서비스 운행 중인 도시철도차량 피로수명 평가기법 연구

Abstract

도시철도 차량과 같은 장수명 구조물은 서비스 기간 중 부식 및 반복되는 피로하중에 의해 점차 차체의 강성이 저하되는 노화 현상이 발생 된다. 강성저하로 인한 하중진폭의 증가는 차량의 피로손상을 가속화시켜 안전운행을 저해할 수 있기 때문에 노화를 고려하여 잔존 서비스 기간 중 충분한 안전성을 입증할 필요가 있으며, 이를 위해 피로수명 평가가 수행되고 있다. 피로하중을 받는 일반 구조물의 잔존수명평가는 Miner의 선형누적손상이론을 기반으로 하며, BS 7608, AWS D1-1 등의 규격에서는 이를 위한 용접부의 S-N 선도를 제시하고 있다. 최근에는 철도전용 규격으로 prEN 17149 규격이 준비되고 있다. 그러나 이러한 절차는 초기 설계시 전체 피로수명을 평가하기 위한 것으로 사용 중 잔존수명을 평가하기 위한 절차는 제시되어 있지 않다. 본 연구에서는 사용 중 철도차량 차체의 잔존수명을 평가하기 위한 연구의 일환으로 부식에 의한 차체강성 저하와 BS 7608, AWS D1-1 및 prEN 17149 규격의 S-N 선도특성을 비교하였으며, 현재의 하중이력을 바탕으로 제작초기의 상태를 고려하여 총 수명을 예측할 수 있는 방안을 제시하였다.