• Computers and Concrete
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• 제33권4호
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• pp.373-384
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• 2024

In this study, a novel mountain train system was developed that can run along a steep gradient of 180 ‰ and sharp curve with a minimum radius of 10 m. For this novel mountain train, an embedded precast concrete rack rail track was implemented to share the track with an automobile road and increase constructability in mountainous regions. The embedded rack rail track is connected to a hydraulically stabilized base (HSB) layer with shear anchors, which must have sufficient longitudinal resistance because they bear most of the traction forces originated from the rack rail and longitudinal loads owing to the steep gradient. In addition, the damage to the shear anchor parts, including the surrounding concrete, must be strictly limited under the service load because the maintenance of shear anchors inside the track is extremely difficult after installation. In this study, the focus was made on the shear anchor behavior and design an embedded rack rail track, considering the serviceability and ultimate limit states. Accordingly, the design loads for mountain trains were established, and the serviceability criteria of the anchor were proposed. Subsequently, the resistance and damage of the shear anchors were evaluated and analyzed based on the results of several finite element analyses. Finally, the design method of the shear anchors for the embedded rack rail track was established and verified.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.394-399
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• 2005

Embedded rail track can be described as a track structure that is completely covered within pavement. Rail supported continually on a concrete slab or concrete plinth. There are many kinds of types such as non-resilient track and resilient track, super resilient embedded track (floating slab). Embedded rail track is generally the standard for light rail transit routes because this track has many advantages such as reducing noise, maintenance cost and weight of track. In this paper, decision of track profile is restricted by the optimum levels of the flangeway and the gap between the rail head and the pavement surface of depressing tread zone. By result of this study, embedded rail track can reduce corrosion of rail, internal stress and rail deflection.

• 콘크리트학회지
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• 제25권6호
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• pp.44-47
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• 2013

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.406-411
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• 2011

An active application of tram is being expected in Korea in the near future. For the tram operation in urban area, the embedded rail tracks where rails are completely embedded with pavements is required. When the embedded rail track is constructed on fine-grained subgrade soil, excessive cumulative plastic settlements due to repetitive tram road may occur. In this study, repetitive load tests were carried out to evaluate the accumulative plastic settlements of subgrade soils underneath embedded rail tracks. Two real-scale track specimens of 5 m lengths were constructed considering the maximum cant of a curved line. Repetitive tram loads of three million times were applied to the tracks in 5 Hz frequency. The accumulating patterns of plastic settlements were analyzed. Tram load distributing effects of the concrete slabs were also evaluated using the measured data of earth pressures cells that were installed underneath track. Also the measured settlements were compared with the estimated settlements calculated from an existing experimental equations, and its validity is discussed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.717-724
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• 2017

콘크리트 매립형 궤도를 운행하는 트램의 주행 안전성을 향상시키기 위해 핵심 구성품인 대차를 개발하고 제작하여 시험 차체와 조립한 후, 단거리 급곡선 급경사 궤도를 건설하고 시험운행을 실시하였다. 대차의 급곡선 주행 중 차륜 플랜지와 매립형 궤도의 간섭을 검토할 수 있는 산식을 제시하였고, 산식 결과에 따라 궤도를 설계하였다. 간략화된 계산식을 도출하여 곡선에서 탈선계수와 윤중감소율을 추정하였다. 단거리 급경사 급곡선 매립형 궤도에서 대차와 차체가 주행할 때에 차체의 가속도를 계측하였고, 영상 시스템을 통해 차륜과 궤도의 인터페이스 상태를 점검하였다. 계산 추정 결과에 따르면 차륜의 탈선계수와 윤중감소율은 안전기준 이하였는데, 실제 주행 시험 중에도 탈선은 발생하지 않았고, 가속도 계측 결과도 주행 안전기준을 만족하였다. 또한, 차륜과 궤도의 간섭은 발생하지 않았고, 영상 모니터링 결과도 차륜의 올라타기 등 탈선조짐은 발견되지 않았으며, 중앙의 피니언과 랙이 원활히 접촉하면서 양호한 주행안전성을 보여주고 있었다. 외부 소음 계측을 통해서 소음 기준을 만족하고 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.503-510
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• 2020

친환경 산악철도는 산악지역 환경보전을 위해 기존 급곡선·급경사 도로 위에 매립된 콘크리트 톱니 궤도에서 운행하게 된다. 폭이 좁은 도로 특성상 단선 구간이 많아지고, 교행에 따른 분기부가 많이 존재한다. 분기부에서 기존 선로전환기와 히팅장치는 중앙 톱니 궤도의 이동 공간 확보, 두터운 결빙의 신속히 제거 등이 불가하여 산악철도에 적용하기 곤란하다. 이런 문제 해결을 위해 궤도 블록 이동 선로전환기와 고주파유도 히팅장치를 개발하였다. 개발 선로전환기는 콘크리트 톱니궤도 블록을 유압 액튜에이터를 이용하여 이동시킴으로 선로를 전환할 수 있고, 크로싱의 결선부가 없어져서 탈선의 위험이 감소되며, 쇄정도 간편해진다. 히팅장치는 고주파 유도가열을 이용하여 발열 효율을 높임으로 톱니궤도의 두터운 결빙을 신속히 제거할 수 있다. 선로전환기와 히팅장치의 시작품을 제작하여 동작시험을 실시함으로 성능을 입증하였다. 히팅장치는 기존 방식에 비해 10배 이상 발열 효율이 있음을 확인하였다. 개발된 선로전환기와 히팅장치는 동절기 산악트램의 운행을 위한 필수 핵심기술로서, 산악철도의 안전성 및 효율을 높임으로 국내외 산악관광지의 산악철도 도입 확산에 기여할 수 있다. 또한 산악철도는 동절기 교통이 두절되는 지역주민들에게 교통기본권을 제공하고, 관광 활성화와 지역경제 발전 효과를 가져올 수 있다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.11-20
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• 2022

