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
- 본 연구는 현장측정을 통해 고가정거장 구간에 부설된 고무방진매트 플로팅궤도시스템의 방진성능을 고무방진매트가 적용되지 않은 개소와 비교하고, 측정된 가속도 응답을 이용하여 고무방진매트의 방진성능 및 적용효과를 실험적으로 입증하는데 그 목적이 있다. 또한 고무방진매트 플로팅궤도 시스템의 측정 궤도지지강성 및 궤도충격계수를 산출하고 이론 및 설계치와 비교하여 공용중인 고무방진매트 플로팅궤도시스템에 대한 궤도상태의 건전성 및 궤도충격의 수준을 평가하였다.
- 4(e)와 같다. 본 연구에서 수행한 가속도 측정 및 분석은 고무방진매트 설치 유무에 따른 고가정거장 구조물 바닥판(PCL 층)의 삽입손실을 평가하는 데에 초점을 맞추었다. 측정구간을 주행하는 일반적인 영업운행속도 대역에서 현장측정을 수행하였으며, 측정 시 측정 주파수는 실제 발생한 윤중을 왜곡하거나 데이터의 손실이 발생되지 않도록 충분한 수집율(Sampling rate: 1.
- 본 연구에서는 운행선 고가정거장 구간에 부설된 플로팅 궤도시스템의 방진성능을 입증하고 고무방진매트 플로팅궤도시스템과 일반 슬래브궤도에서의 거동특성을 평가하고자 현장계측을 수행하였다. 주행열차하중에 따른 궤도부담력(윤중, 변위)을 측정하여 측정 궤도지지강성과 궤도충격의 수준을 분석하였다.
- 그러나 본 연구의 대상 궤도구조인 플로팅궤도시스템의 경우 레일체결장치 외에도 TCL층 하부에 설치된 고무방진매트의 스프링강성을 함께 고려하여 궤도지지강성을 평가하여야 한다. 이에 본 연구에서는 일반궤도와 플로팅궤도의 설계 레일지지점 스프링강성 및 궤도지지강성을 관련 설계제원을 참조하여 산출한 결과를 측정 궤도지지강성과 비교함으로써 검토대상 궤도구조의 공용중 궤도지지강성의 수준을 분석하고 현재 궤도구성품(탄성재료)의 상태를 평가함으로써, 본 연구에서 수행한 현장 측정결과의 적정성을 이론적 설계변수에 근거하여 입증하고자 하였다. 일반궤도의 경우 레일지지점의 탄성요소는 레일패드가 유일하므로 레일패드의 스프링강성에 의해 전체 궤도시스템의 궤도지지강성이 결정된다.
- 또한 일반궤도 및 플로팅궤도구간에 위치한 레일용접부에 따른 충격효과 및 접속부의 영향을 최소화할 수 있는 측점을 선정하였다. 일반궤도와 플로팅궤도구간의 궤도지지강성 차이에 따른 궤도변위의 차이 및 이에 따른 접속부 충격의 효과가 측정결과에 영향을 미칠 수 있으므로 본 현장측정에서는 접속부에서 약 20m 이상 떨어진 곳에 측점을 선정함으로써 접속부 충격의 효과가 배제된 궤도구조의 거동을 분석하고자 하였다.
제안 방법
- 진동가속도 측정을 위한 가속도계(2g)는 Fig. 4(a) 및 Fig. 4(c)와 같이 일반궤도 구간과 플로팅궤도시스템 구간 모두 PCL층에 설치하여 동일한 통과열차별로 측정결과를 비교, 분석하였다.
- 윤중 게이지 설치위치는 측정구간을 주행하는 열차에 의한 동적윤중의 특성을 알아보기 위해 직선 선로인 점을 감안하여 Fig. 4(a)와 같이 일반궤도와 플로팅궤도의 레일 각 1개소에 변형률게이지(Strain gauge)를 부착하여 측정하였다[1-3]. 데이터 수집장비(Data acquisition system)를 통하여 얻은 변형률을 실제 작용하는 윤중의 절대량으로 환산하기 위하여 윤중검정(Calibration)을 수행하고 이때 얻어진 정적윤중 데이터를 이용하여 선형회귀분석(Linear regression)을 통해 환산윤중을 도출함으로써 동적윤중 값(kN)을 구하였다[1-3].
