건축물을 중심으로 개발된 데이터 스키마인 Industry Foundation Class(IFC)를 토목구조물에 적용하기 위하여 IFC 요소를 확장하는 노력이 진행되고 있지만, BIM소프트웨어에서 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성하는 방법이 충분하지 않아 어려움이 따른다. 본 연구에서는 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 철도 궤도부 정보모델을 생성하기 위하여 독립적인 선형중심의 철도 궤도부 요소모델을 생성하고, 생성된 모델을 기반으로 확장 IFC 기반의 모델을 생성하는 방법론을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, 철도 궤도부 요소를 연속적 구조물과 비연속적 구조물로 분류하였다. 연속적 구조물은 선형 기반 소프트웨어에서 생성하였고 이산화된 선형정보 연계를 통해 비연속 구조물을 독립적인 객체로 생성하고 이들을 통합하여 철도 궤도부 정보모델을 생성하였다. 둘째, 철도 궤도부의 정보관리를 위한 분류체계 및 확장 IFC 스키마를 제시하였다. 마지막으로 속성정보와 User-interface를 활용하여 객체의 의미정보를 식별하여 확장 IFC 요소와 매핑하였다. 제시한 방법론을 통하여 오송철도종합시험선로를 대상으로 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성됨을 확인하고 실용성을 검증하였다.

자갈 궤도는 부설 후 궤도틀림이 발생하여 지속적인 유지·보수 작업이 필요하다. 이를 개선하기 위하여 기존의 자갈 궤도 에 급속경화 모르타르를 주입하여 단시간 내에 콘크리트 궤도로 치환할 수 있는 급속경화궤도가 개발되었다. 교량에 부설되 는 급속경화궤도는 교량과 궤도의 거동을 일치시키기 위하여 후설치 앵커를 궤도 세그먼트 중앙부에 시공한다. 본 논문은 앵커로 교량과 연결된 급속경화궤도와 교량의 궤도-교량 상호작용 해석을 수행하여 레일 및 앵커의 안전성을 검토하였다. 이때 앵커의 강성 및 강도, 급속경화 콘크리트의 재령, 급속경화궤도와 교량 사이의 마찰을 고려하였다. 이를 바탕으로 급속 경화궤도 부설 후 적절한 앵커의 설치시기 및 열차 정상운행 가능시기를 검토하였다.

건축분야에서 BIM이 널리 사용되면서, 토목구조물에 BIM을 적용하려는 노력이 최근 급속히 증가하고 있다. 그러나 기존 상용 BIM 소프트웨어의 기능은 건물 등의 건축물 중심으로 특화되어 있기 때문에 선형 중심의 토목구조물에 적용하기에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 철도 궤도부의 객체 정보를 관리하기 위하여 선형을 다룰 수 있는 소프트웨어와 BIM 소 프트웨어간의 정보공유를 통해 캔트가 반영된 정보모델 생성방법을 제시하였다. 철도 궤도부 모델링은 궤도부 구조물을 연속 구조물과 비연속 구조물로 분류한 후, 연속 구조물을 선형 소프트웨어에서 생성하고, 이후 공유된 선형정보를 이용하여 비연속 구조물의 정보모델을 생성하는 절차로 이루어진다. 이 때 비연속 구조물은 BIM 소프트웨어에 전달한 이산화된 궤도 선형 및 캔트 정보를 바탕으로 비연속 구조물 각각의 위치, 회전 정보를 계산하는 알고리즘을 통하여 생성된다. 본 연구에서 제시한 방법을 오송 철도종합시험선로에 적용하여 그 실용성을 검증하였으며, 생성된 정보모델을 기반으로 명확한 객체 식별과 속성정보 추출 및 객체별 물량산출이 가능함을 확인하였다.

