• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.327-337
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• 2018

무도상 판형교는 교량 바닥판과 도상 없이 주거더에 궤도가 직접 연결되어 있는 구조로 열차 통과로 인하여 발생한 충격이 교량 주부재에 직접 전달되어 높은 수준의 소음 진동 뿐 아니라 교량의 잦은 손상을 유발하는 특성이 있다. 레일 장대화는 무도상 판형교의 이러한 구조적인 문제를 경감할 수 있으며, 이를 위해서는 차량-궤도 또는 궤도-교량 상호작용에 영향을 미치는 인자의 특성에 대한 명확한 이해가 필요하다. 이 연구에서는 레일체결장치, 침목고정장치 및 궤광을 포함한 실제 무도상 판형교에 설치되어 있는 궤도의 종방향 저항력 특성을 실험을 통하여 검토하였다. 실험은 유도상화 시공을 위하여 철거된 실제 교량을 실험실로 이송하여 수행하였다. 실험 결과 목침목용 레일체결장치의 종방향저항력은 KRS TR 0014-15의 성능합격기준을 만족하며, 교량침목고정장치의 종방향 저항력은 구형과 신형 모두 기존 연구보다 높은 값으로 나타났다. 또한 하중 비재하 시 무도상 궤도의 종방향 저항력은 자갈궤도와 콘크리트궤도 사이의 값으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.93-101
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• 2010

열차의 제동 및 궤도의 조도가 교량의 동적 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 교량구간에서 열차와 교량의 상호작용과 연행하중효과를 라그랑주 운동방정식을 사용하여 고려하였다. 뉴마크 직접적분법을 사용하여 유도한 운동방정식의 해를 구하였으며, 조도성분에 대한 고려는 레일의 조도성분에 대한 PSD 제안 곡선을 사용하였다. 열차의 급제동에 따른 제동효과에 대한 고려는 ASTM E503-82에서의 감속도의 변화량을 근간으로 미끄럼저항을 모형화하였으며, 제동시의 구름저항은 고려치 않았다. 단순지지된 교량과 열차 1량에 대한 예제를 통해 이 연구에서 제안된 방법에 대한 수치적 검증과 매개변수해석을 수행하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.561-568
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• 2006

Dynamic equations of motion for the interaction system of bridge and vehicle are derived to investigate the dynamic responses of bridge and vehicles induced by moving automated guide-way transit(AGT) vehicle and surface roughness of bridge. The vehicle model for ACT vehicle is idealized as 11 DOF including yawing, lateral translation and steering of wheels, and the bridges are modeled with finite element method. The AGT vehicle model was verified by experimental study. Parametric studies are carried out to investigate the effect of vehicle speed, surface roughness, stiffness and damping of the suspension system, AGT vehicles and dynamic wheel loads of the AGT vehicles. From the parametric study it can be seen that the dynamic incremental factor of the bridge and dynamic responses of vehicles have a tendency to increase with vehicle speeds, surface roughness and the stiffness of AGT vehicle suspension system. On the other hand those dynamic wheel loads have tendencies to decrease in according to increase of damping of the suspension system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1015-1021
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• 2001

This paper represents the results carried out to determine the dynamic response characteristics of Korea High Speed Rail(KHSR) bridges. The responses of the KHSR bridges subjected to the moving train loading are obtained through the simplified method for the 2-dimensional train/track/bridge interaction analysis in which the eccentricity of axle loads and the effect of the torsional forces acting on the bridge are included for the more accurate train/track/bridge interaction analysis. The results of the analyses are compared with the field test data to verify the performance of the 2-dimensional train/track/bridge interaction analysis method.

• 전산구조공학
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• 제9권3호
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• pp.54-59
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• 1996

시속 300km로 주행하는 고속철도 열차의 주행안정성 및 승차감을 확보하기 위해서는 열차하중을 고려한 정교한 정적, 동적해석 및 설계가 이루어져야 한다. 따라서 차량과 궤도의 동적상호작용 및 차량과 교량의 동적상호작용, 터널의 미기압 및 공기압, 대단면 터널굴착의 안정성평가, 열차주행에 의한 지반진동의 예측 등에 전산수치해석기법의 활용 및 개발이 현재 활발히 이루어지고 있다. 그러나 고속철도 보유국을 포함한 선진국들에 비하면은 이러한 전산수치해석분야에 있어서 아직도 더 많은 연구 및 개발이 본 공단을 포함하여 학계 및 연구소에서 이루어져야 하겠으며, 본 경부고속철도 건설사업으로 인하여 차량, 전기시설분야의 각종 첨단기술개발 및 발전과 더불어 하부 토목구조물의 건설 및 설계 해석분야에 많은 발전이 기대된다 하겠다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.29-38
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• 2015

이 연구에서는 열차가 교량 접속부를 통과하면서 발생되는 동적상호작용 문제를 유한요소해석프로그램을 이용하여 검토하였다. 해석대상구간에서의 궤도틀림조건은 부등침하량을 삼각함수를 이용하여 이상화하고, 철도공사 선로 보수기준을 만족하는 최대 궤도틀림 한계치를 해석조건으로 설정하였다. 해석대상이 되는 접속부 구조물의 체결장치 아래 부분은 모두 3차원 입체요소로 모형화하였으며, 해석비용을 줄이기 위하여 1/2 궤도부분만을 모형화하였다. 경계조건은 평면변형률상태에 준하는 것으로 차량-궤도 동적상호작용해석을 수행하였다. 국내 콘크리트궤도용 표준 접속부에서의 궤도틀림에 따른 열차 주행시 동적상호작용해석을 수행하여 윤중감소율과 차체수직진동가속도를 살펴보았으며, 접속부의 시멘트 안정처리골재, 일반골재, 일반토사구간에서의 발생된 최대 Mises응력으로 동적거동을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.797-803
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• 2010

