 트랙이 말뚝 사이에 떠받쳐진 지반이 침하된다는 사실을 간과했다.말뚝은 안정되어 있었고, 그 사이의 지반이 침하되어 그의 발자국이 곧 불쾌한 기복이 생겼고, 그는 말뚝을 잘라내야만 했다. 그래서 그는 그 발자국이 다소 균일하게 가라앉았다.바울크 도로의 변형은 오늘날에도 밸러스트가 제공되지 않은 많은 오래된 언더 브리지에서 볼 수 있습니다.설계는 상당히 다양하지만, 대부분의 경우 세로 방향 목재는 크로스 거더에 직접 지지되며, 게이지를 고정하기 위한 트랜섬과 타이바가 있지만, 물론 현대식 레일, 베이스 플레이트 또는 의자도 사용됩니다.세로 방향의 슬리퍼는 오늘날의 래더 트랙과 다소 유사합니다.

브루넬을 기관사로 고용한 철도 그룹은 성공적이었고 넓은 궤간 선로는 잉글랜드 서부, 사우스 웨일즈, 웨스트 미들랜즈로 퍼져나갔다.그러나 영국의 철도망이 확산되면서 두 시스템의 호환성이 심각하게 저해되었다.왜건은 수작업으로 화물을 수송하지 않고는 한 시스템에서 다른 시스템으로 수송할 수 없었기 때문이다.국가 정책을 결정하기 위해 게이지 위원회가 설치되었다.광궤는 기술적으로 우수했지만 표준 궤간 경로를 광궤로 변환하면 모든 터널, 교량 및 역 플랫폼을 재구성하는 것을 의미했을 것입니다. 반면 표준 궤간의 보편적 채택은 선로 자체의 점진적 변환만을 필요로 했습니다.광궤는 망했고, 더 이상 독립적인 광궤 라인을 건설할 수 없었다.

기존의 광궤 노선은 계속할 수 있었지만, 개발 잠재력이 없었기 때문에 표준으로 전환되는 것은 시간 문제였다.그동안, 각 노선에 궤도의 열차를 수용할 수 있는 3개의 레일이 있는 혼합 궤간 궤도의 광범위한 주행거리가 설치되었습니다.각 게이지의 왜건을 한 대의 열차로 운행하는 혼합 게이지 열차가 운행되는 경우가 있었습니다.광궤의 유산은 역 플랫폼 사이에 불필요하게 넓은 공간이 있는 것으로 보이는 곳에서 볼 수 있다.

20세기 이후

1900년부터 1945년까지

20세기 초, 영국 트랙의 형태는 목재 침목 위에 놓인 주철 의자에서 지지된 연철 황소머리 레일의 사용으로 모아졌고, 일종의 밸러스트 형태로 놓여졌다.북미에서는 절단된 스파이크로 목재 교차로에 고정된 T-레일과 침목판이 표준이었습니다.많은 철도들이 매우 가벼운 레일을 사용하였고, 기관차의 무게와 속도가 증가함에 따라, 이러한 레일은 불충분하게 되었습니다.결과적으로, 간선에서는 사용 중인 레일이 점차 더 무거워졌습니다.야금 공정이 개선되었고 강철을 포함한 더 나은 레일이 사용되었습니다.유지보수의 관점에서 보면, 레일 이음매는 대부분의 작업의 근원이었고, 제강 기술이 개선됨에 따라 길이가 늘어난 강철 레일을 압연할 수 있게 되어 마일당 이음매 수가 감소하였습니다.표준 길이는 30피트(9144mm), 45피트(13.716mm)가 되어 최종적으로 60피트(18288mm)의 레일이 표준이 되었습니다.간선 사용을 위해, 표준 레일 섹션은 야드 당 95파운드 (미터 당 47.13 kg)의 무게로 95BH 섹션이 되었습니다.보조 경로의 경우, 보다 가벼운 85BH(미터당 42.16 kg) 구간이 사용되었습니다.

