도시철도 궤도구조별 궤도지지강성에 따른 레일피로수명 평가에 관한 연구

강성원 서울과학기술대학교 2018 국내박사

본 논문의 목적은 레일의 표면요철, 궤도지지강성에 따른 휨응력예측식을 산정하여 휨응력에 따른 피로수명을 평가하는 것으로 이를 현행 레일교환기준과 비교하여 궤도형식별로 레일교환기준을 구분토록 제안하는 것이다. 본 연구에서는 현장시험 및 이론적 해석을 통하여 도시철도 궤도구조별 궤도지지강성의 차이가 동적 궤도부담력의 차이를 발생시키고 이에 따른 레일휨응력의 차이로 인해 레일의 사용수명(피로수명)이 달라질 수 있음을 입증하였다. 또한 도시철도 장기 사용레일에 대한 실내 피로시험을 수행하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 각 파괴확률에서의 휨응력범위에 따른 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 S-N 선도를 도출하였다. 결과적으로 도시철도 콘크리트궤도에서 해당 선로의 궤도지지강성의 변화에 따른 레일의 피로수명의 영향이 크므로 피로수명 산정 시 궤도지지강성을 고려하는 것이 적절한 것으로 판단된다. The purpose of this study is to estimate the fatigue life-cycle period of continuously welded rail in urban railway tracks by evaluating the flexural stress resistance in accordance to the track support stiffness and the surface irregularities. This estimation is compared with the current rail replacement standard, and the results are presented as a proposal to amend the regulations based on track types. The study further reveals that the difference of track support stiffness between the railway track structures of urban railway systems may cause a difference in the dynamic rail load and field life (fatigue life) due to the rate of rail bending stress. In addition, an indoor fatigue test was carried out for the long-term rail of urban railway, and an S-N graph which expresses the remaining lifetime of the long-used rail according to the range of bending stress at each failure probability was derived using the weighted probability analysis method for the experimental data. The study concludes that the fatigue life-cycle period of railways is affected by the change of the support stiffness of the track in the urban railway concrete track. Therefore, it is considered appropriate to consider the support stiffness when estimating the fatigue life-cycle of future railway tracks.

레일용접부의 피로거동 및 잔존수명 예측

김진성 弘益大學校 大學院 2001 국내박사

This study, as the experimental and analytical research investigate the vibration characteristics on the railway track and its substructure by the running train, has been performed to suggest the basic data for the development of the low-vibration-track. In the analysis, the unsprung mass of train are assumed to contact the rail by the Hertzian spring, and the track are modelled in the infinitely continuous and discreted elastically surpported beam. And the test of crack and fatigue was performed by all member of rail under constant amplitude loading at the structures labortory in Korea Railway Research Institute. This paper investigates the prediction of rail bending fatigue life for the purpose of the effective maintenance of surface irregularities of rail welded parts. The rail bending stresses are calculated using a track dynamic analysis program. The rail surface irregularities measured in situ are given as inputs in the analyses. On the other hand, the S-N curve is derived based on the results of bending fatigue tests. Using data found so far, rail fatigue life is estimated adopting a modified Miner's rule. The useful Guidelines for maintenance of rail welded part are proposed in terms of grinding period and grinding depth of rail surface irregularities.

