KR101499087B1 - Test device for rail fatigue damage - Google Patents

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KR101499087B1
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전현규
서정원
권석진
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a test device for rail fatigue damage, which considers the overall major factors which directly affects rail damage, to improve the accuracy and reliability of evaluation. The test device for rail fatigue damage includes: a rail unit; a rail wheel; a base frame; an axial load apply unit; a creep force apply unit; and a wheel load apply unit. The rail unit extends toward a first direction. The rail wheel rotates on the rail unit. The rail unit extends to an upper surface of the base frame. The axial load apply unit applies an axial load to the rail unit toward the first direction on the base frame. The creep force apply unit applies a creep force on the rail wheel around a rotational axis of the rail wheel. The wheel load apply unit applies a wheel load to the rail wheel toward a third direction, which is perpendicular to the first direction, on the upper side of the rail wheel.

Description

레일 피로손상 시험장치{TEST DEVICE FOR RAIL FATIGUE DAMAGE}[0001] TEST DEVICE FOR RAIL FATIGUE DAMAGE [0002]

본 발명은 레일 피로손상 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레일 표면 용접부의 피로손상을 평가하기 위한 레일 피로손상 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rail fatigue damage test apparatus, and more particularly, to a rail fatigue damage test apparatus for evaluating fatigue damage of a rail surface weld.

철도차량 등이 운행하는 레일의 경우, 다양한 원인으로 표면이 손상되게 되며 이러한 표면 손상을 용접 등의 방법으로 수리한다. 그러나, 레일의 용접부는 상대적으로 피로 손상에 열악하게 되어, 현재까지 레일의 용접부에 대한 피로 손상을 평가하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. In the case of rails operated by railway vehicles, the surface is damaged due to various causes. Such surface damage is repaired by welding or the like. However, since the weld portion of the rail is relatively poor in fatigue damage, a lot of research has been conducted so far to evaluate the fatigue damage to the weld portion of the rail.

예를 들어, 대한민국 특허출원 제2004-0064171호에서는 철도 차륜의 균열시험장치 및 균열시험방법으로서, 차륜시편과 레일시편을 서로 접촉하도록 배치시킨 후 구름 마찰력을 인가하도록 회전시켜 상기 차륜시편과 상기 레일시편에 발생하는 균열이나 손상을 모니터링 하는 기술을 개시하고 있다. 또한, 일본국 특허출원 특원평3-352464호에서는 철도 레일의 피로손상 평가 장치와 평가 방법으로서, 차륜을 레일 표면에 접촉시켜 회전시켜 레일 표면의 피로 손상을 해석하는 것으로, 레일 표면의 온도 상태에 대한 해석으로 피로 손상을 평가하는 방법을 개시하고 있다. For example, Korean Patent Application No. 2004-0064171 discloses a crack test apparatus and a crack test method for a railway wheel in which a wheel specimen and a rail specimen are arranged so as to be in contact with each other and then rotated so as to apply a rolling friction, Discloses a technique for monitoring cracks or damage occurring in a specimen. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 3-352464 discloses an apparatus and method for evaluating a fatigue damage of a railway by analyzing fatigue damage on the rail surface by rotating the wheel in contact with the surface of the rail, A method for evaluating fatigue damage is disclosed.

