철도신호설비는 열차의 진행 여부, 주행 속도, 전방의 상태 등의 열차 운행 관련 정보에 따라 열차운행 진로를 제어함으로서 원활한 열차 운행을 확보하여 주는 설비이다. 그러므로 신호 기술은 열차의 정확하고 안전한 운행을 보장할 뿐만 아니라 수송효율을 향상시키는 핵심적인 기술이다. 특히 열차의 고속화, 고밀도화, 대량 수송에 따라 요구되는 고 레벨의 철도 관련 안전성, 신속성, 정확성, 정시성 등을 달성하기 위해서는 신호체계의 역할이 매우 중요하다. 열차의 고밀도‧고속화는 철도의 탄생 이후 지속적으로 추진되었으며, 대규모의 사업비가 소요되는 신규 고속선 건설과는 별도로 기존선에서의 열차 운행 속도 향상을 통한 수송효율의 증가도 중요한 항목으로 제시되었다. 따라서 새로운 환경에 적합한 신호체계의 개발, 재정립, ...
철도신호설비는 열차의 진행 여부, 주행 속도, 전방의 상태 등의 열차 운행 관련 정보에 따라 열차운행 진로를 제어함으로서 원활한 열차 운행을 확보하여 주는 설비이다. 그러므로 신호 기술은 열차의 정확하고 안전한 운행을 보장할 뿐만 아니라 수송효율을 향상시키는 핵심적인 기술이다. 특히 열차의 고속화, 고밀도화, 대량 수송에 따라 요구되는 고 레벨의 철도 관련 안전성, 신속성, 정확성, 정시성 등을 달성하기 위해서는 신호체계의 역할이 매우 중요하다. 열차의 고밀도‧고속화는 철도의 탄생 이후 지속적으로 추진되었으며, 대규모의 사업비가 소요되는 신규 고속선 건설과는 별도로 기존선에서의 열차 운행 속도 향상을 통한 수송효율의 증가도 중요한 항목으로 제시되었다. 따라서 새로운 환경에 적합한 신호체계의 개발, 재정립, 최적화, 신호장치의 표준화 및 현대화(전자화) 그리고 안전성과 신뢰성 확보 등은 철도신호설비 개발의 주요 이슈가 되고 있다[1, 2, 3, 4, 5, 6]. 21세기에 진입하면서 유럽은 국가간의 여객 운송 수단인 철도 교통을 효율화하기 위해 관련 분야 기술 개발에 많은 투자를 실행 중에 있으며, 특히 국가간 열차 상호 운행이 가능한 신호 표준화 및 규격화를 1980년대 후반부터 ERTMS/ETCS(European Railroad Traffic Management System/European Train Control System)라는 이름하에 추진하였다[7, 8, 9, 10, 11]. 국내에서도 기존선의 고속화를 위한 활동이 기존선 전철화 및 고속철도 연계 운행을 위한 시설물 정비 사업과 함께 병행하여 전개되고 있으며, 한국철도공사에서는 철도의 고속, 고밀도 운행을 대비하여 경부, 호남선구 고속 열차의 기존선 운행 구간 및 주요 간선 전철화 구간의 열차 운영 체계를 기존의 ATS 시스템에 의한 Speed step 지상신호방식에서 ATP 시스템에 의한 Distance to go 기능을 갖는 차상신호방식으로 최소의 시설 개량을 통해 건설함으로서 열차의 안전 및 운행 효율을 향상시키고 개량 및 유지보수 비용을 절감함으로서 철도 기술 발전 및 경영 개선을 목적으로 하는 차상신호시스템 구축사업을 2004년부터 추진하고 있다. 