초고속대역에서 노반의 전단파속도에 의해 결정되는 콘크리트궤도시스템의 시간영역 공진

초록

철도노반에서 임계속도효과는 시간영역에서의 유사-공진현상으로서 차량의 주행속 도와 노반표면파의 군속도대역이 중첩되면서 에너지가 증폭되는 현상을 의미한다. 과거에는 열차의 주행속도가 낮고 지반의 군속도가 높았기 때문에 문제가 되지 않았으나, 열차속도가 초고속화되면서 임계속도효과가 궤도틀림에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 현재까지 는 임계속도에 대하여 주로 이론적인 분석만 제시되었는데 실질적인 임계속도효과를 효율적 으로 평가하기 위해서는 궤도 및 노반의 지지강성을 현장조건과 유사하게 고려하는 것이 필 요하다. 그래서 본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 궤도 및 노반의 지지조건을 고려한 임계속도해석을 수행하였다. 콘크리트궤도를 대상으로 노반의 강성은 30∼200MPa범위로 하 였으며 열차주행속도는 100∼800km/h를 대상으로 임계속도영향을 평가하였다. 해석결과, 임 계속도효과를 확인하였는데 이상적인 해석조건하에서 노반강성이 131MPa이고 열차주행속도 가 600km/h인 경우, 최대 4.1배까지 진동속도가 증폭되는 것으로 나타났다.