접속부 궤도 성토재료의 함수특성곡선을 이용한 포화도 분포 산정

최찬용,이정민,권혁민,오정호,Choi, Chanyong,Lee, Jungmin,Kwon, Hyeok Min,Oh, Jeongho 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2

최근 궤도 접속부에서의 부등침하 및 궤도틀림으로 잦은 유지보수 및 열차운영에 지장을 초래하는 경우가 많아지고 있다. 이는 주로 궤도 접속부 시공에 사용되는 다양한 성토재료의 강우나 동결융해 같은 환경적 인자에 의한 역학적 물성들의 변화에 기인한 것으로, 본 연구에서는 궤도 접속부 성토재료에 대한 함수특성곡선을 산정하고 강우 시 포화도 변화 추이를 알아보고자 침투해석을 수행 하였다. 필터페이퍼를 이용하여 다짐 성토의 함수특성곡선을 성공적으로 산정할 수 있었고, 함수특성곡선 데이터를 이용한 강우 시 침투해석을 수행한 결과 궤도 접속부 성토재료의 포화도 분포는 강우강도, 뒤채움재 경사, 성토 및 절토 여부, 그리고 함수특성곡선에 큰 영향을 받는 것을 확인 하였다. The number of occurrence of differential settlement and track irregularity at track transition zone recently comes to increase, which leads to frequent maintenance activities that have an impact on train operation. Such track transition zone damages are attributed to the change of mechanical properties of fill materials due to environmental factors such as rainfall and freeze, and thaw. Consequently, this study attempts to establish the soil water characteristic curve (SWCC) of fill materials, and conduct seepage analysis to assess the distribution of degree of saturation (DOS) for track transition zone in case of rainfall. The SWCC of fill materials was successfully obtained using filter paper test method. The results of seepage analysis revealed that rainfall intensity, the slope of backfill, backfill condition (fill or cut), and SWCC are significantly influential in controlling the distribution of DOS.

차량가속도데이터를 이용한 머신러닝 기반의 궤도품질지수(TQI) 예측

최찬용(Chanyong Choi),김현기(Hunki Kim),김영철(Young Cheul Kim),김상수(Sang-su Kim) 한국지반신소재학회 2020 한국지반신소재학회 논문집 Vol.19 No.1

철도분야에서도 계측자료를 바탕으로 머신러닝 기법을 이용하여 예측 분석하는 시도가 점차적으로 증가하고 있는 실정이다. 이 논문에서는 열차의 차상가속도 데이터를 기반으로 궤도의 품질을 결정하는 지표 중에 하나인 궤도품질지수를 머신러닝기법을 활용하여 예측하였다. 머신러닝 기법으로 활용하고 있는 대표적인 3개의 모델로 궤도품질지수를 예측하여 가장 정확도가 높은 모델은 XGBoost으로 데이터셋에서 85% 이상의 예측정확도를 보였다. 또한 윤축과 대차의 z축의 진동가속도가 고저 궤도품질지수의 기여도가 높은 것으로 나타났으며, 이는 기존 연구결과와도 잘 일치하였다. 이러한 결과를 볼 때 단일 알고리즘인 서포터 벡터머신보다는 앙상블 알고리즘을 적용한 랜덤포레스트와 XGBoost이 정확도가 높은 것으로 판단된다. 따라서 머신러닝 기법에서 적용모델에 따라 정확도가 달라질 수 있기 때문에 차량진동가속도를 이용한 궤도품질지수를 예측하기 위해서는 앙상블 알고리즘을 가지는 모델을 적용하는 것이 적절할 것으로 판단된다. There is an increasing tendency to try to make predictive analysis using measurement data based on machine learning techniques in the railway industries. In this paper, it was predicted that Track quality index (TQI) using vehicle acceleration data based on the machine learning method. The XGB (XGBoost) was the most accurate with 85% in the all data sets. Unlike the SVM model with a single algorithm, the RF and XGB model with a ensemble system were considered to be good at the prediction performance. In the case of the Surface TQI, it is shown that the acceleration of the z axis is highly related to the vertical direction and is in good agreement with the previous studies. Therefore, it is appropriate to apply the model with the ensemble algorithm to predict the track quality index using the vehicle vibration acceleration data because the accuracy may vary depending on the applied model in the machine learning methods.