납작한 바닥 레일은 북미에서 성공적으로 사용되었음에도 불구하고 영국 간선 철도에는 여전히 바람직하지 않은 것으로 여겨졌습니다. 비록 일부 경미한 영국 철도들이 그것을 사용했지만, 일반적으로 침목객들에게 직접 급경사로 연결되었습니다.과도한 사용으로 인해, 그들은 침대를 심하게 움푹 패이고, 평평한 바닥 부분을 배제하기 위해 베이스 플레이트의 증분 비용이 이 초기에 나타났다.

목재 침목은 비싸고 내구성이 떨어졌으며, 철도 기술자들은 최고의 목재 종과 최고의 방부제 처리에 대한 견해가 강하면서도 상충했습니다.철도는 크레오소트의 압력 주입에 의해 보존된 연목 침목에서 표준화를 추진하였습니다. 길이는 8피트 6인치(2591 mm) x 10인치(254 mm) x 5인치(127 mm)입니다.의자는 참호(목재 슬리브로 구동되는 강철 스파이크) 또는 일등석 노선의 의자 나사 3개로 잠자는 사람들에게 고정되었다.간선 철도 중 GWR만 자체 표준을 준수하고, 00 레일은 97µlb/yd (미터당 48.365 kg)로 유지되었으며, 침대 아래에 볼트 머리가 있고 의자 위에 너트가 있는 두 개의 송곳니가 각각의 의자를 침대 위에 고정하였습니다. – 안전성은 더 높지만 조정은 훨씬 더 어렵습니다.

일부 실험은 1945년 이전에 철근 콘크리트 침구(대부분의 경우 황소 머리 의자를 장착)로 이루어졌다.이는 최고(가장 내구성이 뛰어난) 목재 가격이 매우 높았던 데 따른 것이지만, 철근 콘크리트 침목은 본관 사용에서 성공한 적이 없었습니다.콘크리트 냄비는 옆면에도 사용되었습니다.이것들은 때때로 트윈 블록 침구라고 불리며, 각각 의자가 장착된 두 개의 콘크리트 블록과 그것들을 연결하고 게이지를 고정하는 앵글 아이언으로 구성되어 있습니다.

전후 상황

1945년 제2차 세계대전이 끝날 무렵, 영국의 철도는 낡았고, 전쟁 피해 이후 많은 신소재를 이용하지 못한 채 수리되었다.이 나라는 경제적으로도 취약한 상황이었고, 전쟁 후 거의 10년 동안 재료, 특히 철강과 목재가 매우 부족했습니다.노동력 또한 심각하게 이용가능성이 제한되었다.

철도 회사들은 전통적인 황소머리 형태의 선로를 수정해야 한다고 설득하였고, 몇 가지 실험 후에 새로운 평평한 바닥 레일 형식을 채택하였습니다.영국 표준 섹션은 부적합했고 109파운드/야드 레일이라는 새로운 프로파일이 새로운 표준이 되었습니다.길이 60피트, 부드러운 목재 침목 위에 철제 베이스 플레이트를 깔아 보편적 표준이 되었습니다.고정 장치는 탄성 강철 유형이어야 하며, 보조 경로의 경우 98파운드/yd 레일이 채택되었습니다.지역별 변화는 여전히 지속되었고, 예를 들어 동부 지역에서는 경목 침목이나 밀스 클립 고정 장치가 선호되었습니다.

새로운 설계는 성공적이었지만, 많은 문제를 일으켰습니다. 특히 경험이 풍부한 트랙 유지보수가 매우 어려워졌고, 제대로 유지되지 않은 플랫 보텀 트랙은 제대로 유지되지 않은 황소 헤드 트랙보다 더 어려워 보였기 때문입니다.평저부의 강성이 큰 것이 장점이었지만 곡선상의 관절 사이에서 곧게 펴지는 경향이 있었고, 평저부의 강성은 관리 상태가 좋지 않은 관절에서 높은 수직 충격력으로 이어져 관절의 피로 골절이 대량으로 발생하였다.게다가, 탄성 레일 고정 장치는 레일 크리프에 대한 저항이 거의 없었습니다. 즉, 레일이 점차적으로 차량 방향으로 이동하는 경향이 있었고, 접합부를 조절하기 위해 레일을 뒤로 당기는 작업 부하가 놀라울 정도로 높았습니다.

