궤도시스템의 횡탄성에 따른 곡선부 레일의 동적거동평가

초록

곡선부 열차주행시 궤도에 작용하는 횡압은 궤도 변형과 차량손상 및 유지보수 비용 증가를 초래하며 특히 곡선부 레일의 편마모 및 열화손상에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 국내외적으로 이러한 레일손상에 미치는 여러요인에 대한 기존의 연구는 선형, 차량조건, 운전속도 및 운전습관 등에 집중되어 있으며 궤도구조의 특성(탄성력, 유지관리 등)에 관한 것은 간과하고 있는 실정이다. 또한 자갈도상 궤도구조에서 도상 횡저항력이라 부르는 궤도의 횡탄성이 콘크리트 궤도에서는 특별히 없기 때문에 일반적으로 콘크리트 궤도구조가 자갈도상 궤도보다 마모로 인한 레일 교체주기가 약 2배 짧은 것으로 기존의 연구결과 나타났으며, 국내 콘크리트 궤도 설계 및 운영 실적 검토결과 콘크리트 궤도의 궤도탄성력이 자갈도상보다 부족하여 레일 및 궤도손상을 가중 시키고 있는 것으로 나타났다. 일반적으로 콘크리트 궤도는 자갈도상 궤도에 비해 궤도의 탄성조정이 유리하며 유럽의 경우 콘크리트 궤도 설계 시 자갈도상의 수직 탄성력 범위와 동등이상의 성능확보를 권고하고 있으나 국내외적으로 궤도의 횡탄성에 대한 검토는 미약한 수준이다. 따라서 본 연구에서는 운행선 궤도에서의 현장측정 및 유지관리실적 분석을 통해 공용중인 자갈도상 및 콘크리트 궤도의 동적거동 특성을 파악하여 운행선 궤도의 탄성력을 유추하고 궤도시스템별 궤도 탄성력과 레일 손상과의 상관관계 및 곡선부 레일 손상에 미치는 궤도 횡탄성의 영향을 실험적으로 입증하여 콘크리트 궤도의 적정 탄성 수준 및 자갈도상 궤도의 도상탄성 확보의 중요성을 제시하고자 한다.