초록 ▼

레일 교체 및 유지관리기준은 각국의 철도현황과 기술수준에 따라 상이하며, 현행 국내 선로유지관리지침(제22조, 제26조, 제28조)은 철강생산 및 용접기술의 발달과 궤도시스템의 변화 및 레일탐상, 연마 등 철도시설 유지보수기술의 발전이 고려되지 않은 채 과거(1990년 이전) 일본의 지침을 그래도 준용하고 있다.
본 연구개발과제는 일반철도 레일교체 및 유지보수기준을 재정립하는데 목적이 있으며, 이를 위해 일반철도 선로조건(레일종류, 열차종류, 도상조건 등)을 고려하여 레일의 파괴거동에 대한 조건(매개변수)를 도출하고, 이를 근

레일 교체 및 유지관리기준은 각국의 철도현황과 기술수준에 따라 상이하며, 현행 국내 선로유지관리지침(제22조, 제26조, 제28조)은 철강생산 및 용접기술의 발달과 궤도시스템의 변화 및 레일탐상, 연마 등 철도시설 유지보수기술의 발전이 고려되지 않은 채 과거(1990년 이전) 일본의 지침을 그래도 준용하고 있다.
본 연구개발과제는 일반철도 레일교체 및 유지보수기준을 재정립하는데 목적이 있으며, 이를 위해 일반철도 선로조건(레일종류, 열차종류, 도상조건 등)을 고려하여 레일의 파괴거동에 대한 조건(매개변수)를 도출하고, 이를 근거로 일반철도 직선부에서는 레일용접부에 대하여 현장계측, 실내시험, 수치해석을 통해 합리적이고 경제적인 레일 교체 및 연마기준(안)을 제시하였다. 곡선부에서는 레일마모에 대한 유지관리방안을 수립하기 위해 레일마모 예측모델 개발, 주행안정성 확보를 위한 곡선반경별 레일마모한계치(안)를 제시하였다. 또한, 레일표면요철관리를 통해 레일의 피로수명을 연장시킬 수 있도록 레일표면요철관리기준(안)을 제시하였다.
결과적으로 본 연구를 통해 선로유지관리지침 제22조(레일교환기준), 제26조(직선상의 레일수명), 제28조(레일연마) 개정(안)을 수립하여 제시하였다.

Abstract ▼

Rail maintenance involves enormous operational expenses and rails are replaced at periodic intervals. Rails are replaced at periodic intervals, so a lot of costs are incurred by its maintenance and management. Reliability analysis for rail failures in order to ensure comfortable riding and prevent d

