• 문화기술의 융합
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• 제10권2호
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• pp.511-516
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• 2024

최근 제정된 궤도시설의 성능평가에 관한 세부지침에서 궤도성능평가의 평가절차 및 실시방법 등에 관한 필요사항을 제시하였다. 그러나 외관조사(육안조사)에 의해 레일표면손상의 등급이 결정되며, 점검자의 주관적인 판단으로 정성적인 평가에만 의존할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 레일표면손상을 이용하여 레일내부결함까지 진단할 수 있는 진단애플리케이션을 개발하고자 하였다. 현장조사에서는 레일표면손상을 조사하고 패턴을 분석하였다. 또한 실내시험에서는 레일내부손상 이미지 데이터를 구축하기 위하여 SEM 시험을 이용하였으며, 균열 길이, 깊이 및 각도를 정량화하였다. 본 연구에서는 현장조사와 실내시험에서 구축한 이미지 데이터를 적용한 딥러닝 모델(Fast R-CNN)을 애플리케이션에 적용하였다, 스마트기기에서 사용이 가능한 딥러닝 모델을 이용한 레일표면손상 진단 애플리케이션(App)을 개발하여 향후 궤도진단 및 성능평가 업무에 활용 가능한 레일표면손상 스마트 진단시스템을 개발하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.845-849
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• 2024

현재 도시철도 레일의 노후화로 인한 레일표면결함이 증가하고 있으나 국가에서 제정된 궤도성능평가에 관한 세부지침에서 레일표면손상을 기술자의 육안, 간단한 측정 도구로 점검을 수행하는 실정이다. 주기적인 선로순회작업 및 육안점검을 통해 레일표면의 결함을 발견하는 것은 매우 중요하다. 그러나 점검자의 주관적 판단에 의해 레일표면의 결함의 경중을 평가하는 것은 레일 내부의 손상을 예측하기에 상당한 제약이 따른다. 본 연구에서는 레일표면손상에 따른 레일내부 균열특성에 관한 연구로서 현장측정에서는 레일표면 손상개소를 선정하여 가속구간 및 제동구간의 노후레일 시료를 채취하여 레일표면손상 상태를 평가하고자 전자주사현미경(SEM)을 이용하여 균열특성을 분석하였다. 분석결과, 주행 중인 열차로 인해 발생하는 균열 메커니즘과 레일표면방향으로 올라오는 각도로 균열이 발생하는 가속구간의 균열특성을 실험적으로 입증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권6호
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• pp.931-937
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• 2008

The rail/wheel rolling contact affects the microstructure in the surface layer of rail. Recently. continuum damage mechanics allows us to describe the microprocesses involved during the straining of materials and structures at the macroscale. Elastic and plastic strains. the corresponding hardening effects are generally accepted to be represented by global continuum variables. The purpose of continuum damage mechanics is to introduce the possibility of describing the coupling effects between damage processes and the stress-strain behavior of materials. In this study. the continuum damage mechanics caused by elastic deformation was briefly introduced and applied to the fatigue damage of the rails under the condition of cyclic loading. The material parameter for damage analysis was first determined so that it could reproduce the life span under the compressive loading in the vicinity of fatigue limit. Some numerical studies have been conducted to show the validity of the present computational mechanics analysis.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권4호
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• pp.625-640
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• 2022

Maglev rail joints are vital components serving as connections between the adjacent F-type rail sections in maglev guideway. Damage to maglev rail joints such as bolt looseness may result in rough suspension gap fluctuation, failure of suspension control, and even sudden clash between the electromagnets and F-type rail. The condition monitoring of maglev rail joints is therefore highly desirable to maintain safe operation of maglev. In this connection, an online damage detection approach based on three-dimensional (3D) convolutional neural network (CNN) and time-frequency characterization is developed for simultaneous detection of multiple damage of maglev rail joints in this paper. The training and testing data used for condition evaluation of maglev rail joints consist of two months of acceleration recordings, which were acquired in-situ from different rail joints by an integrated online monitoring system during a maglev train running on a test line. Short-time Fourier transform (STFT) method is applied to transform the raw monitoring data into time-frequency spectrograms (TFS). Three CNN architectures, i.e., small-sized CNN (S-CNN), middle-sized CNN (M-CNN), and large-sized CNN (L-CNN), are configured for trial calculation and the M-CNN model with excellent prediction accuracy and high computational efficiency is finally optioned for multiple damage detection of maglev rail joints. Results show that the rail joints in three different conditions (bolt-looseness-caused rail step, misalignment-caused lateral dislocation, and normal condition) are successfully identified by the proposed approach, even when using data collected from rail joints from which no data were used in the CNN training. The capability of the proposed method is further examined by using the data collected after the loosed bolts have been replaced. In addition, by comparison with the results of CNN using frequency spectrum and traditional neural network using TFS, the proposed TFS-CNN framework is proven more accurate and robust for multiple damage detection of maglev rail joints.

