본 논문은 세계적인 추세로 전기철도의 속도향상이 요구되고 있어 기존선 속도향상을 위한 전차선로에 대한 연구를 하는 것을 목표로 하고 있다. 특히 산업화가 가속화 될수록 철도의 고속화 열망은 높아지고 있어 각국의 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 보인다.
철도에서 전차선로의 포지션은 그리 높은 편은 아니다. 하지만 전기철도의 속도향상에는 많은 영향을 준다. 열차에 전력을 안정되게 공급하는 것이 속도 향상의 키워드라고 할 수 있기 때문이다. 전기철도의 속도향상에는 두 가지 방법이 있다.
첫 번째 방법은 열차 자체를 개량하여 고속주행이 가능하게 하는 것과 둘째는 전차선로를 개량하는 방법이다. 첫 번째 같은 경우는 TTL열차를 이용하여 기존선로에 열차가 적응하여 빠르게 주행하는 방법으로 어떻게 보면 가장 효율성이 뛰어난 방법이다. 두 번째 같은 경우는 전차선을 등고, 등요, 등장력을 개선하여 집전특성을 효과적으로 개선하는 방법이다.
이번 논문은 기존선의 개량을 통한 전차선로에 대한 연구를 바탕으로 하였고 전차선로의 개요 분석을 중심으로 전차선로의 정의 및 구성, 전차선로의 가선 방식, 전차선로의 조가방식, 강체 조가 방식을 분석하였으며, 이를 바탕으로 전차선로의 구조 분석 및 집전특성 분석을 하였다.
세부적인 내용으로는 전차선로의 이도 분석, 파동전파속도의 특성, 전차선로의 Pre-Sag와 Pre-Hog의 특성, 전차선에 발생 하는 기울기 요소, 지지물의 표준경간 분석, 자동장력조정장치(스프링식, 활차식) 분석, 절연구분장치(Neutral Section) 선정 하였다.
또한 전기철도의 선진국인 일본 및 프랑스의 전기철도를 분석하여 국내와 비교분석 하였고, 국내의 고속철도는 현재 시공 중인 호남고속철도 기본설계, 수도권고속철도 기본계획, 수서~연결부를 비롯하여 이미 시공이 완료된 경부고속선 연결부 등의 설계자료를 참고하였고, 일반철도인 수서정거장 부분과 주박기지를 비교 검토하였고, 현재 기본설계가 진행 중인 영천~신경주에 적용되는 CaCo 250 가동브래키트를 노반 단면도(토공, 교량, 터널)에 적용하여 설비의 적용 가능성을 예측했을 뿐만 아니라 선로의 직선화에 필요한 국내의 고속철도 터널(개착Box, NATM터널)을 분석하였다.
본 연구의 핵심인 중앙선 덕소~서원주의 전기철도 속도향상에 관한 전차선로 개선방안을 적용하여 제시하였고, 당초에서 변경에 이르는 연구를 실시, 전기철도의 국제규정에 의거 변경사유를 명시하였다. 매곡변전소에 최적의 급전케이블을 선정하기 위한 개선방안을 나타냈으며, 그 결과를 추론하였고, 덕소~서원주간 속도향상을 150[km/h] → 200[km/h]구간을 시공약도로 나타내 전차선로의 개선구간 및 전차선로 설비현황, 공정별 현황을 제시하였다. 지평~서원주 기존선 속도향상 150[km/h] → 230[km/h]구간을 시공약도로 나타냈으며, 전차선로 건설단가인 (Km당) 공사 금액을 적용해서 기존선을 개량 했을 경우 경제적인 이점의 가능성을 분석하였다.