• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.625-631
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• 2023

본 연구는 레일플로팅궤도의 실제거동을 반영할 수 있는 해석모델을 제안하는 연구로써 현장측정과 수치해석을 통해 가장 합리적인 모델을 분석 하였다. 레일플로팅궤도의 현 설계이론 해석결과는 현장측정 결과와 상이하게 나타나서 실제거동을 반영하기에 적합하지 않은 것으로 분석 되었다. 레일플로팅궤도는 레일의 휨에 의한 변위 보다는 지점의 침하가 전체 변위량에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석 되었다. 수치해석 결과 레일직하부에 지지점을 갖지 않는 병렬배치 스프링모델인 제안모델의 해석결과가 실제거동을 반영하는 것으로 분석 되었다. 본 연구에서 제시된 해석모델은 향후 레일플로팅궤도에 대한 설계 및 유지관리시 궤도거동 예측에 활용이 가능하다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.547-552
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• 2022

본 연구에서는 궤도틀림이 차륜-레일 상호작용력에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 궤도틀림을 관리할 수 있는 하중기반의 궤도틀림 분석기법을 제안하였다. 도시철도 침목플로팅궤도와 직결도상 접속구간에서 발생된 고저틀림 측정결과를 이용하여 고저틀림이 차륜-레일 상호작용력(동적윤중)과 레일의 진동가속도에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 직결궤도 총 4개소를 대상으로 부분적으로 직결궤도를 포함한 침목플로팅궤도 구간과 전, 후 인접 침목플로팅궤도 구간으로 구분하여 고저틀림을 비교, 분석하였다. 분석결과, 직결궤도를 포함한 구간이 침목플로팅궤도 보다 궤도틀림이 크게 나타났다. 고저틀림 데이터를 적용한 차륜-레일 상호작용력 분석결과, 거리에 비해 상대 변위차가 큰 구간에서 차륜-레일 상호작용력과 레일가속도가 증가하는 것으로 분석되었다. 반면 고저틀림 데이터의주기와 틀림량(변위)이 일정한 구간의 경우 차륜-레일 상호작용력과 레일가속도가 상대적으로 작게 나타났다. 따라서고저틀림의 주기가 짧고 상대변위차가 클수록 차륜-레일 상호작용력 측면에서 불리한 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 궤도틀림 측정데이터를 이용한 차륜-레일 상호작용 해석을 통해 차륜-레일의 상호작용력을 바탕으로한 하중기반의 궤도틀림 분석기법 적용방안을 제시하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.839-844
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• 2024

본 연구는 인접굴착공사, 지반열화 및 지하수위의 변화에 따른 지하구조물 변위거동이 궤도 손상에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 연구대상인 콘크리트궤도는 침목플로팅궤도(STEDEF)와 사전제작형궤도(B2S)를 대상으로 분석하였다. 침목플로팅궤도는 콘크리트 도상과 침목이 분리된 궤도구조이다. 사전제작형궤도는 프리캐스트 슬래브를 이용하여 레일 및 체결장치를 조립하여 레일의 탄성거동을 유도하는 궤도구조이다. 수치해석을 위해 콘크리트 궤도별로 레일부터 콘크리트 도상까지 모두 3차원 요소로 모델링하였다. 또한 지하구조물 변위거동을 변수로 설정하여 콘크리트 도상의 손상영향을 분석하였다. 수치해석을 이용하여 융기 및 침하에 따른 콘크리트 도상 응력을 분석하였으며, 인장강도 및 전단강도와 비교하여 균열 발생 수준을 분석하였다. 분석결과, 동일한 융기 및 침하발생 시 사전제작형궤도보다 침목플로팅궤도가 취약한 것으로 분석되었다. 또한 최대 융기 및 침하부 기준으로 침목플로팅궤도의 균열발생 영향범위가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.48-61
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• 2012

