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노후화된 자갈궤도는 이제 끝! <고속철도 자갈궤도 급속경화> 기술
  • 2022-01-04
  • 일상 속 국토교통기술
  • 기업명 : 국토교통과학기술진흥원

이번에 소개해드릴 내용은

고속철도 자갈궤도 급속경화 기술입니다.

노후화된 자갈궤도는 이제 끝!
고속철도 자갈궤도 급속경화 기술

01. 기술의 개념
1. 고속철도 자갈궤도 급속경화 기술이란?
고속철도(350km/h급) 고속화 노선(300km/h 미만)에서 운행선의 교통 자연을 최소화하면서 차단 시간 내에 자갈궤도를 효과적으로 보강할 수 있는 기술을 말합니다.

1. 고속철도 자갈궤도 급속경화 기술이란?

고속철도(350km/h급) 또는 고속화 노선(300km/h 미만)에서

운행선의 교통 지연을 최소화하면서 차단 시간 내에

자갈궤도를 효과적으로 보강할 수 있는 기술을 말합니다.


02.연구의 배경과 목적
2. 고속철도 자갈궤도 급속경화 기술이 필요한 이유
자갈궤도는 열차의 운행에 다라 점진적으로 파괴되는 구조이므로, 궤도 틀림을 줄이기 위해 지속적으로 유지보수가 필요합니다.
도상자갈 입자의 이동, 재배열, 마모 및 노반 관입 등으로 인해 궤도 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되고 있습니다.
따라서 고속선 자갈궤도의 유지보수 작업을 획기적으로 줄이면서 향우 열차의 증속에 대응하여 주행 안정성을 높이기 위해서는 기존 자갈궤도 구조를 효과적으로 바강할 수 있는 궤도 개량 기술이 필요합니다.

2. 기술이 필요한 이유

자갈궤도는 열차의 운행에 따라 점진적으로 파괴되는 구조를 가지고 있어,

자주 발생하는 ‘궤도 틀림’을 줄이기 위해 지속적으로 유지보수가 필요합니다.

특히 경부고속철도 1단계 구간(광명-동대구)에서는

시속 300㎞/h로 운행되는 열차에 의한 도상자갈 입자의

이동, 재배열, 마모 및 노반 관입 등으로 인해

궤도 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되고 있는데요.

따라서 고속선 자갈궤도의 유지보수 작업을 획기적으로 줄이고,

향후 열차 속도의 증속에 대응하여 주행 안정성을 높이기 위해

기존 자갈궤도 구조를 효과적으로 보강할 수 있는 궤도개량 기술의 필요성이 제기되고 있습니다.


03. 연구의 차별화 된 특징 1
철도 궤도 풀질 및 시공성 향상
급속경화궤도 시스템의 세부 구성요소인 초속경 시멘트 모르타르, 광폭침목, 자갈 세척 장비 및 대형 모르타르 주입 장비 등 핵심항목 모두를 순수 국내 기술로 개발하였으며, 급속경확궤도의 품질 및 시공성을 높였습니다.

3. 연구의 차별적 특징

 

03. 연구의 차별화 된 특징 1
철도 궤도 풀질 및 시공성 향상
급속경화궤도 시스템의 세부 구성요소인 초속경 시멘트 모르타르, 광폭침목, 자갈 세척 장비 및 대형 모르타르 주입 장비 등 핵심항목 모두를 순수 국내 기술로 개발하였으며, 급속경확궤도의 품질 및 시공성을 높였습니다.

1) 철도 궤도품질 및 시공성 향상

급속경화궤도 시스템의 세부 구성요소인 초속경 시멘트,

모르타르, 광폭침목, 자갈 세척 장비 및 대형 모르타르,

주입 장비 등 핵심항목 모두를 순수 국내 기술로 개발하였으며,

급속경화궤도의 품질 및 시공성을 높였습니다.

 


03. 연구의 차별화 된 특징 3
고속열차의 운행 기능
급속경화궤도와 유사한 일본의 TC형 생력화 궤도 기술은 도시철도에만 적용되고 있으나, 국내 급속경화궤도 기술은 최대 350km/hh 속도의 고속열차에도 적용이 가능합니다.
기계화 시공 공정개발
철도현장에 시험 부설 실시
개발된 공정을 검증
또한 고속철도 운행선 적용을 위한 기계화 시공 공정을 개발하고 여러철도 현장에 시험 부설을 실시하여 개발된 공정을 검증하였습니다.

3) 고속열차의 운행 가능

급속경화궤도와 유사한 일본의 TC형 생력화 궤도 기술은

도시철도에만 적용되고 있으나, 국내 급속경화궤도 기술은

최대 350㎞/h 속도의 고속열차에도 적용이 가능합니다.

또한 고속철도 운행선 적용을 위한 기계화 시공 공정을 개발하고

여러 철도 현장에 시험 부설을 실시하여 개발된 공정을 검증했습니다.

04. 연구의 주요 성과
1. 급속경화궤도 시스템 설계기술 개발
고속철도(350km/h급) 고속화 노선 (350km/h 미만)에서 광폭침목, 급속경화 충전재 (초속경 시멘트 모르타르), 세척 자갈, 토목섬유, 탄성체결 장치 등을 조합하여 고속의 열차를 안정적으로 주행시킬 수 있는 시스템 설계기술을 개발했습니다.
2. 세계최고 교장상 급속경화궤도 설계 및 시공
고량상 급속경화궤도 적용을 위한 차량-궤도-교량 간 상호 작용 해석 모델 및 설계 기법을 구축하였으며, 교량용 급속 경화궤도에 적용하기 위한 앵커 시스템을 개발했습니다.
또한 해당 시스템과 기법을 교량용 급속 경화궤도 현장에 시범적용하여 최초로 최적의 시공 절차 방안을 수립했습니다.

