[개정4판] 선로공학

목차

개정4판 서문 --------------------------------------------- 5
머리말 --------------------------------------------- 6


제1장 선로 일반

1.1 선로의 의의 --------------------------------------------- 17

1.2 선로의 구조 --------------------------------------------- 18
1.2.1 선로의 건설기준 / 18 1.2.2 궤간 / 22
1.2.3 궤도 / 23 1.2.4 시공기면 폭 / 26
1.2.5 궤도중심 간격 / 27 1.2.6 노반 / 28

1.3 차량과 하중 --------------------------------------------- 29
1.3.1 차량 구조 / 29 1.3.2 윤축의 형상과 치수 / 33
1.3.3 하중 / 36

1.4 속도와 궤도구조 --------------------------------------------- 42
1.4.1 개설 / 42 1.4.2 입선관리 / 42
1.4.3 속도와 궤도구조 / 44 1.4.4 속도향상을 위한 과제 / 47

1.5 차량한계와 건축한계--------------------------------------------- 48
1.5.1 차량한계 / 49 1.5.2 직선에서의 건축한계 / 49
1.5.3 곡선에서의 건축한계 / 50

1.6 곡선에서 차륜지름 차이에 따른 윤축의 안내--------------------------------------------- 51
1.6.1 기본적인 고려 방법 / 51 1.6.2 이론 식 / 52

1.7 차륜-레일간의 인터페이스 --------------------------------------------- 53
1.7.1 차륜-레일의 안내 / 53 1.7.2 직선 궤도에서 윤축의 횡 운동 / 54
1.7.3 등가 답면 기울기 / 56 1.7.4 마모 차륜 답변 / 57


제2장 궤도구조의 재료

2.1 레일 --------------------------------------------- 59
2.1.1 레일의 역할과 종류 / 59 2.1.2 레일의 단면 / 63
2.1.3 레일의 길이 / 68 2.1.4 레일에 발생하는 응력 / 69
2.1.5 레일강의 성질 / 77 2.1.6 레일의 제조법 / 83
2.1.7 레일의 사용과 가공 / 91

2.2 레일 용접 --------------------------------------------- 94
2.2.1 레일의 용접과 장대레일 궤도의 실현 / 94 2.2.2 레일 용접의 종류와 방법 / 95
2.2.3 레일 용접부의 품질관리 / 104

2.3 이음매 --------------------------------------------- 108
2.3.1 이음매의 역할과 종류 / 108 2.3.2 보통 이음매 / 108
2.3.3 절연(絶緣) 이음매(insulated joint) / 115
2.3.4 접착절연(接着絶緣) 레일(glued insulated rail) / 116
2.3.5 신축(伸縮) 이음매(expansion joint, E. J.) / 117
2.3.6 이음매판의 부속품 / 120

2.4 침목 --------------------------------------------- 122
2.4.1 총설 / 122
2.4.2 목침목{木枕木, timber (or wooden) sleeper} / 124
2.4.3 PC침목 / 130 2.4.4 기타의 침목 / 141

2.5 레일 체결장치 --------------------------------------------- 145
2.5.1 총설 / 145 2.5.2 2중 탄성 체결장치와 그 구성재료 / 147
2.5.3 목침목용 레일 체결장치 / 153 2.5.4 PC침목 등의 레일 체결장치 / 157
2.5.5 철침목용 레일 체결장치 / 162 2.5.6 콘크리트궤도 등의 레일 체결장치 / 162
2.5.7 레일 체결장치의 보수와 그 수명 / 166 2.5.8 레일 체결장치의 설계 / 168

2.6 레일 부속품 --------------------------------------------- 175
2.6.1 안티 클리퍼(rail anchor, anti creeper) / 175
2.6.2 레일 버팀목(chock, wooden brace) / 177
2.6.3 교량침목 고정용 여러 재료 / 177`

