user: 랙식 철도란 무엇인가?

gpt: **랙식 철도** 열차는 하나 이상의 톱니바퀴 또는 이 랙 레일과 맞물리는 피니언으로 장착된다. 이를 통해 열차는 마찰식 레일 최대치인 10% 이상의 가파른 등급에서 운행할 수 있다. 대부분의 랙 철도는 산악 철도지만, 도시 환경에서 가파른 경사를 극복하기 위해 건설된 지하철이나 트램도 있다.

최초의 톱니 철도는 영국 웨스트요크셔주에 있는 미들턴과 리즈 사이의 미들턴 철도로, 1812년에 상업적으로 최초로 성공한 증기 기관차 살라망카가 운행되었다. 이것은 1811년에 존 블렌킨솝에 의해 설계되고 특허받은 랙과 피니언 시스템을 사용했다.

user: 랙 체계는?

gpt: 수년에 걸쳐 다양한 디자인의 랙 레일과 그에 맞는 톱니바퀴가 개발되었다. 일부 초기 모건 및 블렌킨솝 랙 설치를 제외하고, 랙 체계는 랙 레일을 주행 레일 사이의 중간에 배치하고, 주행 레일과 동일한 침목 또는 타이에 장착한다.

## 블렌킨솝 
존 블렌킨솝은 금속 레일의 금속 바퀴에서 마찰이 너무 낮을 것이라고 생각하여 1812년에 미들턴 철도용 증기 기관차를 제작했다. 레일 바깥쪽의 랙 톱니에 맞물리는 왼쪽 측면, 측면 랙이 있는 금속 ‘어배’ 엣지 레일은 3피트 길이의 선반에 모두 주조되어 있다. 블렌킨솝 시스템은 미들턴 철도에서 25년 동안 사용되었지만, 평평한 지면에서 운영되는 철도에서는 단순한 마찰로 충분하다는 것이 밝혀져 그냥 호기심의 대상으로 끝났다.

## 펠 
1860년대에 개발된 펠 산악 철도 시스템은 톱니가 없기 때문에 엄밀히 말하면 랙 철도라고 할 수 없다. 오히려, 이 시스템은 마찰을 개선하기 위해 양쪽에서 잡아당기는 라인의 가파른 부분에 있는 두 개의 주행 레일 사이에 매끄럽게 올려진 중앙 레일을 사용한다. 기차는 바퀴로 추진되거나 중앙 레일에 수평으로 눌러진 제동 쐐기와 일반 주행 바퀴에 의해 제동된다.

## 마쉬 
미국 최초의 성공적인 랙 철도는 실베스터 마쉬가 개발한 마운트 워싱턴 코그 철도였다. 기관차의 피니언 휠에는 깊은 톱니가 있어 항상 적어도 두 개의 톱니가 랙에 맞물릴 수 있다. 이 조치는 피니언이 랙 밖으로 올라올 가능성을 줄이는 데 도움이 된다.

## 리겐바흐 
리겐바흐 랙 시스템은 니클라우스 리겐바흐가 마쉬와 거의 동시에 작업했지만 마쉬와는 독립적으로 개발했다. 리겐바흐는 잠재적인 스위스 후원자들의 관심을 끌기 위해 사용한 작업 모델을 기반으로 1863년에 프랑스 특허를 받았다. 이 기간 동안 주미 스위스 영사는 마쉬의 마운트 워싱턴 톱니바퀴 철도를 방문하여 열정적으로 스위스 정부에 보고했다. 스위스의 관광 산업을 활성화하기 위해 정부는 리겐바흐에게 리기산까지 철도를 건설할 것을 의뢰했다. 베른 근처의 채석장에서 기관차 프로토타입과 테스트 트랙을 건설한 후 1871년 5월 22일에 피츠나우-리기 철도가 개통되었다.

리겐바흐 시스템은 마쉬 시스템과 디자인이 유사하다. 그것은 일정한 간격으로 원형 또는 사각형 막대로 연결된 철판 또는 채널로 구성된 사다리 랙을 사용한다. 리겐바흐 시스템은 고정 래더 랙이 다른 시스템보다 복잡하고, 구축 비용이 많이 든다는 문제를 안고 있다.

피츠나우-리기 철도의 성공에 이어 리겐바흐는 국제 산악 철도 협회 기계 공장을 설립했다. 이 회사는 그의 설계에 따라 랙 기관차를 생산했다.

## 압트 
압트 시스템은 스위스 기관차 엔지니어인 카를 로만 압트가 고안했다. 압트는 올텐의 리겐바흐에서 근무했으며, 나중에는 IGB 랙 기관차 회사에서 근무했다. 1885년에 그는 자신의 토목 공학 회사를 설립했다.

1880년대 초반에 압트는 리겐바흐 시스템의 한계를 극복한 개선된 랙 시스템을 고안하기 위해 노력했다. 특히 리겐바흐 랙은 제조와 유지관리 비용이 많이 들고 스위치가 복잡했다. 1882년 압트는 수직 톱니가 가공된 단단한 막대를 사용하여 새로운 랙을 설계했다. 이 막대 중 2개 또는 3개는 톱니가 오프셋된 상태로 레일 사이 중앙에 장착된다. 오프셋 톱니가 있는 여러 막대를 사용하면 기관차 구동 바퀴의 피니언이 랙과 지속적으로 맞물리게 된다. 압트 시스템은 주어진 길이에 걸쳐 더 낮은 중량의 랙이 필요하기 때문에 리겐바흐 보다 구축 비용이 저렴하다. 그러나 리겐바흐 시스템은 압트보다 더 큰 내마모성을 가진다.