또한 한국철도기술연구원에서는 기존선의 열차 운행 속도 향상을 위해 개발하여 10만km 주행시험을 진행하고 있는 틸팅열차에도 한국철도공사에서 추진하고 있는 ATP 구축사업에 사용된 것과 동일한 ATP 차상장치를 설치하여 시험할 예정이다. 그러나 이러한 ATP 시스템은 국내 자체 기술로 만들어진 제품이 아니기 때문에 틸팅열차의 특성에 따른 일부 기능 및 인터페이스의 변경이 불가능하다. 또한 향후 유지보수를 고려하더라도 ATP 시스템에 대한 국산화는 반드시 필요할 것이다. 본 논문에서는 이러한 ATP 시스템의 국산화에 앞서 Distance to go 기능의 핵심요소인 안전제동모델을 수립하고 선행 열차와의 효율적인 간격제어를 위한 열차간격제어기술에 대해 연구하여 시뮬레이션하였다. 또한 이를 검증하기 위하여 축소모형을 구축하였다[1, 2, 3, 7, 12, 13, 14]. 이러한 본 논문의 구성 및 내용을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 2장에서는 열차제어시스템의 개발 추이를 고려하여, 열차제어시스템의 정의, 간략한 개발 단계, 우리나라 철도 역사를 획기적으로 변형시킨 고속철도 열차제어시스템, 그리고 기존선 구간에서 진행 중인 차상신호시스템 도입에 대해 간략히 설명하고 있다. 그리고 3장에서는 폐색 경계 지점에 신호기를 설치하여 전방에 있는 신호 현시에 따라 기관사가 제어구간에서 열차의 가감속을 하는 방식인 지상신호시스템 중에서 국내 기존선에서 사용되고 있는 폐색장치 및 자동열차정지장치에 대해 기술하였다. 또한 기존의 자동열차정지장치의 문제점에 대해 분석하여 4장에서 설명하고 있는 차상신호시스템으로의 전환이 필요한 이유에 대하여 설명하고 있다. 4장에서는 지상신호시스템의 문제점을 해결하기 위하여 차상신호시스템이 사용된 경위와 함께 전세계적으로 사용되고 있는 차상신호시스템의 종류 및 기능에 대하여 분석하였다. 5장에서는 현재 차상신호시스템의 가장 대표적인 시스템이라 할 수 있는 ETCS 시스템에 대하여 각 레벨에 따른 시스템의 구성과 기능 등에 대하여 설명하였다. 본 논문의 핵심적인 내용을 다루고 있는 6장에서는 ATP 시스템의 국산화에 있어서 Distance to go 기능의 핵심요소인 안전 제동 모델을 수립하고 선행 열차와의 효율적인 간격제어를 위한 열차간격제어기술의 개발에 대한 내용에 대해 설명하고 있다. 보다 자세히는 현재 국내에서 추진 중인 차상신호시스템 구축사업에 해당하는 ERTMS/ETCS 레벨 1과 같은 발리스 기반의 열차간격제어 알고리즘과 함께 ERTMS/ETCS 레벨 2 및 3에 해당하는 무선통신 기반 열차간격제어 알고리즘을 각각 제시하고 한국철도의 대표적인 병목구간인 서울-시흥 구간을 대상으로 하여 시뮬레이션을 하였다. 7장에서는 개발된 열차간격제어 기술을 지상/차상제어장치와 유사한 구성의 마이크로컨트롤러 제어기로 구성하여 축소모형을 구축함으로서 구현가능성을 확인하였다.
