콘크리트궤도용 고속분기기의 궤도지지강성 특성에 관한 연구

대종용 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2014 국내석사

In this paper, the track of ballastless turnout will be compared, witch check through field test and calculated by location and displacement with the design (in theory) support rigidity compared with orbits that make sure high-speed minutes of the track stiffness characteristic of the unit to analyze. Turnout by location of the measurement track stiffness variation of less than 10% turnout appeared high-speed section of the track support stiffness in the uniformity of the analysis that was not a problem when the train pass the turnout. 본논문의 목적은 현장측정을 통해 콘크리트궤도용 고속분기기의 위치별 윤중 및 변위를 측정하여 분기기 위치별 측정 궤도지지강성을 산출하고 이를 설계(이론) 궤도지지강성과 비교 분석하여 공용중인 고속분기기의 궤도지지강성의 특성을 분석하는 것이다. 이를 위해 고속열차주행에 따른 콘크리트궤도용 고속분기기의 위치별(포인트부, 리드부 및 크로싱부) 동적 윤중 및 변위를 측정하여 분기기 위치별 궤도부담력과 궤도지지강성을 산정하였으며 이를 설계 궤도지지강성과 비교하였다. 연구결과 분기기 위치별 측정 궤도지지강성이 설계 궤도지지강성과 유사한 것으로 나타났으며, 분기기 위치별 측정 궤도지지강성의 편차가 약 10% 미만으로 나타나 고속분기기 구간 내에서의 궤도지지강성의 균일성에는 문제가 없는 것으로 분석되었다.

침목플로팅 궤도의 탄성패드 교환에 따른 궤도지지강성과 궤도품질지수 산정 연구

임재홍 서울과학기술대학교 2021 국내석사

제 목 : 침목플로팅 궤도의 탄성패드 교환에 따른 궤도지지강성과 궤도품질지수 산정 연구 콘크리트 도상 궤도는 기존 자갈도상 궤도의 문제점인 궤도유지관리에 대한 노력과 비용을 최소화 하였고 궤도의 선형을 견고하게 유지하며 궤도의 강성을 확보하였다. 이로 인해 열차의 안전한 운행과 이용 승객에게 쾌적한 편의를 제공하였고 다양한 종류의 콘크리트 궤도가 개발되었다. 콘크리트 도상 궤도중 STEDEF궤도구조는 도상과 침목을 분리하여 침목을 매립하는 구조로서 침목직하부의 침목방진패드가 적절한 기능을 유지하지 못한다면 침목에 균열이 발생하거나 레일 좌면부의 콘크리트침목의 손상을 초래할 수 있다. 또한 레일지지점 스프링강성의 불균형 또는 증가는 레일지지점에 작용하는 열차하중에 대한 지지점 반력을 증가시켜 차륜-레일 접촉하중을 증폭시키고 이에 따라 레일표면의 손상을 초래할 수 있다. 이와 같이 콘크리트 궤도에서는 탄성재료의 성능유지 및 확보 여부가 궤도구조 전반의 성능 및 궤도구성품의 손상에 영향을 주는 중요한 요소이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 도상 궤도중 STEDEF 궤도구조 에서 사용되는 탄성패드가 궤도특성에 미치는 영향이 어느 정도인지를 파악하는데 주목적 이있다. 침목직하부에 설치되는 침목방진패드가 궤도지지강성과 궤도품질지수에 어느 정도 영향을 주는지 현장실험 및 궤도품질지수 평가를 통하여 분석한다. 본 연구는 서울교통공사 5~8호선에 적용된 STEDEF 궤도구조 중 직선구간과 곡선구간을 선정하여 침목방진패드 교체 전․후의 궤도지지강성 과 궤도품질지수를 비교 평가 하여 플로팅궤도구조에서 탄성패드 교체가 궤도구조특성 변화에 미치는 영향을 분석하였다. Evaluation of Track Support Stiffness and Track Quality Index by Replacing Resilience Pad in Sleeper Floating Track Jae-Hong Lim (Supervisor Yong-Gul Park Ji-Ha Lee) Dept. of Railway Construction Engineering Graduate School of Railway Seoul National University of Science and Technology Concrete tracks minimize the effort and cost of track maintenance, which is a problem with conventional gravel tracks, and maintain the alignment of the tracks and ensure the rigidity of the tracks. As a result, various kinds of concrete tracks have been developed to provide safe operation of trains and comfortable facilities for passengers. Among the concrete tracks developed in this way, the STEEDEF track system is a structure that separates the sleeper from the track and reclaims the track. If the resilience pad directly under the sleeper cannot maintain an appropriate function, cracks may occur in the sleeper or damage to the concrete sleeper. Also, variation or increase in rail support point spring rigidity increases support point reaction force to train load acting on the rail support point and amplifies wheel-rail contact load, thereby causing damage to the rail surface. Thus, in concrete tracks, the maintenance and securing of the performance of the elastic material is an important factor affecting the overall performance of the track structure and damage to the track components. Therefore, the main purpose of this study is to understand the impact of the elastic pads used in the STEEDEF track structure on track characteristics among the concrete developing tracks. The study selected straight and curved sections of the STEEDEF track structures applied to the Seoul Metro Line 5 to 8, and compared and evaluated track support stiffness before and after the replacement of the resilience pads with track quality index.