이와 같이, 다수의 문헌들이 레일 표면의 피로손상 평가장치 및 평가방법에 대하여 개시하고 있으나, 대부분 레일의 손상에 미치는 여러 인자 중 일부만 고려한 제한적인 방법들만 연구되고 있을 뿐, 실제 레일에 인가되어 레일의 손상에 직접적인 영향을 미치는 윤중, 크립력 및 축하중을 동시에 고려하여 레일 표면의 피로손상을 평가하는 기술에 대한 연구는 미진한 상태이다. In this way, many documents disclose a fatigue damage evaluation apparatus and evaluation method for a rail surface. However, only limited methods considering only a part of factors affecting rail damage are mostly studied, There is little research on the technique of evaluating the fatigue damage of the rail surface at the same time considering the influence of the radial load, creep force and axial load which directly affect the damage.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 레일 손상에 직접적인 영향을 미치는 주요 인자를 모두 고려하여 평가의 정확성과 신뢰성을 향상시킨 레일 피로손상 시험장치에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a rail fatigue damage test apparatus which improves the accuracy and reliability of evaluation by considering all the factors directly affecting rail damage.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레일 피로손상 시험장치는 레일부, 차륜부, 베이스 프레임, 축중 인가유닛, 크립력 인가유닛 및 윤중 인가유닛을 포함한다. 상기 레일부는 제1 방향으로 연장된다. 상기 차륜부는 상기 레일부 상에서 회전한다. 상기 베이스 프레임은 상면에 상기 레일부가 연장된다. 상기 축중 인가유닛은 상기 베이스 프레임 상에서, 상기 제1 방향으로 상기 레일부에 축중을 인가한다. 상기 크립력 인가유닛은 상기 차륜부의 회전축을 중심으로 상기 차륜부에 크립력을 인가한다. 상기 윤중 인가유닛은 상기 차륜부의 상부에서 상기 제1 방향에 수직인 제3 방향으로 상기 차륜부에 윤중을 인가한다. In order to achieve the object of the present invention, an apparatus for testing a rail fatigue damage according to an embodiment includes a rail portion, a wheel portion, a base frame, a shaft overlapping unit, a creep force applying unit and a rolling load applying unit. The rail portion extends in a first direction. The wheel portion rotates on the rail. The base frame has an upper surface on which the rail portion extends. The shaft applying unit applies a shaft load to the rail portion in the first direction on the base frame. The creep force applying unit applies a creep force to the wheel portion about the rotation axis of the wheel portion. And the wheel load applying unit applies a wheel load to the wheel portion in an upper portion of the wheel portion in a third direction perpendicular to the first direction.

일 실시예에서, 상기 베이스 프레임의 하부에 배치되며, 상기 베이스 프레임이 상기 제1 방향으로 이송을 가이드 하는 가이드 홈부가 형성된 가이드 프레임을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the base frame may further include a guide frame disposed at a lower portion of the base frame, the guide frame having guide grooves for guiding the base frame in the first direction.

일 실시예에서, 상기 가이드 프레임 상에서 상기 베이스 프레임에 이송력을 인가하는 이송유닛을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus may further include a transfer unit for applying a transfer force to the base frame on the guide frame.

일 실시예에서, 상기 윤중 인가유닛과 결합되며 상기 차륜을 지지하는 지지프레임을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus may further include a support frame coupled to the load applying unit and supporting the wheel.

일 실시예에서, 상기 축중 인가유닛은 상기 레일부에 압축력 또는 인장력을 인가할 수 있다. In one embodiment, the axial force application unit may apply compressive or tensile forces to the rail.

일 실시예에서, 상기 크립력 인가유닛은 상기 제1 및 제3 방향들에 동시에 수직인 제2 방향을 중심으로 한 토크(torque)를 상기 차륜부의 회전축을 중심으로 인가할 수 있다. In one embodiment, the creep force applying unit may apply a torque about a rotational axis of the wheel portion about a second direction which is simultaneously perpendicular to the first and third directions.

일 실시예에서, 상기 레일부와 연결되어 상기 레일부의 피로손상 상태를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus may further include a monitoring unit connected to the rail to monitor a fatigue damage state of the rail.

본 발명의 실시예들에 의하면, 레일의 피로손상을 시험하기 위해, 축중, 크립력 및 윤중을 모두 인가하므로, 레일의 피로손상에 영향을 미치는 인자가 동시에 고려되어, 실제 운행 상황을 반영한 보다 신뢰성 높은 정확한 손상 시험이 가능할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, since both the shaft weight, creep force and oil weight are applied in order to test the fatigue damage of the rail, factors affecting the fatigue damage of the rail are simultaneously considered, Highly accurate damage testing may be possible.

특히, 상기 손상 시험을 통해 상기 레일에 최초로 피로손상이 발생하는 시점은 물론이고, 용접 등으로 레일을 수리한 경우의 재손상이 발생하는 시점도 확인할 수 있어 손상 시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Particularly, it is possible to confirm not only the time when the fatigue damage occurs for the first time on the rail by the damage test, but also the time when re-damage occurs when repairing the rail by welding or the like, thereby improving the accuracy and reliability of the damage test have.

또한, 가이드 홈부 상에서 베이스 프레임이 이송이 가능하므로, 실제 운행 상황에서의 철도 등의 운행 상황과 동일한 상황을 연출할 수 있어, 시험 결과의 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있다. Further, since the base frame can be transferred on the guide groove portion, it is possible to produce the same situation as the running situation of the railway or the like in the actual running situation, and the reliability and accuracy of the test result can be improved.

