• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.9-17
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• 2022

차세대 고속철은 주행 속도가 점점 증가하므로 이를 반영한 고속철 차량 통과교량에 대한 새로운 주행 안정성의 평가가 요구된다. 이를 위하여 현재 공용 중인 경부 고속철 구간의 대표 교량형식인 PSC (Pre-stressed Concrete) 박스거더 교량을 대상으로 관성질량을 고려한 38-자유도 차량과 궤도 불규칙성과 상호 작용력을 반영하여 모형화하였으며, 고속철 차량 주행속도 별로 동적 수치해석을 수행하여 주행 안정성을 평가하였다. 수치해석을 통해 단순교와 2 경간 연속교의 최대 수직 변위와 DAF (Dynamic Amplification Factor; 동적확대계수)를 산출하여 동적 안정성 여부를 판단하였으며, 또한 주행 속도 별 최대 수직 변위를 추정하기 위한 3차 다항 회귀 분석식을 제안하였다. 대표적인 주행 속도와 횡 단면 위치 별 수직 변위 차이를 비교하고, 종 방향 최대 면틀림을 분석하였다. 또한, 고속철 차량의 교량통과 중 교량의 수직변위에 대한 가속도 영향선과 각 항목 간의 연관성을 분석하여 주행 안정성을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.