초록 ▼

본 연구에서는 아스팔트를 이용한 고속 대역에 적합한 신개념의 노반 및 궤도 구조를 개발을 최종목표로 하고 있다. 당해연도에는 철도 특성을 반영한 아스팔트 혼합물 및 배합설계법을 개발하고 아스팔트 노반 직결궤도 성능평가 및 아스팔트 궤도 침목과 패널의 상세설계와 시작품 평가를 수행하였다. 주요 연구내용은 다음과 같다.
○ 철도용 아스팔트 개발을 위하여 아스팔트 궤도종류에 따른 혼합물과 배합설계법을 개발하고 1차년도에 개발한 개질제를 검증·보완
○ 아스팔트 노반에 대한 콘크리트 패널 또는 침목의 수평방향 저항력 확보를 위한

본 연구에서는 아스팔트를 이용한 고속 대역에 적합한 신개념의 노반 및 궤도 구조를 개발을 최종목표로 하고 있다. 당해연도에는 철도 특성을 반영한 아스팔트 혼합물 및 배합설계법을 개발하고 아스팔트 노반 직결궤도 성능평가 및 아스팔트 궤도 침목과 패널의 상세설계와 시작품 평가를 수행하였다. 주요 연구내용은 다음과 같다.
○ 철도용 아스팔트 개발을 위하여 아스팔트 궤도종류에 따른 혼합물과 배합설계법을 개발하고 1차년도에 개발한 개질제를 검증·보완
○ 아스팔트 노반에 대한 콘크리트 패널 또는 침목의 수평방향 저항력 확보를 위한 아스팔트 궤도구조별 전단키를 개발, 전단저항 시험을 통한 성능평가를 수행하고 전단키와 그 시공방법에 대한 특허출원 및 등록을 완료하였으며, 아스팔트 노반과 침목 및 패널 사이의 마찰력 증가와 고르지 못한 표면에서 발생할 수 있는 응력집중 현상을 방지하기 위하여 부설하는 토목섬유의 성능평가와 마찰시험을 수행
○ 유도상 아스팔트 노반의 적용성과 성능평가를 위하여 실대형 실험과 모형토조 시험 결과를 분석하고 수치해석 결과와 비교분석하여 유도상 아스팔트 노반과 강화노반의 최적두께를 결정
○ 아스팔트 노반 직결궤도용 침목에 대한 상세설계를 실시하고 안전성 평가를 위한 구조해석을 실시하여 여러 가지 타입의 침목 및 패널 시제품을 제작하여 정·동적 휨강도 시험을 수행하여 침목의 성능을 평가
○ 궤도 하부구조 및 아스팔트 노반 재료 물성 정량화 및 역학적 특성을 평가하고 공용성 모형을 개발하여 아스팔트 노반 및 궤도구조의 설계로직 개발
○ 타 궤도 구조와의 경쟁력 확보방안 도출을 위해 초기비용, 유지관리비용, 해체폐기비용을 고려한 궤도종류별 LCC 분석을 수행하여 경제성을 비교·분석

Abstract ▼

Ⅳ. Research Outcome
1. Development of asphalt mixture for different track strucure
가. Suggestions of technical requirements including characteristics and commonality level of modified asphalt for new tracks
● Characteristics and commonality levels of modified asphalt have been suggested for

