선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 지하철 궤도에 대한 동적계측과 도상자갈 체가름시험 및 마모시험과 같은 건전성 분석평가를 통하여 자갈도상궤도의 상태 및 성능을 평가하고 취약요인을 분석하고자 하였다.
- 현장시험은 열차 주행시 발생하는 윤중, 변위 및 충격의영향, 도상자갈의 상태를 분석하기 위하여 수행되었다. 시험구간은 ○○지하철 ○호선의 시점에서 종점까지 취약개소로 판단되는 구간에 대하여 시험을 수행하였으며 각 구간의 궤도현황을 정리하여 나타내면 Table 1과 같다.
가설 설정
- 또한 열차제원을 통해 파악 가능한 열차의 자중과 승객이 승차한 상태에서의 승객하중을 고려하여 정적윤중을 산출하였다. 승객하중은 인당 62kg을 기준으로 하였으며, 승차인원은 구간별 특성에 따라 비교적 승객이 많은 구간, 보통구간, 승객이 적은 구간 등 3개 구간으로 나누어 승차인원을 가정하여 정적 하중을 산출하였다. 구간별 승차인원 및 승객하중은 Table 6을 기준으로 하였다.
제안 방법
- Table 7과 같다. Fig. 9는 구간 A를 주행하는 열차에 따른 윤중측정결과의 일례를 나타내며 이로부터 동적윤중 및 충격계수, 윤중변동율을 구하였다.
- 각 구간에서 채취한 시료에 대한 입도분포로부터 자갈도 상의 상태를 분석하였다. 구간 A의 시료는 육안조사시 관찰된 상태보다 비교적 양호한 입도분포를 보이고 있으며, 입경이 40mm보다 큰 자갈이 45% 포함되어 있다.
- 따라서 궤도의 건전성 평가 및 그에 영향을 미치는 인자에 대한 분석으로 도상자갈의 상태와 윤하중의 동적 변동율 즉 충격계수와의 관계를 파악하였다. 도상 자갈의 열화 상태는 도상자 갈의 입도분 포와 내마모강도의 측정으로 파악될 수 있으며 이를 위하여 각 구간에서 자갈시료를 채취하여 체가름시험과 마모시험을 실시하였다. 각 구간에 대한 시료 채취의 일례로 구간 B, C에 대한 도상자갈의 상태를 나타내면 Fig.
- 도상의 열화상태에 따라 영향을 크게 받는 윤하중의 영향을 파악하고자 열차하중에 의한 윤중측정을 수행하였다. 측정구간은 전절에 나타낸 바와 같다.
- 있다. 따라서 궤도의 건전성 평가 및 그에 영향을 미치는 인자에 대한 분석으로 도상자갈의 상태와 윤하중의 동적 변동율 즉 충격계수와의 관계를 파악하였다. 도상 자갈의 열화 상태는 도상자 갈의 입도분 포와 내마모강도의 측정으로 파악될 수 있으며 이를 위하여 각 구간에서 자갈시료를 채취하여 체가름시험과 마모시험을 실시하였다.
- 또한 열차 주행시 발생하는 윤중의 동적효과를 분석하여 자갈도 상의 상태와 충격의 영향을 비교하고 기존충격계수 산정식의 합리성을 검토하였다.
- 계측하였다. 또한 열차제원을 통해 파악 가능한 열차의 자중과 승객이 승차한 상태에서의 승객하중을 고려하여 정적윤중을 산출하였다. 승객하중은 인당 62kg을 기준으로 하였으며, 승차인원은 구간별 특성에 따라 비교적 승객이 많은 구간, 보통구간, 승객이 적은 구간 등 3개 구간으로 나누어 승차인원을 가정하여 정적 하중을 산출하였다.
- 윤중 측정은 센서 설치가 비교적 간편하고 정확한 하중 값을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 궤도의 한 지점에서 주행하는 모든 열차의 윤중을 측정할 수 있는 지상측정법을 사용하였다 윤중 측정을 위한 센서는 Fig. 2와 같이 침목중심에서 각 10cm 떨어진 위치에서 레일복부의 중립축에 45º의 각도로 레일의 양면에 각 2방향으로 모두 8개의 스트레인게이지를 부착하는 전단변형법으로 측정하였다 Fig. 3은 센서 부착전경을 나타낸 것이다.
