[표지] 1
제출문 2
보고서 요약서 3
요약문 4
SUMMARY 5
목차 6
제1장 서론 11
제1절 연구배경 및 필요성 11
제2절 연구목표 및 내용 12
제2장 운행선 궤도 개량을 위한 기술적 요구조건 분석 13
제1절 경부고속철도 유지보수 현황 분석 13
1. 궤도 선형 및 보수 현황 13
2. 고속선 특별관리 대상구간 지정 및 관리 현황 17
3. 궤도 유지보수비 분석 23
4. 종합 분석 24
제2절 운행선 궤도구조 개량사업 제약조건 25
1. 작업시간 25
2. 공간적 제약조건 26
3. 계절/기후적 제약조건 27
4. 종합 분석 30
제3절 국내·외 운행선 궤도구조 개량공법(선행기술) 분석 31
1. 국내 기술개발 동향 31
2. 자갈궤도 보강공법 31
3. 콘크리트궤도화(化) 기술 40
제4절 목표 기술수준 및 기술적 요구조건 54
1. 목표 기술수준 및 지표 54
2. 기술적 요구조건 55
제3장 노반조건별 운행선 궤도개량 공법 최적 대안 선정 59
제1절 VE를 통한 최적 대안 선정 59
1. 평가절차 및 방법 59
2. 대안 후보군 선정 63
3. 평가세부기준 67
4. 최적 시스템 선정 83
제2절 LCC 분석 101
1. 개요 101
2. 궤도 전(全)수명주기비용 산정 방법 및 기본 가정 101
3. LCC 산정 결과 분석 107
제4장 시스템 개념설계 111
제1절 자갈궤도 궤광구조 개량 기술 111
1. 목표 성능(시스템 요구사양) 111
2. 시스템 개념 및 기본구조 111
3. 구성요소의 종류와 요구조건 116
4. 시공절차 및 주요 시공장비 117
제2절 개량형 포장궤도 기술 121
1. 목표 성능(시스템 요구사양) 121
2. 시스템 개념 및 기본구조 121
3. 구성요소의 종류와 요구조건 126
4. 시공절차 및 주요 시공장비 128
제5장 결론 135
참고문헌 137
부록 : 포장궤도 성능개선 평가를 위한 재료 및 실물재하시험 140
1. 시험 배경 및 목적 144
2. 시멘트모르터 충전형 포장궤도의 구조 144
3. 강도특성이 개선된 충전모르터의 재료시험 145
3.1. 충전재료 배합 선정 145
3.2. 충전모르터 시험결과 145
3.3. 기존 충전재료와의 비교 평가 147
3.4. 콘크리트 내구특성 평가 149
3.5. 소결 150
4. 실물재하시험 152
4.1. 실험방법 152
4.2. 실물재하시험의 내용 및 결과 157
5. 결과 종합 167
판권기 168
표 2.1-1. 특별관리 구간 총괄표 18
표 2.1-2. 특별관리구간 세부 내역 20
표 2.2-1. 궤도보수기지로부터 최대이동거리 및 이동시간 26
표 2.2-2. 장대레일 작업 제한조건 29
표 2.2-3. 지역별 최고/평균/최저기온 0℃ 미만일 수(2011.7~1012.6) 29
표 2.2-4. 지역별 강우일수(일강수량 0.1mm 이상) 30
표 2.3-1. 포장궤도의 궤도구성 및 설계조건 42
표 2.3-2. 포장궤도 직접공사비 산정(레일 및 제경비 제외) 43
표 2.3-3. 자갈도상궤도와 생력화궤도의 종합 LCC 분석 결과 43
표 2.3-4. B2S 궤도 부설 실적 46
표 2.3-5. B2S 궤도의 공사비(R.L. 500mm 직선 Box 단면 기준) 46
표 2.4-1. 국내·외 기술수준 비교 및 목표수준의 설정 54
표 3.1-1. 가치평가항목 62
표 3.1-2. 사전기술요건 분석을 통한 후보기술군 분류 63
표 3.1.3. 안전성 평가양식 70
표 3.1.4. 설계기준 및 성능 평가양식 72
표 3.1.5. 환경성 평가양식 75
표 3.1.6. 시공성 평가양식 78
표 3.1.7. 유지관리성 평가양식 80
표 3.1.8. 복구성 평가양식 82
표 3.1-9. 후보기술군에 대한 가치평가 결과(토공구간) 87
