레일연마

철도선로에 사용하는 레일은 차량을 운전할 때 직접 차륜을 지지하고 주행을 유도하는 강재이다. 궤도를 구성하는 중요한 요소로서 단면의 모양, 크기, 재질에 따라 여러종류가 있다.

그 종류를 살펴보면 

6kg, 9kg, 10kg, 12kg, 15kg ,22kg, 30kgASCE, 37kgASCE, 40kgN, 50kgARA-A, 50kgPS, 50kgN, 50kgT, 60kg, 60kgUIC, 60kgKS, 60kgKR, 70kgS, 90kgS이고,

 

ASCE-미국토목학회가 설계한 단면

ARA-미국철도협회 

PS-펜실베니아에서 설계한 단면

50N-일본에서 개량설계한 단면

 

KS-한국산업표준규격,

KRS-한국철도표준규격,

KRSA-공단표준규격,

KRCS-코레일규격  이상 선로보수자료집 등 참고

 

내가 1976년도에 철도 입사 당시에는 지선에는 37kg레일이 일부 부설되어 있고, 본선의 경우 50kgARA, 50kgPS, 50kgN레일이 혼용부설되어 있었으며, 점차적으로 50kgN레일로 개량하고 있었다. 50kgN레일은 1966년도에 처음 우리나라에 도입되어 부설하기 시작하였고, 1978년에 강원산업에서 25.00m레일을 국산화 생산하였으며, 60kg레일은 1982년도에 국산화로 생산 부설하기 시작하였다.  이상 철도기술발달사 참고

 

선로유지관리지침 제23조 (레일연마) ① 고속철도 본선의 레일연마는 다음 각 호와 같이 예방연마와 보수연마로 구분하여 실시하여야 한다. 1. 예방연마는 다음 각 목에 해당하는 경우 시행하여야 한다. 가. 탈탄층 제거를 위한 경우 : 선로 신설 및 레일교환 후 : 1회 (통과톤수 500,000톤 이내 시행) 나. 주기적인 연마 : 3년마다 1회 2. 보수연마는 다음 각 목에 해당하는 경우 시행하여야 한다. 가. 궤도검측 및 선로점검 결과 레일표면 결함이 발견된 경우 나. 자갈비산 등 이물질의 충격으로 레일 표면결함 및 파상마모가 발생한 경우 ② 일반철도 본선의 레일 연마의 경우도 고속철도와 동일하게 예방연마와 보수연마를 구분하여 시행할 수 있다. <개정 2016.12.30>  1. "삭제" <개정 2016.12.30> 2. "삭제" <개정 2016.12.30> [제목개정 2015.03.19][종전 제28조에서 이동 2016.12.30][제목개정 2016.12.30]

선로유지관리지침 개정(2023.5.8)

제23조(레일연마) ① 고속철도 본선, 고속열차 운행비율이 50% 이상 또는 설계속도가 200km/h 이상인 일반철도 본선의 레일연마는 다음 각 호와 같이 예방연마와 보수연마로 구분하여 실시하여야 한다. <개정 2023.05.08.>
1. 예방연마는 다음 각 목에 해당하는 경우 시행하여야 한다.
가. 탈탄층 제거를 위한 경우 : 선로 신설 및 레일교환 후 : 1회 (통과톤수 500,000톤 이내 시행)
나. 주기적인 연마 : 2년마다 1회(연간 누적통과톤수 2천만톤 미만 선구는 3년마다 1회) <개정 2023.05.08.>
2. 보수연마는 다음 각 목에 해당하는 경우 시행하여야 한다.
가. 궤도검측 및 선로점검 결과 레일표면 결함이 발견된 경우
나. 자갈비산 등 이물질의 충격으로 레일 표면결함 및 파상마모가 발생한 경우
② 일반철도 본선의 레일 연마의 경우도 고속철도와 동일하게 예방연마와 보수연마를 구분하여 시행할 수 있다. <개정 2016.12.30.>

 

