KR100881598B1 - 선형유도전동기(lim) 차량을 위한 궤도 부설 방법 - Google Patents

선형유도전동기(lim) 차량을 위한 궤도 부설 방법 Download PDF

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정상구
김홍록
윤병성
민병도
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궤도공영 주식회사
동원궤도(주)
(주)대륙철도
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Abstract

본 발명은 선형유도전동기에서 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 시 전자기 작용판을 선로의 중심에 정확하게 설치하고 작업자재를 실은 대차의 이동에 지장이 없는 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 방법에 관한 것으로서, 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법에 있어서, 궤광받침부재를 이용하여 제1레일과 제2레일을 노반으로부터 부양된 상태로 지지하는 단계; 콘크리트 도상을 형성하기 위해 위한 거푸집과 철근을 설치하는 단계; 콘크리트 도상의 시공기면에 매립되도록 선형유도전동기(LIM) 차량용 LIM 패널 고정을 위한 인서트들을 인서트 매립장치를 이용하여 위치시키는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계; 및 상기 인서트 매립 장치와 상기 궤광받침부재를 제거하는 단계;를 포함한다.
따라서, 본 발명의 인서트 매립장치가 제1레일과 제2레일 사이의 공간에 해당되는 궤광받침부재에 설치되기 때문에 제1,2레일의 상면보다 낮아 부설재 위, 레일위 작업상 이동이 편할 뿐 아니라, 레일상에 거치되는 것이 없으므로 인서트 매립장치 설치후에도 작업자재를 실은 대차의 이동에 전혀 지장이 없는 각별한 효과를 갖는다.

Description

선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법{method for construction of track for Linear Induction Motor panel in Linear Induction Motor}
본 발명은 선형유도전동기에서 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 시 전자기 작용판을 선로의 중심에 정확하게 설치하고 작업자재를 실은 대차의 이동에 지장이 없는 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 방법에 관한 것이다.
최근 새로운 도시형 교통시스템으로 거듭나고 있는 경전철 시스템은 기존 지하철과 전철에 비해 경제성과 환경성, 편리성, 안전성 등이 뛰어나고, 대도시의 난개발 문제, 도시 교통 문제 해결 및 대중교통 활성화, 도시경쟁력 제고 등으로 인해 각광을 받고 있다.
이러한 경전철은 시스템에 따라 SLRT(Streetcar Light Rail Transit.노면 경전철) , 모노레일, LIM(선형유도전동기), AGT(자동안내주행차량) 등이 있으며, 이 중 선형유도전동기 시스템은 차량 하부에 장착된 선형유도전동기(회전자에 해당)와 레일 가운데 설치된 림(LIM) 패널이라고 하는 전자기 작용판(reaction plate)(고정자에 해당)의 상호 전자기 현상을 전기식으로 이동시켜 차량을 이동시킨다.
선형유도전동기 차량은 기존 차량에 비해 차량 높이를 현저히 낮출 수 있으므로 급경사의 선로를 주행할 수 있어 상대적으로 도심지가 설립된 곳에 주변 하천이나 산지 등이 자연스럽게 형성되어 있는 도시지역의 노선에 적용효과를 크게 얻을 수 있다.
이러한 선형유도전동기 차량에서 고정자에 해당되는 림 패널은 1개에 약 240kg으로 레일 가운데 부설하게 되며, 림 패널 부설을 위해 레일 가운데에 림 패널을 고정시킬 수 있는 고정 인서트를 미리 설치하게 된다.
이와 같은 고정 인서트는 콘크리트를 타설한 이후에 드릴 등을 이용하여 설치하거나 또는 콘크리트를 타설하기 전에 설치하게 된다. 하지만, 국내 작업 환경은 외국에 비해 아주 빈약하기 때문에 짧은 공사기간에 일일 작업량이 많아서 궤도부설과 함께 고정 인서트 부설 공정을 동시에 진행하기에는 아주 까다로울 뿐만 아니라, 고정 인서트는 궤도의 선형(직선, 곡선, 기울기) 및 구조물 간격에 따라 간격이나 위치가 달라지기 때문에 그 정밀성도 요구되는 어려운 작업이라 할 수 있다.
