본 발명은 콘크리트 슬래브 궤도의 선형조정방법에 관한 것으로서, 수직방향으로 ±10㎜이내 범위에서 조정되는 침목부착식 매립형 스핀들을 콘크리트 침목의 일측면에 고정하는 제a1단계; 상기 콘크리트 침목에 체결구를 이용하여 레일을 고정하는 제a2단계; 궤광위에 시공오차 조정용 광학반사경 거치대를 설치하고 여기에 광파측정기의 광파를 쏘아서 궤도의 시공오차량을 측정하는 제a3단계; 상기 광파측정기의 측정된 값을 기준으로 상기 콘크리트 침목의 측면에 고정된 침목부착식 매립형 스핀들의 고정구를 조정하여 면틀림량을 조정하는 제a4단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 횡방향 조절용 매립식 스파이크를 고강도 콘크리트 타설 전에 매설하는 제b1단계; 상기 횡방향 조절용 매립식 스파이크를 매설한 후, 콘크리트가 굳을 때까지 양생하는 제b2단계; 슬래브 침목을 거치한 후 레일을 올려놓은 후 체결하는 제b3단계; 상기 횡방향 조절용 매립식 스파이크에 횡방향으로 ±15㎜이내에서 조정되는 줄틀림 조정장비를 고정하는 제b4단계; 줄틀림 조정장비를 고정한 후, 시공오차 조정용 광학반사경 거치대를 궤광 위에 놓고 줄틀림 시공오차를 측정하는 제b5단계; 상기 줄틀림 조정장비를 조정하여 궤도의 줄틀림 시공오차를 조정하는 제b6단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 수직방향으로 ±10㎜이내 범위에서 조정되는 횡방향 조절용 매립식 스파이크를 불투수층 콘크리트 타설 전에 매설하는 제c1단계; 상기 횡방향 조절용 매립식 스파이크를 매설한 후, 콘크리트가 굳을 때까지 양생하는 제c2단계; 횡방향으로 ±15㎜이내에서 조정되는 침목부착식 매립형 스핀들을 침목의 일측면에 고정한 후, 상기 침목에 체결구를 이용하여 레일을 고정하는 제c3단계; 상기 침목을 거치한 후 데오도라이트를 이용해 궤도틀림량을 측정하는 제c4단계; 상기 데오도라이트로 측정된 값을 기준으로 상기 침목의 측면에 고정된 침목부착식 매립형 스핀들을 조정하여 면틀림량을 조정하는 제c5단계; 상기 횡방향 조절용 매립식 스파이크에 줄틀림 조정장비를 고정하는 제c6단계; 상기 줄틀림 조정장비를 고정한 후, 광파기 측정기를 이용하여 줄틀림 시공오차를 측정하는 제c7단계; 상기 광파기 측정기로 측정된 값을 기준으로 상기 줄틀림 조정장비를 조정하여 궤도 줄틀림의 오차를 조정하는 제c8단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 슬래브 궤도의 선형조정방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
도1은 본 발명에 따른 철도용 슬래브 궤도의 설치 단면을 도시한 도면이고, 도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 콘크리트 슬래브 궤도의 면틀림 시공오차량의 조정 을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 콘크리트 슬래브 궤도의 줄틀림 시공오차량의 조정을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도4는 본 발명에 사용되는 광파측정기의 설치도이고, 도5는 본 발명에 사용되는 시공오차 조정용 광학반사경 거치대의 설치도이다.
도1에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트 슬래브 궤도 중에서, 특히 고속 철도용 슬래브 궤도는 신설시 슬래브 궤도를 설치하기 위해 불투수층 콘크리트(100)를 타설하기 이전에 노반면에 매립형 스파이크(미도시)를 설치한 후 불투수층 콘크리트(100)에 매립되는 보강철근(미도시됨)을 배근한다. 그 후 불투수층 콘크리트(100)를 타설하고 양생을 한다. 양생이 끝난 후에 콘크리트로 이루어진 침목(104)을 설치하는데 도 2a와 도 2b와 같이 매립형 스핀들(110)을 침목에 부착한 후에 거치시키게 된다. 그 후 레일(106)을 체결구(108)를 이용하여 일체형으로 고정하게 된다.
상기한 매립형 스핀들(110)은 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이 몸체(110a)와 이 몸체(110a)를 수직 관통하여 설치되는 고정구(112)를 구비하여 이루어지는데, 상기 몸체(110a)의 관통홀(110b, 110c)에 콘크리트 침목(104)으로부터 돌출되게 형성된 침목 결합부재(110d)가 삽입되어 설치되게 된다.
이와 같이 설치한 침목(104)과 레일(106)의 결합체인 궤광의 오차를 조정하기 위해 시공오차조정용 광학반사경 거치대(202)를 침목 4개당 1개씩 위치시킨 후에 광파측정기(200)를 이용하여 수직 및 수평 면틀림을 조정하여 허용 오차범위 이내로 조정한 후 고강도 콘크리트(102)를 타설하여 콘크리트 슬라브를 양생하게 된다.