차량/궤도 상호작용의 해석을 통한 레일 피로수명 예측에 관한 연구

성덕룡 서울산업대학교 철도전문대학원 2010 국내박사

열차의 주행안정성 및 탈선방지를 위해 레일 피로파단에 대한 신뢰성 확보는 엄격히 요구되고 있다. 이러한 레일의 갑작스런 피로파단을 예방하고 주행안전에 대한 신뢰성을 확보하기 위해 각국에서는 누적통과톤수에 의한 레일교체주기를 설정하고 있으며, 레일교체기준에 의한 레일교체비용은 전체 궤도유지보수비용의 50%이상을 차지하고 있어 레일 피로수명에 대한 보다 정확한 분석 및 예측이 필요한 실정이다. 특히, 고속화, 고밀화 철도운영, 콘크리트궤도의 사용 등 새로운 철도환경의 적용과 레일표면요철의 발생 및 진전, 궤도지지강성의 변화, 자갈궤도에서의 뜬 침목 발생 등 궤도재료 열화에 따른 레일 피로수명 예측을 통해 주행안전성을 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내․외 문헌조사를 통한 레일 피로손상 유형 및 메커니즘을 조사하고, 레일 피로수명 예측을 위한 피로해석이론을 검토하였다. 또한, 실제 현장시험에서 구현할 수 없는 다양한 매개변수들에 대한 영향을 검토하기 위해 차량/궤도 상호작용해석을 수행하였고, 국내 고속철도 레일용접부에 대한 실물 휨 피로시험과 현장시험을 수행하였다. 본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같다. 1) 차량/궤도 상호작용해석을 통해 열차속도, 레일표면요철, 궤도지지강성, 뜬 침목량 및 뜬 침목 개수 등 차량 및 궤도조건에 따른 레일 휨응력 예측식을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 레일 휨응력 예측식은 국내 KTX 고속열차에 대한 다양한 궤도조건에서의 레일 휨응력을 예측할 수 있기 때문에 향후 궤도설계 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 2) 국내 고속철도에서 일반적으로 사용되고 있는 UIC60 테르밋용접레일과 플래쉬 버트 용접레일에 대한 실내 피로시험을 통해 파괴확률(50, 1, 0.1, 0.01%)에 따른 레일용접부 S-N선도를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 UIC60 레일용접부 S-N선도는 다양한 차량 및 궤도조건에서의 레일 피로수명을 평가할 수 있으며, 레일용접부 특성 분석자료로 활용되어질 수 있을 것이다. 3) 차량 및 궤도조건에 따른 레일 피로수명 예측을 통해 열차속도 및 레일표면요철량 증가는 레일의 피로수명을 감소(열차속도 100km/h 증속 시 레일피로수명은 자갈궤도의 경우 약 9%, 콘크리트궤도의 경우 약 4% 감소)시키는 것으로 분석되었고, 궤도지지강성의 감소는 레일의 피로수명을 감소시키며, 일정 크기 이상의 궤도지지강성에서 점차 수렴하는 것으로 분석되었다. 또한, 자갈궤도에서 주로 발생하는 뜬 침목의 경우, 일정 크기의 뜬 침목량 및 개수에서 점차 수렴하였으며, 뜬 침목 발생 시 레일의 피로수명이 크게 감소(최대 약 67%)하는 것으로 분석되었다. 따라서 자갈궤도의 경우 레일표면요철 및 뜬 침목이 레일 피로수명에 가장 큰 영향을 미치며, 콘크리트궤도의 경우에는 레일표면요철 및 패드지지강성이 레일 피로수명에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 즉, 레일 피로수명 향상을 위해서는 뜬 침목 및 레일표면요철에 대한 관리가 매우 중요한 것으로 나타났다. 4) 다양한 차량 및 궤도조건을 고려한 레일 피로수명 예측은 레일용접부 S-N선도의 파괴확률로 고려할 수 있으며, 파괴확률 0.1% 적용 시 초기 레일표면요철, KTX 열차속도 400km/h, 뜬 침목 발생 및 궤도지지강성의 변화 등을 고려한 안전측의 레일 피로수명 예측이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 국내 고속철도 레일의 피로수명 예측을 위해 레일용접부 S-N선도의 파괴확률을 0.1%로 적용하는 것이 적절할 것으로 판단된다. 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. 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. The conclusions of this study are as follows; 1) Prediction equations of bending stress of rail are suggested according to conditions of train and track such as train speed, surface irregularity of rail, track stiffness, gap and number of loose sleeper through the vehicle/track interaction analysis. Prediction equations suggested in this study could be utilized to design tracks since it could predict bending stress of rail in various track conditions for KTX. 2) S-N curves according to the probability of failure(50, 1, 0.1, 0.01%) are presented thorough laboratory fatigue tests regarding UIC 60 flash-but welding rail and thermit welding rail which are generally used in the domestic high speed railway. 3) It is analyzed that the increase of train speed and surface irregularity of rail result in the decrease of the fatigue life of rail. Also, the decrease of track stiffness and the generation of loose sleeper reduce fatigue life of rail. The more increase track stiffness and gap of loose sleeper will be expected, the more convergence fatigue life of rail will be developed. Especially, it is analyzed that fatigue life of rail can be reduced up to about 67% at most with loose sleeper. Therefore, for improvement of fatigue life of rail, the maintenance for the surface irregularity of rail and loose sleeper is very important. Because the surface irregularity of rail and loose sleeper have a large influence in fatigue life of rail on the ballast track and the surface irregularity of rail and stiffness of rail pad have a large influence in fatigue life of rail on the concrete track. 4) The prediction of fatigue life of rail in consideration of various train and track conditions can be assumed by the fracture probability of s-n curve. When applying 0.1% of fracture probability, the fatigue life of rail could be predicted considering the surface irregularity of rail, 400km/h of train speed, the decrease of track stiffness and the loose sleeper with 3mm gaps. Therefore, it is concluded that 0.1% of fracture probability of s-n curve is suitable for prediction of fatigue life of high speed railway in Korea.