4. 연구의 주요 성과

1) 급속경화궤도 시스템 설계기술 개발

고속철도(350㎞/h급) 및 고속화 노선(350㎞/h 미만)에서

광폭침목, 급속경화 충전재(초속경 시멘트 모르타르),

세척자갈, 토목섬유, 탄성체결 장치 등을 조합하여

고속의 열차를 안정적으로 주행시킬 수 있는 시스템 설계기술을 개발했습니다.

2) 세계 최초 교량상 급속경화궤도 설계 및 시공

교량상 급속경화궤도 적용을 위한 차량-궤도-교량 간

상호작용 해석 모델 및 설계 기법을 구축하였으며, 교량용

급속경화궤도에 적용하기 위한 앵커 시스템을 개발했습니다.

또한 해당 시스템과 기법을 교량용 급속경화궤도 현장에

시범 적용하여 최초로 최적의 시공 절차 방안을 수립하였습니다.


04. 연구의 주요 성과
3. 건식자갈 세척 기술
기존 도상자갈을 회수하여 입도 선별 및 세척 처리 후 열차현장에 재사용할 수 있도록 하는 기술을 탑재한 전용 장비를 개발했습니다.
본 장비는 시간 당 10t까지 건식으로 자갈을 세척할 수 있는 친환경 장비로써 녹색기술인증을 획득했습니다.

4. 기계화 충전재 주입 기술
기존 인력 시공을 통한 1일 작업량 한계(10m)를 극복하고 급속경화궤도 품질 확보를 위하여 대용량 모르타르(Mortar) 주입 장비를 개발했습니다.
재료 개량, 이송 및 타설 작업이 주입 장비 1편성에서 모두 이루어질 수 있으며, 50m(일)/1편성의 속도로 작업이 가능하여 시공 속도를 크게 향상시켰습니다.

3) 건식자갈 세척 기술

기존 도상자갈을 회수하여 입도 선별 및 세척 처리 후

열차 현장에 재사용할 수 있도록 하는 기술을 탑재한 전용 장비를 개발했습니다.

본 장비는 무려 시간당 10t까지 건식으로 자갈을 세척할 수 있는데요.

친환경 장비로 인정을 받아 녹색기술 인증을 획득했습니다.

4) 기계화 충전재 주입 기술

기존 인력 시공을 통한 1일 작업량 한계(10m)를 극복하고

급속경화궤도 품질 확보를 위하여 대용량 모르타르(Mortar) 주입 장비를 개발했습니다.

재료 개량, 이송 및 타설 작업이 주입 장비 1편성에서 모두 이루어질 수 있으며,

50m(일)/1편성의 속도로 작업이 가능하여 시공 속도를 크게 향상시켰습니다.


04. 연구의 주요 성과
3. 건식자갈 세척 기술
기존 도상자갈을 회수하여 입도 선별 및 세척 처리 후 열차현장에 재사용할 수 있도록 하는 기술을 탑재한 전용 장비를 개발했습니다.
본 장비는 시간 당 10t까지 건식으로 자갈을 세척할 수 있는 친환경 장비로써 녹색기술인증을 획득했습니다.

4. 기계화 충전재 주입 기술
기존 인력 시공을 통한 1일 작업량 한계(10m)를 극복하고 급속경화궤도 품질 확보를 위하여 대용량 모르타르(Mortar) 주입 장비를 개발했습니다.
재료 개량, 이송 및 타설 작업이 주입 장비 1편성에서 모두 이루어질 수 있으며, 50m(일)/1편성의 속도로 작업이 가능하여 시공 속도를 크게 향상시켰습니다.

5. 연구성과의 파급효과

1) 기술 부문

무엇보다 궤도구조의 안전성 확보 및

유지보수 비용의 획기적 절감이 가능해졌습니다.,

오늘날 철도 분야 핵심 키워드는 ‘유지보수’와 ‘개량’으로

이미 전국에 풍부하게 구축된 노후 인프라를 개선하는 방향으로 설정되어 있는데요.

이러한 방침은 국가 정책 방향인 만큼,

급속경화궤도 기술의 국내 수요는 앞으로 더욱

폭발적으로 증가할 것으로 예상됩니다.

2) 사회경제 부문

급속경화궤도 기술은 향후 국가적 수요가 충분할 것으로 예상됨에 따라,

여러 중소기업이 기술이전을 요청하거나 기술지원을 신청할 것으로 판단됩니다.

해당 기업들은 기술이전 또는 기술지원을 통해

노후 자갈궤도 유지보수에 참여하게 됩니다.

이로 인한 경제적 효과 및

일자리 창출이 상당할 것으로 예상됩니다.


이번 포스팅에서는

기존 자갈궤도 구조를 효과적으로 보강할 수 있는

고속철도 자갈궤도 급속경화 기술에 대해 알아보는 시간을 가졌는데요.

고속철도 자갈궤도 급속경화 기술 이외에도

교통, 건설, 물류 분야의 또다른 신기술에 대해 궁금하신 분들은

국토교통과학기술진흥원 홈페이지와

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