긴 용접 레일

트랙을 유지하는 작업의 대부분은 관절에서 이루어졌으며, 특히 단단한 레일이 내려앉으면서, 관절 침목자들은 망치질을 했습니다.긴 용접 레일의 길이를 사용한 전쟁 전 실험이 1960년부터 몇 년 동안 처음에는 단단한 나무 침목 위에 설치되었지만 곧 콘크리트 침목 위에 설치되었습니다.예를 들어, 1957년 영국 동부 해안 간선 최초의 긴 용접 레일(약 1.6km)은 칼튼온트렌트 바로 남쪽에 설치되었으며, 레일 [24]크립에 저항하기 위해 고무 패드에 놓여 있었습니다.이 개척 단계에서는 상세 설계에서 몇 가지 치명적인 실수가 있었지만 1968년부터 연속 용접 레일이 주 및 보조 노선에 보편적으로 설치되는 데 있어 신뢰할 수 있는 표준이 되었습니다.사용된 사전 응력 콘크리트 침목과 110A 레일 섹션(이전 사용 109개의 레일보다 약간 개선된 형태)을 채택한 A는 영국 표준 110파운드/yd 레일 섹션과 구별하기 위한 것이었는데, 이는 적절하지 않았습니다.레일 고정 장치는 결국 약 30년 동안 영국에서 독점적인 형태의 고정 장치였던 판드롤 회사에 의해 만들어진 독점적인 스프링 클립으로 통합되었습니다.

용접 트랙은 6~12인치(15~30cm)의 쇄석 밸러스트 위에 놓이기로 되어 있었지만, 이는 항상 달성된 것은 아니며, 포메이션의 지지력이 항상 고려되지는 않았기 때문에 몇 가지 극적인 포메이션 실패로 이어졌습니다.

레일 프로파일에 대한 추가 개선으로 약 1998년까지 보편적 표준이었던 113A 섹션이 생성되었습니다. 침목 및 밸러스트 프로파일에 대한 세부 개선 사항이 그림을 완성하고 선로의 일반적인 형태가 안정화되었습니다.CEN60 (60 kg/m) 철도 구간은 1990년대에 영국에서 도입되었지만, 이 형식은 현재 영국에서 1등급 간선의 99% 이상에 사용되고 있습니다.이 제품은 레일이 넓고 113A 섹션보다 높기 때문에 표준 슬리퍼와 호환되지 않습니다.

철도 갱신은 이제 노동 집약적인 영구적인 갱을 대체했다.긴 용접 레일은 수동으로 설치하기 어려웠다.2개의 600피트(180m) 길이의 긴 용접 레일을 사용한 기계식 선로 부설의 초기 시연은 1958년 Fighting Cocks 지점에서 이루어졌습니다.두 개의 길이는 10대의 왜건에 실렸으며, 강철 밧줄로 기존 트랙에 부착되어 분당 30피트(9.1m)의 속도로 끌어당겼다.기차가 뒤로 이동하면서 낡은 레일은 삐걱거리고 새 레일은 의자에 떨어졌다.리어 왜건의 호이스트가 레일의 마지막 부분을 [25]제자리에 떨어뜨렸다.