또한, 상기 축중 인가유닛은 레일부에 압축력과 인장력을 필요에 따라 인가할 수 있으므로, 여름과 겨울의 운행상황을 모두 고려하여 시험 결과의 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the axial force applying unit can apply the compressive force and the tensile force to the rail part as needed, reliability and accuracy of the test result can be improved by considering both the summer and winter driving conditions.

도 1은 레일의 피로손상에 영향을 미치는 인자들을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 레일 피로손상 시험장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 레일 피로손상 시험장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 2의 레일 피로손상 시험장치를 도시한 평면도이다. 1 is a schematic diagram showing factors affecting fatigue damage of a rail.
2 is a perspective view illustrating a rail fatigue damage testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view showing the rail fatigue damage test apparatus of FIG. 2;
4 is a plan view showing the rail fatigue damage test apparatus of FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 레일의 피로손상에 영향을 미치는 인자들을 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing factors affecting fatigue damage of a rail.

도 1을 참조하면, 차륜부(10)가 레일부(20) 상에서 회전하는 경우, 상기 레일부(20)에는 크립력(F1) 및 윤중(F2)이 인가된다. 이 경우, 상기 크립력(F1)은 상기 차륜부(10)의 회전에 따른 회전축을 중심으로 한 토크(torque)에 의해 상기 레일부(20)에 인가되는 힘이며, 상기 윤중(F2)는 상기 차륜부(10)의 중량(실제 운행시에는 차륜부를 포함한 철도 차량의 중량도 포함됨)에 의해 상기 레일부(20)에 인가되는 힘이다. Referring to FIG. 1, when the wheel 10 rotates on the rail 20, the creep force F1 and the radius F2 are applied to the rail 20. In this case, the creep force F1 is a force applied to the rail portion 20 by a torque around a rotation axis of the wheel portion 10, Is a force applied to the rail portion 20 by the weight of the wheel portion 10 (including the weight of the railroad car including the wheel portion in actual operation).

한편, 상기 레일부(20)는 상기 레일부(20)의 연장방향을 따라 인장되거나 압축될 수 있으며, 이에 따라 압축력 또는 인장력을 인가받게 되는데 이에 의한 힘이 축력(F3)으로 정의될 수 있다. Meanwhile, the rail portion 20 may be stretched or compressed along the extending direction of the rail portion 20, and thus a compressive force or a tensile force may be applied, and a force resulting therefrom may be defined as an axial force F3.

이상과 같이, 상기 레일부(20) 상에서 상기 차륜부(10)가 회전하며 진행하는 경우, 상기 레일부(20)는 크립력(F1), 윤중(F2) 및 축력(F3)을 인가받게 된다. 그리하여, 상기 레일부(20) 상에는 손상부(21)가 발생할 수 있으며, 상기 손상부(21)는 철도 차량 등의 운행시 안전성과 승차감에 문제를 일으킬 수 있다. As described above, when the wheel part 10 rotates on the rail part 20, the rail part 20 receives the creep force F1, the radius F2 and the axial force F3 . Thus, the damaged portion 21 may occur on the rail portion 20, and the damaged portion 21 may cause safety and ride comfort when the railway vehicle is operated.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 레일 피로손상 시험장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 레일 피로손상 시험장치를 도시한 정면도이다. 도 4는 도 2의 레일 피로손상 시험장치를 도시한 평면도이다. 2 is a perspective view illustrating a rail fatigue damage testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a front view showing the rail fatigue damage test apparatus of FIG. 2; 4 is a plan view showing the rail fatigue damage test apparatus of FIG.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 레일 피로손상 시험장치(100)는 가이드 프레임(110), 지지 프레임(120), 베이스 프레임(130), 레일부(140), 차륜부(145), 윤중 인가유닛(150), 축중 인가유닛(160), 크립력 인가유닛(170) 및 이송유닛(180)을 포함한다. 2 to 4, the rail fatigue damage testing apparatus 100 according to the present embodiment includes a guide frame 110, a support frame 120, a base frame 130, a rail portion 140, a wheel portion 145, a load applying unit 150, a shaft applying unit 160, a creep applying unit 170, and a transfer unit 180.