본 출원인이 2006년 특허출원 제0123007호를 통해 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 그러나, 본 출원인 출원한 인서트 매립 장치는 작업용 대차(트로리)의 이동이 불가능하고, 특히 매립 장치를 선로 중심에 정확히 맞추는 작업이 어려울 뿐만 아니라 매립 장치를 설치하고 제거하는 작업에 많은 불편함을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 작업자재를 실은 대차의 이동에 지장이 없는 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 선로의 중심에 신속 정확하게 위치시킬 수 있는 선형유도전동기 차량을 위한 궤도 부설 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법에 있어서, 궤광받침부재를 이용하여 제1레일과 제2레일을 노반으로부터 부양된 상태로 지지하는 단계; 콘크리트 도상을 형성하기 위해 위한 거푸집과 철근을 설치하는 단계; 콘크리트 도상의 시공기면에 매립되도록 선형유도전동기(LIM) 차량용 LIM 패널 고정을 위한 인서트들을 인서트 매립장치를 이용하여 위치시키는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계; 및 상기 인서트 매립 장치와 상기 궤광받침부재를 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인서트를 위치시키는 단계는 상기 인서트 매립장치가 상기 인서트들을 매단 상태로 상기 제1레일의 내측면과 제2레일의 내측면 사이 공간에 위치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인서트를 위치시키는 단계는 상기 인서트 매립 장치가 상기 제1,2레일을 받치고 있는 상기 궤광받침부재에 놓여진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인서트를 위치시키는 단계는 상기 인서트 매립 장치가 상기 제1,2레일을 받치고 있는 상기 궤광받침부재에 놓여진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인서트를 위치시키는 단계에서, 상기 인서트 매립 장치는 상기 제1,2레일의 상면보다 낮게 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인서트 매립 장치와 상기 궤광받침부재를 제거하는 단계는 상기 콘크리트가 규정된 강도로 양생되기 전에 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 인서트 매립장치가 제1레일과 제2레일 사이의 공간에 해당되는 궤광받침부재에 설치되기 때문에 제1,2레일의 상면보다 낮아 부설재 위, 레일위 작업상 이동이 편할 뿐 아니라, 레일상에 거치되는 것이 없으므로 인서트 매립장치 설치후에도 작업자재를 실은 대차의 이동에 전혀 지장이 없는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 인서트 매립 장치의 신속한 설치 및 제거가 가능한 각별한 효과를 갖는다. .
또한, 본 발명에 의하면 인서트들을 레일의 중심부 정위치에 매립할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 8f를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 매립 장치(100)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 선형유도전동기 방식의 철도 공사구간에서 레일 가운데 설치될 전자기 작용판(고정자에 해당)에 해당되는 림(LIM)패널(10)을 고정하는데 사용되는 고정 인서트(20)들을 콘크리트 타설전에 콘크리트 도상에 매립하기 위한 장치이다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 매립 장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 지지 프레임(110)과 인서트 고정부재(130),그리고 간격 조절바(160)를 포함한다.
지지프레임(110)은 제1,2지지대(112,114)와 연결대(116)로 이루어지며, 이 제1,2지지대(112,114)들은 □ 형강으로 적은 면적에 큰 버팀 역할을 하게 하여, 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)에 거치 후 콘크리트 타설시 작업자들이 올라가 작업할 수 있도록 하였다.
구체적으로 살펴보면, 제1,2지지대(112,114)들은 레일의 길이방향으로 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)들에 얹혀지며, 연결대(116)는 메인프레임(210)의 길이방향으로 제1,2지지대(112,114)를 연결한다. 제1,2지지대(112,114)들에는 인서트 고정부재(130)들이 일정간격으로 설치된다. 이처럼, 본 발명의 인서트 매립 장치(100)는 모든 궤도 도상에 사용되는 궤광받침부재(200)에 거치하는 방식으로 기존처럼 레일상에 거치시키기 위한 별도의 날개들이 없기 때문에 지지프레임(110)의 구조가 사다리 형태로 매우 단순해졌음을 알 수 있다. 특히, 제1지지대(112)와 제2지지대(114)는 메인프레임(210)의 상면에 형성된 위치정렬핀(212)에 의해 메인프레임(210)의 중앙에 위치하게 됨으로써 자연스럽게 제1레일(32)과 제2레일(34)의 중앙(선로 중심에 정확하게 위치됨)에 위치하게 되고 또한 위치정렬핀(212)에 의해 좌우 유동이 발생되지 않는다.
