도상깊이 및 노반강성이 궤도거동에 미치는 영향

초록

고속철도는 기존철도와는 판이한 주행 특성을 지니고 있기 때문에, 고속선 궤도의 동적 거동을 살펴보기 위해 모델링을 통한 시뮬레이션을 수행하였다. 도상의 깊이와 노반의 강성에 따라 하층도상의 가속도가 변화하는 양상을 분석하여 궤도 거동에 대한 영향을 평가하고자 하였다. 다층의 연속지지모델로 모형화되는 궤도에 다양한 속도로 이동하중을 재하할 경우의 운동 방정식을 정리하였다. 이렇게 구성된 궤도 모델을 통하여, 고속철도 궤도를 대상으로 한 물성치를 대입하였다. 도상의 깊이와 노반의 강성을 달리 할 경우, 혹은 열차의 속도를 변화시키며 하층노반의 가속도에 대해 주파수 분석을 실시하였다. 그 결과 방진매트의 강성이 높아지면 공진 주파수 역시 높아짐을 알 수 있었다. 따라서 저강성 방진매트가 부설된 곳에서는 DTS 수행시 가진 주파수를 20Hz 이하로 낮추어야 하층도상에 영향을 주지 않을 것으로 사료된다. 속도에 따라서 하층 도상 가속도 변화를 분석해본 결과, 도상 가속도의 최대치가 방진매트의 강성이 낮을수록, 열차 속도가 증가할수록 급격히 증가함을 알 수 있다. 도상 두께 역시 지반 가속도에 큰 영향을 미치게 되어, 그 두께가 감소함에 따라 궤도지지계수가 낮아지고, 공진 주파수 이상의 대역에서 진동 감소율이 현저히 떨어진다. 따라서 도상가속도의 증가로 인해 발생되는 궤도틀림을 방지하기 위해서는, 노반의 강성이나 방진매트의 강성을 높이거나, 충분한 두께의 도상 두께를 갖출 필요가 있다."