• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.15-21
• /
• 2013

일반적으로 도로 포장체 영구변형의 해석은, 먼저 포장체를 층이 진 탄성체로 가정하고 회복탄성계수를 통해 포장체의 회복변형률을 계산하고, 이로부터 다시 실내시험을 통해 얻어진 방정식을 이용하여 영구변형률을 산정하게 된다. 회복탄성계수를 통하여 포장체 내의 응력을 산정할 경우, 포장 내 노상토 상부의 응력은 반복하중으로 인한 노상토의 영구변형 증가를 고려하지 않은 회복탄성계수로부터 결정되므로, 영구변형이 지반 및 포장체에 미치는 영향은 응력 산정 시에 고려되지 않는다. 또한, 토목섬유 등으로 보강된 포장체 등의 거동은 해석에 한계가 있다. 본 논문에서는 기존에 회복탄성계수를 사용하여 포장체의 탄성거동을 계산하는 방식과 달리 하중반복회수의 함수인 할선탄성계수를 사용하여 영구변형을 측정할 수 있도록 새로운 모델을 제안하고, 본 모델 적용과 모델계수 산정의 예를 보인다. 제안된 할선탄성계수를 통한 해석은 비포장 도로 상의 교통으로 인한 영구변형의 예측이나 아스팔트 포장 전 노상토나 기층상부에 가해지는 공사차량으로 인한 영구변형의 산정에 적용가능 할 것으로 판단한다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.69-78
• /
• 2009

경부고속도로 건설을 기점으로 급격한 경제성장을 이룬 우리나라 고속도로는 현재 신규도로의 건설사업 물량이 둔화되면서 기존의 도로망을 효율적으로 활용하고 최적의 공용성 유지가 필요한 시점이 되었다. 최적의 공용성 확보를 위해 교통하중을 가장 적극적으로 통제하는 방법은 과적단속이다. 본 연구에서는 과적단속의 효율화를 위해 고속축하중측정 시스템을 개발하고 이를 통해 국내 고속도로 과적화물차 행태 분석을 실시하며, 본 시스템을 활용한 과적단속시스템 개발 가능성에 대하여 검토하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에서 개발한 고속축하중측정 시스템은 차로당 2조의 루프센서와 2조의 축중센서, 2조의 원더링센서로 이루어져 있다. 특히 원더링센서는 차량의 좌우 타이어의 위치 판독이 가능하여 과적단속 시스템으로 활용시 차로의 이탈유무를 판독할 수 있으며, 윤거 측정 및 윤형식(단륜/복륜) 구분이 가능하여 차종을 구분함에 있어서 기존 차종분류 시스템보다 세분화된 분류가 가능하여 12종 차종분류시 오분류 비율이 매우 낮은 장점을 가지고 있다. 본 시스템에 대한 검증시험 결과 모든 시험조건의 전체평균오차가 축하중 15% 이내, 총하중 7% 이내로 나타났다. COST-323에서 제시하고 있는 WIM 등급기준에 따르면 사회기반시설 설계와 유지관리 및 평가목적으로 사용가능한 B(10) 등급으로 나타났으며, 과적이 가장 문제되는 5축 카고 화물차에 대한 분석결과는 축중량 오차 8%, 총중량 오차 5%로 단속가능 수준인 A(5)등급으로 나타났다. 고속도로의 차종별 중량분석 결과 12종 분류기준에서 5종, 6종, 7종, 12종 차량이 하중기준을 초과하는 비율이 가장 높게 나타났으며, 주로 가변축을 장착한 차량으로 축조작에 의한 축하중 과적비율이 매우 높게 나타나 이러한 차량에 대한 실효성 있는 과적단속기법이 필요한 것으로 판단된다. 도로교통분야에 있어서 차종별 교통량 자료는 도로의 계획과 건설, 유지관리, 교통류분석 및 도로행정에 필요한 기본 자료이며 각종 연구에 필요한 기초자료로 활용되어지는 필수적인 요소이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권10호
• /
• pp.151-157
• /
• 2018

