[논문]기존선 속도 향상을 위한 완화곡선 변경 방안 연구

김재복

doi:10.5762/kais.2019.20.10.26

기존선 속도 향상을 위한 완화곡선 변경 방안 연구
Study on The Modification of The Transition Curve to Increase Operating Speed of Existing Line 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.10, 2019년, pp.26 - 32

김재복 (태조엔지니어링 철도본부)

초록
AI-Helper

곡선선로의 주행 속도를 향상하기 위한 가장 효과적인 방안은 차량성능 개선과 곡선 반경 증가이나, 많은 비용이 필요하므로 일반적으로 궤도 강화, 캔트량 변경의 방법을 적용한다. 본 논문은 기존선에 부설된 작은 반경의 곡선구간에서 효과적으로 주행속도를 향상하는 방법에 대한 연구이다. 연구방법으로 국내외 기준에 의한 곡선 반경별 주행속도 향상 한계치를 규정하고, 기 부설된 곡선을 변경하는 몇 가지 방안을 정립하여 완화곡선 연장 길이와 수평방향 이동량, 허용속도를 산정하였다. 그 결과 방법이 같으면 곡선반경이 커질수록 완화곡선 연장, 수평방향 이동량이 증가하는 경향을 보였다. 완화곡선 연장 증가치는 원곡선 반경을 고정하여 연장하는 방법이 가장 적고, 수평방향 이동량은 원곡선 반경 고정하고 사인반파장으로 변경하는 방법이 가장 적은 것으로 분석되었다. 향상된 주행속도를 경부선에 적용한 결과 원곡선 반경은 고정하고 완화곡선을 사인반파장으로 변경시 자갈도상 9.4%, 콘크리트도상 11.6%의 시간 단축과 표정속도 상승효과가 확인되었다. 기존선 주행속도 향상을 위한 우수한 방법은 완화곡선을 사인반파장으로 변경하는 C법이나, 평면 비틀림이 커져 유지보수가 불리해 지므로 도상을 콘크리트로 변경하면 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to improve the running speed on a small-radius curved section on an existing train line. When the transition curve was extended, and the amount of movement in the horizontal direction tended to increase as the curve radius increased. The amount of increase in the transition curve extension was lowest when extending the curve radius, and the amount of horizontal movement was the lowest when changing the curve radius to a cosinusoidal curve. As a result of applying the pass rate after improvement to the Kyeongbu line, there was a time-shortening effect of 9.4 to 11.6% and a facial expression speed increasing effect when the curve radius was fixed and the transition curve was changed to a sinusoidal curve. In conclusion, the most effective way to improve the running speed on an existing train route is to change the image to concrete and to change the relaxation curve to a cosinusoidal curve. The amount of horizontal movement of the track is small, and the speed improvement effect is excellent.

주제어

표/그림 (27)

표 Table 1. Design speed and minimum curve radius (Proposal)
표 Table 2. Design speed and coefficient of change of cant
표 Table 3. Maximum Cant Deficiency
표 Table 4. Maximum cant deficiency(SNCF, Shinkansen)
표 Table 5. Maximum rate of change of cant
그림 Fig. 1. Transition curve shapes(A type)
그림 Fig. 2. Transition curve shapes(B-1 type)
그림 Fig. 3. transition curve shapes(B-2 type)
그림 Fig. 4. Transition curve shapes(C type)
그림 Fig. 5. Shift of tracks (R=600m, A type, Ballasted Track)
그림 Fig. 6. Shift of tracks (R=600m, B-1 type, Ballasted Track)
그림 Fig. 7. Shift of tracks (R=600m, B-2 type, Ballasted Track)
그림 Fig. 8. Shift of tracks (R=600m, C type, Concrete Track)
표 Table 6. Length of transition curve(R=600m, IA=25 )
표 Table 7. Length of the shift (R=600m, IA=25 )
표 Table 8. Length of transition curve(R=800m, IA=25)
표 Table 9. Length of the shift (R=800m, IA=25)
표 Table 10. Length of transition curve(R=1,200m, IA=25)
표 Table 11. Length of the shift (R=1,200m, IA=25)
그림 Table 14. Horizontal curves of the Gyeongbu line
그림 Fig. 9. Run Curve (Current, Ballasted Track)
그림 Fig. 10. Run Curve (A type, Ballasted Track)
표 Table 12. Length of transition curve(R=2,000m, IA=25)
표 Table 13. Length of the shift (R=2,000m, IA=25)
표 Table 15. Time required of the Gyeongbu line
그림 Fig. 11. Run Curve (C type, Ballasted Track)
그림 Fig. 12. Run Curve (C type, Concrete Track)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문은 기존선에 부설된 작은 반경의 곡선 구간에서 주행속도를 향상하는 방법에 대한 연구이다. 연구방법으로 국내외 기준에 의한 곡선 반경별 주행속도 향상 한계치를 규정하고, 기존선에 부설된 완화곡선과 원곡선을 변경하는 여러 가지 방법을 비교하고, 완화곡선 연장 길이와 수평방향 이동량, 허용속도를 각각 산정하였다.