Rail maintenance involves enormous operational expenses and rails are replaced at periodic intervals. Rails are replaced at periodic intervals, so a lot of costs are incurred by its maintenance and management. Reliability analysis for rail failures in order to ensure comfortable riding and prevent derailment is necessary. Accurate analysis is necessary for the calculation of reasonable track maintenance costs, since the surface irregularity of rail causes large impact loads between wheel and rail and it reduces the fatigue life in welded joints having structural weakness.
As a result of recent research, it is reported that the periodic replacements criterion of rails is able to extend as grinding rail surface and using the continuous welded rail(CWR). In this study, we carried out fatigue tests on existing laid rails. Based on the test results, an S-N curve expressing the remaining life of laid rails at a fracture probability of 50% was obtained using weighted probit analysis suitable for small-sample fatigue data sets. As used rails for testing had different histories in terms of accumulated tonnage, the test data were corrected to average out the accumulated tonnage. We estimated the remaining service life for laid rails on the conventional railway using equations developed in the past to estimate rail base bending stress and that surface irregularities into consideration.
In this study, defection types and mechanism of rail failures were investigated and fatigue analysis theories were reviewed for the prediction of fatigue life of rail. Also, interactions between wheel and rail were investigated to review the effects in accordance with varying parameters which are impossible to realize in field test. Mock-up and on-site test for bending fatigue on the rail welds in the high speed railway were carried out.
Therefore, in this study, it suggested the track maintenance criteria such as rail surface irregularity, rail grinding period, rail replacement period, rail wear in conventional railway.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 18
• CONTENTS ... 19
• 목차 ... 22
• 표목차 ... 25
• 그림목차 ... 29
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 35
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 35
• 1. 연구개발의 필요성 ... 35
• 2. 연구개발의 중요성 ... 39
• 제2절 연구개발의 정의, 범위, 특징 ... 40
• 1. 일반철도 레일 교체 및 유지관리 기준의 정의 ... 40
• 2. 일반철도 레일 교체 및 유지관리 기준의 적용범위 ... 41
• 3. 일반철도 레일 교체 및 유지관리 기준의 특징 ... 41
• 제3절 관련분야의 국내외 기술개발 현황 ... 43
• 1. 국내․외 레일교체기준 ... 43
• 2. 국내․외 레일교체주기 관련 연구동향 ... 50
• 3. 국내․외 레일연마기준 및 최신연구동향 ... 69
• 제4절 연구개발결과가 관련분야에서 차지하는 위치 ... 79
• 제2장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 80
• 제1절 레일 피로 및 마모 메커니즘 ... 80
• 1. 레일 피로 메커니즘 ... 80
• 2. 레일 마모 메커니즘 ... 94
• 제2절 일반철도 직선부 레일표면요철관리기준(안) 개발 ... 118
• 1. 일반철도 직선부 차량/궤도 상호작용 해석 ... 118
• 2. 직선부 레일요철량과 궤도동적응답의 상관관계 분석 ... 125
• 3. 한계 충격윤중 및 휨응력 산정 ... 127
• 4. 일반철도 레일표면요철관리기준(안) 제시 ... 128
• 제3절 일반철도 레일연마기준(안) 개발 ... 131
• 1. 레일연마 전후 현장계측 및 레일연마품질 분석 ... 131
• 2. 일반철도 직선부 레일요철성장률 분석 ... 137
• 3. 일반철도 사용레일 경도시험 및 분석 ... 143
• 4. 일반철도 레일연마주기 및 삭정량 분석 ... 152
• 5. 일반철도 레일연마주기 경제성 분석 ... 152
• 6. 일반철도 레일연마기준(안) 제시 ... 171
• 제4절 일반철도 직선부 레일교체기준(안) 개발 ... 174
• 1. 일반철도 직선부 현장계측 ... 174
• 2. 일반철도 직선부 레일요철량에 따른 궤도동적응답 분석 ... 180
• 3. 뜬침목에 따른 궤도의 정・동적응답 실내시험 ... 182
• 4. 레일요철량과 궤도동적응답의 상관관계 분석 ... 194
• 5. 일반철도 레일 피로시험 및 S-N선도 분석 ... 199
• 6. 일반철도 궤도조건별 레일 피로해석 및 피로수명 평가 ... 212
• 7. 일반철도 직선부 레일교체기준(안) 제시 ... 217
• 제5절 일반철도 곡선부 레일마모 예측모델 및 한계치(안) 개발 ... 220
• 1. 일반철도 곡선부 레일 휨강도시험 ... 220
• 2. 일반철도 곡선부 현장계측 ... 227
• 3. 일반철도 곡선부 레일마모에 대한 주행안정성 평가 ... 242
• 4. 일반철도 곡선부 차량/궤도 상호작용해석 ... 248
• 5. 일반철도 곡선부 레일마모한계치(안) 제시 ... 261
• 6. 일반철도 곡선부 레일마모예측모델 제시 ... 265
• 제3장 최종 연구성과 및 적용실적 ... 268
• 제1절 선로유지관리지침 개정(안) 제시 ... 268
• 1. 일반철도 직선부 레일교체기준(안) ... 268
• 2. 일반철도 직선부 레일표면요철관리기준(안) ... 269
• 3. 일반철도 레일연마기준(안) ... 269
• 4. 일반철도 곡선부 레일마모한계치(안) ... 271
• 5. 일반철도 곡선부 레일마모예측모델 ... 272
• 6. 선로유지관리지침 개정(안) 제시 ... 272
• 7. 국내외 레일 교체 및 유지관리기준 비교표 ... 273
• 제2절 주요연구성과 ... 275
• 1. 학술적 성과 ... 275
• 2. 기술적 성과 ... 281
• 3. 실용적 성과 ... 281
• 제4장 연구목표 달성 및 효과 ... 282
• 제1절 연구개발 최종목표 달성도 ... 282
• 제2절 연구개발성과 효과분석 ... 284
• 1. 연구개발 성과의 기술적 효과분석 ... 284
• 2. 연구개발 성과의 경제적 효과분석 ... 285
• 3. 연구개발 성과의 정책적 효과분석 ... 285
• 제5장 연구성과의 활용 및 추가연구 필요성 ... 286
• 제1절 연구성과 향후활용방안 ... 286
• 제2절 추가연구 필요성 ... 286
• 참고문헌 ... 287
• 끝페이지 ... 288