• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.472-480
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• 2009

장대레일의 축력해석은 기하적 비선형 및 재료적 비선형해석을 수행하여야 하므로 그 해석 자체가 비선형 해석으로서 난해하고 하중이력의 적용순서 등에 따라 해석결과가 다르게 나타난다. 이러한 해석의 이론적 복잡성과 어려움에 비하여 철도교량위에 부설된 장대레일의 축력해석결과는 레일의 좌굴이 미미하여 기하적 비선형성이 미소하므로 그 예측이 가능하며 아주 단순하게 나타나게 된다. 본 연구는 교량상 장대레일의 축력해석에서 기하적 비선형성이 미소하여 해석 결과에 거의 영향을 미치지 못하므로 재료적 비선형성만을 고려하여 비선형해석을 수행하는 방법을 개발하였다. 이는 레일 체결 시스템의 비선형 저항력을 힘-변위 관계로부터 선형관계로 재구성시켜 선형해석법으로 수회 반복시키게 되면 간단하게 수렴됨으로 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 해석결과를 기존의 해석예들과 결과를 비교함으로서 효율적인 교량상 장대레일의 안정성 해석이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.345-355
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• 2007

장대레일은 동절기에 기온하강으로 인한 인장력을 발생하는데 중위온도 이하로 떨어져 파단이 발생되면 인장파단과 레일 간에 틈이 발생되며 이를 개구부라 한다. 이 개구부를 차륜이 통과하면 충격하중이 발생하며, 큰 손실이 발생할 수 있는 열차탈선이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 동적해석을 위해 개구부를 가진 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 수정된 Newton-Raphson 방법에 근거한 Newmark - $\beta$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수를 조건으로 수치해석을 수행하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.179-185
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• 2010

장대레일 좌굴과 파단에 대한 안정성을 확보하고 효율적인 유지관리를 위해서는 레일온도의 특징을 파악하는 것이 매우 중요하다. 최근 들어, 기후변화에 의해 여름철 최고 대기온도는 상승하고 겨울철 최저 대기온도는 점점 하강하고 있다. 이러한 현상은 연간 레일온도의 변화량에 영향을 미치게 되고 설정온도와 관리온도의 변화를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 기후 및 온도 측정시스템을 구축하여 기후요소를 포함한 레일온도를 실측하였다. 실측자료의 심층적인 분석을 통하여, 기존 레일온도 추정식은 특정한 조건(기후요소들의 특정 조합) 에서만 적용이 가능함을 알 수 있었다. 현장의 실제 기후요소를 고려한 레일온도를 확률론적 접근으로 예측하는 것이 더욱 합리적일 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.895-904
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• 2008

장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 $Newmark-{\beta}$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.194-201
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• 2002

In this study is presented a numerical method which assesses running safety of the freight car loading with loom CWR and structural safety of conventional railway track and fastening when passing over sharp curves and steel girder bridges. Optimal speed of the freight car is suggested based on the numerical reviews of the safety against derailment of the freight car and structural safety of track and fastening at vulnerable points of the conventional line.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.2891-2894
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• 2011

Recently, the rise of the rail temperature is accelerating further due to the global warming, and the track stability(buckling) problem result from the axial force in the continuous welded rail(CWR) have become the most important issue. This track stability threatens the security of running trains in the hot summer. In order to prevent the track buckling in the hot summer and ensure the safety of the running train, as a part of the safety control plan for KORAIL high-speed railway, the train speed restriction according to the rail temperature was introduced in 2004. However, the conceptual and theoretical background of train-speed restriction is uncertain. In this paper, the theoretical study about the reasonable train-speed restriction is performed. For this purpose, the risk-based probabilistic stability evaluation of the track buckling is applied.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.3156-3159
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• 2011

In case of the continuous welded rail(CWR) track is supported by the railway bridge, the additional axial force is occurred in the CWR due to the track-bridge interaction. In the various design codes such as Korean code, European code, UIC code, etc, three important loads(temperature variation in the bridge-deck, braking/acceleration and the bending of the bridge-deck resulted from the passing train) are treated as the independent loading case. In other words, the additional axial force can be obtained by summing up the three different values calculated by the three independent analysis. However, this analysing method may have an error because the behavior of the longitudinal resistance between the rail and the bridge-deck is under the highly nonlinear. Therefore, in order to exactly analyse the track-bridge interaction, nonlinear loading history and the change of the longitudinal resistance owing to the loading history must be considered in the analysis process. In this study, the loading history effect on the track-bridge interaction is investigated considering the resonable combination of three loads and the longitudinal resistance change.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.806-811
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• 2004

Currently, in the design criteria for the high speed railway bridges, the maximum distance between bridge expansion joint is limited to 80m using a continuous welded mil, in order to limit the additional stress in the rail due to the rail-bridge interaction. In the past study on the resonance effect of HSR train, it is known that the reduction of resonance and dynamic responses of bridge deck occurs at the specific expansion length of 28.05m and 46.75m. In this study, the stability of track structure on the HSR bridges with expansion length of 90m has checked by finite element method. And the track behavior including mil stresses and relative displacements are compared to the current state of track structures on the bridge system with 80m long expansion length.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.821-831
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• 2013

최근 연구결과 레일연마 및 장대레일화를 통해 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 연장이 가능한 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 장기 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 파괴확률 50%에서의 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 장기 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 따라서 본 연구를 통해 도시철도에서 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 누적통과톤수에 의한 레일교체기준(약 8억톤)보다 약 2억톤이상 연장 사용이 가능하며, 피로한도 이하의 응력범위에 대한 피로시험결과를 바탕으로 레일의 피로수명을 평가하기 위해서는 수정마이너법칙보다는 피로한도 이상에서의 S-N선도 기울기의 1/2인 하이바크법칙을 적용하는 것이 합리적이라 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-177
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• 2016

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.