제안 방법

본 논문은 기존선에 부설된 작은 반경의 곡선 구간에서 주행속도를 향상하는 방법에 대한 연구이다. 연구방법으로 국내외 기준에 의한 곡선 반경별 주행속도 향상 한계치를 규정하고, 기존선에 부설된 완화곡선과 원곡선을 변경하는 여러 가지 방법을 비교하고, 완화곡선 연장 길이와 수평방향 이동량, 허용속도를 각각 산정하였다. 그리고 고속열차가 운행 중인 경부선 동대구～밀양 구간에 적용하여 그 효과를 정량적으로 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 경부선 동대구~밀양구간의 완화곡선개선시 효과를 분석하였다. 경부선 동대구~밀양구간의 평면선형 현황은 Table 14와 같다.

데이터처리

본 논문에서는 완화곡선 길이 연장 방법과 도상 형식을 구분하여 열차운행 시뮬레이션(TPS: Train Performance Simulation)을 시행하고 소요시간 단축 효과를 분석하였다. 분석 결과 Table.

성능/효과

1) 곡선반경이 커질수록 완화곡선 길이와 수평방향 이동량이 증가하는 경향을 보였다. 완화곡선 길이 증가량은 A법이 가장 적고, 수평방향 이동량은 C법이 가장 적은 것으로 분석되었다.
2) 고속철도가 운행 중인 경부선 동대구~밀양 구간에 적용한 결과 현재 소요시간 28.83분 보다 2.89~3.58분(9.4%~11.6%)의 단축 효과가 있으며 C법이 가장 큰 것으로 분석되었다.
본 논문은 기존선의 속도향상을 위해 곡선과 완화곡선을 개량하는 방안을 수치적으로 해석하였다. 그 결과 완화곡선 형상을 사인반파장으로 변경하고, 사인반파장의 유지관리에 취약한 단점을 보완하기 위해 도상을 콘크리트로 변경하는 방안이 가장 우수한 방법으로 분석되었다.

후속연구

철도 선진국에서는 속도향상 목적으로 완화곡선 연장을 늘리고 콘크리트도상으로 변경하는 경우에는 사인반파장의 곡선체감을 적용하는 경우도 있다. 속도향상을 위한 개량시 수평방향 이동량이 적고, 속도 향상 효과가 가장 우수한 콘크리트 도상화 및 사인반파장으로 변경하는 방법을 적극 도입할 필요가 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철도 곡선선형을 결정하는 가장 큰 지표는 무엇인가?	철도 곡선선형은 운행속도에 큰 영향을 미치며, 곡선부의 완화곡선 형상과 길이는 곡선구간 선형의 적합성을 평가하는데 중요한 요소이다. 곡선선형의 특징을 결정하는 가장 큰 지표는 반경이며, 레일에 작용하는 횡압, 차량에 작용하는 원심력, 레일 중심과 차량 중심의 차이는 곡선반경에 의해 결정된다.
	완화곡선이란 무엇인가?	직선으로부터 원곡선으로 이어지거나 서로 다른 반경의 곡선이 이어질 때에는 캔트의 차이가 발생하게 되고, 속도에 비례하여 캔트와 곡률이 규칙적으로 변화하므로 캔트의 변화에 따라 곡률도 동시에 변화하는 특수한 곡선이 완화곡선(transition curve)이다.
	궤도 강화, 캔트량 변경의 방법이 곡선선로 주행 속도 향상에 이용되는 이유는 무엇인가?	곡선선로의 주행 속도를 향상하기 위한 가장 효과적인 방안은 차량성능 개선과 곡선 반경 증가이나, 많은 비용이 필요하므로 일반적으로 궤도 강화, 캔트량 변경의 방법을 적용한다. 본 논문은 기존선에 부설된 작은 반경의 곡선구간에서 효과적으로 주행속도를 향상하는 방법에 대한 연구이다.

참고문헌 (10)

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Keiko Kaneko, "Transition curve stretching", Kaneko keisoku kabushikigaisha, Japan, 1983
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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