Until now, the railway has been constructed using track with jointed rails of relatively short lengths to allow thermal expansion in hot summer months. These joints weaken the track structurally and increase track maintenance cost and power consumption of the running train. The CWR(Continuous Welded Rail) Track is the solution of these drawbacks. Although the CWR track not only reduces the track maintenance cost but also increases the life cycle of track components, the stability of the track is highly affected by change of temperatures and vehicle load. A three dimensional nonlinear analysis which considers rail, fastening system and tie has been performed to understand structural behavior of the CWR track. In this case, the translational and rotational stiffness values of fastening system have not been studied. The fastening system makes ties and rails connect. In this study, the stiffness values of various types of fastening systems which consist of clips, rail-pads and insulators are determined by the experiment. The experimental results of the fastening system are compared with the results of parametric study that is performed to investigate the sensitivity of fastening system on stability of CWR track.
Where the track is continuously welded over the bridge, the longitudinal forces will be distributed interactively between the track and the sub-structure by the rail-bridge interaction mechanism. The ratio between the longitudinal forces transmitted in each elements depends on the magnitude of the ballast resistance and the stiffness of the sub-structures. In this paper, the main factors affect on the longitudinal rail force are discussed and the parametric study for the behavior of CWR(Continuous Welded Rail) track was executed. It is concluded that the horizontal ballast resistance and the stiffness of the bridge sub-structure are the significant parameters affecting the stability of the continuous welded rail track.
Recently, the continuous welded rail(CWR) track has been used for less maintenance of the High-speed railway tracks. In case of CWR track, track buckling has always been an unpredictable event under the high compressive stress in rail. The behavior and stress state of CWR track is manily influenced by its thermal variations, and it is important to understand seasonal variations of rail temperature and stress to predict the track stability. This paper describes the in-site measurement for the rail temperature and rail stress, and the correlation between the rail temperature and stress was examined.
Most modern railways, especially the high speed railway tracks, use continuous welded rail(CWR) for the less maintenance. For the CWR track has very few expansion joints, track buckling has always been an unpredictable event and it happens mainly by high compressive stress in rail in summer period. Therefore, it is important to understand the variation of rail stress induced by thermal loads which has direct influence on the rail buckling and stability of railway track. This paper describes the experimental investigation of the variation of rail temperature and stress in a high speed railway track on bridge structure. Field measurement was performed to examine the correlation between the rail temperature and rail stress on the Korean High Speed Railway line. Regression functions were derived from measured data to determine the rail stress f3r an arbitrary rail temperature varies from 20 to 50 degree Celsius.
The Periodic replacements criterion of rail is calculated on the basis of the research result of RTRI in Japan. It is suggested that the service life of the continuous welded rail(CWR) is estimated by the relationship between the rail surface irregularity according to the accumulated passing tonnage and bending fatigue of welded part in CWR. In order to establish the periodic replacements criterion of CWR, this study measured the rail surface irregularity according to the accumulated passing tonnage, the types of track system and welding. Therefore, it is analyzed that the gas pressure welding is the worst one of the others. In addition, it is analyzed that the rail surface irregularity growth rate in ballast track is about $0.02{\sim}0.03mm$/100MGT and its in concrete track is about $0.005{\sim}0.02mm$/100MGT Finally, the result of this study is able to use the basis data to establishing the periodic replacements criterion of CWR considering rail grinding.
수 십년 동안 철도는 비교적 짧은 길이의 레일을 신축이음을 두고 연결한 궤도로 건설되었다. 신축 이음은 궤도에 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서 철도 기술자들은 신축이음부를 제거하는데 관심을 가지게 되었다. 장대레일 궤도는 기존의 레일에 비해 많은 잇점들을 가지게 되었지만, 온도에 의한 갑작스런 횡방향 좌굴이라는 새로운 문제를 야기 시켰다. 본 연구에서는 우선 침목의 영향을 정확히 고려한 장대 레일 궤도의 3차원 해석 모텔과 해석 프로그램을 유한 요소법을 사용하여 개발하여 선형 정적 해석 및 좌굴 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 개발된 해석 모델의 특징은 레일요소로 7자유도의 보요소를 사용한 것과 궤도 구성요소의 도심축의 차이를 정확히 고려한 옵셋기법의 사용, 그리고 레일 단면내의 온도 구배를 고려한 것이다. 다음으로, CWRB에 의한 선형 정적해석 및 좌굴해석을 통해, 장대레일 궤도의 거동 및 안정성에대한 다양한 궤도 구성요소들(레일, 도상, 체결재, 침목 등..)의 영향을 고찰하였다.
The thermal buckling analysis of curved continuous welded rail (CWR) is studied for the lateral buckling prevention. This study includes a thermal buckling theory which accounts for both thermal and vehicle loading effects in the evaluation of track stability. The parameters include rail size, track lateral resistance, track longitudinal and torsional stiffnesses, initial misalignment amplitude and wavelength, track curvature, tie-ballast friction coefficient and truck center spacing. Parametric studies are performed to evaluate the effects of the individual parameters on the upper and lower critical buckling temperatures. The results show that the upper critical buckling temperature is highly affected by the uplift due to vehicle loads. This study provides a guideline for the improvement of stability for dynamic buckling in curved CWR track.
전세계적으로 널리 사용되고 있는 장대레일 궤도는 유지 보수 비용을 절감시키고, 궤도구성요소들의 수명이 길어진다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 혹서기에 레일의 높은 온도 상승으로 인해 장대레일 궤도에는 매우 큰 압축력이 작용하게 되고, 이는 장대레일 궤도의 장출(좌굴)을 발생시켜 열차의 탈선으로 인한 사고로 이어진다. 본 연구에서는 장대레일 궤도의 좌굴에 많은 영향을 주는 궤도의 구성요소들 중에서 레일의 단면적과 단면2차모멘트 그리고 체결구의 파손과 병진 및 회전방향의 강성이 장대레일 궤도의 좌굴에 미치는 민감도를 파악하였다.
For many decades, railroad technology was used to set up tracks with jointed rails and lengths in accordance with rolling and handling technology. The joints lead to drawbacks in the track and in controlling rising maintenance costs. So, railroad engineers became interested in eliminating joints to increase loads, speeds and improvements in rolling, welding, and fastening technology. Continuous welded rail(CWR) track has many advantages over the conventional jointed-rail track. In the case of the elimination of rail joints, it may cause the track to be suddenly and laterally buckled by thermal forces and vehicle load. Thermal forces are caused by an increase in the temperature of railway track. For many years, many analytical and experimental investigations have been conducted to improve the safety of CWR track by various research center in many country. In this paper, CWR track model and CWRB program is developed for buckling analysis using finite element method(FEM). The finite element discretization is used for a rail element with a total of 14 degrees of freedom. The stiffness of the fasteners, tie, and ballast bed is included by a set of spring elements. The investigation on the buckling modes and temperature of CWR track is presented in this paper
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[게시일 2004년 10월 1일]
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