트랙 게이지

주요 기사: 레일 게이지

앞서 설명한 바와 같이, 영국의 일반 트랙 게이지는 4피트 8+1⁄2인치(1,435 mm)였습니다.1950년대 후반, 일반 선로 유지관리 표준은 인력난으로 인해 급속히 악화되었고, 일부 노선에서 화물 열차의 속도는 증가하였다.화물 열차는 거의 전체가 매우 단단한 타원형 리프 스프링 서스펜션에 실려 있는 짧은 휠베이스 (10피트)의 4륜 마차로 구성되어 있었으며, 이러한 마차는 탈선 사건의 증가 속도가 놀라울 정도로 빨랐습니다.선로변에 서 있는 사람은 누구나 화물열차가 빠른 속도로 지나가는 것을 볼 수 있고, 심지어 좋은 선로에서도 몇 대의 객차가 무섭게 휘청거리고 있는 것을 볼 수 있었고, 선로가 좋지 않을 [citation needed]때 탈선이 일어났다.

왜건의 동적 거동이 문제였지만, 채택된 해결책은 왜건의 허용 속도를 45mph로 줄이고 콘크리트 침상부에 연속 용접 트랙을 새로 설치할 경우 트랙 게이지를 8분의 1인치(1432mm)로 줄이는 것이었습니다.물론 트랙의 긴 수명 주기는 이러한 전환 과정을 완료하는 데 30년 이상이 걸린다는 것을 의미했습니다.그러나 게이지가 좁아지는 근거는 잘못되었다.이 아이디어는 왜건의 횡방향 이동 공간을 줄이고, 왜건이 일직선으로 달릴 수 있도록 "포함"되도록 하기 위한 것으로 보인다.실제로 철도 차량은 매우 가파른 곡선을 제외하고는 차륜의 플랜지에 의해 저지되지 않으며, 정상 주행에서는 차륜의 원뿔에 의한 조향 효과가 지배적이다.트랙 게이지를 줄일 때, 효과적인 원뿔성이 증가(경고)되고 왜건의 요앤롤 경향이 증가했습니다.많은 탈선이 비교적 새로운 연속 용접 레일 선로에서 발생하였고, 그러한 탈선으로 인해 화물 열차가 멈추는 데 시간이 걸릴 수 있기 때문에 종종 새로운 선로의 약 1마일이 파괴되었습니다. 콘크리트 침목은 탈선된 왜건의 [citation needed]바퀴 아래에서는 견고하지 않았습니다.

왜건 차량이 현대화되고(그리고 다른 효과가 1위를 차지), 새로운 트랙의 트랙 게이지는 조용히 4피트 8+1⁄2인치(1,435mm)로 복원되었습니다.물론, 대부분의 간선 선로가 설치된 상태에서는 더 촘촘한 궤도에 머물러 있으며, 궤간 변경이 [26]완료되기까지는 수십 년이 걸릴 것입니다.

스위치와 크로스

주요 기사 : 철도 스위치
철도 성과물

"스위치 및 교차"(S&C) 또는 "점 및 교차"(point and crossing)는 용어가 어렵습니다.

초기 S&C는 보조 경로에서 매우 느린 속도만 허용했기 때문에 기하학적 설계는 그리 중요하지 않았습니다.많은 구형 S&C 유닛은 스위치 레일이 스톡 레일에 가깝게 회전하거나 레일에서 열 수 있도록 힐에 느슨한 조인트가 있었습니다.스위치 레일이 닫혔을 때 적절한 얼라인먼트가 확보되었습니다. 스위치 레일이 열렸을 때는 휠이 레일을 주행할 수 없었기 때문에 문제가 되지 않았습니다.

속도가 빨라짐에 따라, 이것은 더 이상 가능하지 않았고 스위치 레일은 힐 엔드에 고정되었고, 그 유연성으로 인해 발가락 엔드가 열리고 닫힐 수 있었습니다.스위치 레일의 제조는 복잡한 프로세스였고, 교차로의 제조는 더욱 복잡했습니다.보조 노선의 속도는 매우 특별한 디자인을 제외하고는 20mph를 넘는 경우가 거의 없었고, 간선 도로에서 빠른 속도로 지나가는 차량에 좋은 승차감을 주기 위해 훌륭한 독창성이 적용되었다.어려움은 바퀴 통과에 대한 지속적인 지지대가 어려운 공통 교차로이며, 포인트 레일이 마주보는 방향의 직접적인 충격으로부터 보호되도록 계획되어 지지대 설계의 불규칙성이 도입되었습니다.

