PRT(Personal Rapid Transit)는 유형 또는 무형의 전용궤도에서 자동으로 승객의 요구에 따라 출발지에서 목적지까지 최적의 경로로 논스톱 운행하며, 높은 접근성과 프라이버시 보장 등 자가용 수준의 서비스 제공이 가능한 대중교통수단으로서, 최근 새로운 미래교통시스템으로 재조명받고 있다. 본 논문에서는 PRT 시스템의 연계 운행 효율성 극대화를 목표로 수직이송장치를 연동제어하는 PRT 운행제어시스템의 제어모듈 및 시뮬레이터의 설계 및 시험결과를 제시하였다. 수직이송장치부의 PLC는 운영제어센터 또는 역제어시스템과의 인터페이스를 위해 Modbus 프로토콜을 적용하여 설계되었으며, 원격제어시스템으로부터 명령을 전달받아 동작하는 자동모드와 수직이송장치에 설치된 센서검지 상태에 따라 독립적으로 동작하는 수동모드로 구성하였다. 또한, 실제 차량이 운행하는 환경에서 가상의 차량운행 시나리오를 적용하여 실제 차량과 가상 차량을 혼합하여 운행할 수 있는 3D 그래픽 기반 PRT 운영제어 시뮬레이터를 구현하였다.
PRT(Personal Rapid Transit)는 유형 또는 무형의 전용궤도에서 자동으로 승객의 요구에 따라 출발지에서 목적지까지 최적의 경로로 논스톱 운행하며, 높은 접근성과 프라이버시 보장 등 자가용 수준의 서비스 제공이 가능한 대중교통수단으로서, 최근 새로운 미래교통시스템으로 재조명받고 있다. 본 논문에서는 PRT 시스템의 연계 운행 효율성 극대화를 목표로 수직이송장치를 연동제어하는 PRT 운행제어시스템의 제어모듈 및 시뮬레이터의 설계 및 시험결과를 제시하였다. 수직이송장치부의 PLC는 운영제어센터 또는 역제어시스템과의 인터페이스를 위해 Modbus 프로토콜을 적용하여 설계되었으며, 원격제어시스템으로부터 명령을 전달받아 동작하는 자동모드와 수직이송장치에 설치된 센서검지 상태에 따라 독립적으로 동작하는 수동모드로 구성하였다. 또한, 실제 차량이 운행하는 환경에서 가상의 차량운행 시나리오를 적용하여 실제 차량과 가상 차량을 혼합하여 운행할 수 있는 3D 그래픽 기반 PRT 운영제어 시뮬레이터를 구현하였다.
The PRT(Personal Rapid Transit) in material or immaterial guided tracks is operated automatically according to the needs of passengers with the optimal non-stop path from the source to the destination. In recent years, the personal rapid transit (PRT) system, which affords superior accessibility and...
The PRT(Personal Rapid Transit) in material or immaterial guided tracks is operated automatically according to the needs of passengers with the optimal non-stop path from the source to the destination. In recent years, the personal rapid transit (PRT) system, which affords superior accessibility and ease of use, has been spotlighted as a new transport system for the future. In this study, a method for vertical lifting of PRT vehicles was proposed to facilitate interlink with other means of transport and thereby improve the efficiency of door-to-door transport. For this purpose, operation control interfaces were designed and experiments were conducted. Programmable Logic Controller (PLC) dedicated for the PRT vertical lift was designed to interface with Operation Control Center (OCC) by Modbus TCP over Ethernet. We implemented a 3D graphical PRT operation simulator which can emulate the mixing operation of the virtual vehicles and the actual vehicles.
The PRT(Personal Rapid Transit) in material or immaterial guided tracks is operated automatically according to the needs of passengers with the optimal non-stop path from the source to the destination. In recent years, the personal rapid transit (PRT) system, which affords superior accessibility and ease of use, has been spotlighted as a new transport system for the future. In this study, a method for vertical lifting of PRT vehicles was proposed to facilitate interlink with other means of transport and thereby improve the efficiency of door-to-door transport. For this purpose, operation control interfaces were designed and experiments were conducted. Programmable Logic Controller (PLC) dedicated for the PRT vertical lift was designed to interface with Operation Control Center (OCC) by Modbus TCP over Ethernet. We implemented a 3D graphical PRT operation simulator which can emulate the mixing operation of the virtual vehicles and the actual vehicles.
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문제 정의
본 논문에서는 현재 한국철도기술연구원에서 개발중인 PRT 시스템의 보다 효율적이고 안전한 운영제어방안을 도출하기 위하여, 차량의 운행상황을 직관적으로 모니터링하기 위해 3D 그래픽 기반 시뮬레이터를 구현하여 중앙제어 시스템과 인터페이스를 통하여 PRT 차량의 움직임을 모사하고, 그 운행 상태정보를 현시하는 기능을 제공하도록 하였으며, 실제 차량이 운행하는 환경에서 가상의 차량운행 시나리오를 적용하여 실제 차량과 가상 차량을 혼합하여 운행할 수 있는 3D 그래픽 기반 PRT 운영제어 시뮬레이터를 구현하였다.
