[논문]시뮬레이션을 통한 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문 적용성 검토

강희찬; 김현; 정연식

doi:10.12815/kits.2013.12.2.022

시뮬레이션을 통한 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문 적용성 검토
Feasibility analysis of RPSD(Rope type Platform Safe Door) on the simulation 원문보기

韓國ITS學會論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.12 no.2, 2013년, pp.22 - 29

강희찬 (한국교통연구원 철도정책.기술본부 철도운영기술연구실) , 김현 (한국교통연구원 철도정책.기술본부 철도운영기술연구실) , 정연식 (한국교통연구원 교통안전.도로본부 교통안전.자전거 연구실)

초록
AI-Helper

기존의 승강장 안전문은 철도 차량의 출입문과 승강장 안전문이 1:1로 매칭이 되어야만 사용이 가능하기 때문에 다양한 열차가 정차하는 승강장에는 적용이 매우 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제시된 승강장 안전문이 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문(Rope type Platform Safe Door : RPSD)이다. 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문은 승강장 안전문이 위에서 아래로 닫히고 승강장 안전문의 상하 이동을 위한 기둥은 20~40m 간격으로 설치되기 때문에 열차의 길이 및 출입문 위치, 출입문 개수와 상관없이 다양한 열차가 혼용하여 사용할 수 있도록 설계되었다. 본 논문에서는 다양한 열차가 정차하는 영등포역 일반열차 승강장에 기존 PSD 및 RPSD의 적용이 가능한지를 시뮬레이션을 통해 검토하였다. 검토결과 기존의 PSD는 시공, 안전, 비용상 문제가 발생할 것으로 파악되었으나, RPSD의 경우에는 적용에 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The platform safety door is difficult to install in platform because the doors of railway vehicles and existing Passenger Safety doors should be alined. To be able to solve this problem, we propose the use of Rope Type Platform Safe Door (RPSD) which is a vertically retractable platform that is designed to close from top to bottom. This platform has installed safety gate pillars at intervals of 20-40 m which accommodates different types of train regardless of train length, gate opening and location. In this paper, we reviewed the application of existing PSD and RPSD in various train stops in Seoul Gyeongbu Line platform. The results of the review showed that the existing PSD may cause problem in construction, safety and cost efficiency. The use of RPSD however shows that minimal problems will be encountered.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

RPSD의 적용 가능성을 알아보기 위해 여러 종류의 열차가 정차하는 일반철도 역사의 경우를 살펴보았다. 수도권의 일반철도 역사의 경우 KTX, 새마을, 무궁화, 누리로 중 일부가 정차하게 되는데 본 연구에서는 이러한 여러 종류의 열차가 정차할 때 기존의 PSD의 적용이 가능한지, RPSD의 경우는 적용이 가능한지를 분석하고자 한다.
본 논문에서는 RPSD의 적용 가능성을 검토하였다. 적용가능성을 판단하기 위해 다양한 철도가 정차하는 상황을 가정하여 RPSD가 해당 차량들을 모두 수용할 수 있는지를 미시적 교통 시뮬레이션 모델(Microscopic traffic simulation model)을 통해 분석하였으며, 우리나라의 대표적인 철도역 중 하나인 영등포역 승강장에 정차하는 KTX, 새마을(Saemaeul), 무궁화(Mugunghwa), 누리로(Nuriro) 4개의 차량이 하나의 역사에 정차할 경우 RPSD로 수용이 가능한지를 검토하여 적용성을 판단하였다.
본 논문에서는 여러 종류의 열차가 정차하는 승강장의 안전을 확보하기 위해 제안된 RPSD의 사용성을 대해 검토하였다. 4종의 열차가 정차하는 영등포역에 기존의 PSD를 설치할 경우 시공상, 안전상, 비용상 적용이 매우 어려운 것으로 나타났으며, RPSD를 20m 간격으로 설치할 경우에는 4종의 열차에 달린 총 47개 열차 출입문 중 7개의 문을 제외하고는 적용에 문제가 없었고, 7개의 출입문도 5개의 RPSD 기둥을 2m 이내로 이동함으로서 간섭문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다.
RPSD의 적용 가능성을 알아보기 위해 여러 종류의 열차가 정차하는 일반철도 역사의 경우를 살펴보았다. 수도권의 일반철도 역사의 경우 KTX, 새마을, 무궁화, 누리로 중 일부가 정차하게 되는데 본 연구에서는 이러한 여러 종류의 열차가 정차할 때 기존의 PSD의 적용이 가능한지, RPSD의 경우는 적용이 가능한지를 분석하고자 한다.

