• 한국철도학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.577-582
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• 2010

고속철도 운행에 따라 레일표면결함에 대한 관리의 중요성이 점점 더 증대되고 있다. 차량의 고속주행시 레일표면결함은 레일의 피로수명 단축 및 궤도의 열화 촉진, 승차감 저하를 유발하기 때문이다. 현재 경부고속철도에서는 레일의 효율적 유지보수를 위하여 레일연마를 수행하고 있다. 본 논문에서는 레일연마에 따른 레일의 피로수명을 예측하였다. 이를 위해서 연마 후 KTX 운행시 레일 저부의 휨응력을 계측하였으며, Rain-flow counting 기법을 적용하여 빈도해석을 실시하여 RCM에 의해 등가응력범위를 산정하였다. 선형누적피로피해를 이용한 피로수명 평가방법은 수정 Miner 법칙에 기초하였다. 해석결과 연마에 따른 레일의 피로수명이 15% 증가되는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.2135-2146
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• 2011

The rail surface irregularity is generated severely by train braking effect in the section of station. The braking force increases slip rate and friction factors caused by wheel-rail contact points. It brings rail surface irregularity as well. In this study, interactions between wheel and rail were investigated using rolling contact fatigue theory and mechanism of rail degradation through fracture mechanics. For the more, the Von-Mises stress occurred on the rail due to the interaction between wheel and rail was analyzed using 3-D finite element method. The amounts of surface irregularity of rail were measured according to accumulated passing tonnage in urban railway in fields. Therefore, the maintenance of rail should be separated by running and braking sections to prevent RCF defects.

• 문화기술의 융합
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• 제10권2호
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• pp.505-510
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• 2024

철도 레일은 차륜과 레일의 접촉면인 레일 표면에서 구름 접촉 피로 균열이 상시 발생할 수 있는 조건이기 때문에 균열의 상태를 철저히 점검하고 절손을 방지하기 위한 정밀한 점검 및 진단이 필요하다. 최근 궤도 시설의 성능 평가에 대한 세부 지침에서는 궤도 성능평가를 위한 방법과 절차에 관한 필요사항을 제시하고 있다. 그러나 레일 표면 손상을 진단하고 등급을 산정하는 것은 주로 외관 조사(육안 조사)에 의존하며, 이는 점검자의 주관적인 판단에 따른 정성적인 평가에 의존할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Fast R-CNN을 사용하여 레일 표면 결함 검출에 대한 딥러닝 모델 연구를 수행하였다. 레일 표면 결함 이미지의 데이터 세트를 구축한 후, 모델을 테스트하였다. 딥러닝 모델의 성능평가 결과에서 mAP가 94.9%로 나타났다. Fast R-CNN의 균열 검출 효과가 높기 때문에 이 모델을 사용하면 레일표면 결함을 효율적으로 식별할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.2115-2124
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• 2011

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.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권6호
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• pp.411-416
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• 2006

The critical subject of transverse crack detection in a rail head is treated in this paper. Conventional bulk wave ultrasonic techniques oftenfail because of shelling and other surface imperfections that shield the defects that lie below the shelling. A guided wave inspection technique is introduced here that can send ultrasonic energy along the rail under the shelling with a capability of finding the deleterious transverse crack defects. Dispersion curves are generated via a semi analytical finite element technique along with a hybrid guided wave finite element technique to explore the most suitable modes and frequencies for finding these defects. Sensor design and experimental feasibility experiments are also reported.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.447-454
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• 2010

레일 피로 열화손상유형들은 크게 레일표면에서 발생하는 결함들과 레일내부에서 진전되어 발생하는 결함들로 구분되어질 수 있다. 본 연구에서는 국내에서 연간 누적통과톤수가 가장 많은 도시철도의 운행조건을 고려하여 현장측정을 통해 레일표면 요철성장률을 분석하였으며, 연마 후 누적통과톤수에 따른 시험편을 현장에서 발췌하여 현미경을 이용한 조직검사, 화학성분검사, 마이크로 비커스 경도시험을 수행하였다. 시험결과 신품레일의 경우 유효탈탄층 제거를 위해 약 0.3mm의 초기연마를 시행해야하며, 예방연마의 경우 전구간을 일괄적으로 연마할 경우와 특정 구간별로 구분하여 연마할 경우에 대하여 2가지 방안을 제시하여 레일표면에서 발생하는 RCF결함을 예방하거나 제거할 수 있도록 제시하였다.

• International Journal of Railway
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• 제2권2호
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• pp.43-49
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• 2009

Wear and rolling contact fatigue (RCF) defects are most important causes of rail damage, and often interaction competitive at present railway track. Head check is one of rolling contact fatigue (RCF) defects, and generally occurs in mild circular curves and transition curves that are set at both ends of sharp circular curves. Wear tends to limit the crack growth of head checks by removing the material from the RCF surface. In order to clarify the conditions of the occurrence and growth of head checks, the authors measured the interacting forces between wheels and rails and the angle of attack of wheelset, and carried out contact analyses using the actual profile data of wheels and rails. The effects of the lateral force, the contact geometry, and the wear rate at rail gauge comer on the formation of head checks were also analyzed by using the worn profiles of actual wheels and rails and the data obtained by a track inspection car. Some specific range of wear rate at the gauge comer was identified as having close relation with occurrence of head checks.

• 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.

• International Journal of Railway
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• 제5권2호
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• pp.71-76
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• 2012

Recently, axle load, operating speed and traffic density on railroads have had a tendency to increase and thereby cause additional pressure applied on used track. These operating conditions frequently result in service failure due to wear caused by wheel-rail contact and fatigue damage under cyclic loading. Among rail defects, the transverse crack, which has been the most dangerous type of fatigue damages, is developed from the subsurface crack near the rail running face and grows perpendicular to the rail surface. Therefore, it is necessary to investigate systematically the growth behavior of transverse crack for rail steel under mixed mode. In this study, the fatigue crack growth behavior of the transverse crack in rail steel was experimentally investigated under mixed-mode variable amplitude loadings.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 추계학술대회 논문집(III)
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• pp.85-90
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• 2003

Among rail defects, the transverse crack, which has been the most dangerous fatigue damage, is developed from shelling near the rail running face and grows perpendicular to the rail surface. Moreover, the crack has occurred frequently fatigue damage during winter. Therefore, to assure the safety of railway vehicles, it is necessary to investigate growth behavior of transverse crack for rail steel. In this study, fatigue crack growth behavior of rail steel and its gas pressure welded part at room and low temperature are performed. The fatigue crack growth rate of the welded part was lower than that of the base part within a lower ${\Delta}K$ region at both room and low temperature, and this difference decreases with increasing the ${\Delta}K$ due to the decrease of the fracture toughness.