궤도구조별 궤도지지강성과 궤도충격계수 상관관계에 관한 연구

이수형 서울과학기술대학교 2018 국내박사

궤도지지강성은 열차하중에 대한 궤도의 내하성능을 나타내는 궤도구조특성 및 품질평가의 지표가 되는 중요한 요소로서, 차량의 선로주행성능 및 궤도유지관리와 승차감에도 큰 영향을 미친다. 또한 궤도충격계수는 열차속도에 따라 변화하는 동적하중에 의한 충격의 영향을 고려하는 궤도설계의 주요변수로, 동적 윤중변동률의 확률론적 해석을 바탕으로 산출되며, 열차주행에 따라 변동되는 차륜-레일 상호작용력의 수준과 궤도구조에 작용하는 동적하중의 증폭수준을 평가할 수 있다. 동적 윤중변동률을 바탕으로 산출되는 궤도충격계수는 공용중인 궤도의 궤도지지강성과 레일표면요철, 뜬침목 등의 영향을 받으며, 궤도구조에 따라 궤도충격계수에 대한 이들의 영향은 각각 달라진다. 본 연구에서는 현장측정을 통하여 궤도동적응답을 구하고 궤도구조별 측정궤도지지강성과 궤도충격계수를 산출하였으며, 수치해석을 통하여 궤도구조별 이론(설계)궤도지지강성과 궤도충격계수를 산출하고, 비교 분석을 실시하였다. 자갈궤도 및 콘크리트궤도구조에 대한 측정 및 이론(설계) 궤도지지강성과 궤도충격계수의 상관관계 분석결과, 궤도지지강성과 궤도충격계수는 선형적인 관계가 있고, 궤도구조에 따라 궤도지지강성 및 궤도충격계수의 차이가 크며, 따라서 궤도지지강성 및 궤도충격계수에 대한 철도설계기준 적용 시 궤도구조별로 분리 적용함이 적절한 것으로 나타났다. The track support stiffness is an important element of evaluation which is an index of the characteristics of the track structure and quality performance that displays the load bearing capacity of the track structure with respect to the train load. Such evaluation can also be used to assess the track movement performance, maintenance and comfort of the vehicle for the users. In addition, the track impact factor provides a key parameter in the track design that considers the effect of the impact due to the dynamic load based on the train velocity. Based on the probabilistic analysis of the dynamic load and fluctuation rate, the level of interaction force and the amplification level of the dynamic load acting on the track structure can be evaluated. The track impact factor is calculated based on the dynamic load variation that are affected by the track support stiffness of the common track, the rail surface irregularities, and the slope of the sleepers, and their influence on the impact factor varies depending on the track structure. In this study, the dynamic response is obtained by field measurement, the track support stiffness and the track impact factor of the track structure is calculated. The theoretical (design) of the track support stiffness and impact factor of each track structure is calculated through correlative numerical analysis. As a result of a correlation analysis of the gravel track and concrete track structure measurement and theory (design), it was shown that there is a linear relationship between the track support stiffness and the track impact factor, and the significant difference of the impact factor as opposed to the track support stiffness is relative to the track structure. The application of the standard track design criterion to the impact factor and track support stiffness was found to be appropriate for each track structure.