• 문화기술의 융합
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• 제10권1호
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• pp.585-590
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• 2024

본 연구에서는 현재 도시철도 레일의 노후화로 인한 레일표면결함이 증가하고 있으나 국가에서 제정된 궤도성능평가에 관한 세부지침에서 레일표면손상을 기술자의 육안, 간단한 측정 도구로 점검을 수행하는 실정이다. 최근 궤도진단법 제정에 따라 대규모 예산이 투입되고 레일진단물량이 급증되고 있으나 노동집약적인 육안조사기법으로는 진단결과에 대한 신뢰성확보가 어려운 실정이다. 주기적인 선로순회작업 및 육안점검을 통해 레일표면의 결함을 발견하는 것은 매우 중요하다. 그러나 점검자의 주관적 판단에 의해 레일표면의 결함의 경중을 평가하는 것은 레일 내부의 손상을 예측하기에 상당한 제약이 따른다. 본 연구에서는 레일표면손상에 따른 레일내부 균열특성 관한 연구로서 현장측정에서는 레일표면 손상개소를 선정하여 다양한 손상유형의 시료를 채취하여 레일표면손상 상태를 평가하고 실내시험에서 전자주사현미경(SEM)을 이용하여 레일표면결함 및 내부결함의 상관관계를 분석하고자 한다. 또한 실내시험의 결과와 수치해석 결과를 비교를 통하여 레일표면손상을 분석하였다. 현재 공용중인 도시철도 레일의 균열성장율을 파악하고자 가우시안 확률밀도 함수를 적용하여 분석하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.398-413
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• 2011

철도 레일의 주기적인 탐상은 레일 결함으로 인해 발생할 수 있는 철도 중대사고를 미연에 방지할 수 있는, 철도 안전 유지의 중요한 요소 중 하나이다. 본 논문은 현재 철도 레일 탐상에 적용되고 있거나, 적용을 위해 연구 중인 비파괴탐상 기법들에 관해 기술하였다. 레일에 발생하는 결함 유형에 대해 우선 언급하였고, 레일 탐상에 가장 많이 적용되고 있는 압전형 탐촉자 기반의 초음파탐상 기술에 대해 정리하였다. 접촉식 초음파 레일 탐상 기술에 대한 대안으로서 연구 중이거나 시험 중인 비파괴탐상 기법들에 대해 기술하고, 각 기법 별로 레일의 표면 및 내부 결함 검출 가능 여부에 대해 살펴보았으며 여러 탐상 기법들에 대한 비교를 통해 향후 레일 탐상 기술 개발에 활용하고자 하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1056-1064
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• 2008

It is estimated that the running of locally-developed next generation High Speed Trains with maximum speed of 400km/h will help to deteriorate track components. It was presented rail defect coding system in UIC 712R includes the definitions of damage types of rail, maintenance procedures, and etc to detect and maintain. It is necessary to make a track maintenance manual determining track maintenance periods using the standardization of damage types of track components such as: sleeper, fastener, elastic pad. In this paper, the damage types of high speed track components are investigated by referring domestic and foreign literatures. And then the damage types of rail given in UIC 712R is reclassified more particularly and classified damage types of track components using internal high speed railway. In conclusion, this paper suggests standardization for damage types of track components on internal high speed railway.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.733-738
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• 2004

Recently continuous welded rail is generally used to ensure running performances and to overcome the problems such as structural vulnerability and fastener damage at the rail expansion joint. Though the use of continuous welded rail on bridge has the advantage of decreasing the vibration and damage of rail, it still the risk of buckling and breaking of rail due to change of temperature, starting and/or breaking force, axial stress concentration and so on. So, VIC code and many methods has been developed by researchers considering rail-bridge interaction. Although there are many research concerning stability of continuous welded rail about temperature change on bridge and starting and/or breaking force, the study of continuous welded mil for earthquake load is still unsufficient. In this study, the nonlinear seismic response analysis of continuous welded rail on bridge considering soil-structure interaction, geotechnical characteristic of foundation and earthquake isolation equipment has been performed to examine the stability of continuous welded rail.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.637-642
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• 2011

Rails are subjected to damage from rolling contact fatigue, which leads to defects such as cracks. Rolling contact fatigue damages on the surface of rail such as head check, squats are one of growing problems. Another form of rail surface damage, known as "Ballast imprint" has become apparent. This form of damage is associated with ballast particles becoming trapped between the wheel and the surface of rail. These defects are still one of the key reasons for rail maintenance and replacement. In this study, we have investigated whether the ballast imprint is an initiator of head check type cracks and effect of defect size using Finite element analysis. The FE analysis were used to investigate stresses and strains in subsurface of defects according to variation of defect size. Based on loading cycles obtained from FE analysis, fatigue analysis for each point was carried out.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권6호
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• pp.696-702
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• 2012

In this study, a noncontact laser ultrasonic system is proposed for rail defect detection. An Nd-Yag pulse laser is used for generation of ultrasonic waves, and the corresponding ultrasonic responses are measured by a laser Doppler vibrometer. For the detection of rail surface damages, the shape of the excitation laser beam is transformed into a line. On the other hand, a point source laser beam is used for the inspection of defects inside a rail head. Then, the interactions of propagating ultrasonic waves with defects are examined using actual rail specimens. Amplitude attenuation was mainly observed for a surface crack, and reflections were most noticeable from an internal damage. Finally, opportunities and challenges associated with real-time rail inspection from a high-speed train are discussed.