제안 방법

RPSD의 가장 기본적인 설치 형태인 20m 간격으로 RPSD를 설치했을 경우 ktx20량 새마을 9량, 무궁화 9량, 누리로 4량에 대해 RPSD 기둥 설치로 인한 출입구 별 간섭 여부를 분석하였다.
RPSD의 길이, 기둥의 폭 등 기본사양을 조사하여, 대상 승강장에 RPSD를 설치할 경우 차량별로 차량의 출입문을 통해 승하차하는데 문제가 없는지를 시뮬레이션을 통해 검토한다.
RPSD의 적용성을 분석하기 위하여 현재 대구도시철도 문양역에 설치하기 위해 작성된 RPSD 기술 사영서를 바탕으로 RPSD 전체 길이, 기둥의 폭 등 기본 사양에 대해 조사하였다.
기준열차의 실제 크기(길이, 너비, 승하차 도어 위치 등)에 따라 시뮬레이션에 사용할 3D 모델을 작성하여 시뮬레이션의 신뢰성을 높였다.
대상역사에 정차하는 열차의 차량편성, 편성길이 등 기본적인 재원을 조사하고, 본 연구를 위해 필요한 개별 차량 별 길이를, 열차를 구성하는 차량 종류별로(동력차, 객차 등) 조사하고, 출입문의 위치, 출입문의 폭 등도 상세히 조사한다.
모든 차량의 출입문 위치를 조사하고, 승강장에 출입문 위치마다 안전문을 설치할 경우 실제로 설치가 가능한지에 대해 분석한다.
분석을 위해 영등포역 일반철도 승강장에 정차하는 KTX, 새마을, 무궁화, 누리로의 차량편성, 길이 등 열차의 기본 사양에 대해 조사를 실시하였다.
본 논문에서는 RPSD의 적용 가능성을 검토하였다. 적용가능성을 판단하기 위해 다양한 철도가 정차하는 상황을 가정하여 RPSD가 해당 차량들을 모두 수용할 수 있는지를 미시적 교통 시뮬레이션 모델(Microscopic traffic simulation model)을 통해 분석하였으며, 우리나라의 대표적인 철도역 중 하나인 영등포역 승강장에 정차하는 KTX, 새마을(Saemaeul), 무궁화(Mugunghwa), 누리로(Nuriro) 4개의 차량이 하나의 역사에 정차할 경우 RPSD로 수용이 가능한지를 검토하여 적용성을 판단하였다.
조사된 4종의 열차가 정차하는 승강장에 일반적인 PSD를 설치할 경우 안전문 설치 필요 위치를 알아보기 위해, 4종의 열차가 동일 위치에 정차 하였을 경우에 대해 열차 별 출입문 위치를 4량씩 도식화 하였다.

대상 데이터

3종 이상의 열차가 정차하는 역사로는 서울역, 용산역, 영등포 역 등 매우 많은 역이 있으나, 본 연구에서는 가장 많은 종류의 열차(KTX, 새마을, 무궁화, 누리로)가 정차하는, 우리나라의 대표적인 역 중 하나인 영등포역을 대상으로 선정하였다. 영등포역을 대상으로 선정한 이유는 일반철도 선로가 방향별로 2개이기 때문에 승강장에 여러 종의 열차가 자주 혼용되어 정차하는 역이기 때문이다.
대상역사는 3종 이상의 열차를 이용할 수 있는 역사로서 PDS나 RPSD가 설치되지 않은 역사를 대상으로 한다. 구체적으로는 역사 내 승강장 중 3종 이상의 열차가 정차하는 승강장을 분석 대상으로 한다.
대상역사는 3종 이상의 열차를 이용할 수 있는 역사로서 PDS나 RPSD가 설치되지 않은 역사를 대상으로 한다. 구체적으로는 역사 내 승강장 중 3종 이상의 열차가 정차하는 승강장을 분석 대상으로 한다.
열차의 편성은 매우 다양하지만, 현재 가장 많이 운영되는 편성인 KTX는 동력차(power driving car), 동력객차(power driving and Passenger car), 객차(passenger car)를 포함한 차량 편성 20량, 새마을은 동력객차, 객차를 포함한 9량, 무궁화는 동력차, 객차를 포함한 9량, 누리로는 동력객차, 객차를 포함한 4량 1편성을 시뮬레이션 대상으로 선정하였다.