- Fig. 10과 같이 통과 열차하중으로 인한 PCL층의 수직 가속도를 측정하여 고무방진매트가 적용된 플로팅궤도시스템의 진동저감효과를 분석하고 측정가속도 응답을 이용한 주파수 분석(1/3 octave band 해석)을 통해 삽입손실을 분석하였다. 모든 가속도 측정결과에 대한 주파수 분석은 5×10-5 m/s2을 참고한 데시벨 단위로 나타내었다[11]
- 고무방진매트 플로팅궤도시스템은 궤도에서 발생하는 진동이 노반구조물로 전달되는 것을 저감시키기 위해 궤도 콘크리트층(TCL : Track concrete layer) 하면에 고무방진매트(Resilient rubber mat)를 설치한 플로팅궤도시스템이다. TCL층을 부유시키는 방식에 따라 전면지지(Fully supporting), 선지지(Linear supporting), 점지지(Discrete supporting) 방식으로 구분되며 본 연구의 검토대상 플로팅궤도시스템은 고무방진매트에 의해 TCL층 하면이 전면지지되는 형식의 플로팅궤도시스템이다.
- 본 연구에서는 현장측정을 통해 획득한 동적윤중 및 변위데이터를 이용하여 측정 궤도지지강성을 산출하고 이를 이론 궤도지지강성과 비교하였다. 각각의 궤도구조별 탄성요소의 스프링강성을 이용하여 레일지지점 스프링강성(Rail supporting point stiffness)을 산출하고 침목간격(0.65m)을 고려하여 대상구간별 이론 궤도지지강성을 산출하였다. 이론 궤도지지강성 산출 시 적용한 레일체결장치와 고무방진매트의 동적 스프링강성은 각각 71.
- 동적윤중변동률을 이용하여 고무방진매트 플로팅궤도구조의 궤도충격계수를 산출하였다. 궤도 설계 시 고려되는 동적 충격계수(DAF: Dynamic amplification factor)와 현장측정결과를 바탕으로 산출된 측정 충격계수와 비교하여 Fig.
- 본 연구는 현장측정을 통해 고가정거장 구간에 부설된 고무방진매트 플로팅궤도시스템의 방진성능을 고무방진매트가 적용되지 않은 개소와 비교하고, 측정된 가속도 응답을 이용하여 고무방진매트의 방진성능 및 적용효과를 실험적으로 입증하는데 그 목적이 있다. 또한 고무방진매트 플로팅궤도 시스템의 측정 궤도지지강성 및 궤도충격계수를 산출하고 이론 및 설계치와 비교하여 공용중인 고무방진매트 플로팅궤도시스템에 대한 궤도상태의 건전성 및 궤도충격의 수준을 평가하였다.
- 그러나 보통의 경우 설계 단계에서 적용되는 충격 계수는 설계속도 기준으로 산정된 충격계수 값을 적용한다. 또한 본 연구에서 수행한 현장측정 시 주행열차의 속도대역이 모두 설계속도 이하였으므로 본 연구에서는 식 (2)의 t를 변수로 각각 3가지 설계 충격계수를 산출하여 검토대상 궤도구조의 설계 시 고려한 충격의 수준과 측정 충격계수를 비교하고자 하였다.
- 4(a)와 같이 우측의 일반궤도에서 좌측의 플로팅궤도 방향으로 진행한다. 또한 일반궤도 및 플로팅궤도구간에 위치한 레일용접부에 따른 충격효과 및 접속부의 영향을 최소화할 수 있는 측점을 선정하였다. 일반궤도와 플로팅궤도구간의 궤도지지강성 차이에 따른 궤도변위의 차이 및 이에 따른 접속부 충격의 효과가 측정결과에 영향을 미칠 수 있으므로 본 현장측정에서는 접속부에서 약 20m 이상 떨어진 곳에 측점을 선정함으로써 접속부 충격의 효과가 배제된 궤도구조의 거동을 분석하고자 하였다.
