• 문화기술의 융합
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• 제7권4호
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• pp.801-806
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• 2021

레일 파상마모는 레일표면 요철 관리기준의 부재로 인해 지속적으로 증가하는 추세에 있다. 레일파상마모는 승차감 저하와 궤도 유지관리 물량증대 등과 같은 다양한 문제점을 야기 시키고 있다. 본 논문에서는 레일 파상마모 발생구간을 대상으로 레일 연마 전, 후에 대한 레일요철 측정 및 궤도계측(동적 윤중, 변위, 가속도)을 수행하여 레일 파상마모가 궤도부담력에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 레일 파상마모 저감을 위해 실시한 레일연마는 레일 파상마모로 인해 발생되는 추가적인 궤도부담력 저감에 매우 효과적이었음을 실험적으로 입증하였다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.339-350
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• 2018

도시철도에서 지하 터널의 미세먼지는 여러 가지 요인에 의하여 발생하고 있다. 도시철도 미세먼지 발생량을 예측하기 위하여 여러 가지 발생요인 중 레일 마모량 분석에 관한 연구를 수행하였다. S호선 구간(약 45km)에서 1년 6개월 간 레일마모측정장치에서 측정된 레일 마모 데이터를 곡선반경(R)의 변화에 따라 약 170개 구간으로 구분하였으며, 레일 마모 측정값 중에서 직마모량(C0)와 편마모(V0)량을 이용하여 곡선반경에 따른 레일 마모량 관계를 분석하고, 직선구간과 곡선구간에서 각각 구간평균 편 직마모량과 노선평균 편 직마모량을 산출하였다. 레일 마모량과 레일 단면적의 상관관계를 분석하여 단면적에 대한 근사식을 구하고, 레일 C0와 V0의 변화량을 이용하여 레일 마모에 의한 미세먼지 발생량을 산정하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.887-894
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• 2009

라인 레이저와 고속카메라를 이용한 고해상도 레일 마모도 측정 시스템에 대한 최적의 측정 정밀도를 확보하기 위하여 영상 평가지표를 기반으로 촬영 영상에 대한 영상평가를 수행하고 레일 마모도 측정 시스템의 성능을 정량적으로 분석함으로서 시스템 구성과 설치에 따른 레일 마모도 측정 시스템의 성능을 정량적 평가지표(MTF, NPS, DQE)로 추정할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.512-520
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• 2017

일반적인 철도에서는 차륜과 레일의 마찰력을 이용하여 열차가 주행하게 된다. 차륜과 레일 사이에는 접촉압력이 발생하게 되고, 차량의 중량, 속도, 사행동, 접촉점 등에 따라 접촉압력의 크기가 변화하게 된다. 본 연구에서는 곡선부 차륜/레일에 대한 유한요소해석을 통해 접촉특성을 분석하였으며, 구름접촉피로시험을 통해 접촉압력에 따른 차륜/레일의 피로손상 및 마모율을 분석하였다. 구름접촉피로시험결과, 일반 및 열처리레일은 차륜에 비해 마모율이 높았으며, 일반 및 열처리레일마모율은 일정한 반복횟수 이상에서 급격히 증가하는 것으로 분석되었다. 또한, 일반레일이 열처리레일 보다 약 7~15% 마모율이 높았으며, 접촉압력 900~1,500MPa 범위에서 접촉압력에 따른 레일마모율에 대한 회귀분석식을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.607-612
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• 2007

본 논문에서는 도시철도 차량의 운전모드에 의한 레일마모 현상을 역행, 타행, 제동 세구간 별로 나누어 레일 마모 현상을 비교 분석하였고, 또한 ATO 로깅데이터에서 실제 운행한 속도데이터를 가속도와 감속도 데이터로 변환하여 열차의 가속도의 견인력과 감속도의 제동력에 의해 발생되는 레일마모량을 비교 분석한 결과로 통해 궤도 관리에 적용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.38-38
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• 2011

