전차선로 상세설계는 평면도(pegging plan) 작업과 장주도 작업으로 분류될 수 있다. 평면도 작업은 선로 방향으로 전주의 위치, 편위, 장력길이 등을 결정하여 설계하는 것이고, 장주도 작업은 전주 위치에서 선로에 직각방향의 도면을 그리는 작업으로, 장주도에서는 전주, 기초, 가동브래킷, 전차선 및 조가선을 포함한 모든 선 등의 위치 및 크기 등을 확인할 수 있고, 장주별 사용된 자재를 표시한다. 본 연구에서는 입력조건 및 선로조건 등에 따라 기존선 180km/h급 전차선로의 장주도를 자동으로 설계할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 그리고, 본 프로그램을 통하여 사용한 자재를 장주별 / 섹션별로 관리할 수 있고, 드로퍼 길이를 자동으로 계산할 수 있도록 하였다. 본 프로그램의 입력 및 계산은 C#을 이용하여 MS Excel 2007 기반의 친숙한 구조의 GUI를 개발하였으며, 장주도 출력에는 C#(ObjectARX)를 이용하여 개발하였다.
전차선로 상세설계는 평면도(pegging plan) 작업과 장주도 작업으로 분류될 수 있다. 평면도 작업은 선로 방향으로 전주의 위치, 편위, 장력길이 등을 결정하여 설계하는 것이고, 장주도 작업은 전주 위치에서 선로에 직각방향의 도면을 그리는 작업으로, 장주도에서는 전주, 기초, 가동브래킷, 전차선 및 조가선을 포함한 모든 선 등의 위치 및 크기 등을 확인할 수 있고, 장주별 사용된 자재를 표시한다. 본 연구에서는 입력조건 및 선로조건 등에 따라 기존선 180km/h급 전차선로의 장주도를 자동으로 설계할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 그리고, 본 프로그램을 통하여 사용한 자재를 장주별 / 섹션별로 관리할 수 있고, 드로퍼 길이를 자동으로 계산할 수 있도록 하였다. 본 프로그램의 입력 및 계산은 C#을 이용하여 MS Excel 2007 기반의 친숙한 구조의 GUI를 개발하였으며, 장주도 출력에는 C#(ObjectARX)를 이용하여 개발하였다.
A detail design of overhead catenary system can be divided into a pegging plan and a design of MD(mounting diagram). In the pegging plan, the mast location, staggering and tension length are determined in the longitudinal point of view according to track condition, location of substation and etc. In...
A detail design of overhead catenary system can be divided into a pegging plan and a design of MD(mounting diagram). In the pegging plan, the mast location, staggering and tension length are determined in the longitudinal point of view according to track condition, location of substation and etc. In the MD, a transversal diagram including masts, all of wires, cantilever, foundation and etc. and materials used are shown. This study presents a development of a software to design the MD for a conventional catenary system automatically. In the program, thin walled steel pole, foundation, cantilever, all of wires and etc. are automatically drawn according to the input and catenary conditions. And materials used in the MD and the section can be also managed respectively in the program. This application of the program is developed using C# for input/calculating and using C++(ObjectARX) for drafting the MD, respectively.
A detail design of overhead catenary system can be divided into a pegging plan and a design of MD(mounting diagram). In the pegging plan, the mast location, staggering and tension length are determined in the longitudinal point of view according to track condition, location of substation and etc. In the MD, a transversal diagram including masts, all of wires, cantilever, foundation and etc. and materials used are shown. This study presents a development of a software to design the MD for a conventional catenary system automatically. In the program, thin walled steel pole, foundation, cantilever, all of wires and etc. are automatically drawn according to the input and catenary conditions. And materials used in the MD and the section can be also managed respectively in the program. This application of the program is developed using C# for input/calculating and using C++(ObjectARX) for drafting the MD, respectively.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 180km/h급 기존선 전차선로에 대하여 선로환경에 따라 장주도를 출력할 수 있는 자동 설계 알고리즘 개발과 이를 전산화하여 선로조건(각 선의 위치, 궤도조건 등) 및 환경조건(전차선로 지형 및 위치) 등의 입력으로 전차선로를 설계하여 시공할 수 있는 도면 및 자재가 포함된 장주도를 자동으로 출력할 수 있는 프로그램을 개발하였다. Excel 2007 기반에서 Excel 기능을 활용할 수 있도록 사용자 친화적으로 입력할 수 있도록 프로그램을 개발하였고, 장주도 출력은 AutoCAD와 인터페이스를 통하여 출력하게 하였다.
