Ⅰ. 방진궤도의 정의
1. 진동분리(Vibration Isolation)형 궤도로서 열차 주행시 차량-궤도 상호작용에서 생기는 진동에너지의 전달을 줄이기
위해서 시스템과 궤도 구조하부를 분리시키는 궤도구조임.
2. 콘크리트 터널바닥, 교량상판, 하부역사 등의 진동 레벨을 저감시킴
Ⅱ. 방진궤도 필요성 및 기본원리, 구조
1. 방진궤도의 필요성
가. 열차의 중량화와 고속화로 소음, 진동의 영향이 커지는 반면 역사, 도심지의 철도에 대한 소음, 진동 환경 기준은
매우 엄격해지고 있음.
나. 환경문제(진동, 소음, 오염)에 따른 고속철도의 노선 선정에 진통을 겪는 등 철도건설의 주요 이슈가 진동 문제가
되고 있음
2. 방진궤도의 기본원리
가. 침목의 스프링 상수를 낮추는 방법
나. 레일과 지반사이의 중량을 크게 하는 방법
다. 레일 단면적을 크게 하여 레일의 단면 2차 모멘트를 크게 하는 방법
3. 구조
가. 체결구 방진
- 스프링크립(코일, 판스프링크립), 레일패드사용(천연고무, 합성고무,고분자제품) 방진탄성패드(레다, Pack)
- 방진체결장치 사용(Alternative)
나. 침목 방진
- 방진 RC침목(Stedef), 방진 장침목(영단형, KNR, OBB), 방진블럭침목(LVT)
다. 도상 방진
- 플로팅 슬래브 궤도, 발라스트 매트 궤도
Ⅲ. 방진궤도의 특징
1. 진동 및 소음 저감효과가 큼
2. 탄성력이 풍부하고 승차감이 양호
3. 궤도회로 절연효과가 큼
4. 전식방지 효과가 큼(3중 절연)
5. 레일 마모 및 차륜 마모 방지
Ⅳ. 방진궤도의 형식
1. 방진궤도는 자갈도상궤도와 콘크리트 도상궤도(직결식, 침목매립식)로 구분됨
2. 직결식 콘크리트 궤도(체결장치별) : 콘크리트 도상 위에 침목없이 방진체결장치
를 직결로 설치하여 레일을 고정 및 지지하는 방식
가. 점지지 - 슬래브궤도, Delkor
나. 연속지지 - Pact, Plinth
다. ALT(Alternative)형 or Delkor형
라. Vanguard형
3. 침목매립식 콘크리트궤도 : 콘크리트 도상 위에 블록형 또는 PC형 침목이
부설되고 그 위에 각종 형태의 체결장치가 설치되어 레일을 고정 지지하는 방식
가. 도상과 침목분리 - 영단형(PC침목), Stedef형(RC블럭형침목), KNR형(PC침목)
LVT형(RC블럭형 침목)
나. 일체식 - Rheda Classic형(PC침목), Rheda ERS형(RC블럭형 침목),
Rheda 2000형(Lattice-Girder형), Zublin형, Delkor형
다. ALT형 + RC블럭형 침목
Ⅴ. 방진궤도의 분류
1. 슬래브 궤도
가. 구조
- 프리캐스트 슬래브 + CAM
- 강성 노반에 돌기형성
- 기계화 시공
나. 개발국 : 일본
다. 부설사례 : 일본 신간선, 독일, 이탈리아 고속철도
2. 플로팅 슬래브 궤도(Floating Slab Track)
가. 기본개념
- 플로팅 슬래브 궤도는 궤도 하부에 고성능의 고무 마운트나 강재 스프링을 설치함으로써 열차가 달리면서 발생
하는 진동이 하부로 전달되는 것을 차단하는 기술
나. 진동 저감의 원리
- 고유 진동수를 더 낮게 만들어 줌으로써 열차 진동이 주로 발생하는 주파수 대역에서 진동 전달을 줄임
다. 고무 마운트를 적용한 플로팅 슬래브 궤도 시스템의 특징
- 유압잭과 고무 마운트가 일체로 제작되어 고무 마운트를 보다 쉽게 설치하고 높낮이 조정이 자유로우며 보수가
