표제지
목차
I. 서론 10
1. 연구 배경 및 목적 10
2. 연구내용 및 범위 13
3. 연구동향 15
II. 이론적 배경 및 기준 18
2.1. 레일표면결함 관련 문헌조사 18
(1) 레일두부 표면의 경화 19
(2) 헤드체크(Head check) 20
(3) 스폴링(Spalling) 22
(4) 스쿼트(Squats) 23
(5) 소성 유동과 통그 리핑(Plastic Flow and Tongue Lipping) 23
(6) 파상마모(Corrugation) 24
(7) 레일 버닝 27
(8) 자갈비산으로 인한 레일표면결함 28
2.2. 차륜-레일 상호작용력 관련 이론 29
2.3. 국내·외 레일표면품질관리 규정 40
2.3.1. 국내 레일표면품질관리 기준 40
2.3.2. 국외 레일표면품질관리 기준 40
2.4. 레일표면품질지수 측정 원리 49
2.4.1. 레일두부표면 측정 기술[원문불량;p.42,52] 49
III. 연구방법 62
3.1. 레일두부표면 상태평가 장비 개발 62
3.2. 레일 용접부 직진도 측정 및 분석 프로그램 개발 66
3.3. 기존 직진도검사기와의 프로그램 비교검증 69
IV. 레일두부표면 상태평가 시스템 검증 75
4.1. 개요 75
4.2. 레일 용접부 직진도 결과 분석[원문불량;p.77] 80
V. 레일두부표면 상태평가 시스템의 현장적용방안 90
5.1. 개요 90
5.2. 현장적용방안 제시(선로유지관리지침 개정)[원문불량;p.82] 90
5.2. 현장적용방안 제시(레일용접시 관리방법) 91
VI. 결론 96
참고문헌 98
ABSTRACT 104
Table 1. 속도에 따른 표면 기울기 허용값 범위 11
Table 2. 파장마모 형태별 메카니즘 및 성격 25
Table 3. 선로 유형별 표준 값 37
Table 4. 레일연마품질 검증기준 43
Table 5. 종방향 레일연마 작업 검증 기준(이동 평균 실효치 한계 또는 이동 평균 첨두 값 간 한계를 초과하는 확률) 43
Table 6. 종방향 레일연마 작업 검증 기준(레일 100m에 대한 기준치 초과 개수) 44
Table 7. Vertical direction profile measurement criteria 46
Table 8. Surface roughness of the limit values of the rail in the vertical direction profile 46
Table 9. 레일 용접부 직진도 측정 시스템 사양 62
Table 10. 레일 용접부 직진도 측정 결과 비교 81
Table 11. 선로유지관리지침 제23조(레일연마) 90
Table 12. 용접부 연마의 허용치 92
Fig. 1. 레일 마모에 의한 탈선 12
Fig. 2. 텅레일 마모 12
Fig. 3. 차륜과 레일의 구름접촉피로 18
Fig. 4. 쉐링(Shelling) 20
Fig. 5. 게이지 코너의 쉐링 20
Fig. 6. 헤드체크 21
Fig. 7. 헤드체크의 형성과정 22
Fig. 8. 스폴링 22
Fig. 9. 스쿼트 23
Fig. 10. 통그 리핑(Tongue Lipping) 24
Fig. 11. 파상마모 25
Fig. 12. Hardness distribution associated with the corrugation 26
Fig. 13. 장파장 파상마모의 형성 27
Fig. 14. 차륜과 레일 버닝(Wheel & rail burning) 27
Fig. 15. 자갈의 비산, 눈 및 얼음으로 인한 레일 표면 손상 메커니즘 28
Fig. 16. 레일 및 휠에 대한 질량-스프링 시스템 29
Fig. 17. 측정된 데이터 및 레일 용접의 기하학적 형상[1] 32
