경부고속철도는 운영환경(차량,구배,곡선,시설물 등)에 따라 궤도회로를 여러 개의폐색으로 분할하여 운행하는 고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행된다. 고정폐색방식 열차제어시스템은 선행열차의 점유폐색을 기준으로 진입/진출폐색속도, 목표거리, 감속도와 같은 운행정보를 차상열차제어장치로 전송하여 연속적으로 열차를 제어하는 방식으로, 경부고속철도 열차제어시스템은 열차가 해당 폐색의 진입/진출속도를 초과할 경우, 비상제동명령을 내려 열차의 안전한 운행을 보장한다. 본 논문에서는 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드의 생성원리를 분석하여, 최고운행속도와 운행차량특성에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드에 따른 운행시격 분석을 통해 열차 운행효율을 분석하였다. 이와 같은 연구는 기존 고속철도의 증속 및 신규 고속철도 열차제어시스템 설계 자료로 활용될 수 있다.
경부고속철도는 운영환경(차량,구배,곡선,시설물 등)에 따라 궤도회로를 여러 개의폐색으로 분할하여 운행하는 고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행된다. 고정폐색방식 열차제어시스템은 선행열차의 점유폐색을 기준으로 진입/진출폐색속도, 목표거리, 감속도와 같은 운행정보를 차상열차제어장치로 전송하여 연속적으로 열차를 제어하는 방식으로, 경부고속철도 열차제어시스템은 열차가 해당 폐색의 진입/진출속도를 초과할 경우, 비상제동명령을 내려 열차의 안전한 운행을 보장한다. 본 논문에서는 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드의 생성원리를 분석하여, 최고운행속도와 운행차량특성에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드에 따른 운행시격 분석을 통해 열차 운행효율을 분석하였다. 이와 같은 연구는 기존 고속철도의 증속 및 신규 고속철도 열차제어시스템 설계 자료로 활용될 수 있다.
Kyung-Bu High Speed Railway is operated in train control system(tcs) of fixed block operated in a way of dividing track circuits into several blocks in accordance with operation circumstances such as rolling stocks, grade, curves and facilities. The TCS of fixed block system refers to a continuous t...
Kyung-Bu High Speed Railway is operated in train control system(tcs) of fixed block operated in a way of dividing track circuits into several blocks in accordance with operation circumstances such as rolling stocks, grade, curves and facilities. The TCS of fixed block system refers to a continuous train control system, which transfers operational information such as entry and exit speed, distance-to-go, and deceleration etc. into on-board train control equipment on the basis of block occupancy of a preceding train. It guarantees a safe operation of trains by giving an emergency braking order, in case that a train exceeds an entry and exit speed of a corresponding block. In this paper, we analyze the speed control code deducing in accordance with maximum operation speed and characteristics of rolling stocks by analyzing principles of generation of speed control code allocated in blocks for safe operation, then train operational efficiency was analyzed by means of analysis of operation headway in accordance with the deduced speed control code. This study will be used to design in case of getting an increase in speed for existing high speed line or new high speed line TCS.
Kyung-Bu High Speed Railway is operated in train control system(tcs) of fixed block operated in a way of dividing track circuits into several blocks in accordance with operation circumstances such as rolling stocks, grade, curves and facilities. The TCS of fixed block system refers to a continuous train control system, which transfers operational information such as entry and exit speed, distance-to-go, and deceleration etc. into on-board train control equipment on the basis of block occupancy of a preceding train. It guarantees a safe operation of trains by giving an emergency braking order, in case that a train exceeds an entry and exit speed of a corresponding block. In this paper, we analyze the speed control code deducing in accordance with maximum operation speed and characteristics of rolling stocks by analyzing principles of generation of speed control code allocated in blocks for safe operation, then train operational efficiency was analyzed by means of analysis of operation headway in accordance with the deduced speed control code. This study will be used to design in case of getting an increase in speed for existing high speed line or new high speed line TCS.
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문제 정의
본 논문에서는 열차 이동을 운동방정식으로 모델링하여, 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드 산출식을 도출하고, 경부고속철도에 사용중인 속도제어코드로 이를 검증하였다. 또한, 최고운행속도 증속(350km/h, 370km/ h, 400km/h)과 운행차량특성(KTX, HEMU-400X)에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드로 운행시격을 분석하였다.
본 논문에서는 열차이동을 운동에너지 법칙을 수학 모델링하여, 고속철도 열차제어시스템 속도제어코드를 도출하고, 경부고속철도를 대상으로 검증을 수행하였다. 또한 검증된 산출식을 이용하여 차량의 특성, 최고운행속도에 따른 속도 제어코드 및 운전시격을 분석하였다.
