고속철도 궤도의 동적 응답에 미치는 교량 공진의 영향

초록

이 연구에서는 교량 공진이 궤도의 동적 거동에 미치는 영향을 평가하기 위하여 열차-궤도-교량 동적 상호 작용 해석을 이용하여 교량의 공진이 발생할 때 교량과 차량의 동적 응답과 함께 궤도의 동적 응답을 분석하였다. 해석결과로부터 KTX 열차가 40 m 경간 교량을 300 km/h의 속도로 통과할 때 교량의 공진이 발생하는 것을 확인하 였다. 교량 공진에 의해 교량 연직 변위와 가속도가 증가하지만, 열차의 승차감과 주행 안전에 대한 설계기준을 모두 만족하였다. 교량 공진이 발생할 때 차체 연직 가속도 최대값의 크기는 크게 증가하지 않았고, 차륜-레일 접촉력도 교량 중앙부 부근에서 축중 변동이 증가하지만, 전체적으로 축중의 최대값은 크게 달라지지 않았다. 교량 공진에 의한 영향보다는 교량 단부에서 궤도 강성의 차이로 인한 축중 변동이 오히려 더 크게 발생하는 것으로 나타났다. 교량 공진이 발생할 때 가장 유의미한 변화는 교량 단부에서의 인상력과 인상변위의 증가이다. 이러한 교량 단부에 서의 인상력과 인상변위는 축중 증가와 함께 교량 단부에서의 궤도 손상과 궤도틀림 진전에 상당한 영향을 미칠 수있으므로 향후 궤도의 장기적인 성능에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다.

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