Before the complete construction of new high-speed line between Seoul and Pusan, KTX is going to operate on both new high-speed line between Seoul and Daegu and electrified conventional lines between Daegu and Pusan. Then, the wheels of KTX are going to operate on various rails such as KS50N and KS60 of conventional line as well as UIC60 of high-speed line. Also, conventional line will have a mixed traffic mode with various types of trains operating on it, such as Saemaul and Mugunghwa. Hence, this study reviews the wear phenomena of wheels and rails in geometrical point of view by comparing their profiles. The analyses of the results show that because UIC60 rail is designed for KTX, KS50N rail whose profile is similar to that of UIC60 will not have any impact on the shape of wheel wear. On the other hand, KS60 rail is expected to have partial wear on both the flange of KTX wheel and the gauge corner of the rail in the initial stages. However, the operation of the trains whose wheels have 1/20 conicity will cause partial sidewear on the inside of the rail and the movement of the contact point between KTX wheel and the rail toward the inside of the track. As a result, the flange wear of KTX wheel will be reduced and the formation of wear-equilibrium profile will be faster.
레일의 잔류응력은 레일의 피로 및 파괴 특성에 영향을 끼치는 인자로서, 레일의 가공 및 열처리 등 생산 과정 단계에서 이미 형성되며, 이를 정확하게 분석하는 기술은 매우 중요한 문제이다. 본 연구에서는 레일 내부에 존재하는 잔류응력을 측정하기 위하여, 잔류응력 분석방법의 하나인 파괴법 기반 굴곡측정법을 적용하여 레일 축 방향의 잔류응력을 평가하였다. 레일의 축 방향과 수직한 단면을 방전가공을 사용하여 느린 속도로 단면을 절단한 후 레이저 기반인 굴곡 측정기를 이용하여 단면의 굴곡을 정밀 측정하였다. 측정된 데이터는 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 활용하여 설정한 요소로 잔류응력으로 변환시켰으며, 총 3종의 다른 규격을 갖고 있는 신 레일 (50N, KR60, UIC60)의 잔류응력 값의 경향과 수치를 비교하였다.
After the introduction of revenue service, abnormal wear has been reported on DMRC EMU wheels that have been manufactured and delivered by Rotem. As a part of an investigation of cause, Rotem has carried out the study of propriety between wheel and rail profile. The wheel profile of DMRC EMU is SK-91146. The material and profile of the wheel was presented by DMRC. The Profile of the rail is UIC 60-1:20. This study tested the propriety of three wheel profiles to include, SK-91146, EN 13715-P8 and UIC s1002 between the rail profile UIC 60-1:20.
characteristic of wear between wheel and rail is important factor of judgement to maintenance. KHST is optimized on an exclusive rail, UIC60. but also KHST is running on the variety existing line as well as KS50N, KS60 et,c. Hail profile of KS50N is dissimilar to DIC60. So we can predict that characteristic of wear is embodied also different. In this paper. we deduced the force and point of contact position between wheel and rail through multi-dynamics analysis and predicted wear of wheel and rail through contact problem analysis. we used simplified theory of kallker on contact problem, and Predicted the wear phenomenon of wheel using archard wear equation about each condition.
Fatigue and wear in wheels is often due to the forces and loading. These certainly have fundamental effects on reducing the wheel life and increasing the costs related to repairing and maintenance. Modeling and stress analysis of a wheel sample existing in the Iranian fleet have been performed in its contact with U33 and UIC60 rails. The results have been reviewed and analyzed in elastic and elastic-plastic phase and under static (railcar weight) and quasi static loads. Moreover, effects of wheel diameter, axle load, wheel material, rail type are analyzed.
레일 표면 결함에 대한 유지보수의 중요성이 KTX의 운행에 따라 더욱 증대되고 있다. 이는 고속 운행시 레일 표면 결함은 레일의 피로수명 단축과 궤도의 열화 증속 및 승차감 저하를 유발하기 때문이다. 본 연구는 KTX의 운행현황을 고려하여 경부 고속선의 레일 연마 기준을 제안하였다. 이를 위해서 경부 고속선에서 UIC 60 레일 시편을 체취하여, 현미경에 의한 미세 조직을 조사하고 경도를 측정하였다. 레일 표면 결함을 유발하는 RCF에 영향을 미치는 인자들로 통과 톤수, 주행속도 및 궤도상태를 고려하였다.
Now, Korea National Railroad is planning many ways to increase the maximum operating speed of train up to 200km/h by 2010. Among those ways, connecting conventional line with the KTX is the strongest alternative. Mostly, conventional lines are consisting of both KS50N and KS6O rail. However, the excessive abrasion might be occurred between wheel and rail when the KTX designed to operate on UIC60 is operating on the conventional line. On this study, new standard of 60kg-class rail considered suitability for both KTX and wheel used in conventional line is presented. It seems to be an effective solution for increasing maintenance costs expected when commercial speed of conventional line is increasing.
The rail surface defects which are generated on repeated rolling contact fatigue are getting increased according to high speed, high density, and minimum weight. In addition, Increasing noise and vibration are affected by these also impact load generated as well. Because of this phenomenon, more serious and critical damages were occurred. In fact, in order to control them, the rail grinding were conducted. However, there are not enough researches to make an criteria of generating optimal rail grinding amount in Korea. This study evaluated how depth of hardening on rail surface is formed and suggested optimal rail grinding amount by RCF(rolling contact fatigue) test with generated contact pressure between KTX wheel and UIC60 rail by applying FEM analysis. Therefore, the amount was generated approximately 0.2mm/20MGT to maintain integrity of rail surface by getting rid of depth of hardening on rail according to rail accumulated passing tonnage.
The importance of maintenance of rail surface defects is increasing more according to the KTX operation. That is because during high speed operation of rolling stock, rail surface defects may cause shortened fatigue life of rail, acceleration of track degradation and reduced ride comfort. The paper was intended to study the establishment of rail grinding criteria of high-speed railway lines considering the KTX operation circumstances. For this, the specimens of UIC 60 rail on Kyeong-Bu high-speed operation lines were collected and they were analyzed for metallographic structure and tested for the hardness. By analyzing the test results to the factors affecting the RCF causing the defects of rail surface, the study suggested the rail grinding criteria of the domestic high speed railway lines. As the factors affecting RCF, passing tonnage, running speed and track condition are considered.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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