Fig. 18. 무차원 용접 형상, 1차 및 2차 도함수 그래프[1] 33
Fig. 19. 용접 후 수축으로 인한 자국이 있는 용접부에 대한 측정 결과[1] 34
Fig. 20. 불규칙한 레일 형상에 대한 측정 결과[1] 35
Fig. 21. 레일 용접 형상에 대한 측정 결과[1] 35
Fig. 22. 규칙적인 용접 형상에 대한 측정 결과[1] 35
Fig. 23. 속도에 따른 다양한 철도 차량 차축 부하에 대한 총 휠 하중[1] 37
Fig. 24. 300km/h일 때 수직 레일 형상에 대한 QI 누적 분포[2] 38
Fig. 25. 이동 평균 실효치 41
Fig. 26. 이동 평균 첨두간 값 42
Fig. 28. Facet width limits 47
Fig. 28. Eddy current 측정원리 49
Fig. 29. 903kHz 코일의 알루미늄판과의 거리측정 값 50
Fig. 30. 와전류 거리측정 원리 51
Fig. 31. 재질에 따른 와전류 측정값-거리 곡선 52
Fig. 32. 철도레일 용접부 경도값 변화 53
Fig. 33. 철도레일 용접부 Gain 변화 54
Fig. 34. 철도레일 용접부 경도 값 측정 결과 54
Fig. 35. 경도에 따른 와전류 출력값 및 임피던스 변화 곡선 55
Fig. 36. 주파수별 온도에 따른 와전류 센서 저항값 변화 56
Fig. 37. 온도 변화에 따른 와전류 신호 측정값-거리 곡선 57
Fig. 38. 온도에 따른 측정거리 변화 보정 곡선 예시 57
Fig. 39. Laser Triangulation 측정원리 58
Fig. 40. Laser Phase Shift 측정원리 58
Fig. 41. Laser를 이용한 거리 측정 원리 60
Fig. 42. 레일 용접부 측정 장비 설계 63
Fig. 43. 레일 용접부 직진도 측정 배치도 64
Fig. 44. 레일 직진도 검사 장비 사진: (a) 스캔구조, (b) 내부사진, (c) 장비외관 65
Fig. 45. 직진도 검사 시스템 제어기 회로도 66
Fig. 46. 직진도 검사 프로그램 Labview 코드 66
Fig. 47. 레일 직진도 검사 프로그램 코드 67
Fig. 48. 레일 용접부 직진도 측정/분석 프로그램 68
Fig. 49. 레일 용접부 직진도 QI 측정 절차 69
Fig. 50. RailProf 제공 레일표면 형상 측정값 70
Fig. 51. 레일표면 형상 측정값: 25mm 간격 Resampling 70
Fig. 52. 레일표면 형상 기울기 계산 결과: (a) 개발 알고리즘, (b) RailProf 알고리즘 71
Fig. 53. 레일 용접부 형상 측정 사진 (장소:영등포구내 상2선 8.865km지점) 72
Fig. 54. 레일 용접부 직진도검사 73
Fig. 55. 레일 표면 형상 측정값 및 최대(Max), 최소값(Min) 74
Fig. 56. 가스 용접부 직진도 측정 결과 77
Fig. 57. 테르밋 용접부 직진도 측정 결과 79
Fig. 58. 레일 용접부 진직도 측정 결과 비교-기존 장비(RailStraight), 개발장비 (0.5mm 간격으로 수집), 개발 장비(5mm 간격으로 Resampling) 82
Fig. 59. 기존 장비와 개발 장비의 레일 표면 직진도 측정 차이 83
Fig. 60. Table 10의 24번 데이터 레일 용접부 형상 그래프 85
Fig. 61. 레일용접부 직진도 측정 결과(1) 87
Fig. 62. 레일용접부 직진도 측정 결과(2) 89
Fig. 63. 속도와 QI값의 관계 그래프 89
Fig. 64. 레일용접부 측정 방법 93
Fig. 65. 용접부 직진도 고저틀림 측정 결과(1) 94
Fig. 66. 용접부 직진도 고저틀림 측정 결과(2) 95