• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.271-275
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• 2011

정부의 녹색성장 국가전략에 따라 철도로의 수송수요 전환은 수송분야의 온실가스 총 배출량을 저감하는 대표적인 방안 중 하나이다. 이에 수송수단간 온실가스 배출량을 비교하기 위해 철도분야의 연구가 다양하게 진행되어 왔으나, 대부분 운영단계 위주이며 건설단계는 제외되어 있다. 본 연구에서는 철도건설 시 온실가스 배출량을 평가하기 위해 A 노선의 토목, 궤도, 건축, 전철전력 공사 일부를 대상으로 선정하였다. 철도건설의 주요 온실가스 배출원은 중장비의 연료사용으로 전체 온실가스 배출량 중 토목공사가 96% 이상을 차지하였으며, 배출원단위는 2.191톤 $CO_2e/m$이었다. 토목공사를 세부적으로 살펴보면, 공종별 온실가스 배출원단위가 토공, 터널, 교량, 정거장의 순으로 나타났다. 향후 추가적으로 시스템 경계를 확장하여 철도운영, 유지보수, 폐기 단계를 포함한 전과정적인 접근을 통해 철도 전체의 온실가스 배출량을 산정하는 것이 필요하다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-76
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• 2016

아스팔트콘크리트 궤도는 궤도구조에서 유지관리와 경제적 측면에서 많은 장점들을 가지고 있어 최근 많은 관심을 받고 있다. 이와 더불어 개발에 따른 실용성을 효과적으로 검증할 수 있는 방법 또한 제시되어야 한다. 본 연구에서는 기 개발된 아스팔트콘크리트 궤도에서 사용된 아스팔트콘크리트 재료의 탄성 및 점탄성 특성과 주어진 설계 두께를 고려한 수치해석을 통하여 아스팔트콘크리트 궤도에서 발생 가능한 동적특성을 분석하였다. 해석의 불확실성을 줄이기 위하여 3차원 동적해석을 수행하여 실제적인 거동분석이 가능하도록 하였으며, 궤도노반의 영향거리 분석을 통한 최적 모델링 도출과 무한요소 경계조건을 이용하여 반무한지반을 고려하였다. 아스팔트콘크리트 도상을 등방 탄성체로 간주한 기본설계 조건에서의 거동을 점탄성재료 조건과 비교하였으며 동적증폭계수 산정을 통하여 아스팔트 콘크리트 궤도의 향후 설계방향을 제시하고자 하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.589-594
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• 2010

철도에서 평면곡선과 종곡선의 경합은 승차감 및 열차의 주행안전성을 저해시키는 원인이 되며, 유지보수비용에도 큰 영향을 미친다. 그러나 철도노선 계획 시 지형조건 및 예기치 않은 환경적 요인에 의해 선형경합이 필요하게 될 경우가 발생된다. 본 연구에서는 종곡선과 평면곡선의 경합이 곡선부에서의 승차감 및 평면곡선의 최적선형조건에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 평면곡선과 종곡선이 경합하였을 경우와 경합하지 않고 평면선형만 있을 경우에 대한 최적캔트량 및 승차감을 비교분석 하였으며, 고속영역에서 선형 경합이 곡선선형조건과 승차감에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 경합한 경우라도 보정캔트를 부설한다면 승차감 측면에서 평면선형만 부설한 경우와 유사한 조건이 될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.802-810
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• 2006

