• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.667-674
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• 2022

침목플로팅궤도(STEDEF)의 콘크리트침목은 2개의 콘크리트블럭을 타이바로 연결하여 구성된 형태이며 침목방진패드 및 침목상자와 도상 콘크리트층에 매립되어 레일로 전달되는 열차하중을 지지하고 하중을 도상으로 분산시키는 역할을 수행하는 주요 궤도구성품이다. 침목방진패드는 열차의 반복운행에 따른 누적하중 증가, 장기간 사용에 따른 열화로 인해 재료적 성능이 저하되어 다른 궤도구성품의 손상을 유발할 수 있다. 실제 형상과 동일한 3D 모델링으로 운행하중 조건에서 발생되는 침목플로팅궤도구조의 거동을 파악하고, 수치해석을 통해 침목방진패드의 스프링강성 변화가 콘크리트침목의 손상에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 침목방진패드의 좌·우측 스프링강성 증가는 콘크리트침목의 최대 응력 및 인장응력, 변위는 증가하고 레일 직하부 침목의 최대 압축응력은 감소하며, 타이바접촉부 콘크리트에서 응력집중이 되는 것으로 분석되었다. 이는 현장조사결과의 콘크리트침목 손상유형과도 일치하는 것으로서 침목방진패드의 장기간 사용에 따른 스프링강성 변화는 콘크리트침목의 응력 증가를 초래할 수 있으며, 좌우 침목의 침하량의 차이가 증가되어 콘크리트침목의 손상에 영향을 미칠 수 있음을 해석적으로 입증하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.833-838
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• 2024

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)는 침목상자와 침목방진패드를 이용하여 침목과 콘크리트 도상을 구조적으로 분리하여 콘크리트 도상에 전달되는 진동을 감소시키는 구조이다. 최근에는 20년 이상 공용중인 침목플로팅궤도의 침목방진패드 열화가 발생하고 있다. 이에 침목방진패드에 대한 성능을 평가하기 위해 침목방진패드 발췌 후 정적 스프링강성 시험을 수행하고 있다. 해당 평가기법은 사용 중인 침목방진패드를 반드시 교체한 후 평가를 수행한다. 그러나 궤도 고유진동수는 침목방진패드 스프링강성 및 콘크리트 도상의 융기와 침하에 따라 변화할 수 있다. 본 연구에서는 궤도 고유진동수를 평가하기 위해 모달시험기법을 사용하였다. 이를 위해 실험실 규모에서 침목상자 소재, 침목방진패드 스프링강성 및 콘크리트 도상 융기 및 침하에 따른 궤도 고유진동수를 모달시험을 이용하여 측정하였다. 침목플로팅궤도 고유진동수는 침목방진패드 스프링강성 변화에 따라 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 콘크리트 도상의 융기 및 침하에 따른 고유진동수 변화도 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제시한 모달시험기법을 이용하여 침목방진패드의 열화 및 뜬 침목 평가 등에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권3호
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• pp.335-340
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• 2020

본 연구는 도시철도 침목플로팅궤도인 STEDEF궤도구조에 사용되는 침목방진패드의 교체 필요성 및 궤도전반의 거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고자 침목방진패드 교체 전, 후의 궤도 동적거동을 현장측정을 통해 비교 분석하였다. 연구결과, 노후된 침목방진패드를 신품으로 교체하는 것만으로도 궤도지지강성의 균일성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 침목방진패드 교체를 통해 당초 설계 시 고려했던 궤도지지강성의 수준을 회복할 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 침목방진패드 교체 이후 측정 궤도충격계수가 대부분 설계기준 이하로 크게 저감되는 것으로 나타나 침목방진패드의 교체를 통해 궤도지지강성을 설계 당시의 수준으로 회복함으로써 동적 윤중 증폭을 감소시킴으로서 궤도에 작용하는 충격을 저감시킬 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 시기적절한 침목방진패드의 교체를 통해 궤도지지강성을 설계 시 고려했던 수준으로 회복시키고 궤도충격수준을 저감시킬 수 있으며 이는 궤도재료 전반의 내구성 확보 및 사용수명을 향상을 위해 중요한 요인인 것으로 분석되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권3호
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• pp.347-352
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• 2020