고속철도 콘크리트궤도 레일의 피로수명 해석

서종교 서울과학기술대학교 2010 국내석사

The demand of CWR(continuous welded rail) is rapidly increasing because of the adaptation of concrete track to the railroad, the need for rapid and comfortable ride, and the cost reduction of the maintenance railroad. Because of the short applying period of the concrete track, there is not a case of CWR fracture in Korea due to no repeated load of the train, which makes it difficult to calculate replacement cycle of welded rail based on its life as an actual field data. This study thus inspected the internal stress occurring on the rail(weld point) through analyzing the interaction of the train/track, performed multiple regression analysis on the data, deducted the bending stress prediction formula by the speed and the surface irregularity, and finally predicted the fatigue life of continuous welded rail on the concrete track based on the formula. Followings are the deducted results: 1) This study provided the bending stress prediction formula such as train speed, surface irregularity, and the stiffness of track by the condition of the train and the track by analyzing the interaction of train/track. The provided bending stress prediction formula can predict the bending stress of KTX express train in various track condition, so that it might henceforth be useful when planning tracks and assessing the stability. 2) Upon investigation of the fatigue life of continuous welded rail on the concrete track by the condition of train and track, the increase in train speed and surface irregularity reduces the fatigue life of the rail, and the decrease in the stiffness of track also reduces the fatigue life of the rail and gradually converges in the stiffness of track over certain degree. The study also provided the fatigue life by S-N curve fracture probability classified by stiffness of pad of concrete track, which would be applicable to the organization of railroad management according to their policy. 3) It is thus analyzed that, in the case of concrete track, surface irregularity and the stiffness of pad exercise great influence on the fatigue life of the rail. That is to say, it is highly important to control surface irregularity in order to increase the fatigue life of the rail on concrete track. This study will be applicable as a preliminary data for calculating the replacement cycle of the rail on concrete track of express train. 철도노선에 콘크리트궤도가 본격적으로 적용되고, 승차감 향상 및 고속화와 궤도유지보수비용 저감을 위해 장대레일의 수요가 급증하고 있다. 그러나 우리나라에서의 콘크리트궤도의 현장 적용년수가 길지 않아 실제 현장에서 반복적인 열차하중을 받아 장대레일이 파단된 사례가 현재까지 없기 때문에 실제 현장 데이터를 사용하여 장대레일의 수명을 예측하여 교체주기를 산정하는 데는 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 차량/궤도 상호작용해석을 통해 레일(용접부)에서 발생하는 응력을 검토하여 그 해석결과 값에 대해 중회귀분석을 수행하여 운행속도와 표면요철에 따른 레일 휨응력 예측식을 도출하였으며 최종적으로, 산정된 예측식을 바탕으로 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명을 예측하였다. 본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같다. 1) 차량/궤도 상호작용해석을 통해 열차속도, 레일표면요철, 궤도지지강성 등 차량 및 궤도조건에 따른 콘크리트궤도 레일 휨응력 예측식을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 레일 휨응력 예측식은 국내 KTX 고속열차에 대한 다양한 궤도조건에서의 레일 휨응력을 예측할 수 있기 때문에 향후 궤도설계 및 안정성 평가 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 2) 차량 및 궤도조건에 따른 콘크리트궤도 레일 피로수명 예측을 수행한 결과, 열차속도 및 레일표면 요철량 증가는 레일의 피로수명을 감소시키는 것으로 분석되었고, 궤도지지강성의 감소는 레일의 피로수명을 감소시키며, 일정 크기 이상의 궤도지지강성에서 점차 수렴하는 것으로 분석되었다. 또한, 콘크리트궤도 패드지지강성별 S-N선도 파괴확률에 따른 레일 피로수명을 제시하였으며, 이는 철도운영기관의 정책적 방향에 따라 적절히 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 3) 따라서 콘크리트궤도의 경우에는 레일표면요철 및 패드지지강성이 레일 피로수명에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 즉, 콘크리트궤도 레일 피로수명 향상을 위해서는 레일표면요철에 대한 관리가 매우 중요한 것으로 나타났으며, 본 연구결과는 향후 고속철도 콘크리트궤도 레일의 교체주기를 산정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명 평가