- 측정대상궤도 모두 동일한 탄성 레일체결시스템(Pandrol SFC, fast clip)과 장대레일(UIC60)이 적용되어 있다. 또한 현장측정에 앞서 측정구간별 측정지점의 캔트, 궤간 및 침목 간격을 조사하였다. 현장조사결과, 침목간격은 650mm로 조사되었으며 캔트 및 궤간은 측정장비의 측정오차(±5%)를 감안할 때 측정구간 모두 직선부 궤도설계조건(궤간 1,435mm, 캔트 0mm)을 만족하는 것으로 조사되었다.
- 주행열차하중에 따른 궤도부담력(윤중, 변위)을 측정하여 측정 궤도지지강성과 궤도충격의 수준을 분석하였다. 또한, 고가정거장의 바닥판(PCL: Protection concrete layer)에서 발생되는 가속도 응답을 측정하고 주파수 분석을 수행하여 각 중심주파수에서의 진동레벨 및 삽입 손실(Insertion loss)을 검토함으로써 플로팅궤도시스템 적용에 따른 고가정거장 구조물의 진동저감효과를 분석하였다. 측정대상 열차의 축중, 길이 및 대차중심간 거리, 고정축간 거리 등과 같은 차량의 구성은 Fig.
- 본 연구는 현장측정을 통해 고무방진매트가 적용된 플로팅궤도시스템과 고무방진매트가 적용되지 않은 개소의 동적 거동을 비교함으로써 플로팅궤도시스템의 거동특성 및 설계시 고려된 방진성능을 실험적으로 입증하고 그 적용효과를 분석하였으며 결과는 다음과 같다.
- 그러나 플로팅궤도의 경우 레일패드 뿐만 아니라 TCL 하면에 전면지지되어 있는 고무방진매트의 스프링강성이 궤도지지강성을 산정하는 데에 포함되어야 한다. 본 연구에서는 현장측정을 통해 획득한 동적윤중 및 변위데이터를 이용하여 측정 궤도지지강성을 산출하고 이를 이론 궤도지지강성과 비교하였다. 각각의 궤도구조별 탄성요소의 스프링강성을 이용하여 레일지지점 스프링강성(Rail supporting point stiffness)을 산출하고 침목간격(0.
- 65m)을 고려하여 대상구간별 이론 궤도지지강성을 산출하였다. 이론 궤도지지강성 산출 시 적용한 레일체결장치와 고무방진매트의 동적 스프링강성은 각각 71.1kN/mm 및 47.19kN/mm이며, 이는 해당구간의 궤도 설계 시 고려된 레일패드와 고무방진매트의 동적 스프링강성으로써 정적 스프링강성에 1.5배의 동적효과를 고려한 값을 적용하였다. 측정 궤도지지강성은 식 (1)과 같이 측정 최대 윤중에 대한 최대 레일변위의 비로써 측정데이터를 이용 하여 측정대상 궤도의 공용상태에서의 궤도지지강성을 산출할 수 있다[1,2,9,10].
- 본 연구에서는 운행선 고가정거장 구간에 부설된 플로팅 궤도시스템의 방진성능을 입증하고 고무방진매트 플로팅궤도시스템과 일반 슬래브궤도에서의 거동특성을 평가하고자 현장계측을 수행하였다. 주행열차하중에 따른 궤도부담력(윤중, 변위)을 측정하여 측정 궤도지지강성과 궤도충격의 수준을 분석하였다. 또한, 고가정거장의 바닥판(PCL: Protection concrete layer)에서 발생되는 가속도 응답을 측정하고 주파수 분석을 수행하여 각 중심주파수에서의 진동레벨 및 삽입 손실(Insertion loss)을 검토함으로써 플로팅궤도시스템 적용에 따른 고가정거장 구조물의 진동저감효과를 분석하였다.
- 측정구간을 주행하는 일반적인 영업운행속도 대역에서 현장측정을 수행하였으며, 측정 시 측정 주파수는 실제 발생한 윤중을 왜곡하거나 데이터의 손실이 발생되지 않도록 충분한 수집율(Sampling rate: 1.2kHz)로 설정하였으며, 측정된 신호는 데이터 수집장비(MGC Plus)를 통해 기록하고 Origin™ 프로그램을 이용하여 분석하였다[1-3].
