관절대차(關節臺車)는 철도 차량 연결부에 놓아 전후의 차량을 지지하는 대차로, 연접대차(連接臺車)라고도 부른다.[1]
관절대차를 채택한 최초의 급행 열차는 1932년 독일의 플리겐더 함부르크였으머, 미국의 경우 20세기 내내 사용하였다.
1934년 파이오니어 제퍼, 서던 퍼시픽 데이라이트 관절차, 유니언 퍼시픽 철도의 M-10000 같은 초기 유선형 차량에서 어느 정도 성과를 거두었다.
오스트레일리아에서는 1984~85년 사이에 도입된 멜버른 B급 트램에 처음 사용되기 시작했다.
관절대차는 타트라 K2 · 오슬로의 SL79 등 일부 노면전차(노면전차)에도 장착되어 있다.
다음은 대표적인 관절대차 장착 차량이다.
독일 DBAG 423 등급 S반 EMU
- 승차감 향상 : 두 차체가 연결기를 개입시키지 않고 대차에 의해 직접 연결된 구조이므로 진동이 적다.
- 차체에 대한 대차의 변위각이 감소함으로써 곡선 구간 통과가 용이해진다.
- 비용 절감 효과 : 대차의 총 수를 줄일 수 있으므로 비용이 15%정도 절감될 뿐만 아니라 경량화도 가능하다.[a]
- 곡선 구간 통과 시 차체가 원래의 점유범위를 초과하는 양이 작아지므로 점유폭이 감소한다. 때문에 같은 건축한계라면 보다 넓은 폭의 차체를 이용할 수 있다.
- 뛰어난 안전성 : 대차의 회전축이 두 차체 사이에 위치해 있으므로 차상고를 내릴 수 있고 중심도 내려가므로 안정성이 뛰어나다.
- 차실하고 대차가 분리되므로 실내의 주행소음을 경감할 수 있다.
- 객차가 서로 단단히 연결되어 탈선 시 잭나이프(차량이 W자 형태로 포개지는 현상)라든가 객차 분리 위험이 전혀 없으며, 충돌이나 탈선, 사고 시에도 분리되지 않아 승객 안전에 유리하다.
- 고속 운행 중에도 차량 간 유격이 적어 안전성이 뛰어나다.
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- 복잡한 구조 : 두 객차가 하나의 대차를 공유하기 때문에 구조가 복잡하며, 고장 시 양쪽 차량 모두 들어올려야 대차 점검이나 교체가 가능하다.
- 제작·유지비용 증가 : 구조가 복잡한 탓에 제작·유지보수 비용이 비싸며, 표준화가 어려워 부품 수급이나 기술 인력 확보에 어려움이 많다.
- 개별 차량의 연결 및 분리가 곤란하며 전동차, 디젤동차 같이 한 개 편성으로 이루어진 열차로만 구성되어야 한다.
- 공간·수송 효율 저하 : 객차 길이가 짧아지고, 차량 단위 면적당 수송량이 감소한다.
- 개별 차량의 연결, 분리를 할 수 없으므로 화물열차로 사용하기에는 제약이 뒤따른다.[b]
- 정비·교체 난이도 : 개별 대차 구조에 비해 정비 시간이 오래 걸리는 것은 물론, 부품 교체도 번거로운데다, 비용도 더 많이 소요된다. 차량 분리·조합이 어려워 편성 유연성도 떨어진다.
- 차량 길이에 제한이 있는 한편, 대차의 축간거리는 어느 정도 길어야 한다.
- 차량 전체 길이 단축 : 1량당 2축의 하중을 하중을 지탱해야 함으로 차량 전체 길이가 짧아진다.
- 대차간격은 차량한계를 고려하여 길게 할 수 없으므로 그만큼 차체 길이는 보기 대차 편성에 비해 짧게 해야 한다.
- 제동력 한계 : 제동축이 적어 제동 소음하고 마모가 크고, 제동력이 약할 수 있다.
- 차축이 적은 탓에 하중이 증가함으로써 궤도 부담도 커진다.
- 복구 시간 증가 : 사고 시 열차 분리 등 복구 작업이 오래 걸릴 수 있다.
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요약하면, 관절대차는 구조적 효율성하고 안전성이 높고, 일반 대차는 단순성하고 내구성이 강점으로 꼽힌니다.
- 내용주
- ↑ 8량 편성의 경우, 보기 대차에는 16개의 대차가 필요한 반면, 관절대차는 9개 정도면 충분하다.
- ↑ 2단적재 화차에는 사용되고 있다.
오스트레일리아에서는 1984~85년 사이에 도입된 멜버른 B급 트램에 처음 사용되기 시작했다.
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독일 DBAG 423 등급 S반 EMU