궤도지지강성 기반의 도시철도 콘크리트궤도 성능평가기법

장원락 동양대학교 2022 국내박사

최근 제정된 「궤도시설의 성능평가에 관한 세부지침, 2021. 3, 국토교통부」(이하 「세부지침」이라 한다)은 현장조사 및 각종 시험에 의해 철도시설의 성능을 종합적으로 평가하여 철도시설의 객관적인 현재의 상태와 장래의 성능 변화를 파악 및 예측하고 이를 통해 철도시설관리자가 보수 및 개량 등의 합리적 유지관리계획이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 도시철도 콘크리트 궤도형식 중 사전 제작형 콘크리트궤도(B2S)와 침목플로팅궤도(STEDEF)의 성능 평가를 위한 궤도지지강성과 궤도충격계수를 핵심 매개변수로 설정하고 도시철도 콘크리트 궤도의 구조에 대한 성능 및 건전성의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 도시철도 사전 제작형 콘크리트궤도의 경우 탄성재료를 스프링요소로 적용하여 수치해석을 수행하였다. 침목플로팅궤도의 경우 레일부터 콘크리트 도상까지 3차원 Solid요소로 설정하여 수치해석을 수행하였다. 궤도구조 형식별로 수치해석결과와 현장측정결과를 비교 분석하여 궤도보정계수 및 내하율을 산출하였다. 궤도구조 형식별 구조적 건전성 평가를 위해 동적 윤중변동율을 기반으로 궤도충격계수를 산출하고 궤도지지강성 분석을 통해 궤도구조 형식별 궤도보정계수를 분석하였다. 연구결과, 궤도충격계수는 레일표면요철관리(레일연마)를 통해 차륜과 레일의 접촉조건을 개선시킴으로써 저감이 가능하며, 궤도지지강성은 탄성재료(침목방진패드)의 시기적절한 교체 및 관리를 통하여 관리가 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 궤도충격계수와 궤도지지강성 변화율의 관계로 정의된 궤도보정계수는 레일표면관리와 탄성재료의 관리 수준에 따라 결정되며, 공용중인 콘크리트궤도의 궤도품질을 확보하기 위한 궤도유지관리의 핵심항목인 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 연구결과를 바탕으로 궤도지지강성과 궤도충격계수는 내하력 계수의 변화에 영향을 미치는 핵심 매개변수임을 확인하였으며, 궤도지지강성이 궤도충격계수 보다 공용 내하력(성능기반의 궤도품질지수)에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석하였다. 또한 침목플로팅궤도의 경우, 레일 연마 미 시행 조건인 점을 감안할 때 침목방진패드의 교체를 통한 궤도지지강성의 회복이 공용 내하력(성능기반의 궤도품질지수) 개선에 도움이 될 수 있음을 실험 및 해석적으로 입증하였다. 따라서 본 연구에서는 제시한 공용 내하력(성능기반의 궤도품질지수) 산정식을 통해 궤도지지강성과 궤도충격계수를 기반으로 산출되므로 공용중인 도시철도 콘크리트궤도구조의 성능평가 기법을 제시하고자 한다. In this study, the parameter for setting up the structural integrity evaluation and diagnosis system of concrete track structure on the serviced urban transit was produced by precision safety diagnosis system for civil structure. The finite element analysis was performed by FE model for concrete track with consideration for elastic materials of track components. The rating factor and the adjustment factor were investigated and comparing and analyzing with the result of field measurement. The track adjustment factor was investigated by analyzing the track impact factor based on variation of track support stiffness and dynamic wheel load fluctuation for structural integrity evaluation for track structure, and track adjustment factor was applied to the load carrying capacity evaluation for track structure. As a result of this study, the evaluation system of load carrying capacity and structural integrity for concrete track was proposed with consideration for the track condition of serviced urban transit.