- 플로팅궤도와 일반궤도 구간의 동적윤중과 레일변위 및 PCL 가속도를 측정하여 동적궤도응답 및 하부구조물의 진동수준을 실험적으로 분석하였다. 측정선로는 직선구간으로써 상, 하선 중 비교적 고속열차의 운행빈도가 높은 하선을 대상으로 현장측정을 실시하였다. 측정대상차량 및 측정구간의 전경은 Fig.
- 플로팅궤도와 일반궤도 구간의 동적윤중과 레일변위 및 PCL 가속도를 측정하여 동적궤도응답 및 하부구조물의 진동수준을 실험적으로 분석하였다. 측정선로는 직선구간으로써 상, 하선 중 비교적 고속열차의 운행빈도가 높은 하선을 대상으로 현장측정을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 검토대상 궤도구조는 Pandrol SFC 레일체결장치가 적용된 Rheda2000 시스템의 TCL층 하면에 정적스프링강성 0.025N/mm3의 고무방진매트를 삽입함으로써 하부구조물로 전달되는 진동의 수준을 저감시키고자 개발된 플로팅궤도시스템으로써 단면제원 및 구성요소는 Fig. 1과 같다.
데이터처리
- 4(a)와 같이 일반궤도와 플로팅궤도의 레일 각 1개소에 변형률게이지(Strain gauge)를 부착하여 측정하였다[1-3]. 데이터 수집장비(Data acquisition system)를 통하여 얻은 변형률을 실제 작용하는 윤중의 절대량으로 환산하기 위하여 윤중검정(Calibration)을 수행하고 이때 얻어진 정적윤중 데이터를 이용하여 선형회귀분석(Linear regression)을 통해 환산윤중을 도출함으로써 동적윤중 값(kN)을 구하였다[1-3]. 열차주행 시 발생하는 레일의 동적변위를 측정함으로써 측정구간을 통과하는 열차에 따른 동적 하중의 영향과 측정 궤도지지강성을 분석할 수 있다[1-3,9, 10].
성능/효과
- 1. 실 운행차량에 대한 궤도충격계수 검토 결과, 공용중 발생되는 궤도충격의 수준이 영업속도대역에서 큰 변화가 없이 설계 궤도충격계수를 하회하는 것으로 나타나 일반궤도와 플로팅궤도시스템에 작용하는 충격하중의 증폭수준은 충분한 안전율을 확보하고 있는 것으로 나타났다.
- 2. 궤도변위 및 궤도지지강성 분석결과, 레일변위의 수준은 일반궤도와 플로팅궤도가 유사하게 나타났으며 플로팅궤도시스템의 TCL 변위는 설계 시 고려한 탄성 변위량을 확보하는 것으로 검토되어 공용중인 고무방진매트의 재료 및 기계적 성능에는 문제가 없는 것으로 분석되었다.
- 3. 고가정거장 구조물의 바닥판 콘크리트(PCL) 가속도 측정데이터를 이용한 주파수 분석을 통해 고무방진매트 적용에 따른 방진성능(삽입손실)을 분석한 결과, 플로팅궤도시스템이 부설된 고가정거장(하부구조물)의 진동레벨은 일반궤도의 경우 보다 전체 측정 주파수 대역에서의 진동(overall 값) 수준이 약 18dB 정도 낮은 것으로 분석되어 고무방진 매트가 적용된 플로팅궤도시스템의 방진성능을 실험적으로 입증하였다.
- 4. 플로팅궤도시스템의 고유진동수는 슬래브 단면의 크기와 길이, 고무방진매트의 스프링강성 등에 따라 변화될 수 있다. 따라서 진동저감 목표치와 대상선로의 탁월주파수 대역을 고려한 최적의 설계변수 도출 및 이에 따른 성능개선 효과에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- Fig. 7(b)와 같이 플로팅궤도시스템의 경우 레일과 TCL 변위를 모두 고려하여 산출한 측정 궤도지지강성이 이론치와 매우 흡사한 수준으로 분석되었으며, 전체적인 궤도지지강성은 열차속도에 영향을 받지 않았으며 일반궤도의 약 40%수준인 것으로 나타났다. 또한 측정결과, 플로팅궤도는 설계 수준의 궤도지지강성을 확보하는 것으로 분석되어 공용상태에서의 고무방진매트의 탄성수준은 양호한 것으로 분석되었다.