압트 시스템은 1885년에 개통된 독일의 하르츠 철도에서 처음 사용되었다. 압트 시스템은 1894년부터 1896년까지 웨일즈의 스노든 산악 철도 건설에도 사용되었다.

피니언 휠은 레일 휠과 동일한 축에 장착하거나 별도로 구동할 수 있다. 웨스트 코스트 와일더니스 철도의 증기 기관차는 닐기리 산악 철도의 "X"급 기관차와 마찬가지로 피니언 휠을 구동하는 별도의 실린더를 가지고 있다.

## 아우그디오 
아우그디오 랙 시스템은 토마소 아우그디오에 의해 발명되었다. 1884년에 개통한 자시-주페라 트램웨이에서만 오래 사용되었다. 중앙 랙의 양쪽에 톱니바퀴가 있는 수직 랙을 사용했다. 그러나 그것의 독특한 특징은 '기관차'가 경사면 기슭의 엔진 하우스에서 구동되는 끝없는 케이블을 통해 추진되었다는 것이다. 상당한 기계적 복잡성에도 불구하고 이 라인은 1934년까지 작동한 것으로 보인다.

## 로허 
에뒤아르트 로허가 발명한 로허 랙 시스템은 기관차의 두 개의 톱니바퀴에 의해 맞물리는 레일 상단이 아닌 측면에 톱니가 절단되어 있다. 이 시스템을 사용하면 톱니가 랙에서 튀어나올 수 있는 다른 시스템보다 가파른 경사면에서 사용할 수 있다. 필라투스 철도에서 사용된다.

로허는 50%와 같은 가파른 경사에서 사용할 수 있는 랙 시스템을 설계하기 시작했다. 당시 스위스에서 가장 일반적인 랙 시스템인 압트 시스템은 최대 기울기가 25%로 제한되었다. 로허는 가파른 경사에서 압트 시스템이 압트 박사가 예측한 대로 잠재적으로 치명적인 탈선을 유발하여 랙을 오버라이딩하는 구동 피니언이 발생하는 경향이 있음을 보여주었다. 이 문제를 극복하고 필라투스의 가파른 면을 따라 랙이 정렬되도록 하기 위해 로허는 랙이 대칭 수평 톱니가 있는 평평한 막대인 랙 시스템을 개발했다. 랙 아래에 플랜지가 있는 수평 피니언은 중앙에 장착된 막대와 맞물려 기관차를 구동하고 트랙 중앙을 유지한다.

이 시스템은 트랙에 매우 안정적인 부착을 제공하며, 가장 심한 측풍에서도 차량이 넘어지는 것을 방지한다. 이러한 기어는 또한 차를 이끌 수 있으므로 주행 중인 바퀴의 플랜지도 선택 사항이다. 이 시스템의 가장 큰 단점은 표준 철도 스위치를 사용할 수 없고, 선로의 분기가 필요한 곳에서는 이송 테이블이나 기타 복잡한 장치를 사용해야 한다는 것이다.

테스트 후 로허 시스템은 1889년에 개통된 필라투스 철도에 배치되었다. 일부 유럽 탄광에서는 급경사 지하선에 유사한 시스템을 사용하지만, 다른 공공 철도에서는 로허 시스템을 사용하지 않는다.

## 슈트룹 
슈트룹 랙 시스템은 1896년 에밀 슈트룹에 의해 발명되었다. 이 시스템은 약 100mm 간격으로 헤드에 가공된 랙 톱니가 있는 롤링된 평평한 바닥 레일을 사용한다. 기관차에 장착된 안전 턱은 탈선을 방지하고 브레이크 역할을 하기 위해 머리의 아래쪽과 맞물린다.

슈트룹 시스템의 가장 잘 알려진 용도는 스위스의 융프라우 철도이다.

슈트룹은 유지 관리가 가장 간단한 랙 시스템이며, 점점 인기를 얻고 있다.

## 모건 
1900년에 시카고의 EC 모건은 기계적으로 리겐바흐 랙과 유사하지만 랙이 전기 기관차에 동력을 공급 하는 세 번째 레일로 사용되는 랙 철도 시스템에 대한 특허를 받았다. 모건은 계속해서 더 무거운 기관차를 개발했으며

굿맨 설비 회사는 광산 철도용 모건 시스템을 마케팅하기 시작했으며, 특히 가파른 경사가 지하에서 만나는 곳에서 널리 사용되었다.

## 라멜라
라멜라 시스템은 슈트룹 시스템에 사용된 압연 강철 레일을 사용할 수 없게된 후 폰 폴 회사에서 개발했다. 압트 시스템과 유사한 모양으로 절단된 단일 블레이드로 형성되지만 일반적으로 단일 압트 바보다 넓다. 라멜라 랙은 원래 슈트룹 시스템의 기능이었던 안전 턱이 사용되지 않는 한 리겐바흐 또는 슈트룹 시스템에서 사용하도록 설계된 기관차에서 사용할 수 있다. 일부 철도는 여러 시스템의 랙을 사용한다. 예를 들어, 스위스의 장크트갈렌 가이스 아펜첼 철도에는 리겐바흐, 슈트룹 및 라멜라 랙 구간이 있다.

20세기 후반부터 건설된 대부분의 랙 철도는 라멜라 시스템을 사용했다.