차량/궤도 상호작용해석을 통한 고속철도 콘크리트궤도 레일의 피로수명 예측

Abstract

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. The demand of CWR is rapidly increasing because of the adaptation of concrete track, the need for rapid and comfortable ride, and the reduction of maintenance cost. Because of short applying period of the concrete track, there is not a case of CWR fracture in Korea caused by repeated load of the train, which makes it difficult to calculate replacement period of rail based on rail fatigue life using an actual field data. This study thus inspected the bending stress at rail bottom through analyzing the vehicle/track interaction, performed multiple regression analysis on the data, deducted the bending stress prediction equations by the speed and the surface irregularity. Finally, the fatigue life of CWR on the concrete track was predicted based on the prediction equations for bending stress at rail bottom.