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강윤석,강영종,양신추,조선규,한상윤,Kang, Yun Suk,Kang, Young Jong,Yang, Shin Chu,Cho, Sun Kyu,Han, Sang Yun 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.4
장대레일은 동절기에 기온하강으로 인한 인장력을 발생하는데 중위온도 이하로 떨어져 파단이 발생되면 인장파단과 레일 간에 틈이 발생되며 이를 개구부라 한다. 이 개구부를 차륜이 통과하면 충격하중이 발생하며, 큰 손실이 발생할 수 있는 열차탈선이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 동적해석을 위해 개구부를 가진 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 수정된 Newton-Raphson 방법에 근거한 Newmark - $\beta$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수를 조건으로 수치해석을 수행하였다. During winter, the CWR (continuous welded rail) may be broken when a temperature drop below the neutral level changes the axial force, causing tensile fracture and creating a rail gap. The passage of a train on a rail with an open gap may lead to very costly derailments. In this paper, the use of a track-and-train-coupled model whose rail has an open gap is proposed for dynamic interaction analysis. Linear track and train systems were coupled in this study by a nonlinear Herzian contact spring, and the complete system matrices of the total track-train system were constructed. Moreover, the interaction phenomenon considering the presence of an open gap in the rail was toughly defined by assigning the irregularity functions between the two sides of the gap. Time history analysis, which has an iteration scheme such as the Newmark-$\beta$ method (based on the Modified Newton-Raphson methods), was conducted to solve the nonlinear equation. .Finally, numerical studies were conducted to assess the effect of the various parameters of the system when applied to various speeds, open-gap sizes, and support stiffnesses of the rail.
레일 파단시 장대레일 개구부에서의 궤도-차량 동적상호작용
강윤석(Kang Yun Suk),강영종(Kang Young Jong),양신추(Yang Shin Chu) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 D Vol.28 No.6D
장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 Newmark-β 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다. CWR (Continuous Welded Rail) may be broken when a temperature drop below the neutral temperature changes in axial force, causing tensile fracture and rail gap, in winter. Rail-breaks may lead to the damage of the rail and wheel by dynamic load, and the reduction of running safety if not detected before the passage of a train. In this study, the track and train coupled model with open gap for dynamic interaction analysis, is proposed. Linear track and train systems is coupled by the nonlinear Herzian contact spring and the complete system matrices of total track-train system is constructed. And the interaction phe?nomenon considering open gap, was defined by assigning the irregularity functions between the two sides of a gap. Time history analysis, which have an iteration scheme such as Newmark-β method based on Modified Newton-Raphson methods, was performed to solve the nonlinear equation. Finally, numerical studies are performed to assess the effect of various parameters of system, apply to various speeds, open gap size and the support stiffness of rail.
자갈궤도 급속개량을 위한 패널 이산지지형 사전제작 궤도구조의 거동에 관한 연구
강윤석(Kang, Yun Suk),이찬영(Lee, Chan Young),장동두(Jang, Dong Du),권세곤(Kwon, Se Gon),한우진(Han, Woo Jin),부린(Vu, Linh) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.5
기존선 자갈궤도 구간은 궤도의 급속한 노후화로 인해서 개량 및 교체가 필요하다. 운행선에서는 열차가 운행하지 않는 야간 차단시간에 협소한 터널 공간에서 궤도 구조의 급속 개량 시공을 해야한다. 이를 위해 패널을 이산지지하는 급속시공 사전제작형 슬래브 궤도(Precast Slab Track for Rapid Construction)를 개발하여 해석과 성능시험을 하였다. 본 연구에서는 현장 자갈궤도와 슬래브궤도 접속구간에 발생할 수 거동을 평가하기 위한 차량궤도 상호작용해석을 수행하여 주행중 안정성을 사전 평가하였다. 그리고 열차하중 재하시 사전제작 슬래브의 성능확인과 실제 운행선에 적용성을 검증하기 위해서 프리캐스트 패널과 레일, 패널을 탄성고무로 이산지지하는 조립시험체에 대해서는 하중시험을 수행하였다. 시험결과 조립시험체의 레일과 패널은 요구성능을 만족하였고 구조적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다. The conventional ballast track needs to be improved and replaced due to the rapid degradation of the track. While operating the conventional line, the track structure needs to be rapidly improved and constructed in a narrow restricted tunnel space during railway blockade time. Therefore, the precast slab track of discrete panel supporting rapid construction was developed, and analysis and performance tests were conducted. In this study, vehicle track interaction analysis was performed to evaluate the behavior that may occur in the transition of the ballast track and the slab track in the field and to evaluate the safety of the structure during the train operation. In addition, to verify the performance of the prefabricated slab under the load of the train and its applicability to the actual operating line, a load test was performed on the assembly test body consisting of precast panels, rails, and panel-discretely supporting elastic rubber. The results of the test indicated that the rails and panels of the assembled test body satisfied the required performance test and secured structural safety.