도2 내지 도3에 따르면, 이와 같이 본 발명에 따른 일체형 콘크리트 슬래브 궤도의 시공방법은 종래의 침목스핀들을 이용하여 시공하는 방법, 자동진동장치에 의한 침목매립방법 및 조정틀에 의한 선형조정방법과 다르게 침목부착식 매립형 스핀들(110)을 콘크리트 구조물인 침목(104)의 일측면에 설치하여 레일(106)과 침목(104), 체결구(108)의 조립체인 궤광을 조립한다.
이때, 광파측정기(200)를 사용하여 수직방향에 대한 궤도 면틀림을 측정하고 이를 바탕으로 상기 침목(104)의 일측면에 형성된 침목부착식 매립형 스핀들(110)을 조정하여 수직방향의 오차를 줄이게 된다.
상기 침목부착식 매립형 스핀들(110)은 크기가 작고 휴대가 간편함과 동시에 광파측정기(200)를 이용하여 2.5m 당 ±0.1mm 이내로 정밀하게 침목부착식 매립형 스핀들(110)의 고정구(112)인 나사를 돌려 궤도틀림을 조정하기 때문에 매우 정밀도가 높고, 부품의 제조단가 매우 낮아지는 잇점을 가지고 있다.
아울러, 고강도 콘크리트(102)의 시공시 미리 매설한 횡방향 조절용 매립형 스파이크에 줄틀림 조정장비(116)를 고정하여 현장에서 수평방향의 궤도 줄틀림을 조정한다.
상기한 횡방향 조절용 매립형 스파이크는 매립되어 쉬어키(Shear Key)의 구조기능을 하게 된다. 이는 상기한 수평방향의 조정기능 뿐만 아니라 열차진행 방향으로의 밀림 현상과 횡방향 밀림을 방지하기 때문에, 선로에 매우 안정적인 역할도 하게 된다.
이와 같은 선형조정이 끝나면 횡방향 조절용 매립식 스파이크와 침목부착식 매립형 스핀들(110)을 설치한 채 고강도 콘크리트(102)를 부설하여 간단히 시공하게 된다.
이와 같이 본 발명에 의한 오차조정 방법에 따르면 종래의 선로시공방법에서 사용되는 조정틀이나 대형 침목자동진동장치가 필요없이 단일체형 슬래브궤도의 선 형을 조정한 후 곧바로 고강도 콘크리트(102)를 양생하여 묻어버리므로 시공이 매우 간편하다.
이하, 본 발명에 따른 광파측정기(200)를 이용한 슬래브 궤도의 선형조정방법을 좀더 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 슬래브 궤도는 바텀-업(Bottom-up)공법으로 부설되기 때문에 궤도선형의 정밀도를 높이기 위해서 광파측정기(200)와 같은 정밀광학장비를 이용한 특수 반사경 설치장비를 이용하여 3차원 정밀측량방법에 의해 2.5m당 ±0.1㎜ 이내로 시공오차의 조정이 가능하다.
2차원 또는 3차원의 측정결과를 얻을 수 있는 방법으로는 궤간의 양 지간에 미니소자 프리즘(미도시됨)을 장착하여 3차원 측량기에 의한 정밀 측정방법을 통해 궤도틀림량을 얻을 수 있다.
상기한 방법은 평면 및 입체적인 결과의 측량값을 얻을 수 있기 때문에 궤간의 길이변화와 궤도틀림량을 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에서는 도4 내지 도5에서와 같이 3차원 정밀측량방법으로 거리측량과 각측량의 두 가지 기능을 탑재한 상태에서 광파측정기(200)에 의해 거리와 각을 측정하여 이를 조합 계산한 후, 다음 식에 차례대로 적용하여 임의지점의 3차원 좌표를 얻을 수 있다.
X = 1cosθ --------- (1)
Y = 1sinθ --------- (2)
Z = 1tanα --------- (3)
이때, l = "거리", θ= "수평각", α= "연직각"이다.
상기한 측정방법을 이용하여 궤도틀림에 대한 정확한 측정결과를 얻기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.
먼저, 궤도틀림이 발생되는 것과 무관한 지역에 기준점을 설정한다. 이때, 기준점의 설정은 기계의 이동이나 시간의 변화에 따른 절대기준 좌표계의 설정을 통해 궤도틀림에 따른 3차원 측정결과의 획일화된 결과를 얻기 위함이다. 이때, 상기 기준점은 측정대상지역의 범위와 대상물체 주변에 대해 고루 분포시켜 최소 4점이상을 설치함이 바람직하다. 이와 같이 기준점을 고루 분포시키는 이유는 기준점을 이용한 측정시 측정대상에 대한 편심측정에 따른 오차를 최소화하기 위함이다.
다음으로, 3차원측정기를 이용하여 대상물에 대한 정밀측정시 2회 이상의 정반측량방법으로 측량을 실시하여야 한다. 상기 정반측량방법은 망원경의 정위치상태에서 측정하고, 망원경을 180˚반전하여 다시 측정하는 방법으로 정반측량을 하게 되면 측량에 따른 기계의 시준(視準)축의 오차를 소거할 수 있는 효과가 있다.