BIM 설계에서 라이브러리의 구축 및 활용은 매우 중요하다. 기존 컨텐츠의 재활용이 가능하므로, 설계를 보다 효과적이 고 효율적으로 진행할 수 있다. 건축분야와 달리 토목분야, 특히 철도시설분야에서는 라이브러리의 구축 및 표준화가 미진하 다. 따라서 본 연구에서는 철도시설분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하고자 한다. 철도시설물 분류체계 및 관련도면을 수집 및 분석한다. 분석된 표준도면의 항목과 분류체계 항목을 매칭하였다. 각 항목별로 라이브러리가 필요한지 여부와 그럴 경우 어떤 소프트웨어가 적절한지를 검토하였다. 사용가능한 소프트웨어는 주로 Civil 3D와 Revit 등으로 나타 났다. 향후 이를 바탕으로 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다.

본 연구는 철도 시설의 선로를 대상으로 하여, Building Information Modeling(BIM)을 위한 데이터 모델인 Industry Foundation Classes(IFC)의 유지관리관점의 부분집합인 Construction Operations Building information exchange(COBie)를 통해 철도 시설물 유지관리문서를 생성할 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 선로유지관리 문서 생성에 필요한 항목을 정의 하기 위해 국토교통부의 선로유지관리지침 분석을 수행하였고, 이를 COBie 스프레드시트에서 참조하기 위한 방식을 정의하 였다. 철도 시설물 선로의 유지관리정보 항목을 반영한 정보모델 생성을 위하여 IFC 프레임워크 내의 사용자 정의 속성집합 을 활용하였으며, 이를 통해 IFC에서 지원하지 않는 철도 선로에 대한 추가 항목을 생성하였다. BIM 소프트웨어를 통해 추 가적으로 생성한 사용자 정의 속성집합을 반영한 IFC 기반의 정보모델을 생성하였고, 이를 정의된 참조방식에 따라 선로 유 지관리 정보항목을 COBie 스프레드시트에 전달하고 그 결과를 확인하였다. 이를 통해 IFC 기반의 As-built 모델로부터 COBie 스프레드시트로 정보를 전달함으로써 철도 시설물 유지관리업무를 위해 필요한 문서 생성에 활용할 수 있음을 확인 하였다.

In this paper, interior noise that is brought into inside of coach when it passes by straight line track, railway turnout section, curved track, and rail lubricator section with test coach was measured in accordance of track characteristic of urban railway vehicle. It was evaluated with 60km/h of constant speed in the motorized trailer, no.3 car T1 motorized trailer of urban railway vehicle. Interior noise characteristic value is higher in order of curve, rail lubricator, railway turnout, and straight track as a result of the test. The highest characteristic value is 86.7dB in the curved track. And, the lowest characteristics value is 75.5dB(A) in the straight track. For accurate result comparison, it is transformed into sound pressure distribution by time domain, sound pressure level by time domain, sound pressure level for frequency domain and completed analysis.

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.

The load of a maglev train, which is being considered a future transportation, is uniformly loaded on a levitated surface of a rail unlike a typical train because the maglev train is magnetically levitated and propelled. In addition, the driving performance is superior since the maglev train doesn't directly contact the railway. A integrated track system, to which a sleeper is installed toward a longitudinal direction instead of a perpendicular direction, is suggested, considering this loading characteristic. The longitudinal sleeper of this system is expected to contribute to stiffness increase of a bridge and weight-reduction of a girder. In this study, the structural characteristics of proposed and typical systems have been numerically compared and analyzed. In addition, the improvement of the integrated system has been proposed.

The load of a magnetic railway is uniformly loaded on a levitated surface of the rail. So it is advantageous for noise and vibration compared to the typical railway systems. But for ensuring driving stability and ride-quality, regulation about the gap of rail is stricter than the typical railway. In this study, the impact of bracket, which can control the gap of rail at the integrated track system, have numerically been performed. Also, the effect of interval of the bracket installed in the longitudinal direction of the integrated track system, which consist of girder, bracket, sub rail and levitated rail, have been compared and analyzed. Through this, applicability of the bracket structure for integrated track system have been identified.