조동우 서울과학기술대학교 2017 국내석사

본 논문은 국내·외 관련문헌 조사를 통하여 연구동향을 조사하였고, 방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도(STEDEF)에서 현장계측을 수행하였으며, 사용레일에 대한 피로시험을 수행하였다. 레일표면요철, 궤도지지강성, 열차속도를 고려한 레일휨응력을 분석하였으며, 선형누적피로해석을 적용하여 방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도(STEDEF)에서의 장대레일 피로수명을 산정하였다. 현장계측을 통해 레일표면요철과 레일휨응력이 선형적인 상관관계가 있음을 확인하였으며, 방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도에서 레일표면요철, 궤도지지강성, 열차속도에 따른 레일휨응력예측식을 제시하였다. 현장계측을 통해 궤도지지강성과 궤도충격계수 분석결과, 궤도지지강성과 궤도충격계수가 선형적인 관계가 있음을 확인하였으며, 방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도에서 궤도충격계수예측식을 속도대역(80km/h, 100km/h)별로 제시하였다. 방진패드를 적용한 도시철도 콘크리트궤도에서 60kg/m 장대레일에 대한 피로수명을 파괴확률에 따라 평가한 결과, 열차운행조건 및 환경적인 영향에 차이가 있는 도시철도에서는 일반철도에서 적용하고 있는 누적통과톤수 교체기준을 동일하게 적용하는 것은 부적절하며, 궤도구조의 형식 및 궤도지지강성에 따라 레일의 교체기준은 다르게 적용할 필요가 있는 것으로 판단된다. 궤도지지강성에 따른 피로수명 비교분석 결과, 콘크리트궤도에서 궤도지지강성이 낮을 수록 장대레일의 피로수명은 증가함을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 방진패드를 적용한 콘크리트궤도(STEDEF)에서의 누적통과톤수에 의한 레일피로수명은 연마를 고려하지 않은 결과이며, 제시된 기준은 레일을 교환주기에 따라 반드시 교환하는 ‘기준값’이 아닌 유지관리의 참고가 되는 ‘목표값’으로써 적용하고, 이후 지속적인 유지관리(연마 및 밀링, 측정 등)를 통한 집중관리와 교환작업을 수행해야 할 것으로 판단된다. In this paper, we investigated the related literature in Korea and abroad, conducted field measurements in a concrete track with resilience pads in urban railway(STEDEF), and conducted fatigue tests on the used rails. Rail bending stresses considering rail surface roughness , track support stiffness, and train speed were analyzed, the fatigue life of CWR was estimated in the concrete track with resilience pad(STEDEF) by applying the linear cumulative fatigue analysis. Through the field measurements, it was confirmed that the rail surface roughness and rail bending stress were linearly correlated, and the rail bending stress prediction equation according to the condition(rail surface roughness, track support stiffness, train speed) was presented in the concrete track with resilience pads in urban railway. As a result of field measurement analysis, track support stiffness and track impact factor were found to be linear, and the track impact factor prediction equation was presented for each speed band(80km/h, 100km/h) in concrete track with resilience pad(STEDEF). The fatigue life for 60kg/m CRW in the concrete track was evaluated according to the failure probability, It is inappropriate to apply the cumulative transit tonnage replacement standard, which is applied in the general railway, to the urban railway, which has different train operating conditions and environmental effects, and it is necessary to apply the rail replacement standard differently depending on the type of track structure and the track support stiffness. The rail fatigue life due to the cumulative tonnage in the concrete track with resilience pad(STEDEF) presented in this paper is the result of not considering the polishing, the proposed standard is applied as a 'target value' which is a reference for maintenance rather than a 'reference value' which is always exchanged according to the exchange cycle, after that, it is necessary to perform centralized management and exchange work through continuous maintenance (polishing, milling, measurement, etc.).

