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과제현황 목록

과제기본정보

철도터널 내공단면적 저감을 위한 통풍공(Air-Shaft)의 공기역학 설계기술 및 수직구 굴착 공법 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 99CCTI-C030294-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 철도터널 내공단면적 저감을 위한 통풍공(Air-Shaft)의 공기역학 설계기술 및 수직구 굴착 공법 개발
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 김동현
소속 한국철도기술연구원 직위 실원
전화번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 1999-11-15 ~ 2002-02-14
당해연도 연구기간 1999-11-15 ~ 2000-11-14

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 196,044,000 67,794,000 40,838,000 108,632,000 304,676,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 -
최종목표 ○통풍공(Air-shaft)을 이용한 공력설계 기술개발을 통하여 재래철도 터널내 열차
주행속도 향상 - 소단면 수직통풍공 터널 개발(0.25km급, 0.5km급, 0.75km급)
○터널내 열차 주행속도 향상時 공기압 변동에 의한 승객 이명감(耳鳴感) 저감
○직경 1 ~ 2m 내외의 통풍공(air-shaft) 기계화 굴착기술 개발에 의한 재래
터널 내공단면 확대시공 경비의 절감
○굴착공법 및 본선 연결방식의 결정은 호남선, 경부선 터널구간들을 대상으로
수행하며, 향후 사업시행시 기초자료로 활용
○새로운 보강공법 개념설계 및 Prototype라이닝을 제작?시험시공 등을 수행
연구내용 및 범위 ○국내외 현황조사 및 2차년도 통풍공 터널 상세설계 및 시험시공을 위한 요소기술 연구
○기존터널 호남선, 경부선의 터널주행시 승객 이명감에 미치는 영향에 대한 압력허용 기준 마련
- 철도선진국 터널설계를 위한 압력허용기준(승객 쾌적도 기준)사례조사/분석
- 준기밀/기밀/비기밀 차량을 각각 호남선 및 경부선에 투입시 압력허용기준 마련
○굴착공법 및 본선 연결방식 결정
: 국내 철도터널의 지형, 단면, 수송운행 등의 여건을 고려하여 소구경 수직구의 여러 가지 기계화 굴착공법 중 최적의 굴착공법을 제시
○기존터널내 통풍공 최적설계를 위한 운행속도에 따른 1/60축척 열차주행시험(Moving Model Test) 및 컴퓨터 시뮬레이션 (기본설계): 호남선 및 경부선
- 제3종, 제4종 0.5 km급 터널에 대한 터널 내공단면적 차이에 의한 영향분석 및 열차 진입 속도별 터널내 압력분포 1/60축척 주행시험 및 수치해석
- 제3종, 제4종 0.5 km급 터널에 대한 1/60축척 주행시험에 의한 통풍공터널기본설계 수행
통풍공(air-shaft)의 압력경감 성능 규명
○본선 접속부의 역학적 거동 규명
: 기하학적 구조에 대한 역학적 거동 해석 및 적정 보강공법(안) 제시
○터널내 열차편성별 시험기 개조개발[열차편성시 험기 설계/개조개발]
- 한국형 터널주행 열차편성시험기 설계 및 개발
○신기술 설계 및 시제품(Prototype) 제작
- 유도공내 국부지반 보강공법 개발 및 설계
: 새로운 보강공법 설계 및 실내시험을 통한 보강효과 확인
- 라이닝 설계 및 제작
: 소단면에 적합한 Prototype 라이닝 설계 및 제작
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 기존터널(3종, 4종)에 대한 통풍공의 공력학적 기본설계
(중형 터널 열차주행 시험장치에 의한 통풍공 터널 기본설계안 도출)
○ 중형 열차편성 주행시험장치 개발(기 시험기 개조하여 시제품 설계개발)
○ 굴착공법 및 본선 연결방식 결정, 본선 접속부의 역학적 거동 규명
○ 신기술 설계 및 시제품(Prototype) 제작
(라이닝 설계 및 제작, 유도공내 국부지반 보강공법 개발 및 설계)