정밀한 열차제어를 위해서는 열차위치의 정확한 검지가 반드시 필요하다. 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 열차검지방법은 궤도회로를 이용하는 방법이다. 궤도회로는 구성이 단순하며, 신뢰성이 확보되는 장점이 있다. 하지만 열차는 궤도회로 위에서만 검지가 가능하므로 모든 지상구간에 궤도회로를 설치해야하며 설치 및 유지보수에 많은 비용이 소모된다. 또한 궤도회로는 폐전로 구성의 특성 때문에 불연속적인 위치검지만이 가능하다. 최근 통신기술의 발달과 차상제어장치의 첨단화에 따라 열차의 위치검지는 열차에서 직접 검지하는 방법들이 연구되고 있다. 차상중심의 위치검지방식은 열차의 위치, 속도, 시각정보를 연속적으로 측정하여 열차의 제어정보로 사용하는 방식이다. 이러한 차상중심의 위치검지방식은 무선기반 열차제어 및 자기부상열차제어와 같이 궤도회로의 사용을 최소화 하는 최근 열차제어시스템의 개발동향이다. 본 논문에서는 GPS항법 및 DR항법의 특징을 분석하고 GPS항법과 DR항법의 단점을 보완하는 구조를 가지는 GPS/DR기반의 차상열차위치검지방식을 제안하였다. 항법오차의 추정자로서 3차윈 위치 오차, 자세각 오차, 타코메타 환산계수 오차를 상태변수로 하는 5차 칼만필터를 사용하여 최적의 위치오차 및 DR항법용 센서의 오차 추정이 가능하도록 필터를 설계하였으며 모의시험을 통해 GPS/DR기반의 차상열차위치검지장치의 위치추정성능을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.39-46
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• 2023

이 연구에서는 차세대 고속철의 증가하는 주행속도에 따라 600 km/h 까지 10 km/h 간격으로 고속철 PSC 박스 연속교량의 교량받 침에 대한 동적거동을 수치해석하였다. 경부 고속철 구간의 40미터 단경간과 2경간 연속 PSC 박스교를 연구대상으로 프레임모형을 구성하였 으며, 38자유도의 관성질량 차량모형 및 교량과 궤도의 불규칙성을 포함한 상호작용력을 고려하였다. 주행속도별 교량받침의 종방향 변위와 누적이동거리와 변위속도를 산정하여 교량의 동적거동 추이분석과 비교하였다. 또한 마찰판의 내구성능평가를 위한 장기마찰시험 기준을 적 용하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.71-83
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• 2008

본 논문에서는 비접촉 손상검출기법으로 관심의 대상이 되고 있는 열화상 기법의 기본 원리, 활용 예, 제한 사항 등을 국내외 주요 연구성과를 분석하고 정리하였다. 콘크리트 구조물의 내부 결함 진단, 내부 철근 부식 측정과 콘크리트 구조물 표면과 섬유 보강 시트 사이의 비부착 검출, 포장도로의 표면 결함 검출, 오래된 건물의 표면 누수 측정, 철도 트랙 자갈의 상태 측정 등을 최근 연구결과 중심으로 광범위하게 검토하였고 최근에 보고된 실험결과도 제시하였다. 검토 결과, 열화상 기법은 광범위한 형태의 토목 구조물의 넓은 표면을 빠르게 정성적으로 검사할 수 있는 장점을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 반면, 정량적 기법은 주변 온도 등 환경 요인에 민감하게 영향을 받는 것으로 판단되었으며, 다른 정밀계측장비와 혼용시 좋은 성과를 기대할 수 있을 것으로 예측된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.72-79
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• 2010

한국국철은 1966년 경부선에서 1.8km의 장대레일을 부설한 이래, 레일 장대화 개량사업을 지속적으로 확대하고 있으며 최근에 착공하거나 계획 중인 주요본선은 전면 장대화하도록 권장하여 부설지역이 광범위해지고 부설률이 증가함으로써 장대레일 관리가 한층 중요하게 되었다. 그러나 최근에는 산업화, 도시화 과정에서 과다 배출된 이산화탄소 등의 온실효과로 등 지구온난화에 따른 장대레일 작업가능시기 단축, 재설정 등 장대레일 작업의 대폭 증가에 대응하여 제한된 유지보수인력, 낙후된 기술과 장비로 장대레일을 적기에 관리는 매우 힘들어 효율적인 장대레일 관리대책이 요구되고 있다. 이러한 관점에서 전국 주요 간선철도 지역의 기후변화와 장대레일 설정온도, 지점별 대기온도 관련 기상자료, 각종 장대레일 관리기준, 한국국철의 안전사고, 장애기록, 절손현황, 기존의 레일 온도측정치, 장대레일 연구자료 등을 종합 분석하고 레일긴장기 소요성능을 검토한 결과, 철도현장에 주로 사용하고 있는 70Ton급 긴장기는 영하온도대역의 긴장력 및 설정연장 1km 이상의 경우 성능에 여유가 없을 것으로 분석되었다. 따라서 1회 설정구간을 과다하게 계획하지 말고, 기온이 영상으로 올라가 레일용접이 가능한 적정시점을 택하여, 레일온도와 설정온도차를 최대한 줄이는 것이 바람직 할 것으로 판단되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.9-17
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• 2022

