미국의 철도 속도 제한

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미국의 철도 속도 제한은 연방 철도청에 의해 규제된다. 철도도 자체 한계를 구현하고 속도 제한을 시행한다. 속도 제한은 곡률, 신호, 선로 조건 및 등급 교차점의 존재를 포함한 많은 요인에 기초한다. 미국의 도로 속도 제한과 마찬가지로, 트랙과 열차의 속도 제한은 시간당 마일(mph) 단위로 측정된다.

신호 속도

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연방 규제 당국은 사용되는 신호 방식과 관련하여 열차의 속도를 제한한다.^[1] 여객열차는 블록신호시스템이 없는 선로상에서는 시속 59마일과 화물열차로 제한된다. (암흑영토 참조) "자동 택시 신호, 자동 열차 정지 또는 자동 열차 제어 시스템이 없는 열차는 "79mph를 초과할 수 없다." 이 명령은 1946년 일리노이 주 네이퍼빌에서 시카고, 벌링턴 & 퀸시 철도 열차 2대가 연루된 심각한 충돌 사고 이후 1947년(유효한 1951년 12월 31일) 주간 상업 위원회에 의해 발표되었다.^[2][3][4] 1987년 메릴랜드 주 체이스 열차 충돌 이후, 고속 회랑에서 운행하는 화물 열차는 기관차 속도 제한 장치가 운전자에게 단순히 열차 내 신호로 경보하는 것이 아니라 강제로 열차를 느리게 하도록 요구되어 왔다. 메릴랜드 주 충돌사고의 신호 패널은 음소거된 휘파람과 전구 분실 등으로 부분적으로 비활성화된 상태였다.

2008년 캘리포니아에서 발생한 채스워스 열차 충돌 사고 이후 2015년까지 전국적으로 적극적인 열차 통제(PTC)를 시행하도록 하는 연방법이 제정되었다.^[5] 2018년 10월 현재 많은 노선이 연방정부의 명령에도 불구하고 여전히 PTC가 부족하다. PTC의 1차 목표는 충돌을 방지하는 것이지만, 경우에 따라 속도가 증가할 경우 FRA 요구 사항을 충족하기도 한다. 그러나, 몇몇 경쟁 PTC 기술이 다른 지역에서 사용되고 있으며, 2010년 현재 뚜렷한 승자는 나타나지 않고 있다.

트랙 클래스

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미국에서는 연방 철도청이 선로 품질에 대한 분류 시스템을 개발했다.^[6][7] 선로의 한 구간 등급은 가능한 최대 운행 속도 제한과 여객 열차 운행 능력을 결정한다.

트랙 타입	화물열차	승객
제외됨	<16km/h(10mph)>	허용되지 않는
1급	16km/h(10mph)	24km/h(15mph)
클래스 2	40km/h(25mph)	48km/h(30mph)
3급	64km/h 40mph	97km/h(60mph)
4급	97km/h(60mph)	130km/h 80mph
5급	130km/h 80mph	140km/h 90mph
6급	180km/h 110mph
7급	시속 125mph
8급	시속 160mph(160mph)
9급	350km/h 220mph.

곡선

트랙을 적절히 유지한다고 가정할 때, 곡선을 통과하는 최대 트랙 속도는 열차를 전복시키는 작용을 하는 "센터포르투갈 힘"에 의해 제한된다. 이 힘을 보상하기 위해 트랙을 편경화(외측 레일을 내부 레일보다 높게 올린다)한다. 트랙의 기울기에 의해 원심력이 완벽하게 상쇄되는 속도를 밸런싱 속도라고 한다. 최대 속도는 다음과 같은 공식을 사용하여 찾을 수 있으며, 이 공식을 통해 열차는 밸런싱 속도 이상으로 운행할 수 있다.

${\displaystyle V_{max}={\sqrt {\e_{a}+E_{u}}{0.0007d}}}}}}}$

여기서:

${\displaystyle E_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$ ${\$는 외부 레일이 곡선의 내부 레일 위로 편평하게 배치된 인치(인치)이다$$.

${\displaystyle E_{}}$ ${\displaystyle u_{}}$ ${\$는 불균형 편경사의 인치 단위 양이다$$.

${\displaystyle d}$ ${\displaystyle d}$은(는) 100피트(30m)당 도 단위의 곡률 수준이다.

${\displaystyle V_{}}$ ${\displaystyle m_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\$이(가) 시간당 마일 단위로 제공됨$$

일반적으로 여객열차는 밸런싱 속도 이상으로 운행되며, 속도와 곡률에 대한 밸런싱 편경사와 곡선의 실제 편경사 간의 차이를 불균형 편경사로 알려져 있다. 선로 편경사는 보통 6인치(150 mm)로 제한되며, 내부 레일의 마모를 줄이기 위해 중형 화물 열차가 느린 노선에서 더 낮은 경우가 많다. 미국에서 허용되는 불균형 편경사는 3인치(76 mm)로 제한되지만, 6인치(152 mm)는 포기에 의해 허용된다. 아셀라처럼 기울어진 열차는 열차의 무게를 동적으로 이동시킴으로써 훨씬 더 높은 불균형 편경사로 운행된다. 열차의 실제 전복 속도는 속도식이 정한 한계치보다 훨씬 높아 승객의 편의를 위해 주로 제자리걸음을 하고 있다. 유럽 철도의 경우 하드 최대 불균형 편경사는 없으며, 그 중 일부는 고속 운송을 허용하는 11인치(280 mm) 이상의 불균형 편경사를 가진 곡선을 가지고 있다.^[8]

균형이 맞지 않는 편경사는 열차를 정상적인 플랜지 접촉으로 운행하게 할 것이다. 휠-레일 접촉 지점은 휠의 타이어 프로파일에 의해 영향을 받는다. 열차의 다른 속도에 대해서는 허용을 해야 한다. 속도가 느린 열차는 커브에서 내부 레일과 플랜지가 접촉하는 경향이 있는 반면, 고속 열차는 바깥쪽으로 주행하여 외부 레일과 접촉하는 경향이 있다. 어느 쪽이든 접촉하면 마모와 파손이 발생하며 속도와 편경사가 허용 한계 내에 있지 않을 경우 탈선으로 이어질 수 있다. 많은 고속 노선은 특히 차축 하중이 더 무거운 화물 열차의 사용을 허용하지 않는다. 플랜지 윤활의 사용으로 곡선상의 플랜지 접점의 마모나 마찰이 감소되는 경우도 있다.

참고 항목

위키미디어 커먼스는 미국의 속도 제한 철도 표지판과 관련된 미디어를 보유하고 있다.

• 슬로우 존
• 캐나다의 철도 규정
• 철도운행
• 철도 신호 전달

참조