2.7 도상 --------------------------------------------- 178
2.7.1 도상의 역할과 단면형상 / 178 2.7.2 도상자갈의 종류 / 180
2.7.3 도상자갈의 규격 및 물리적 성질 / 180 2.7.4 도상자갈의 열화 / 186

2.8 노반 --------------------------------------------- 188
2.8.1 노반의 역할과 종류 / 188 2.8.2 노반 재료 / 190
2.8.3 노반 개량 / 192 2.8.4 강화노반 / 196
2.8.5 노반에 대한 기타사항 / 198

2.9 분기기 --------------------------------------------- 200
2.9.1 분기기의 종류와 구조 / 200 2.9.2 포인트의 구조 / 208
2.9.3 크로싱의 구조 / 214 2.9.4 가드의 구조 / 217
2.9.5 분기기의 통과속도 / 220 2.9.6 분기기의 배치와 전환장치 / 222
2.9.7 분기기의 설계와 부설 / 224 2.9.8 분기기의 보수 / 231


제3장 선형과 곡선통과속도

3.1 선형의 구성 --------------------------------------------- 235

3.2 곡선 --------------------------------------------- 235
3.2.1 곡선의 종류 / 235 3.2.2 곡선반경 / 236

3.3 슬랙 --------------------------------------------- 238
3.3.1 슬랙의 의의 / 238 3.3.2 슬랙을 붙이는 방법 / 241

3.4 캔트 --------------------------------------------- 242
3.4.1 캔트의 의의 / 242 3.4.2 캔트의 이론 / 243
3.4.3 최대캔트 및 캔트설정 / 245 3.4.4 캔트 부족량 / 248

3.5 완화곡선 --------------------------------------------- 250
3.5.1 완화곡선의 의의 / 250 3.5.2 완화곡선의 형상 / 251
3.5.3 완화곡선의 삽입 / 253

3.6 기울기와 종곡선 --------------------------------------------- 255
3.6.1 기울기(구배) / 255
3.6.2 종곡선{縱?線, vertical (or levelling) curve} / 260

3.7 곡선의 부설조건과 선형의 경합조건 --------------------------------------------- 265
3.7.1 차량진동의 감쇠를 고려한 부설 조건 / 265
3.7.2 각종 선형 등의 경합조건 / 266

3.8 곡선통과 속도 --------------------------------------------- 268
3.8.1 곡선통과 속도의 결정 요인 / 268 3.8.2 곡선통과 속도의 계산 / 270
3.8.3 진자차량의 곡선통과 속도 / 273 3.8.4 조타대차의 곡선통과 성능 / 275


제4장 차량과 궤도의 상호작용 및 궤도의 측정과 시험

4.1 철도 차량의 진동 --------------------------------------------- 277
4.1.1 진동의 종류 / 277 4.1.2 승차감 / 281
4.1.3 차량 주행 시뮬레이션 / 286 4.1.4 궤도의 동적 양상 / 287

4.2 차량 주행에 따른 궤도의 동적 가진 --------------------------------------------- 288
4.2.1 궤도에 생기는 진동과 충격 / 288 4.2.2 궤도의 동적 가진 모델 / 291
4.2.3 궤도틀림의 파장 특성 / 294
4.2.4 궤도변형의 전파(propagation of rail deformation)와 열차의 임계 속도 / 295
4.2.5 궤도의 동적 응답 특성 / 297 4.2.6 궤도틀림과 단파장 요철에 기인한 가진 / 302
4.2.7 차륜 플랫에 기인한 가진 / 303 4.2.8 레일 이음매에 기인한 가진 / 309
4.2.9 레일 이음매 처짐에 기인한 가진 / 309 4.2.10 레일의 오목(凹)부에 기인한 가진 / 310
4.2.11 궤도 동역학(track dynamics) 모델의 심도화 / 312
4.2.12 윤축 낙하에 따른 궤도의 충격 / 313
4.2.13 윤하중 변동과 레일요철 / 316