- 60~250Hz 대역의 진동은 비교적 구조물에 큰 영향을 주게 되고 이로 인해 균열 및 사용성 등의 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 플로팅궤도의 경우 해당 주파수 대역에서 약 18dB 이상의 진동저감 효과가 있는 것으로 분석되어 고가 정거장에 부설되어 있는 플로팅궤도는 고가정거장 측면에서 충분한 방진효과가 있는 것으로 평가되었다. 따라서 하부구조물에 대한 진동저감 효과는 일반궤도보다 플로팅궤도가 뚜렷하게 큰 것으로 나타났다.
- 본 연구의 대상 궤도구조인 플로팅궤도시스템은 TCL층하부에 고무방진매트가 설치되어 TCL 자체의 변위가 발생되는 구조이며, 이러한 고무방진매트의 탄성변위에 의해 노반 및 PCL층에 전달되는 하중 및 진동효과가 완화되는 효과가 있는 궤도구조이다. 따라서 공용중인 플로팅궤도시스템의 궤도지지강성을 평가하기 위해서는 TCL층과 레일의 변위를 함께 고려하는 것이 이론 및 설계 궤도지지강성과의 비교 시에 적정한 것으로 분석되었다.
- 그러나 PCL 층에서 측정된 가속도 응답을 이용한 삽입손실 분석결과에는 고가정거장 즉, 하부구조의 진동특성을 비롯하여 주행차량에 의한 가진주파수의 특성도 포함된다. 따라서 삽입손실 결과를 바탕으로 추정한 플로팅궤도의 측정 고유진동수는 절대적인 수치로써의 의미보다는 진동저감효과 분석을 위한 참고치로써 활용이 가능할 것으로 판단된다. 플로팅궤도의 설계제원(고무방진매트의 두께 27mm, 정적스프링강성 0.
- 그러나, 플로팅궤도의 경우 해당 주파수 대역에서 약 18dB 이상의 진동저감 효과가 있는 것으로 분석되어 고가 정거장에 부설되어 있는 플로팅궤도는 고가정거장 측면에서 충분한 방진효과가 있는 것으로 평가되었다. 따라서 하부구조물에 대한 진동저감 효과는 일반궤도보다 플로팅궤도가 뚜렷하게 큰 것으로 나타났다. 또한 검토대상 플로팅궤도의 설계도서에 제시된 예측 진동저감 효과는 약 10~15dB(최대 18dB)로써 본 연구에서 수행한 현장측정 결과 설계 시 고려한 진동저감 목표치를 만족하는 것으로 분석되었다[12].
- 따라서 하부구조물에 대한 진동저감 효과는 일반궤도보다 플로팅궤도가 뚜렷하게 큰 것으로 나타났다. 또한 검토대상 플로팅궤도의 설계도서에 제시된 예측 진동저감 효과는 약 10~15dB(최대 18dB)로써 본 연구에서 수행한 현장측정 결과 설계 시 고려한 진동저감 목표치를 만족하는 것으로 분석되었다[12].
- 7(b)와 같이 플로팅궤도시스템의 경우 레일과 TCL 변위를 모두 고려하여 산출한 측정 궤도지지강성이 이론치와 매우 흡사한 수준으로 분석되었으며, 전체적인 궤도지지강성은 열차속도에 영향을 받지 않았으며 일반궤도의 약 40%수준인 것으로 나타났다. 또한 측정결과, 플로팅궤도는 설계 수준의 궤도지지강성을 확보하는 것으로 분석되어 공용상태에서의 고무방진매트의 탄성수준은 양호한 것으로 분석되었다. 본 연구의 대상 궤도구조인 플로팅궤도시스템은 TCL층하부에 고무방진매트가 설치되어 TCL 자체의 변위가 발생되는 구조이며, 이러한 고무방진매트의 탄성변위에 의해 노반 및 PCL층에 전달되는 하중 및 진동효과가 완화되는 효과가 있는 궤도구조이다.