본 연구는 현장측정결과를 바탕으로 도시철도 침목플로팅궤도 (STEDEF)에 사용되는 침목방진패드의 스프링 강성 변화율에 따른 궤도충격계수 변화수준의 경향성을 분석하고, 현장측정결과와 실내 700만회 피로시험결과의 상관관계를 입증하였다. 또한 도시철도 STEDEF 궤도구조에 사용되는 침목방진패드의 비선형 피로거동특성이 고려된 침목방진패드의 피로영향선도를 제시하였다. 현장측정결과를 바탕으로 분석한 궤도충격계수-궤도지지강성 선도의 침목방진패드 스프링강성 변화율 30% 이상에 대한 궤도충격계수의 비선형 특성이 피로시험결과와 일치하는 것으로 분석되었다. 대부분의 침목방진패드 시료에서 침목방진패드 규격서에서 명시한 정, 동적 스프링강성 기준치를 상회하는 수준으로 나타났으며, 작은 하중범위에서의 변위가 큰 침목방진패드의 소재적인 특성을 감안할 때 열차하중을 부담하는 침목방진패드의 전체적인 탄성변위량이 클수록 연행집중하중으로 작용하는 열차 하중에 의한 탄성변위의 회복속도가 늦어지고 탄성변위향은 작아지게 되므로 정적 대비 동적 스프링 강성의 비가 커지게 된는 것으로 분석되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제7권3호
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• pp.517-522
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• 2021

약 본 연구에서는 도시철도 교량상 급곡선(R=180m) 구간에 부설되어 있는 침목 하부에 방진패드가 부착된 자갈도상 궤도구조의 콘크리트침목 손상유형에 대한 원인을 검토하고, 침목중량화 및 도상자갈 개량에 따른 콘크리트침목의 손상저감 효과를 분석하였다. 이를 위해 대상 교량에 부설되어 있는 콘크리트침목의 손상(균열) 발생 유형을 조사하였으며, 종합검측차를 활용하여 획득한 궤도틀림과의 상관관계를 통해 비교·분석하였다. 또한 수치해석 프로그램을 활용하여 궤도구조별 콘크리트침목 구성품에 발생하는 응력을 검토하여 개량에 따른 콘크리트침목의 손상 저감 효과를 입증하였다. 분석결과 궤도틀림이 심한 구간에서 침목의 축방향 균열이 주로 발생하였으며, 수치해석결과 궤도구성품 및 콘크리트침목에 발생하는 응력은 4-Anchor를 사용하는 체결구조에서 하중 분산 효과에 따라 발생하는 응력 수준은 작게 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.214-221
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• 2010

철도 선로에서 대표적인 취약개소로 분류하고 있는 터널-토공 접속구간은 하부 지지강성의 차이로 인하여 강성이 작은 구간에서 더 큰 침하가 발생하여 선로의 부등침하를 발생시켜 지속적인 유지보수 작업을 실시하여야 한다. 본 논문에서는 실제 현장구간의 터널-토공 접속구간에 대하여 도상자갈부에 설치된 일반 침목을 약 20m 대형침목으로 교체 후 윤중과 침목 침하량을 측정하여 개선효과를 비교하였다. 또한 수치해석을 이용하여 침목 크기와 간격 등을 변화시켜 레일압력, 도상 침하량 그리고 도상압력을 비교하였다. 현장계측과 수치해석결과 대형침목으로 교체한 경우 일반침목에 비해 윤중변동율과 침하량 등에서 약 10%의 개선효과가 있는 것 을 확인할 수 있었다. 또한 수치해석결과 대형침목의 경우 일반침목에 비해 레일저부압력, 침목침하량, 도상압력이 각각 9.3%, 4%, 14.5% 감소되었으며, 이중에서 도상압력이 가장 많이 감소되는 것을 확인하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.277-282
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• 2022