1. 레일연마의 목적

레일의 마모를 저감시키고 표면의 결함관리 등을 통해 열차의 회전성능, 동적안정성개선, 레일의 수명을 향상시키고, 교체주기를 길개하여 선로의 안전과 유지보수 비용절감

 

2. 레일연마의 종류

1. 초기연마

레일 재작당시 결함 또는 부설작업 시의 결함을 제거하기 위해 실시

2. 예방/보수 연마

예방연마는 주기적인 연마를 통하여 결함의 발생을 예방하고, 횡단면 및 종단면의 형상을 유지함으로써 승차감을 향상, 레일과 윤축의 내구연한 연장을 목적으로 함.

보수연마는 레일표면결함의 진행을  제거하기 위한 목적. 

 

3. 레일연마작업순서(삼표레일웨이 레일연마 참고)

1)  작업순서

연마차정비, 작업지장개소(신호설비 등) 점검

2) 연마 전 검측

종방향 및 횡방향 레일형상 검측, 레일표면결함 점검

3) 연마 전 측정자료 분석

연마깊이 결정, 목표형상의 설정

4) 레일연마 시행

작업목적별 시공방안 설정, 작업구간별 시공방안 적용

5) 연마후 검측

종단면 횡단면 형상 검측, 연마깊이 및 표면 거칠기 측정

6) 연마완료 품질 점검

연마시방서 규정준수 점검, 차륜접촉면 점검

7) 추가검측 및 보정작업

표면 거칠기 및 종단면 형상점검, 염마면 폭의 측정

8) 연마차 철수

열차운행지장물 철거, 연마차 철수(육로 및 철도수송)

 

 

4. 레일연마작업 (국토교통부 표준시방서 본문내용)

1. 연마작업
(1) 레일단면 측정수급인은 연마작업 착수 전에 연마차 탑재 장비 등을 사용하여 분기기를 포함한 전구간의 레일 단면을 측정하고 측정 결과를 공사감독자에게 제출한다.
(2) 연마범위
① 궤간내측 두부 모서리 접선각 -70°에서 외측의 두부 모서리 접선각 ＋5°
② 레일두부의 곡선반경(R)은 레일 종별에 따라 규정
가. KS60 : 13 mm, 50 mm, 600 mm, 600 mm, 50 mm
나. UIC60, KS50, KR60 : 13 mm, 80 mm, 300 mm, 300 mm, 80 mm
(3) 연마 깊이(연마 범위는 다양)연마작업은 매회 최소 0.05 mm 깊이로 실시한다.
(4) 파상결함연마석과 레일이 접촉하는 개소에 육안으로 감지되는 자국이 있어서는 안 되며 잔류 흠이 0.1 mm 이하여야 한다.
(5) 자갈자국의 조치레벨링 결함을 발생시키는 레일단면의 자갈자국은 연마작업으로 제거하며 큰 자국이있는 경우에는 레일 연마작업 전 별도의 육성 용접을 한 후 레일을 연마하되 불가능한 경우에는 레일을 교체한다.
(6) 연마 후의 정리연마 잔여물이 궤도에 남아있어서는 안 된다. 연마 후에는 열차운행 시 아무런 지장이 없도록 궤도의 전체 연장을 깨끗이 청소한다. 특히, 연마 잔여물이 제거되어야 하는 케이블, 선로표지 등과 같은 요주의 개소 및 분기기에서는 별도의 주의가 필요하다.

2. 작업기준 및 허용오차
연마작업은 다음의 품질기준 및 허용오차를 만족하며, 육안 검사를 시행한다.
(1) 종방향 단면
① 레일두부 종방향 단면 측정은 레일 두부 중앙지점에서 횡방향으로 ±15 mm 이내이다.
② 레일두부 종방향 프로파일의 합격 기준치는 표 3.2-1과 같다.

(2) 횡방향 단면
① 횡방향 단면의 편차는 레일 중심선으로부터 게이지 코너 쪽으로 25 ~ 30 mm 사이에서 , 궤간 외측으로 14 mm에서 공칭단면의 접선과 직각 방향으로 측정한다.
② 연마 작업 후 표 3.2-2의 허용 한계치를 초과하는 최대 확률은 표 3.2-3과 같다.