4.3 곡선통과 시의 횡압 및 궤도의 횡압한도 --------------------------------------------- 350
4.3.1 곡선통과 시 횡압의 발생원인과 저감대책 / 320
4.3.2 곡선통과 시의 윤하중·횡압의 정량화 / 322

4.4 탈선 --------------------------------------------- 325
4.4.1 탈선 현상 / 325 4.4.2 탈선의 종류 / 326
4.4.3 탈선계수(脫線係數, derailment coefficient) / 327
4.4.4 탈선계수 등의 안전 한도 / 327
4.4.5 차량동요에 따른 곡선통과 시의 횡압과 탈선계수의 추정 / 330
4.4.6 경합 탈선 / 332 4.4.7 탈선에 관한 유의 사항 / 332

4.5 지진 시 궤도의 변형 --------------------------------------------- 333
4.5.1 문제점 / 333 4.5.2 노반 변형에 기인한 궤도의 변형 / 334
4.5.3 자갈궤도의 안정 / 337 4.5.4 열차의 주행안전 / 339

4.6 궤도의 시험과 승인 및 연구개발 --------------------------------------------- 340
4.6.1 궤도의 시험과 승인 / 340 4.6.2 궤도에서의 연구개발 / 341
4.6.3 시험장치 / 343

4.7 윤축낙하를 이용한 지상진동 예측 시스템 --------------------------------------------- 344
4.7.1 예측의 의의 / 344 4.7.2 데이터의 획득 / 344
4.7.3 윤축낙하와 열차주행과의 차이 / 345 4.7.4 궤도 특성치 / 346
4.7.5 윤축낙하 시험 시스템 / 347 4.7.6 모형실험 / 348
4.7.7 궤도 스프링 감쇠계수와 궤도 스프링 계수의 관계 / 349


제5장 궤도역학 및 궤도구조(자갈궤도) 설계

5.1 궤도구조(자갈궤도) 설계의 기본적인 고려방법과 구성 --------------------------------------------- 353
5.1.1 자갈궤도 설계의 기본적인 고려방법 / 353
5.1.2 자갈궤도 설계법의 현상과 앞으로의 방향 / 354
5.1.3 최적(最適) 궤도구조 / 356

5.2 궤도역학 및 궤도구조 해석법 --------------------------------------------- 359
5.2.1 궤도에 작용하는 힘 / 359
5.2.2 윤하중으로 인한 궤도의 변형(track deformation) / 363
5.2.3 횡압으로 인한 궤도의 변형 / 370 5.2.4 침목의 변형 / 376
5.2.5 침목 하면 압력과 노반 압력 / 378 5.2.6 도상자갈부의 소성 변형 / 381
5.2.7 2중 탄성 레일체결장치의 해석 / 388

5.3 궤도구조의 설계에 이용하는 열차하중 --------------------------------------------- 393
5.3.1 상하방향 하중의 산정법 / 393 5.3.2 좌우방향 하중의 산정법 / 394
5.3.3 조사항목과 열차하중 조건의 조합 / 395

5.4 부재·궤광의 발생 응력에 관한 조사 --------------------------------------------- 395
5.4.1 부재·궤광의 발생 응력에 관한 조사의 기본적인 고려방법 / 395
5.4.2 레일 휨 응력에 관한 조사 / 396 5.4.3 PC침목의 균열에 관한 조사 / 399
5.4.4 노반강도에 관한 조사 / 399 5.4.5 레일 체결장치의 파손에 관한 조사 / 399
5.4.6 급격한 줄 틀림에 관한 조사 / 400

5.5 궤도틀림 진행에 관한 조사 --------------------------------------------- 401
5.5.1 궤도 상태의 열화·복원의 사이클 / 401 5.5.2 고저틀림 진행에 관한 조사 방법 / 402
5.5.3 줄 틀림 진행에 관한 조사 방법 / 404 5.5.4 궤도보수 작업량에 관한 연구의 예 / 405

