Abstract
By increasing the vertical stiffness of the rail fastening system, the dynamic wheel load of the vehicle can be increased on the ballast track, though this increases the cost of track maintenance. On the other hand, the resistance acting on the wheel is decreased, which lowers the cost of the electric power to run the train. For this reason, the determination of the optimal fastener stiffness is important when attempting to minimize the economic costs associated with both track maintenance and energy to operate the train. In this study, a numerical method for evaluating the optimal vertical stiffness of the fasteners used on ballast track is presented on the basis of the process proposed by L$\acute{o}$pez-Pita et al. They used an approximation formula while calculating the dynamic wheel load. The evaluated fastener stiffness is mainly affected by the calculated dynamic wheel load. In this study, the dynamic wheel load is more precisely evaluated with an advanced vehicle-track interaction model. An appropriate range of the stiffness of the fastener applicable to the design of ballast track along domestic high-speed lines is proposed.
자갈궤도에서 레일과 침목을 연결하는 체결장치의 레일패드 강성이 증가함에 따라 윤중이 증가하고 궤도틀림진전이 증가되어 궤도유지보수비가 증가하게 된다. 반면에 레일패드강성이 감소하면 차량운행에 따른 전력소모비가 증가하게 된다. 따라서 자갈궤도 설계 시에 차량과 궤도 및 운영조건을 고려하여 궤도유지보수비와 전력소모비를 가급적 작게 할 수 있는 적정 레일패드강성을 결정하는 것은 철도 경제성 확보차원에서 중요한 과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 L$\acute{o}$pez Pita 등이 제시한 자갈궤도에서의 최적레일패드 강성을 평가하는 프로세서를 기초로 적정 레일패드강성 범위를 구하였다. 연구결과에 중요한 영향을 주는 레일패드강성에 따른 윤중변화를 보다 정확하게 평가하기 위하여 궤도구성품의 거동특성을 보다 상세하게 고려할 수 있는 고도화된 수치해석적 기법을 사용하여 평가하였다. 또한 국내에서의 차량, 궤도 운영조건을 고려함으로써 국내에서 궤도설계에 적용할 수 있는 적정 레일패드강성 범위를 도출하였다.
