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영종대교 강직결 궤도구조의 동적거동에 관한 연구
Dynamic Behavior of Direct Fixation Track on Yeongjong Grand Bridge 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.6 no.3, 2020년, pp.443 - 448  

최정열 (동양대학교 건설공학과) ,  이규용 (공항철도(주) 기술본부) ,  정지승 (동양대학교 건설공학과) ,  안대희 (동양대학교 건설공학과) ,  김수형 (동양대학교 건설공학과)

초록
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본 연구에서는 영종대교를 구성하고 있는 교량형식(트러스교, 현수교)별 열차종류(AREX, AREX Express, KTX, KTX-Sancheon) 및 열차속도가 강직결 궤도구조의 동적거동에 미치는 영향을 분석하고자 현장측정을 수행하였다. 현장측정결과를 바탕으로 궤도충격계수 및 열차주행안정성(탈선계수, 윤중감소율, 레일두부횡변위)을 국내, 외 관련기준 및 법규와의 비교하여 영종대교 교량상 강직결 궤도구조의 동적거동에 영향을 미치는 열차하중 및 속도의 효과를 분석하였다. 연구결과, 영종대교 교량형식별 궤도의 동적거동의 차이는 뚜렷하지 않으나 열차하중의 크기에 보다 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 따라서 향후 열차속도 증가에 따른 궤도충격계수의 증가와 이에 따른 궤도부담력의 증가수준을 감안한 영종대교 강직결 궤도구조의 보강방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, field measurements were performed to analyze the effects of train types (AREX, AREX Express, KTX, KTX-Sancheon) and train speeds on the dynamic behavior of the direct fixation track structure on Yeongjong grand bridge by bridge type (truss bridge, suspension bridge). Based on field me...

주제어

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 4) 본 연구에서는 공용중인 영종대교 강직결 궤도구조의 동적거동 특성을 파악하였으며 향후 열차 증속 계획을 수행하기에 앞서 강직결 궤도구조의 동적거동에 영향을 미치는 인자를 실험적으로 분석하였다. 향후 열차 증속운행으로 인한 궤도충격계수의 증가 및 이에 따른 궤도부담력 증가를 감안한 강직결 궤도구조 보강 계획 수립의 필요성을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 강직결 궤도를 대상으로 열차주행에 따른 선로의 주행안정성을 평가하기 위해 열차종별 속도 변화를 고려한 탈선영향평가를 수행하였다. 현장측정을 통해 획득한 동적 응답치를 이용하여 열차주행안정성 평가의 기준이 되는 탈선계수와 윤중감소율을 산정하여 기준치와 비교·검토함으로써 대상구간을 주행하는 열차의 주행안정성을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 강직결 궤도의 내, 외측 궤도부담력을 실험적으로 산출하고 궤도충격계수 및 열차주행안정성을 평가하고자 현장측정을 수행하였다[4-7]. 현장측정 개소선정을 위해 교량형식별 각각 2개소(트러스교, 현수교)를 선정하여 현장측정을 실시하였다[4-7].
  • 현장측정 개소선정을 위해 교량형식별 각각 2개소(트러스교, 현수교)를 선정하여 현장측정을 실시하였다[4-7]. 본 연구에서는 열차주행 시 안정성을 평가하기 위해 열차종별 궤도부담력을 측정하였으며 측정 구간의 제원과 전경은 각각 표1 및 그림 1과 같다.
  • 본 연구에서는 영종대교 교량형식별 강직결 궤도구조의 동적거동 분석을 위해 현장측정결과를 바탕으로 열차 종별 및 열차속도에 따른 궤도충격계수 및 열차주행안정성을 분석하여 국내, 외 관련기준 및 법규와의 적정성을 검토하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 513배 수준의 충격만을 고려할 수밖에 없으므로 100km/h 이상의 열차가 주행하는 선로의 공용중 궤도충격수준을 평가하기에 적절하지 못하다[2]. 이에 본 연구에서는 대상선로의 설계속도가 110km/h인 점을 감안하여 철도설계편람에서 제시하고 있는 동적 충격계수 기준에 근거한 대상 궤도의 공용중 궤도충격수준을 평가하였다[2]. 운영속도 대역이 60<V< 300Km/h인 여객열차의 경우 적용될 수 있는 동적충격계수 (DAF:Dynamic amplificaion factor) 산정식은 식(2)와 같다[2].
  • 특히 준 교량형식을 띄고 있는 강직결 궤도구조의 특성을 감안하여 열차 하중, 열차속도 및 궤도를 지지하는 하부구조물인 영종대교 교량형식별 궤도의 동적거동 특성을 분석함으로써 향후 열차증속운행에 대한 현재 상태의 궤도구조물의 구조적 안정성을 평가하는 것이 필요하다. 이에 본 연구에서는 현재 운영조건에서의 영종대교 강직결 궤도의 동적거동 특성을 파악하고자 공용중 발생하는 동적 궤도응답(윤중, 횡압, 레일두부 횡변위)을 측정하여 교량구조형식(트러스교, 현수교)과 열차종류(AREX,AREX Express, KTX, KTX-Sancheon) 및 열차속도가 강직결 궤도의 동적거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고자 한다. 또한 측정결과를 바탕으로 궤도충격계수 및 열차주행안정성(탈선계수, 윤중 감소율, 궤간확대) 측면에서 관련 기준치와 비교 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탈선계수란? 탈선이 시작될 때에 차륜은 플랜지부분에서 레일과 한 점에서 접촉하면서 레일을 올라타게 되며 올라탐이 발생하는 횡압과 윤중의 비를 탈선계수(Coefficient of derailment, Q/P)라 하며 이를 이용하여 과대횡압에 의한 또는 과소 윤중에 의한 열차의 올라탐 탈선을 평가한다 [3]. 일반적으로 일본과 국내에서는 한계탈선계수 0.
영종대교의 궤도구조는? 영종대교 전체구간 중 강직결 궤도구조 설치 구간은 2,800m이다[1]. 영종대교의 궤도구조는 국내에 유사 궤도구조가 없는 강직결 궤도구조로서 플레이트거더 형식의 단순보 구조물에 레일이 강직결 레일체결장치로 직접 연결되는 궤도구조이다[1]. 또한 선행연구결과 단순보 상부플랜지 상면에 강직결 레일체결장치에 의해 고정된 레일은 궤도종형(Track girder)의 거동에 직접적인 영향을 받아 궤도종형과 레일의 변위 발생수준이 유사하게 나타나는 것으로 분석되었다[1].
강직결 궤도구조의 동적거동에 영향을 미치는 열차하중 및 속도의 효과를 분석하였을 때 그 연구결과는? 현장측정결과를 바탕으로 궤도충격계수 및 열차주행안정성(탈선계수, 윤중감소율, 레일두부횡변위)을 국내, 외 관련기준 및 법규와의 비교하여 영종대교 교량상 강직결 궤도구조의 동적거동에 영향을 미치는 열차하중 및 속도의 효과를 분석하였다. 연구결과, 영종대교 교량형식별 궤도의 동적거동의 차이는 뚜렷하지 않으나 열차하중의 크기에 보다 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 따라서 향후 열차속도 증가에 따른 궤도충격계수의 증가와 이에 따른 궤도부담력의 증가수준을 감안한 영종대교 강직결 궤도구조의 보강방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.
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참고문헌 (7)