5.6 속도와 수송 조건을 고려한 궤도구조의 결정 방법 --------------------------------------------- 407
5.6.1 종래의 궤도구조 기준의 고려방법과 새로운 설계법의 특징 / 407
5.6.2 새로운 설계법에 따른 계산 예(고저틀림 진행에 관한 조사) / 407
5.6.3 침목의 최적침하와 고속선로용 자갈궤도 / 410

5.7 장대레일의 이론과 설계 --------------------------------------------- 413
5.7.1 장대레일의 신축 이론 / 413 5.7.2 각종 장대레일 / 420
5.7.3 장대레일 부설 및 레일축력 측정법 / 431 5.7.4 궤도의 좌굴 안정성 해석 / 434
5.7.5 궤도 좌굴의 진보된 수학 모델 / 441 5.7.6 궤도의 좌굴 안정성에 관한 조사 / 447


제6장 콘크리트궤도 등 생력화 궤도

6.1 개론 및 인터페이스 --------------------------------------------- 449
6.1.1 생력화 궤도의 의의 / 449
6.1.2 콘크리트궤도의 개관 및 자갈궤도와의 비교 / 449
6.1.3 콘크리트궤도의 일반적인 요구조건 / 452
6.1.4 일반철도 터널구간의 콘크리트궤도 / 455
6.1.5 자갈궤도와 콘트리트궤도 접속구간의 관리 / 456

6.2 국내 적용 콘크리트궤도 --------------------------------------------- 457
6.2.1 국내 적용 콘크리트궤도의 개요 / 457 6.2.2 Rheda 2000 / 460
6.2.3 L.V.T 궤도 / 465 6.2.4 ALT 궤도 / 467
6.2.5 플로팅(floating) 슬래브 궤도 / 468 6.2.6 프리캐스트 슬래브궤도(PST) 및 기타 / 469

6.3 방진 궤도, 도상매트 및 일본의 기타 궤도 유형 --------------------------------------------- 471
6.3.1 유도상 탄성 침목 궤도 / 471 6.3.2 도상매트(ballast-mat) / 472
6.3.3 래더(Ladder) 궤도 / 474 6.3.4 슬래브 궤도 / 477
6.3.5 분기기 슬래브 / 478 6.3.6 영단형 방진 직결 궤도 / 478

6.4 유럽의 생력화 궤도 --------------------------------------------- 479
6.4.1 독일 레다(Rheda) 궤도 / 479 6.4.2 영국 PACT 궤도 / 482
6.4.3 프랑스 Stedef 궤도 / 483 6.4.4 기타 궤도 / 485

6.5 콘크리트궤도 시스템의 일반적인 검토 사항 --------------------------------------------- 488
6.5.1 연질 흙 위의 휨 강성 콘크리트궤도 / 488 6.5.2 콘크리트궤도의 탄성 / 490
6.5.3 콘크리트궤도 시스템의 요구조건 / 491 6.5.4 콘크리트궤도 시스템의 일반적인 경험 / 495
6.5.5 콘크리트궤도의 보수 / 495

6.6 콘크리트궤도의 구조계산 --------------------------------------------- 497
6.6.1 콘크리트궤도 구조의 기준 / 497
6.6.2 토공구간과 터널구간 콘크리트궤도의 구조계산 / 500
6.6.3 교량구간 콘크리트궤도의 구조계산 / 502


제7장 궤도 관리

7.1 궤도의 검측 --------------------------------------------- 507
7.1.1 궤도틀림의 검측 방법 / 507 7.1.2 궤도틀림의 검측 기구 / 511
7.1.3 EM-120 궤도 검측차 / 511 7.1.4 고속철도의 궤도 검측 시스템 / 514
7.1.5 궤도 검측의 기타 사항 및 기타 궤도검측차 / 516

7.2 궤도틀림의 관리 --------------------------------------------- 520
7.2.1 궤도틀림의 정의와 측정 / 520 7.2.2 궤도틀림의 정비 기준 / 523
7.2.3 궤도틀림의 파장 특성 / 525 7.2.4 궤도틀림 데이터의 처리 / 533
7.2.5 궤도관리 시스템과 보선 작업 / 534 7.2.6 궤도 선형의 품질 / 537