상기 가이드 프레임(110)은 바닥면에 지지되도록 형성된 사각 프레임 형상을 가지며, 상면에는 한 쌍의 평행한 가이드 홈부(111)가 제1 방향(X)을 따라 형성된다. 상기 가이드 홈부(111)를 따라 상기 베이스 프레임(130)의 이동이 상기 제1 방향(X)으로 가이드 된다. The guide frame 110 has a rectangular frame shape formed to be supported on the bottom surface and a pair of parallel guide grooves 111 are formed on the upper surface along the first direction X. [ The movement of the base frame 130 along the guide slot 111 is guided in the first direction X. [

상기 지지 프레임(120)은 상면 프레임(121) 및 측면 프레임(122)을 포함한다. 상기 상면 프레임(121)은 상기 가이드 프레임(110)과 소정 거리 이격되어 상기 가이드 프레임(110)의 상부에 배치되며, 상기 상면 프레임(121)은 상기 측면 프레임(122)에 의해 바닥면으로부터 소정 거리 이격되도록 고정된다. 즉, 상기 상면 프레임(121) 및 상기 측면 프레임(122)은 상기 가이드 프레임(110)과 함께 내부에 소정의 수납 공간을 형성하며, 상기 수납 공간에 후술할 베이스 프레임(130), 레일부(140) 및 차륜부(145) 등이 수납된다. The support frame 120 includes a top frame 121 and a side frame 122. The upper frame 121 is spaced a predetermined distance from the guide frame 110 and is disposed on the upper side of the guide frame 110. The upper frame 121 is spaced a predetermined distance And is fixed to be spaced apart. That is, the upper frame 121 and the side frame 122 form a predetermined storage space together with the guide frame 110. In the storage space, a base frame 130, a rail part 140 And a wheel portion 145 are accommodated.

한편, 도 2 에서는 상기 측면 프레임(122)은 'ㅅ'자 형상으로 연장되어 상부에 상기 상면 프레임(121)이 고정되는 것을 도시하였으나, 상기 측면 프레임(122)은 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 2, the side frame 122 extends in a 'g' shape to fix the upper frame 121 to the upper side. However, the side frame 122 may be modified into various shapes.

상기 베이스 프레임(130)은 상기 수납 공간의 내부에 위치하며, 상기 가이드 프레임(110)의 상면에서 상기 가이드 홈부(111)를 따라 가이드된다. 즉, 상기 베이스 프레임(130)은 상기 가이드 홈부(111)를 따라 상기 제1 방향(X)으로 왕복 이송이 가능하며, 이에 따라 후술할 상기 차륜부(145)가 실제 철도 등의 운행과 동일한 운행 조건을 유지하게 된다. The base frame 130 is located inside the storage space and is guided along the guide groove 111 on the upper surface of the guide frame 110. That is, the base frame 130 can be reciprocally moved in the first direction X along the guide groove 111, so that the wheel part 145, which will be described later, The condition is maintained.

상기 베이스 프레임(130)은 베이스 부(131), 제1 고정 프레임(132) 및 제2 고정 프레임(133)을 포함하며, 상기 베이스 부(131)는 플레이트 형상으로 상면에 후술할 레일부(140)가 위치한다. 상기 제1 고정 프레임(132)는 상기 베이스 부(131)의 일 끝단에 위치하여 상기 레일부(140)의 일 끝단을 고정하며, 상기 제2 고정 프레임(133)은 상기 베이스 부(131)의 다른 끝단에 위치하여 상기 레일부(140)의 다른 끝단을 고정한다. The base frame 130 includes a base portion 131, a first fixing frame 132 and a second fixing frame 133. The base portion 131 is formed in a plate shape and has a rail portion 140 ). The first fixing frame 132 is positioned at one end of the base part 131 and fixes one end of the rail part 140. The second fixing frame 133 is fixed to the base part 131 And the other end of the rail part 140 is fixed.

상기 레일부(140)는 상기 베이스 부(131) 상에 위치하며, 상기 베이스 부(131)가 상기 제1 방향(X)으로 이송됨에 따라 동시에 이송된다. 이 경우, 상기 레일부(140)는 피로손상 시험을 통해 표면 등에 피로손상이 발생할 수 있으며, 이와 달리 기 발생된 피로손상된 표면을 용접 등을 통해 수리한 상태에서 피로손상이 재발할 수 있다. The rail part 140 is positioned on the base part 131 and is simultaneously transported as the base part 131 is transported in the first direction X. [ In this case, fatigue damage may occur on the surface of the rail part 140 through the fatigue damage test, and fatigue damage may recur in a state where the generated fatigue damage surface is repaired through welding or the like.