따라서, 본 연구에서는 180km/h급 기존선 전차선로에 대하여 선로환경에 따라 장주도를 출력할 수 있는 자동 설계 알고리즘 개발과 이를 전산화하여 선로조건(각 선의 위치, 궤도조건 등) 및 환경조건(전차선로 지형 및 위치) 등의 입력으로 전차선로를 설계하여 시공할 수 있는 도면 및 자재가 포함된 장주도를 자동으로 출력할 수 있는 프로그램을 개발하였다. Excel 2007 기반에서 Excel 기능을 활용할 수 있도록 사용자 친화적으로 입력할 수 있도록 프로그램을 개발하였고, 장주도 출력은 AutoCAD와 인터페이스를 통하여 출력하게 하였다.
제안 방법
따라서, 본 연구에서는 180km/h급 기존선 전차선로에 대하여 선로환경에 따라 장주도를 출력할 수 있는 자동 설계 알고리즘 개발과 이를 전산화하여 선로조건(각 선의 위치, 궤도조건 등) 및 환경조건(전차선로 지형 및 위치) 등의 입력으로 전차선로를 설계하여 시공할 수 있는 도면 및 자재가 포함된 장주도를 자동으로 출력할 수 있는 프로그램을 개발하였다. Excel 2007 기반에서 Excel 기능을 활용할 수 있도록 사용자 친화적으로 입력할 수 있도록 프로그램을 개발하였고, 장주도 출력은 AutoCAD와 인터페이스를 통하여 출력하게 하였다.
자동계산 부분은 .Net FrameWork 2.0을 사용하여 메모리의 오류 및 심각한 오류로부터 시스템을 보호하여 시스템의 안정성을 매우 높게 하여 사용자가 입력한 자료를 보호할 수 있도록 하였다. GUI부분에 있어서는 현재 많은 사람들이 사용하고 있는 Excel을 사용함으로써 대부분의 사용자가 그동안 익히 사용해 왔던 방식을 이용할 수 있도록 하였다.
AutoCAD를 이용하여 응용프로그램을 개발하는 방법은 AutoLisp, Visual Basic, C++(ObjectARX), C#(Managed Class)의 4가지 방법이 있다. 과거에는 C++를 이용한 방법을 주로 사용하였으나, 최근에는 신기술로 인정되고 있는 안정성과 성능이 뛰어난 언어인 C#(Managed Class)을 사용하여 프로그램을 개발하였다.
그리고, 2004년 10월 한국철도시설공단에서 단독 전철주를 단순하고 미관이 양호한 강관주로 채용하기로 전차선로 지지물 적용기준을 정립한 바 있기 때문에 강관주만 고려하였다. 또한, 기초의 경우 기존선에서 적용하고 있는 좌판 타입에 사각기초를 자동으로 채택하도록 하였으며 원형기초는 설계자가 수동으로 채택할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 180km/h급 기존선 전차선로에 대하여 선로환경에 따라 장주도를 출력할 수 있는 자동 설계 알고리즘 개발과 이를 전산화하여 선로조건(각 선의 위치, 궤도조건 등) 및 환경조건(전차선로 지형 및 위치) 등의 입력으로 전차선로를 설계하여 시공할 수 있는 도면 및 자재가 포함된 장주도를 자동으로 출력할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 또한, 본 프로그램을 통하여 섹션별 및 프로젝트 별 사용된 자재의 수량(BOQ)도 집계할 수 있도록 하였고, 드로퍼 길이 계산 기능도 포함하였다.
