300km/h의 고속으로 운행중인 선로구간에 중간역 설치에 따라 분기기 부설시 기존선로의 레일응력 해소방안이 필요하며 또한 속도제한을 높게 하고 기간을 단축시킬 수 있는 방안을 통해 열차 이용객의 불편을 최소화하여야 한다. 경부고속철도 중간역사 오송, 김천구미역 신설에 따른 분기기 설치는 짧은 야간 차단작업시간(1일 6시간)에 여러 부분으로 나누어 시행하여야 하고 곧바로 고속열차를 운행시켜야 하는 매우 어려운 조건으로서 국내에서는 처음이고 세계적으로도 매우 드문 사례이다. 본 논문에서는 작업조건, 장비, 안전조치 등에 관한 사항을 제시하였다.
300km/h의 고속으로 운행중인 선로구간에 중간역 설치에 따라 분기기 부설시 기존선로의 레일응력 해소방안이 필요하며 또한 속도제한을 높게 하고 기간을 단축시킬 수 있는 방안을 통해 열차 이용객의 불편을 최소화하여야 한다. 경부고속철도 중간역사 오송, 김천구미역 신설에 따른 분기기 설치는 짧은 야간 차단작업시간(1일 6시간)에 여러 부분으로 나누어 시행하여야 하고 곧바로 고속열차를 운행시켜야 하는 매우 어려운 조건으로서 국내에서는 처음이고 세계적으로도 매우 드문 사례이다. 본 논문에서는 작업조건, 장비, 안전조치 등에 관한 사항을 제시하였다.
To install turnout on the main line of high speed railway running 300km/h, measures of rail destressing of existing line, speed-up plan, shortening the installation time and other important technical measures should be considered to reduce the inconvenience of passenger. In particular, for the newly...
To install turnout on the main line of high speed railway running 300km/h, measures of rail destressing of existing line, speed-up plan, shortening the installation time and other important technical measures should be considered to reduce the inconvenience of passenger. In particular, for the newly constructing Ohsong and Kimcheon-Gumi station in KyongBu high speed line, it must be difficult to install divided turnout part because it should be done within short night block out hours (6 hours per day) and KTX trains are safely serviced just in time, which is not only the first time in the domestic and but also very rare practical experience in the world. This thesis is covered with experienced work conditions, required equipments and various safety measures, etc.
To install turnout on the main line of high speed railway running 300km/h, measures of rail destressing of existing line, speed-up plan, shortening the installation time and other important technical measures should be considered to reduce the inconvenience of passenger. In particular, for the newly constructing Ohsong and Kimcheon-Gumi station in KyongBu high speed line, it must be difficult to install divided turnout part because it should be done within short night block out hours (6 hours per day) and KTX trains are safely serviced just in time, which is not only the first time in the domestic and but also very rare practical experience in the world. This thesis is covered with experienced work conditions, required equipments and various safety measures, etc.
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문제 정의
본 논문에서는 이러한 과업수행계획 수립에서부터 시공준비단계, 본작업 시행단계, 후속작업단계에 이르기까지의 상세 내용과 더불어 서행속도 기준 수립에 관한 내용을 제시하고자 한다.
본 논문은 300km/h로 고속운행중인 경부고속선에 중간역사인 오송역과 김천구미역을 신설하기 위한 구내 분기기 설치작업에 대한 실무경험에 관한 내용으로서 작업의 특징은 고속운행선상에 F46번 2틀과 F26번 4틀을 짧은 야간 차단시간(6시간)에 안전하게 시공하고, 열차이용객의 불편을 최소화함과 동시에 최대한 열차운용에 지장이 없도록 개통 초기 열차서행속도를 90km/h로 하는 것을 목표로 진행되었다.
제안 방법
기존의 운행선상의 분기기 부설에서는 분기기 부설후 다짐시 최종면맞춤을 고려하여 공사시행전 분기기부설 전구간을 크리너장비 등을 사용하여 일시에 60mm 하로 한 후 분기부설을 마치고 일괄적으로 최종면에 대한 면맞춤 다짐을 시행하였다. 그러나, 고속선의 경우에는 기존에 잘 다짐된 도상자갈의 흐트러짐을 최소화하기 위하여 분기기구간 일괄하로방식 대신 파트별 구간에 대하여 공사 시행중에 일시 60mm 하로 후 원상복구하는 부분하로방식을 채택하였다.
그림에서 보는 바와 같이 이음매판의 길이를 연장하고 클램프 설치수를 늘렸으며(6공 616mm → 13공 1500mm), 기존선과 분기부와 연결시 기존선은 2공을 천공하여 볼트를 체결하고 분기부는 응급이음매판 클램프로 체결하는 방법을 고안하였다.