궤도구조별 궤도지지강성 평가를 위한 실험적 연구

최순주 서울과학기술대학교 2010 국내석사

궤도지지강성은 차량이 주행함에 있어 궤도와 차량에 매우 큰 영향을 미치며, 이는 궤도 파괴이론에 근거한 궤도유지관리와 승객의 승차감에 영향을 준다. 또한 궤도설계 시 고려되는 궤도지지강성은 이론에 근거한 계산치이며 이는 공용중인 궤도에서의 실제 궤도지지강성과는 상이하다. 따라서 본 연구에서는 현장측정을 통해 동적윤중과 레일수직변위, 레일저부응력을 측정하여 궤도지지강성을 산출하였고 이를 설계시 고려하는 이론 궤도지지강성과 비교 분석하였다. 현장측정결과 자갈도상궤도에서는 자갈의 상태에 따라 궤도지지강성의 편차가 크게 나타났으며, 이는 이론 궤도지지강성과 최대 225%까지 차이를 나타냈다. 반면 콘크리트궤도의 경우 궤도구조별(일반적인 침목매입식, 레일플로팅, 침목플로팅) 궤도지지강성의 차이가 뚜렷하게 나타났으며 설계 및 이론식을 통해 산출된 이론적 궤도지지강성과의 편차가 비교적 작게 나타났다. 그러나 자갈 및 콘크리트궤도 모두 설계 시 적용되는 궤도지지강성이 현장에서 측정된 궤도지지강성에 비해 과소평가되는 것으로 분석되었다. 이는 레일, 침목 및 도상 등의 궤도설계에 반영되어 비경제적인 설계를 초래할 소지가 있으며 공용중인 궤도의 상태평가 시 현장의 궤도상태를 반영하지 못한 예측 및 평가가 될 소지가 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 현장여건을 반영한 궤도구조형식 및 궤도상태별 궤도지지강성의 범위를 실험적으로 제시하였다. Track support stiffness which affected on the track maintenance, management and riding comfort had a big impact on the track and train. Also, the theoretical support stiffness of the track differs from the measured track support stiffness. Track support stiffness was generated by several factors such as dynamic wheel load, vertical displacement, stress of rail bottom on field test. With the test results were compared with theoretical one. This paper analyzed that support stiffness of ballast track can be changed on the condition of ballast. And also, the support stiffness of concrete track can be changed on the track structures such as elastic fastening type, rail floating type and sleeper floating type.

도시철도 궤도구조별 궤도지지강성에 따른 레일피로수명 평가에 관한 연구

강성원 서울과학기술대학교 2018 국내박사

본 논문의 목적은 레일의 표면요철, 궤도지지강성에 따른 휨응력예측식을 산정하여 휨응력에 따른 피로수명을 평가하는 것으로 이를 현행 레일교환기준과 비교하여 궤도형식별로 레일교환기준을 구분토록 제안하는 것이다. 본 연구에서는 현장시험 및 이론적 해석을 통하여 도시철도 궤도구조별 궤도지지강성의 차이가 동적 궤도부담력의 차이를 발생시키고 이에 따른 레일휨응력의 차이로 인해 레일의 사용수명(피로수명)이 달라질 수 있음을 입증하였다. 또한 도시철도 장기 사용레일에 대한 실내 피로시험을 수행하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 각 파괴확률에서의 휨응력범위에 따른 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 S-N 선도를 도출하였다. 결과적으로 도시철도 콘크리트궤도에서 해당 선로의 궤도지지강성의 변화에 따른 레일의 피로수명의 영향이 크므로 피로수명 산정 시 궤도지지강성을 고려하는 것이 적절한 것으로 판단된다. The purpose of this study is to estimate the fatigue life-cycle period of continuously welded rail in urban railway tracks by evaluating the flexural stress resistance in accordance to the track support stiffness and the surface irregularities. This estimation is compared with the current rail replacement standard, and the results are presented as a proposal to amend the regulations based on track types. The study further reveals that the difference of track support stiffness between the railway track structures of urban railway systems may cause a difference in the dynamic rail load and field life (fatigue life) due to the rate of rail bending stress. In addition, an indoor fatigue test was carried out for the long-term rail of urban railway, and an S-N graph which expresses the remaining lifetime of the long-used rail according to the range of bending stress at each failure probability was derived using the weighted probability analysis method for the experimental data. The study concludes that the fatigue life-cycle period of railways is affected by the change of the support stiffness of the track in the urban railway concrete track. Therefore, it is considered appropriate to consider the support stiffness when estimating the fatigue life-cycle of future railway tracks.