철도신호설비는 열차의 진행 여부, 주행 속도, 전방의 상태 등의 열차 운행 관련 정보에 따라 열차운행 진로를 제어함으로서 원활한 열차 운행을 확보하여 주는 설비이다. 그러므로 신호 기술은 열차의 정확하고 안전한 운행을 보장할 뿐만 아니라 수송효율을 향상시키는 핵심적인 기술이다. 특히 열차의 고속화, 고밀도화, 대량 수송에 따라 요구되는 고 레벨의 철도 관련 안전성, 신속성, 정확성, 정시성 등을 달성하기 위해서는 신호체계의 역할이 매우 중요하다. 열차의 고밀도‧고속화는 철도의 탄생 이후 지속적으로 추진되었으며, 대규모의 사업비가 소요되는 신규 고속선 건설과는 별도로 기존선에서의 열차 운행 속도 향상을 통한 수송효율의 증가도 중요한 항목으로 제시되었다. 따라서 새로운 환경에 적합한 신호체계의 개발, 재정립, 최적화, 신호장치의 표준화 및 현대화(전자화) 그리고 안전성과 신뢰성 확보 등은 철도신호설비 개발의 주요 이슈가 되고 있다[1, 2, 3, 4, 5, 6]. 21세기에 진입하면서 유럽은 국가간의 여객 운송 수단인 철도 교통을 효율화하기 위해 관련 분야 기술 개발에 많은 투자를 실행 중에 있으며, 특히 국가간 열차 상호 운행이 가능한 신호 표준화 및 규격화를 1980년대 후반부터 ERTMS/ETCS(European Railroad Traffic Management System/European Train Control System)라는 이름하에 추진하였다[7, 8, 9, 10, 11]. 국내에서도 기존선의 고속화를 위한 활동이 기존선 전철화 및 고속철도 연계 운행을 위한 시설물 정비 사업과 함께 병행하여 전개되고 있으며, 한국철도공사에서는 철도의 고속, 고밀도 운행을 대비하여 경부, 호남선구 고속 열차의 기존선 운행 구간 및 주요 간선 전철화 구간의 열차 운영 체계를 기존의 ATS 시스템에 의한 Speed step 지상신호방식에서 ATP 시스템에 의한 Distance to go 기능을 갖는 차상신호방식으로 최소의 시설 개량을 통해 건설함으로서 열차의 안전 및 운행 효율을 향상시키고 개량 및 유지보수 비용을 절감함으로서 철도 기술 발전 및 경영 개선을 목적으로 하는 차상신호시스템 구축사업을 2004년부터 추진하고 있다. 또한 한국철도기술연구원에서는 기존선의 열차 운행 속도 향상을 위해 개발하여 10만km 주행시험을 진행하고 있는 틸팅열차에도 한국철도공사에서 추진하고 있는 ATP 구축사업에 사용된 것과 동일한 ATP 차상장치를 설치하여 시험할 예정이다. 그러나 이러한 ATP 시스템은 국내 자체 기술로 만들어진 제품이 아니기 때문에 틸팅열차의 특성에 따른 일부 기능 및 인터페이스의 변경이 불가능하다. 또한 향후 유지보수를 고려하더라도 ATP 시스템에 대한 국산화는 반드시 필요할 것이다. 본 논문에서는 이러한 ATP 시스템의 국산화에 앞서 Distance to go 기능의 핵심요소인 안전제동모델을 수립하고 선행 열차와의 효율적인 간격제어를 위한 열차간격제어기술에 대해 연구하여 시뮬레이션하였다. 또한 이를 검증하기 위하여 축소모형을 구축하였다[1, 2, 3, 7, 12, 13, 14]. 이러한 본 논문의 구성 및 내용을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 2장에서는 열차제어시스템의 개발 추이를 고려하여, 열차제어시스템의 정의, 간략한 개발 단계, 우리나라 철도 역사를 획기적으로 변형시킨 고속철도 열차제어시스템, 그리고 기존선 구간에서 진행 중인 차상신호시스템 도입에 대해 간략히 설명하고 있다. 그리고 3장에서는 폐색 경계 지점에 신호기를 설치하여 전방에 있는 신호 현시에 따라 기관사가 제어구간에서 열차의 가감속을 하는 방식인 지상신호시스템 중에서 국내 기존선에서 사용되고 있는 폐색장치 및 자동열차정지장치에 대해 기술하였다. 또한 기존의 자동열차정지장치의 문제점에 대해 분석하여 4장에서 설명하고 있는 차상신호시스템으로의 전환이 필요한 이유에 대하여 설명하고 있다. 4장에서는 지상신호시스템의 문제점을 해결하기 위하여 차상신호시스템이 사용된 경위와 함께 전세계적으로 사용되고 있는 차상신호시스템의 종류 및 기능에 대하여 분석하였다. 5장에서는 현재 차상신호시스템의 가장 대표적인 시스템이라 할 수 있는 ETCS 시스템에 대하여 각 레벨에 따른 시스템의 구성과 기능 등에 대하여 설명하였다. 본 논문의 핵심적인 내용을 다루고 있는 6장에서는 ATP 시스템의 국산화에 있어서 Distance to go 기능의 핵심요소인 안전 제동 모델을 수립하고 선행 열차와의 효율적인 간격제어를 위한 열차간격제어기술의 개발에 대한 내용에 대해 설명하고 있다. 보다 자세히는 현재 국내에서 추진 중인 차상신호시스템 구축사업에 해당하는 ERTMS/ETCS 레벨 1과 같은 발리스 기반의 열차간격제어 알고리즘과 함께 ERTMS/ETCS 레벨 2 및 3에 해당하는 무선통신 기반 열차간격제어 알고리즘을 각각 제시하고 한국철도의 대표적인 병목구간인 서울-시흥 구간을 대상으로 하여 시뮬레이션을 하였다. 7장에서는 개발된 열차간격제어 기술을 지상/차상제어장치와 유사한 구성의 마이크로컨트롤러 제어기로 구성하여 축소모형을 구축함으로서 구현가능성을 확인하였다.
While entering into the 21st century, Europe is executing a lot of investments in the development of technology in relative fields to effectuate its railroad traffic which is the passenger transportation means among countries, and especially, it has promoted its signal standardization under which tr...
While entering into the 21st century, Europe is executing a lot of investments in the development of technology in relative fields to effectuate its railroad traffic which is the passenger transportation means among countries, and especially, it has promoted its signal standardization under which trains can be operated among countries mutually under the name of ERTMS/ETCS(European Railroad Traffic Management System/European Train Control System) from the late 1980's. In preparation for the high-speed, high-density operation of railroad, KORAIL (Korea Railroad Corporation) has been promoting its cab signalling system building project whose purposes are the development of railroad technology and improvement in management