• 대한토목학회논문집
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• 제32권6D호
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• pp.663-671
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• 2012

철도노선에 콘크리트궤도가 본격적으로 적용되고, 승차감 향상 및 고속화와 궤도유지보수비용 저감을 위해 장대레일의 수요가 급증하고 있다. 그러나 국내의 콘크리트궤도 현장 적용년수가 길지 않아 실제 현장에서 반복적인 열차하중을 받아 장대레일이 파단된 사례가 현재까지 없기 때문에 실제 현장 데이터를 이용하여 장대레일의 수명을 예측하고 교체주기를 산정하는 것은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 차량/궤도 상호작용해석을 통해 레일에서 발생하는 응력을 검토하여 그 해석결과 값에 대해 중회귀분석을 수행하여 운행속도와 표면요철에 따른 레일 휨응력 예측식을 도출하였다. 최종적으로 산정된 예측식을 이용하여 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명을 예측하였다.

• 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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• 제12권4호
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• pp.574-581
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• 2009

장대레일이 교량구간에 설치되면, 궤도와 교량의 상호작용에 의하여 부가축력과 변위가 발생하게 되므로 설계단계에서 장대레일의 부가축력 및 변위 검토가 필요하다. 본 논문에서는 장대레일 상호작용에 영향을 미치는 주요 인자들을 변수로 종방향 상호작용해석을 수행하였으며, 교량설계단계에서 장대레일 부가축력 및 변위 검토를 간단히 수행할 수 있도록 설계차트로 정리하였다. 본 논문에 제시된 설계차트는 일반철도 교량에 대한 결과로써, 강교량 및 콘크리트 교량, 지갈궤도 및 콘크리트궤도, 단순교(FM방식) 및 연속교(MFM방식)에 대하여 하부강성 및 상부강성별 설계차트로 구분하여 제시되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.565-573
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• 2009

장대레일이 교량구간에 설치되면, 궤도와 교량의 상호작용에 의하여 부가축력과 변위가 발생하게 되므로 설계단계에서 장대레일의 부가축력 및 변위 검토가 필요하다. 본 논문에서는 장대레일 상호작용에 영향을 미치는 주요 인자들을 변수로 종방향 상호작용해석을 수행하였으며, 교량설계단계에서 장대레일 부가축력 및 변위 검토를 간단히 수행할 수 있도록 설계차트로 정리하였다. 본 논문에 제시된 설계차트는 고속철도 교량에 대한 결과로써, 강교량 및 콘크리트 교량, 자갈궤도 및 콘크리트궤도, 단순교(FM방식) 및 연속교(MFM방식)에 대하여 하부강성 및 상부강성별 설계차트로 구분하여 제시되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.193-200
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• 2014

본 연구에서는 도시철도 콘크리트궤도 장대레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 장대레일 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 콘크리트궤도 장대레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일 피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1179-1189
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• 2015

장대레일을 적용한 교량상 콘크리트 궤도는 온도하중 및 시제동 하중에 의하여 종방향 상호작용력이 크게 발생하며, 이를 해소하기 위하여 활동체결장치 또는 저체결력 체결장치와 같은 특수체결장치를 적용하거나 레일신축이음장치를 설치하여야 한다. 슬라이딩 슬래브 궤도는 교량과 궤도 슬래브 사이에 슬라이드층을 두어 상호작용을 저감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 슬라이딩 궤도와 일반 콘크리트 궤도를 적용한 교량에 대하여 상호작용 해석 결과를 제공한다. 해석 결과 슬라이딩 궤도를 적용함으로써 장대레일에 발생하는 부가 축력을 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 그 차이는 장경간 및 연속교에서 더욱 큰 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.315-323
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• 2010

장대레일 교체주기는 자갈궤도 레일두부 표면요철과 레일 휨피로의 상관관계 분석을 통해 산정되었다. 본 연구에서는 국내 도시철도(서울메트로) 콘크리트궤도에서 레일두부 표면요철량에 따른 레일 휨응력을 측정하였다. 또한, 콘크리트궤도 레일두부 표면요철, 속도와 레일 휨응력의 상관관계를 분석하였다. 결론적으로, 중회귀분석을 통해 운행속도(U), 표면요철(v, w)에 따른 레일 휨응력(Y) 예측식을 도출하였다. 본 연구결과는 콘크리트궤도 장대레일 교체주기를 수립하기 위한 기초데이터로 활용이 가능할 것이다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.383-392
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• 2018

본 연구에서는 비교적 경간이 긴 트러스교를 포함한 무도상 교량을 대상으로 장대레일을 부설할 때 궤도-교량 상호작용으로 인한 레일 부가 축응력과 교량 지점 반력 등의 변화를 검토하여 레일 장대화를 위한 개량 방안을 분석하였다. 연구결과에 따르면 무도상 교량에서 장대레일을 부설할 경우 레일 부가 축응력과 지점 반력이 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 레일 부가 축응력은 횡저항력을 충분히 확보할 경우 수용 가능하지만, 지점 반력이 증가하게 될 경우 받침이나 교각의 손상이 우려되고 대규모 보수 보강을 필요로 하므로 지점 반력을 완화시킬 수 있는 방안을 강구할 필요가 있다. 교량 가동단의 마찰저항을 고려하는 경우 레일 부가 축응력은 감소하지만 지점 반력에 미치는 영향은 매우 작은 것으로 나타났다. 반면 궤도 종저항력이 작아지면 레일 부가 축응력과 지점 반력이 모두 큰 폭으로 감소하는 것으로 나타났으며, 레일 부가 축응력이 큰 일부 구간에 ZLR 체결장치를 적용하는 경우 레일 부가 축응력 뿐 아니라 교량 지점 반력이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 무도상 교량의 레일 장대화를 위하여 일부 ZLR 체결장치를 적용하고 궤도 종저항력을 줄이는 방안이 매우 효과적이라고 판단된다.

• 철도저널
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• 제19권6호
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• pp.12-24
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• 2016

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1191-1198
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• 2015

본 연구에서는 국내 일반철도 새마을호 동력차 및 궤도조건을 고려한 차량/궤도 상호작용해석을 수행하였다. 레일표면요철에 따른 레일휨응력을 분석하였고, 레일 휨응력예측식을 도출하였다. 또한, 일반철도 레일강의 S-N선도를 이용한 피로해석을 수행하였다. 파괴확률에 따른 레일피로수명을 산정하였고, 레일연마에 따른 레일표면요철 제거 및 레일휨응력 저감효과를 고려한 레일피로수명 평가를 수행하였다. 따라서, 국내 일반철도에서 레일연마 시행방법에 따른 레일피로수명을 평가하여 제시하였다.