더 빠른 속도가 요구됨에 따라 더 많은 s&c 구성이 설계되었으며, 각각 한 가지 유형의 s&c에만 고유한 매우 많은 구성요소가 필요했다.개찰구 도로의 속도가 빠를수록, 주요 경로로부터의 편차는 훨씬 더 완만해지기 때문에, 개찰 레일의 매우 긴 계획이 요구됩니다.

1971년경, 이러한 경향은 레일이 20분의 1 기울기보다 수직으로 유지되는 이른바 수직 s&c로 역전되었습니다.수직 레일은 조향 효과의 손실을 초래하고 새로운 수직 S&C를 통과하는 주행이 종종 불규칙하지만, 다른 단순화를 통해 광범위한 S&C 속도에 필요한 재고 보유량을 상당히 줄였다.

연속 용접 레일

1970년대에 도체 레일이 설치된 연속 용접 선로

연속 용접 레일 (CWR)은 대부분의 선로 유지보수 작업이 접합부에서 이루어진다는 관찰에 따라 개발되었습니다.강철 생산 및 제조 공정이 개선됨에 따라 설치된 레일 길이가 점차 증가하였고, 이음새를 완전히 제거하는 것이 논리적으로 확장될 것입니다.

열팽창이 주요 장애물이 됩니다.레일은 고온에서 팽창합니다.접합부가 없으면 레일이 팽창할 여지가 없습니다. 레일이 따뜻해짐에 따라 레일은 팽창하려는 엄청난 힘을 갖게 됩니다.팽창을 방지할 경우, 실용 레일 구간에서 [27]섭씨 1도의 온도 변화에 대해 1.7톤(17kN)의 힘이 발생합니다.

프레스 턱 사이에 작은 금속 입방체를 압축하면 수축(즉, 약간 찌그러짐)하여 궁극적인 실패 없이 매우 큰 힘을 저항할 수 있습니다.그러나 같은 단면의 긴 금속 조각을 압축하면 활 모양으로 옆으로 변형됩니다. 이 과정은 좌굴이라고 불리며, 견딜 수 있는 압축력은 매우 낮습니다.

길고 얇은 금속 조각을 구속하여 좌굴을 방지할 수 있다면(예: 튜브 안에 포함됨) 훨씬 더 높은 압축력에 저항할 수 있습니다.이와 같이 레일을 구속할 수 있으면 레일의 좌굴을 방지할 수 있다.트랙의 중량은 위로 좌굴하는 것에 저항하기 때문에 좌굴이 옆으로 일어날 가능성이 높습니다.이는 다음 방법으로 방지됩니다.

  • 밸러스트 베드에 마찰을 일으키는 숙면을 제공하는 것
  • 마찰 발생을 가능하게 하는 통합 밸러스트에 수면자가 잘 지지되도록 한다.
  • 추가적인 마찰을 제공하기 위해 침상 측면 주위에 통합된 밸러스트를 제공한다.
  • 서늘하거나 추운 날씨에 레일을 설치하고 고정할 때 레일을 가열하여 가장 더운 날의 팽창이 다른 때보다 줄어들도록 한다.
  • 추운 날씨에 레일이 파손된 경우 따뜻한 날씨가 돌아오기 전에 레일을 제거해야 합니다.
  • 따뜻한 날씨가 돌아왔을 때 좌굴 가능성이 높아지도록 추운 날씨에 곡선이 안쪽으로 충분히 가지 않도록 한다.
  • 고온의 날씨에 선로 유지 보수 작업을 수행할 때 예방 조치를 취하고, 최대 속도 운전을 재개하기 전에 밸러스트가 충분히 통합되어 있는지 확인해야 합니다.