실대형 실험을 이용한 가진주파수 변화에 따른 콘크리트궤도의 동적평가

최찬용(Chanyong Choi),김현기(Hunki Kim),엄기영(Kiyoung Eum),강윤석(Yunsuk Kang) 한국지반신소재학회 2014 한국지반신소재학회 논문집 Vol.13 No.3

호남고속철도에 부설된 동일한 궤도노반시스템을 실제 열차하중이 가능한 실대형 가진시험을 통해 성능을 평가하였다. 실험결과 Odemark 등가깊이 이론에 의한 노반압력과 매우 유사한 것을 확인하였다. 콘크리트궤도에서 정적하중 330 kN을 재하시 노반 상부의 토압은 50 kPa 이내로 발생하였고, 적하중시험과 반복하중시험 결과는 비교적 큰 차이가 없었다. HSB의 탄성변위는 증속시험 시 관리기준값 1 mm에 비해 약 1/100 수준이며, 노반의 탄성변위량과 비교해볼 때 1/175 정도로 매우 작은 변위가 발생하였다. 가진주파수의 크기에 따라 궤도노반의 동적거동은 가진주파수가 35 Hz이하에서는 모든 측정값이 거의 선형적으로 증가하였으나, 35 Hz이상에서는 윤중, 변위, 지반가속도 등이 감소하였다. In this study, the full scale model tests were performed with track-roadbed system such as Ho-nam high speed railway. The measured data gives good similar a roadbed pressure with equivalent depth to the Odemark’s theory. In the case of earth pressures have a under 50 kPa at upper-subgrade applying 330 kN static loading. Results of cyclic loading tests did not differ significantly from those of static loading test. The elastic displacement at HSB layer has a level of 1/100 compared to the 1 mm that it was evaluation criteria for speed up of High Speed Railway. Elastic displacement at subgrade layer was measured a level of 1/175. The dynamic characteristics of track-roadbed with loading frequency level were linearly increased under 35 Hz, while the wheel loading, displacement and acceleration of roadbed were decreased loading frequency above 35 Hz.

충격반향기법 및 웨이블릿 변환을 이용한 도시철도 구간의 들뜸 및 이상개소 평가

최찬용(ChanYong Choi),이진욱(JinWook Lee),조호진(HoJin Cho) 한국도시철도학회 2019 한국도시철도학회논문집 Vol.7 No.4

본 논문에서는 도시철도 콘크리트 슬래브 하부의 공동 및 이상개소를 탐지하기 위해 음향센서 기반의 충격반향기법을 이용한 시험을 실시하였다. 시험구간은 터널구간 2개소, 터널-박스 접속부구간 1개소, 박스구간 2개소로 총 5개소이며, 시험분석은 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 사용하였다. 일부구간에서 들뜸 및 이상개소 판단되는 결과를 보였으며, 이상개소의 해당 깊이를 산정하여 시험의 유효성을 검증하였다. 음향센서를 이용한 충격방향기법은 기존의 가속도센서를 이용한 기법을 대체하여 콘크리트 궤도와 같이 종방향으로 긴 구조물의 전반적인 상태평가를 빠르고 연속적이며 효과적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다. In this paper, an acoustic sensor-based impact reverberation technique was used to detect the cavities and abnormalities in the subbase of urban concrete slabs. The test section consisted of two tunnel sections, one tunnel-box connection section and two box sections. A total of five test sections were used for the short-time fourier transform(STFT). In some sections, the results were judged to be lifted and abnormal, and the validity of the test was verified by calculating the corresponding depth of the abnormal spot. The impact direction technique using the acoustic sensor can replace the existing acceleration sensor technique and can evaluate the overall condition evaluation of the longitudinally long structure like the concrete track quickly, continuously and effectively.

AHP 및 DEA방법을 이용한 선로노후도 평가적용 사례

최찬용 ( Choi Chanyong ),김현기 ( Kim Hun Ki ),나희승 ( Na Hee-seoung ) 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.18 No.1

콘크리트궤도노반에서의 강우량에 따른 장기 함수비 변화

최찬용(Chanyong Choi),김현기(Hunki Kim),양상범(Sangbeom Yang),엄기영(KiYoung Eum) 한국지반신소재학회 2015 한국지반신소재학회 논문집 Vol.14 No.4

원형모형실험을 통해 철도노반재료로 사용되는 흙을 대상으로 함수비 변화에 따른 침하관계를 평가하였다. 초기 함수비에서 침하량비(Re)는 2.08이었으나, 초기함수비보다 2배 이상으로 함수비가 증가되었을 때 침하량비(Re)는 4.06으로 4배 이상의 침하가 발생하였다. 또한 실제 공용중인 콘크리트궤도에서 계측된 강우데이타를 기반으로 약 1년여간 현장에 매설된 함수비 측정장비를 통해 장기 함수비 변화추이를 관찰하였다. 콘크리트궤도의 직하부에 위치한 함수비는 강우강도에 따라 변화가 거의 없는 수준이며, 사면부에서는 최대 강우강도 20mm/hr가 초과되는 경우 약 4% 정도의 함수비 변화가 생기는 것을 볼 수 있다. 이러한 변화정도를 볼 때 콘크리트 궤도의 경우 배수성능이 적절히 유지된다면 노반 내부의 함수비 변화는 강우에 대하여 영향이 매우 미비할 것으로 판단된다. In this study, it was performed in characteristics of settlement of roadbed materials with variation of water content using cylinder model device. The ratio of settlement (Re) of subgrade soils in the initial water content were about 2.08, whereas it was increased about 4.06 which resulted in increase two times in the initial water content. Also, it was monitoring long-term to measure variation of the field water contents at concrete track using rainfall measuring sensors. The water content at directly underneath of concrete track rarely seems to affect the variation of water content, but it was increased by about 4% than intial water content with 20 mm/hr rainfall index at slope section. As for the result from the field date, it was determined that the water content of the inner subgrade layer was rarely affect caused by more than 20 mm/h rainfall index during if good drainage system at concrete track properly maintained.