교통분야에 활용되는 여러 가지 센서 중에서 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 압전센서는 차량의 축을 검지할 수 있기 때문에 차종을 분류하여 수집하는 용도로 쓰인다. 압전센서는 주로 도로 포장에 매립하여 설치되는 형태로 교통 하중과 온도 하중에 항상 노출되므로, 평균 수명이 6년 이내로 매우 짧다. 또한 설치와 유지보수에 교통통제가 필요하고, 고장 기간 동안 데이터 수집도 중단된다. 센서의 설치 깊이를 늘린다면 교통 하중 및 온도중의 영향이 줄어들 것이고, 센서설치가 포장에 미치는 영향도 축소되어 수명의 연장을 기대할 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 설치 깊이에 따른 센서 신호의 출력을 분석하여, 센서 제조사에서 제시한 설치 깊이인 1cm 보다 더 깊게 설치할 수 있는 가능성을 확인하였다. 추가로, 윤하중의 크기, 속도 등 다양한 변수에 따른 압전 센서의 출력 신호도 분석하였다. 윤하중은 APT를 이용하여 재하 하였다. 실험 결과, MSI BL센서는 3cm 에 설치해도 안정적으로 데이터를 수집 할 수 있는 100mV 이상의 신호가 출력되었다. 3cm 깊이에 설치한다면 센서의 기대수명 또한 증가할 것으로 예상된다. 하지만 MSI cable은 가장 얕은 1cm 깊이에서도 100mV 이하의 신호가 출력되어 현장 적용이 불가능 하다는 것이 밝혀졌다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제9권2호
• /
• pp.51-62
• /
• 2007

최근 국내에서는 교면포장의 파손에 따른 교량 바닥판의 열화 및 운전자 안정성의 문제가 대두되고 있다. 기존 아스팔트 재료는 교량에서 발생하는 열악한 환경에 적용하기에는 한계가 있어 교량 바닥판을 보호하고 상대적으로 큰 처짐에 대하여 장기간 견딜 수 있는, 피로저항성이 우수한 고내구성 교면포장 아스팔트 혼합물의 개발이 필요하게 되었다. 이에 SBS 첨가물과 첨가제를 사용하여 생산성 및 작업성이 우수하고 피로균열저항성이 뛰어난 교면포장용 아스팔트 바인더를 개발하였다. 새로운 아스팔트 바인더는 회전점도시험 (RV test), 인화점시험 (Flash point test), 동적전단시험(DSR test), 저온빔시험(BBR test) 등을 통하여 PG 70-34의 공용등급으로 확인되었다. 본 연구에서 개발된 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물의 공용성을 평가하기 위하여, 피로시험, 휠트래킹시험, 수분손상시험 등을 실시하였으며 실물크기의 윤하중시험을 통하여 소성변형 저항성 및 피로균열 저항성에 대하여 평가하였다. 실내공용성 시험을 통하여 교면포장용 아스팔트 혼합물이 SBS 개질 혼합물에 비하여 3배 이상의 피로수명을 가졌다. 또한, 윤하중시험에서도 소성흐름이 발생하지 않았고, 피로균열은 250,000회 이상을 재하하여도 PG 64-22 혼합물의 38% 밖에 나타나지 않았다.

• 한국안전학회지
• /
• 제31권6호
• /
• pp.45-51
• /
• 2016

The purpose of this study is to investigate the influence of train-induced end rotation of simple supported track girder on the performance of a direct fixation track system (DFTS) in Yeongjong grand bridge. In this study, the influences of deflection of a DFTS and track girder on dynamic rail-track girder interaction forces for the track girder ends currently employed in airport express lines were assessed by performing field tests using actual vehicles running along the service lines. Therefore, the dynamic displacement of rail and track girder and the fastener stress on the center and ends sections of DFTS were measured for two different trains (AREX and KTX) running in Yeongjong grand bridge. A three-dimensional finite element analysis (FEA) model using the time-history function based on the design wheel load was used to predict the train-induced track and track girder displacement, and the FEA and field test results were compared. The analytical results reproduced the experimental results well within about 3-7% difference in the values. Therefore, the FEA model of DFTS on track girder is considered to provide sufficiently reliable FEA results in the investigation of the behavior of DFTS. Using the analytical and experimental results, the influence of train-induced end rotation of simple supported track girder on the interaction behavior of rail and track girder installed on a simple supported track girder ends, i.e., upward displacement of rail-track girder and the fastener stress, was investigated. It was found that the train-induced end rotation effect of track girder was not significantly affected by the upward displacement of rails and the fastener stresses of track girder ends. Further, the interaction behavior of rail and track girder were similar to or less than that of the general railway bridge deck ends, nevertheless the vertical displacement of track was higher than that of conventional DFTS on the general railway bridge. From the results, the dynamic responses of the DFTS on track girder ends were not significantly affected by the safety and stability of DFTS ends.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제19권9호
• /
• pp.13-19
• /
• 2018

