[논문]철도궤도회로시스템에서 동일한 주파수를 사용하는 궤도회로 사이의 이격거리에 대한 연구

김민석; 이종우

철도궤도회로시스템에서 동일한 주파수를 사용하는 궤도회로 사이의 이격거리에 대한 연구
A Study on the Distance Between the Track Circuits Using Identical Frequency in Railway Track Circuit System 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.58 no.11, 2009년, pp.2168 - 2174

김민석 (서울산업대학교 철도전문대학원 철도전기.신호공학과) , 이종우 (서울산업대학교 철도전문대학원 철도전기.신호공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Electrical railway system consists of rolling stock, track, signal and streetcar line system. Track circuit system is a vital system due to checking the location of trains. Track circuits are divided by using frequency and isolated electrically. Currently, there is not a regulation for the distance between track circuits using identical frequency. In case of installing additional track circuits in large stations or marshalling yard, the problem which is that the signal is not exactly transmitted to the track circuit occurs due to the mutual interference. In other words, the track circuit properly is not operated on account of wrong induction current by the mutual inductance between track circuits. In this paper, we suggest the electrical model between track circuits and numerically calculate demanded parameters in electrical model. The distance between track circuits satisfying the mutual inductance which does not happen to the mutual interference phenomenon is presented about the distance of track circuit. It is proved by using Matlab and PSpice program as the amplitude of mutual induced current.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본고에서는 AF궤도회로사이의 전기적 모델을 제시하였다. 2040[Hz]인 동일한 주파수를 사용하는 궤도회로 사이에 상호 간섭 현상이 발생하지 않는 상호인덕턴스를 이용하여 레일의 길이에 따라 궤도회로 사이의 이격거리를 제시하였다.

제안 방법

본고에서는 AF궤도회로사이의 전기적 모델을 제시하였다. 2040[Hz]인 동일한 주파수를 사용하는 궤도회로 사이에 상호 간섭 현상이 발생하지 않는 상호인덕턴스를 이용하여 레일의 길이에 따라 궤도회로 사이의 이격거리를 제시하였다.
본고에서는 AF궤도회로 사이의 모델을 제시하고, 모델에 요구되는 파라미터 값을 수리적으로 계산하였고 이를 Maxwell 프로그램을 사용하여 입증하였다. 또한 궤도회로 주파수중 2040[Hz]를 기준으로 궤도회로 사이의 상호 간섭 현상이 발생하지 않는 상호인덕턴스를 정의하여 궤도회로 사이의 이격거리를 궤도회로 길이에 따라 제시한다. 이를 Matlab 및 PSpice 프로그램을 사용하여 상호 유도전류의 크기로 입증하였다.
본 논문에서는 국내 AF궤도회로 주파수인 1[kHz]～3[kHz]에서 2040[Hz]를 기준으로 하고, 1차측 궤도회로와 2차측 궤도회로의 레일의 길이는 동일하게 적용한다. 궤도회로 전압은 5[V]를 기준으로 한다[15].

대상 데이터

궤도회로의 하나의 폐색구간은 도시철도, 광역철도, 고속철도에서 약 50[m]～1500[m]을 사용한다[19]. 본 논문에서는 대표적으로 레일의 길이가 50[m], 100[m], 250[m], 500[m], 1500[m]이고, 궤도회로 주파수가 2040[Hz]인 경우에 그림 7에서 정의된 상호인덕턴스를 만족하는 궤도회로 사이의 이격거리를 식(7)을 이용하여 계산하면 표 3이다.

