도시철도 장기 사용레일 잔존피로수명 평가 = The Fatigue Life Evaluation of Aged Continuous Welded Rail on the Urban Railway

국문 초록 (Abstract)

최근 연구결과 레일연마 및 장대레일화를 통해 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 연장이 가능한 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 장기 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 파괴확률 50%에서의 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 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. 따라서 본 연구를 통해 도시철도에서 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 누적통과톤수에 의한 레일교체기준(약 8억톤)보다 약 2억톤이상 연장 사용이 가능하며, 피로한도 이하의 응력범위에 대한 피로시험결과를 바탕으로 레일의 피로수명을 평가하기 위해서는 수정마이너법칙보다는 피로한도 이상에서의 S-N선도 기울기의 1/2인 하이바크법칙을 적용하는 것이 합리적이라 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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 rails used 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 lives for laid rails on the urban railway using equations developed in the past to estimate rail base bending stress and that surface irregularities into consideration. Therefore, estimating the remaining service life of laid rails showed that the rail replacement period could be extended over 200MGT, 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 applying half slope of S-N curve under the fatigue limit was considered more reasonable than modified Miner’s rule for estimating rail fatigue life.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 초록
• 1. 서론
• 2. 레일피로해석이론
• 3. 장기 사용레일 피로시험
• 4. 장기 사용레일 피로수명 평가
• 5. 결론
• 참고문헌