이 때, 도시하는 않았으나, 상기 피로손상이 발생하는 것, 또는 상기 피로손상이 재발하는 것을 확인하기 위한 모니터링부를 포함하여, 상기 피로손상의 발생시기 또는 재손상 발생시기를 모니터링 할 수 있다. At this time, although not shown, the monitoring unit may include a monitoring unit to confirm that the fatigue damage occurs or the fatigue damage recurs, so that the occurrence time of the fatigue damage or the occurrence time of the re-damage can be monitored.

상기 차륜부(145)는 상기 레일부(140) 상에서 회전하며, 상기 레일부(140)가 상기 제1 방향(X)으로 이송됨에 따라 상기 레일부(140)에 대하여 상대적으로 이송된다. 그리하여, 상기 차륜부(145)가 상기 레일부(140) 상에서 이송되는 상황과 동일한 상황이 연출될 수 있다. The wheel portion 145 rotates on the rail portion 140 and is relatively moved relative to the rail portion 140 as the rail portion 140 is transported in the first direction X. [ Thus, the same situation as that in which the wheel part 145 is transferred on the rail part 140 can be produced.

한편, 상기 차륜부(145)의 회전축인 회전축부(146)는 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 연장된다. The rotary shaft portion 146, which is the rotary shaft of the wheel portion 145, extends in a second direction Y perpendicular to the first direction X. [

상기 윤중 인가유닛(150)은 상기 차륜부(145)에 윤중을 인가하며, 윤중 구동부(151), 차륜 고정부(152) 및 윤중 인가부(153)를 포함한다. The wheel load applying unit 150 applies a wheel load to the wheel portion 145 and includes a wheel load driving portion 151, a wheel fixing portion 152 and a wheel load applying portion 153.

구체적으로, 상기 윤중 구동부(151)는 상기 상면 프레임(121)의 상부에 위치하며, 상기 윤중 인가부(153)와 연결되어 상기 윤중 인가부(153)에 윤중 인가를 위한 구동력을 제공한다. The driving unit 151 is located above the upper frame 121 and is connected to the load application unit 153 to provide a driving force to the load application unit 153 for rolling.

상기 윤중 인가부(153)는 상기 윤중 구동부(151)로부터 구동력을 인가받아 상기 차륜 고정부(152)로 윤중을 인가한다. 이 경우, 상기 윤중 인가부(153)는 윤중 인가 액츄에이터(actuator)일 수 있으며, 상기 윤중 인가부(153)를 통해 상기 차륜 고정부(152)로 인가되는 윤중은, 실제 운행 조건을 고려하여 실제 철도 차량의 중량이 고려될 수 있다. 즉, 실체 철도 차량의 전체 중량을 바탕으로 하나의 차륜으로 인가되는 중량 비율을 계산한 후, 상기 윤중으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 실제 KTX의 경우 인가되는 윤중은 약 7.5ton의 무게에 해당되는 힘일 수 있다. The wheel weight applying unit 153 receives the driving force from the wheel driving unit 151 and applies the wheel load to the wheel fixing unit 152. In this case, the wheel-weight applying unit 153 may be an actuator applying a wheel load, and the wheel load applied to the wheel-fixing unit 152 through the wheel- The weight of the railway vehicle can be considered. That is, the weight ratio applied to one wheel may be calculated on the basis of the total weight of the actual railway vehicle, and then the weight ratio may be applied. For example, in the case of a real KTX, the applied radius may be a weight equivalent to about 7.5 tons.

이 경우 상기 윤중이 인가되는 방향은 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 모두 수직인 제3 방향(Z)일 수 있다. In this case, the direction in which the radius of curvature is applied may be a third direction Z perpendicular to both the first and second directions X and Y. [

상기 차륜 고정부(152)는 상부 끝단은 상기 윤중 인가부(153)에 연결되며, 하부 끝단은 상기 차륜부(146)의 회전축부(146)에 고정된다. 따라서, 상기 윤중 인가부(153)를 통해 인가된 윤중은 상기 차륜 고정부(152)를 통해 상기 차륜부(146)로 전달되며, 이렇게 전달된 윤중은 최종적으로 상기 레일부(140)에 상기 제3 방향(Z)을 따라 전달된다. The upper end of the wheel fixing portion 152 is connected to the wheel applying portion 153 and the lower end of the wheel fixing portion 152 is fixed to the rotary shaft portion 146 of the wheel portion 146. Therefore, the radial load applied through the radial load applying section 153 is transmitted to the wheel section 146 through the wheel fixing section 152, and the radial load thus transmitted is finally transmitted to the rail section 140, And is transmitted along three directions (Z).