데이터처리

궤도회로 사이의 상호 인덕턴스는 1차측과 2차측 레일의 길이가 50[m]이고, 궤도회로 사이의 거리가 3[m]인 경우로 입증한다. 2040[Hz] 주파수를 사용하는 궤도회로 사이의 상호간섭 현상이 발생하지 않는 이격거리를 제시하고, 이를 Matlab 프로그램을 통해 입증한다. 상호간섭 현상이 발생하지 않는 이격거리를 입증하기 위해 궤도회로 사이의 상호인덕턴스에 대해 2차측 궤도회로에 유도되는 전류의 크기를 계산하여 Matlab 및 PSpice 프로그램을 통해 입증한다.
궤도회로의 전기적 특성인 레일의 저항 및 자기인덕턴스를 계산하는데 필요한 전기적 특성 값을 Maxwell 프로그램의 결과와 실제측정 결과와 비교하여 입증한다. 측정시험은 경부고속철도 1단계 자갈도상궤도에서를 기준으로 궤도회로 주파수가 2040[Hz]이고 레일의 길이가 1[m]인 경우, 레일의 저항 및 자기인덕턴스는 표 1이다[16].
본고에서는 AF궤도회로 사이의 모델을 제시하고, 모델에 요구되는 파라미터 값을 수리적으로 계산하였고 이를 Maxwell 프로그램을 사용하여 입증하였다. 또한 궤도회로 주파수중 2040[Hz]를 기준으로 궤도회로 사이의 상호 간섭 현상이 발생하지 않는 상호인덕턴스를 정의하여 궤도회로 사이의 이격거리를 궤도회로 길이에 따라 제시한다.
2040[Hz] 주파수를 사용하는 궤도회로 사이의 상호간섭 현상이 발생하지 않는 이격거리를 제시하고, 이를 Matlab 프로그램을 통해 입증한다. 상호간섭 현상이 발생하지 않는 이격거리를 입증하기 위해 궤도회로 사이의 상호인덕턴스에 대해 2차측 궤도회로에 유도되는 전류의 크기를 계산하여 Matlab 및 PSpice 프로그램을 통해 입증한다.
또한 궤도회로 주파수중 2040[Hz]를 기준으로 궤도회로 사이의 상호 간섭 현상이 발생하지 않는 상호인덕턴스를 정의하여 궤도회로 사이의 이격거리를 궤도회로 길이에 따라 제시한다. 이를 Matlab 및 PSpice 프로그램을 사용하여 상호 유도전류의 크기로 입증하였다.

이론/모형

레일의 자기인덕턴스는 Ampere 법칙을 이용하여 식(3)으로 계산한다[7].

성능/효과

본고에서 제시한 궤도회로간 이격거리를 만족하는 경우, 유도전류의 크기는 차상안테나에서 궤도회로 신호를 수신하는 전류 기준치 이하의 크기로 해석되었다. 레일의 길이가 증가함에 따라 유도전류의 크기는 감소한다.
시뮬레이션 해석결과, 레일의 저항 및 자기인덕턴스, 궤도회로 사이의 상호인덕턴스가 모두 실제 측정치 및 수리적 해석 결과와 오차가 5[%]～7[%] 사이로 해석되었다.

후속연구

본 연구는 향후 AF궤도회로를 설계시, 각 궤도회로마다 주파수 분배에 이용된다. 또한 궤도회로가 많이 설치된 대형역이나 차량기지에서 궤도회로 주파수별로 동일한 주파수를 사용하는 궤도회로 사이의 이격거리를 정하는 기준에 활용된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AF궤도회로는 무엇을 이용하여 궤도를 일정부분으로 나누어 전기적으로 절연하는가?	지상의 정보는 반송파에 실어서 레일을 통해 차상장치에 전송한다. AF궤도회로는 주파수를 이용하여 궤도를 일정부분으로 나누어 전기적으로 절연하고, 각 절연된 부분을 한 개의 회로로 구성한다. 이를 폐색이라고 정의하고 있다.
	철도신호시스템인 AF궤도회로 시스템은 무엇을 통해 열차 유무를 검지하는가?	철도신호시스템인 AF(Audio Frequency)궤도회로시스템은 전기회로인 궤도회로를 통해 열차 유무를 검지하고 지상의 정보를 차상으로 전달한다. 지상의 정보는 반송파에 실어서 레일을 통해 차상장치에 전송한다.
	AF궤도회로시스템은 지상의 정보를 무엇에 실어서 레일을 통해 차상장치에 전송하는가?	철도신호시스템인 AF(Audio Frequency)궤도회로시스템은 전기회로인 궤도회로를 통해 열차 유무를 검지하고 지상의 정보를 차상으로 전달한다. 지상의 정보는 반송파에 실어서 레일을 통해 차상장치에 전송한다. AF궤도회로는 주파수를 이용하여 궤도를 일정부분으로 나누어 전기적으로 절연하고, 각 절연된 부분을 한 개의 회로로 구성한다.