본 연구에서는 차량과 무선 통신으로 실시간 연결되어 각 차량의 제어 및 상태를 관리하는 PRT 운행제어시스템 및 효율적 운영을 목적으로 하는 모의성능실험을 위한 가상현실기반 3D 시뮬레이터를 구현하였으며, PRT 차량의 수직이송을 위한 리프트형 장치를 실물 크기로 제작하여 현재 개발중인 한국형 PRT 차량을 대상으로 운행제어 인터페이스 기능시험을 수행하였다. 시험결과, 차량/수직이송장치/제어센터간 자동제어 인터페이스 시험에서 차량의 진입, 정위치 정차 확인, 상승, 그리고 차량이 리프트를 진출하고 운영제어시스템을 통해 최종 퇴장완료 신호를 수직이송장치에 전달하여 수직이송프로세스가 정상적으로 작동함을 확인할 수 있었다.
제안 방법
PRT 차량은 주행경로 노면에 매설된 3cm 정도의 원기둥 형태의 Spot 자석을 일련의 자기력 검지 센서들로 구성된 Bar 형태의 마그네틱 센싱 룰러를 이용하여 현재의 위치를 결정하며, 차량의 주행제어장치에 저장되어있는 Spot 자석 위치 DB 정보를 기반으로 사전에 결정된 경로와 현재 차량의 위치를 비교하여 차량의 조향장치를 제어한다[6]. 본 연구에서 개발된 PRT 주행제어 프로그램은 Microsoft사의 Visual Studio 2013을 이용하여 C++ 언어로 제작되었으며, 실제 차량의 주행제어뿐만 아니라, 운행제어시스템의 기능 동작 확인을 위하여 선택된 정류장까지 차량이 가상으로 주행할 수 있는 시뮬레이션 모드도 구현하였다.
수직이송장치와 차량-운행제어시스템간 인터페이스를 고려한 연동 기능구현 시험을 위해 한국철도기술연구원 내에 구축된 PRT 시험노선 상에 비연속 방식의 리프트형 수직이송장치를 설치하였다. 시험노선 적용 PRT 수직이송장치는 기능 동작확인을 위한 시험용임을 고려하여 기계구조는 최대한 간단하게 구현하였으며 수직이송장치의 작동 및 차량위치와 관련된 각종 센서 등은 시스템 인터페이스를 고려하여 설치하였다.
대상 데이터
수직이송장치와 차량-운행제어시스템간 인터페이스를 고려한 연동 기능구현 시험을 위해 한국철도기술연구원 내에 구축된 PRT 시험노선 상에 비연속 방식의 리프트형 수직이송장치를 설치하였다. 시험노선 적용 PRT 수직이송장치는 기능 동작확인을 위한 시험용임을 고려하여 기계구조는 최대한 간단하게 구현하였으며 수직이송장치의 작동 및 차량위치와 관련된 각종 센서 등은 시스템 인터페이스를 고려하여 설치하였다.
실험 및 운영 환경에 대한 사실감 있는 모사를 위해 현재 개발중인 한국철도기술연구원 시험선로의 PRT 차량 주행도로 및 주변경관에 대하여 3D MAX를 이용하여 3차원 모델을 제작하였다.
성능/효과
PRT 수직이송장치의 동작모드는 운영제어센터로부터 명령을 전달받아 동작하는 자동모드와 수직이송장치에 설치된 센서검지 상태에 따라 독립적으로 동작하는 수동모드로 구성되도록 구현되어 운영환경에 따라 시스템의 복잡도를 고려한 적용이 이루어지도록 설계되어짐을 확인하였다.
수직이송장치부의 PLC는 운영제어센터와의 인터페이스를 위해 Modbus 프로토콜을 적용하여 설계되었으며, Modbus TCP 방식에 의해 Ethernet으로 운영제어센터와 제어 및 상태 메시지를 송수신한다. 또한, 무선통신기능을 제공하는 유지보수단말이 네트워크에 접속이 가능하도록 운영제어센터와의 인터페이스를 Modbus TCP로 설계하여 유지보수성을 높였다.
본 연구에서는 차량과 무선 통신으로 실시간 연결되어 각 차량의 제어 및 상태를 관리하는 PRT 운행제어시스템 및 효율적 운영을 목적으로 하는 모의성능실험을 위한 가상현실기반 3D 시뮬레이터를 구현하였으며, PRT 차량의 수직이송을 위한 리프트형 장치를 실물 크기로 제작하여 현재 개발중인 한국형 PRT 차량을 대상으로 운행제어 인터페이스 기능시험을 수행하였다. 시험결과, 차량/수직이송장치/제어센터간 자동제어 인터페이스 시험에서 차량의 진입, 정위치 정차 확인, 상승, 그리고 차량이 리프트를 진출하고 운영제어시스템을 통해 최종 퇴장완료 신호를 수직이송장치에 전달하여 수직이송프로세스가 정상적으로 작동함을 확인할 수 있었다.