상기 축중 인가유닛(160)은 상기 레일부(140)에 상기 제1 방향(X)으로 축중을 인가하며, 축중 구동부(161) 및 축중 인가부(162)를 포함한다. The shaft applying unit 160 applies a load to the rail 140 in the first direction X and includes a shaft driving unit 161 and a shaft load applying unit 162.

구체적으로, 상기 축중 구동부(161)는 상기 제2 고정 프레임(133)의 외부에 상기 가이드 프레임(110) 상에 위치하며, 상기 축중 인가부(162)와 연결되어 상기 축중 인가부(162)에 축중 인가를 위한 구동력을 제공한다. Specifically, the shaft driving unit 161 is positioned on the guide frame 110 outside the second fixing frame 133, and is connected to the shaft applying unit 162 to apply the driving force to the shaft applying unit 162 Thereby providing a driving force for axle application.

상기 축중 인가부(162)는 상기 축중 구동부(161)로부터 구동력을 인가받아 상기 레일부(140)로 축중을 인가한다. 이 경우, 상기 축중 인가부(162)는 축중 인가 액츄에이터일 수 있다. The shaft applying portion 162 receives the driving force from the shaft driving portion 161 and applies the shaft load to the rail portion 140. In this case, the axial-force applying unit 162 may be an axial-acting actuator.

실제 운행 조건에서는, 상기 레일부(140)는 여름철에는 상기 레일부(140)가 압축력을 인가받으며, 겨울철에는 상기 레일부(140)가 인장력을 인가받는다. 따라서, 상기 축중 인가부(162)는 계절 조건을 고려하여, 상기 레일부(140)로 압축력 또는 인장력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 실제 운행 조건을 고려하여 상기 레일부(140)로 인가되는 축중은 100ton의 무게에 해당되는 힘일 수 있다. Under the actual operating condition, the rail part 140 receives a compressive force during the summer and the rail part 140 receives a tensile force during the winter. Therefore, the axial force applying unit 162 may apply compressive force or tensile force to the rail 140 in consideration of seasonal conditions. For example, in consideration of an actual driving condition, the weight applied to the rail 140 may be a force corresponding to a weight of 100 tons.

한편, 상기 축중 인가부(162)는 상기 제2 고정부(133)와 연결되어, 상기 제2 고정부(133)에 축중을 인가할 수 있다. 그리하여, 결과적으로 상기 제2 고정부(133)에 고정된 상기 레일부(140)에 축중이 인가될 수 있다. The shaft applying unit 162 may be connected to the second fixing unit 133 to apply a shaft load to the second fixing unit 133. As a result, the shaft portion fixed to the second fixing portion 133 may be applied to the rail portion 140.

상기 크립력 인가유닛(170)은 상기 차륜부(145)에 크립력을 인가하며, 크립력 구동부(171) 및 크립력 인가부(172)를 포함한다. The creep force applying unit 170 applies a creep force to the wheel portion 145 and includes a creep force driving portion 171 and a creep force applying portion 172.

구체적으로, 상기 크립력 구동부(171)는 상기 가이드 프레임(110)의 외측에 배치되며, 상기 크립력 인가부(172)와 연결되어 상기 크립력 인가부(172)에 크립력 인가를 위한 구동력을 제공한다. 이 경우, 상기 크립력 구동부(171)는 상기 크립력 인가부(172)의 회전을 위한 회전력을 인가할 수 있다. Specifically, the creep force driving unit 171 is disposed outside the guide frame 110 and is connected to the creep force applying unit 172 to apply a driving force for applying a creep force to the creep force applying unit 172 to provide. In this case, the creep force driving unit 171 may apply a rotational force for rotating the creep force applying unit 172. [

상기 크립력 인가부(172)는 상기 크립력 구동부(171)로부터 회전 구동력을 인가받아 상기 차륜부(145)에 크립력을 인가한다. 이 경우, 상기 크립력 인가부(172)는 크립력 인가 액츄에이터일 수 있으며, 상기 인가되는 크립력은 상기 차륜부(145)의 상기 회전축부(146)를 중심으로 상기 제2 방향(Y)을 중심으로 한 토크(torque)일 수 있다. The creep force applying unit 172 receives a rotational driving force from the creep force applying unit 171 and applies a creep force to the wheel unit 145. [ In this case, the creep force applying unit 172 may be a creep force applying actuator, and the applied creep force may be applied to the wheel portion 145 in the second direction Y It may be a torque centered on the center.