표 3.1-10. 후보기술군에 대한 가치평가 결과(교량 및 터널구간) 94
표 3.2.1. 궤도개량 시공비용 산정 103
표 3.2-2. 경부고속철도 1단계구간 시설유지보수비 104
표 3.2-3. 궤도공사 표준건설비용(설계가 기준) 105
표 3.2-4. 궤도 수명주기비용 산정 결과 108
표 3.2-5. 경부고속선 증속사업 편익 산출결과 110
표 4.1-1. 궤광구조 개량공법의 시공순서 및 소요장비 118
표 4.2-1. 유한요소해석을 위한 재료물성 가정 123
표 4.2-2. 포장궤도 공법(콘크리트궤도화)의 시공순서 및 소요장비 129
표 4.2-3. Plastic media를 이용한 건식세척장치 제원 131
부록표목차 142
표 3.1.1. 충전재료 평가항목 및 목표 성능 145
표 4.1-1. 시험 재하조건 153
표 4.2-1. 첫 번째 하중재하시 응력-변위 결과표 158
표 4.2-2. 두 번째 하중재하시 응력-변위 결과표 158
표 4.2-3. 국내 변형률계수 산정방식으로 구한 변형률계수 159
표 4.2-4. 고속철도 강화노반의 다짐관리 기준 159
표 4.2-5. 고속철도 상·하부노반의 다짐도 품질기준 160
표 4.2-6. Step하중 재하시 좌측 최대 변위량 162
표 4.2-7. Step하중 재하시 우측 재하시 최대 변위량 162
표 4.2-8. 정적하중 14.63tonf 재하시 우측 최대 변위량 163
표 4.2-9. 정적하중 14.63tonf 재하시 좌측 최대 변위량 163
그림 2.1-1. 경부고속철도 1단계 구간 궤도검측 결과(2005~2010년) 13
그림 2.1-2. 고속선 궤도품질지수(TQI) 추이 14
그림 2.1-3. 기간별 월평균 자갈다짐 작업현황 14
그림 2.1-4. 기간별 장비 다집작업 연장 15
그림 2.1-5. 위치별 장비다짐 작업(개통~2010) 15
그림 2.1-6. 하부구조 조건별 인력 다짐량 추이 16
그림 2.1-7. 하부구조 조건별 장비 다짐량 추이 16
그림 2.1-8. 선형조건별 장비작업량 추이 17
그림 2.1-9. 특별관리구간 지정현황 19
그림 2.1-10. 특별관리구간 노반조건별 분포 19
그림 2.1-11. 인건비를 포함한 고속선 궤도 유지보수비 변동 추이 23
그림 2.2-1. 경부고속철도 궤도보수기지 현황 25
그림 2.2-2. 전차선 구조 예 27
그림 2.3-1. 고속철도 교량신축이음매부 궤도틀림 저감 공법 32
그림 2.3-2. 한국철도공사에서 개발한 다지형 침목 33
그림 2.3-3. Y형 강재침목궤도 33
그림 2.3-4. 프레임 침목궤도(Frame-Sleeper Track) 34
그림 2.3-5. Ladder Track System 개념도 35
그림 2.3-6. Ladder Track System의 구조 35
그림 2.3-7. Ladder Track System 부설 전경 35
그림 2.3-8. Ladder Track System 침하 진전율 비교 36
그림 2.3-9. Ladder Track System의 도상 압력 분포 비교 37
그림 2.3-10. 토목섬유(geo-synthetics)를 이용한 궤도 지지구조 보강 공법 38
그림 2.3-11. INNOTRACK 프로젝트를 통해 개발된 신형식 궤도 구조 39
그림 2.4-12. 국내에서 개발된 포장궤도의 구조 40
그림 2.4-13. 포장궤도공법을 이용한 노후 자갈궤도의 개량 사례(국철 1호선) 41
그림 2.3-14. 모르터의 충전 개념 42
그림 2.3-15. 포장궤도 국내적용 구간 42
그림 2.3-16. B2S 궤도의 기본 구조와 설치 개념 45
그림 2.3-17. B2S 궤도공법을 이용한 노후된 자갈도상궤도의 개량 45
그림 2.3-18. B2S 궤도 부설 전경 46