장대레일 테르밋 용접부의 피로강도

이재연 인하대학교 대학원 2025 국내석사

레일의 볼트 체결 방식의 경우 열차 통과 시 발생하는 충격으로 인해 레일 파단현상, 승차감 저하, 궤도재료 손상 등 다양한 문제를 야기했고, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 용접을 하는 방법이 보편화 되었다. 레일의 용접 방법은 4가지 종류가 있는데 그 중, 현장에서 용접설비 및 비용적인 측면에서 장점을 갖는 테르밋 용접 방법이 적용 되었지만 용접부의 주물의 강도와 덧살의 존재로 인해 피로강도가 낮고, 용접부에 결함이 존재할 가능성이 높다는 것이 연구를 통해 알려졌다. 또한, 국내의 선로유지관리지침을 보면 과거 일본에서 제시한 볼트 체결 방식인 이음매부에 대한 피로수명을 채택하여 교체주기를 제시하고 있으며 이는, 과학적인 근거 없이 국내 실정을 고려하지 못한 한계점이 존재한다. 따라서, 장대레일의 합리적인 피로수명 평가를 위해 기존의 일본 및 국내에서 수행한 레일 피로수명에 대한 연구를 선형탄성파괴역학에 기반해 국내실정에 맞는 새로운 피로수명 및 피로한계를 제시하였다. 철도기술연구원에서 제공한 현장 계측 데이터에 Rainflow counting을 적용해 유효응력범위와 최대응력범위를 산정하였다. 피로한계 추정을 위해 필요한 초기균열 크기와 응력비를 추정하였다. 초기균열의 크기의 경우 저부 하단에 균열 형상을 반타원형으로 가정하고 Paris’ Law를 사용하였고 파괴면을 확인하기 쉬운 시편을 이용하여 피로수명에 영향을 미치는 파괴인성 및 재료상수를 분석하였다. 또한, 균열의 깊이와 폭 깊이 비 중 균열 성장에 더욱 민감한 인자를 확인하였다. 응력비의 경우 레일용 강재를 Barsom and Rolfe(1999)가 제시한 한계응력확대계수범위와 응력비의 관계식에 적용할 수 있는지 확인하였다. 레일에 작용하는 응력을 발생시키는 요인으로 열차통행, 용접, 계절변화로 구분하였다. 용접 지단부에 발생하는 응력집중계수를 유한요소프로그램을 통해 산정하였다. 레일 용접으로 인해 발생하는 잔류응력 효과를 고려하기 위해 기존 선행연구 데이터를 참고하였다. 마지막으로, 부동구간인 용접부에 발생하는 계절변화에 의한 축방향 응력을 고려하였다. 앞서 구한 세 가지의 응력 값을 바탕으로 혹한기일 때의 피로한계를 제시하였다. 또한, 극단적인 상황이 아닌 23년 서울 지역 월별 시간대 평균 기온에 대한 응력비와 피로한계 값을 추정하였다. 최종적으로 앞선 과정을 통해 장대레일 용접부에 대한 피로수명과 피로한계를 추정하였다. In the case of the bolt-fastening method of rails, various problems such as rail breakage, reduced ride quality, and damage to track materials were caused by the impact generated when a train passes, and welding became widespread to solve these problems. There are four types of rail welding methods, and among them, the thermite welding method, which has advantages in terms of welding equipment and cost in the field, was applied, but it was found through research that the fatigue strength is low due to the strength of the casting of the welded part and the presence of additional metal, and that there is a high possibility of defects in the welded part. In addition, looking at the domestic track maintenance guidelines, the fatigue life of the joint, which is a bolt-fastening method suggested in the past in Japan, was adopted to present the replacement cycle, and this has limitations in that it does not consider domestic conditions without scientific basis. Therefore, in order to reasonably evaluate the fatigue life of long rails, a new fatigue life and fatigue limit suitable for domestic conditions were presented based on linear elastic fracture mechanics based on the existing studies on rail fatigue life conducted in Japan and Korea. Rainflow counting was applied to the field measurement data provided by the Korea Railroad Research Institute to estimate the effective stress range and maximum stress range. The initial crack size and stress ratio required for fatigue limit estimation were estimated. In the case of the initial crack size, the crack shape at the bottom was assumed to be semi-elliptical and Paris’ Law was used, and the fracture toughness and material constant affecting the fatigue life were analyzed using a specimen that was easy to confirm the fracture surface. In addition, the factors that were more sensitive to crack growth among the crack depth and width depth ratio were identified. In the case of the stress ratio, it was confirmed whether the relationship between the limit stress intensity factor range and the stress ratio suggested by Barsom and Rolfe (1999) could be applied to the rail steel. The factors that generate stress acting on the rail were classified into train traffic, welding, and seasonal changes. The stress concentration factor occurring at the weld toe was calculated using a finite element program. In order to consider the residual stress effect caused by rail welding, existing prior research data were referenced. Finally, the axial stress due to seasonal changes occurring in the welded section, which is a stationary section, was considered. Based on the three stress values ​obtained above, the fatigue limit in the cold season was presented. In addition, the stress ratio and fatigue limit values ​for the monthly average temperature in the Seoul area for 23 years, which is not an extreme situation, were estimated. Finally, the fatigue life and fatigue limit for the long rail weld were estimated through the above process. Keywords : Fatigue Crack, Thermite Welding, Continuous Welding Rail, Linear Elastic Fracture Mechanics, Initial crack, S-N Curve, Fatigue Life, Fatigue Limit