한편, 본 실시예에서는 상기 차륜부(145)는 위치가 고정된 상태이며, 상기 레일부(140)가 이송하여 실제 운행 조건과 동일한 상태를 유지하므로, 상기 윤중 인가유닛(150) 및 상기 크립력 인가유닛(170)의 위치는 모두 고정된 상태일 수 있다. In the present embodiment, the wheel part 145 is in a fixed position, and the rail part 140 is transferred and maintained in the same state as the actual driving condition, so that the wheel-applied unit 150 and the creep force The position of the application unit 170 may all be fixed.

상기 이송유닛(180)은 상기 베이스 프레임(130)을 상기 가이드 프레임(110) 상에서 이송하도록 이송력을 전달하며, 이송 구동부(181), 이송력 전달부(182) 및 이송력 인가부(183)를 포함한다. The transfer unit 180 transfers a transfer force for transferring the base frame 130 on the guide frame 110. The transfer unit 180 includes a transfer drive unit 181, a transfer force transfer unit 182, and a transfer force application unit 183, .

구체적으로, 상기 이송 구동부(181)는 상기 가이드 프레임(110)의 일 측 상면에 위치하며, 상기 이송력 인가부(183)와 연결되어 상기 이송력 인가부(183)에 상기 베이스 프레임(130)의 이송을 위한 구동력을 제공한다. The feed driving unit 181 is located on one side of the guide frame 110 and connected to the feed force applying unit 183 to feed the feed force applying unit 183 to the base frame 130. [ The driving force for the transfer of the driving force.

상기 이송력 전달부(182)는 상기 베이스 프레임(130)과 연결되어, 상기 전달된 이송력을 상기 베이스 프레임(130)으로 전달한다. The transfer force transmitting unit 182 is connected to the base frame 130 and transfers the transferred transfer force to the base frame 130.

상기 이송력 인가부(183)는 상기 이송 구동부(181)로부터 이송을 위한 구동력을 전달받아 상기 이송력 전달부(182)로 전달하며, 이송력 인가 액츄에이터일 수 있다. The feed force applying unit 183 may receive a driving force for feeding from the feed driving unit 181 and transmit the driving force to the feed force transmitting unit 182 and may be a feed force applying actuator.

이 경우, 상기 이송유닛(180)을 통해 전달되는 이송력은 왕복 이송력일 수 있으며, 이에 따라 상기 베이스 프레임(130)은 상기 제1 방향(X)으로 왕복 이동될 수 있다. In this case, the transfer force transmitted through the transfer unit 180 may be a reciprocating transfer force, so that the base frame 130 can be reciprocated in the first direction X.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 레일의 피로손상을 시험하기 위해, 축중, 크립력 및 윤중을 모두 인가하므로, 레일의 피로손상에 영향을 미치는 인자가 동시에 고려되어, 실제 운행 상황을 반영한 보다 신뢰성 높은 정확한 손상 시험이 가능할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, since the shaft weight, creep force, and the radius are both applied in order to test the fatigue damage of the rail, factors affecting the fatigue damage of the rail are simultaneously considered, Correct damage testing that is more reliable than that reflected may be possible.

특히, 상기 손상 시험을 통해 상기 레일에 최초로 피로손상이 발생하는 시점은 물론이고, 용접 등으로 레일을 수리한 경우의 재손상이 발생하는 시점도 확인할 수 있어 손상 시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Particularly, it is possible to confirm not only the time when the fatigue damage occurs for the first time on the rail by the damage test, but also the time when re-damage occurs when repairing the rail by welding or the like, thereby improving the accuracy and reliability of the damage test have.

또한, 가이드 홈부 상에서 베이스 프레임이 이송이 가능하므로, 실제 운행 상황에서의 철도 등의 운행 상황과 동일한 상황을 연출할 수 있어, 시험 결과의 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있다. Further, since the base frame can be transferred on the guide groove portion, it is possible to produce the same situation as the running situation of the railway or the like in the actual running situation, and the reliability and accuracy of the test result can be improved.