- 윤중의 측정은 열차의 운행시간에 실시되었으므로 정확한 승객의 수와 각 열차의 정적하중을 산정하기는 현실적으로 어려울 수 있으나 승객 탑승으로 인한 자중 증가를 고려하기 위하여 첫차 운행부터 막차 운행까지의 장기계측을 통하여 공차 하중 및 혼잡시간대(Rush-Hour)대에 발생하는 동적윤중을 계측하였다. 또한 열차제원을 통해 파악 가능한 열차의 자중과 승객이 승차한 상태에서의 승객하중을 고려하여 정적윤중을 산출하였다.
- 지하철 자갈도상 궤도의 건전성 평가를 위하여 현장측정을 통한 윤증, 변위측정시험과 도상자갈 체가름시험 및 마모시험을 실시한 결과 얻어진 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
- 각 시료는 도상하부에서 상부까지 모든 자갈시료를 포함하고 1회 시험시 필요한 중량인 70kg을 일정 부피 내에서 채취하였다. 또한 각 시료 모두 궤도 직하부에서 열차통과하중을 지속적으로 받고 있는 자갈도상에서 골고루 채취하였다.
- 또한 각 시료 모두 궤도 직하부에서 열차통과하중을 지속적으로 받고 있는 자갈도상에서 골고루 채취하였다. 육안조사 결과, 구간 A의 자갈도상은 침목하면까지 비교적 양호한 상태로 분포하고 있었으나 일정 깊이 이하에는 다소 심각한 상태로 파쇄된 입자가 있었으며 세립자에 의한 오염도 역시 심각한 수준인 것으로 관찰되었다.
- 본 연구대상구간의 운행 열차는 8량 편성으로 동력차와 객차의 조성은 6M2T(M: 동력차, T: 객차)를 기본으로 하고 있으며 차량의 제원을 간략히 요약하면 Table 2와 같다.
- 시험구간은 ○○지하철 ○호선의 시점에서 종점까지 취약개소로 판단되는 구간에 대하여 시험을 수행하였으며 각 구간의 궤도현황을 정리하여 나타내면 Table 1과 같다.
데이터처리
- 센서로부터 얻어진 레일의 발생 변형률과 작용하중과의 관계에 대한 선형관계식은 선형 회귀분석법(Linear Regression)을 이용하여 구한다. 그 결과 얻어진 관계식은 Fig.
이론/모형
- 1)에 의한 방법으로 각 시료 당 3회의 체가름시험을 수행하여 각 체별 통과중량을 평균하여 결과를 산출하였다. 마모시험은 KS F 2508(1997. 04. 01) 기준에 따라 LA 마모시험기로 수행하였다.
- 본 연구에서 수행한 자갈도상 시료의 체가름시험 및 마모시험은 철도용품 표준규격 도상자갈규정(철도5610-10 58가)에 근거하여 KS F 2502(1997. 4. 1)에 의한 방법으로 각 시료 당 3회의 체가름시험을 수행하여 각 체별 통과중량을 평균하여 결과를 산출하였다. 마모시험은 KS F 2508(1997.
성능/효과
- (1) 체가름 시험 결과 대부분 구간의 도상자갈에서 장기열차하중의 작용으로 전반적인 세립화 및 성능저하 현상이 진행된 것으로 분석되었다.
- (2) 윤중시험 결과 도상자갈의 상태에 따라 크게 2부류로 구분되는 것으로 나타났으며 이와 같은 구분은 체 가름 시험 결과로부터 분석된 도상상태가 불량한 구간에서 양호한 구간보다 2배 이상 크게 나타남을 알 수 있다.
- (3) 자갈도상의 상태가 불량한 구간의 경우 양호한 구간에서 보다 윤중의 동적증폭율(충격량) 및 윤중변동율이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 현재 국내에서 사용하고 있는 AREA의 충격계수 산정식은 이러한 영향을 충분히 설명하지 못하고 있으며 도상의 상태를 정량적으로 평가할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
- 도상상태가 양호한 구간과 불량한 구간에서 수행한 현장측정을 통하여 대표적인 궤도동적응답을 비교한 결과 Fig. 14와 Fig. 15에서 보이는 바와 같이 구간 C(불량개소)에서의 측정결과들이 구간 A(양호개소)의 것을 다소 상회하는 것으로 나타나 자갈도상 상태에 따른 궤도의 동적 변위응답의 특성을 파악 할 수 있었으며, 이는 육안조사 및 입도분포시험 결과와 동일한 경향을 나타냄으로서 계측결과에 대한 타당성을 보여주고 있다.