플로팅궤도에서 침목패드 추가설치에 따른 효과 연구

정이택 서울과학기술대학교 2015 국내석사

도시의 도심지에 건설되는 도시철도는 특성상 지하터널이 대부분이며, 열차 운행시 발생되는 진동은 터널구조물을 통하여 주변 건물에 전달되어 민원요인으로 작용하고 있다. 이에 따라 도시철도 건설시에 진동을 저감시키기 위한 다각적인 노력을 하고 있으며, 최근 열차운행시 발생되는 진동 저감대책에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 침목플로팅 궤도구조로 건설된 서울도시철도에서는 침목패드를 추가로 설치하여 궤도지지강성을 낮춤으로 진동을 저감코자 하였다. 본 연구에서는 침목플로팅 궤도구조에서 침목패드를 추가로 설치함에 따른 진동저감효과를 진동가속도 현장측정을 통하여 분석하였으며, 침목패드를 추가설치하여 발생되는 궤도유지관리 측면에서의 문제점을 고찰하고자 침목패드 추가설치시 변화된 궤도지지강성을 산정하여 궤도지지강성 변화구간에서의 궤도틀림을 측정하여 비교 분석하였다. 도시철도 침목플로팅 콘크리트 궤도(STEDEF, 스테데프) 현장측정 결과 침목 패드 추가설치에 따라 진동가속도 저감 효과가 있음을 확인하였으며, 저주파수대역에서는 예상된 진동저감 효과에 미치지 못하는 현상을 실험적으로 입증하였다. 침목패드 추가설치로 인한 궤도지지강성 변화구간에서의 궤도틀림 분석결과, 궤도지지강성의 차이가 궤도틀림에 영향을 미칠 수 있으며, 또한, 곡선반경이 작을수록 궤도틀림에 미치는 영향이 클 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 본 연구결과 침목플로팅 궤도구조의 침목패드를 추가설치하여 궤도지지강성을 낮춤으로 진동가속도를 저감할 수 있으며, 침목패드 추가설치에 따른 궤도지지강성의 변화가 궤도틀림에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. In this study, the field measurement of vibration acceleration was conducted in order to find out the effect of vibration reduction by additional installation of under sleeper pads on the sleeper floating track. In order to check the problem which would be caused by additional installation of under sleeper pad in terms of track maintenance, the change in track support stiffness from additional installation of under sleeper pad was calculated and track irregularity value was compared and analysed. Through the field measurement of vibration acceleration, it was verified that additional installation of under sleeper pads was effective for vibration reduction on the sleeper floating track for urban railway. However, it was also experimentally shown that the effect of vibration reduction fell short of expectation on the low frequency band. By analysing track irregularity at the transition section of track support stiffness caused by the additional installation of under sleeper pads, it was verified that the difference of track support stiffness has an influence on track irregularity. Moreover, the smaller the curve radius of track, the greater this influence becomes. The results from this study are as follows ; 1) The additional installation of under sleeper pad on the sleeper floating track lowers the track support stiffness, thereby reducing vibration acceleration. 2) The transition of track support stiffness by the additional installation of under sleeper pads has an influence on track irregularity.

