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윤재찬,황윤태,이안호,이원만,김병배 한국도시철도학회 2023 한국도시철도학회논문집 Vol.11 No.4
The proposed pre-fabricated on-site installation track, intended to improve existing gravel-bed track to a concrete-bed track, is a unified track structure with 5m panels pre-fabricated in the factory and integrated by embedding rail supports with pedestal attachment underneath the sleepers. It utilizes PIC-T tracks, allowing for rapid improvement within the train blocking time, and is applicable even in narrow tunnel sections. However, for construction efficiency, the short length of the slab structure of 5m may result in discontinuous track segments with the extension of construction. Additionally, concerns arise about potential displacement during train operation due to the rail supports attached to the sleeper base and dynamic instability at the connection points with the existing track due to differences in support stiffness. In this study, structural analysis and interaction analysis between the vehicle and track are conducted for the PIC-T track, ensuring structural and dynamic stability by reviewing displacements, vertical irregularities, rail stresses, and uplift forces in temporary state and completed concrete installation states. 기존 부설된 자갈도상 궤도를 콘크리트도상 궤도로 개량하기 위해 제안된 사전제작형 현장타설식 궤도는 5m 길이의 패널을 공장에서 사전제작하여 침목하부에 침목부착형 레일받침대를 매립하여 일체화한 궤도구조이다. PIC-T 궤도를 사용하여 열차차단시간 내 급속개량이 가능하며, 협소한 터널구간에서도 적용이 가능하다. 하지만 시공 효율성을 위해 슬래브 구조의 길이가 5m로 짧아 시공연장에 따라 궤도의 불연속 구간이 발생하게 된다. 또한 침목하부에 부착된 레일받침대로 인해 열차운행 시 변위가 발생할 수 있고, 기존 궤도와의 접속부에서도 지지강성의 차이로 동적 불안정성이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 PIC-T 궤도에 대해 구조해석과 차량-궤도간 상호작용 해석을 수행하여 가설상태 및 콘크리트 타설 완료상태의 변위, 윤중변동율, 레일응력 및 상향력을 검토하여 구조적, 동적 안정성을 확보하였다.
무도상 철도교 레일 장대화를 위한 궤도-교량 상호작용 해석 및 개량방안 분석
윤재찬,이창진,장승엽,최상현,박성현,정혁상 한국도시철도학회 2018 한국도시철도학회논문집 Vol.6 No.4
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. This study investigated the change of additional axial stress of rail and reaction force at bridge bearings due to the track-bridge interaction when laying CWR on non-ballasted railway bridges including truss bridges with relatively long span. According to the results of the present study, additional axial stresses of rail and reaction forces at bridge bearings showed a large increase when CWR is installed on the non-ballasted railway bridge. The additional axial stress of rail can be acceptable if sufficient lateral resistance can be obtained. However, if the reaction force increases, there is a risk of damage of the bearing or pier, and therefore, it is necessary to take measures to mitigate the reaction force. It is found that additional axial stress of rail decreases when considering the frictional resistance of the bridge movable support, but its effect on the bearing reaction force is very small. On the other hand, when the longitudinal track restraint decreases, both additional axial stress of rail and bearing reaction force are reduced to a large extent. Also, when the ZLR fastening devices are applied to the region where the additional axial stress of rail is highest, bearing reaction force as well as additional axial stress of rail greatly decreased. Therefore, the application of ZLR fastening devices with the reduction of the longitudinal track restraints is very effective for installing CWR on non-ballasted railway bridges.
윤재찬(Jae-Chan Yoon),윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),조현우(Hyun-Woo Cho),나희승(Hee-Seung Na),조병완(Byung-Wan Jo) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10
지구 온난화와 기후변화로 자연재해 발생빈도가 매우 높아지고 있으며 이에 따라 교량도 재해로부터 보호하기 위해 다양한 기술이 적용되고 있다. 교량모니터링에 대한 연구는 영상처리기법, 멀티GPS센서, 스마트무선계측, USN시스템 등이 적용되어 있다. 영상처리기법으로는 수집되는 영상을 각각의 다른 영상으로 변환하여 샘플링과 양자화를 기반으로 한다. 멀티GPS센서를 이용한 분석기술로는 큰 범위의 움직임과 형상을 측정하며 시간, 환경에 제한을 받지 않고 실시간 측정이 가능하다. 스마트무선계측을 이용한 무선가속도센서와 광섬유센서로는 교량의 동특성을 분석하였다. USN시스템을 이용한 분석기술로는 센서네트워크를 적용한 교량의 통합관제 시스템을 구현한다. 본 연구에서는 교량에서 주로 발생하는 피해유형을 감지하기 위한 구조건전성 기법을 비교 분석하였다. Natural disaster has been increased by global warming and climate change. So various technologies such as the image processing, multi-GPS, the smart wireless measurement and USN system have been applied to bridge monitoring to detect the damage from the natural disaster. Image processing technology is based on sampling and quantization. Multi-GPS technology can be used to measure the motion and shape of the bridge without limit of the time and environment. Also total integration management system should be produced by using ubiquitous sensor network. The dynamic characteristic of the bridge can be analyzed from the smart wireless data. In this paper, we analyzed the structural health monitoring technologies according to the damage pattern of the bridge.