따라서, 인서트 매립 장치(100)는 궤광받침부재(200)가 선로 중심간격을 정확하게 맞추고 있기 때문에 자동적으로 중심 설치가 됨으로써 인서트 매립장치(100)들간의 간격조절만 신경 쓰면 된다.
도 3은 인서트 고정부재를 보여주는 사시도로서, 도 3을 참조하면, 인서트 고정부재(130)는 고정키(132)와, 고정키가 설치되는 몸체(135)를 갖는다. 고정키(132)는 수직한 봉(133)과, 봉(133)의 일측으로부터 연장되어 형성된 손잡이(134)로 이루어지며, 위 아래로 이동 가능하게 몸체(135)의 관통공(136)들에 끼워진다. 고정키(132)의 봉(133) 하단은 몸체(135)의 저면으로부터 돌출된다. 인서트(20)는 상단 일부가 고정키(132)의 봉(133) 하단에 끼워져 매달린 상태에서 콘크리트 도상의 시공기면에 매립된다. 그리고 고정키(132)는 콘크리트 타설 이후 양생기간 중에 제일 먼저 철거되며, 이를 위해 양생중인 콘크리트 도상의 시공기면에 매립된 인서트(20)로부터 고정키(132)의 봉(133)을 분리하고자 할 때에는 고정키(132)의 손잡이(134)를 잡고 위로 들어 올리면 쉽게 인서트(20)로부터 고정키가 유동없이 분리된다. 이렇게 인서트(20)로부터 분리된 고정키(132)는 일정각도 회전시켜 손잡이(134)가 몸체(135)의 일측에 형성된 걸림턱(137)에 걸쳐지게 하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 인서트 매립 장치(100)는 콘크리트 도상이 양생 중에도 매립된 인서트(20)로부터 고정키를 유동 없이 쉽게 분리 가능하기 때문에, 보다 짧은 공사기간에도 많은 인서트들을 매립할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
도 4는 레일에 궤광받침부재와 인서트 매립 장치를 설치한 상태를 보여주는 사시도이며, 도 5는 도 4의 평면도이다.
궤광받침부재(200)는 메인프레임(210)과, 프레임(210)의 양단에 용접으로 연결되며 제1레일(32)과 제2레일(34)이 각각 고정되는 레일받침부(220), 제1,2레일(32,34)을 노반으로부터 부양상태로 지지하는 받침볼트(230)들을 포함한다. 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)의 상면에는 2개의 위치정렬핀(212)이 형성되며, 이 위치정렬핀(212)은 인서트 매립장치(100)가 제1레일(32)과 제2레일(34)의 중심에 위치되도록 인서트 매립장치의 설치 위치를 잡아준다. 이와 함께 거푸집(42)을 설치하고 철근(44) 조립이 완료되면 콘크리트 타설을 위한 준비가 완료된 상태에서, 최종적으로 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)에 인서트 매립장치(100)를 올려놓는다.
이처럼, 본 발명에서는 인서트 매립장치(100)가 제1레일(32)과 제2레일(34)사이의 공간에 해당되는 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)에 설치되기 때문에 제1,2레일(32,34)의 상면보다 낮아 부설재 위, 레일 위 작업상 이동이 편할 뿐 아니라, 레일상에 거치되는 것이 없으므로 인서트 매립장치 설치후에도 작업자재를 실은 대차의 이동에 전혀 지장이 없게 된다.
따라서, 제1,2레일(32,34)에 침목(35)을 체결한 궤광(track skeleton)은 궤광받침부재(200)들에 의해 노반(40)으로부터 부양된 상태로 지지된다. 궤광받침부재(200)들은 콘크리트 도상을 형성하기 위해 타설된 콘크리트가 양생되기 전까지 제1,2레일(32,34)로 가해지는 수직하중을 지지하여 궤광의 처짐을 방지하도록 궤광을 받쳐 지지하게 된다.