7.3 기계화 보선 작업 --------------------------------------------- 537
7.3.1 기계화 보선의 개요 / 537 7.3.2 궤도의 보수와 다짐 / 538
7.3.3 도상의 압밀과 안정 / 560 7.3.4 분기기의 보수 / 565
7.3.5 도상 클리닝과 도상 갱신 및 노반관리 / 569
7.3.6 밸러스트 레귤레이터 / 572 7.3.7 진공 굴착기 및 기타 장비 / 573
7.3.8 궤도 내 용접 / 573 7.3.9 기계화 보선의 결론 / 574

7.4 장대레일의 관리 --------------------------------------------- 574
7.4.1 장대레일의 정비 / 574 7.4.2 고속선로 보수작업의 조건과 안정화 / 585
7.4.3 레일 긴장기 / 587

7.5 레일의 관리 --------------------------------------------- 590
7.5.1 레일의 마모(磨耗) / 590 7.5.2 레일의 손상 / 592
7.5.3 레일의 탐상(探傷) / 597 7.5.4 레일의 연삭 / 601
7.5.5 레일의 굽혀 올림 / 610

7.6 레일 두부상면 요철의 관리 및 단파장 궤도틀림의 관리 --------------------------------------------- 514
7.6.1 레일의 검측 / 614 7.6.2 레일의 요철 / 619
7.6.3 레일 요철과 전동음 / 620
7.6.4 축상 상하가속도를 이용한 윤하중 변동의 파악 / 624
7.6.5 축상 좌우가속도에 따른 저대 횡압의 검출 / 627
7.6.6 레일의 파상 마모 / 629

7.7 열차동요 관리 --------------------------------------------- 631
7.7.1 궤도틀림과 열차동요 / 631 7.7.2 열차동요 관리 / 632

7.8 유간 관리 --------------------------------------------- 634
7.8.1 이음매 유간(遊間, joint gap) / 634 7.8.2 유간 정정과 복진 / 635


제8장 선로 보안설비 및 운전

8.1 선로(線路) 보안설비(保安設備, safety installation) --------------------------------------------- 637
8.1.1 가드 레일류(guard rail 類) / 637 8.1.2 차막이와 차륜 막이 / 640
8.1.3 안전 측선, 탈선포인트, 서행 개소 등 / 641

8.2 건널목 설비 --------------------------------------------- 642
8.2.1 건널목의 종류 / 642 8.2.2 건널목의 설치 기준 / 643
8.2.3 건널목의 구조 / 644
8.2.4 건널목 보안장치(保安裝置, safety device) / 646
8.2.5 건널목 안전 대책 / 647

8.3 신호보안 장치 --------------------------------------------- 648
8.3.1 철도신호와 신호보안 장치 / 648 8.3.2 궤도회로 / 656

8.4 운전 --------------------------------------------- 658
8.4.1 열차 저항 / 658 8.4.2 가속력 곡선 / 660
8.4.3 균형속도 및 견인 정수와 환산 량수 / 662
8.4.4 거리기준 운전선도 / 664 8.4.5 선로용량 / 667


제9장 소음과 진동

9.1 측정의 계획 --------------------------------------------- 671

9.2 소음·진동의 기초 지식과 측정·평가 --------------------------------------------- 672
9.2.1 소음의 기초 지식과 측정·평가 / 672 9.2.2 진동의 기초 지식과 측정·평가 / 681

9.3 철도 소음·진동의 실태와 특징 --------------------------------------------- 689
9.3.1 소음·진동 경감대책을 위한 현상의 파악 / 689
9.3.2 철도 소음의 실태와 특징 / 690 9.3.3 철도 진동의 실태와 특징 / 694

참고문헌 --------------------------------------------- 701
찾아보기 --------------------------------------------- 711
종래의 단위와 SI 단위의 비교 --------------------------------------------- 728