철도교량은 차량과 교량의 상호작용에 의해 유발되는 동하중을 받고 있다. 이러한 동적인 효과는 교량 각 부재에 충격과 피로를 유발하고, 교량의 잔존수명에 영향을 미치게 된다 따라서 수치적 또는 시험적 방법에 의한 교량의 실제적인 동적 거동을 분석하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 KTX 차량의 주행에 따른 교량의 동적 특성을 구조적 안전성, 주행 안전성 및 승차감 측면에서 평가할 수 있는 차량/궤도/교량 상호작용 해석프로그램을 개발하였다. 차량/궤도/교량의 실질적인 모델링을 위하여 차륜/레일 접촉 모델링을 위한 헤르찌안 스프링 및 도상에 대한 윈클러 요소를 적용하였다. 또한 개발 프로그램은 준3차원해석으로 차량의 복선제도 주행에 따른 3차원 편심 효과를 고려하기 위해 비톤 자유도 및 기하학적인 관계에 따른 제약조건식을 사용하였다. 개발프로그램의 검증을 위해서 고속철도교량중 가장 일반적인 형식인 PSC 박스교(2@40m=80m)에 대해 수치해석결과 및 계측시험 결과를 비교하였다.

본 연구에서는 경부고속철도의 주요 교량형식인 PSC 박스교량을 3차원 뼈대요소를 사용하여 모형화하였으며, 궤도불규칙성의 형상은 지수 스펙트럴 밀도함수를 사용하여 생성시켰다. 경부고속철도차량(K-TGV)중 동력차는 17자유도의 3차원 주행열차로 모형화하였고, 이러한 교량, 궤도불규칙성 및 차량 모형을 이용하여 교량과 차량의 상호작용을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 동적해석을 위한 교량과 차량의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 사용하여 유도하였으며, 운동방정식의 수치해석에는 Newmark-법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 동력차의 주행에 의한 교량의 시간이력곡선을 구하였으며, 궤도불규칙성의 영향을 분석하였다. 또한 도상의 유무에 따른 교량동적거동의 특성과 함께 열하중의 편심의 영향도 분석하였다.

Recently, many concrete slab tracks have been adopted in high-speed railway. However, it is vulnerable to roadbed settlement compared to gravel tracks. Therefore, it was necessary to evaluate the long-term performance about roadbed and track of the concrete slab track. In this paper, the performance of track and roadbed is evaluated using long-term high-speed rail data. The measurement items are the Wheel load, Lateral load, Acceleration, Road pressure. The measurement period is from the beginning of construction to three years after opening. For the measurement method, a representative value of the measurement data was selected and compared with the reference value.

In this study, a nonlinear analysis method was proposed to investigate serviceability of rail fastening system in concrete track at the railway bridge end. The serviceability investigation method of the fastening system in concrete track is time consuming and is complex in design because of the many decks and fastening systems. In addition, there is also a case where an expensive special fastening device is installed due to the stiffness of the rail fastening device assumed to be linear and the excessive design result by the linear analysis method. Therefore, in this study, the clamping force test was performed to confirm the nonlinearity of fastener. The conventional linear analysis method and the proposed nonlinear analysis method were performed for the railway bridge model specimen with concrete tracks, and the uplift forces acting on the fastening systems were compared and analyzed.

The light rail transits, in theses days, are planed to be introduced in Korea. However, there are more and more problems regarding the noise and vibration from the trackway. In order to reduced the vibration and noise, various method have been applied. Among those methods, it is that one of the most effective ways is to apply the floating mat underneath the slab track. In this stud, a numerical modeling to calculate the effect of the floating mat is to be used as well as the performance of the floating track.