또한, 상기 축중 인가유닛은 레일부에 압축력과 인장력을 필요에 따라 인가할 수 있으므로, 여름과 겨울의 운행상황을 모두 고려하여 시험 결과의 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the axial force applying unit can apply the compressive force and the tensile force to the rail part as needed, reliability and accuracy of the test result can be improved by considering both the summer and winter driving conditions.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

본 발명에 따른 레일 피로손상 시험장치는 레일의 피로손상을 평가하기 위한 시험장치로 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The rail fatigue damage testing apparatus according to the present invention has industrial applicability that can be used as a test apparatus for evaluating fatigue damage of rails.

100 : 레일 피로손상 시험장치 110 : 가이드 프레임
111 : 가이드 홈부 120 : 지지 프레임
130 : 베이스 프레임 131 : 베이스부
140 : 레일부 145 : 차륜부
150 : 윤중 인가유닛 152 : 윤중 인가부
160 : 축중 인가유닛 162 : 축중 인가부
170 : 크립력 인가유닛 172 : 크립력 인가부
180 : 이송유닛 183 : 이송력 인가부 100: Rail fatigue damage test apparatus 110: Guide frame
111: guide groove portion 120: support frame
130: base frame 131: base portion
140: rail part 145:
150: Oil-tight unit 152: Oil-tight unit
160: Axial load applying unit 162: Axial load applying unit
170: creep force applying unit 172: creep force applying unit
180: conveying unit 183: conveying force applying unit

Claims (7)

제1 방향으로 연장된 레일부;
상기 레일부 상에서 회전하는 차륜부;
상면에 상기 레일부가 연장된 베이스 프레임;
상기 베이스 프레임의 하부에 배치되며, 상기 베이스 프레임을 상기 제1 방향으로 이송을 가이드 하는 가이드 홈부가 형성된 가이드 프레임;
상기 가이드 프레임 상에서 상기 베이스 프레임에 이송력을 인가하여 상기 베이스 프레임을 상기 가이드 프레임 상에서 이송시키는 이송유닛;
상기 베이스 프레임 상에 고정되어 상기 베이스 프레임이 이송되는 경우 동시에 이송되며, 상기 제1 방향으로 상기 레일부에 압축력 또는 인장력을 인가하는 축중 인가유닛;
상기 차륜부의 회전축을 중심으로 상기 차륜부에 크립력을 인가하는 크립력 인가유닛; 및
상기 차륜부의 상부에서 상기 제1 방향에 수직인 제3 방향으로 상기 차륜부에 윤중을 인가하는 윤중 인가유닛을 포함하는 레일 피로손상 시험장치. A rail portion extending in a first direction;
A wheel portion that rotates on the rail portion;
A base frame having the rail portion extended on an upper surface thereof;
A guide frame disposed at a lower portion of the base frame, the guide frame having guide grooves for guiding the base frame in the first direction;
A transfer unit for transferring the base frame on the guide frame by applying a transfer force to the base frame on the guide frame;
A shaft supporting unit fixed on the base frame and simultaneously transferred when the base frame is conveyed, and applying a compressive force or a tensile force to the rail in the first direction;
A creep force applying unit for applying a creep force to the wheel portion about a rotation axis of the wheel portion; And
And a wheel load applying unit for applying a wheel load to the wheel portion in a third direction perpendicular to the first direction at an upper portion of the wheel portion. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 윤중 인가유닛과 결합되며 상기 차륜을 지지하는 지지프레임을 더 포함하는 레일 피로손상 시험장치. The rail fatigue damage test apparatus according to claim 1, further comprising a support frame coupled with the load applying unit and supporting the wheel. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 크립력 인가유닛은 상기 제1 및 제3 방향들에 동시에 수직인 제2 방향을 중심으로 한 토크(torque)를 상기 차륜부의 회전축을 중심으로 인가하는 것을 특징으로 하는 레일 피로손상 시험장치. The apparatus according to claim 1, wherein the creep force applying unit applies a torque about a rotational axis of the wheel part about a second direction which is simultaneously perpendicular to the first and third directions, Fatigue damage testing equipment. 제6항에 있어서, 상기 레일부와 연결되어 상기 레일부의 피로손상 상태를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함하는 레일 피로손상 시험장치. The apparatus of claim 6, further comprising a monitoring unit connected to the rail to monitor a fatigue damage state of the rail.
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