최근 우리나라는 도시의 노후화가 가속되며 사회기반시설에 대한 다양한 문제점들이 발생하고 있다. 이에 영향을 받는 도시철도 구조물 또한 노후화가 가속되면서 시민들의 불안감은 커지고 있어 이에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 도시철도 구조물은 시민의 안전과 밀접하게 연관되어 있어 이상 현상을 신속히 발견하여 처리해야 한다. 도시철도 지하구조물의 경우, 선로에 변형률 게이지를 부착하거나 광섬유 센서인 브래그 격자 센서를 활용하여 측정하고 있다. 그러나 이러한 방식은 장거리 모니터링에는 용이하지만 공간 분해능이 떨어져 이상구간을 정밀하게 측정하는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 브릴루앙 광 상관영역 기반(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis; BOCDA)의 분포형 광섬유 센서 시스템을 구축하여 도시철도 지하구조물인 궤도에 관한 모니터링 적용성 평가를 수행하였다. 구축된 BOCDA 기반의 고분해능 분포형 광섬유 센서 시스템은 공간분해능 10, 20, 50, 100cm이며 측정거리 2km 구간에 대해 상시 모니터링 및 특정 위치에 대해 모니터링이 가능하다. 철도 폐선부지에 광섬유를 약 250m 포설하여 상시 모니터링에 대한 적용성을 평가하였으며, 윤중 시험기를 사용하여 특정위치에 대한 모니터링 적용성을 평가하였다. 시험결과, 공간분해능 1.0m에서 0.1m로 낮아질수록 손실이 커지는 경향을 보이고 있으며, 공간분해능이 낮을수록 측정 속도는 감소하지만 위치 및 변형에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있었다. 추후, 포설방법이 해결된다면 다양한 구조물의 모니터링에 활용될 수 있을 것이다.

• International Journal of Railway
• /
• 제2권3호
• /
• pp.124-126
• /
• 2009

Energy savings can be achieved with optimum energy consumptions, brake energy regeneration, efficient energy storage (onboard, line side), and primarily with light weight vehicles. Over the last few years, the rolling stock industry has experienced a marked increase in eco-awareness and needs for lower life cycle energy consumption costs. For rolling stock vehicle designers and engineers, weight has always been a critical design parameter. It is often specified directly or indirectly as contractual requirements. These requirements are usually expressed in terms of specified axle load limits, braking deceleration levels and/or demands for optimum energy consumptions. The contractual requirements for lower weights are becoming increasingly more stringent. Light weight vehicles with optimized strength to weight ratios are achievable through proven design processes. The primary driving processes consist of: $\bullet$ material selection to best contribute to the intended functionality and performance $\bullet$ design and design optimization to secure the intended functionality and performance $\bullet$ weight control processes to deliver the intended functionality and performance Aluminium has become the material of choice for modern light weight bodyshells. Steel sub-structures and in particular high strength steels are also used where high strength - high elongation characteristics out way the use of aluminium. With the improved characteristics and responses of composites against tire and smoke, small and large composite materials made components are also found in greater quantities in today's railway vehicles. Full scale hybrid composite rolling stock vehicles are being developed and tested. While an "overdesigned" bodyshell may be deemed as acceptable from a structural point of view, it can, in reality, be a weight saving missed opportunity. The conventional pass/fail structural criteria and existing passenger payload definitions promote conservative designs but they do not necessarily imply optimum lightweight designs. The weight to strength design optimization should be a fundamental design driving factor rather than a feeble post design activity. It should be more than a belated attempt to mitigate against contractual weight penalties. The weight control process must be rigorous, responsible, with achievable goals and above all must be integral to the design process. It should not be a mere tabulation of weights for the sole-purpose of predicting the axle loads and wheel balances compliance. The present paper explores and discusses the topics quoted above with a view to strengthen the recommendations and needs for the weight optimization by design approach as a pro-active design activity for the rolling stock industry at large.

