도시철도 콘크리트궤도 장대레일의 피로수명 평가

Abstract

본 연구에서는 도시철도 콘크리트궤도 장대레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 장대레일 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 콘크리트궤도 장대레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일 피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 수 있을 것으로 판단되었다. In this study, fatigue tests on existing continuous welded rail (CWR) on a concrete track were carried out. Based on the test results, a S-N curve expressing the remaining life of the CWR at a fracture probability of 50% was obtained using weighted probit analysis suitable for small-sample fatigue data sets. As rails had different histories in terms of accumulated passing tonnage, the test data were corrected to average out the accumulated passing tonnage. The remaining service life for the CWR on the concrete track in an urban railway was estimated using the prediction equation for the bending stress of rail developed in the past to estimate rail base bending stress and taking the surface irregularities into consideration. Estimating the remaining service life of the CWR in an urban railway showed that the rail replacement period could be extended over 200MGT. In addition, comparing the concrete track to the ballast track, the fatigue life of rail was analyzed as approximately 300MGT higher than. Therefore, the rail replacement criteria needs to distinguish between the ballast track and the concrete track, and not the criteria needs to be changed as a target for the maintenance, although it is necessary to remove longitudinal rail surface irregularities at welds by grinding.