Abstract
In this study, fatigue testing was carried out for long-term use of rail according to track type. From S-N curves for 50%~0.01% failure probability, the fatigue life of the long-term use rail for each track type was derived using the weight probability analysis technique on the experimental data. Because the rails used in the fatigue test have different cumulative tonnages, the number of repetitions was modified by averaging the cumulative tonnage. In addition, the bending stresses of rail bottoms, considering rail surface irregularities, track support stiffnesses and train speeds, were evaluated using the predicted rail bending stresses derived from existing studies. As a result, for rail fatigue life evaluation, the fatigue life of rail on the ballast track was found to be more than 200 million tons higher than the standard value for rail replacement. Also, the fatigue life of rail on concrete track is more than 300 million tons higher than that on ballast track. The Haibach rule is adaptable for the fatigue life evaluation of rail for stress range under fatigue limit.
본 연구의 목적은 궤도형식별로 사용레일의 피로수명을 평가하는 것이다. 이를 위해 궤도형식별 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하여 파괴확률 50%~0.01% 의 S-N 선도를 도출하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 피로수명을 산출하였다. 여기서, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 사용레일의 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 이용하여 구하고, S-N 선도로부터 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 평가결과, 자갈도상의 경우 레일의 피로수명이 현 레일교환기준에 비해 약 2억톤 이상 높았고, 콘크리트도상의 레일 피로수명이 자갈궤도에 비해 약 3억톤 이상 높은 것으로 나타났다. 따라서 누적통과톤수에 의한 레일교환기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준값이 아닌 목표값으로 관리할 필요가 있다.