필요할 때도 쉽게 마운트를 꺼낼 수 있음
- 내구성이 우수하고 균일한 품질의 Neoprene계 고무를 사용하여 충분한 내구수명과 성능을 보장
0 예상 방진효과
- 열차 진동 약12dB(진동속도 기준), 진동으로 인한 구조물소음 14~18dB 저감
라. 기대 효과
0 향후 10년간 수입대체 및 기술료 수입으로 약250억원의 직접적인 경제적 효과
0 소음 진동에 따른 주민과 이용객의 불편감소 ⇒ 철도 노선 확대를 통한 저탄소
철도중심 교통체계 구축에 기여함
0 시공사례 : 경전선 함안정거장
3. Delker 궤도
가. 구조 : 현장타설 콘크리트, 방진체결구(Alternative)
나. 개발국 : 독일
다. 부설사례 : 철도(독일, 영국등), 도시철도(국내 당산철교등)
4. Pact 궤도
가. 구조
0 현장타설 콘크리트(기계화시공)
0 연속 레일패드 + Pandrol 천공 매립
나. 개발국 : 영국
다. 부설사례 : 영국 철도
5. Plinth 궤도
가. 구조
0 종빔형 현장타설
0 Pandrol 천공매립
나. 개발국 : 영국
다. 부설사례 : 홍콩철도 및 지하철 등
6. 영단형 궤도
가. 구조
0 Mono 침목 + 방진패드 및 상자
0 현장타설 콘크리트
나. 개발국 : 일본
다. 부설사례 : 일본지하철, 광주지하철, 분당선 1단계, 과천선, 일산선 등
7. Stedef형 궤도
가. 구조
0 Twin Block 침목 + 방진패드 및 상자
0 현장타설 콘크리트
나. 개발국 : 프랑스
다. 부설사례 : 프랑스 국철, 지하철, 서울, 부산, 대전 지하철 등
8. LVT
가. 정의 : 침목매입식 콘크리트 슬래브 궤도구조에서 침목하면에 방진용 rubber
패드(T=12mm)를 삽입하여 궤도 강도증진 및 궤도탄성 보강, 소음 진동 저감이
가능한 궤도구조
나. 구조
0 튜브형의 방진상자(T=5mm)에 방진용 고무패드와 블록침목 설치
0 방진상자는 주변 도심 콘크리트로 지지
다. 특징
0 진동 및 소음 저감효과가 큼
0 침목교환 및 방진패드 교체가 용이
0 궤도 보수가 용이
0 탄성력이 풍부하고 승차감 양호
0 궤도회로 절연 효과가 큼
0 시공이 용이
0 전식방지(3중 절연 : 레일패드, 절연블럭(고무크립), 방진패드, 방진상자)
라. 부설사례
0 서울시 도시철도 1~4호선 궤도구조 개량
0 광주 지하철 1호선, 경춘선 복선전철
0 유로터널, 미국, 홍콩, 분당선 2단계, 인천공항철도 등
9. Rheda Classic
가. 구조
0 Mono 침목 + 탄성식 베이스플레이트
0 트러프설치식 현장타설 콘크리트
0 Vossloh 300 체결구 사용
나. 개발국 : 독일
다. 부설사례 : 독일 고속철도, 경부1단계
10. Rheda 2000
가. 구조
0 Bi블럭침목 + 탄성식 베이스플레이트, 방진패드
0 현장타설 콘크리트
0 Vossloh 300 체결구 사용
나. 개발국 : 독일
다. 부설사례 : 독일 고속철도, 경부고속철도 2단계, 서울 3호선 연장
11. Zublin
가. 구조
0 Bi블럭침목 + 탄성식 베이스플레이트
0 도상 콘크리트 타설후 블록매립, 기계화 시공
0 Vossloh 300 체결구 사용
나. 개발국 : 독일
다. 부설사례 : 독일 고속철도
12. Delkor 개량형 궤도
가. 구조
0 단블럭 +방진체결장치, 현장타설 콘크리트
0 Pandrol 체결구
나. 개발국 : 호주
다. 부설사례 : 호주 및 전라선, 영동선(동백산~도계) 부설