궤도지지강성 기반의 궤도 열화모델 연구

박종윤 동양대학교 2022 국내박사

This study established a realistic track deterioration model thatreflects the track support stiffness, track impact factor, displacement, bending stress of rail, and accumulated tonnage for varioustrack types. In this study, in order to establish a track deterioration model based on the track support stiffness, field measurements were performed to analyze the dynamic behavior characteristics of various track types. The track deterioration factors were analyzed considering thetrack support stiffness of sleeper floating track, direct fixationtrack, transition track, and ballasted track. Through the analysis oftrack maintenance history data and the performance test of trackcomponents, track components that can directly affect the tracksupport stiffness were derived. Based on the track monitoring measurement results carried outfor about 12 months, the dynamic wheel load, displacement andtrack support stiffness for each track type were evaluated. Thisstudy analyzed the behavioral characteristics of each track typebased on track monitoring measurements and performed multiple regression analysis by deriving five key parameters of the trackdeterioration model (track support stiffness, wheel load, track impact factor, displacement, and accumulated tonnage). The trackdeterioration model based on track support stiffness is presented. The suitability of the track deterioration model proposed in thisstudy was verified by indexing the track deterioration status byeach track type and comparing it with the actual status of trackdeterioration at the serviced railway tracks. 본 연구는 궤도구조형식별 특성을 궤도지지강성과 궤도충격계수, 침하거동(변위), 레일저부응력, 통과톤수를 반영한 현실적인 열차운행선 궤도구조의궤도 열화모델을 정립하였다. 본 연구에서는 궤도지지강성 기반의 궤도 열화모델을 정립하고자 자갈궤도와 콘크리트궤도의 다양한 궤도형식별 동적 거동특성이 반영될 수 있는 현장계측을 수행하였다. 침목플로팅궤도, 직결궤도, 접속부궤도, 자갈궤도의 궤도지지강성을 감안한 궤도열화 영향요인을 분석하였다. 궤도지지강성, 동적윤중, 변위, 궤도충격계수 및 통과톤수를 분석하여 궤도구조형식별 거동 특성이 반영된 5가지의 매개변수를 도출하였다. 또한 궤도유지관리 이력데이터 분석 및 궤도구성품의 성능시험을 통해 궤도지지강성에직접적인 영향을 미칠 수 있는 궤도구성품을 분석하였다. 약 12개월 동안 수행한 궤도모니터링 측정결과를 바탕으로 궤도형식별 동적 윤중과 궤도지지강성을 분석하였다. 본 연구는 궤도모니터링 측정을 바탕으로 궤도 형식별 거동특성을 분석하고 열화모델의 핵심매개변수인 궤도지지강성, 윤중, 궤도충격계수, 변위, 통과톤수 5가지 핵심매개변수를 도출하여 다중회귀분석을 수행함으로서 궤도지지강성 기반의 궤도 열화모델을 제시하였다. 궤도구조별 궤도 열화상태를 지수화하고 현장의 궤도열화 현황과 비교하여 본 연구에서 제안한 궤도 열화모델의 적정성을 입증하였다

침목 동적강성을 이용한 자갈도상 궤도 상태평가

이정현 中央大學校 大學院 2019 국내석사

A ballasted track has been used since the first train in history. Expertise related with a ballasted track has been extensively accumulated in construction. Also, the ballasted track has advantages and merits in the aspect of economics, mechanical features and etc. However, the ballasted track system requires continuous maintenance and repair to keep the settlement of track within a limited range. The current practice of maintaining the ballasted track is to make an improvement of ballast conditions only after the ballast turned into an undesirable condition. In terms of optimal maintenance of the ballasted track, accurate and reliable evaluation of the ballast conditions should be made in advance and the appropriate measurements should be made in time for keeping the ballast conditions as it should be. In this thesis, a new technique, the loose sleeper profiling (LSP) method is proposed, which can evaluate the ballast conditions nondestructively, quantitatively and reliably. The LSP method is a technique to measure the dynamic stiffness of a concrete sleeper by applying Impulse-Response method and IRF technique. Detailed equipment configuration and test procedures were proposed. Also, finite element analysis was performed to verify the validity of proposed method. By applying the LSP method at the railroad site, the dynamic stiffness of the actual sleepers was measured, and compared with the shear moduli of ballast directly measured by SASW tests. Linear regression analysis confirmed that both stiffnesses have a linear relationship. In this thesis, an empirical equation is proposed to estimate a shear modulus from a measured dynamic stiffness of a concrete sleeper. 자갈도상 궤도는 국내외에서 선로구조물에 오래전부터 대표적으로 쓰여 온 도상 방식이다. 자갈도상 궤도는 배수성이 좋고 건설이 쉬우며 경제적이고, 소음과 진동이 적다는 장점이 있으나, 열차하중에 의한 궤도침하가 발생하기 때문에 지속적인 관리가 필요하다. 일반적인 자갈도상 궤도의 유지·보수 방식은 궤도 틀림 발생 후 보수하는 후처리 방식으로, 선로 품질 향상 및 관리를 위한 정량적이며 신뢰할 수 있는 자갈도상 평가 방법이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 자갈도상 궤도의 상태를 정량적으로 판별할 수 있고 신뢰할 수 있는 새로운 평가 기법인 Loose Sleeper Profiling (LSP) 기법을 개발하고 제안하였다. LSP 기법은 자갈도상 궤도의 콘크리트 침목에 충격응답기법과 IRF 기법을 적용해 침목의 동적강성을 측정하는 비파괴검사법으로, 본 논문에서는 LSP 기법의 상세한 장비 구성 및 실험 방법에 대해 제안하였고, LSP 기법의 타당성을 확인하기 위해 자갈도상 궤도 모델에 대해 유한요소해석을 수행하였다. 또한 LSP 기법을 현장에 적용하여 실제 침목의 동적강성을 구해 SASW 기법으로 평가한 자갈도상의 전단강성과 비교하였고, 선형회귀분석을 통해 두 강성이 선형적인 상관관계를 갖는 것을 확인하고 두 강성 사이의 관계식을 제안하였다.