Ⅳ. Research Outcome
1. Development of asphalt mixture for different track strucure
가. Suggestions of technical requirements including characteristics and commonality level of modified asphalt for new tracks
● Characteristics and commonality levels of modified asphalt have been suggested for meeting the requirements of asphalt roadbed for new tracks.
● The uses of modified asphalt with commonality levels of PG 64-22 and PG 76-22 have been suggested. Note that this modified asphalt is a mix of straight asphalt(AP-5) and 1.5∼5wt% of SBS.
나. Development of modified asphalt binder
● Characteristics of asphalt modifier for each track systems have been investigated These included dissolution rate, ductility, elastic resilience, commonality in high temperature and so on.
● Characteristics of ARMA(Chemical Additive and Rubber Modified Asphalt) binder for the ballastless track that adopted a direct interface between asphalt roadbed and sleepers have been investigated.
다. Development of asphalt mixture
● Asphalt mix design methods for each ballastless tracks have been suggested STE-R23 was suggested for the ballastless track with track concrete layer on the top of asphalt roadbed. STE-R2 and ARMA were suggested for the ballastless track adopting a direct interface between asphalt roadbed and sleepers.
● Characteristics of the asphalt mixture have been investigated. These included the resistance to moisture, resistance to plastic deformation, shear bond strength, low temperature behaviour.
2. Investigation into the ballasted track
가. Small-scale model tests for investigating into the ballasted track
● The behaviour of asphalt roadbed have been investigated using the measurements of pressure, displacement, and strains obtained from the model tests.
● Development of simple design algorithm for the interface between track and asphalt roadbed has been developed based on the assumption of permanent deformation.
나. Numerical analyses for investigating into the ballasted asphalt track
다. Design of the asphalt thickness for the ballasted track taking into account economic feasibility
● Numerical analyses have been carried out for investigating mechanistic characteristics of the track using GEOTRACK and KENTRACK.
● 3D numerical analyses have been carried out for investigating into design life of the asphalt roadbed using train load of a KTX.
● Design of asphalt thickness has been carried out using LCC analyses.
3. Development of the ballastless asphalt tracks
가. Investigation into the geotextile for asphalt roadbed
나. Development of wide sleepers for ballastless track adopting a direct interface between asphalt roadbed and sleepers
● Design of wide sleepers has been carried out.
● Design of cross-section using structural analyses has been carried out.
● Parametric study of asphalt thickness has been carried using numerical analyses.
● Shear key has been developed for wide sleepers.
다. Development of concrete panel for asphalt roadbed
● Design of concrete panel has been carried out.
● Longitudinal and horizontal flexural stresses have been investigated using structural analyses.
● A prototype of the panel has been fabricated and tests have been carried out.
● Shear key has been developed for the panel.
라. Full-scall tests for investigating into the ballastless track adopting a direct interface between asphalt roadbed and sleepers
● Movements of the ballastless track have been investigated in response to static and dynamic loadings.
● Design life of the ballastless track has been investigated using strain measurements at the bottom of asphalt roadbed layer.
4. Design method of asphalt track
가. Laboratory tests for investigating into characteristics of the asphalt mix properties
● Characteristics of asphalt binder, aggregates, and the mixture have been investigated.
나. Physical experiments investigating into the characteristics of asphalt roadbed for characterizing material properties
● Resonant column tests have been carried out for investigating into the shear modulus(G), shear strain(γ), damping ratio(D)
● Relationship between the results of plate loading test and resonant column test has been investigated.
● The results of plate loading tests have been investigated based on recalculated strain influence factor with PLAXIS program.
다. Development of a algorithm for design method of asphalt track
5. Economic appraisal using probabilistic LCC analyses
● Probabilistic LCC analyses have been performed in this year in order to improve the uncertainty associated with the use of definite LCC　analyses carried out in the first year.
● Application of input values for LCC analysis based on 1 km of single railway line including initial cost, diagnosis cost, repairing cost and maintenance cost with replacement cost, and discarding cost.
● The economic appraisal carried out in this year suggested that possible cost saving is 871,311 thousand won (24.59%) if adopting asphalt track in favour of ballasted track, on the other hand the possible cost saving is 38.948 thousand won (1.44%) in favour of concrete slab track.
● The economic appraisal carried out in this year suggested that even though initial cost for asphalt track is higher than the initial cost for ballasted track, by the time of a thirteenth year and onward asphalt track will have become more economical than ballasted track.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 7
• 요 약 문 ... 9
• SUMMARY ... 20
• Contents ... 27
• 목 차 ... 29
• 표 목 차 ... 31
• 그 림 목 차 ... 40
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 61
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 61
• 제2절 연구개발 목표 및 범위 ... 64
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 64
• 2. 연구내용 및 범위 ... 65
• 제2장 국내외 기술개발현황 ... 68
• 제1절 국내외 특수 아스팔트 현황 ... 68
• 1. 국외 철도 아스팔트 현황 ... 68
• 2. 국내 아스팔트 현황 ... 72
• 제2절 철도 아스팔트 노반 및 궤도현황 ... 85
• 1. 국외 철도아스팔트 노반 및 궤도 설계법 ... 85
• 2. 국외 아스팔트 궤도 현황 및 특성 ... 100
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 114
• 제1절 궤도구조별 아스팔트 혼합물 개발 ... 114
• 1. 궤도구조별 개질 아스팔트의 목표 및 공용성 등급제안 ... 114
• 2. 개질 아스팔트 바인더 개발 ... 118
• 3. 아스팔트 혼합물 개발 ... 148
• 제2절 유도상 아스팔트 노반 성능평가 ... 213
• 1. 실내 모형토조실험을 통한 아스팔트 노반 성능 평가 ... 213
• 2. 수치해석에 의한 아스팔트 노반의 거동 분석 ... 229
• 3. 경제성을 고려한 유도상 아스팔트 노반 최적 두께 결정 ... 240
• 제3절 아스팔트 궤도 개발 ... 268
• 1. 아스팔트 노반용 지오텍스타일 성능 검토 ... 268
• 2. 아스팔트 직결궤도용 광폭침목 개발 ... 275
• 3. 아스팔트 노반용 콘크리트 패널 개발 ... 306
• 4. 아스팔트 직결궤도 특성 분석을 위한 실대형 실험 ... 357
• 제4절 아스팔트 노반 궤도 설계법 ... 379
• 1. 아스팔트 노반재료의 물성정량화를 위한 실내시험 ... 379
• 2. 궤도하부구조 물성정량화를 위한 실내 및 현장시험 ... 429
• 3. 아스팔트 궤도설계법 잠정 로직(안) 개발 ... 474
• 제5절 확률적 LCC 분석을 통한 경제성 평가 ... 486
• 1. 아스팔트 궤도구조의 LCC 분석 ... 486
• 2. 위험사건에 따른 궤도 구조별 위험도 평가(PRA) ... 496
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 502
• 제1절 연구개발목표 달성도 ... 502
• 제2절 관련 분야 기술발전에의 기여도 ... 503
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 505
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 506
• 제7장 참고문헌 ... 507
• 끝페이지 ... 521