• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.895-904
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• 2008

장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 $Newmark-{\beta}$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.345-355
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• 2007

장대레일은 동절기에 기온하강으로 인한 인장력을 발생하는데 중위온도 이하로 떨어져 파단이 발생되면 인장파단과 레일 간에 틈이 발생되며 이를 개구부라 한다. 이 개구부를 차륜이 통과하면 충격하중이 발생하며, 큰 손실이 발생할 수 있는 열차탈선이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 동적해석을 위해 개구부를 가진 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 수정된 Newton-Raphson 방법에 근거한 Newmark - $\beta$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수를 조건으로 수치해석을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.631-645
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• 2002

●정의 정척레일을 연속 용접하여 1개의 레일길이를 200m 이상으로 부설한 레일 ●장대레일화 - 차량 시동/제동하중에 의한 교축방향 수평력 작용 - 기존 : 수평력 배분을 위해 단순교로 시공(레일 이음매) - 현재 : 장대레일화 ● 장점 -유지보수비 절감 -승차감 향상(충격/소음 저감) -고속화 및 운행 안전성 향상 ●단점 -큰 레일 축력(파단/좌굴) -교량부, 급곡선부, 분기부 - 장대레일 종하중(하부구조) (중략)

• 한국철도학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.535-544
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• 2011

레일 표면 결함이 발생할 경우 매우 높은 충격하중이 발생하여 레일 피로 진전 또는 레일 파단에 이를 수 있고 레일이 파단될 경우 열차탈선 등 대형 사고가 발생할 수 있으므로 레일 결함부에 대한 관리기준의 정립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 차량-궤도 동적 상호작용 해석 프로그램을 이용하여, 실제 고속철도 자갈궤도에서 결함이 발생한 43개 지점에서 측정된 레일요철을 입력값으로 하여, 요철 깊이에 따른 충격 윤중과 레일 휨응력을 산정하였다. 궤도틀림을 감안하여 윤중 및 레일 휨응력의 한계값을 설정하고, 해석결과로부터 얻은 윤중 및 레일 휨응력 최대값과 결함 깊이 및 폭과의 상관관계를 분석함으로써 레일 표면 결함부에 대한 관리기준을 제시하였다. 분석 결과, 허용할 수 있는 요철 깊이는 충격 윤중에 의하여 발생할 수 있는 레일 두부의 소성 변형을 방지하기 위하여 관리되어야 하며, 엄격한 조건을 평가할 경우 그 값은 0.2mm 정도가 적당함을 알 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.201-207
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• 2010

철도 레일의 누적통과톤수에 의한 교체주기기준은 레일의 휨 피로수명에 의해 결정된다. 레일의 휨 피로수명을 평가하기 위해서는 기본적으로 레일의 휨 피로거동(S-N선도)에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 50kg/m, 60kg/m 레일에 대하여 신품 및 사용 용접레일(모재부, 테르밋용접부, 가스압접부)로 구분하여 실물 휨 피로시험을 수행하였으며, 휨 피로시험결과를 바탕으로 파단유형 및 파단면 분석, 파괴 확률에 따른 휨 피로거동(S-N선도) 분석을 수행하였다. 이를 통해 레일종류별, 용접방법별, 신품 및 사용레일에 대한 S-N선도를 도출하였다. 이는 향후 누적통과톤수에 의한 레일 피로수명 평가를 위해 반드시 필요한 기초 자료로서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.159-168
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• 2007

장대레일에 발생되는 축력은 좌굴 혹은 파단 등과 같은 사고의 예방에 있어서 매우 중요한 요소이므로 많은 철도 기술자들은 장대레일에 발생되는 축력 산정에 많은 관심을 나타내고 있다. 본 논문에서는 장대레일에 발생되는 축력을 추정하기 위한 보-기둥 이론의 적용성을 고찰하였으며 축력을 추정하는 방정식과 모델의 개발 과정을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.141-146
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• 2012

차륜과 레일의 반복적인 구름접촉은 레일 표면결함을 유발하고, 레일 표면결함은 충격하중을 유발하여 소음 진동, 레일파단, 궤도파괴로 이어지고 심할 경우 열차사고(탈선)를 발생할 수 있다. 이러한 레일 표면결함을 제어하기 위한 방법으로 레일연마가 시행되고 있다. 본 연구는 KTX차륜과 UIC레일에서 발생하는 최대 접촉압력을 유한요소해석을 통해 산정하였고, 일반레일 및 열처리레일에 대한 구름접촉피로시험을 수행하여 접촉압력 및 반복횟수에 따른 레일표면 경화층 형성 경향을 분석하였으며, 누적통과톤수에 따라 고속철도 레일에서 발생하는 표면 경화층을 제거하여 건전한 레일표면을 유지하기 위해 0.2mm/2천만톤의 적정 레일연마량을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.179-185
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• 2010

장대레일 좌굴과 파단에 대한 안정성을 확보하고 효율적인 유지관리를 위해서는 레일온도의 특징을 파악하는 것이 매우 중요하다. 최근 들어, 기후변화에 의해 여름철 최고 대기온도는 상승하고 겨울철 최저 대기온도는 점점 하강하고 있다. 이러한 현상은 연간 레일온도의 변화량에 영향을 미치게 되고 설정온도와 관리온도의 변화를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 기후 및 온도 측정시스템을 구축하여 기후요소를 포함한 레일온도를 실측하였다. 실측자료의 심층적인 분석을 통하여, 기존 레일온도 추정식은 특정한 조건(기후요소들의 특정 조합) 에서만 적용이 가능함을 알 수 있었다. 현장의 실제 기후요소를 고려한 레일온도를 확률론적 접근으로 예측하는 것이 더욱 합리적일 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6D호
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• pp.663-671
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• 2012

철도노선에 콘크리트궤도가 본격적으로 적용되고, 승차감 향상 및 고속화와 궤도유지보수비용 저감을 위해 장대레일의 수요가 급증하고 있다. 그러나 국내의 콘크리트궤도 현장 적용년수가 길지 않아 실제 현장에서 반복적인 열차하중을 받아 장대레일이 파단된 사례가 현재까지 없기 때문에 실제 현장 데이터를 이용하여 장대레일의 수명을 예측하고 교체주기를 산정하는 것은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 차량/궤도 상호작용해석을 통해 레일에서 발생하는 응력을 검토하여 그 해석결과 값에 대해 중회귀분석을 수행하여 운행속도와 표면요철에 따른 레일 휨응력 예측식을 도출하였다. 최종적으로 산정된 예측식을 이용하여 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명을 예측하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.266-271
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• 2012

본 연구는 빠르게 대중화 되어가는 철도의 주행안전성과 승차감 개선을 목적으로 수행하였다. 가스압접을 실시하는 장대레일의 강도 안전성을 확보하기 위하여 인장시험과 회전굽힘시험을 실시했다. 실험을 통하여 가스 압접부의 인장강도를 결정하는 요소는 가해진 압력보다 업셋길이의 변화에 기인하며, 업셋길이가 늘어남에 따라서 취성파괴에서 연성파괴가 발생하는 것을 관찰했다. 파단면의 조직검사를 통해 그 면에 존재하는 취성파면의 유무에 따라서 강도 안전성을 용이하게 평가할 수 있었다. 회전굽힘시험 결과 업셋길이 25mm에서 373MPa의 우수한 피로한도가 나타났으며, 무한수명을 얻을 수 있었다.