- 일반궤도와 플로팅궤도 모두 측정 충격계수가 노반 구조 계산에 적용하는 충격계수(t=1)와 유사하거나 다소 초과하는 것으로 분석되었으나 대부분의 측정결과가 이를 하회하는 것으로 나타났다. 또한, 플로팅궤도의 측정 충격계수는 도상 및 궤도 구조계산에 적용하는 충격수준(t=2, 3)을 크게 하회하는 것으로 나타나 대상선로에서의 동적윤중변동에 따른 궤도의 충격수준은 큰 문제가 없을 것으로 분석되었다.
- 6과 같이 열차속도 증가에 따른 동적 윤중의 변화는 뚜렷하지 않았으며, 플로팅궤도시스템의 윤중 발생수준이 일반궤도와 유사한 수준으로 분석되어 궤도 부담력 측면에서 대상선로의 과대 윤중 발생에 따른 문제는 없을 것으로 분석되었다. 레일변위 측정결과, 열차속도 증가에 따른 레일변위의 변동수준은 미소한 것으로 나타났으며, 플로팅궤도의 전반적인 레일변위발생 수준이 일반궤도와 유사한 수준으로 분석되어 궤도 침하 및 구조적 안전성 측면에서 플로팅궤도의 과대 레일변위 발생에 따른 문제는 없을 것으로 분석되었다.
- 7과 같다. 레일변위를 이용하여 산출한 측정 궤도지지강성은 일반궤도와 플로팅궤도가 유사한 수준으로 나타났으나 플로팅궤도의 경우 이론 궤도지지강성과 큰 편차를 나타내었다. 반면, 레일과 TCL 변위를 모두 이용하여 산출한 플로팅궤도의 측정 궤도지지강성 산출결과, 측정과 이론 궤도지지강성의 편차는 크게 줄어들었으나 두가지 궤도시스템 모두 측정 궤도지지강성이 이론 궤도지지강성의약 90% 수준으로 분석되어 설계 시 고려되는 이론 궤도지지강성이 다소 과대평가된 것으로 검토되었다.
- 레일변위를 이용하여 산출한 측정 궤도지지강성은 일반궤도와 플로팅궤도가 유사한 수준으로 나타났으나 플로팅궤도의 경우 이론 궤도지지강성과 큰 편차를 나타내었다. 반면, 레일과 TCL 변위를 모두 이용하여 산출한 플로팅궤도의 측정 궤도지지강성 산출결과, 측정과 이론 궤도지지강성의 편차는 크게 줄어들었으나 두가지 궤도시스템 모두 측정 궤도지지강성이 이론 궤도지지강성의약 90% 수준으로 분석되어 설계 시 고려되는 이론 궤도지지강성이 다소 과대평가된 것으로 검토되었다. 이러한 결과는 이론 궤도지지강성 산출 시 고려한 동적효과(1.
- 12는 일반궤도와 플로팅궤도의 측정 가속도 데이터를 주파수 분석하여 수행한 플로팅궤도의 삽입손실 산출결과를 나타낸다. 분석결과 12.5Hz에서 삽입손실이 가장 낮게 나타난 것을 감안하여 해당 주파수를 플로팅궤도의 고유진동수로 추정하였으며, 해당 고유진동수에서의 진동저감 효과는 가장 낮을 것으로 예측되었다. 그러나 PCL 층에서 측정된 가속도 응답을 이용한 삽입손실 분석결과에는 고가정거장 즉, 하부구조의 진동특성을 비롯하여 주행차량에 의한 가진주파수의 특성도 포함된다.