(3) 표면 거칠기레일두부의 종 방향으로 파장 10 mm에 대한 최대 표면 거칠기는 10μm 이내여야 한다.
(4) 단면의 형상연마로 인하여 평면이 생성되는 경우에 최대 연마의 폭은 다음의 값 이하이어야 한다.
① 레일두부 게이지 코너: 4 mm
② 레일두부 게이지 코너와 레일두부 중심 사이: 7 mm
③ 레일두부 중심에서 10 mm 범위 내: 10 mm

3. 작업종료 후의 검측
(1) 자주식 삭정차에 장착된 검측장비로 측정레일두부의 종방향 단면(파장범위: 10~1,000 mm)과 횡방향 단면을 전체 삭정 구간에 대해 측정한다.
(2) 휴대용 수동 검측장비로 측정휴대용 수동 검측장비 혹은 측정장치가 장착되지 않은 자주식 삭정차의 경우(특별한 경우에 한함), 혹은 삭정 차에 장착된 측정장치가 고장을 일으킨 경우에는 종방향(파장범위: 10~1,000 mm) 및 횡방향 단면에 대해서 최소한 다음과 같이 측정을 실시한다.
① 레일 종방향 단면
가. 작업구간에서 각 삭정 레일에 대해서 5개소 측정
나. V≤160 km/h: 최소한 모든 개소 측정길이 합이 500 m 이상 측정
다. V>160 km/h: 각 개소마다 100 m 이상 측정
② 레일 횡방향 단면
가. 작업구간에서 각 삭정 레일에 대해서
나. V≤160 km/h 직선구간: 매 500 m마다 최소 1회 측정곡선구간: 매 500 m 마다 최소 1회 측정
다. V>160 km/h: 매 100 m 마다 최소 1회 측정
(3) 부가적인 측정수급인은 다음과 같은 특수 개소에 대하여 추가적인 검측을 실시해야 하며, 마무리 기준은 상기의 2.3.2에 따른다.
① 육안으로도 표면이 거칠고 긁힌 자국이 있는 경우
② 표면 거칠기: 파장 λ〈 10 mm
③ 요철깊이: 파장 λ〈 30 mm
(4) 광택구간 검사광택구간에 대해서는 육안 검사를 실시해야 한다.

4. 검사와 결과보고
(1) 수급인은 공사감독자가 연마작업 결과를 검사할 수 있도록 준비한다.
(2) 검사는 연마 작업 후 즉시 시행하는 것을 원칙으로 하되, 부득이한 경우는 300,000톤의 열차하중 통과 전 또는 작업 완료 후 8일 이내에 실시한다.
(3) 연마작업 후의 결과보고서를 작성하여 수급인과 공사감독자가 서명을 하여 제출한다.
(4) 작업결과가 시방기준에 부적합한 경우는 부적합 사유를 명시해야 하며, 재작업 기한을 명시하고 교정이 불가한 결함에 대해서는 별도의 문서를 작성, 제출하여 공사감독자의 지시를 받아야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

표준시방서

레일용접공사
KCS 47 20 35 : 2019
3. 시공
3.1 레일용접공사 시공
3.1.1 시공 일반
10) 용접 후 용접개소의 여성부는 모재면(저부는 제외)에 맞추어 다듬질하되, 다듬질 후의 표면 거칠기는 레일 두부의 상면 및 측면에서 50S, 복부 및 기타 부분에서 100S 이내이어야 한다.

 

 

오래전 레일끝닳음 용접 등에 레일의 표면거칠기 확인용 표준시편이다.

레일연마 후 이러한 시편으로 확인힐 수 있으면 좋지않을 까 생각이 든다.

 

표면거칠기 표준시편

※ 레일연마 후 일정기간 차륜과 레일의 마찰소음 확인

 

 

 

 

김경수 선로이야기 (tistory.com)

김경수 선로이야기