• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.905-913
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• 2008

최근 고속전철의 자갈도상에 대한 대안으로 콘크리트 슬래브궤도가 도입되어 고속전철 신규노선에 시공되고 있다. 콘크리트 슬래브궤도는 자갈도상에 비해 내구성, 유지관리 측면에서의 경제성, 열차운행의 안정성 등의 측면에서 우위에 있지만, 우수 및 지하수로 인한 노반강성의 저하, 연약한 원지반의 침하 등으로 인한 슬래브궤도의 처짐은 열차안정성에 치명적인 결함이 된다. 본 연구에서는 슬래브궤도의 처짐 지표로서 슬래브궤도의 휨강성을 설정하고, 슬래브궤도의 휨강성을 2차원 영상으로 표현할 수 있는 FRACTAL (Flexural-Rigidity Assessment of Concrete Tracks by Antisymmetric Lamb Waves) 기법이라는 비파괴 탄성파 기법을 제안하였다. 이론적 근거 확보를 위하여 콘크리트 슬래브궤도에서의 탄성파 시험을 수치해석적으로 모사하여 영향인자 연구를 수행하였고, FRACTAL 기법의 적용성 평가를 위하여 실제 고속전철 슬래브궤도에 적용하여 보았다. 그리고 FRACTAL 시험측선과 동일 측선에서 Impulse-Response 기법과 인접지반에서 전기비저항시험을 수행하여, FRACTAL 기법의 신뢰성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1D호
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• pp.125-132
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• 2006

본 연구에서는 터널 내에서 자갈도상궤도와 콘크리트 슬래브궤도 등 궤도 형식에 따른 궤도와 차량의 진동특성을 규명하기 위해 자갈도상궤도와 콘크리트 슬래브궤도가 부설된 경부고속철도 터널 내에서 궤도와 KTX 차체의 진동가속도를 측정하여 주파수 해석을 수행하였으며, 이를 통해 궤도 형식에 따른 레일, 침목, 자갈도상, 슬래브 등 궤도 구성품과 터널 라이닝 등 궤도의 진동과 차체의 진동 특성을 분석하고, 그 상관관계를 분석하였다. 측정결과에 따르면 터널 내에서는 80Hz 대역의 주파수에서 레일과 차량의 진동이 크게 증가하였고, 특히 콘크리트 슬래브궤도가 부설된 터널에서 진동이 더욱 크게 나타났다. 연구결과에 의하면 레일 지지 스프링의 동적특성의 변화에 따라 차량을 포함한 전체 시스템의 진동특성이 달라질 수 있으며, 따라서 콘크리트 슬래브궤도의 지지강성을 결정하는 데 있어서 시스템 측면에서 차량의 진동과의 상호관계를 고려해야 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.195-202
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• 2008

교량과 토공의 접속부은 궤도의 대표적인 취약구간으로서 교대배면의 부등침하로 인한 궤도틀림발생이 빈번하여 유지관리에 많은 어려움을 겪고 있는 구간 중의 하나이다. 콘크리트궤도부설구간의 경우에는 교대배면의 부등침하를 방지하기 위하여 접속슬래브 부설이 일반화되고 있는 추세이다. 이 경우, 접속슬래브를 지지하고 있는 노반의 침하로 인하여 접속슬래브에 경사처짐이 발생하게 되면 궤도도 경사처짐이 발생하게 된다. 이로 인해 이 구간을 통과하는 차량의 주행안정성과 승차감의 저하, 그리고 과도한 충격에 의한 궤도의 손상을 유발하게 되므로 접속슬래브의 단부에서의 침하를 제한할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 궤도 부설 교량과 토공의 접속부에 부설되는 접속슬래브의 단부에서의 처짐한도를 알아보기 위하여 접속슬래브의 길이와 단부처짐량을 매개변수로 한 차량-궤도 상호작용 해석을 실시하여 차체가속도, 윤중변동률, 레일 저부응력, 그리고 체결구에 발생하는 상향압력을 조사하였으며, 수치해석결과와 각 검토항목별 허용한도와의 비교검토를 통하여 접속슬래브의 길이에 따른 단부처짐의 허용한도를 제시하였다.

• 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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• 제12권3호
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• pp.405-411
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• 2009

고속철도 신호시스템은 ATC시스템을 이용하여 열차의 제한속도를 송신하고, 일부 도시철도 신호시스템은 이동가능거리를 전송한다. 열차제어정보전송은 직접 궤도를 이용하여 차상에 전송하는 방식, 궤도상에 기기를 설치하여 전송하는 방식, 선로변에 기기를 전송하는 방식이 있다. 직접궤도를 도체로 활용하여 궤도를 회로일부로 구성하고, 궤도에 신호를 전송하여 열차가 궤도에서 열차제어 정보를 획득하는 방법으로, 궤도회로를 사용하며, 고속철도, 지하철에서 사용하고 있다. 궤도회로를 사용하는 방식은 반송신호에 정보를 실어서 보내며, 차상장치는 자기결합에 의해서 정보를 획득한다. 콘크리트 슬래브궤도에는 많은 철근을 사용하기 때문에 자갈도상의 궤도에서는 발생되지 않았던 레일과 철근간의 상호작용이 발생한다. 레일과 철근간의 상호작용이 발생하여 레일의 전기적 특성이 변화된다. 본 논문에서는 경부고속철도 2단계 구간에서 사용되는 콘크리트 슬래브궤도에서 레일과 철근 사이의 모델을 이용하여 콘크리트 슬래브궤도의 모델로부터 레일과 철근 사이의 결합계수를 수리적으로 해석하고, 레일과 철근간의 상호작용이 일어나지 않는 경우, 즉 철근에 의한 레일의 전기적 특성의 변화가 없는 결합계수를 정의하였다.