일반적으로 레일마모는 열차의 주행안전 및 승차감에 미치는 영향이 크고, 소음 진동의 주요원인으로 작용한다. 또한 레일마모가 발생할 경우 궤도구조의 파괴를 촉진시킴으로써 차량 및 궤도유지보수비를 크게 증가시킨다. 따라서 구간 특성 및 환경 영향 인자 등 현장에서 발생하는 마모 원인을 체계적으로 분석함으로써 마모를 저감할 수 있도록 차량운행 조건과 선로선형 및 궤도구조를 설계하는 것은 중요한 과제이다. CART(Classification And Regression Tree; 분류와 회귀나무) 분석은 패키지화된 좋은 분류 및 예측도구 기법으로 나무의 상위 분리수준에서 일반적으로 나타나는 가장 중요한 입력변수들을 사용하는 등의 입력변수를 선정하는 경우 매우 유용하다. 본 연구에서는 다변수 구간특성 및 환경인자를 고려한 검측 자료 상관관계 분석을 위한 회귀 나무기반 모델(TBM: Tree Based Model) 분석 수행을 위해 지하철 2호선 마모 데이터와 마모 데이터에 영향을 미치는 각종 다변수 구간특성 및 환경인자를 사용하였다. 2호선 지하철의 구간특성 인자 및 환경인자는 레일의 종류, 레일의 위치, 도상, 곡률반경, 캔트 슬랙 및 운행 일수 등으로 구분하였다. 레일의 종류는 ks-50kg과 ks-60kg 두 종류의 레일이 있으며, 레일의 위치는 지상과 지하로 크게 구분할 수 있다. 도상은 콘크리트 도상, 자갈 도상과 일부 구간의 방진상 콘크리트 도상으로 구분할 수 있으며, 곡률반경은 직선구간과 완화곡선 구간 및 최소 250m부터 627m까지 분포된 원 곡선 구간으로 구분할 수 있다. 캔트 간격은 최소 96cm 부터 120cm 간격으로 구분하며, 슬랙은 5~9cm에 분포하고, 운행 기간은 해당 기간 동안 유지보수 이력이 없는 구간을 선정하여 2005년부터 2006년까지 4번에 걸쳐 검측된 지하철 2호선 내선 마모데이터를 사용하였다. 총 X1부터 X7까지 총 7개의 구간특성 또는 환경특성을 영향인자로 선정하였으며, 이러한 영향인자에 의해 결정되는 종속 인자로 Y1인 직마모와 Y2인 측마모를 선정하여 이 중 실질적으로 지하철 궤도의 성능 평가에 주요 판단인자로 사용되는 측마모와 구간특성 및 환경영향인자와의 상관관계 분석을 수행하였다. 해당 마모 데이터가 검측되는 기간 동안 유지보수 이력이 없는 12272 point의 데이터를 검출하였고 CART 프로그램을 이용하여 데이터를 분석하였으며, CART 프로그램의 해석을 위해 종속변수인 직마모량은 각 검측 지점의 마모량에 해당하는 등급으로 변환하여 분석을 수행하였다. 레일의 마모에 영향을 미치는 구간특성 및 환경인자와 종속 변수로 사용된 레일의 마모량 사이의 CART를 이용한 상관관계 분석은 실제 구조물에서 영향인자간의 상관 관계와 유사하며, 추후 연구에서는 이를 바탕으로 하여 정량화된 검측 데이터를 종속변수로 하여 구간특성 또는 환경인자 등 외부 영향인자를 고려한 궤도 검측데이터와의 상관관계 분석을 수행할 계획이다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.533-539
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• 2010

2차원 카메라와 라인 레이저를 이용한 비접촉식 레일 마모도 측정 시스템은 레일의 정확한 마모도 측정을 위하여 레일에 조사된 레이저 영역을 왜곡 없이 획득하고 이를 레일 단면과 정확하게 일치시켜야 한다. 그러나 일반적인 비접촉식 레일 마모도 측정 시스템의 카메라는 레일의 측면에서 비스듬하게 레일을 촬영하여 사선방향(Oblique Viewpoint)의 원시영상을 획득하는 방식을 취하기 때문에 카메라 모델(Camera Model)과 투시 변환(Perspective Transform)을 이용하여 카메라로부터 획득한 원시영상이나 영상으로부터 추출된 레이저 영역의 좌표 데이터를 레일의 단면과 일치시키기 위한 영상 후처리 작업을 수행하게 된다. 이때 라인 레이저가 조사된 지점에서 획득한 레일 프로파일 데이터는 전체 측정 구간에 대하여 일정한 간격으로 측정된 불연속 데이터의 특성을 가지므로 측정된 각 레일 프로파일 데이터 사이의 영역에서는 정확한 레일의 마모도를 측정할 수 없는 한계를 가진다. 본 논문에서는 레일의 양방향에서 획득한 영상에 대하여 3차원 레일 프로파일 생성을 위한 변형된 카메라 모델과 투시 변환을 적용함으로서 레일 마모도의 측정 정밀도를 향상하기 위한 3차원 레일 프로파일 재구성 기법을 제안하고자 한다. 제안된 3차원 레일 프로파일 재구성 기법을 통하여 전체 측정 구간내에 포함된 레일 마모도 측정 데이터의 불연속성을 효과적으로 제거하여 연속적인 측정면(Measurement Surface)을 생성함으로서 측정하고자 하는 전체 레일에 대한 향상된 측정 정밀도를 제공하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.489-497
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• 2016