열차 진동 저감을 위한 플로팅 슬래브궤도의 설계에 있어서 주행 안전, 승차감 및 사용성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 플로팅 슬래브궤도에서 열차 주행안전과 승차감, 사용성 확보를 위한 요구조건을 분석하여 제시하였고, 열차-궤도 상호작용을 고려한 동적 해석기법을 적용하여 시스템 고유진동수, 스프링 지지간격 및 배치방법, 감쇠비 등 주요 시스템 설계변수에 따라 일반 콘크리트궤도와의 접속구간을 포함한 플로팅 슬래브궤도 구간에서의 열차 및 궤도의 동적 거동을 분석하였다. 연구결과에 따르면 일반 궤도와 플로팅슬래브궤도 간의 접속구간에서의 지지강성의 차이에 의해 윤중 변동율, 레일 응력, 레일 인상력 등의 동적 응답이 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 따라서 접속구간에서 스프링 지지간격을 좁히거나 스프링 강성의 차이를 완화시키는 방안이 주행안전과 궤도 사용성 확보를 위해 효과적인 것으로 나타났다. 한편 차체 가속도로 평가하는 승차감은 접속구간에서의 지지강성의 차이에 의해서는 거의 영향을 받지 않고, 시스템 튜닝 주파수에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 승차감 확보를 위해서는 적절한 시스템 튜닝 주파수를 선정하는 것이 매우 중요한 것으로 나타났다. 이 밖에 감쇠비, 스프링 간격, 열차속도에 따른 영향을 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.248-255
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• 2011

현재 한국에서 궤도설계 시 사용하고 있는 궤도충격계수는 미국철도기술협회(AREA)의 식(1+0.513V/100)을 사용하고 있다. 이 식은 자갈 및 콘크리트궤도 모두 동일하게 적용되고 있으며 이러한 단일수치로서의 충격계수는 다양한 궤도구조의 역학적 거동특성을 반영하지 못하여 경우에 따라 과다설계가 될 소지가 있다. 또한 자갈궤도의 경우 도상자갈의 상태변화에 따라, 콘크리트궤도는 궤도탄성층의 구성과 탄성범위에 따라 궤도에 작용하는 동적윤하중의 효과, 즉 충격의 효과가 상이하게 발생된다. 이에 본 연구에서는 자갈궤도(도상 상태 양호 및 불량개소)와 콘크리트궤도(일반적인 침목매입식 궤도, 레일플로팅궤도, 침목플로팅궤도)에서의 현장측정을 통해 도상별, 궤도구조별 열차 주행시 발생하는 윤중의 동적효과를 분석하여 궤도의 상태 및 구조적 특성과 궤도 충격의 효과와의 상관관계 및 영향을 비교, 분석하였다. 연구결과 궤도구조의 특성을 감안하여 궤도충격의 영향을 합리적으로 산정 할 수 있는 제안식을 제시하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권4호
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• pp.387-394
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• 2019

본 연구에서는 도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF) 궤도구성품의 손상영향을 분석하기 위하여 20년 이상 공용중인 현장에서 시료를 채취하여 궤도재료에 대한 육안검사와 실내시험 및 유한요소해석을 통해 궤도구성품의 손상취약부를 분석하였다. 육안검사결과 레일패드와 체결구는 특이사항이 없었으나 침목방진상자는 모서리부분의 마모 및 찢어지는 현상이 발생하였다. 침목방진패드는 두께감소 및 피로경화층이 뚜렷하게 조사되었다. 레일패드와 침목방진패드에 대한 스프링강성 시험결과, 레일패드의 노후는 뚜렷하지 않았으나 침목방진패드는 설계기준치를 크게 상회하는 것으로 나타나 침목방진패드는 통과톤수에 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 현장시료의 열화상태와 수치해석 결과와의 비교결과, 수치해석모델의 응력 및 변위 집중위치와 현장시료의 손상위치가 일치하는 것으로 나타나 공용중인 침목플로팅궤도 궤도구성품의 손상취약부를 실험 및 해석적으로 입증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.262-270
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• 2011

궤도지지강성은 차량이 주행함에 있어 궤도와 차량에 매우 큰 영향을 미치며, 이는 궤도 파괴이론에 근거한 궤도유지관리와 승객의 승차감에 영향을 준다. 또한 궤도설계 시 고려되는 궤도지지강성은 이론에 근거한 계산치이며 이는 공용중인 궤도에서의 실제 궤도지지강성과는 상이하다. 따라서 본 연구에서는 현장측정을 통해 동적 윤중과 레일수직변위, 레일저부응력을 측정하여 궤도지지강성을 산출하였고 이를 이론 궤도지지강성과 비교 분석하였다. 현장측정결과 자갈도상궤도에서의 궤도지지강성은 자갈의 상태에 직접적인 영향을 받으며 콘크리트궤도의 경우 궤도구조별(일반적인 침목매입식, 레일플로팅, 침목플로팅) 궤도구조특성에 직접적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 자갈 및 콘크리트궤도 모두 설계 시 적용되는 궤도지지강성이 측정된 궤도지지강성에 비해 과소평가되는 것으로 분석되었다. 이는 공용중인 궤도의 상태평가 시 현장의 궤도상태를 반영하지 못한 예측 및 평가가 될 소지가 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 궤도구조형식 및 궤도상태별 궤도지지 강성의 범위를 실험적으로 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.562-568
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• 2017