• 한국주조공학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.104-109
• /
• 2000

Three different white cast irons alloyed with Cr, V, Mo and W were prepared in order to study their abrasion wear behavior in as-cast and heat-treated conditions. The specimens were produced using a 15㎏-capacity high frequency induction furnace. Melts were super-heated to $1600^{\circ}C$, and poured at $1550^{\circ}C$ into Y-block pepset molds. Three combinations of the alloying elements were selected so as to obtain the different types of carbides : 3%C-10%Cr-5%Mo-5%W(alloy No. 1: $M_7C_3$ and $M_6C$), 3%C -10%V-5%Mo-5%W(alloy No. 2: MC and $M_2C$) and 3%C-17%Cr-3%V(alloy No. 3: $M_7C_3$ only). A scratching type abrasion test was carried out in the states of as-cast(AS), homogenizing(AH), air-hardening(AHF) and tempering(AHFT). First of all, the as-cast specimens were homogenized at $950^{\circ}C$ for 5h under the vacuum atmosphere. Then, they were austenitized at $1050^{\circ}C$ for 2h and followed by air-hardening in air. The air-hardened specimens were tempered at $300^{\circ}C$ for 3h. 1 ㎏ load was applied in order to contact the specimen with abrading wheel which was wound by 120 mesh SiC paper. The wear loss of the test piece(dimension: $50{\times}50{\times}5$ mm) was measured after one cycle of wear test and this procedure was repeated up to 8 cycles. In all the specimens, the abrasion wear loss was found to decrease in the order of AH, AS, AHFT and AHF states. Abrasion wear loss was lowest in the alloy No.2 and highest in the alloy No.1 except for the as-cast and homogenized condition in which the alloy No.3 showed the highest abrasion wear loss. The lowest abrasion wear loss of the alloy No.2 could be attributed to the fact that it contained primary and eutectic MC carbides, and eutectic $M_2C$ carbide with extremely high hardness. The matrix of each specimen was fully pearlitic in the as-cast state but it was transformed to martensite, tempered martensite and austenite depending upon the type of heat-treatment. From these results, it becomes clear that MC carbide is a significant phase to improve the abrasion wear resistance.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.97-107
• /
• 2014

본 논문에서는 표준트럭하중을 받는 연약지반에 놓인 롤타입 강재매트의 모델링과 해석을 수행하였다. 롤 타입 강재매트는 접근성이 제한된 동토지역에서 손쉬운 현장운반을 위해 원형으로 접을 수 있는 강재매트를 의미하며, 동토지반의 융해로 형성되는 연약지반을 통과하는 비포장도로의 급속보강을 위해 개발되었다. 해석 모델은 강재매트 연결부의 비선형적 거동특성을 모사할 수 있는 연결요소, 강재매트의 휨강성을 갖는 쉘요소, 지반특성을 고려한 스프링 구속으로 구성된다. 또한 각 해석요소들의 구조적 거동은 각 모델링 단계에서 실험과 해석을 통해 검증되었다. 링크요소가 없는 빔과 쉘 요소해석이 수행되었으며, 본 연구에서 제시된 해석모델의 결과와 비교하였다. 해석결과, 본 연결부를 고려한 쉘 해석모델의 수직 처짐 결과가 다른 모델에 비하여 상당히 큰 것으로 확인되었다. 따라서, 느슨한 모래지반에 놓인 롤 타입 강재매트의 해석모델은 면밀한 변수해석 연구에 근거하여야 함을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.105-119
• /
• 2008

윤하중을 직접 받는 강바닥판교는 공용연수 증가에 따라 세로리브와 가로리브 교차부 주위 등의 구조상세 등에서 피로 균열발생 사례가 증가하고 있는데, 이러한 피로균열 억제방안으로는 바닥강판의 두께를 증가시키거나 세로리브 내부에 보강상세 적용 등이 효율적인 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 피로균열 발생이 빈번히 보고되고 있는 가로리브와 세로리브 연결부, 세로리브 및 가로리브 슬릿부를 대상으로 세로리브의 무보강상세 및 보강상세에 대한 구조해석을 수행하여 피로강도 향상을 위한 구조상세를 제안하고자 한다. 해석에서는 세로리브내의 벌크헤드 및 수직리브를 대상으로 형상 및 크기 변화, 부착위치를 변수로 하여 상세 구조해석을 수행하였다. 해석 결 과 보강상세가 있는 경우가 대상 구조상세부에서의 응력감소가 더 크며, 벌크헤드 상세보다는 수직리브 보강상세에서 피로강도 향상이 더 효율적인 것으로 나타났다.