레일체결장치는 레일을 침목 등에 결속시켜 정해진 궤간의 유지와 열차 하중을 하부의 침목 및 도상 등에 전달하는 역할을 수행하는 주요 궤도 구성품이다. 본 논문에서는 도시철도 운영환경에서 파상마모에 대한 레일체결장치 클립의 진동 특성 분석을 위해서 조립상태에서 레일체결장치 클립의 모달테스트를 수행하여 고유진동수를 측정하였으며, 이를 파상마모에 의한 통과주파수와의 비교를 통해 공진 영향을 검토하였다. 또한 열차 주행시 파상마모에 따른 레일 및 레일체결장치 클립의 가속도와 레일체결장치 클립의 변형률을 계측하였다. 분석결과 레일 및 레일체결장치 클립의 가속도는 파상마모와 매우 밀접한 관계를 가지고 있으나, 레일체결장치 클립의 변형률과의 관계는 미비한 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1069-1077
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• 2008

레이저와 카메라를 이용한 레일 마모도 측정 시스템은 정확한 마모도 측정을 위하여 레일에 조사된 레이저의 영역을 왜곡 없이 획득하고 이를 레일 단면과 정밀하게 일치시키는 과정이 매우 중요하다. 그러나 기존의 레일 마모도 측정 시스템은 빗물 등의 레일 위에 이물질이 있을 경우와 온도와 같은 측정 환경에 민감하게 반응하는 레이저의 특성으로 인하여 오차가 발생할 수 있으며 특히 외부에서 유입되는 태양광, 등과 같이 레일에 조사된 레이저와 같은 파장을 가지는 빛의 간섭에 의하여 레일에 조사된 레이저 영역 추출에 한계를 가진다. 또한, 2차원 상의 좌표 값으로 표현되는 추출된 레이저 영역을 레일단면에 맵핑시키는 과정에서 발생하는 기하학적 왜곡과 변형으로 측정 정밀도에 대한 한계가 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 레일 마모도 측정을 위하여 카메라로부터 입력되는 1메가급 해상도의 영상을 초당 480 프레임의 속도로 실시간 처리할 수 있는 DSP와 FPGA가 탑재된 고성능 영상처리보드를 개발하고 이를 기반으로 각 프레임에 대한 2D 영상 데이터를 3차원 상의 데이터로 맵핑함으로써 정밀한 레일 마모도 측정 방법을 제안하고자 한다. 획득한 영상으로부터 레일에 조사된 레이저의 영역을 정확하게 추출하기 위하여 웨이브렛 기반의 영상 알고리즘을 적용하고 2차원 상의 좌표값으로 표현된 레이저 영역을 카메라 모델과 투시 변환을 이용하여 레일의 단면에 정확하게 위치시킴으로서 ${\pm}0.5mm$ 이하의 오차범위를 가지는 고정밀 레일 마모도 측정 시스템을 개발하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.86-93
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• 2010

레일마모는 열차의 주행안전 및 승차감에 미치는 영향이 크고, 소음 진동의 주요원인으로 작용한다. 또한 레일마모가 발생할 경우 궤도구조의 파괴를 촉진시킴으로써 차량 및 궤도유지보수비를 크게 증가시킨다. 따라서 현장에서 발생하는 마모 원인을 체계적으로 분석함으로써 마모를 저감할 수 있도록 차량운행 조건과 선로선형 및 궤도구조를 설계하는 것은 중요한 과제이다. 본 연구에서는 궤도의 효율적인 유지관리를 위해 궤도를 구성하고 있는 레일, 체결구, 침목, 도상 등의 요소를 고려하여 레일 궤도의 생애주기 거동 및 유지관리 특성을 분석하였다. 또한 축적된 진단/검측 데이터로부터 궤도 구성품의 건전도를 평가할 수 있는 방법을 정립하고 잔존수명을 예측하여 효율적 유지관리를 실현할 수 있는 기법 개발을 위하여 지하철 레일단면마모데이터를 이용한 구간 특성에 따른 시간-마모량의 확률적 분포 변화와 다중회귀 분석을 수행하였다.