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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강윤석, 박용걸
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2016
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제 목 : 자갈도상 급곡선(R=60m)부 정척레일 이음매부 유지관리 연구
본 논문의 목적은 자갈궤도 레일 이음매부에서 발생하는 궤도(줄)틀림에 대한 원인을 분석하고, 대안에 대한 적절성을 구조해석을 통해 입증함에 있다.
도시철도건설규칙 제10조 「선로의 곡선반경의 크기는 시·도지사 등이 정한다」, 철제차륜형식 경량전철 차량 표준규격 기술규격 차량운행조건 「최소곡선반경 본선은 50m, 측선은 30m」 구간을 운행가능 하도록 규정하고 있다. 또한 사업 추진 과정에서 재원조달을 위해 민자사업으로 추진되고 있어 민간사업 제안자의 의지가 반영되기 쉬운 사업 구도로 진행되고 있다. 하여 사업비 절감을 위해 운영에 불리한 선형 및 배선계획이 이루어지는 사례(급곡선, 급기울기 등)가 발생되고 이런 과정속에서 유지보수에 불리한 선로가 부설되는 사례가 발생하고 있다.
또한 궤도구조 역시 철도설계편람(차량기지 궤도설계) 입·출고선 및 시운전선 구간의 침목배치 간격은 625mm로 계획하도록 되어 있으나, 대상구간의 침목배치간격은 833mm로 부설하여 궤도저항력 부족현상이 발생하는 등 문제점이 발생하고 있다.
대상구간은 급곡선(R=60m)부에 50kg N 레일을 침목간격 833mm에 레일이음매로 연결한 구간으로, 넓은 침목간격 배치에 따라 횡 저항력 부족으로 궤광 밀림이 발생하고 있다. 또한 급곡선(R=60m) 정척레일 사용으로 레일이음매부에서 레일의 복원력이 작용 이음매부에서 선형이 많이 틀어지는 현상이 발생하였다.
특히 이음매부 궤도(줄)틀림 발생 원인으로 직선 반듯한 레일을 곡선반경 60m인 곳에 설치 시 레일이 가지는 강성에 의해 본래의 모습(직선 레일로의 복원)으로 돌아가려 힘을 확인할 수 있었다. 곡선반경 60m 지점에 레일 부설시 레일 끝 단에서 발생하는 변위량(δ=839mm)은 레일 1개당 21.1kN의 횡방향 반력으로 작용 궤도에 상시 작용함을 확인할 수 있었다.
이에 본 논문에서는 레일 이음매부에서 레일 복원력에 의한 급격한 궤도(줄)틀림 저감하는 방안으로 궤광 외측에 H-Beam을 설치하여 이음매 침목을 지지하는 선로지지장치를 검토하였다.
또한 열차 운행에 따라 궤도에서 작용하는 하중이 선로지지장치에 전달되었을 때 선로지지장치 내에서 발생하는 응력이 허용응력 범위 내 있는지 여부와 설치 후 변위량에 대한 구조해석을 실시하였다.
구조해석 결과 전체 하중조건에 대한 부재 발생응력이 부재 허용응력인 140MPa 보다 낮은 20MPa로 부재의 구조적 안전성을 입증하였고, 선로지지장치 설치시 지지장치와 침목의 연결부에서 발생하는 수직 및 횡 변위 값이 0.4mm 이하로 발생함을 확인할 수 있었다.
검토대상을 제외하고도 현재 대부분의 경전철 차량기지가 급곡선(R=60m~80m)로 부설되고 있어 향후 상기와 같은 문제가 계속하여 발생할 것으로 예상되므로 이음매부에서 발생하는 급격한 줄틀림에 대한 검토자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.
본 논문의 목적은 자갈궤도 레일 이음매부에서 발생하는 궤도(줄)틀림에 대한 원인을 분석하고, 대안에 대한 적절성을 구조해석을 통해 입증함에 있다.