레일이 전혀 확장되지 않도록 고정되어 있는 경우 취급할 수 있는 레일의 길이에 제한이 없습니다.(특정 온도에서 1피트 길이의 레일의 팽창력은 1마일 또는 100마일 길이의 레일과 동일합니다.)초기 연속 용접 레일은 기술적 한계 때문에 제한된 길이로 설치되었습니다.그러나, 오래된 일반 접합 선로와 접하는 CWR 섹션의 끝에서, 그 선로는 팽창력에 저항할 수 없고 접합 선로는 버클이 걸릴 수 있습니다.이를 방지하기 위해 브리더라고 불리는 특수 확장 스위치가 설치되었다.확장 스위치는 조인트 트랙으로 이동하지 않고 CWR의 끝 부분에서 일반적으로 4인치(100mm) 정도의 상당한 확장 이동을 수용할 수 있습니다.

CWR은 가능한 한 높은 팽창력이 제한되도록 최적의 온도로 설치 및 고정됩니다.이 온도를 무응력 온도라고 하며, 영국에서는 27°C(81°F)[27]입니다.일반 실외 온도보다 높은 범위로 실제 설치 작업은 더 낮은 온도에서 이루어지는 경향이 있습니다.원래 레일은 프로판 가스 히터를 사용하여 응력이 없는 온도로 물리적으로 가열된 후 핸드바를 사용하여 덜컹거려 구속력을 없애고 균일한 팽창을 방지한 후 클립으로 고정되었습니다.그러나 1963년부터는 임시 롤러에 지지되는 동안 레일을 물리적으로 늘리기 위해 유압 잭이 사용되었습니다.레일을 무응력 온도에 있을 때의 길이로 늘리면 레일을 가열할 필요가 없습니다.잭을 분리하기 전에 레일을 클립으로 고정할 수 있습니다.

CWR 레일은 일반 레일을 용접하여 제작됩니다.오랫동안 영국에서 레일은 최대 60피트(18m 288mm)의 길이로만 만들어질 수 있었고 공장 용접 공정은 레일을 공장에 따라 600피트, 900피트 또는 1200피트로 만들었습니다.사용된 프로세스는 높은 전류를 사용하여 레일 끝을 부드럽게 한 다음 램에 의해 양끝이 서로 밀리는 플래시 배트 공정이었습니다.공장에서 레일 끝의 형상이 양호하다는 전제 하에 플래시 버트 프로세스는 매우 신뢰할 수 있습니다.

긴 레일은 특수 열차에 의해 현장으로 운반되고 지상으로 하역될 수 있습니다(제 위치에 있는 끝부분을 체인으로 고정하고 레일 아래에서 열차를 끌어냄).긴 레일은 현장 용접 프로세스를 사용하여 (또는 인접한 선로에) 함께 용접되어야 했습니다. 초기 실험 후, 독점적인 Thermit 용접 프로세스를 사용했습니다.이는 알루미노 서멀 프로세스로, 분말 '포션'이 점화되었습니다. 알루미늄은 연료였고 금속학적으로 적절한 용강 성분이 내화 금형에 포함된 레일 끝단 사이의 틈새로 내려왔습니다.

원래 SmW 공정은 작업자 기술에 매우 민감했으며, 용접은 보통 트랙을 교통으로 되돌리기 전 마지막 공정이었기 때문에 시간 압력이 가해져 원치 않는 용접이 발생하기도 했습니다.개선된 SkV 공정은 민감도가 낮았고 수년 간 용접 품질이 [28]개선되었습니다.

좌굴 문제는 CWR에만 국한되지 않으며, 과거에도 접합 트랙이 버클을 앓아 왔습니다.이음매의 어패류는 매년 제거 및 그리스를 칠해야 하며(1993년 격년제로 요건이 완화됨) 이를 생략하거나 밸러스트 조건이 특히 취약한 경우에는 더운 날씨에 좌굴이 발생하였다.또한 레일이 기어가도록 허용되면 여러 개의 연속된 접합부가 닫힐 수 있기 때문에 더운 날씨가 시작될 때 불가피하게 팽창 갭이 손실될 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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원천

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