○국내외 현황조사 및 2차년도 통풍공 터널 상세설계 및 시험시공을 위한 요소기술 연구
○기존터널 호남선, 경부선의 터널주행시 승객 이명감에 미치는 영향에 대한 압력허용 기준 마련
- 철도선진국 터널설계를 위한 압력허용기준(승객 쾌적도 기준)사례조사/분석
- 준기밀/기밀/비기밀 차량을 각각 호남선 및 경부선에 투입시 압력허용기준 마련
○굴착공법 및 본선 연결방식 결정
: 국내 철도터널의 지형, 단면, 수송운행 등의 여건을 고려하여 소구경 수직구의 여러 가지 기계화 굴착공법 중 최적의 굴착공법을 제시
○기존터널내 통풍공 최적설계를 위한 운행속도에 따른 1/60축척 열차주행시험(Moving Model Test) 및 컴퓨터 시뮬레이션 (기본설계): 호남선 및 경부선
- 제3종, 제4종 0.5 km급 터널에 대한 터널 내공단면적 차이에 의한 영향분석 및 열차 진입 속도별 터널내 압력분포 1/60축척 주행시험 및 수치해석
- 제3종, 제4종 0.5 km급 터널에 대한 1/60축척 주행시험에 의한 통풍공터널기본설계 수행
통풍공(air-shaft)의 압력경감 성능 규명
○본선 접속부의 역학적 거동 규명
: 기하학적 구조에 대한 역학적 거동 해석 및 적정 보강공법(안) 제시
○터널내 열차편성별 시험기 개조개발[열차편성시 험기 설계/개조개발]
- 한국형 터널주행 열차편성시험기 설계 및 개발
○신기술 설계 및 시제품(Prototype) 제작
- 유도공내 국부지반 보강공법 개발 및 설계
: 새로운 보강공법 설계 및 실내시험을 통한 보강효과 확인
- 라이닝 설계 및 제작
: 소단면에 적합한 Prototype 라이닝 설계 및 제작
연구성과 기술적 기대성과 ○ 노선 등급에 따라 터널 내공단면적 최적설계
○ 터널주행시 주행속도 향상에 따라 나타나는 객실내 승객 및 운전실의
이명감 해소
○ 터널내 주행속도에 따른 국내 제작차량의 차체기밀도 기준마련
○ 선로조건에 따른 터널주행 속도향상 대책제시: 통풍공 설계 및 개발
○ 시험굴착 및 Prototype 라이닝 시험시공을 통하여 운행중인 철도터널에의 시공에 대한 문제점을 최소화
○ 유도공내 지반 보강공법의 개발로부터 연약지반 보강 및 수직구 굴착을
동일 공종으로 수행 가능
○ 시험시공 전,후의 터널내 환기력 분석을 통한 도로터널 등에 적용 가능
사회 경제적 파급효과 ○ 기존터널의 단면적 확장공사 없이 저렴한 각종 통풍공 대책으로 예산절감 ○ 기존선 1급노선 신설 또는 이설시 터널 총건설비의 20% 저감할 수 있음
○ 호남고속철도의 경우 터널 총건설비의 20% 저감할 수 있음.
○ 기존선 고속화에서 터널내공단면 확장공사에 따른 철도서비스 중단 등의 사회적, 경제적 손실비용을 가장 최소화 할 수 있음.
○ 수직구의 기계화 굴착을 통하여 인건비(약 5인 내외)절감 및 공기(25일 /90m)절감 등의 효과가 있음.
활용방안 ○ 기존선 고속화에 따른 경부선 및 호남선과 기타 1급 철도노선 등에 바로 활용할 수 있음
○ 호남선 전철화에 따른 틸팅차량 투입이 되면 160 km/h까지 속도향상, 따라서 터널의 개선은 당면 과제임.
○ 호남고속철도 건설시에도 바로 터널설계 적용됨.
○ 활용 분야로는 먼저, 기존선 철도터널 내 속도향상, 신설 2km 이상의 장대 터널 작업구 및 환기구, 도심 지하철의 작업 수직구, 각종 폐기물 처분장의 작업구 및 수송구, 양수발전소의 조압수조 및 수압터널, 광산 환기구 등 대부분의 터널분야서 직접 적용이 가능함.
○ 민간의 기술개발을 촉진 방안으로 도로터널의 환기시스템에 적용 가능
○ 중국 및 동남아 철도 고속화시 기술용역사업 수행
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 - - - - -
영문 - - - - -
최종보고서
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최종보고서 0651_철도터널 내공단면적 저감을 위한 통풍공(Air-Shaft)의 공기역학 설계기술 및 수직구 굴착 공법 개발.pdf   다운로드 99토목I06(최종보고서).pdf   다운로드
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