지하철(호주, 국내일부- 부산, 대구, 대전 등)
13. KCT-Ⅱ 궤도
가. 구조
0 Bi 블록 + SFC
0 레일패드, 절연블럭, 베이스플레이트, 고정용패드, 패스트 클립 체결
14. PC + ALT-1
가. 특징 및 용도
0 콘크리트 침목위에 체결구를 얹어 체결하는 방식
0 진동 및 고체음 저감효과
0 레일의 파상마모 방지
0 트랙의 강성도를 자유로 조절 가능
0 콘크리트 궤도 정거장 구간에 소음 진동 저감방식
0 자갈도상 및 콘크리트 궤도에 적용가능
나. 부설사례
0 분당선 정거장구간 일부
다. 소음/진동 10~14dB 저감효과
15. PC + Sleeper Pad
가. 특징 및 용도
0 진동 및 고체음의 저감효과가 큼
0 레일패드나 베이스플레이트 패드의 사용시와 같이 궤간 확대가 없음
0 트랙의 안전성이 우수하여 레일의 파상마모를 방지함
0 자갈에 전달되는 동적하중을 줄여 자갈이 미세화되는 현상을 방지함
0 방진패드의 두께 및 밀도를 조정하여 스프링 상수를 조성할수 있기 때문에
매우 다양한 제품을 생산함
0 시공성이 우수하며 성능대비 가격이 저렴함.
나. 부설사례
0 전라선 선평 고가교, 괴목 고가교
0 중앙선 청량리~덕소 방진대책 구간
0 지하철 2호선
다. 소음/진동 10~14dB 저감효과
16. Ballast Mat "A-type"
가. 특징
0 교량에서의 2차 Air-borne noise 저감
0 진동 및 고체음의 저감효과가 큼
0 도상 자갈로의 세립화 방지
0 레일패드나 베이스플레이트 패드의 사용시와 같이 궤간 확대가 없음
0 트랙의 안전성이 우수하여 레일의 파상마모를 방지함
0 자갈에 전달되는 동적하중을 줄여 자갈이 미세화되는 현상을 방지함
0 공장에서 현장에 맞추어 절단하기 때문에 시공을 용이하고 조각없이
연속적으로 할 수 있음
0 방진패드의 두께 및 밀도를 조정하여 스프링 상수를 조성할수 있기 때문에
매우 다양한 제품을 생산함
0 시공성이 우수하며 성능대비 가격이 저렴함.
0 고속 주행시 자갈이 비산 등으로 인한 차륜의 파손 우려
나. 부설사례
0 경부고속철도(서울~대구) 역사 및 교량구간
0 호남선 7공구 목포터널구간
0 전라선 7공구 고가교량교 구간
0 서울 지하철
다. 소음/진동 10~18dB 저감효과
17. ERS(Embedded Rail System) - 연속적으로 지지된 레일시스템
가. 구조
0 슬래브에 홈을 형성한 후 고무패드를 깔고 레일을 안착시킨 다음 폴리우레탄과
코르크 등으로 구성된 액체를 홈에 부어서 만듬, 매립형 궤도시스템
나. 특징
0 기존의 레일시스템과 비교하여 침목과 체결구가 없어짐
0 레일이 돌출되지 않고 노면과 수평임
0 레일이 탄성체로 연속지지 되어있어 레일 구간의 강성이 일정하여 차륜의
충격을 줄일수 있음
0 탄성체로 레일을 감싸고 있어 진동이나 소음의 흡수에 유리
0 온도변화에 둔감함
0 소음, 진동 저감하고 궤도수명연장에 의한 유지보수 불필요
0 철로 미관조성, 조용한 철도교, 터널 방재에 유리
0 터널에 적용할 경우 터널 단면을 줄여 비용을 절감함
0 터널내 화재 및 열차사고시 일반 차량의 출입이 가능하므로 방재 등에 유리
Ⅵ. 결론 및 의견
궤도에서 진동을 적게 하여 환경 및 승차감을 좋게 하여 여객에 대한 서비스를 제공하며 궤도보수주기 등을 연장할
목적으로 탄성침목, 방진상자, 방진패드. 탄성체결구, 레일패드, 도상매트, 장대레일을 이용한 저진동 궤도시스템을
개발함. 끝.