Image-based High-precision Strain Measurement System for Continuous Welded Rail

Q4 Social Sciences

Journal of the Korean Society for Railway Pub Date : 2023-09-30 DOI:10.7782/jksr.2023.26.9.664

Seunghoo Jeong, Chang-gil Lee, Ki-Hyun Kim, Inho Yeo, Junhwa Lee

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Abstract

고속철도 운영기관은 선로 온도를 바탕으로 레일좌굴을 예방하기 위해 열차의 운행속도를 조절하고 있다. 기후변화로 인한 온도상승은 향후 운행속도 제한 빈도를 증가시킬 것으로 예상된다. 하지만 운행속도 제한 온도를 초과했지만 좌굴이 발생하지 않을 수도 있으며 역으로 좌굴이 발생하지 않을 온도조건이지만 다른 외부조건으로 인해 좌굴이 발생할 수도 있다. 만약 선로온도에 따른 축응력 변화를 모니터링할 수 있다면 응력을 기준으로 좌굴을 예방할 수 있는 방안을 과학적 근거를 통해 마련할 수 있을 것이다. 이에 본 연구는 장대레일의 응력변화를 계측하기 위하여 탈부착이 가능한 영상기반 초정밀 변형계측 시스템을 개발하였다. 해당 시스템은 3대의 디지털현미경을 사용하여 레일 복부를 대상으로 2축 변형률(축방향, 연직방향)을 측정할 수 있도록 설계되어 부동구간에서도 레일 축응력 변화를 계측할 수 있다. 이번 연구에서는 1축 하중재하 실험을 통해 1축 변형률 및 응력변화를 계측할 수 있는지 여부를 실내실험을 통해 확인하였다. 실험결과, 0.25℃ 온도 팽창에 해당하는 최대 3με 수준의 변형률을 계측할 수 있음을 확인하였고, 변형률계(strain gauge)로 계측된 결과와 비교하여 계측시스템의 성능을 검증하였다.

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基于图像的连续焊轨高精度应变测量系统

高速铁路运营机关以线路温度为基础，为预防铁轨左窟，正在调整列车的运行速度。预计气候变化引起的温度上升将增加今后的运行速度限制频率。虽然超过了运行速度限制温度，但也有可能不发生左窟;虽然是不发生左窟的温度条件，但也有可能因其他外部条件而发生左窟。如果能监测线路温度带来的轴应力变化，就可以通过科学根据制定出以应力为标准预防左窟的方案。为此，本研究为了测量长杆铁轨的应力变化，开发了可拆卸的基于影像的超精密变形测量系统。该系统使用3台数码显微镜，以铁轨腹部为对象，测定2轴变形率(轴方向、直方向)，在不动区间也可以测定铁轨轴应力变化。这次研究通过室内实验确认了能否通过1轴荷重载河实验测量1轴变形率及应力变化。实验结果表明，测量的变形率最高可达3με，相当于0.25℃温度膨胀，并与变形率计(strain gauge)的测量结果相比较，验证了测量系统的性能。

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Journal of the Korean Society for Railway Social Sciences-Geography, Planning and Development

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期刊介绍： The Journal of the Korean Society for Railway (JKSR) launched in 1997 aims to provide a platform to exchange research information, establish and pioneer railway-related academia, and present research results that are both practical and unique. The journal covers various research results, derived from theory and experiments, on topics related to railways such as railway policy and management, railway facilities, carriage machinery, electrical signals, and track engineering. It includes research outcomes that can contribute directly to the improvement of railway technologies as well as innovative studies on fundamental areas that can be applied to railways including mechanics, electricity, civil engineering, logistics, management and so on. The themes addressed by the journal include, but not limited to the following: Rolling stock & Mechanical systems (materials, fracture, non-destructive testing, mechanics of materials and structures, design, dynamics and control, noise and vibration, heat and fluid mechanics, energy and power engineering, system engineering, reliability, maintenance, safety, etc.), Power & Signal systems (power engineering and systems, electrical devices, circuits and systems, materials and devices, control and measurement, automation, signal processing, electrical and information communication, reliability, maintenance, safety, etc.), Civil engineering for railway (structural engineering, material engineering, dynamics, seismic engineering, geotechnical engineering, measurement, geodetic survey, mapping, GIS, construction, architectural and environmental engineering, transportation engineering, etc.), Transportation policy & Operation (railway traffic planning and engineering, railway management policy, railway technology policy, railway logistics, railway operation, railway information system, railway culture, etc.).