궤도구조별 레일두부 표면요철의 성장 경향 분석

성덕룡(Sung Deok-Yong),공선용(Kong Sun-Yong),김박진(Kim Bag-Jin),신효정(Shin Hyo-Jeong),박용걸(Park Yong-Gul) 한국철도학회 2009 한국철도학회 세미나자료 Vol.2009 No.5

The periodic replacements criterion of rail is calculated on the basis of the research result of RTRI in Japan. It is suggested that the service life of the continuous welded rail(CWR) is estimated by the relationship between the rail surface irregularity according to the accumulated passing tonnage and bending fatigue of welded part in CWR. In order to establish the periodic replacements criterion of CWR, this study measured the rail surface irregularity according to the accumulated passing tonnage, the types of track system and welding. Therefore, it is analyzed that the gas pressure welding is the worst one of the others. In addition, it is analyzed that the rail surface irregularity growth rate in ballast track is about O.02~0.03㎜/100MGT and its in concrete track is about 0.005~0.02㎜/100MGT. Finally, the result of this study is able to use the basis data to establishing the periodic replacements criterion of CWR considering rail grinding.

실물 휨 피로시험을 통한 철도레일의 휨 피로거동 분석

성덕룡(Deok-Yong Sung),박용걸(Yong-Gul Park),고동춘(Dong-Chun Go),이시용(Si-Yong Lee),민낙기(Rak-Ki Min) 한국철도학회 2010 한국철도학회논문집 Vol.13 No.2

도시철도 궤도형식별 장기 사용레일의 피로수명 평가

성덕룡(Deok-Yong Sung),김상진(Sang-Jin Kim),백찬호(Chan-Ho Baik),남진근(Jin-Geun Nam),이창헌(Chang-Hen Lee),공선용(Sun-Young Kong) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

본 연구에서는 궤도형식별 장기 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 궤도형식별 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 장기 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 필요가 있다. 또한, 피로한도 이하의 응력범위에 대한 피로시험결과를 바탕으로 레일의 피로수명을 평가하기 위해서는 수정마이너법칙보다는 피로한도 이상에서의 S-N선도 기울기의 1/2인 하이바크 법칙을 적용하는 것이 합리적이라 판단되었다. 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 rails used for testing had different histories in terms of accumulated passing tonnage, the test data were corrected to average out the accumulated passing tonnage. We estimated the remaining service lives for laid rails according to the track types on the urban railway using the prediction equation for the bending stress of rail developed in the past to estimate rail base bending stress and that surface irregularities into consideration. Estimating the remaining service life of laid rails showed that the rail replacement period could be extended over 200MGT. Also, the concrete track compared to the ballast track, the fatigue life of rail is analyzed approximately 300MGT higher than. Therefore, the rail replacement criteria need to distinguish between the ballast track and the concrete track, and not the standard needs to be managed as a target, although it is necessary to remove longitudinal rail surface irregularities at welds by grinding. Also, the fatigue test results under fatigue limit, Haibach"s rule appling half slope of S-N curve under the fatigue limit was considered more reasonable than modified Miner"s rule for estimating rail fatigue life.

도시철도 궤도형식별 장기 사용레일의 피로수명 평가

성덕룡(Sung, Deok Yong),서종민(Seo, Jong Min),배호석(Bae, Ho Seok),공선용(Kong, Sun Young),박용걸(Park, Yong Gul) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

하절기 장대레일 온도제어를 위한 차열성 도료의 적용

성덕룡(Deok-Yong Sung),주진우(Jin-Woo Joo),박성기(Sung-Ki Park),전두민(Doo-Min Jeon),이현걸(Hyun-Gul Lee),김장규(Jang-Kyu Kim),백찬호(Chan-Ho Baik) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

하절기 기온 및 레일온도 상승으로 장대레일 좌굴 위험성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 차열성 도료 적용사례를 조사하였고, 4종류의 차열성 도료를 실제 철도 레일 및 콘크리트 침목에 적용하여 레일 및 침목에서 발생하는 온도차를 분석하였다. 또한, 궤도/교량 상호작용해석을 통해 국부적인 레일온도 저감에 따른 효과를 분석하였다. 분석결과, 수성1액형에 비해 유성2액형 차열성 도료의 온도저감 효과가 우수하였으며, 반사율이 높은 흰색이 온도저감 효과가 높은 것으로 분석되었고, 국부적인 레일온도저감은 축력저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 따라서 장대레일에 차열성 도료를 적용할 경우, 장대레일 길이 연장, 레일신축이음매 최소화, 재설정작업 최소화가 가능할 것으로 판단되며, 기존선 작업의 효율성을 높이기 위한 급속시공장비 개발이 필요할 것으로 판단된다. Riskiness for buckling of CWR increase due to rise the average temperature in summer period. In this paper, it introduced to isolation-heat paint, which was applied in the field. It is performed that differences of temperature in rail and sleeper by using the four types of isolation-heat paint according to the field test. In addition, the track/bridge interaction analysis according to the local temperature reducing was analyzed. The temperature reducing effect of solvent-based 2 types was better than water-based 1 type. White has good temperature reducing effect by its high reflectance. According to the local temperature reducing of CWR, the axial force was decreased. Therefore, applying the isolation-heat paint to track in railway, it can extend the length of CWR and minimize rail expansion joint, minimize the reset operation of CWR. In the future, construction equipment rapidly applying isolation-heat paint to track need to be developed to improve the efficiency of railway construction and maintenance.