기존 선하역사의 소음 및 진동 문제를 해결하기 위해 제안된 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도는 길이 5m 정도의 슬래브 패널을 공장에서 제작하고 방진장치를 설치하여 일체화한 궤도이다. 이를 통해 별도의 열차 운행 중단 없이 급속 시공이 가능하여 신설역사 뿐 아니라 기존 선하 역사에 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나 패널 길이가 5m로 짧아 실제 시공 구간 길이에 따라 다수의 패널이 설치되어야 함에 따라 궤도의 불연속 구간이 많이 발생한다. 또한 플로팅 슬래브 궤도의 작동 원리 상 일반 궤도에 비해 차량 운행으로 인한 과도한 변위가 발생할 여지가 있고 기존 궤도와의 접속부에서의 지지강성 차이로 인해 동적 불안정성이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도에 대해 차량-궤도 상호작용 해석을 수행하여 윤중변동율, 차체가속도, 레일응력 및 상압력의 검토를 통해 동적 안정성을 확인하였다. 검토 결과 플로팅 궤도 구간 내에서의 동적 안정성은 확보하는 것으로 나타났지만 기존 궤도와의 접속부에서는 일부 기준을 초과하는 것으로 나타나 이를 해소하기 위한 방진장치 배치 방안을 제시하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.819-822
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• 2009

환경 소음,진동 개선의 측면에서 철도 레일 하부로 전달되는 진동 및 구조소음을 효과적으로 차단하기 위하여 국내에서도 탄성 이산지지 구조의 플로팅 슬라브를 적용하는 경우가 증가하고 있다. 플로팅 슬라브 구조설계에 있어 주안점은 방진효율 증대와 슬라브 자체 중량의 2~3배 되는 열차 주행간의 동하중에 대한 열차 주행 안정성을 고려해야 하는 점이며 열차의 고속화 경향에 따라 동하중의 증가는 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 이산지지 방진장치를 적용한 철도 슬라브 궤도의 동특성과 이동질량에 의한 응답을 방진장치의 지지 간격, 스프링 상수 등을 설계변수로 하여 수치해석적 방법으로 시뮬레이션하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.667-674
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• 2022

침목플로팅궤도(STEDEF)의 콘크리트침목은 2개의 콘크리트블럭을 타이바로 연결하여 구성된 형태이며 침목방진패드 및 침목상자와 도상 콘크리트층에 매립되어 레일로 전달되는 열차하중을 지지하고 하중을 도상으로 분산시키는 역할을 수행하는 주요 궤도구성품이다. 침목방진패드는 열차의 반복운행에 따른 누적하중 증가, 장기간 사용에 따른 열화로 인해 재료적 성능이 저하되어 다른 궤도구성품의 손상을 유발할 수 있다. 실제 형상과 동일한 3D 모델링으로 운행하중 조건에서 발생되는 침목플로팅궤도구조의 거동을 파악하고, 수치해석을 통해 침목방진패드의 스프링강성 변화가 콘크리트침목의 손상에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 침목방진패드의 좌·우측 스프링강성 증가는 콘크리트침목의 최대 응력 및 인장응력, 변위는 증가하고 레일 직하부 침목의 최대 압축응력은 감소하며, 타이바접촉부 콘크리트에서 응력집중이 되는 것으로 분석되었다. 이는 현장조사결과의 콘크리트침목 손상유형과도 일치하는 것으로서 침목방진패드의 장기간 사용에 따른 스프링강성 변화는 콘크리트침목의 응력 증가를 초래할 수 있으며, 좌우 침목의 침하량의 차이가 증가되어 콘크리트침목의 손상에 영향을 미칠 수 있음을 해석적으로 입증하였다.