가설 설정
열차의 속도변화에 따른 열차이동을 운동에너지법칙으로 모델링 하기 위해, Fig. 2와 같이, 평지에서 열차이동을 가정한다. 열차의 초기위치 A에서 속도는 V1, 거리는 S1, 중량은 M이고, S만큼 이동 후 B지점에서의 열차 속도는 V2, 거리는 S2, 중량은 M이다.
제안 방법
본 논문에서는 열차이동을 운동에너지 법칙을 수학 모델링하여, 고속철도 열차제어시스템 속도제어코드를 도출하고, 경부고속철도를 대상으로 검증을 수행하였다. 또한 검증된 산출식을 이용하여 차량의 특성, 최고운행속도에 따른 속도 제어코드 및 운전시격을 분석하였다. KTX, HEMU-400X차량을 대상으로 최고운행속도를 300km/h에서 350km/h로 증속했을 때, 두 차량 모두 속도제어단계 330, 350이 추가되고, 370km/h으로 증속했을 때, 330,350,370이 400km/h로 증속했을 때, KTX의 경우, 330, 350, 370,400의 속도제어단계가 HEMU-400X의 경우 310, 340, 360, 380, 400 또는 330, 350, 370, 400, 또는 330, 350, 380, 400가 추가되야 함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 열차 이동을 운동방정식으로 모델링하여, 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드 산출식을 도출하고, 경부고속철도에 사용중인 속도제어코드로 이를 검증하였다. 또한, 최고운행속도 증속(350km/h, 370km/ h, 400km/h)과 운행차량특성(KTX, HEMU-400X)에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드로 운행시격을 분석하였다. 이와 같은 연구는 기존 고속철도의 증속 및 신규 고속철도 열차제어시스템 설계를 위한 자료로 활용될 수 있다.
본 논문에서는 열차이동모델인 수식 (2)를 적용하여 최고 운행속도는 300km/h, 350km/h, 370km/h, 400km/이고, 증속에 따른 시설물(토목, 궤도, 노반)의 변경이 가능 할 때, KTX, HEMU-400X 차량(현재 개발중) 특성에 따른 속도제어코드를 도출하였다. HEMU-400X 차량의 경우, 차세대고속철도사업단으로부터 현재까지 개발된 차량특성정보를 입수하였으며, 관련 특성정보는 향후 갱신이 가능하다.
있었다. 이러한 결과는 경부고속철도에 기 장착된 열차제어시스템과의 호환성을 고려한 것으로, 기존의 속도코드를 그대로 유지하면서, 필요한 속도제어단계만 추가하였다.
성능/효과
또한 검증된 산출식을 이용하여 차량의 특성, 최고운행속도에 따른 속도 제어코드 및 운전시격을 분석하였다. KTX, HEMU-400X차량을 대상으로 최고운행속도를 300km/h에서 350km/h로 증속했을 때, 두 차량 모두 속도제어단계 330, 350이 추가되고, 370km/h으로 증속했을 때, 330,350,370이 400km/h로 증속했을 때, KTX의 경우, 330, 350, 370,400의 속도제어단계가 HEMU-400X의 경우 310, 340, 360, 380, 400 또는 330, 350, 370, 400, 또는 330, 350, 380, 400가 추가되야 함을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 경부고속철도에 기 장착된 열차제어시스템과의 호환성을 고려한 것으로, 기존의 속도 코드를 그대로 유지하면서, 필요한 속도제어단계만 추가하였다.
이러한 결과는 경부고속철도에 기 장착된 열차제어시스템과의 호환성을 고려한 것으로, 기존의 속도 코드를 그대로 유지하면서, 필요한 속도제어단계만 추가하였다. 또한, 운전시격은 경부고속철도의 운전시격 요구사항인 3분이내를 만족하며, 열차 안전거리를 유지하기 위한 폐색의 수가 증가할수록 운전시격이 증가하였고, 신규개발중인 HEMU-400X차량을 운행했을 때 운전시격이 더 짧아짐을 확인할 수 있었다.
수식 (2)의 적용결과, 300km/h에서 350km/h로 증속했을 때, 두 차량 모두 속도제어단계 330, 350이 추가되고, 370km/h으로 증속했을 때, 330,350,370이 400km/h로 증속했을 때, KTX의 경우, 330, 350, 370,400의 속도제어단계가 HEMU-400X의 경우 310, 340, 360, 380, 400 또는 330, 350, 370, 400, 또는 330, 350, 380, 400가 추가되야 함을 확인할 수 있었다. 있었다.