이론/모형

RPSD의 적용성을 정확히 분석하기 위해 열차의 모델링이 가능하고 특히 3D를 통한 시각적 분석이 용이하여 RPSD의 운영환경을 실제와 같이 표현함으로서 RPSD의 적용성을 시각적으로 검토할 수 있는 독일 PTV사(社)의 Microscopic Traffic Simulation Program인 VISSIM을 활용하였다.

성능/효과

본 논문에서는 여러 종류의 열차가 정차하는 승강장의 안전을 확보하기 위해 제안된 RPSD의 사용성을 대해 검토하였다. 4종의 열차가 정차하는 영등포역에 기존의 PSD를 설치할 경우 시공상, 안전상, 비용상 적용이 매우 어려운 것으로 나타났으며, RPSD를 20m 간격으로 설치할 경우에는 4종의 열차에 달린 총 47개 열차 출입문 중 7개의 문을 제외하고는 적용에 문제가 없었고, 7개의 출입문도 5개의 RPSD 기둥을 2m 이내로 이동함으로서 간섭문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다. 이 결과는 PSD활성화에서 가장 문제가 되는 여러 열차의 다양한 출입문을 수용할 수 있는가에 대해 긍정적인 결과를 얻었다는데 매우 큰 의미가 있다.
KTX, 새마을, 무궁화, 누리로 등 모든 열차의 출입문을 영향 없이 사용하기 위해서는, 위의 표와 같이 RPSD의 기둥을 2m 이내로 약간씩 이동해야 하는 것으로 분석되었다. 해당 거리만큼 이동했을 경우 RPSD 기둥의 간섭 여부를 시뮬레이션을 통해 분석한 결과 KTX, 새마을, 무궁화 누리로 모든 열차의 출입문을 이용하는데 문제가 없는 것으로 나타났다.
RPSD의 기본사양을 조사한 결과 RPSD의 기본 폭은 20m이며(40m까지 증대 가능), 하차에 영향을 줄 수 있는 주 기둥(Main post)의 폭은 0.425m, 와이어의 처짐을 방지하기 위한 가운데 보조기둥(Balance post)의 폭은 0.4m인 것으로 나타났다.
다만 본 논문에서는 출입문의 위치 및 폭만을 고려하였고, 승강장 전체에 RPSD를 설치하는 것으로 가정하는 등 제약조건을 두었으나, 예를 들어 일반적인 도시철도가 1량에 출입문이 4개인 것과는 달리 일반철도는 출입문이 1량에 1~2개로 적기 때문에 실제 일반철도에 RPSD를 적용할 경우 승강장 전체에 RPSD를 설치하는 것이 효율적인지, 출입문이 위치하는 구역에만 RPSD를 설치하고 나머지는 고정 구조물을 설치하는 것이 좋은지 등 실제 적용을 위해 고민해야하는 사항이 매우 다양하다.
분석결과 누리로 4번째 차량(동력객차)의 출입문과 무궁화호의 8번째 차량(객차)의 앞문 새마을호의 3번째 차량(객차) 및 6번째 차량의 출입문, KTX 8번째 차량(객차), 12번째 차량(동력객차) 14번째 차랭(객차)의 출입문이 RPSD의 기둥에 영향을 받는 것으로 나타났다.
KTX, 새마을, 무궁화, 누리로 등 모든 열차의 출입문을 영향 없이 사용하기 위해서는, 위의 표와 같이 RPSD의 기둥을 2m 이내로 약간씩 이동해야 하는 것으로 분석되었다. 해당 거리만큼 이동했을 경우 RPSD 기둥의 간섭 여부를 시뮬레이션을 통해 분석한 결과 KTX, 새마을, 무궁화 누리로 모든 열차의 출입문을 이용하는데 문제가 없는 것으로 나타났다.

