• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.895-904
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• 2008

장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 $Newmark-{\beta}$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-76
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• 2016

아스팔트콘크리트 궤도는 궤도구조에서 유지관리와 경제적 측면에서 많은 장점들을 가지고 있어 최근 많은 관심을 받고 있다. 이와 더불어 개발에 따른 실용성을 효과적으로 검증할 수 있는 방법 또한 제시되어야 한다. 본 연구에서는 기 개발된 아스팔트콘크리트 궤도에서 사용된 아스팔트콘크리트 재료의 탄성 및 점탄성 특성과 주어진 설계 두께를 고려한 수치해석을 통하여 아스팔트콘크리트 궤도에서 발생 가능한 동적특성을 분석하였다. 해석의 불확실성을 줄이기 위하여 3차원 동적해석을 수행하여 실제적인 거동분석이 가능하도록 하였으며, 궤도노반의 영향거리 분석을 통한 최적 모델링 도출과 무한요소 경계조건을 이용하여 반무한지반을 고려하였다. 아스팔트콘크리트 도상을 등방 탄성체로 간주한 기본설계 조건에서의 거동을 점탄성재료 조건과 비교하였으며 동적증폭계수 산정을 통하여 아스팔트 콘크리트 궤도의 향후 설계방향을 제시하고자 하였다.

• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.253-262
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• 1998

본 연구에서는 경부고속철도의 주요 교량형식인 PSC 박스교량을 3차원 뼈대요소를 사용하여 모형화하였으며, 궤도불규칙성의 형상은 지수 스펙트럴 밀도함수를 사용하여 생성시켰다. 경부고속철도차량(K-TGV)중 동력차는 17자유도의 3차원 주행열차로 모형화하였고, 이러한 교량, 궤도불규칙성 및 차량 모형을 이용하여 교량과 차량의 상호작용을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 동적해석을 위한 교량과 차량의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 사용하여 유도하였으며, 운동방정식의 수치해석에는 Newmark-β법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 동력차의 주행에 의한 교량의 시간이력곡선을 구하였으며, 궤도불규칙성의 영향을 분석하였다. 또한 도상의 유무에 따른 교량동적거동의 특성과 함께 열하중의 편심의 영향도 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.147-153
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• 2012

철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적거동 분석은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 특히, 콘크리트궤도는 강성기여와 질량기여를 통해 철도교량의 동특성을 변화시킬 수 있음에도 불구하고 일반적으로 철도교량 동적해석 시 질량으로만 고려되어진다. 본 연구에서는 실제 콘크리트궤도가 부설된 거더시험체를 제작하여 철도교량의 정 동적거동을 분석하였다. 또한, 궤도질량만을 고려한 경우와 궤도강성을 고려한 수치해석을 통해 중립축 위치와 고유진동수를 실험치와 비교 분석하였다. 이를 통해 콘크리트궤도 부설 철도교량의 경우 정량적인 산정이 가능한 콘크리트궤도의 강성과 질량을 고려한 해석값이 실험값과 근사한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트궤도 부설 철도교량에 대한 동적설계 및 동적안정성 분석 시 콘크리트궤도의 강성과 질량을 함께 고려할 것을 제안하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.870-873
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• 2008

레일패드는 궤도전체의 탄성확보 뿐만 아니라 열차하중에 의해 침목으로 전달되는 충격을 완화시켜 침목과 도상의 파손을 방지하는 역할을 하는데, 통과톤수의 증가와 기후적 요인에 의하여 패드가 열화되면 패드의 강성이 증가하게 된다. 패드의 강성이 증가하게 되면 레일을 통해 침목으로 전달되는 충격하중이 증가하게 되어 침목의 파손을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 침목하면의 도상에도 과도한 충격하중을 전달하여 도상의 손상을 가속화시킬 수 있다. 또한 레일패드의 강성변화는 궤도의 소음과 레일의 파상마모의 진전에도 영향을 미치게 된다. 따라서 레일패드의 공용기간 중에 적정한 강성을 유지할 필요가 있으며, 통과톤수의 증가에 따른 레일패드의 경화도를 산정하는 방법과 레일패드의 경화가 궤도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하여 레일패드의 교체주기에 관한 기준을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 슬래브의 질량과 일정속도대역에서의 패드강성의 민감도분석을 하여 그 결과를 비교하고 레일패드경화에 따른 대상궤도의 동적거동을 수치해석을 통하여 패드강성과 차량주행속도에 따른 윤중의 변동량과 레일의 변위, 가속도 그리고 침목의 변위, 가속도의 변화정도를 분석해 보았다. 궤도시스템의 동적해석을 위한 해석 프로그램으로는 네덜란드 델프트 공과대학에서 개발된 궤도시스템 전용 해석 프로그램인 DARTS(The dynamic analysis of a rail track structure)를 사용하였다. 대상궤도는 국내 1단계 경부고속철도에서 사용되고 있는 3중보 무도상궤도를 사용하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.29-38
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• 2015

