• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.315-323
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• 2010

장대레일 교체주기는 자갈궤도 레일두부 표면요철과 레일 휨피로의 상관관계 분석을 통해 산정되었다. 본 연구에서는 국내 도시철도(서울메트로) 콘크리트궤도에서 레일두부 표면요철량에 따른 레일 휨응력을 측정하였다. 또한, 콘크리트궤도 레일두부 표면요철, 속도와 레일 휨응력의 상관관계를 분석하였다. 결론적으로, 중회귀분석을 통해 운행속도(U), 표면요철(v, w)에 따른 레일 휨응력(Y) 예측식을 도출하였다. 본 연구결과는 콘크리트궤도 장대레일 교체주기를 수립하기 위한 기초데이터로 활용이 가능할 것이다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.393-399
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• 2018

레일의 잔류응력은 레일의 피로 및 파괴 특성에 영향을 끼치는 인자로서, 레일의 가공 및 열처리 등 생산 과정 단계에서 이미 형성되며, 이를 정확하게 분석하는 기술은 매우 중요한 문제이다. 본 연구에서는 레일 내부에 존재하는 잔류응력을 측정하기 위하여, 잔류응력 분석방법의 하나인 파괴법 기반 굴곡측정법을 적용하여 레일 축 방향의 잔류응력을 평가하였다. 레일의 축 방향과 수직한 단면을 방전가공을 사용하여 느린 속도로 단면을 절단한 후 레이저 기반인 굴곡 측정기를 이용하여 단면의 굴곡을 정밀 측정하였다. 측정된 데이터는 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 활용하여 설정한 요소로 잔류응력으로 변환시켰으며, 총 3종의 다른 규격을 갖고 있는 신 레일 (50N, KR60, UIC60)의 잔류응력 값의 경향과 수치를 비교하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 추계 학술발표회논문집
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• pp.352-359
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• 2003

철도나 고속철도 교량에 사용되는 장대레일은 차량에 의한 동적충격의 완화, 주행시 승차감의 향상과 같은 장점을 가져온 반면에, 인접한 교량의 연결부에서 레일과 교량 상부구조간의 거동 불일치로 인해 레일에 부가적인 응력을 발생시킨다. 이러한 부가적인 레일응력과 지반운동의 특성에 따른 구조적 응답의 민감도 및 열차의 안전한 정지를 고려하여, 지진 발생시 고속철도교량의 장대레일 응력을 해석하기 위해 레일의 재료비선형성, 지반운동의 위상차 등을 고려한 비선형 시간이력해석 방법을 제시하였다. 그리고 우리나라의 여러 지반조건을 고려하고 고속철도의 대표적인 연속교량 모델에 적용하여 제시한 방법의 타당성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.40-48
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• 2016

본 연구는 지진이 발생할 경우 장대레일교량에 있어 레일과 상판 간의 종방향 상호작용에 미치는 영향을 검토하기 위한 것으로, 해석모델에 여러 하중조합과 함께 지진하중을 적용함으로써 대상 철도교량 레일에서의 축방향 부가응력과 레일-상판 간 상대변위의 변화를 산출하였다. 해석 결과, 본 연구 대상 철도교량의 경우 철도시설공단에서 제시하고 있는 표준응답스펙트럼을 적용할 때 레일부가응력은 대부분의 하중조합에 대해 허용기준 내의 값을 보이고 있는 반면, 레일-상판 상대변위는 공단에서 제시하는 허용기준을 초과하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 레일-상판 상대변위가 레일부가응력에 비해 상대적으로 더 허용기준을 만족시키기 어렵다는 것을 알 수 있었으며, 아울러 고베 대지진과 같은 큰 규모의 지진이 발생하면 레일부가응력과 레일-상판 상대변위는 허용기준을 충족시키지 못하므로 이에 대한 적절한 내진 대비가 필요하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1191-1198
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• 2015

본 연구에서는 국내 일반철도 새마을호 동력차 및 궤도조건을 고려한 차량/궤도 상호작용해석을 수행하였다. 레일표면요철에 따른 레일휨응력을 분석하였고, 레일 휨응력예측식을 도출하였다. 또한, 일반철도 레일강의 S-N선도를 이용한 피로해석을 수행하였다. 파괴확률에 따른 레일피로수명을 산정하였고, 레일연마에 따른 레일표면요철 제거 및 레일휨응력 저감효과를 고려한 레일피로수명 평가를 수행하였다. 따라서, 국내 일반철도에서 레일연마 시행방법에 따른 레일피로수명을 평가하여 제시하였다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.383-392
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• 2018