고속철도 레일의 피로수명에 영향을 미치는 매개변수분석

성덕룡(Sung Deok-Yong),전희광(Chun Hee-Kwang),박용걸(Park Yong-Gul),양신추(Yang Shin-Chu) 한국철도학회 2008 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

In a domestic, HSR-350x which has the maximum speed 350㎞/h was developed and then next, the next generation high speed train which has the maximum speed 400km/h has still been developing. With developing the next generation high speed railway, there need to be a general plan to make sure of dynamic safety though the a study on the crack and failure of rail by rolling contact fatigue. Therefore, this study investigated occurring stress of rail according to the track quality, train velocity, wheel radius, track stiffness, distance between sleepers, axial force using Eisenmann"s equations. For the more, via the finite element method, it investigated shear force on the rail head which could be changed by the early crack length, angle and temperature. As a result, this study confirmed the main elements which effect on the fatigue life cycle of rail.

중회귀분석을 통한 콘크리트궤도 레일 휨응력 예측식

성덕룡(Deok-Yong Sung),임형준(Hyoung-Jun Lim),이동욱(Dong-Wook Lee),김박진(Bag-Jin Kim),박용걸(Yong-Gul Park) 한국철도학회 2010 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.7

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. It is suggested that the service life of the continuous welded rail(CWR) is estimated by the relationship between the rail surface irregularity according to the accumulated passing tonnage and bending fatigue of welded part in CWR. In this study, it measured bending stress of rail according to the rail surface irregularity in the concrete track on the Seoul Metro. In addition, the relationship between rail surface irregularity and bending stress in concrete track is analyzed by results of the field test. Finally, this study clarified the relationship among bending stress(Y) of rail, train speed(U), rail surface irregularity(v, w) in concrete track. The result of this study is able to use the basis data to establishing the periodic replacements criterion of CWR.

곡선부 차륜/레일 접촉압력에 따른 레일마모진전 경향 분석

성덕룡(Deok-Yong Sung) 한국철도학회 2017 한국철도학회논문집 Vol.20 No.4

국내 일반철도 레일연마에 따른 레일피로수명 평가

성덕룡(Deok-Yong Sung),박용걸(Yong-Gul Park),서종민(Jong-Min Seo),김만철(Man-Cheol Kim),배호석(Ho-Seok Bae) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

본 연구에서는 국내 일반철도 새마을호 동력차 및 궤도조건을 고려한 차량/궤도 상호작용해석을 수행하였다. 레일표면요철에 따른 레일휨응력을 분석하였고, 레일 휨응력 예측식을 도출하였다. 또한, 일반철도 레일강의 S-N선도를 이용한 피로해석을 수행하였다. 파괴확률에 따른 레일피로수명을 산정하였고, 레일연마에 따른 레일표면요철 삭정 및 레일휨응력 저감효과를 고려한 레일피로수명 평가를 수행하였다. 따라서, 국내 일반철도에서 레일연마 시행방법에 따른 레일피로수명을 평가하여 제시하였다. In this study, vehicle/track interaction analysis by the Saemaul powered vehicle were carried out. The prediction equation for the bending stress of rail was estimated using the rail bending stress by the rail surface irregularities at welds. Also, the fatigue analysis using a S-N curve of welds in the conventional railway was carried out. We estimated the fatigue life of CWR by the fracture probability. By the rail grinding, the fatigue life of CWR was evaluated in consideration to reduce the rail bending stress through removing the rail surface irregularities. Therefore, it presented the fatigue life of CWR according to the rail grinding execution plan in the conventional railway.

국내 일반철도 레일연마에 따른 경제성 분석

성덕룡(Deok-Yong Sung),박성현(Sung-Hyun Park),이기승(Ki-Seung Lee),최용석(Yong-Seok Choi),이선우(Seon-Woo Lee) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

레일연마의 효과는 국내외 연구 및 적용사례를 통해 입증된 바 있으며, 국내에서는 고속철도 및 도시철도를 중심으로 레일연마가 시행되고 있다. 국내 일반철도의 경우 신설구간에 대해서 초기연마를 적용하고 있으며, 일부 구간에서 보수연마가 시행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 일반철도를 대상으로 레일연마 운영방안에 대한 분석을 수행하였으며, 중앙선 청량리-경주(L=760km)구간을 대상으로 레일연마 시행방안을 총 8가지로 구분하여 경제성 분석을 수행하였다. 분석결과, 국내 일반철도 유지보수비용 절감을 위해 기존 보수연마 체계를 예방연마 체계로 전환하고, 연마주기는 통과톤수 8천만톤당 1회를 적용하는 것이 적절한 것으로 분석되었다. The effectiveness of rail grinding has been demonstrated through a number of studies, it is being performed in mainly domestic high speed railway and urban railway. In the case of domestic conventional railway, the new railway line has been operated the initial rail grinding, other part of the defect elimination grinding. In this study, to establish the execution plan of rail grinding for domestic conventional railway, the economic analysis for the conditions of rail grinding classified into eight types for the section from Cheongnyangni to Gyeongju of Chung-ang Line was carried out. Therefore, It was analyzed that it is appropriate to change from the corrective grinding to the preventive-cyclic grinding in order to reduce the maintenance costs of domestic conventional railway, apply the grinding every 80MGT per.