- 윤중 측정결과 Fig. 6과 같이 열차속도 증가에 따른 동적 윤중의 변화는 뚜렷하지 않았으며, 플로팅궤도시스템의 윤중 발생수준이 일반궤도와 유사한 수준으로 분석되어 궤도 부담력 측면에서 대상선로의 과대 윤중 발생에 따른 문제는 없을 것으로 분석되었다. 레일변위 측정결과, 열차속도 증가에 따른 레일변위의 변동수준은 미소한 것으로 나타났으며, 플로팅궤도의 전반적인 레일변위발생 수준이 일반궤도와 유사한 수준으로 분석되어 궤도 침하 및 구조적 안전성 측면에서 플로팅궤도의 과대 레일변위 발생에 따른 문제는 없을 것으로 분석되었다.
- 반면, 레일과 TCL 변위를 모두 이용하여 산출한 플로팅궤도의 측정 궤도지지강성 산출결과, 측정과 이론 궤도지지강성의 편차는 크게 줄어들었으나 두가지 궤도시스템 모두 측정 궤도지지강성이 이론 궤도지지강성의약 90% 수준으로 분석되어 설계 시 고려되는 이론 궤도지지강성이 다소 과대평가된 것으로 검토되었다. 이러한 결과는 이론 궤도지지강성 산출 시 고려한 동적효과(1.5배)가 실제 현장에서 발생한 탄성재료의 동적효과에 따른 스프링강성 증가 효과보다 크게 반영된 것에서 기인한 것으로 분석되었다.
- 일반궤도와 플로팅궤도 모두 측정 충격계수가 노반 구조 계산에 적용하는 충격계수(t=1)와 유사하거나 다소 초과하는 것으로 분석되었으나 대부분의 측정결과가 이를 하회하는 것으로 나타났다. 또한, 플로팅궤도의 측정 충격계수는 도상 및 궤도 구조계산에 적용하는 충격수준(t=2, 3)을 크게 하회하는 것으로 나타나 대상선로에서의 동적윤중변동에 따른 궤도의 충격수준은 큰 문제가 없을 것으로 분석되었다.
- 11과 같다. 측정결과 플로팅궤도가 부설된 구간의 경우 전 측정 주파수 대역에서의 하부구조물에 발생된 진동레벨(overall 값)이 일반궤도보다 약 18dB 가량 낮은 수준인 것으로 분석되었다.
- 측정구간을 주행하는 열차의 모든 윤축에서 발생한 윤중 측정결과를 이용하여 주행속도에 따른 윤중변동률을 산출한 결과는 Fig. 8과 같으며 일반궤도와 플로팅궤도 모두 열차 속도 변화 및 열차종류에 큰 영향을 받지 않고 일정한 수준의 동적윤중변동율이 측정되었으며 편차는 최대 0.3 수준으로 분석되었다.
- 따라서 삽입손실 결과를 바탕으로 추정한 플로팅궤도의 측정 고유진동수는 절대적인 수치로써의 의미보다는 진동저감효과 분석을 위한 참고치로써 활용이 가능할 것으로 판단된다. 플로팅궤도의 설계제원(고무방진매트의 두께 27mm, 정적스프링강성 0.020N/mm3, 슬래브 두께 291mm, 슬래브 길이 6.4m)을 고려한 시스템 고유진동수의 설계 예측값은 약 16Hz로 분석되었으며, 본 연구에서 수행한 현장측정 결과(삽입손실)를 바탕으로 유추한 시스템의 측정 고유진동수는 약 12.5Hz로 나타나 설계 시 고려한 고유진동수 보다 작게 평가되었다[12]. 이러한 차이는 설계 고유진동수의 경우 차량의 질량이 고려되지 않았으므로 측정 고유진동수 보다 다소 높게 검토된 것으로 분석되었다.
- 현장조사결과, 침목간격은 650mm로 조사되었으며 캔트 및 궤간은 측정장비의 측정오차(±5%)를 감안할 때 측정구간 모두 직선부 궤도설계조건(궤간 1,435mm, 캔트 0mm)을 만족하는 것으로 조사되었다.
후속연구
- 플로팅궤도시스템의 고유진동수는 슬래브 단면의 크기와 길이, 고무방진매트의 스프링강성 등에 따라 변화될 수 있다. 따라서 진동저감 목표치와 대상선로의 탁월주파수 대역을 고려한 최적의 설계변수 도출 및 이에 따른 성능개선 효과에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.