도시철도 지하구조물 및 선로 부등변위 발생에 따른 궤도구조 성능평가

이광칠 서울과학기술대학교 대학원 2020 국내석사

도시철도 지하구조물에 근접하여 대규모 지반을 굴착하는 경우 기존 지하구조물 침하에 따른 궤도의 침하를 유발하여 궤도구조 성능에 크게 영향을 미칠 수 있다. 도시철도 운영기관에서는 일반적으로 인접굴착공사 시 지반굴착에 따른 기존 터널 및 박스구조물의 침하한계치를 일반적으로 약 40mm로 설정하여 도시철도 지하구조물의 안정성 평가 관리기준치로 관리하고 있다. 그러나 지하구조물의 침하가 기준치를 만족하였다고 하더라도 열차운행의 안정성 확보를 위해 2mm수준으로 다소 엄격히 관리하고 있는 궤도 측면에서는 지하구조물의 침하에 따른 궤도의 침하로 인해 열차운행 안전성에 영향을 미칠 수 있어 기존 궤도구조에 대한 궤도구조 성능평가가 필요하다. 본 연구에서는 도시철도 인접굴착공사 직상부에 대규모 상부 토피 제거 및 상부 구조물 하중으로 인해 굴착완료 시 상방향으로 2.5mm의 수직변위, 상부구조물 완료 시 0.47mm 부등침하가 발생한 것으로 안정성 검토결과 검토되었다. 이에 해당 지하철 구조물 변위 발생 구간 중심부를 대상으로 궤도구조 성능평가를 위한 동적윤중, 동적횡압, 궤도변위, 레일휨응력 상태 등을 현장측정 및 측정결과를 관련 기준과 비교·검토하였다. 또한 궤도구조 지지성능을 평가하기 위해 궤도지지강성, 레일휨응력, 궤도충격계수를 분석하였으며, 선로주행안정성을 평가하기 위해 탈선계수, 윤중감소율, 레일두부 횡변위량을 분석하여 궤도구조 성능상태를 평가하였다. 평가결과 측정궤도지지강성은 이론궤도지지강성 대비 상선 116%, 하선 105%, 레일저부 휨응력은 허용기준치의 상선 52%, 하선 48%, 궤도충격계수는 상선 0.314V/100, 하선 0.334V/100로 설계기준인 0.513V/100보다는 작게 분석되어 궤도지지성능은 확보된 것으로 평가되었다. 또한 탈선계수는 상선 0.56, 하선 0.64로 한계탈선계수의 70~80%, 윤중감소율은 0.13이하, 레일두부 횡변위량은 4mm이하로 분석되어 지하구조물 변위발생에 따른 선로주행안정성은 확보한 것으로 평가되었다. If vertical displacement and negative subsidence of existing underground structures occur due to large-scale removal of upper toffee and loading of upper structures during construction of high-rise buildings on the direct upper part of urban railroads, it may affect the stability of the orbital structure. At these locations, The stability of train operation shall be checked by evaluating the performance of existing track structures, i.e. track support performance and train stability However, in the case of urban railway in Korea, the research performance of the existing track structure during displacement and subsidence of underground structures is insufficient Thus, this paper analyzed and evaluated the performance of the track structure by evaluating track support performance and train operation stability after field measurement in order to evaluate the impact on track structure stability