곡선부에서 레일 마모저감을 위한 레일 형상 최적화

초록

도시 철도의 선로에는 곡선 선로가 많은 비중을 차지하고 있고, 차륜과 레일의 접촉현상은 차륜과 레일의 손상과 차량의 거동, 진동 및 소음에 큰 영향을 미치며 곡선 선로에서 더욱 심각하다. 철도차량의 차륜과 레일 접촉현상은 차륜과 레일의 기하학적 형상에 의해 큰 영향을 받는다. 차륜 또는 레일의 기하학적 형상을 최적화하여 위에서 언급된 문제점들을 저감하고자 하는 연구가 진행되고 있다. Smallwood1등은 곡선의 외측 레일상에서 구름 접촉 피로 손상의 원인이 되는 접촉 압력 감소를 위해 레일 프로파일을 수정하는 방법을 제안하였다. Roney2 등은 높은 응력 접촉으로부터 보호하기 위해 레일을 예방 마모된 차륜에 매칭되도록 하여 접촉 응력을 최소화하는 최적화 레일 프로파일 시리즈로 삭정하였다. 그리고 레일 형상을 제어하기 위해 측정되어야만 하는 파라미터와 이들 파라미터의 측정 기술을 제시하였다. 레일의 수명을 연장하고 유지보수비용을 절감하기 위해서 일정한 주기로 레일 삭정 작업을 수행하고 있다. 삭정은 유지보수비용 감소뿐만 아니라 탈선과 같은 사고의 위험성을 낮추는데 기여하고 있다. 현재 레일 그라인딩 실행은 대부분 현장 경험과 직감적인 추측을 통하여 개발되고 있으나, 본 논문은 급곡선에서 발생하는 차륜과 레일의 심각한 마모를 최소화할 수 있는 레일 두부의 비대칭 단면 모양을 유전자 알고리즘을 이용한 최적화 방법으로 설계하고자 한다.