한편, 도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 간격 조절바(160)는 이웃하는 인서트 매립 장치(100)들간의 간격 조절을 위한 것으로,기설정된 간격에 따라 형성되는 다수의 관통공(162,163)들을 포함한다. 즉, 연결대(116)의 끼움핀(119)에 간격 조절바(160)의 기준 관통공(162)을 끼운 다음 이웃하는 인서트 매립장치(100)의 연결대(116)의 끼움핀(119)에 설정된 간격에 해당되는 관통공(163)을 맞춰 끼우는 것으로 간격조절이 완료된다. 즉, 도 6의 (A) 및 (B) 그림처럼 간격 조절바(160)를 이 용하여 이웃하는 인서트 매립 장치(100)들간의 간격을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 간격조절바(160)를 서로 이웃하는 인서트 매립 장치에 연결함으로써 레일의 길이방향으로의 유동을 방지할 수 있다.
인서트 매립 장치(100)의 설치가 완료된 후 콘크리트를 타설하면 도 7의 좌측에 도시된 바와 같이 되어 콘크리트 도상(50)이 형성되게 된다. 궤광받침부재(200)와 인서트 매립 장치(100)는 콘크리트 도상(50)이 양생되기 전에 궤광으로부터 해체하게 된다.
상기와 같은 궤도 부설 공정을 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 설명하면,
우선 제1,2레일(32,34)에 침목(35)을 체결한 궤광(track skeleton)은 궤광받침부재(200)들에 의해 노반(40)으로부터 부양된 상태로 지지된다. 궤광받침부재(200)들은 콘크리트 도상을 형성하기 위해 타설된 콘크리트가 양생되기 전까지 제1,2레일(32,34)로 가해지는 수직하중을 지지하여 궤광의 처짐을 방지하도록 궤광을 받쳐 지지하게 된다. 그리고, 콘크리트 도상을 형성하기 위해 거푸집(42)을 설치하고 철근(44) 조립을 완료하면 콘크리트 타설을 위한 준비가 완료된다.(도 8a 및 도 8b 참조)
도 8c에서와 같이, 콘크리트 타설 준비가 완료되면 최종적으로 궤광받침부재(200)의 메인프레임(210)에 인서트 매립장치(100)를 올려놓는다. 이때 이웃하는 인서트 매립장치(100)와의 간격은 간격조절바(160)를 사용한다. 여기서, 인서트 매립장치(100)는 궤광받침부재(200)의 위치정렬핀(212)들에 의해 선로의 중심에 자연스럽게 세팅된다. 특히, 인서트 매립장치(100)는 궤광받침부재(200)에 놓여지기 때문에 레일(32,34)의 상면보다 높지 않으면서 제1레일과 제2레일 사이의 공간에 위치됨으로써 제1,2레일 상부에서의 작업 및 대차 이동이 용이하다.
인서트 매립 장치(100)가 설치되면 콘크리트를 타설하여 콘크리트 도상을 만들게 되며, 이때 인서트(20)는 콘크리트 도상의 시공기면에 매립된다.
도 8d에서는 콘크리트가 타설된 후 24시간 정도가 지나면 어느 정도 콘크리트 양생이 진행되는데, 콘크리트 양생이 완료되기 전에 인서트(20)로부터 고정키(132)를 분리하는 상태를 보여준다.
그리고, 도 8e에 도시된 바와 같이, 인서트 매립 장치(100)의 고정키(132)가 인서트(20)로부터 분리되면, 궤광받침부재(200)로부터 인서트 매립 장치(100)를 들어올린다. 인서트 매립 장치(100)를 제거한 다음에는 궤광받침부재(200)의 받침볼트(230)를 돌려서 콘크리트 도상으로부터 분리한 후 제1레일(32)과 제2레일(34)을 고정하고 있는 고정편들도 푼 다음 콘크리트 도상으로부터 제거한다.(도 8f 참조).
상기와 같은 부설 공정을 거쳐 인서트들이 매립된 콘크리트 도상에는 도 1에서와 같이 림(LIM) 패널들이 볼트들에 의해 고정 설치되며, 상기 LIM 패널(10)은 제1,2레일(32,34)의 중앙에 해당되는 콘크리트 도상(50)에 설치되며, LIM 패널(10)을 고정하기 위한 볼트 체결용 인서트(20)들은 제1,2레일(32,34)의 중앙에 일정폭 (본 실시예에서는 350mm 간격)을 두고 2열로 설치된다.
