[논문]ETCS-L2 차상 속도 프로파일 설계에 대한 연구

이종성; 전재훈; 정경장; 강덕원

doi:10.7782/jksr.2014.17.5.349

ETCS-L2 차상 속도 프로파일 설계에 대한 연구
A Study on the Design of Onboard Speed Profile of the ETCS-L2 System 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.17 no.5 = no.84, 2014년, pp.349 - 354

이종성 (Hyundai Rotem R&D Center) , 전재훈 (Hyundai Rotem R&D Center) , 정경장 (Hyundai Rotem R&D Center) , 강덕원 (Hyundai Rotem R&D Center)

초록
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신호시스템은 외국의 경우에는 이미 ETCS LEVEL 2 시스템이 적용되었는데 이는 ETCS LEVEL 1에서 무선 통신을 이용하여 열차를 연속 제어 하는 기능이 추가된 것이다. 더욱이 ETCS LEVEL 2 시스템을 적용한 영업 노선은 점점 확산되고 있는 추세이다. 이에 따라, 국내에서도 향후 LEVEL 2 적용을 위해 관련 핵심기술 개발을 진행하고 있다. ETCS LEVEL 2 시스템의 핵심기술은 열차 방호를 위한 ATP 기능을 열차 운행 중 LEVEL 1 과 같은 비연속적 제어에서 발전하여 연속적으로 실행함으로써 승객의 안전성을 높인 상향 시스템 모델이다. 본 논문에서는 ETCS LEVEL 2 시스템을 위한 차상 속도 프로파일 설계 방안에 대한 연구를 기술하고 ETCS 적용을 위한 예상 결과를 고찰해본다.

Abstract ▼ AI-Helper

Other foreign countries already apply ETCS LEVEL 2 in signaling systems. It provides added functions to control a train using wireless communication compared with ETCS LEVEL 1. Nowadays, the ETCS LEVEL 2 system is being applied on revenue services more and more frequently. Therefore, it is necessary to develop ETCS LEVEL 2 to apply in this country. The advanced technology of the ETCS LEVEL 2 system provides continuous control for train protection, and ATP function, by comparing discontinuous controls on ETCS LEVEL 1. ETCS LEVEL 2 is a better system model for improving passenger safety. This paper describes the design of an onboard speed profile for the ETCS LEVEL 2 system and it forecasts the future of ETCS.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 ETCS LEVEL 2 ATP 신호시스템의 MRSP 결정 알고리즘과 상용제동 프로파일 및 비상제동 프로파일 생성 알고리즘을 제시하고 제동 프로파일을 구하는 SCADE Suite 모델을 구현하여 시뮬레이션을 통해 상용 제동 프로파일 및 비상 제동 프로파일의 생성을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 열차 가변 정보 및 지상 인프라 제한속도를 이용한 MRSP 설정 방법을 통해 ATP 속도 프로파일을 구하기 위한 MRSP를 얻을 수 있으며 현재 국산화로 개발 진행 중인 ETCS LEVEL 2 차상 신호장치에 본 논문의 제동 프로파일 생성 방법을 적용하여 시뮬레이션 결과에서 안전 마진이 확보된 ATP 속도 프로파일을 얻을 수 있었다.
ETCS 시스템은 간선형의 일반, 화물열차와 고속열차에 공통적으로 적용될 수 있으며 안전한 열차 제어를 위해 각 열차 별 특성이 고려된 ATP 시스템은 중요한 기능을 한다. 본 논문은 ETCS ATP 시스템의 안전열차제어를 위한 MRSP 결정 알고리즘과 상용제동 프로파일 및 비상제동 프로파일 생성 알고리즘을 고안하고 모델링을 통해 이를 구현하고 시뮬레이션한 결과를 기술하였다.