본 연구에서는 비교적 경간이 긴 트러스교를 포함한 무도상 교량을 대상으로 장대레일을 부설할 때 궤도-교량 상호작용으로 인한 레일 부가 축응력과 교량 지점 반력 등의 변화를 검토하여 레일 장대화를 위한 개량 방안을 분석하였다. 연구결과에 따르면 무도상 교량에서 장대레일을 부설할 경우 레일 부가 축응력과 지점 반력이 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 레일 부가 축응력은 횡저항력을 충분히 확보할 경우 수용 가능하지만, 지점 반력이 증가하게 될 경우 받침이나 교각의 손상이 우려되고 대규모 보수 보강을 필요로 하므로 지점 반력을 완화시킬 수 있는 방안을 강구할 필요가 있다. 교량 가동단의 마찰저항을 고려하는 경우 레일 부가 축응력은 감소하지만 지점 반력에 미치는 영향은 매우 작은 것으로 나타났다. 반면 궤도 종저항력이 작아지면 레일 부가 축응력과 지점 반력이 모두 큰 폭으로 감소하는 것으로 나타났으며, 레일 부가 축응력이 큰 일부 구간에 ZLR 체결장치를 적용하는 경우 레일 부가 축응력 뿐 아니라 교량 지점 반력이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 무도상 교량의 레일 장대화를 위하여 일부 ZLR 체결장치를 적용하고 궤도 종저항력을 줄이는 방안이 매우 효과적이라고 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.658-667
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• 2017

철도는 여객을 수송하기 위한 수단으로, 열차의 주행안정성과 탈선방지 등 절대적인 승객의 안전을 확보하는 것이 중요하다. 철도에서 사용하고 있는 레일은 여객을 안전하게 수송하는데 있어 가장 중요한 역할을 담당하는 궤도의 구성품이며, 안전을 위하여 레일의 피로, 파괴에 대한 신뢰성 확보가 엄격히 요구되고 있다. 본 논문에서는 콘크리트 궤도(STEDEF)의 현장측정을 통해 레일표면요철과 레일휨응력이 선형적인 상관관계가 있음을 확인하였으며, 레일표면요철, 궤도지지강성, 열차속도에 따른 레일의 휨응력예측식을 제시하였고, 실내 피로시험을 통해 S-N선도를 도출하여 레일 피로수명을 산정하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권5호
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• pp.59-66
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• 2002

철도나 고속철도에서 사용되는 장대레일은 연결부 근처에서 상부구조물간의 변위불일치로 인하여 부가적인 응력이 발생되게 되는데, 이 현상은 단순교에서보다 연속교에서 더 현저하게 나타난다. 철도는 가속과 정지 시의 안전뿐만 아니라 지진상태에서도 탈선이 일어나지 않고 안전하게 정지할 수 있도록 철도구조물의 응력과 변위에서 안전을 보장할 수 있어야 한다. 철도의 안전도를 확보하기 위해 시-제동하중, 온도하중에 의한 레일의 응력에 대한 해석방법은 많은 연구가 이루어져 왔으나, 그 방법이 정적 비선형해석을 바탕으로 하고있어 동적 비선형해석을 필요로 하는 지진하중은 고려되지 못하였다. 그러나, 철도교량의 장대레일과 같이 비선형 거동을 보이는 시스템에서는 교량상판의 상대변위와 레일의 응력과는 선형적인 관계가 정립되지 못하므로, 지진시 열차의 안전한 정지를 확인 하기 위해서는 지진에 대한 영향이 제대로 반영되도록 정적하중인 제동하중과 동적하중인 지진하중을 동시에 재하하여 레일의 응력을 계산하는 동적해석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 장대레일을 사용할 때 문제가 되는 레일의 응력을 해석하기 위해 대만고속철도 설계시방서 기준을 만족하는 재료비선형이 고려된 동적해석방법을 개발하였으며 그 방법을 현재 대만에서 연약부지 위에 건설중인 고속철도 연속교에 대한 해석에 적용하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.396-404
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• 2009

고속열차의 개발과 함께 구름접촉피로에 의한 레일의 피로균열 및 피로파괴에 대한 연구를 통해 주행안정성을 확보할 수 있는 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Eisenmann의 근사계산식(실용식)을 이용하여 속도, 차륜반경, 궤도지지강성, 침목간격, 축중, 궤도품질에 따른 레일내부 발생응력을 검토하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 초기균열의 길이 및 각도, 온도에 따라 레일두부에서 발생하는 전단응력을 검토하여 모드별 응력확대계수를 도출하였다. 이로써 고속철도 레일의 피로수명에 영향을 미치는 주요인자들을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.535-544
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• 2011

레일 표면 결함이 발생할 경우 매우 높은 충격하중이 발생하여 레일 피로 진전 또는 레일 파단에 이를 수 있고 레일이 파단될 경우 열차탈선 등 대형 사고가 발생할 수 있으므로 레일 결함부에 대한 관리기준의 정립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 차량-궤도 동적 상호작용 해석 프로그램을 이용하여, 실제 고속철도 자갈궤도에서 결함이 발생한 43개 지점에서 측정된 레일요철을 입력값으로 하여, 요철 깊이에 따른 충격 윤중과 레일 휨응력을 산정하였다. 궤도틀림을 감안하여 윤중 및 레일 휨응력의 한계값을 설정하고, 해석결과로부터 얻은 윤중 및 레일 휨응력 최대값과 결함 깊이 및 폭과의 상관관계를 분석함으로써 레일 표면 결함부에 대한 관리기준을 제시하였다. 분석 결과, 허용할 수 있는 요철 깊이는 충격 윤중에 의하여 발생할 수 있는 레일 두부의 소성 변형을 방지하기 위하여 관리되어야 하며, 엄격한 조건을 평가할 경우 그 값은 0.2mm 정도가 적당함을 알 수 있었다.