경부 고속철의 PSC 박스거더 교량의 동적응답에 대하여 보다 우수한 평가를 얻기 위한 동적거동해석방법을 개발하였다. 특히, 고속철 차량, 교량 그리고 궤도구조물간의 구조적 상호작용을 고려한 3차원 수치해석모델을 개발하여 고속철 속도에 의하여 발생되는 PSC 교량의 동적응답을 정확하게 해석하고 심도깊은 영향평가를 수행하였다. PSC 박스거더 교량은 40 m 경간의 단순교를 뼈대요소를 사용하여 3차원 프레임 모형화 하였다. K-TGV 고속철 차량은 동력차를 포함하여 다련 38자유도 모형으로 개발하고 차체와 대차의 연직변위, 횡변위, 종변위 및 피칭, 롤링, 요잉을 모두 고려하였다. 동적충격계수는 정적해석결과와 Runge-Kutta 기법으로 산출된 동적해석 결과를 비교 산출하였으며, 고속철 차량 속도에 따른 그 차이를 회귀분석을 통하여 추정실험식으로 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.45-52
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• 2010

본 연구는 AGT 시스템의 콘크리트 주행면에 발생할 수 있는 요철이 교량 구조물에 미치는 영향을 파악하고자 경북 경산의 경량전철 시험선 중 30 m P.S.C. 교량을 대상으로 지간 중앙에 10 mm의 단차를 설치하여 교량에 가해지는 충격량을 실험을 통해 확인하였다. 아울러 이미 개발된 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램과 실험을 비교하여 시뮬레이션 프로그램의 실무 적용 가능성을 평가하였다. 실험 결과 콘크리트 주행면에 단차가 있는 경우 교량 변위는 미약하게 증가하였으나 가속도 응답은 5 km/h의 주행속도에서는 평균 345%, 20 km/h부터 60 km/h까지는 평균 50%가 증가하여 콘크리트 주행면 단차가 교량에 과도한 충격 및 진동을 유발하여 교량 내구성에 악영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. 아울러 개발된 AGT 차량 및 교량 동적 상호작용 해석 프로그램으로 단차에 의한 교량 변위 및 가속도 응답 해석을 수행한 결과 실험과 유사한 응답 시뮬레이션이 가능하였다. 이는 추후 AGT 교량 설계와 AGT 콘크리트 주행면 관리를 위한 기준 설정에 효과적으로 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.204-211
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• 2011

고속철 교량의 동적응답을 보다 정밀하게 해석하기 위한 동적해석방법을 개발하였다. 차후 증가될 초고속(450km/h)을 포함하여 고속 주행하는 KTX 동력차에 의한 교량의 동적거동을 면밀한 속도변수분석과 정밀한 해석을 위한 고속철, 교량 그리고 궤도구조물의 상호작용을 포함한 수치모델을 구성하였다. 네 가지 40~25미터 단순지간의 PSC 박스교를 3차원 유한 프레임요소 모델로 개발하였다. 스펙트럼밀도함수로 산출된 궤도불규칙값과 궤도간 상이한 거리차이를 수치모델화 하였다. 고속철차량은 (KTX) 38자유도로 구성하였다. 38자유도 모델은 3방향 변위와 상응하는 회전각을 고려하였다. 동적증폭계수는 다양한 불규칙 궤도, 켐버, 주행속도, 자갈도상과 같은 주행조건에 의해 결정된다. 이와 같은 동적증폭계수를 해석하기위한 Newmark-${\beta}$ 기법과 Runge-Kutta기법을 적용하여 고속철 속도별과 경간별로 면밀하게 비교 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.671-678
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• 2006

본 연구에서는 2개의 질량을 갖는 1/4 차량모델을 이용하여 차량-궤도-교량간의 동적상호작용 현상을 표현하기 위해 비선형 헤르츠 접촉스프링(Nonlinear Hertzian Contact Spring)과 비선형 접촉감쇠장치(Nonlinear Contact Damper)를 도입하였다. 또한, 차량에 작용하는 하중은 차량의 중량외에 임의시간단계의 차륜재하위치인 레일답면(즉, 주행로상의 접촉면)에서의 변위가 제한조건식(Constraint Equation)으로 가해졌다. 이 변위제한조건식은 Penalty방법(Penalty Method)에 의해 구현되었으며, 해의 안정화(Stabilization)를 위한 기법과 제한조건오차보정반력(Reaction from Constraint Violation)을 도입하였다. 또한, 차량의 피칭운동을 표현하고, 다양한 차량/열차를 모형화하기 위해서 1/4 차량모델의 차체 및 대차프레임 간을 강체연결 및 핀이 있는 강체연결조건으로 모형화하였다. 시간적분방법으로는 Newmark계열의 시간적분법이 사용되었으며, 해의 정확성 확보를 위해 국지적 오차평가에 근거한 적응적시간간격기법(Adaptive Time-Stepping Scheme)을 도입하였다. 이러한 적응적시간간격기법을 도입하여 동적해석에서 시간간격의 크기를 자동적으로 결정함으로써 동적해석에서의 해의 정확성을 확보하고 시간적분에 소요되는 계산비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.