도시철도건설규칙 제10조 「선로의 곡선반경의 크기는 시·도지사 등이 정한다」, 철제차륜형식 경량전철 차량 표준규격 기술규격 차량운행조건 「최소곡선반경 본선은 50m, 측선은 30m」 구간을 운행가능 하도록 규정하고 있다. 또한 사업 추진 과정에서 재원조달을 위해 민자사업으로 추진되고 있어 민간사업 제안자의 의지가 반영되기 쉬운 사업 구도로 진행되고 있다. 하여 사업비 절감을 위해 운영에 불리한 선형 및 배선계획이 이루어지는 사례(급곡선, 급기울기 등)가 발생되고 이런 과정속에서 유지보수에 불리한 선로가 부설되는 사례가 발생하고 있다.
또한 궤도구조 역시 철도설계편람(차량기지 궤도설계) 입·출고선 및 시운전선 구간의 침목배치 간격은 625mm로 계획하도록 되어 있으나, 대상구간의 침목배치간격은 833mm로 부설하여 궤도저항력 부족현상이 발생하는 등 문제점이 발생하고 있다.
대상구간은 급곡선(R=60m)부에 50kg N 레일을 침목간격 833mm에 레일이음매로 연결한 구간으로, 넓은 침목간격 배치에 따라 횡 저항력 부족으로 궤광 밀림이 발생하고 있다. 또한 급곡선(R=60m) 정척레일 사용으로 레일이음매부에서 레일의 복원력이 작용 이음매부에서 선형이 많이 틀어지는 현상이 발생하였다.
특히 이음매부 궤도(줄)틀림 발생 원인으로 직선 반듯한 레일을 곡선반경 60m인 곳에 설치 시 레일이 가지는 강성에 의해 본래의 모습(직선 레일로의 복원)으로 돌아가려 힘을 확인할 수 있었다. 곡선반경 60m 지점에 레일 부설시 레일 끝 단에서 발생하는 변위량(δ=839mm)은 레일 1개당 21.1kN의 횡방향 반력으로 작용 궤도에 상시 작용함을 확인할 수 있었다.
이에 본 논문에서는 레일 이음매부에서 레일 복원력에 의한 급격한 궤도(줄)틀림 저감하는 방안으로 궤광 외측에 H-Beam을 설치하여 이음매 침목을 지지하는 선로지지장치를 검토하였다.
또한 열차 운행에 따라 궤도에서 작용하는 하중이 선로지지장치에 전달되었을 때 선로지지장치 내에서 발생하는 응력이 허용응력 범위 내 있는지 여부와 설치 후 변위량에 대한 구조해석을 실시하였다.
구조해석 결과 전체 하중조건에 대한 부재 발생응력이 부재 허용응력인 140MPa 보다 낮은 20MPa로 부재의 구조적 안전성을 입증하였고, 선로지지장치 설치시 지지장치와 침목의 연결부에서 발생하는 수직 및 횡 변위 값이 0.4mm 이하로 발생함을 확인할 수 있었다.
검토대상을 제외하고도 현재 대부분의 경전철 차량기지가 급곡선(R=60m~80m)로 부설되고 있어 향후 상기와 같은 문제가 계속하여 발생할 것으로 예상되므로 이음매부에서 발생하는 급격한 줄틀림에 대한 검토자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.
목차
I. 서 론 11. 연구배경 및 목적 12. 연구내용 및 범위 23. 연구수행 흐름도 4II. 이론 및 규정 51. 자갈 궤도구조 설계 52. 궤도작용력 63. 궤도 해석모델 124. 궤도틀림 155. 궤도관리기준(틀림) 18III. 현장측정 201. 개요 202. 현장측정 213. 현장 측정 결과분석 25IV. 수치해석 301. 해석조건 302. 해석결과 393. 수치해석 결과 분석 50IV. 분석결과 및 고찰 531. 선로지지장치 현장부설 532. 선로지지장치 설치 전후 결과분석 563. 유지관리기준(안) 제시 60V. 결 론 62참고문헌 64영문초록(Abstract) 65감사의 글 67
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