후속연구
또한, 구현된 시뮬레이터는 실제 PRT 차량을 3D 시각화하여 주행상태를 모니터링할 수 있을 뿐 아니라, 실제차량이 운행중인 구간에 가상의 차량을 투입하여 모의주행할 수 있다. 이를 통하여, 다수의 차량 제작이 현실적으로 힘든 개발 초기에 있어서, 높은 트래픽 환경에서의 운행제어 알고리즘 및 안전대책을 보다 실제 상황에 근접하게 검증하여 시스템의 안정성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
향후, 다수의 차량간 운행에 따른 트래픽 제어를 반영한 제어 기능 구현 및 확인 등의 추가적인 연구를 수행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PRT 운행제어시스템은 어떻게 구성되는가?
PRT 운행제어시스템은 Fig. 2와 같이 운용중인 차량과 무선 통신으로 실시간 연결되어 각 차량의 제어 및 상태를 관리하는 중앙제어시스템과 각 지역/정류장을 중심으로 구성되어 차량의 배차 요청을 받아 중앙제어시스템의 승객 운행 스케줄링을 통해 승객의 요청에 대한 서비스를 제공하는 지역제어시스템으로 구성되고, 자원의 효율적 운영을 목적으로 하는 모의성능실험을 위한 가상현실기반 3D 시뮬레이션 시스템으로 구성된다. 차량 주행 경로에 대한 변경이 필요한 경우, 경로 관리 모듈을 통해 경로의 추가 및 수정을 할 수 있는 편집 기능을 제공하여 변경된 운행노선을 운행제어시스템에 반영할 수 있도록 기능을 제공한다.
3D 그래픽 기반 PRT 운영제어 시뮬레이터에서 3차원 시각화 모듈은 무엇을 제공하는가?
3D 그래픽 기반 PRT 운영제어 시뮬레이터는 중앙제어 시스템과 인터페이스를 통하여 PRT 차량의 움직임을모사하고, 그 운행 상태정보를 보여준다. PRT 차량운행의 다양한 시점의 모니터링을 위해서 3차원 시각화 모듈은 차량의 3인칭 시점에서의 차량추적모드, 후방시점 차량추적모드, 차량내부시점의 차량추적모드, 그리고 평면도상의 차량추적모드를 제공한다.
PRT 수직이송장치의 동작모드는 어떻게 구성되는가?
PRT 수직이송장치의 동작모드는 운영제어센터로부터 명령을 전달받아 동작하는 자동모드와 수직이송장치에 설치된 센서검지 상태에 따라 독립적으로 동작하는 수동모드로 구성된다. PRT 차량 통행 트래픽이 높은 환경에서 운영제어센터의 통제하에 PRT 차량 진입허가 등을 고려하여 동작이 제어되어야 하는 경우에는 자동모드로 적용된다.
참고문헌 (10)
Advanced Transit Association, "List of PRT System Products"[Internet], Available From: http://www.advancedtransit.net
Martin Lowson, "The ULTra PRT System," Proceedings of the ASCE 8th International Conference on Automated People Movers San Francisco, 2011.
Jorgen Gustafsson, Svante Lennartsson, "VECTUS PRT Concept and Test Track Experience", ASCE Automated People Movers, 2009.
Jin-Sun Lee, Kyoung-Tae Kim, "A Study on the Possibilities of PRT Applications," Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 12, No. 4, pp. 526-534, 2009.
Irving, J.H., Bernstein, H., Olson, C.L., and Buyan, J., Fundamentals of Personal Rapid Transit, D.C. Health and Company, Lexington M.A., 1978.
Baek-Hyun Kim, Rag-Gyo Jeong, Sang-Gi, Jeong, Seok-Won Kang, "A Development of the Electric Power Supply System for PRT Vehicle", The Transactions of KIEE, Vol. 62, No. 2, pp 196-200, 2013.
Seok-Won Kang, Ju-Hwan Um, Rag-Gyo Jeong, Jong-Suk Kim, "A Development of the Apparatus for Vertical Transfer of a PRT Vehicle Operating on a Road Network," Journal of the Korean Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 14, No. 6, pp. 2604-2611, 2013.
Yeun-sub Byun, Ju-Hwan Um, Rag-Gyo Jeong, Baek-Hyun Kim, Seok-Won Kang, "Automatic Navigation System based on Magnetic Markers for Personal Rapid Transit Vehicles," Proceedings of the 4th International Conference on Convergence Technology, Manila, pp.594-595, 2014.
Ju-Hwan Um, Rag-Gyo Jeong, Sung-Il Seo, Yeun-sub Byun, Baek-Hyun Kim, Seok-Won Kang, "Vertical Transfer Method for Personal Rapid Transit Vehicles," Proceedings of the 4th International Conference on Convergence Technology, Manila, pp.588-589, 2014.
Baek-Hyun Kim, Seok-Won Kang, Rag-Gyo Jeong, Yeun-sub Byun, Ju-Hwan Um, , "Control Module of Vertical Lift for the Personal Rapid Transit," Proceedings of the 4th International Conference on Convergence Technology, Manila, pp.592-593, 2014.
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