플로팅궤도에서 방진패드 스프링정수와 두께 변화량의 상관관계 연구 = A Study of correlation between spring constant of anti-vibration sleeper pad and thickness variation on floating track

국문 초록 (Abstract)

제 목 : 플로팅궤도에서 방진패드 스프링 정수와 두께 변화량의
상관관계 연구


국내에서는 1990년대 이후부터 대도시에 건설되는 도시철도는 시설물 유지관리가 쉽고 유리한 콘크리트도상 궤도 시스템을 적용하여 운영하고 있다. 이와같은 궤도 시스템에서는 침목하부에 부설된 탄성재료인 방진패드 기능역할과 유지관리가 매우 중요하다. 이에따라 국내 철도 운영기관에서도 탄성재료에 관한 손상, 경화등 사용 수명에 대한 유지관리에 다각적인 노력을 하고 있으며, 최근에는 궤도구조의 지지성능연구도 활발하게 진행되고 있다. 플로팅궤도구조로 건설된 서울도시철도에서도 침목 방진패드를 설치하여 장기간 공용중에 있다.

본 연구는 플로팅궤도에서 방진패드 스프링정수와 두께 변화량의 상관관계에 관한 연구로써 국내 철도 운영기관의 궤도재료 관리기준을 근거로 현장 측정과 실험을 수행하였다. 서울도시철도공사에서 1995년 개통이후부터 현재까지 장기간 공용중인 궤도구조(STEDEF)에서는 침목방진패드의 노후화로 인하여 스프링정수 증가와 두께의 감소가 나타난다. 이에따라 STEDET 궤도구조에서의 궤도지지강성이 증가하여 궤도시설물의 손상에 영향을 미칠 것으로 예상되어 침목 방진패드의 스프링 정수 시험과 두께를 측정하여 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.

서울도시철도 플로팅궤도에서의 침목 방진패드 시험결과 장기간 공용상태의 스프링 정수와 두께 변화량을 확인하였으며, 스프링 정수는 제작기준치를 다소 상회함은 물론, 곡선구간 내․외측에 있어서도 차이가 나타나 침목 방진패드 교환기준 선정에 관한 추가적인 연구가 필요하고, 두께 측정결과 패드의 감소량이 진행되고 있으나 교환기준 이내로 확인되었다. 또한, 침목 방진패드의 스프링 정수와 두께 감소량을 이용한 선형회귀분석(R²=0.8305)으로 현장 두께 측정값으로도 스프링정수를 개략적으로 평가하는 방법이 유효함을 입증하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구내용 및 범위 2
• 3. 연구수행의 흐름도 4
• 제 2 장 이론 및 규정 5
• 1. 침목플로팅 궤도시스템(STEDEF) 5
• 1.1 궤도시스템 개요 5
• 1.2 궤도구조 및 구성품 6
• 1.3 궤도 적용조건 및 사용자재 특성 7
• 2. 침목 방진패드 운영기관 규정 및 관리기준(요약) 8
• 2.1 개 요 8
• 2.2 관련 규정 및 관리기준 8
• 3. 천연고무의 열화모드와 메커니즘 분석 13
• 3.1 개 요 13
• 3.2 고무의 열화현상 및 메커니즘 분석 15
• 4. 선로주행 안전성 평가 이론 19
• 4.1 궤도지지강성의 정의 19
• 4.2 궤도구조별 레일지지점 탄성층 구성 19
• 제 3 장 현장측정 24
• 1. 개 요 24
• 2. 현장측정 대상구간 선로조건 및 선정 25
• 2.1 대상구간의 선로조건 25
• 2.2 대상구간 선정 26
• 3. 궤도재료 제원 및 궤도지지강성 산정 27
• 3.1 궤도재료 제원 27
• 3.2 침목 방진패드 궤도지지강성 산정 28
• 제 4 장 실내 시험 29
• 1. 개 요 29
• 1.1 물품 제작시방서 규격(서울도시철도공사) 29
• 1.2 침목 방진패드의 교환기준 29
• 1.3 침목 방진패드 시험편 체취현황 30
• 2. 실내시험 세부내용 31
• 2.1 시험내용 31
• 2.2 시험방법 32
• 2.3 장비제원 33
• 3. 침목 방진패드 실내시험 결과 34
• 3.1 정적 스프링 정수 34
• 3.2 두께 치수 감소량 35
• 제 5 장 분석 및 고찰 36
• 1. 침목 방진패드 시험결과 분석 36
• 2. 구간별 정적 스프링정수 측정결과 37
• 2.1 신품재료 37
• 3. 구간별 두께 감소량 측정결과 39
• 3.1 신품재료 39
• 3.2 A-TYPE 구간(R≤400) 39
• 3.3 B-TYPE 구간(R≤1200) 40
• 3.4 C-TYPE 구간(직선부) 40
• 제 6 장 결 론 41
• 참고문헌 42
• 영문초록(Abstract) 43
• 감사의 글 45