이 연구에서는 열차가 교량 접속부를 통과하면서 발생되는 동적상호작용 문제를 유한요소해석프로그램을 이용하여 검토하였다. 해석대상구간에서의 궤도틀림조건은 부등침하량을 삼각함수를 이용하여 이상화하고, 철도공사 선로 보수기준을 만족하는 최대 궤도틀림 한계치를 해석조건으로 설정하였다. 해석대상이 되는 접속부 구조물의 체결장치 아래 부분은 모두 3차원 입체요소로 모형화하였으며, 해석비용을 줄이기 위하여 1/2 궤도부분만을 모형화하였다. 경계조건은 평면변형률상태에 준하는 것으로 차량-궤도 동적상호작용해석을 수행하였다. 국내 콘크리트궤도용 표준 접속부에서의 궤도틀림에 따른 열차 주행시 동적상호작용해석을 수행하여 윤중감소율과 차체수직진동가속도를 살펴보았으며, 접속부의 시멘트 안정처리골재, 일반골재, 일반토사구간에서의 발생된 최대 Mises응력으로 동적거동을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.345-355
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• 2007

장대레일은 동절기에 기온하강으로 인한 인장력을 발생하는데 중위온도 이하로 떨어져 파단이 발생되면 인장파단과 레일 간에 틈이 발생되며 이를 개구부라 한다. 이 개구부를 차륜이 통과하면 충격하중이 발생하며, 큰 손실이 발생할 수 있는 열차탈선이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 동적해석을 위해 개구부를 가진 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 수정된 Newton-Raphson 방법에 근거한 Newmark - $\beta$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수를 조건으로 수치해석을 수행하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.500-507
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• 2001

본 연구에서는 콘크리트도상궤도의 일본식 프리캐스트식 슬래브 궤도와 수정된 단면궤도에 대하여 유한요소 해석을 위한 새로운 강성행렬의 조합을 통하여 각 요소들간의 상호 작용에 대하여 파악하였으며, 상용 프로그램의 이용하여 열차의 횡방향 및 종방향 하중에 대한 정적 해석 및 열차하중을 일련의 주기함수로 가정한 동적 해석을 실시하여, 이미 제안된 바 있는 개선된 단면과 기존의 구조 형식과의 거동의 차이를 파악하였다. 종방향 정적 해석의 결과, 개선된 단면의 응력이 기존의 슬래브궤도의 돌기부에서의 응력 보다 작은 값이 나타났으며, 횡하중에 대한 정ㆍ동적 해석을 수행한 결과 새로운 슬래브 궤도에서 미소하나 변위량의 감소가 발생하였다. 그러나 동적 해석의 결과, 새로운 궤도 시스템이 기존의 일본식 슬래브궤도 시스템에 비하여 가속도 값이 약 30% 이상의 상당한 감소가 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.974-982
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• 2009

본 연구는 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려한 설계기법에 대한 효율성 및 경제성을 증명하기 위하여 수행하였다. 신뢰성에 기초한 생애주기비용 최적설계는 기존 설계기법에 의한 설계, 초기비용에 기초한 최적설계, 등가 생애주기비용 최적설계에 의한 최적설계와 비교하기 위하여 5$\times$(1@50m) 경간 소수주형 교량을 대상으로 적용하였다. 신뢰성에 기초한 최적설계 결과 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려한 고속철도 교량 설계 단면이 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려하지 않은 설계 단면보다 훨씬 효율적임을 확인 하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.145-155
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• 1997

본 연구에서는 ANSYS와 ABAQUS 상용 유한요소 코드를 이용하여 궤도차량의 정적.동적 해석을 충격하중과 주행하중에 대해서 수행하였다. 궤도차량이 충격하중을 받을 때 최대 동적 Von Mises응력은 상판의 빔보강재와 레이스링사이에서 발생하였으며 응력수준은 390-450MPa이다. 정하중에 대한 동하중수 1.6을 고려했을 경우 동적 해석과 동적하중계수가 포함된 정하중 해석은 유사한 결과를 보이고 있다. 과도응력은 주로 레이싱링 주위에서 발생하고 있다. 주행하중의 경우 최대응력은 로드휠 유기압 현가장치 #1번에서 450MPa정도이며, 정적해석과 비선형 해석의 결과가 유사하다.