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문제 정의
- 본 연구에서는 경부고속철도의 자갈궤도 및 콘크리트궤도에서 열차주행안전측면에서 관리해야할 레일패드 강성의 상한값을 차량 및 궤도의 동특성과 운영환경을 고려하여 결정하는 방법을 제시하였다. 연구결과로부터 열차주행안정성 측면에서 콘크리트궤도 레일패드강성의 상한값을 120kN/mm로 정하는 것이 타당하다고 판단되었다.
- 본 연구에서는 경부고속철도의 콘크리트궤도에서 열차주행안전측면에서 관리해야할 레일패드강성의 상한값을 차량 및 궤도의 동특성과 운영환경을 고려하여 결정하는 방법을 제시하였다. 차량과 궤도의 상호작용의 해석의 중요 입력파라메타인 궤도틀림과 관련하여 프랑스 및 독일에서 제시한 궤도틀림 PSD(Power Spectral Density)와 경부 1단계구간 콘크리트궤도에서 계측한 궤도틀림 자료를 통하여 얻은 PSD를 기초로 하여 넓은 범위의 주파수영역에서 적용할 수 있는 콘크리트궤도의 궤도틀림 PSD를 제시하였다.
- 연구에서는 열차주행안전성 측면에서 자갈궤도와 콘크리트 궤도에서 레일패드 강성에 따른 동적 윤중 감소율이 누적빈도를 고려한 동적 윤중감소율의 허용한도기준 만족여부를 판단하였다. 이를 위해 콘크리트 궤도의 경우 앞서 제시한 궤도틀림 기본모델의 80%을 적용하여 해석을 수행하였다.
가설 설정
- 국내 고속철도구간 궤도틀림을 기초로 콘크리트구간에서는 대체로 장파장구간에서는 40%정도로 작지만 단파장 영역에서는 독일 고속철도와 비슷한 것으로 가정하여 참조 PSD의 80%를 기준 입력값으로 정하였다.
- 그림 1은 차량과 궤도의 수직방향 상호작용 해석모델을 나타낸다. 차량 서브모델(Sub-model)은 차체와 2개의 대차, 그리고 4개의 윤축(wheelset)으로 구성되며, 이들은 각각 강체운동을 하는 것으로 가정하여 질점(lumped mass)으로 모델링된다. 차체와 대차를 연결하는 2차 현수장치와 대차와 윤축을 연결하는 1차 현수장치는 스프링과 감쇠(damping) 요소(element)로 모델링된다.
- 차체와 대차를 연결하는 2차 현수장치와 대차와 윤축을 연결하는 1차 현수장치는 스프링과 감쇠(damping) 요소(element)로 모델링된다. 차량은 수직운동만 하는 것으로 가정하여 10개의 자유도 시스템으로 나타낸다. 궤도 서브모델은 레일 체결구가 강성노반 위에 놓인 것으로 하여 각각 탄성보로 모형화하였다.
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