철도 신호시스템의 Fail-Safe 네트워크를 위한 DPST(Dual Packet Seamless Transfer) 프로토콜의 구현

An Implementation of the Dual Packet Seamless Transfer Protocol for Safety-related Railway Signaling System Network

열차제어 지상신호시스템에서 핵심적인 철도보안기능을 수행하는 연동장치는 철도산업의 안전성 확보 지침에 따라 높은 안전성과 신뢰성을 갖추어야만 한다. 따라서 연동장치는 높은 안전성과 신뢰성을 달성할 수 있도록 실시간 운영체제 및 그 구성 하드웨어의 랜덤 고장에 대처하기 위한 Fail-Safe형 다중 제어시스템으로 구성된다. 이러한 구성에서는 운영자 인터페이스를 포함한 다양한 장치와의 메시지 교환을 위한 인터페이스 가능을 구현하기 어려운 특성이 존재한다. 본 논문에서는 연동장치와 상위 인터페이스 설비간의 통신기능을 구현하기 위한 Dual Ethernet 네트워크 구성 및 DPST (Dual Packet Seamless Transfer) 통신 프로토콜을 제안한다. 제안된 시스템의 구성에서는 특정 네트워크 장비의 랜덤 고장이나 통신오류에 강인한 특성을 보이며 통신채널의 장애를 검출할 수 있는 기능이 추가되어 설비의 유지보수에 효과적인 정보로 활용될 수 있음을 실험적으로 검증한다. 제안된 네트워크 구성 및 운영 프로토콜을 현대제철 전용철도용 전자연동장치에 구현하고 그 성능과 특성을 유럽표준규격 EN50159의 지침을 토대로 타당성을 분석한다.

An interlocking equipment of railway signalling systems should have very high functional safety and reliability properties because of its vital railway protection functionality. In order to achieve the required safety and reliability level, an engineer, in general, designs and implements the interlocking equipment to operate under RTOS(Realtime Operating System) environment, and the control hardware architecture redundant to cope with the random failures of system or subsystem. In such an architecture, it's very difficult to implement the interlocking equipment to communicate with various interface systems including the signal operator's terminal. In this paper, we propose a dual ethernet network topology and dual packet seamless transfer protocol algorithm for railway signaling system such as the interlocking equipment. We verify in this paper that the proposed DPST protocol algorithm has the evidence of its robust properties against the random hardware faults and communication errors. The proposed communication structure and algorithm is implemented in the electronic interlocking equipment for the private railway system of Hyundai Steel Company and its performance and properties are validated on the guideline of European Railway Standard EN50159.