야간의 온도변화에 따른 레일의 축력과 신축이 분기기에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 분기기 양단에 신축이음매를 설치하여야 한다. 레일응력 해소를 위한 레일신축이음장치는 임시로 사용되는 점을 고려하여 그림9.와 같이 50kg용 목침목용 일단신축이음장치를 적용하였고 전.후로 UIC-50kgN용 중계레일을 적용하였다.
분기기 부설은 기존 경부선에의 부설경험과 분기기 제조사와의 협의를 통해 F45, F26 분기기를 5부분으로 나누어 차례대로 부설하는 것으로 계획하였다. 주요 부설장비로는 신설선 또는 운행선상에 분기기 또는 신축이음장치를 효율적으로 시공이 가능한 리프팅유닛을 공사에 투입하는 것으로 하였다.
세 번째 방안은 분기기 부설과 동시에 STT와 함께 DTS를 2회 투입하여 도상을 안정화시키는 작업을 시행하였다. 자료(5,6)에 의하면 DTS는 초기도상압밀에 큰 효과가 있으며 DTS 1회 작업당 도상횡방향 안정성에 미치는 효과는 약 10만톤의 열차통과하중과 동등하게 간주되고 있다.
운행중인 고속선에서의 단계별 서행절차는 국내외에 사례가 없는 관계로 우선적으로 도표2.의 “철도건설사업시행지침”과 기존 경부고속선의 궤도보수 후 속도향상 경험을 참고하였다.
위 표2.에서 기준한 공사시행후 초기 40km/h 서행은 고속선의 열차운용에 큰 지장을 줄 수 있다는 철도운영자의 의견을 고려하고 열차지연에 따른 철도이용자의 불편을 최소화하기 위하여 초기서행속도를 90km/h로 상향조정하는 방안과 함께 열차안전운행이 확보되는 범위에서 가능한 단계별 서행기간을 단축하는 방안에 대하여 중점적으로 검토하였다.
분기기 부설은 기존 경부선에의 부설경험과 분기기 제조사와의 협의를 통해 F45, F26 분기기를 5부분으로 나누어 차례대로 부설하는 것으로 계획하였다. 주요 부설장비로는 신설선 또는 운행선상에 분기기 또는 신축이음장치를 효율적으로 시공이 가능한 리프팅유닛을 공사에 투입하는 것으로 하였다.
성능/효과
고속선에서 분기기를 부설하는데 있어 가장 중요한 요소는 첫째, 야간차단작업시간내에 분기기를 안전하게 설치하고, 둘째, 초기 서행속도 90km/h를 확보하여 승객의 편의와 철도운용의 효율을 증가시키며, 셋째, 작업 이후에 정상속도에 이르기까지 안전하고 효율적인 단계별 서행계획을 수립하는데 있음을 알 수 있었다.
기존 고속선의 선로보수작업후 단계별 속도향상 사례는 공사직후 90km/h을 초기서행속도로 하고 차례로 자동계기운전이 가능한 170km/h, 230km/h, 300km/h 순서로 속도향상을 하였으며, 단계별로 선로 상태를 감안하여 1~2개월간의 선로안정기간을 유지하고 있었다.
두 번째 안전성 확보 방안은 전단계에서 시공된 이음매구간에 대하여는 용접이음을 동시 시행하여 응급이음매판의 위험을 최소화 하였다.
또한, 단계별 열차서행계획도 기존의 서행계획 대신 원활한 열차운행과 안전을 보장하는 방향으로 수정하여 서행기간을 최소화 하는 것으로 검토하여 시공을 완료하였다.
초기 서행속도 90km/h를 확보하기 위한 방안으로는 응급이음매판의 개량, 조기용접시공, 동적다짐장비의 투입이 중요하고 작업 이후에 정상속도에 이르기까지 서행기간을 단축하는 방안으로는 기존선 자갈의 흐트러짐을 최소화는 작업방법과 작업이후의 선로상태를 고려한 적절한 유지관리가 중요함을 알 수 있었다.
초기 서행속도 차이에 따른 열차지연시간을 검토하기 위하여 천안아산~대전역간 63.161km 구간에 대한 운전시뮬레이션인 TPS 검토결과, 정상운행시 16.33분이 소요되나 그림3.과 그림4.에서 보는 바와 같이 공사기간동안 40km/h 서행일 경우 32분이 소요되어 정상속도에 비교하여 약 16분 지연이 예상되고 90km/h 서행일 경우에는 23분이 소요되어 약 7분의 열차지연이 예상되었다.
후속연구
마지막으로, 본 과업을 계기로 고속선상에서 선로공사시행시 열차서행계획에 대하여 철도건설사업시행지침에 추가하는 방안이 필요할 것으로 판단되며, 고속분기기 부설공사를 안정적으로 시행하는 데 있어 분기기설치기(리프팅유닛)와 같은 기계장비가 사용함으로서 안전 및 품질을 향상시킬 수 있었으므로 향후 신설선이나 운행선상의 분기기 부설에 있어 이러한 기계화장비의 적극적인 사용 확대가 바람직할 것으로 사료된다.
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