유도상궤도의 뜬침목 해석기법 개발

초록

고속철도의 운행은 국토의 효율적인 활용과 생활수준의 향상 등 경제적, 사회ㆍ문화적 발전을 가져다주었지만 한편으로는 기존철도에서 경험하지 못했던 고속운행에 따른 많은 기술적 난제들을 낳게 되었으며, 궤도분야에서도 열차의 안전운행과 유지보수비의 절감을 위해서 해결해야할 문제들이 많이 나타나고 있으나 이들은 기존의 정역학적인 접근법으로는 해결하기 어려운 문제들로서 동역학적인 지식이 요구되는 것이었다. 앞서 고속철도를 운행한 선진국에서는 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 국내에서도 최근 고속철도의 운행과 더불어 연구개발의 필요성이 절실히 요구되고 있다. 근래에는 열차의 통과톤수가 증가하여 휨강성이 큰 레일을 사용하게 되면서 유도상궤도 구간에서 침목과 도상이 분리되는 뜬침목현상이 자주 발생하게 된다. 특히, 시속 300km로 주행하는 고속철도에서 뜬침목이 발생할 경우 기존철도와는 비교할 수 없을 정도의 매우 큰 충격하중이 발생하여 궤도가 급격하게 변형되고 따라서 열차의 주행안전과 승차감에 심각한 악영향을 주며 궤도재료의 파괴를 촉진하여 유지보수비의 증가가 초래된다. 본 논문에서는 고속철도 유도상궤도 구간에서 자주 발생하는 뜬침목 현상을 분석할 수 있는 차량/궤도 동역학적 상호작용해석기법을 개발하였다. 이 기법은 그림 1과 같이 침목하면의 도상이 침하하여 침목과 도상이 분리되는 경우, 궤광의 자중에 의하여 발생하는 궤도 처짐(초기 궤도틀림)과 잔여 침목들뜸량(Gap)을 효율적으로 계산할 수 있는 정적 비선형 해석기법이다."