- 즉 윤중변동율은 체가름시험 결과로부터 분석된 도상상태가 불량한 구간 c에서 구간 A, B 보다 2배 이상 크게 나타남을 알 수 있다. 따라서 도상의 노후화 및 열화현상은 윤하중의 변동효과를 크게 증폭시켜 큰 동적하중을 유발할 수 있음을 확인할 수 있다.
- 전단변형은 윤중에 비례하여 발생하므로 데이터 수집장비(Data Acquisi tion System)를 통하여 저장된 변형률과 발생한 윤중 및 횡압과의 관계식을 구할 수 있다. 따라서 유압잭을 이용하여 Otonf에서 4tonf 까지 정적하중을 단계적으로 가압하며 이때 발생한 계측 값을 기록하며 오차발생과 선형 회귀식의 신뢰성을 고려하여 3회 이상 동일한 실험을 반복하였다. Fig.
- 구간 C의 경우는 전반적으로 세립화가 진행되어 도상자갈이 파쇄됨으로 인해 입도분포가 기준을 만족하지 못하고 있다. 또한 마모율은 높지 않지만 불순물로 볼 수 있는 10mm 이하의 세립자를 15% 이상씩 포함하고 있는 것으로 나타났다.
- 또한 비교적 도상상태가 불량한 구간에서의 충격계수는 상기 전술한 국내외 기준을 크게 상회하는 것으로 나타났으며 이는 도상노후화에 따른 동적하중 증폭효과에서 기인한 것으로 판단된다. 그러나 통상적인 충격계수 산정방법을 이용하여 산정한 식 (1)~(4)를 비롯한 설계기준의 산정식은 궤도상태가 불량한 것으로 추정되는 구간의 윤중 동적효과를 충분히 설명하지 못하고 있다.
- 마모시험결과를 보면 전체 시료 모두 기준치 이하의 분석결과를 나타냄으로서 상태가 비교적 좋은 것으로 나타나 자갈의 내마모강도 약화는 현 수준에서는 심각한 수준이 아닌 것으로 분석되었다.
- 이상의 결과로부터 양호한 도상의 경우 1+0.43V/80 정도의 궤도 충격계수값을 얻었으며 이는 일본에서 현재 적용중인 계수(정척 : 1+0.5V/100, 장대 : 1+Q3V/100) 및 미국 AREA에서 사용하고 있는 1+0.513V/100과 거의 유사한 값이나, 측정대상 선로 조건이 대부분 정척레일 구간이며 선로상태가 비교적 양호한 구간에서의 데이터를 바탕으로 산정한 식이며, 해당구간의 속도대역이 그다지 높지 않음을 감안할 때 다소 높은 값이다.
- 08mm체에 다 남는 골재를 의미한다. 전체 자갈 시료 중 상기 조건을 만족하는 잔골재시료에 대한 시험결과 Table 4와 같이 구간 B, C 시료에서 10mm이하 입자의 함유율이 약 10%에 이르는 것으로 나타났으며 이런 입자는 도상의 오염을 유발시킬 수 있는 불순물로서 도상자갈의 건전성에 불리한 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 체가름시험 결과 대부분의 구간에서 열차운행하중을 비롯한 장기간의 사용으로 전반적인 세립화 현상이 진행된 것으로 분석되었다.
후속연구
- 이러한 산정식은 속도가 증가 할수록 점차 증가하여 실제 데이터보다 큰 편차를 나타낼 수 있는 것으로 분석되어 다소 비합리적인 식임을 알 수 있다. 따라서 윤하중의 충격효과와 도상의 상태와의 상관관계를 짓기 위해서는 도상의 상태를 정량적으로 평가할 수 있는 방법에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.
- 또한 구간 C의 침목수직변위가 과다하게 측정된 것은 도상세립화에 따른 뜬침목 현상에서 기인한 것으로 이러한 현상이 지속될수록 도상의 파괴 및 고결화는 가속화될 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.