궤도 구성요소의 피로열화를 고려한 철도 궤도 시스템의 수명주기비용 평가

최준혁 한국교통대학교 교통대학원 2023 국내석사

본 연구에서는 피로손상에 대한 정확한 이해를 돕고자 열화 메커니즘을 분석하였다. 각 구조물의 열화를 구분하기 위해 궤도 구성요소의 피로유형을 분석하여 모드(Mod)로 분류하였으며, 각기 다른 평가 기준으로 항목별 경중을 파악하기 어려운 문제를 해결하고자 피로열화의 정도를 유지보수비용으로 표현하여 정량적으로 표기하였다. 또한 본 연구에서는 실제 국내 고속철도궤도의 유지보수 이력을 분석하여 피로열화로 인해 발생될 보수량을 예측할 수 있는 국내 환경조건이 반영된 예측모델을 제안하고 예측모델을 사용하여 보수 유형을 분석하였다. 레일의 경우 레일에 작용하는 휨응력과 피로강도를 분석한 선행연구를 참고하여 레일의 피로손상도를 산정하였으며, 같은 주행조건에서 자갈궤도와 콘크리트궤도의 레일 휨피로를 레일교체보수량으로 비교하였다. 도상의 경우 자갈궤도는 자갈도상의 선형관리(자갈탬핑)의 주기에 따라 매우 큰 비용차이가 발생하여 유지보수가 집중적으로 발생하는 취약개소를 분석하여 해당 구간의 유지보수비용과 궤도 전체의 평균적인 유지보수비용을 비교하였다. 이러한 분석들을 종합하여 본 연구에서는 최종적으로 수명주기비용 평가를 진행하였다. 궤도의 다양한 조건을 고려하기 위하여 열차속도, 궤도형식별 집중보수구간, 궤도품질에 따른 비용을 분석하였다. 분석 결과에 따르면 같은 조건이 적용되어도 궤도의 각 구성요소들마다 보수량 정도가 다르게 바뀌었으며, 열차속도에 의한 영향보다 궤도품질에 대한 영향이 매우 크게 나타났다. 레일 교체보수의 경우 주기적으로 시행되는 전 구간에 걸친 레일 교체작업으로 인해 합리적으로 관리되어 전체 수명주기비용에 미치는 영향이 다소 적었으며, 자갈 탬핑의 경우 조건의 변화가 탬핑주기에 주는 영향이 다른 항목에 비해 작았으나, 전체 유지보수비용의 대부분을 차지하여 수명주기비용에 가장 크게 영향을 주는 항목으로 평가되었다. 콘크리트 슬래브손상의 경우 전체 수명주기비용에서 차지하는 비율이 매우 작으나, 조건의 변화에 따라 손상율이 가장 크게 변동되는 항목으로 평가되어 지속적인 관리가 필수적일 것으로 평가하였다. Keywords : 피로, 열화, 레일 휨피로, 자갈도상 침하, 콘크리트 슬래브 손상,수명주기비용