차세대 고속철은 주행 속도가 점점 증가하므로 이를 반영한 고속철 차량 통과교량에 대한 새로운 주행 안정성의 평가가 요구된다. 이를 위하여 현재 공용 중인 경부 고속철 구간의 대표 교량형식인 PSC (Pre-stressed Concrete) 박스거더 교량을 대상으로 관성질량을 고려한 38-자유도 차량과 궤도 불규칙성과 상호 작용력을 반영하여 모형화하였으며, 고속철 차량 주행속도 별로 동적 수치해석을 수행하여 주행 안정성을 평가하였다. 수치해석을 통해 단순교와 2 경간 연속교의 최대 수직 변위와 DAF (Dynamic Amplification Factor; 동적확대계수)를 산출하여 동적 안정성 여부를 판단하였으며, 또한 주행 속도 별 최대 수직 변위를 추정하기 위한 3차 다항 회귀 분석식을 제안하였다. 대표적인 주행 속도와 횡 단면 위치 별 수직 변위 차이를 비교하고, 종 방향 최대 면틀림을 분석하였다. 또한, 고속철 차량의 교량통과 중 교량의 수직변위에 대한 가속도 영향선과 각 항목 간의 연관성을 분석하여 주행 안정성을 평가하였다.

• 대한교통학회지
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• 제24권2호
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• pp.65-78
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• 2006

본 연구는 한국과 일본의 철도업체를 노동, 동력, 유지보수, 그리고 차량 및 자본의 네 가지 생산요소를 투입하여 신칸센 인키로. 일반여객 인키론 톤키로의 세 가지 산출물을 생산하는 기업형태로 상정하여 일반초월대수 함수형태의 총비용함수모형을 설정하였다. 이때 네트워크효과를 나타내는 궤도연장, 한국과 일본의 비용구조 차이를 반영하는 국가더미변수, 소유구조에 따른 차이를 반영하는 민영화더미변수, 그리고 생산성 증가율을 분석하기 위한 시간변수를 함께 포함시켰다. 총비용함수모형은 철도청에 대한 27개 연도별 자료$(1977{\sim}2003)$. 일본국철(JNR, Japan National Railways)에 대한 8개 연도별 자료$(1977{\sim}1984)$. 그리고 7개 일본철도주식회사(JR's Japan Railways)에 대한 17개 연도별 자료 $(1987{\sim}2003)$를 결합한 총 154개의 불균형통합자료를 이용해 반복결합일반화 최소자승 법으로 추정하였다. 일반초월대수 총비용함수모형의 추정결과로부터 밀도, 규모 및 범위의 경제성 지수를 각각 산정한 결과 한국과 일본의 철도산업은 표본평균값에서 신칸센, 일반여객과 화물운송부문별로 각각 산출물별 밀도의 경제 및 전반적인 밀도의 경제가 존재하고, 산출물별 규모의 불경제가 존재하나 신칸센/일반여객과 화물을 제외한 일반여객/신칸센과 화물, 그리고 화물/신칸센과 일반여객 운송부문간에 범위의 경제가 존재하여 전반적으로는 다소 적은 규모의 경제가 존재하는 것으로 나타났다. KNR과 일본의 JR동일본. JR동해, JR서일본의 $1990{\sim}2003$년에 해당하는 각 업체별 평균값에서 밀도와 규모의 경제성 지수를 각각 산정한 결과 표본평균값에서 산정한 값과 비슷한 경향을 나타내었으나, 범위의 경제성 지수의 경우 JR 동해는 신칸센과 일반여객운송부문간 범위의 경제가 존재하지만 JR 동일본과 JR서일본의 경우 범위의 불경제가 존재하는 것으로 나타났다. 생산성 증가율은 전반적으로 민영업체인 JR's의 생산성 증가율이 국영업체인 KNR보다 더 큰 것으로 나타났다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.23-31
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• 2020

