1830년에는 영국의 Clarence가 16.4 kg/m의 압연레일을 제작하였다. 이것은 그후 영국에서 널리 사용되었던 우두(牛頭)레일(bull-head rail)이라 부르는 형의 원조라고도 한다. 1837년에는 영국의 J. Locke가 그림 9와 같은 쌍두(雙頭)레일(double head rail)을 고안하였다. 쌍두레일은 두부와 저부가 같은 단면으로 하여 레일 교환시에 상하를 전도하여 다시 사용할 목적이 있었다. 그러나, 목적에 반하여 경년(經年)과 함께 레일 하부의 레일을 지지하는 체어(chair)부에 접하는 개소가 손상하기 때문에 저부를 주행면으로 사용하기에는 지장이 생기기 쉽고, 이때문에 영국에서는 1844년에 고안된 우두레일로 바뀌었다. 이것은 두부와 저부의 단면이 대칭적이지 않고 두부가 약간 크다. 이 레일은 제조상 비교적 압연이 용이하고 냉각이 보다 빠르기 때문에 똑바른 레일을 얻기가 쉽지만, 레일의 횡방향 안정성 등에 문제가 있다. (중략)
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.2
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pp.821-831
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2013
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 200 MGT, 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.
In this study, fatigue testing was carried out for long-term use of rail according to track type. From S-N curves for 50%~0.01% failure probability, the fatigue life of the long-term use rail for each track type was derived using the weight probability analysis technique on the experimental data. Because the rails used in the fatigue test have different cumulative tonnages, the number of repetitions was modified by averaging the cumulative tonnage. In addition, the bending stresses of rail bottoms, considering rail surface irregularities, track support stiffnesses and train speeds, were evaluated using the predicted rail bending stresses derived from existing studies. As a result, for rail fatigue life evaluation, the fatigue life of rail on the ballast track was found to be more than 200 million tons higher than the standard value for rail replacement. Also, the fatigue life of rail on concrete track is more than 300 million tons higher than that on ballast track. The Haibach rule is adaptable for the fatigue life evaluation of rail for stress range under fatigue limit.
레일패드는 궤도전체의 탄성확보 뿐만 아니라 열차하중에 의해 침목으로 전달되는 충격을 완화시켜 침목과 도상의 파손을 방지하는 역할을 하는데, 통과톤수의 증가와 기후적 요인에 의하여 패드가 열화되면 패드의 강성이 증가하게 된다. 패드의 강성이 증가하게 되면 레일을 통해 침목으로 전달되는 충격하중이 증가하게 되어 침목의 파손을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 침목하면의 도상에도 과도한 충격하중을 전달하여 도상의 손상을 가속화시킬 수 있다. 또한 레일패드의 강성변화는 궤도의 소음과 레일의 파상마모의 진전에도 영향을 미치게 된다. 따라서 레일패드의 공용기간 중에 적정한 강성을 유지할 필요가 있으며, 통과톤수의 증가에 따른 레일패드의 경화도를 산정하는 방법과 레일패드의 경화가 궤도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하여 레일패드의 교체주기에 관한 기준을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 슬래브의 질량과 일정속도대역에서의 패드강성의 민감도분석을 하여 그 결과를 비교하고 레일패드경화에 따른 대상궤도의 동적거동을 수치해석을 통하여 패드강성과 차량주행속도에 따른 윤중의 변동량과 레일의 변위, 가속도 그리고 침목의 변위, 가속도의 변화정도를 분석해 보았다. 궤도시스템의 동적해석을 위한 해석 프로그램으로는 네덜란드 델프트 공과대학에서 개발된 궤도시스템 전용 해석 프로그램인 DARTS(The dynamic analysis of a rail track structure)를 사용하였다. 대상궤도는 국내 1단계 경부고속철도에서 사용되고 있는 3중보 무도상궤도를 사용하였다.
고속도로에서 자주 사용되고 있는 2way 가드레일 형상의 효율성을 탐구해보기 위하여 가드레일 형상과 이와 단면적이 같은 여러 종류의 단면을 가진 보들과 응력 값을 비교하였다. vonMises stress값의 비교를 통해 기존 가드레일의 W모양 단면과 경제적으로는 동일하고 형태는 상이하며 구조적으로 더 안정적인 단면 형상을 찾아보고자 한다. 그 결과 2way 단면의 가드레일 보다는 반원 단면의 가드레일이, 두께가 4T인 2way 모델 보다는 3T인 모델의 안전계수가 더 높음을 확인하였다. 이를 통해 향후 가정이 없는 실제 상황에서는 어떠한 이유 때문에 2way 가드레일 형상을 사용하고 3T보단 4T, 5T를 보편적으로 사용하는지 연구해보면 좋을 듯 하다.