참고문헌 (20)

장석각, '무절연 가청주파수(AF) 궤도회로 시험기준 고찰', 한국철도학회 춘계학술발표대회논문집, 한국철도학회, pp.52-57, 2007
Jong-Woo Lee, 'Analysis on Voltage Rise of Rail in High speed Railway System', The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers : B, Vol.52, No.8, pp.481-485, 2003
Seoul metro, 'AF track circuit drawing on Sports Complex Station', pp.30-31, 2007
Jun-Seog Ko, 'A Study of Rail Impedance Calculation on the Slab Track', International Conference Electrical Engineering, Hong-Kong, pp.785-790, 2007
Min-Seok Kim, 'A Study on Resonance Frequency Between Rail and Reinforcing Bar in Slab Tracks', International Conference on Electrical Machines and Systems, Seoul, pp.1908-1913, 2007
W. H. Hayt, 'Engineering Circuit Analysis', McGraw-Hill, Sixth Edition, pp.433-435, 2002
R. Johm Hill, 'Train Position Detection and Track-Train Data Transmission using Audio Frequency Track Circuits', Electrical and Electronics Engineering Australia, Vol.5, No.4, pp.267-277, 1985

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Alain Gros, 'Concrete Slab Track Characterization', CSEE, pp.59-60, 2008
김민석, '콘크리트 슬래브궤도에서 철근이 ATP시스템 지상자의 주파수에 미치는 영향', 한국철도학회 논문집, 한국철도학회, Vol.11, No.6, pp.536-542, 2008

원문보기 상세보기
R. Johm Hill, 'Rail Track Distributed Transmission Line Impedance and Admittance: Theoretical Modeling and Experimental Results', IEEE, Vol.42, No.2, pp.225-241, 1993

상세보기
Min-Seok Kim, 'A Study on the Compensation Capacitor in Ballast Track Circuit', International Conference on Electrical Machines and Systems, Wuhan, pp.4182-4187, 2008
R. Feymman, 'Lecture on Physics', Seungsan, Vol.2, pp.17:12-17:14, 2004
Schelkunoff S. A, 'Transmission Theory of Plane Electromagnetic Waves', IRE, Vol.25, pp.1457-1492, 1937

상세보기
R. Feymman, 'Lecture on Physics', Seungsan, Vol.1, pp.23:1-23:9, 2004
CSEE&Pfleiderer, 'Assembly for UM71 Track Circuit Measurement on Pfleiderer RHEDA 2000 Test Track', pp.112-113, 2005
CSEE, 'Ballast Track Characterization RHEDA2000 Report', pp.53-55, 2003
김민석, '콘크리트 슬래브궤도에서 레일과 철근 사이의 결합계수에 대한 연구', 한국철도학회 논문집, 한국 철도학회, Vol.12, No.3, pp.405-411, 2009

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박기범, '고속선 궤도회로 결함진단을 위한 내부 모델링', 한국철도학회 추계학술발표대회논문집, 한국철도학회, pp.32-38, 2006
David K. Cheng, 'Fundamentals of engineering electromagnetics', Pearson Education, pp.292-293, 2002
한국철도기술연구원, '콘크리트궤도에서의 적정 신호 장치 및 전철보호장비 설치방안 도출연구', 궤도토목연구팀, pp.82-90, 2007

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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