• 철도저널
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• 제20권5호
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• pp.8-27
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• 2017

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.500-507
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• 2001

본 연구에서는 콘크리트도상궤도의 일본식 프리캐스트식 슬래브 궤도와 수정된 단면궤도에 대하여 유한요소 해석을 위한 새로운 강성행렬의 조합을 통하여 각 요소들간의 상호 작용에 대하여 파악하였으며, 상용 프로그램의 이용하여 열차의 횡방향 및 종방향 하중에 대한 정적 해석 및 열차하중을 일련의 주기함수로 가정한 동적 해석을 실시하여, 이미 제안된 바 있는 개선된 단면과 기존의 구조 형식과의 거동의 차이를 파악하였다. 종방향 정적 해석의 결과, 개선된 단면의 응력이 기존의 슬래브궤도의 돌기부에서의 응력 보다 작은 값이 나타났으며, 횡하중에 대한 정ㆍ동적 해석을 수행한 결과 새로운 슬래브 궤도에서 미소하나 변위량의 감소가 발생하였다. 그러나 동적 해석의 결과, 새로운 궤도 시스템이 기존의 일본식 슬래브궤도 시스템에 비하여 가속도 값이 약 30% 이상의 상당한 감소가 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.95-103
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• 2009

교대나 교각 위 교량 슬래브 단부의 변형은 궤도 틀림이나 유지보수의 주요 원인이 되고 있으며, 특히 콘크리트 슬래브궤도가 설치되는 경우에는 궤도구조의 강성과 교량 슬래브와의 일체 성으로 레일 및 지지구조의 사용성에 심각한 영향을 미치는 변형과 추가하중이 발생하게 된다. 이번 연구에서는 교량 슬래브 단부 변형으로 인해 발생하는 궤도구조의 사용성에 영향을 미치는 인자를 파악하고 매개변수 해석을 통해 변수 별 영향 정도를 파악하였다. 연구 결과 단경간교 보다 연속교가 레일 지지점 하중 감소에 유리하고, 마지막 레일 지지점과 교량받침 사이 간격, 교량받침 강성, 체결구 강성이 사용성에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.485-497
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• 2012

최근 철도의 소음, 진동에 대한 사회적 관심이 증가하면서, 철도 진동을 효과적으로 줄일 수 있는 플로팅 슬래브 궤도의 적용이 활발히 이루어 지고 있다. 본 연구에서는 플로팅 슬래브 궤도의 동적 거동을 보다 정확히 이해하기 위하여 실모형 실내 실험을 통해 정적 거동과 시스템 고유 진동수 부근의 저주파 대역에서 플로팅 슬래브 궤도의 동적 거동을 분석함으로써 플로팅 슬래브 궤도의 설계의 적정성과 설계에 적용되는 해석모델의 유효성을 입증하고자 하였다. 실험 및 유한요소 해석 결과에 따르면 플로팅 슬래브 궤도는 강체 모드 고유진동수보다 휨모드 고유 진동수에 가까운 대역에서 탁월 주파수가 나타나며 변형 형상도 휨모드가 가장 지배적인 모드가 되므로, 플로팅 슬래브 궤도의 설계 시에는 슬래브의 휨강성과 조인트 및 단부의 경계조건 등을 고려해야 한다. 또한 Kelvin-Voigt 모델을 사용한 2차원 유한요소 해석모델에 의한 해석 결과는 정적 및 동적 처짐, 하중 전달율 등 실험결과와 매우 잘 일치하는 것으로 나타나 플로팅 슬래브 궤도의 설계에 활용하기에 충분한 신뢰성을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.75-82
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• 2019

아스팔트 콘크리트(AC) 궤도는 열차 하중에 의한 궤도 하부노반의 발생응력을 최소화하고, 적외선에 민감한 AC의 노출면적을 감소시켜 온도 영향에 따른 AC 도상의 소성변형을 줄일 수 있는 슬래브 패널 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 형상 설계 및 실내성능시험을 통해 AC 궤도용 슬래브 패널을 개발하였으며, KRL-2012 표준열차하중 모델 및 KR-C코드에 의한 다양한 정적 하중조합에 따른 슬래브 패널에 작용하는 휨 인장응력 및 설계모멘트를 유한요소해석을 통해 구조 안전성을 검토하였다. 또한 AC 궤도용 슬래브 패널의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 슬래브 패널 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, AC 궤도용 슬래브 패널은 균열 하중 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 만족하였다.