후속연구

본 논문에서 제시된 RPSD는 일반열차와, 도시철도에 모두 설치가 가능하므로, PSD의 필요성을 느끼고 있으나 다양한 열차의 정차로 인해 PSD의 도입이 어려운 역사에 설치되어 전 세계 모든 시민이 안전하게 철도를 이용하는데 기여할 것으로 기대되는 기술이다. 이 기술을 더욱 효율적으로 활용하기 위해 경제성, 환경, 비용 측면에서 추가적인 많은 연구가 필요하다.
본 논문에서 제시된 RPSD는 일반열차와, 도시철도에 모두 설치가 가능하므로, PSD의 필요성을 느끼고 있으나 다양한 열차의 정차로 인해 PSD의 도입이 어려운 역사에 설치되어 전 세계 모든 시민이 안전하게 철도를 이용하는데 기여할 것으로 기대되는 기술이다. 이 기술을 더욱 효율적으로 활용하기 위해 경제성, 환경, 비용 측면에서 추가적인 많은 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뉴욕의 지하철에서 기존의 승강장 안전문 설치 및 운영이 어려운 이유는?	우리나라의 경우 지하철(도시철도) 역사에는 대부분 차량길이와 출입문 위치가 같은 차량이 정차하지만, 뉴욕의 경우 역에 정차하는 차량의 종류가 다양하고 출입문의 위치도 제각각이기 때문에 기존의 승강장 안전문 설치 및 운영이 어렵다. 기존의 승강장 안전문은 철도 차량과 승강장 안전문이 1:1로 매칭이 되어야만 사용이 가능하기 때문에 열차마다 출입문의 위치가 다양한 뉴욕지하철에는 적용이 어려운 것이다.
	PSD는 어떤 역할을 하는가?	PSD는, 플랫폼 스크린도어, 혹은 승강장 안전문이라고 하며, 사전적 의미로는 철도승강장 위에 선로와 격리되는 고정벽(스크린)과 가동문을 설치해 차량의 출입문과 연동하여 개폐되도록 하는 승강장 안전 지원 장치 또는 그러한 시스템을 말한다. 전동차가 승강장 홈에 완전히 멈추어 서면 전동차 문과 함께 열려 승객의 안전 확보와 함께 전동차로 인한 소음·먼지·강풍 등을 줄이고, 승객이 고의나 실수로 선로에 빠지는 것을 막아주는 역할을 한다. 영국에서 처음으로 도입한 이래 프랑스·일본·홍콩 등의 지하철도 역에서 적용하고 있으며, 한국에서는 2004년 광주지하철 1호선에 최초로 설치되어 운영되었다.
	로프타입 상하개폐식 승강장 안전문은 어떻게 설계되어있는가?	이러한 문제를 해결하기 위해 제시된 승강장 안전문이 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문(Rope type Platform Safe Door : RPSD)이다. 로프타입 상하개폐식 승강장 안전문은 승강장 안전문이 위에서 아래로 닫히고 승강장 안전문의 상하 이동을 위한 기둥은 20~40m 간격으로 설치되므로 열차의 길이 및 출입문 위치, 출입문 개수와 상관없이 다양한 열차가 혼용하여 사용할 수 있도록 설계되어 있다.

참고문헌 (10)

S. W. Kim, K. C. Seong, B. K. Kang, "The Study of Introducing the Screen Door in Subway Station" Korea institute of healthcare architecture journal, vol. 10 no. 2, 2004
J. K. Kim, "A Study on the improvement in safety after the installation pf Platform Screen Door", Seoul national university of science and technology, Paper of masters degree, 2008
J. S. Kim, J. G. Shon, "Development of High Reliability Monitoring and Control System for Platform Screen Door", Korea institute of electrical engineers journal, Vol. 59 No.2, 2010
C. H. Woo, J. G. Son, J. S. Kim, "The proto-type manufacturing and field application of the DCU for PSD", Korea institute of electrical engineers The 42th conference, 2011
S. H. Lee, "The introduction of platform screen door in the subway station", Seoul national university of science and technology, Paper of masters degree, 2004
Korail, "Detailed rules of train driving", Article 7, 2005
Hyundai elevator co., "Introduce of PSD control method", 2006
PTV-Vision. VISSIM 5.40 User Manual, PTV AG, 2012
PTV-Vision. VISSIM 5.40-07 COM Interface Manual, PTV AG, 2012
Doosan encyclopedia 'platform screen door', Mar., 10, 2013

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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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