구조 형식이나 공법의 선정, 유지보수 시기, 보수방법의 결정 등의 의사 결정에서 수명주기비용(life cycle cost, LCC)의 평가가 중요 하다. 철도 궤도구조의 경우 초기시공비 뿐 아니라 유지보수비가 총 비용의 상당 부분을 차지하고, 특히 자갈궤도일수록 그 비율은 더욱 높으 므로 수명주기비용 평가의 필요성이 더욱 높다. 이 연구에서는 궤도 구조 형식, 연간 통행량, 축중, 열차 속도, 곡선 비율, 구조물(교량, 터널) 비 율 등 다양한 설계변수를 고려할 수 있는 LCC 산정 모델을 개발하고, 각 비용의 산정에 필요한 기초 자료를 제시하였으며 구축된 모델과 자료 를 바탕으로 주요 설계변수에 따른 고속철도 자갈궤도와 콘크리트궤도 LCC의 변화 경향을 분석하고, 이로부터 궤도 LCC 분석에 있어서의 고 려해야 할 주요 변수를 검토하였다. 검토 결과 자갈궤도는 교체 및 운영 비용의 비중이 콘크리트궤도에 비해 현저히 높았으며, 연간 통행량과 자갈 탬핑 주기가 자갈궤도의 LCC에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면 콘크리트궤도는 초기 시공비의 비중이 현저히 높았고, 연 간 통행량이나 열차속도, 축중 등에 상대적으로 영향을 적게 받는 것으로 나타났다.

본 연구는 지진이 발생할 경우 장대레일교량에 있어 레일과 상판 간의 종방향 상호작용에 미치는 영향을 검토하기 위한 것으로, 해 석모델에 여러 하중조합과 함께 지진하중을 적용함으로써 대상 철도교량 레일에서의 축방향 부가응력과 레일-상판 간 상대변위의 변화를 산 출하였다. 해석 결과, 본 연구 대상 철도교량의 경우 철도시설공단에서 제시하고 있는 표준응답스펙트럼을 적용할 때 레일부가응력은 대부분 의 하중조합에 대해 허용기준 내의 값을 보이고 있는 반면, 레일-상판 상대변위는 공단에서 제시하는 허용기준을 초과하고 있는 것으로 나타났 다. 따라서 레일-상판 상대변위가 레일부가응력에 비해 상대적으로 더 허용기준을 만족시키기 어렵다는 것을 알 수 있었으며, 아울러 고베 대 지진과 같은 큰 규모의 지진이 발생하면 레일부가응력과 레일-상판 상대변위는 허용기준을 충족시키지 못하므로 이에 대한 적절한 내진 대비 가 필요하다.

과거에는 생애주기에 기반 유지관리 계획에 대한 인식이 부족하였기 때문에 검측자료의 축적은 이루어졌으나 이러한 검측 자료를 이용한 구성품의 수명예측 및 보수보강 시나리오 선정 등 유지관리 의사결정 지원을 위해 사용되지는 못하였다. 이에 본 연구에서는 자료 분석을 위한 궤도 검측 데이터 필터링 및 정제기법을 개발하고, 검측데이터 분석 기법 적용을 통한 궤도의 성능 평가 지표 결정, 다변수 구간특성 및 환경인자를 고려한 레일 마모 및 궤도 틀림에 대한 민감도 분석, 파형과 파장을 고려한 검측데이터 분석 등을 수행하였으며, 이러한 연구 결과를 기반으로 하여 검측된 레일 마모데이터를 이용한 불확실성 기반 궤도성능 예측모델 개봘과 관련한 연구를 수행하였다.

사막의 모래는 바람의 영향으로 인한 비산 및 퇴적작용으로 사구(모래언덕)를 형성하거나, 이동시켜 사막 지형을 변화시킨다. 특히 사막에 철도궤도 부설시 이러한 사막모래의 비산으로 인한 퇴적은 철도유지보수에 지장을 주어 철도운행 및 안전에 심대한 악영향을 미치며, 심각한 경제적 손실을 야기할 수 있다. 이러한 문제는 모래의 비산 및 퇴적작용에 대한 예측을 이용한 적절한 예방대책 수립을 통하여 최소화 할 수 있다. 이 연구에서는 지형 및 기상조건 등을 고려하여 바람으로 인한 사막모래의 비산 및 퇴적작용을 예측할 수 있는 기법을 고찰하였다. 세부적으로는 지형에 따른 풍향 및 풍속의 예측 기법과 이에 따른 모래의 비산 및 퇴적 예측 기법, 모래 입자의 크기 및 성질에 따른 특성 변화 예측 기법들에 대하여 고찰하였으며, 기법의 적용 방법은 수치 예제를 통하여 제시하였다.