그림 2.3-18. 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 이용한 자갈궤도에서의 콘크리트궤도 부설 개념도... 47
그림 2.3-19. 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 이용한 자갈궤도 교체공법 실내실험 전경... 47
그림 2.3-20. 일본에서의 포장궤도 개발 현황 48
그림 2.3-21. E형 포장궤도 49
그림 2.3-22. TC형 포장궤도 49
그림 2.3-23. 궤도유지보수비용 감소율 50
그림 2.3-24. 도상치환장비 51
그림 2.3-25. XiTrack 시공 장면 52
그림 2.3-26. 런던지하철 궤도개량형식 예 53
그림 3.1-1. 적정 궤도유형 선정 절차 59
그림 3.1.2. 대안별 가치 평가 결과 83
그림 3.2-1. 궤도 수명주기비용(60년) 비교 109
그림 4.1-1. 자갈궤도 궤광구조 개량 기술 개념 및 기본구조 112
그림 4.1-2. 침목 하부 지지면적과 궤도틀림 진전율 관계 115
그림 4.1-3. 종방향 휨강성과 궤도틀림 진전율 관계 115
그림 4.1-4. 자갈궤도 궤광구조 개량기술 구성요소 요구조건 분석 117
그림 4.1-5. 시공순서 및 소요 시공장비 117
그림 4.1-6. 침목 자동 교환 장비를 이용한 침목 교환 작업 119
그림 4.1-7. 발라스트 클리너를 이용한 자갈 교환 작업 119
그림 4.1-8. 토목섬유 자동 설치 모듈 120
그림 4.1-9. Plasser & Theurer 社의 Track renewal machine RPM 2002의 구성 120
그림 4.2-1. 개량형 포장궤도의 개념 및 기본구조 122
그림 4.2-2. 유한요소 해석 개념도 및 해석 모델 124
그림 4.2-3. 궤도 처짐 해석 결과 125
그림 4.2-4. 응력 분포 해석 결과 125
그림 4.2-5. 포장궤도 기술 구성요소 요구조건 127
그림 4.2-6. 시공순서와 소요 시공장비 128
그림 4.2-7. 일본에서 활용중인 충진재 주입 전용장비 130
그림 4.2-8. Plastic media를 이용한 대용량 건식세척장치 132
그림 4.2-9. RPM 2002를 이용한 궤도 개량 작업 133
부록그림목차 143
그림 2.1-1. 포장궤도의 표준단면 144
그림 3.2-1. 개선형 충전재료 J14-rod 유하시간 146
그림 3.2-2. 개선형 충전재료 재령별 압축강도 특성 146
그림 3.2-3. 개선형 충전재료 온도조건별 J14-rod 유하시간 147
그림 3.2-4. 개선형 충전재료 온도조건별 모르터 압축강도 특성 147
그림 3.3-1. 기존 충전재료와의 유동성 비교(J14-rod 유하시간) 147
그림 3.3-2. 모르터 압축강도 비교 결과 148
그림 3.3-3. 콘크리트 압축강도 비교 결과 148
그림 3.3-4. 온도조건별 콘크리트 압축강도 특성 149
그림 3.4-1. 콘크리트 길이변화 비교 결과 150
그림 3.4-2. 동결융해저항성 비교 결과 150
그림 4.1-1. 시간에 따른 step하중 재하 그래프 152
그림 4.1-2. 포장궤도가속시험의 전경 153
그림 4.1-3. 반복재하시험시의 계측기의 설치위치 154
그림 4.1-4. 표면마감형태 155
그림 4.1-5. 포장궤도의 시공순서 156
그림 4.2-1. 평판재하 Ev₂ test 157
그림 4.2-2. 응력-변위 그래프 158
그림 4.2-3. 포장궤도 모르터 주입중 온도 측정 161
그림 4.2-4. 노반 및 슬래브의 누적변위 164
그림 4.2-5. 침목에서의 누적변위 164
그림 4.2-6. 레일에서의 누적 변위량 165
그림 4.2-7. 스트레인게이지 부착 위치(포장궤도 좌측면) 166
그림 4.2-9. 재하점부근 슬래브 좌측면 변형률 166