방진패드가 궤도지지강성 변화에 미치는 영향에 관한 연구 = A study on effect of resilience pad on track support stiffness change

국문 초록 (Abstract)

STEDEF 궤도시스템은 건설 시 문제점인 궤도 유지관리 노력과 비용을 최소화하고 건설이후 열차운행을 안전하게 유지하기 위한 시스템으로 전구간을 STEDEF 궤도 콘크리트 침목 형식으로 시공하여 건설 후 유지보수 비용을 줄이고 궤도의 강성을 높여 이용승객의 편의 제공과 쾌적한 시설물 유지관리에 노력하였다.

이후 승객수요 증가와 열차 반복운행에 따른 하중의 증가 발생, 장기간 궤도시설물 사용으로 노후화 발생 등 궤도시설물에 기능저화와 손상 등이 발생되고 있으며, 이에따라 국내 철도 운영기관에서 탄성재료에 관한 손상 등 수명에 대한 유지관리 연구에 노력하고 있는 실정이다.

본 연구에서는 STEDEF 궤도구조에서 약20년 이상 장기간 사용중인 대상개소를 선정하여 Track support stiffness의 변화 분석하기 위한 이론 및 규정, 재료적 특성, 운영기관별 관리기준, Track support stiffness에 대한 이론적 고찰을 수행하고, Rail pad, Resilience pad, Rubber Boot의 재료적 특성 육안점사 및 두께검사 감소율을 측정하고, 현장시험을 통한 Resilience pad 교체 전,후 이론/측정 Track support stiffness 비교 분석으로 적정 Track support stiffness 확보를 위한 현장시험 측정결과와 분석에 따라 결론을 도출하였다.

STEDEF 궤도재료인 Rail pad, Resilience pad의 두께 변화율을 확인하였으며, 특히 Resilience pad의 노후화에 따라 Track support stiffness이 증가하고, 궤도재료 직접적인 영향을 주며 궤도부담력을 가중시키는 것으로 분석, 향후 Resilience pad의 물성치, 열차운행, 선로조건 등을 감안하여 Resilience pad의 적정한 궤도재료 교환기준이 필요하며, 궤도재료의 체계적인 관리 방안에 따른 연구가 필요한 실정이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

STEDEF track system is a system for minimizing track maintenance effort and cost, which is a problem in construction, and to keep train operation safe after construction. Efforts have been made to provide convenience for passengers and maintain comfortable facilities.

Thereafter, the increase of passenger demand, the increase of loads due to the repeated operation of trains, and the deterioration of track facilities such as aging due to the use of track facilities for a long time have occurred. Korea is working on maintenance research.

In this study, theories and regulations, material characteristics, management standards for each institution, and track support stiffness are analyzed for the analysis of changes in track support stiffness by selecting target sites that have been in use for over 20 years in the STEDEF track structure. Material characteristics of rail, rail pad, rubber pad, rubber boot Measure the visual inspection and thickness reduction rate, and before and after replacing the resilience pad by field test, theoretical / measurement by comparing the track support stiffness Conclusions were drawn from the test results and analysis.

The rate of change of thickness of rail pads and resilience pads, which are STEDEF track materials, was confirmed. Considering the requirements of trains, train operation, and track conditions, appropriate track material exchange criteria of Resilience pads are required, and research on systematic management of track material is required.

목차 (Table of Contents)

• 요 약 ⅰ
• 표 목 차 ⅱ
• 그림목차 ⅲ
• 제 Ⅰ 장 서 론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 연구 내용 및 범위 2
• 3. 연구 수행 계획도 3
• 제 Ⅱ 장 이론 및 규정 4
• 1. STEDEF 궤도구조 시스템 4
• 1.1 개 요 4
• 1.2 STEDEF 궤도 부설현황 4
• 2. STEDEF 궤도구조 및 구성품 5
• 2.1 궤도구조 형태와 장점 5
• 2.2 Reinforced Concrete Block 5
• 2.3 Rail fastening device, Rail pad 5
• 2.4 Rubber Boot, Resilience pad 5
• 3. STEDEF 궤도구조 비교 6
• 4. 방진패드 운영기관 규정 및 관리기준 7
• 4.1 개 요 7
• 4.2 운영기관별 규정 및 관리기준 7
• 5. Track support stiffness 이론 10
• 5.1 Track support stiffness의 개요 10
• 5.2 STEDEF 궤도구성품 및 스프링 모델 10
• 5.3 이론 Track support stiffness 11
• 5.4 측정 Track support stiffness 11
• 6. Derailment이론 및 평가기준 12
• 6.1 Derailment의 개요 12
• 6.2 Derailment계수 측정법 13
• 6.3 Wheel Load감소율(변동율) 15
• 6.4 국내 궤도성능시험 평가기준 16
• 제 Ⅲ 장 현장측정 및 현장시험 17
• 1. STEDEF 궤도재료 육안 및 두께검사 17
• 1.1 궤도재료 선정 및 검사방법 17
• 1.2 궤도재료 육안 및 두께검사 18
• 1.3 측정결과 19
• 2. Track support stiffness 측정을 위한 현장시험 19
• 2.1 개 요 19
• 2.2 측정개소 선로제원 20
• 2.3 측정장비 System 20
• 2.4 측정항목 및 방법 22
• 2.5 Wheel Load 22
• 2.6 Lateral Wheel Load 23
• 2.7 Displacement 25
• 2.8 Rail Bending Stress 25
• 3. 측정결과 26
• 3.1 A-TYPE 구간(R≤240) 26
• 3.2 B-TYPE 구간(R≤400) 29
• 3.3 결과분석 32
• 제 Ⅳ 장 분석 및 고찰 33
• 1. STEDEF 궤도재료의 두께검사 및 교환 검토 33
• 2. 측정 Track support stiffness 검토 34
• 3. Derailment계수 검토 35
• 제 Ⅴ 장 결 론 36
• 참고문헌 37
• 영문초록(Abstract) 38
• 감사의 글 40