이 연구의 주요 목적은 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브의 콘크리트 슬래브(track concrete layer, TCL)와 도상안정층(hydraulically stabilized based course, HSB) 사이 층분리를 평가하기 위한 비파괴검사법으로 전단파 토모그래피 기술의 활용가능성을 실험적으로 확인하는 것이다. 이를 위하여 다채널 전단파 측정 장치(MIRA)를 활용하여 실물 크기로 제작된 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브 실험체 내부의 층분리 결함을 평가하였다. 실물실험체는 Rheda 2000 시스템에 따라 설계 및 시공되었으며, 노반 위에 HSB를 타설하고, 그 위에 TCL이 타설된 2층 슬래브 구조를 갖는다. 실물실험체는 일부구간의 HSB상부에 스티로폼으로 제작된 인공결함(가로 및 세로가 각각 400mm이고 두께가 각각 5mm, 15mm인 압출폴리스티렌폼(XPS)보드 2개)을 삽입하여, TCL과 HSB 사이에 층분리 결함이 생기도록 시공하였다. 시험체의 층분리 구간에서 얻은 콘크리트 단층이미지는 층분리에 따른 균열 및 HSB와 지반사이의 계면에서 반사되는 신호를 효과적으로 보여 주었다. 한편 초음파 토모그래피 이미지에서 TCL 콘크리트의 매입물(철근, 트러스, 인서트 등)에서 반사된 신호와 층분리 결함 신호를 구분하기 위한 노이즈 제거를 위한 이미지 처리방법을 적용하여 층분리 결함을 효과적으로 분리하였다. 토모그래피 이미지에서 추출된 층분리 결함의 크기정보와 공간정보를 통합하여 층분리 지도로 재구성하였으며, 층분리 결함의 위치 및 크기를 시각화하는데 효과적인 것을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.270-280
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• 2014

이 연구에서는 연속철근 콘크리트궤도에서의 균열의 원인과 균열 발생에 미치는 주요 영향인자를 파악해 보고자 경부고속철도 콘크리트궤도 구간에서 균열 발생 현황과 발생 패턴을 조사하고, 연속철근 콘크리트궤도의 구조를 감안한 2차원 비선형 유한요소해석모델을 이용하여 슬래브 상부와 기층 하부의 온도차와 콘크리트 수축에 의한 연속철근 콘크리트궤도(CRCT)에서의 균열 발생 패턴을 예측하였다. 연구 결과에 따르면 온도차와 콘크리트 건조수축에 의해 침목과 슬래브(TCL) 경계부 및 침목하부에서 균열이 발달할 것으로 예상되고, 이는 현장 조사에서 발생한 균열의 발생 위치와 일치한다. 또한 온도차에 대해서는 열팽창계수가, 콘크리트 수축에 대해서는 건조수축 변형율이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 침목이 TCL에 매립되어 있어서 균열 간격이 반드시 철근비에 비례하지 않을 수 있으므로 이러한 CRCT의 구조적 특성을 감안하여 철근비를 정할 필요가 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.515-524
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• 2022

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 분기기는 콘크리트 도상에 매입된 목침목과 침목 하부의 침목방진패드로 구성된 방진궤도로서 침목방진패드의 열화 및 이에 따른 스프링강성의 변화가 침목지지조건의 변화를 초래할 수 있다. 현재 약 21년의 공용기간 동안 발생된 망간크로싱의 손상수량은 전체 부설수량 대비 약 17%로 조사되었으며, 사용 기간 15년 이후(누적통과톤수 약 5.5억톤)부터 손상 물량이 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 실물 망간크로싱과 차륜의 형상을 모사한 3차원 수치모델을 이용한 매개변수 해석(차륜의 위치, 침목지지조건 및 동적 윤중의 크기)을 수행하여 실제 현장에서 발생된 망간크로싱의 손상유형 및 발생원인을 분석하였다. 연구결과, 노즈부 주변 침목에 뜬침목이 발생된 경우, 설계 궤도충격계수가 적용된 동적윤중 작용 시 노즈부 단면의 발생응력이 항복강도를 초과하였으며, 이는 실제 현장에서 발생된 손상위치와 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 망간크로싱의 손상을 최소화하기 위해서는 노즈부 주변의 침목지지조건을 일정한 수준으로 유지하고, 손상된 망간크로싱 교체 시에는 침목 하부 경계조건의 균일성 확보를 위해 침목방진패드를 함께 교체하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다.