측량기계의 선택은 측정대상에 대한 요구정확도에 따라 정확도가 높은 기계를 선택하여야 하는데, 이때 기계의 선택조건에서 가장 중요한 것은 각 측정의 정확도가 높아야 하며, 그에 따른 거리측정의 정확도 또한 높은 장비를 선택하여야 한다.
상기한 조건을 토대로 측량을 실시한 결과에 대해서는 사용된 기준점에 대해 정밀조정을 통해 기준점 측량시에 따른 오차를 소거하여야 하며, 기준점 조정결과를 통해 대상물의 측정결과에 대한 절대 기준점 좌표계로의 변환을 통해 차후 측정결과에 대한 비교 데이터를 마련함이 바람직하다.
이와 같이, 매회 측정·변환된 결과에 대해 초기 데이터를 기본으로 한 비교 데이터를 구성하고 각 축 별로 발생된 변위값과 전체 변화량을 계산토록 하여 궤도틀림량을 산출한다.
통상적으로 콘크리트 슬래브궤도의 시공오차기준은 2.5m당 1㎜의 면틀림을 허용하는 것으로 되어있지만, 본 발명에 의하면 2.5m당 0.1㎜의 정확도로 시공오차를 조정이 가능하여 그 정밀도가 매우 높다.
이하, 침목부착식 매립형 스핀들(110)을 이용하여 수직방향의 면틀림 오차를 줄이는 방법을 상세하게 설명한다.
면틀림 조절을 위해 침목(104)에 부착된 침목부착식 매립형 스핀들(110)은 미소회전으로 침목(104) 양단의 높낮이가 조절되는데 조절량은 ±10㎜정도까지 조정 가능하다.
먼저, 침목부착식 매립형 스핀들(110)을 침목(104)의 측면에 끼운다.
다음으로, 침목(104)을 고강도 콘크리트층(102)을 양생하기 위한 HGT층에 놓은 다음 레일패드(109), 체결구(108), 레일(106) 등으로 이루어진 궤광을 구성한다.
상기 궤광이 조립된 후 시공오차조정용 광학반사경 거치대(202)를 궤도상면 에 올려 놓은 후 궤도틀림량을 산정한다.
광파측정기(200)로 관찰하면서 침목(104)의 하부를 지지하고 있는 측면의 침목부착식 매립형 스핀들(110)의 조정구(112)를 좌우측에서 동시에 돌려서 면틀림량이 0.0이 되도록 조정한다. 이때, 침목부착식 매립형 스핀들(110)의 조정구(112)를 시계방향으로 돌리면 궤광이 상승(+)하고 반시계방향으로 돌리면 궤광이 하강(-)하게 되어 수직의 상하방향으로 조절하게 된다.
이하, 줄틀림 조정장비(116)를 이용하여 수평방향의 궤도 줄틀림 오차를 줄이는 방법을 상세하게 설명한다.
상기 줄틀림 조정장비(116)에 의해서는 횡방향으로 ±15㎜이상까지 조정 가능하다.
바닥의 고강도 콘크리트(102)의 타설 전에 횡방향 조절용 매립식 스파이크를 불투수층 콘크리트(100)에 매설한 후, 콘크리트가 굳을 때까지 양생을 한다.
다음으로, 콘크리트 보강철근을 배치하고 슬래브 침목(104)을 거치한 후 레일(106)을 올려놓은 후 체결하여 궤광을 조립한다.
다음으로, 궤도 줄틀림의 시공오차를 조정하기 위하여 줄틀림 조정장비(116)를 사용한다. 줄틀림 조정장비(116)를 불투수층 콘크리트(100)에 일부가 매몰 설치되는 횡방향 조절용 매립식 스파이크에 끼워 고정시키고, 광파측정기(200)에서 값을 읽어 정밀하게 줄틀림 시공오차를 조정한다. 이때, 줄틀림 조정장비(116)의 핸들(118)을 회전시키면 레일(106)의 고정면이 좌우방향으로 움직이게 되어 궤도 줄틀림을 조정하게 된다. 이때, 양 레일(106)을 지지하는 각 침목(104)은 도 3에 도시한 바와 같이 침목 연결부재(104)에 의해 서로 연결 지지되기 때문에 핸들(118)을 시계방향으로 돌리면 브라켓부재(120)가 형성되는 간격조정봉(122)이 직선운동하여 침목(104)의 일측면에 힘을 가하게 되어 왼쪽으로 궤광이 움직이고 핸들(118)을 반시계방향으로 돌리면 오른쪽으로 궤광이 움직인다.
상기 줄틀림 조정장비(116)는 침목(104) 5∼6정 간격으로 1개씩 모두 3개를 설치 적용하여 레일(106)이 횡방향으로 균등하게 움직이도록 구성함이 바람직하다.
상기 줄틀림 조정장비(116)의 조정시에 궤도선형의 정밀도를 높이기 위해서 시공오차조정용 광학반사경 거치대(202)의 특수반사경 설치장비를 이용하여 2.5m당 0.1㎜이내의 오차 이내로 시공오차 조정이 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.