본 연구의 대상궤도구조인 침목플로팅궤도(STEDEF)는 상대적으로 얇은 콘크리트 침목(RC Block) 하부에 매우 소프트한 방진패드가 설치되어 있는 궤도형식으로서 방진패드가 콘크리트 강도 추정결과에 영향을 미칠 수 있을 것으로 예상되었다. 이에 본 연구에서는 일반적인 토목구조물의 콘크리트 압축강도 추정기법인 반발경도시험법을 철도 궤도의 콘크리트 침목에 적용하기 위한 현장 적용성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 일반적인 토목구조물과 다른 궤도구조의 특성이 반영된 콘크리트 침목의 강도추정기법을 분석하고자 공용중인 콘크리트 침목의 강도추정결과에 영향을 미칠 수 있는 매개변수 실험을 수행하였다. 연구결과, 콘크리트 침목의 단면형상을 고려한 적정 타격위치를 제시하였으며, 콘크리트 침목의 상태와 지지조건에 따른 강도추정결과의 차이를 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.34-42
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• 2018

아스팔트 콘크리트 궤도(ACT)의 변형을 최소화하고 구조적 안전성을 확보하기 위해서는, 열차 하중을 분산 및 저감시킬 수 있고 아스팔트 도상의 노출을 줄일 수 있는 광폭 형태의 콘크리트 침목이 필요하다. 본 연구에서는 형상 설계를 통해 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목을 개발하였으며, 유한요소해석을 통해 레일 좌면부 및 침목 중앙부에 대한 구조 안전성을 검토하였다. 또한 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 침목 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험 및 피로 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목은 균열 하중, 파괴 하중, 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 충족하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.39-44
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• 2009

차륜이나 기타 궤도주변의 구조물에 동에 충돌하여 유험을 초래할 수 있는 자갈비산 현상은 고속으로 달리는 열차의 하부에 유도되는 돌풍에 의해 발생 가능하다. 자갈비산을 방진하기 위한 방법 하나로 선로상의 자갈표면 유속을 감소시키는 높임침목이 사용되고 있다. 본 연구에서는 다양한 높임침목의 형상에 대하여 전산해석을 이용하여 그 공력특성을 분석하였다. 높임침목의 높이가 높아질수록 유도되는 유속은 감소하였으며 폭의 변화는 큰 영향이 없음을 확인하였다. 또한 높임침목의 형상 변화에 따라 자갈궤도면에 유도되는 유속을 검토하여 유동방향에 대하여 뾰족하고 각진 높임침목 형상이 효과적임을 알 수 있었다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.515-524
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• 2022

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 분기기는 콘크리트 도상에 매입된 목침목과 침목 하부의 침목방진패드로 구성된 방진궤도로서 침목방진패드의 열화 및 이에 따른 스프링강성의 변화가 침목지지조건의 변화를 초래할 수 있다. 현재 약 21년의 공용기간 동안 발생된 망간크로싱의 손상수량은 전체 부설수량 대비 약 17%로 조사되었으며, 사용 기간 15년 이후(누적통과톤수 약 5.5억톤)부터 손상 물량이 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 실물 망간크로싱과 차륜의 형상을 모사한 3차원 수치모델을 이용한 매개변수 해석(차륜의 위치, 침목지지조건 및 동적 윤중의 크기)을 수행하여 실제 현장에서 발생된 망간크로싱의 손상유형 및 발생원인을 분석하였다. 연구결과, 노즈부 주변 침목에 뜬침목이 발생된 경우, 설계 궤도충격계수가 적용된 동적윤중 작용 시 노즈부 단면의 발생응력이 항복강도를 초과하였으며, 이는 실제 현장에서 발생된 손상위치와 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 망간크로싱의 손상을 최소화하기 위해서는 노즈부 주변의 침목지지조건을 일정한 수준으로 유지하고, 손상된 망간크로싱 교체 시에는 침목 하부 경계조건의 균일성 확보를 위해 침목방진패드를 함께 교체하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다.