특히, 일반적인 궤도 구간에서 인서트(20)들은 제1,2레일(32,34)의 상면으로부터 예를 들어 196mm 아래에 매립되는 것이 바람직하며, 분기구간과 같은 특수한 궤도구간에서는 제1,2레일(32,34)의 상면으로부터 예를 들어 228mm 아래에 매립되는 것이 바람직하다. 예컨대, 고정 인서트(20)의 매립 위치는 인서트 고정부재의 설치높이 변경을 통해서 가능할 수 있다.
도 9는 3가지 타입의 인서트 매립 장치를 보여주는 도면들이다.
림 패널(10)들은 구조물 이음조인트 및 궤도 시공 플랜 마다 배수로 등을 고려하여 여러 형태(길이가 다르고, 잉카볼트가 5줄에서 3줄 등 여러 형태)가 사용된다. 하지만, 여러 림 패널의 규격별로 인서트 매립 장치를 모두 제작하기에는 무리이기 때문에 도 7에서와 같이 3가지 타입의 인서트 매립 장치를 제작한 후, 투입되는 규격마다 간격 조정이 가능하면서 점검이 신속한 간격 조절바를 사용하여 그 편리성을 제공한다. 즉, (A)타입의 인서트 매립 장치는 2열로 5줄의 인서트 고정부재들(총 10개)을 갖으며, (B)타입의 인서트 매립 장치는 (A)타입 보다 그 길이가 짧고 2열로 4줄의 인서트 고정부재들(총 8개)을 갖으며, (C)타입의 인서트 매립 장치는 (B)타입 보다 그 길이가 짧으면서 2열로 3줄의 인서트 고정부재들(총 6개)을 갖는 구성으로 이루어진다. 이처럼, 본 발명의 인서트 매립 장치는 시공 플랜에 맞추어 다양한 타입으로 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 간격 조절바를 이용하여 상기의 3가지 타입의 인서트 매립 장치를 적절하게 시공하며 직선, 곡선 구간에서의 인서트들을 용이하게 매립할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 인서트 매립 장치는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인서트가 매립된 콘크리트도상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선형유도전동기 차량용 LIM 패널 부설을 위한 인서트
매립 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인서트 매립 장치의 인서트 고정부재를 보여주는 사시도이다.
도 4는 레일에 궤광받침부재와 인서트 매립 장치를 설치한 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 이웃하는 지지프레임과의 잔격 조절을 위한 간격 조절바를 결합관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 인서트 매립 장치가 설치된 상태의 도상 콘크리트의 공사 구간을 보여주는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 궤도 부설 공정을 순서대로 도시한 도면이다.
도 9는 3가지 타입의 인서트 매립 장치를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 인서트 매립 장치 110 : 지지프레임
130 : 인서트 고정부재 160 : 간격 조절바
200 : 궤광받침부재 210 : 메인프레임

Claims (6)

  1. 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법에 있어서:
    궤광받침부재를 이용하여 제1레일과 제2레일을 노반으로부터 부양된 상태로 지지하는 단계;
    콘크리트 도상을 형성하기 위한 거푸집과 철근을 설치하는 단계;
    콘크리트 도상의 시공기면에 매립되도록 선형유도전동기(LIM) 차량용 LIM 패널 고정을 위한 인서트들을 인서트 매립 장치를 이용하여 위치시키는 단계;
    상기 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계; 및
    상기 인서트 매립 장치와 상기 궤광받침부재를 제거하는 단계;를 포함하며,
    상기 인서트를 위치시키는 단계는 인서트 매립 장치가 상기 제1레일과 제2레일을 받치고 있는 궤광받침부재에 놓여지는 것을 특징으로 하는 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인서트를 위치시키는 단계는 상기 인서트 매립장치가 상기 인서트들을 매단 상태로 상기 제1레일의 내측면과 제2레일의 내측면 사이 공간에 위치되는 것을 특징으로 하는 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인서트를 위치시키는 단계에서, 상기 인서트 매립 장치는 상기 제1,2레일의 상면보다 낮게 설치되는 것을 특징으로 하는 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인서트 매립 장치와 상기 궤광받침부재를 제거하는 단계는 상기 콘크리트가 규정된 강도로 양생되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 선형유도전동기(LIM) 차량을 위한 궤도 부설 방법.
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