• 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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• 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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.71-79
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• 2012

최근 철도궤도 건설 전 구간에서 자갈도상이 아닌 콘크리트 슬래브 궤도가 시공되고 있다. 이는 자갈도상의 특성상 지속적인 유지보수가 필요하다 보니 늘어나는 유지관리비용을 감당하기 어려워지게 되어 결국 대안으로 선택한 것이 콘크리트 슬래브인 것이다. 그러나 콘크리트의 수화열 반응과 온도 수축균열등의 영향으로 콘크리트 슬래브 궤도상의 유지관리 문제점이 점점 증가하고 있어 이에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 연구는 궤도틀림을 평가하는 TQI값의 특성과 균열이 TQI에 미치는 현황관계를 조사하였으며 TQI값과 슬래브 궤도상의 균열진전과의 관계분석을 통해 이 값들의 상관성 정도를 비교 분석하였다. 이를 통해 궤도틀림만을 분석하여 유지관리 의사결정에 반영하는 현행방법의 문제점을 보완하고 균열을 고려한 평가지표의 개발 필요성을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.2125-2133
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• 2013

최근 콘크리트궤도 공법이 증가함에 따라 인접한 슬래브를 연결하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 슬래브의 연결부는 효과적인 하중전달, 변형 연속화, 응력 분산을 위해서 다웰 시스템이 다수 적용된다. 본 연구에서는 콘크리트 슬래브 다웰연결부를 효율적으로 이상화할 수 있는 연결부의 집중 전단스프링 (Lumped shear spring) 모델을 제안한다. 전단 스프링 모델의 강성은 다웰바의 강성과 유격을 고려하였으며, 강도는 연결부의 전단파괴에 근거한 Concrete Capacity Design(CCD) 방법에 의해 산정되었다. 해석모델의 타당성을 검증하기 위하여 다웰로 연결된 슬래브 실험체를 제작하고 재하실험을 수행하였다. 제안된 해석모델은 다웰과 콘크리트 간의 유격으로 인한 초기 비선형성 및 콘크리트 재료 비선형성을 합리적으로 반영하고 있는 것으로 분석되었다. 따라서 향후 슬래브 다웰 조인트로 연결된 콘크리트궤도의 파괴 시까지의 비선형 거동을 합리적으로 예측함으로써 철도 궤도의 설계 시 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.536-542
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• 2008

콘크리트 슬래브궤도에서 ATP시스템 지상자를 이용한 신호 전류는 철근에 의해 신호전류에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 콘크리트 슬래브궤도에서 ATP시스템 지상자와 철근의 자기적 결합은 하나의 필터로 작용하게 되어 입력전류신호에 왜곡을 주게 된다. 그리고 결국 왜곡된 신호에 의해서 열차의 차상자에 잘못된 신호가 전송될 수 있다. 입력전류신호의 왜곡을 줄이기 위한 방법으로 철근에 유도되는 전류와 주파수를 구하여 해당 주파수를 ATP시스템의 지상자 주파수로 사용하지 않거나, 철근을 절연시켜 철근과 ATP시스템 지상자간에 유도현상을 억제할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 슬래브궤도에서 ATP시스템의 지상자와 철근의 모델을 전기적으로 표현하였고, 모델에 요구되는 값들을 Maxwell 프로그램을 이용하여 구하였다. 또한 모델로부터 ATP시스템인 KVB시스템, ERTMS/ETCS시스템에서 사용하고 있는 지상자의 주파수에 대한 지상자의 임피던스 및 철근의 유도전류를 계산하였다. 이를 Matlab 및 PSpice 프로그램으로 타당성을 입증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.499-505
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• 2007

본 연구의 주목적은 고속선 콘크리트 슬래브 궤도시스템에서 레일패드의 피로효과에 따른 영향을 분석하는 데에 있다. 이에 3차원 해석모델 및 실내시험을 통해 도출된 레일패드의 피로효과(경화, 스프링계수 증가)가 고속선 궤도의 역학적 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 콘크리트 슬래브 궤도의 적정 탄성력 확보여부를 의미하는 레일패드의 적정스프링계수 산정에 관한 연구의 일환으로 고속철도 콘크리트 슬래브 궤도에 적용된 레일체결시스템에 대한 실내시험을 통한 레일패드의 정적스프링계수를 산정하고 체결시스템에 대한 피로시험을 통해 도출된 피로효과가 고려된 레일패드의 스프링계수 변화를 해석모델에 적용함으로써 향후 고속선 콘크리트 슬래브 궤도운영에서의 열차 주행안정성 확보 및 합리적인 궤도유지관리를 위한 기초데이터를 확보하고자 한다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6788-6798
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• 2015

최근 고속철도에서는 열차의 운영속도가 향상되고 동력분산형 차량의 도입이 증가하고 있다. 또한 콘크리트 슬래브궤도의 수요가 증가하고 설계단면감소 추세가 예상되면서 설계하중 및 속도변화로 인한 콘크리트 슬래브궤도의 보다 명확한 내부거동평가가 요구된다. 본 연구의 목적은 열차하중과 열차속도 변화에 대하여 콘크리트궤도구조와 노반의 역학적인 거동을 평가하고 규명하는 것이다. 이를 위하여 도상콘크리트층과 콘크리트기층의 속도, 하중 변화에 따른 거동을 해석하여 평가하였다. 또한 호남고속철도 토노반 콘크리트 궤도에 부설 중에 매립된 도상콘크리트 변형율계로 HEMU-430X 열차와 KTX-호남의 170km/h에서 최대 402km/h까지 측정된 측정결과와 해석결과를 비교분석하였다. 분석결과, 속도향상에 따른 증가경향을 확인하고 선형회귀선을 도출하였으며 슬래브 층의 결합상태와 비결합 상태의 가정상태의 해석응력과 현장의 콘크리트 슬래브 내부응력을 비교할 수 있었다. 그 결과 축중이 작은 동력분산식 HEMU 430-X 열차의 402km/h주행 시 발생응력과 KTX-호남의 발생응력이 유사하게 발생함을 알 수 있었고 속도증속에 따라 발생응력의 표준편차 값이 크게 증가하는 것을 확인하였다.