• 문화기술의 융합
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• 제6권2호
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• pp.461-466
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• 2020

본 연구는 도시철도 콘크리트궤도에 적용된 침목플로팅궤도와 목침목 분기기 궤도의 궤도지지강성과 궤도충격계수의 상관관계분석을 위해 운행선 현장측정을 수행하여 분기기 궤도의 위치별 궤도지지강성과 궤도충격계수를 측정하였다. 본선의 일반 궤도구조인 침목플로팅궤도의 궤도지지강성은 침목방진패드의 스프링강성에 지배적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 일반궤도와 분기기 위치별 궤도지지강성의 차이는 궤도충격계수에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 연구결과, 침목플로팅 궤도구조와 분기기 궤도구조의 궤도지지강성과 궤도충격계수는 위치별로 큰 차이를 나타내는 것으로 나타났다. 따라서 본선 일반구간과 분기기 궤도의 궤도지지강성의 편차를 최소화 하여 궤도충격을 저감시키는 방안이 필요한 것으로 분석되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권3호
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• pp.335-340
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• 2020

본 연구는 도시철도 침목플로팅궤도인 STEDEF궤도구조에 사용되는 침목방진패드의 교체 필요성 및 궤도전반의 거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고자 침목방진패드 교체 전, 후의 궤도 동적거동을 현장측정을 통해 비교 분석하였다. 연구결과, 노후된 침목방진패드를 신품으로 교체하는 것만으로도 궤도지지강성의 균일성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 침목방진패드 교체를 통해 당초 설계 시 고려했던 궤도지지강성의 수준을 회복할 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 침목방진패드 교체 이후 측정 궤도충격계수가 대부분 설계기준 이하로 크게 저감되는 것으로 나타나 침목방진패드의 교체를 통해 궤도지지강성을 설계 당시의 수준으로 회복함으로써 동적 윤중 증폭을 감소시킴으로서 궤도에 작용하는 충격을 저감시킬 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 시기적절한 침목방진패드의 교체를 통해 궤도지지강성을 설계 시 고려했던 수준으로 회복시키고 궤도충격수준을 저감시킬 수 있으며 이는 궤도재료 전반의 내구성 확보 및 사용수명을 향상을 위해 중요한 요인인 것으로 분석되었다.

• 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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• 제6권3호
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• pp.347-352
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• 2020

본 연구는 현장측정결과를 바탕으로 도시철도 침목플로팅궤도 (STEDEF)에 사용되는 침목방진패드의 스프링 강성 변화율에 따른 궤도충격계수 변화수준의 경향성을 분석하고, 현장측정결과와 실내 700만회 피로시험결과의 상관관계를 입증하였다. 또한 도시철도 STEDEF 궤도구조에 사용되는 침목방진패드의 비선형 피로거동특성이 고려된 침목방진패드의 피로영향선도를 제시하였다. 현장측정결과를 바탕으로 분석한 궤도충격계수-궤도지지강성 선도의 침목방진패드 스프링강성 변화율 30% 이상에 대한 궤도충격계수의 비선형 특성이 피로시험결과와 일치하는 것으로 분석되었다. 대부분의 침목방진패드 시료에서 침목방진패드 규격서에서 명시한 정, 동적 스프링강성 기준치를 상회하는 수준으로 나타났으며, 작은 하중범위에서의 변위가 큰 침목방진패드의 소재적인 특성을 감안할 때 열차하중을 부담하는 침목방진패드의 전체적인 탄성변위량이 클수록 연행집중하중으로 작용하는 열차 하중에 의한 탄성변위의 회복속도가 늦어지고 탄성변위향은 작아지게 되므로 정적 대비 동적 스프링 강성의 비가 커지게 된는 것으로 분석되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.833-838
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• 2024

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)는 침목상자와 침목방진패드를 이용하여 침목과 콘크리트 도상을 구조적으로 분리하여 콘크리트 도상에 전달되는 진동을 감소시키는 구조이다. 최근에는 20년 이상 공용중인 침목플로팅궤도의 침목방진패드 열화가 발생하고 있다. 이에 침목방진패드에 대한 성능을 평가하기 위해 침목방진패드 발췌 후 정적 스프링강성 시험을 수행하고 있다. 해당 평가기법은 사용 중인 침목방진패드를 반드시 교체한 후 평가를 수행한다. 그러나 궤도 고유진동수는 침목방진패드 스프링강성 및 콘크리트 도상의 융기와 침하에 따라 변화할 수 있다. 본 연구에서는 궤도 고유진동수를 평가하기 위해 모달시험기법을 사용하였다. 이를 위해 실험실 규모에서 침목상자 소재, 침목방진패드 스프링강성 및 콘크리트 도상 융기 및 침하에 따른 궤도 고유진동수를 모달시험을 이용하여 측정하였다. 침목플로팅궤도 고유진동수는 침목방진패드 스프링강성 변화에 따라 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 콘크리트 도상의 융기 및 침하에 따른 고유진동수 변화도 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제시한 모달시험기법을 이용하여 침목방진패드의 열화 및 뜬 침목 평가 등에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.277-282
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• 2022

본 연구의 대상궤도구조인 침목플로팅궤도(STEDEF)는 상대적으로 얇은 콘크리트 침목(RC Block) 하부에 매우 소프트한 방진패드가 설치되어 있는 궤도형식으로서 방진패드가 콘크리트 강도 추정결과에 영향을 미칠 수 있을 것으로 예상되었다. 이에 본 연구에서는 일반적인 토목구조물의 콘크리트 압축강도 추정기법인 반발경도시험법을 철도 궤도의 콘크리트 침목에 적용하기 위한 현장 적용성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 일반적인 토목구조물과 다른 궤도구조의 특성이 반영된 콘크리트 침목의 강도추정기법을 분석하고자 공용중인 콘크리트 침목의 강도추정결과에 영향을 미칠 수 있는 매개변수 실험을 수행하였다. 연구결과, 콘크리트 침목의 단면형상을 고려한 적정 타격위치를 제시하였으며, 콘크리트 침목의 상태와 지지조건에 따른 강도추정결과의 차이를 도출하였다.

• 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.

• 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.

• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.1057-1063
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• 2023

본 연구대상인 도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)는 구조물로 전달되는 진동을 저감시키기 위한 방진궤도이다. 현재 침목플로팅궤도의 침목방진패드 교체주기(정적 스프링강성 변화율, 25±2%)는 하중기반(궤도충격계수와 궤도지지강성)으로 설정되어 운영중인 실정이다. 그러나 대부분의 선행연구는 침목방진패드의 피로수명평가와 스프링강성 증가에 따른 궤도충격계수 및 궤도지지강성의 증가 등 하중기반의 구조적 안전성 측면의 연구가 진행되었다. 따라서 본 연구에서는 분석 구간별 도상 진동가속도를 측정하고 700만회 피로시험결과를 이용하여 구간별 침목방진패드 스프링강성을 산출하고자 한다. 구간별 산출한 침목방진패드 스프링강성을 해석제원으로 설정하여 도상 진동가속도를 해석적으로 도출하였다. 구간별 해석 도상 진동가속도가 현장측정 도상 진동가속도 범위 이내로 나타나 해석모델링의 적정성이 검증되었다. 도출된 스프링강성 변화에 따른 진동가속도 선도(g-k curve)를 이용하여 측정 도상 진동가속도로 침목방진패드 스프링강성을 추정하고자 한다. 따라서 측정 도상 진동가속도를 이용한 운행선로의 침목방진패드 스프링강성을 추정할 수 있는 기법을 제시하고자 한다.

• 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.