장주도의 기본 형식은 LEXCAT에서 출력된 장주도 형식과 동일하지만, 전차선로의 형태 및 자재는 기존선 전차선로 형식 및 코드로 출력된다. 또한, 섹션별 및 프로젝트 별 사용된 자재의 수량(BOQ)을 MS Excel 상에서 집계할 수 있도록 하였다.
본 프로그램에서는 장주도에 사용이 되는 자재들을 정리하고 체계화 하여 사용자가 각 장주에 사용하고자 하는 자재들의 Fitting Code를 입력한다. Fitting Code는 사용하는 자재의 조합으로 설계자가 상황에 적합하게 쉽게 입력할 수 있도록 코드화 한 것이다.
수동계산 부분은 대부분의 설계프로그램에서 사용하는 AutoCAD를 사용함으로써 자동계산과 마찬가지로 사용자들에게 익숙한 GUI를 사용하게 함으로써 손쉽게 본 시스템을 이용할 수 있도록 하였다. AutoCAD를 이용하여 응용프로그램을 개발하는 방법은 AutoLisp, Visual Basic, C++(ObjectARX), C#(Managed Class)의 4가지 방법이 있다.
입력은 MS Excel 2007 기반에서 Excel 기능을 활용할 수 있도록 사용자 친화적으로 입력할 수 있도록 프로그램을 개발하였고, 장주도 출력은 AutoCAD와 인터페이스를 통하여 출력하게 하였다. BOQ 작업은 MS Excel에서 출력하게 하여 MS Excel의 기능을 활용할 수 있어 여러 형태로 정리할 수 있게 하였다.
응용프로그램 구조는 그림 2에서 보는 바와 같이 크게 자동계산과 수동계산 부분으로 나누어져 있다. 자동계산 부분은 기존선 설계에 필요한 환경 및 선로조건을 입력한 후 본 시스템에서 자동으로 장주도를 생성하는 부분이고, 수동계산 부분은 역구내 빔주와 같이 단독주를 사용하지 않는 장주, 3선식 선로 이상의 장주 및 터널 입출구 등과 같은 선로에서 설계자가 수작업으로 장주도를 작성하고 사용자재를 입력하여 장주도를 완성해야 하는 부분을 수동계산으로 할 수 있도록 하였다.
코드화되어 있지 않은 자재들은 전산시스템에서는 사용이 불가능 하므로, 보다 체계적인 관리와 전산시스템에서 사용하기 위하여 모든 자재들을 계층적 구조로 코드화/도면화 하였다. 각각의 어셈블리 부품에 대하여 하위어셈블리 혹은 세부부품을 가질 수 있는 계층구조를 가지고 있다.
대상 데이터
본 프로그램은 기존선 180km/h급 전차선로를 대상으로 개발하였기 때문에 프로그램을 이용하여 설계할 수 있는 선종은 아래 표와 같다. 그리고, 2004년 10월 한국철도시설공단에서 단독 전철주를 단순하고 미관이 양호한 강관주로 채용하기로 전차선로 지지물 적용기준을 정립한 바 있기 때문에 강관주만 고려하였다.
후속연구
이상의 연구결과를 통하여 기존선 설계에 적합한 전차선로 최적설계 방안을 확보하였고, 전차선로 시공현장에서 설계값과 측량값의 상이함으로 인한 시공오차를 상당히 개선할 수 있을 것이다. 또한, 선로 조건에 적합하게 설계 정확도를 향상한 장주도를 출력할 수 있고, 설계를 통일화함으로써 집전성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 설계 기간의 단축, 사고예방 및 최적설계로 인한 설계예산의 절감 등을 기대할 수 있다.
이상의 연구결과를 통하여 기존선 설계에 적합한 전차선로 최적설계 방안을 확보하였고, 전차선로 시공현장에서 설계값과 측량값의 상이함으로 인한 시공오차를 상당히 개선할 수 있을 것이다. 또한, 선로 조건에 적합하게 설계 정확도를 향상한 장주도를 출력할 수 있고, 설계를 통일화함으로써 집전성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 설계 기간의 단축, 사고예방 및 최적설계로 인한 설계예산의 절감 등을 기대할 수 있다.
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