제안 방법

1과 같다. ETCS-L2 신호시스템의 ATP 속도 프로파일 기능은 RBC(Radio Block Center) 지상시스템으로부터 수신 된 제한 속도 값 중 가장 제한적인 값을 MRSP로 설정하고 차상의 속도검지장치로부터 열차 현재 속도와 비교하여 속도 초과시 제동체결을 통해 열차 방호기능을 수행한다. 수신되는 제한 속도 값 종류는 열차 운행 구간별, 구간에서 설정한 축중 별, ETCS 모드별로 정해질 수 있다.
MRSP는 각 구간 별로 90km/h → 60km/h → 30km/h →90km/h → 60km/h로 변화되며 각 구간의 길이(D_DTG)는 24000cm, 16000cm, 16000cm, 22000cm, 17000cm로 설정하였다.

대상 데이터

시뮬레이션은 MRSP 구간을 총 5 구간으로 설정하여 진행하였다. Table 3은 각 구간별로 시뮬레이션에 사용된 입력 데이터 값을 나타낸다.

데이터처리

MRSP에 대한 상용제동 프로파일과 비상제동 프로파일의 생성은 SCADE Suite 툴을 이용하여 구현한 모델링과 시뮬레이션을 통해 확인하였다. SCADE Suite 툴은 Operator 라고 부르는 함수 단위의 모델링을 통해 C 소스코드 생성이 가능하며 생성된 코드에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

성능/효과

(2) 정적 속도 프로파일은 열차 최대 속도, 구간별 구배 및 커브, 터널여부 등 지리적인 제한속도, 모드 별 제한속도, 열차 축중에 따른 제한 속도로 구성된다.
(3) 열차 운행 구간에서 이동권한까지 중 정적 속도 프로파일에서 가장 제한적인 값이 MRSP로 선택된다.
(5) 속도 감시는 열차의 현재 속도가 제동 체결 허용치를 초과할 경우 I/O를 통해 제동 명령이 가해진다. 상태정보가 DMI에 현시된다.
굵은 선은 상용제동 프로파일이며 실선은 비상 제동 프로파일이다. MRSP 값 이내에서 열차 속도 운행 시 제동 체결 개입 없음을 확인하였다. 그리고 제동 체결을 위한 EB와 FSB의 V_Target 값은 MRSP와 V_STATIC 값 변화에 따라 변하면서 그래프와 같이 프로파일이 생성됨을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
MRSP 값 이내에서 열차 속도 운행 시 제동 체결 개입 없음을 확인하였다. 그리고 제동 체결을 위한 EB와 FSB의 V_Target 값은 MRSP와 V_STATIC 값 변화에 따라 변하면서 그래프와 같이 프로파일이 생성됨을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
본 논문에서는 ETCS LEVEL 2 ATP 신호시스템의 MRSP 결정 알고리즘과 상용제동 프로파일 및 비상제동 프로파일 생성 알고리즘을 제시하고 제동 프로파일을 구하는 SCADE Suite 모델을 구현하여 시뮬레이션을 통해 상용 제동 프로파일 및 비상 제동 프로파일의 생성을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 열차 가변 정보 및 지상 인프라 제한속도를 이용한 MRSP 설정 방법을 통해 ATP 속도 프로파일을 구하기 위한 MRSP를 얻을 수 있으며 현재 국산화로 개발 진행 중인 ETCS LEVEL 2 차상 신호장치에 본 논문의 제동 프로파일 생성 방법을 적용하여 시뮬레이션 결과에서 안전 마진이 확보된 ATP 속도 프로파일을 얻을 수 있었다. 그러나 본 논문에서 시뮬레이션에 사용한 상수 파라미터의 경우 현차 시험을 통하여 수치와 조건에 맞게 수정 보완될 수 있을 것이다.
12는 SCADE Suite를 이용하여 구현한 모델링의 시뮬레이션 실행 결과 그래프이다. 점선으로 표시된 MRSP 값의 변화에 따른 비상제동 프로파일과 상용제동 프로파일이 절대 위치에 따라 변화됨을 확인할 수 있다. 굵은 선은 상용제동 프로파일이며 실선은 비상 제동 프로파일이다.