본 연구는 철도표면상에 발생하는 노후 현상 중 하나인 결함 검출을 위해 학습데이터를 생성함으로써 결함 검출 모델에서 더 높은 점수를 얻기 위해 진행되었다. 철도표면에서 결함은 선로결속장치 및 선로와 차량의 마찰 등 다양한 원인에 의해 발생하고 선로 파손 등의 사고를 유발할 수 있기 때문에 결함에 대한 철도 유지관리가 필요 하다. 그래서 철도 유지관리의 자동화 및 비용절감을 위해 철도 표면 영상에 영상처리 또는 기계학습을 활용한 결함 검출 및 검사에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 영상 처리 분석기법 및 기계학습 기술의 성능은 데이터의 수량과 품질에 의존한다. 그렇기 때문에 일부 연구는 일반적이고 다양한 철도표면영상의 데이터베이스를 확보하기위해 등간격으로 선로표면을 촬영하는 장치 또는 탑재된 차량이 필요로 하였다. 본연구는 이러한 기계적인 영상획득 장치의 운용비용을 감소시키고 보완하기 위해 대표적인 영상생성관련 딥러닝 모델인 생성적 적대적 네트워크의 기본 구성에서 여러 관련연구에서 제시된 방법을 응용, 결함이 있는 철도 표면 재생성모델을 구성하여, 전용 데이터베이스가 구축되지 않은 철도 표면 영상에 대해서도 결함 검출을 진행할 수 있도록 하였다. 구성한 모델은 상이한 철도 표면 텍스처들을 반영한 철도 표면 생성을 학습하고 여러 임의의 결함의 위치에 대한 Ground-Truth들을 만족하는 다양한 결함을 재 생성하도록 설계하였다. 재생성된 철도 표면의 영상들을 결함 검출 딥러닝 모델에 학습데이터로 사용한다. 재생성모델의 유효성을 검증하기 위해 철도표면데이터를 3가지의 하위집합으로 군집화 하여 하나의 집합세트를 원본 영상으로 정의하고, 다른 두개의 나머지 하위집합들의 몇가지의 선로표면영상을 텍스처 영상으로 사용하여 새로운 철도 표면 영상을 생성한다. 그리고 결함 검출 모델에서 학습데이터로 생성된 새로운 철도 표면 영상을 사용하였을 때와, 생성된 철도 표면 영상이 없는 원본 영상을 사용하였을 때를 나누어 검증한다. 앞서 분류했던 하위집합들 중에서 원본영상으로 사용된 집합세트를 제외한 두 개의 하위집합들은 각각의 환경에서 학습된 결함 검출 모델에서 검증하여 출력인 픽셀단위 분류지도 영상을 얻는다. 이 픽셀단위 분류지도영상들과 실제 결함의 위치에 대한 원본결함 지도(Ground-Truth)들의 IoU(Intersection over Union) 및 F1-score로 평가하여 성능을 계산하였다. 결과적으로 두개의 하위집합의 텍스처 영상을 이용한 재생성된 학습데이터를 학습한 결함 검출모델의 점수는 원본 영상만을 학습하였을 때의 점수보다 약 IoU 및 F1-score가 10~15% 증가하였다. 이는 전용 학습 데이터가 구축되지 않은 철도표면 영상에 대해서도 기존 데이터를 이용하여 결함 검출이 상당히 가능함을 증명하는 것이다.