  1. J.Y. Choi, J.S. Chung, J.H. Kim, K.Y. Lee, S.G. Lee, "Evaluation of Behavior of Direct Fixation Track and Track Girder Ends on Yeongjong Grand Bridge", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 31, No.6, pp.45-51, 2016 

  2. J.Y. Choi, Y.G. Park, S.M. Lee, "The Evaluation of Track Impact Factor on the Various Track Type in Urban Transit", Journal of the Korean Society for Railway, Vol.14, No. 3, pp. 248-255, 2011 

  3. J.Y. Choi, J.H. Kim, J.S. Chung, S.G. Lee, "Evaluation of Train Running Safety for Direct Fixation Concrete Track on Light Rapid Transit", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 32, No. 5, pp. 41-46, 2017 

  4. J.Y. Choi, H.S. Gong, J.H. Kim, H.S. Kim, J.S. Chung, "An Experimental Study on Causes Evaluation of Rail Corrugation for Concrete track(STEDEF) in Urban Transit", Journal of the Convergence on Culture Technology(JCCT), Vol. 4, No. 4, pp. 413-418, 2018 

  5. J.Y. Choi, J.S. Chung, S.H. Kim, "Experimental Study on Track-Bridge Interaction for Direct Fixation Track on Long-Span Railway Bridge", Shock Vib, 2019, pp. 1-9, 2019 

  6. J.Y. Choi, S.H. Kim, "Impact Evaluation of Track Girder Bearing on Yeongjong Grand Bridge", Appl Sci, Vol. 10, No.1, pp. 68-84, 2019 

  7. J.Y. Choi, S.H. Kim, K.Y. Lee, J.S. Chung, "Dynamic Behavior of Track Bridge on Serviced Long-Span Road/Railway Bridge", Appl Sci, Vol. 10, No. 1, pp. 148-159, 2019 

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