후속연구

본 논문에서 제시한 열차 가변 정보 및 지상 인프라 제한속도를 이용한 MRSP 설정 방법을 통해 ATP 속도 프로파일을 구하기 위한 MRSP를 얻을 수 있으며 현재 국산화로 개발 진행 중인 ETCS LEVEL 2 차상 신호장치에 본 논문의 제동 프로파일 생성 방법을 적용하여 시뮬레이션 결과에서 안전 마진이 확보된 ATP 속도 프로파일을 얻을 수 있었다. 그러나 본 논문에서 시뮬레이션에 사용한 상수 파라미터의 경우 현차 시험을 통하여 수치와 조건에 맞게 수정 보완될 수 있을 것이다.
본 논문에서 제시한 MRSP 생성 알고리즘과 ATP 속도 프로파일 생성 방법은 ETCS LEVEL 2 국산화 개발에 적용되어 안전성과 운행 효율성을 확보하기 위해 활용될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ATP는 어떤 시스템인가?	ETCS(European Train Control System) 차상 신호 시스 템은 간선 및 고속 열차 제어를 위해 운영되는 국가에 모두 호환성을 가질 수 있도록 제정된 유럽표준화 시스템이다. ATP(Automatic Train Protection)는 기관사의 운영상의 실수나 열차 운행 중 이상상황 발생시 시스템적으로 자동으로 열차를 방호하는 시스템이다. MRSP(Most Restrictive Speed Profile) 는 열차의 과속으로 인한 탈선이나 추돌을 방지하기 위해 설정된 구간 별 제한속도이다.
	ETCS LEVEL 2 방식이란?	ETCS LEVEL 2 방식은 열차 검지 시스템에 의해 선행 열차의 위치를 확인하고 안전거리를 유동적으로 산정하는 방식이다. 이동권한(MA: Movement Authority)은 지상에서 선행열차 위치, 선로구간정보를 통하여 열차가 이동할 수 있는 안전거리를 계산하여 차상으로 전송하는 정보이다.
	ATP 속도 프로파일 기능은?	(1) MMI 에서 열차 최대 속도, 열차 종류를 입력한다. (2) 정적 속도 프로파일은 열차 최대 속도, 구간별 구배 및 커브, 터널여부 등 지리적인 제한속도, 모드 별 제한속도, 열차 축중에 따른 제한 속도로 구성된다. (3) 열차 운행 구간에서 이동권한까지 중 정적 속도 프로파일에서 가장 제한적인 값이 MRSP로 선택된다. (4) 제동 시 안전 거리 마진이 확보될 수 있도록 프로파일 계산식에 의해 속도 프로파일이 결정된다. (5) 속도 감시는 열차의 현재 속도가 제동 체결 허용치를 초과할 경우 I/O를 통해 제동 명령이 가해진다. 상태정보가 DMI에 현시된다.

참고문헌 (9)

ERTMS/ETCS - (2012) Chapter 2 basic system description, system requirements specification, REF SUBSET-026-2, ISSUE 2.3.0d
ERTMS/ETCS - (2012) System requirements specification chapter 3 principles, REF SUBSET-026-3, ISSUE 2.3.0d
ERTMS/ETCS - (2012) System Requirements Specification Chapter 4 Modes and Transitions, REF SUBSET-026-4, ISSUE 2.3.0d
ERTMS/ETCS - (2012) System requirements specification chapter 7 ertms/etcs language, REF SUBSET-026-7, ISSUE 2.3.0d
ERTMS/ETCS - (2012) System Requirements Specification Chapter 8 Messages, REF SUBSET-026-8, ISSUE 2.3.0d
ERTMS (2012) INTRODUCTION TO ETCS BRAKING CURVES, ERA_ERTMS_040026, VER 1.2
J.Y. Park, J.S. Min, G.J. Jung (2014) [REDU202306] ETCS-L2 EVCU System Requirements Specification[Rev.0.7], Hyundai Rotem.
J.H. Jeon, J.S. Min, G.J. Jung (2014) [REDU202517] ETCSL2 ATPU Software Requirements Specification [Rev 0.5], Hyundai Rotem.
J.H. Jeon, J.S. Min, G.J. Jung (2014) [REDU203073] ETCSL2 Onboard ATPU Software Architecture Specification [Rev.0.4], Hyundai Rotem.

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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