최고운행속도와 차량에 따른 운전시격을 계산한 결과, 모든 조건에서 운전시격은 경부고속철도의 운전시격 요구사항인 3분이내를 만족하며, 열차 안전거리를 유지하기 위한 폐색의 수가 증가할수록 운전시격이 증가하였고, 신규개발중인 HEMU-400X차량을 운행했을 때 운전시격이 더 짧아짐을 확인할 수 있었다.
후속연구
속도제어코드는 고정폐색 열차제어시스템 설계를 위한 기본 요건으로, 속도제어코드를 이용하여, 고속철도 열차제어시스템의 기본설계인 폐색분할을 수행할 수 있다. 따라서, 기존의 경부고속철도 증속 및 신규 고속철도 건설시, 본 논문에서 수립한 속도제어코드가 활용될 수 있으며, 본 논문의 연구성과를 기반으로 고속철도 폐색분할에 대한 연구를 수행할 것이다.
또한, 최고운행속도 증속(350km/h, 370km/ h, 400km/h)과 운행차량특성(KTX, HEMU-400X)에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드로 운행시격을 분석하였다. 이와 같은 연구는 기존 고속철도의 증속 및 신규 고속철도 열차제어시스템 설계를 위한 자료로 활용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고정폐색방식 열차제어시스템은 어떤 방식인가?
경부고속철도는 운영환경(차량,구배,곡선,시설물 등)에 따라 궤도회로를 여러 개의폐색으로 분할하여 운행하는 고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행된다. 고정폐색방식 열차제어시스템은 선행열차의 점유폐색을 기준으로 진입/진출폐색속도, 목표거리, 감속도와 같은 운행정보를 차상열차제어장치로 전송하여 연속적으로 열차를 제어하는 방식으로, 경부고속철도 열차제어시스템은 열차가 해당 폐색의 진입/진출속도를 초과할 경우, 비상제동명령을 내려 열차의 안전한 운행을 보장한다. 본 논문에서는 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드의 생성원리를 분석하여, 최고운행속도와 운행차량특성에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드에 따른 운행시격 분석을 통해 열차 운행효율을 분석하였다.
고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행되는 경부고속철도는 어떻게 안전한 운행을 보장하는가?
경부고속철도는 운영환경(차량,구배,곡선,시설물 등)에 따라 궤도회로를 여러 개의폐색으로 분할하여 운행하는 고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행된다. 고정폐색방식 열차제어시스템은 선행열차의 점유폐색을 기준으로 진입/진출폐색속도, 목표거리, 감속도와 같은 운행정보를 차상열차제어장치로 전송하여 연속적으로 열차를 제어하는 방식으로, 경부고속철도 열차제어시스템은 열차가 해당 폐색의 진입/진출속도를 초과할 경우, 비상제동명령을 내려 열차의 안전한 운행을 보장한다. 본 논문에서는 안전한 운행을 위해 폐색에 할당되는 속도제어코드의 생성원리를 분석하여, 최고운행속도와 운행차량특성에 따른 속도제어코드를 도출하고, 도출된 속도제어코드에 따른 운행시격 분석을 통해 열차 운행효율을 분석하였다.
경부고속철도는 어떤 방식의 열차제어시스템으로 운행되는가?
경부고속철도는 운영환경(차량,구배,곡선,시설물 등)에 따라 궤도회로를 여러 개의폐색으로 분할하여 운행하는 고정폐색방식의 열차제어시스템으로 운행된다. 고정폐색방식 열차제어시스템은 선행열차의 점유폐색을 기준으로 진입/진출폐색속도, 목표거리, 감속도와 같은 운행정보를 차상열차제어장치로 전송하여 연속적으로 열차를 제어하는 방식으로, 경부고속철도 열차제어시스템은 열차가 해당 폐색의 진입/진출속도를 초과할 경우, 비상제동명령을 내려 열차의 안전한 운행을 보장한다.
참고문헌 (7)
Y.S. Cheon, S.H. Ahn, C.S. Kim (2010) A Study on the Driving Regulation of the Urban Railway Electric Multiple Units with Block Systems Block system, Journal of the Korean Society for Railway, 13(1), pp. 92-98.
ATC Functional Description (2004) Ansaldo STS.
S.H. Chang, G.Y. An, J.H. Lee, K.M. Lee (2010) A Study on Speed-Up Technology for Train Control System of High Speed Line, 2010 Autumn conference, pp. 202-202.
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