본 논문에서는 틸팅열차의 안전성 확보 및 운행효율 향상을 위해 “한국형 틸팅열차 신뢰성 평가 및 운용기술개발” 연구과제의 한 분야로 추진된 ATP 차상장치의 설치 및 시운전시험에 대한 내용 및 결과를 제시하고 있다. 한국철도기술연구원에서는 기존선의 속도 향상과 KTX 비수혜지역의 여객 서비스 향상을 위해 틸팅열차를 개발하였으며 개발된 틸팅열차의 신뢰성 평가를 위해 기존에 사용되고 있는 ATS 장치에 의한 10km 주행 시운전 시험을 진행하였다. 국토해양부에서는 KTX가 운행되지 않는 지역인 중앙선 및 충북선을 비롯한 7개 기존 노선을 200km/h 이상으로 고속화하기로 하였으며, 이에 따라 열차제어시스템은 기존의 ATS 장치에서 ATP 장치로 개량하여야 한다. 따라서 틸팅열차에도 ATP 차상장치를 설치하여 운행 적합성을 확인하여야 하기 때문에 한국철도공사의 경부선 및 호남선 ATP 구축사업에 사용된 것과 동일한 ATP 차상장치를 틸팅열차에 설치하여 시험하였다.
Railroad signalling systems are to control intervals and routes of trains. There are ATS(Automatic Train Stop), ATP(Automatic Train Protection), ATO(Automatic Train Operation) and ATC(Automatic Train Control) system. Trains are operated in the section which is met on the signalling system because various signalling systems are used in Korea. On the other words, trains are not operated in the section which is used in the other signalling system. To solve this problem, recently combined on-board system has been developed. The combined on-board system is designed by doubling the ATS, ATP and ATC system. Information signal is received by magnetic sensors in the ATC system and is received by antennas in the ATS and ATP system. Therefore, it is possible to arise transmission problems by magnetic coupling. In this paper, electric model of the ATS and ATP antenna is suggested and interference frequency by the magnetic coupling between the ATS and ATP antenna is estimated numerically. As a results of the magnetic coupling, the value of the magnetic coupling is presented without magnetic induction.
본 논문에서는 철도신호시스템분야에서 중요한 신뢰성과 안전성 수준을 국제규격에 부합할 수 있도록 하기 위한 접근방법을 모색하며, 국철 구간의 차상신호시스템 (ERTMS/ETCS Level 1)도입에 따라 현실적이고 접근 가능한 구체적인 활동 사항들을 프로젝트 수행과 연관하여 기술한다. 이에 따라 시스템 전반에 걸친 RAMS 및 안전성 평가를 통한 인증활동에 대한 부분을 제시하며, 국내 철도 신호시스템 적용을 위한 차상신호 시스템(ERTMS/ETCS Level 1)에 있어 차상장치(On-Board)를 중심으로 품질 및 안전 무결성(SIL) 수준 확보에 따른 안전성 확보방안의 구체적인 위험도분석 및 평가 활동을 제시 하고자 한다
무선통신기반 열차제어시스템은 차상과 지상과의 양방향 무선통신을 기반으로 실시간 열차간격제어가 가능하므로 운전시격 단축 효과가 있으며 궤도회로를 사용하지 않기 때문에 설비투자를 절감 할 수 있다. 무선통신기반 열차제어시스템에서 가장 중요한 부분인 자동열차방호(ATP: Automatic Train Protection)는 실시간 열차위치 추적을 기반으로 선행열차와 후행열차간의 안전한 간격제어를 수행한다. 본 논문은 도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템의 열차간격제어를 위한 전체적인 ATP 열차간격제어 알고리즘과 ATP의 처리속도 향상을 위해 전처리 기반 속도프로파일 계산 알고리즘을 제안한다. 제안된 속도프로파일 계산 알고리즘은 사전에 선로와 열차의 영구속도제한에 해당하는 프로파일을 미리 계산하여 가장제한적인 속도프로파일로 활용한다. 만약 운행 중 특정 노선 구간에 임시속도제한이 발생하는 경우 미리 계산된 영구속도프로파일에 임시속도제한을 반영하여 해당 구간의 속도프로파일을 업데이트함으로써 계산효율을 높일 수 있다. 제안된 속도프로파일 계산 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 시간복잡도 O-notation으로 분석하였으며 그 결과 기존에 비해 시간 복잡도를 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 ATP 열차간격제어 검증을 위해 열차간격제어 시뮬레이터를 제작하였으며 실험결과를 통해 다양한 운영상황에서 안전한 열차간격제어가 이루어지고 있음을 확인하였다.