by enhancing the safety and operational efficiency of train and reducing its improvement and maintenance costs by constructing its train operation system for the operation section of existing line of high-speed train in the Gueongbu & Honam line sections and the electrified railroad sections of major mainlines from the existing speed step wayside signalling system based on ATS system to the cab signalling system having the distance to go function based on ATP system through minimum improvement of facilities from the year of 2004. Thus, the tilting train which was developed by KRRI(Korea Railroad Research Institute) to enhance running speed of trains for existing line and is under progress of 100 thousand km driving test is expected to be tested also by installing the same ATP on-board equipment in it. However, since this ATP system is not the product made by our own domestic technology, it is impossible to change its partial function and interface in accordance with the characteristics of tilting train. In addition, even if taking into consideration of the future maintenance, the localization for ATP system will be essential. In this paper, we established a safe braking model which is the key factor for distance to go function prior to the localization of this ATP system, and simulated after conducting research on the train separation control technology for efficient separation control with the leading train[1, 2, 3, 4]. We give an overview of the structure and contents of this paper as follows. In chapter 2, considering transition in development on train control system(TCS), we give an briefing of definition of the TCS and brief development phase, high-speed railway TCS which made an copernican revolution in korean railway history and introduction of the ongoing onboard signal system in the section of existing lines. In chapter 3, we describe wayside signal system that a driver accelerate and decelerate a train in a control section according to the signal identification in the front : signal mounted in block vigilance points. We also describe block system and automatic train stop(ATS) which is used in existing lines. Moreover, we analyze problems in existing automatic train stop(ATS) and describe the needs of changing into onboard signal system presented in chapter 4. In chapter 4 we investigate why onboard signal system is used to solve the problem in wayside signal system. Further, we analyze classification and function of the onboard signal system which is used all over the world. In chapter 5, we describe the structure and the function of the system in each level with respect to the ETCS system that is the most representative in current onboard signal system. In chapter 6, as the core of this paper, we set up a safety braking model that is the key element of the Distance to go function in the ATP system localization. Further, we describe development on train separation control technology that controls distance effectively with preceding train. In details we present balise based and communication based train separation control algorithm. : respectively, i.e. ERTMS/ETCS level 1 correspond to building onboard signal system that is now in progress at home, ERTMS/ETCS level 2 and 3. Moreover, we simulate in the trial site between seoul-siheung, a typical bottleneck in korea railway. In chapter 7, we identify the possibility of the implementation of the developed train separation control technology and manufacture a miniature with micro-controller similar to the wayside/onboard control equipment.