The replacement criterion of rail by accumulated passing tonnage was estimated by the bending fatigue life of rail. In order to estimate the bending fatigue life, it is basically needed to analyze bending fatigue behavior on the rail. In this study, the bending fatigue test were performed for 50kg/m and 60kg/m rails, and test specimens were distinguished by new and used rails and by the types of welded rail such as base material, thermite weld, and gas pressure weld. Also, this study analyzed the fractured surface, the position of initial crack and the bending fatigue behavior (S-N curve). Therefore, it evaluated S-N curve for welded rails according to the fracture probability. The result from this study might be used essential data in order to estimate the bending fatigue life of rail by the accumulated passing tonnage.
For many decades, the railway was constructed using tracks with jointed rails of relatively short lengths. The joints cause many drawbacks in the track and lead to signeficant maintenance cost. so, railroad engineers became interested in eliminating joints. Continuous welded rail(CWR) track has many advantages over the conventional jointed-rail track. but, in the case of the elimination of rail joints, it may cause the track to be suddenly buckled laterally by thermal loads. In this paper, firstly, 3-D CWR track model and CWRB program exactly considering the influence of tie are developed far linear static and buckling analysis using finite element method. Characteristics of CWR track model are using 7-dofs beam element as rail, Offset technic exactly considering centroid axies difference of track components(rail, rail-pad-fastener, tie), and Thermal gradient considering thermal difference of top flange and bottom flange in rail section.. second,, Through the static and linear buckling analysis by CWRB, Influences of various track components (rail, ballast, fastener, tie and so on..) on CWR track behavior and stability was characterized.
장대레일 궤도는 재료적인 불확실성 및 구조계의 기하학적 불확실성이 매우 높은 시스템으로 궤도 좌굴의 위험이 상존한다. 그러므로 궤도 환경이 열악한 혹서기 장대레일 궤도의 안정성을 합리적으로 평가하는 연구는 매우 중요하다. 궤도 좌굴에 직접적 영향을 미치는 레일온도는 현재 지역의 대표 대기온도에 따른 추정된 레일온도로 사용하고 있는 실정이지만 기후조건에 따라 레일온도가 변동되기 때문에 이를 고려하여 확률분포로써 반영하는 것이 합리적이다. 본 연구는 현장 기후요소 및 레일온도 측정 실험을 수행한 자료들을 DB화하여 혹서기 장대레일 궤도의 안정성 향상 및 신뢰성 확보에 기여하고자 한다.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.4
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pp.1303-1313
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2013
In this study, the reference values for the internal forces of the rail supports caused by a wheel load, a unit vertical displacement, a unit end rotation in examination of the serviceability of concrete slab track bridge were obtained. In analysis, the analysis models of which the rail was continuously and discretely supported by elastic springs were used. The internal forces of the rail supports from the analysis were compared with the results provided in the DS 804 regulations and agreed with well. In addition, the effects of the space between the rail supports and the stiffness of fastener on the internal forces of the rail supports were investigated.
In this study, fatigue tests on existing continuous welded rail (CWR) on a concrete track were carried out. Based on the test results, a S-N curve expressing the remaining life of the CWR at a fracture probability of 50% was obtained using weighted probit analysis suitable for small-sample fatigue data sets. As rails had different histories in terms of accumulated passing tonnage, the test data were corrected to average out the accumulated passing tonnage. The remaining service life for the CWR on the concrete track in an urban railway was estimated using the prediction equation for the bending stress of rail developed in the past to estimate rail base bending stress and taking the surface irregularities into consideration. Estimating the remaining service life of the CWR in an urban railway showed that the rail replacement period could be extended over 200MGT. In addition, comparing the concrete track to the ballast track, the fatigue life of rail was analyzed as approximately 300MGT higher than. Therefore, the rail replacement criteria needs to distinguish between the ballast track and the concrete track, and not the criteria needs to be changed as a target for the maintenance, although it is necessary to remove longitudinal rail surface irregularities at welds by grinding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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