Automatic Train Protection(ATP) System is developed by ETCS(European Train Control System) CONSORTIUM for unify Europe railway system. ATP system is composed of Eurobalise and EuroATC. Nowadays, Korea construct ATP system in conventional line and new electrical locomotives also install ATP system. It is important to verify quality which form checklist during Factory Acceptance Test at beyond the seas. In this paper, review the process, test item, norm and checklist for the Balise Transmission Module, Compact Antenna Unit, Vehicle Control Unit and Communication Controller at the Plymouth Bombardier and Vasteras enics factory.
한국철도공사에서는 기존선의 신호시스템을 지상의 ATS 시스템에 의한 신호 현시에 따라 운전자가 제한속도 이내로 열차를 운전하던 방식에서 지상의 발리스로부터 이동권한을 전송받아 차상신호시스템(ATP)에서 Speed Profile을 생성하여 운전하는 Bombardier Transport사의 ATP 시스템으로 개량하고 있다. 한국철도기술연구원에서는 기존선의 속도 향상을 위해 틸팅열차를 개발하여 10만 km 주행시험 중이며, 중앙선에 투입이 가시화되고 있다. 이러한 틸팅열차를 ATP 시스템에 의해 운전할 때 곡선구간에서 현재 제한되어지고 있는 곡선부 통과 속도를 증속하는 것이 쉽지 않은 형편이다. 따라서 향후 ATP 시스템의 국산화 개발이 이루어질 것을 대비하여 선행적으로 ATP 시스템의 핵심 기술인 선행열차에 따른 후행열차의 안전제동모델 및 열차간격제어 기술을 연구 개발할 필요성이 있다. 본 논문에서는 이를 위하여 발리스를 이용하는 ATP 시스템의 안전제동모델 및 열차간격제어 기술을 개발하고 그 성능을 시뮬레이션 하였다.
본 연구는 무선통신기반 열차제어시스템의 ATP 기능을 차상장치와 지상장치에 배치하고 이를 검증하기 위한 ATP시뮬레이터 개발과 ATP알고리즘 검증을 포함한다. 무선통신기술을 열차제어에 적용하면 열차제어 시스템을 단순화하고 실시간 열차위치정보를 활용하여 열차운행의 안전성을 높이는 특징이 있다. 특히 ATP 지상장치와 차상장치에서 vital기능을 처리할 수 있다. 이 같은 vital기능을 어디에 배치하는 가에 따라서 인터페이스내용이 상이한 서로 다른 시스템이 구현된다. 따라서 지상과 차상에 vital 기능을 배치하는 것에 따른 특징을 도출하고, 이것에 의해서 영향을 받는 인터페이스 내용을 확인하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 ATP 지상장치에 열차이동권한과 열차속도제한 등의 기능을 배치하였고, 전동기를 직접 구동하여 실시간 열차위치정보를 생성하는 ATP시뮬레이터를 개발하였고, 본 시뮬레이터를 사용하여 ATP 알고리즘을 검증하였다. ATP 알고리즘을 검증하기 위한 적절한 모의환경을 확인하였고, ATP 기능에 영향을 주는 주요 인자를 확인하였다.
CBTC(Communication Based Train Control) car-borne equipment, a part of the communication based train control system, mainly consists of automatic train protection(ATP) functions, automatic train operation(ATO) functions as well as the interface functions with other equipment including CBTC wayside equipment and train control management system etc. The CBTC car-borne software implementing ATP/ATO functions is a real-time embedded software requiring a high level of safety and reliability. To satisfy the requirements of the CBTC car-borne software, the model-based design techniques are applied with SCADE(Safety-Critical Application Development Environment) to the development of the CBTC car-borne software. In this paper, we illustrate the process modeling the car-borne ATP/ATO functions satisfying system requirement specification with system requirement management, modeling and document generation tools etc. supported by SCADE. In addition, the developed models corresponding to the ATP/ATO functions are applied to the train with CBTC car-borne equipment through its corresponding EN-50128 standards-compliant C code generated by the code generator. It is shown from the test result that the ATP/ATO models developed by SCADE work well while the trains are running in driverless operation mode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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