분기기는 곡선부와 이음매부와 함께 선로의 3대 취약개소이며, 취약개소 중 탈선사고 발생 등 가장 취약성이 많은 장소이다. 핸들을 필요로 하지 않는 궤도교통에서 선로의 방향을 갈아탈수 있는 유일한 방법이 분기기다. 이 같은 분기기는 열차의 탈선 위험이 수반되므로 부득이 열차의 통과속도를 제한하게 된다.
분기기에는 선로가 분기되는 구조상 곡선을 이루게된다. 열차가 곡선을 통과할 때에는 곡선 외측 방향으로 속도의 제곱에 비례하는 원심력이 작용하여 탈선위험을 수반하게 된다. 이를 저감시키기 위하여 철도선로의 곡선에는 외측 레일을 노퓨이는 캔트를 부설하여 무게중심을 궤간 중앙으로 위치하도록 한다. 따라서 열차는 설정된 캔트에 따른 속도를 제한하여 운행하도록 규제하는데 이것이 곡선제한속도이다.
그러나 분기기의 곡선에는 캔트를 설치하지 못한다. 그 이유는 편개 분기기의 경우 하나의 선로는 직선구조이고, 다른 하나는 곡선을 이루게 되는데, 이 경우 편개되는 분기기에 캔트를 설정하게되면 보다 고속으로 통과하는 직성 선로의 경우에는 죄우측 레일의 높이 차이로 인하여 열차의 탈선위험이 커지기 때문이다.
분기기(선로전환기)에 의한 열차 제한속도는 각 나라마다 차이가 있으며, 동일 구가내에서도 분기기의 종류(고속, 탄성 등)에 따라 속도적용을 달리하고 있다. 그 이유는 분기기의 구조와 특성 등에 대한 차이이다.
분기기에 대한 열차통과속도를 제한하는 이유는 분기기가 설치된 선로는 리드곡선부에 캔트 및 완화곡선이 없고, 슬랙체감이 급한 좋지 못한 선형을 이루고 있을 뿐만 아니라 곡선 사이의 직선 길이가 짧고 차량통과에 바람직한 형상이 아니며, 텅레일 첨단 부분이 얇으며 침목에 고정 체결되어 있지 않고 이음매부의 느슨한 구조, 이음매 유간에 의한 열차통과시 발생하는 충격, 크로싱 노스부의 플랜지 웨이의 결선부에 의한 충격, 복잡한 구조로 인한 유지보수 곤란 및 궤도틀림 등의 취약성으로 인하여 일반 선로 구간에 비하여 열차가 통과하기에 취약성이 많기 때문이다.
분기기에 대한 열차통과속도를 산출하는 공식은 국내의 경우 일반철도의 분기기 통과속도는 V=1.5~2.0 루트 R를 적용하고 있으며, 고속철도의 경우에는 V=2.6~2.9루트R, 일본철도의 경우에는 V=2.75루트 R을 적용하고 있다.
분기기의 통과속도를 높이기 위하여 최근에는 동일 번수의 분기기에 대하여 곡선 크로싱을 채택하거나, 크로싱 앞 끝에서 끝낸 리드곡선을 크로싱 후단 이음매까지 연장함으로써 리드곡선 반경을 크게하기도 합니다. 또한 크로싱부의 Flange Way의 결선부를 없애기 위하여 가동크로싱을 채택하고, 텅레일과 리드레일 간의 이음부의 결선부를 없애기 위하여 탄성분기기를 도입함으로써 속도향상과 분기기의 취약부를 개선하고 있다. 또한 분기기의 속도향상을 위하여 분기기 철차번호가 높은 고번화를 채택하고 있다.
분기기(선로전환기)에 적용되는 속도제한은 이론식에서 산출한 속도를 기반으로 분기기의 구조와 특성을 고려하여 보다 낮게 적용함으로써 차량운행 안전을 확보한다.
분기기 열차통과속도
일반적으로 분기기 통과속도는 다음과 같이 지상구간과 지하구간으로 구분하여 적용되고 있습니다.
[지상구간]
편개 8# 25km/h (R 145) 10# 35km/h (245) 12# 45km/h (350) 15# 55km/h (565).
양개 8# 40km/h(R 295) 10# 50km/h(490) 12# 60km/h(720) 15# 70km/h (1,140.
[지하구간]
편개 8# 25km/h 10# 30km/h 12# 40km/h
양개 8# 35km/h 10# 45m/h 12# 45km/h
점착식철도 이외의 자기부상철도와 모노레일 등에는 이 같은 분기기를 사용할 수 없으므로 빔(Beam) 구조의 규모가 큰 선로전환기를 사용한다.