신속한 다짐관리를 위한 TDR 시스템 개발

김대현(Kim, Daehyeon),최찬용(Choi, Chanyong),송민우(Song, Minwoo) 한국지반신소재학회 2016 한국토목섬유학회 학술발표회 Vol.2016 No.4

뒷채움재의 내부마찰각 변화에 따른 철도교대의 안정성 및 공사비 비교

유충현(Chunghyun Yoo),최찬용(Chanyong Choi),양상범(Sangbeom Yang),박용걸(Yonggul Park) 한국지반신소재학회 2016 한국지반신소재학회 논문집 Vol.15 No.3

교대는 토압을 받는 구조체로 뒤채움의 재질 및 부설방법, 다짐정도, 배수시설 등에 따라 교대에 미치는 영향이 민감한 구조물이다. 하지만 보통 실무에서는 경험치인 내부마찰값을 30~35°를 적용하고 있는 실정으로 뒤채움재의 물성치값을 현실에 맞도록 합리적인 값의 설정이 필요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 교대높이 12m로 가정하고 직접기초의 교대를 최소안전율을 기반하여 절 ․ 성토 표준단면을 선정하여 내부마찰각의 변화에 따른 외적안정성분석와 부재력 검토하여 공사비를 비교하였다. 그 결과 내부마찰각에 따라 교대단면 축소 등으로 인한 공사비용 절감효과는 약 2.2%~8.4% 감소하였다. The railway bridge abutment subjected to the lateral earth pressure is a sensitive structure that is affected by backfill materials, installation methods, compaction, and drainage system and so on. The several design loads for the bridge abutment design consist of traffic loading on bridges and vertical & lateral force due to surcharge load at backfill. Especially, the lateral earth pressure of design load components is important and considered in the design of geotechnical engineering structure such as bridge abutment wall. The determination of cross section for abutment is finally determined with calculating external stability and member force of abutment wall structures. In this study, the abutment wall height is 12m and the optimal cross section of abutment wall has been determined that satisfies an external stability for abutment structure through friction angles of 35, 40, and 45 degrees of backfill materials. The external stability and member force of abutment wall with friction angle of backfill materials and were calculated and construction cost of each abutment wall structures was compared. It found that the construction cost was reduced from 2.2 to 8.4% with friction angle of backfill materials.

철도궤도 흙노반 현장 다짐도 품질관리 개선을 위한 동평판재하시험(E<SUB>vd</SUB>)의 효율성 및 경제성 분석

박재범(Jaebeom Park),최찬용(ChanYong Choi),최유복(Yubok Choi),지상현(SangHyun Ji),임유진(Yujin Lim) 한국철도학회 2017 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.05

현재 사용되고 있는 상/하부노반의 현장 품질관리 규정은 일반/고속철도 구분 없이 반복평판재하시험(Ev2), 현장다짐시험(DOC) 및 두께측정 등으로 구성되어 있으나, 반복 평판재하시험의 경우 중량차량의 반입이 반드시 필요하고, 시험시간이 상당히 오래 걸리며, 노반층 재료가 경험하는 응력조건, 함수비 영향 및 재료의 역학적 특성 등을 제대로 반영하지 못하는 단점이 있다. 따라서 보다 효율적이고 신뢰도가 높은 흙노반 다짐도 품질관리 시험법으로서 동평판재하시험(Evd)을 대체 시험법으로 제안하고자 하며, 이를 검증하기 위하여 소요시간 및 소요비용과 역학적 결과값 등의 시험 값에 대한 상호비교, 분석을 통하여 충분한 신뢰도와 경제성이 있음을 확인하였다. RPBT (Ev2) has been used mostly in railway construction site according to QC requirement. However, it takes a lot of time to perform RPBT test, and also it needs heavy truck to get reaction force for loading plate. The stress condition of compacted soil underneath the loading plate of RPBT is not clearly understood yet. Thus, for replacing the RPBT purpose, LWDT is proposed for standard DOC control of compacted subgrade soil in the field. A new QC guideline for using LWDT is going to be provided after analyzing efficiency and economic feasibility analysis of using LWDT in this study.

웨이블릿 기법을 이용한 궤도틀림 및 축가속도 분석 기술 개발

조호진(Hojin Cho),최찬용(Chanyong Choi),박재학(Jaehak Park),임유진(Yujin Lim) 한국철도학회 2018 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.5