While entering into the 21st century, Europe is executing a lot of investments in the development of technology in relative fields to effectuate its railroad traffic which is the passenger transportation means among countries, and especially, it has promoted its signal standardization under which trains can be operated among countries mutually under the name of ERTMS/ETCS(European Railroad Traffic Management System/European Train Control System) from the late 1980's. In preparation for the high-speed, high-density operation of railroad, KORAIL (Korea Railroad Corporation) has been promoting its cab signalling system building project whose purposes are the development of railroad technology and improvement in management by enhancing the safety and operational efficiency of train and reducing its improvement and maintenance costs by constructing its train operation system for the operation section of existing line of high-speed train in the Gueongbu & Honam line sections and the electrified railroad sections of major mainlines from the existing speed step wayside signalling system based on ATS system to the cab signalling system having the distance to go function based on ATP system through minimum improvement of facilities from the year of 2004. Thus, the tilting train which was developed by KRRI(Korea Railroad Research Institute) to enhance running speed of trains for existing line and is under progress of 100 thousand km driving test is expected to be tested also by installing the same ATP on-board equipment in it. However, since this ATP system is not the product made by our own domestic technology, it is impossible to change its partial function and interface in accordance with the characteristics of tilting train. In addition, even if taking into consideration of the future maintenance, the localization for ATP system will be essential. In this paper, we established a safe braking model which is the key factor for distance to go function prior to the localization of this ATP system, and simulated after conducting research on the train separation control technology for efficient separation control with the leading train[1, 2, 3, 4]. We give an overview of the structure and contents of this paper as follows. In chapter 2, considering transition in development on train control system(TCS), we give an briefing of definition of the TCS and brief development phase, high-speed railway TCS which made an copernican revolution in korean railway history and introduction of the ongoing onboard signal system in the section of existing lines. In chapter 3, we describe wayside signal system that a driver accelerate and decelerate a train in a control section according to the signal identification in the front : signal mounted in block vigilance points. We also describe block system and automatic train stop(ATS) which is used in existing lines. Moreover, we analyze problems in existing automatic train stop(ATS) and describe the needs of changing into onboard signal system presented in chapter 4. In chapter 4 we investigate why onboard signal system is used to solve the problem in wayside signal system. Further, we analyze classification and function of the onboard signal system which is used all over the world. In chapter 5, we describe the structure and the function of the system in each level with respect to the ETCS system that is the most representative in current onboard signal system. In chapter 6, as the core of this paper, we set up a safety braking model that is the key element of the Distance to go function in the ATP system localization. Further, we describe development on train separation control technology that controls distance effectively with preceding train. In details we present balise based and communication based train separation control algorithm. : respectively, i.e. ERTMS/ETCS level 1 correspond to building onboard signal system that is now in progress at home, ERTMS/ETCS level 2 and 3. Moreover, we simulate in the trial site between seoul-siheung, a typical bottleneck in korea railway. In chapter 7, we identify the possibility of the implementation of the developed train separation control technology and manufacture a miniature with micro-controller similar to the wayside/onboard control equipment.
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