2004년 4월 우리나라에 고속열차를 운행한지 5년이 되었다. 프랑스 TGV 열차를 한국형 지행과 환경에 최적으로 개량한 열차가 KTX 열차이다. 고속열차에 대한 연구와 개발로 차량의 외형적 장치 설계는 독자적인 설계 능력을 갖추었으나, 고속열차 열차제어진단장치 설계는 모방의 수준에 머물려 있다. KTX의 열차의 진단제어데이터를 분석하기 위해 VME 분석장비를 사용하여 수집하는 방법과 제어데이터구조를 분석하여, 열차제어진단장치에 대한 운용능력과 설계능력을 갖추어야 한다. 다양한 고속열차가 선로에 운용됨에 따라 철도운용자에게 필요한 다양한 열차제어진단에 대한 사전 대비를 함으로서, 고속열차 안전운행과 운용정비 절감을 위해 필요하다. 단일화된 열차제어진단 설계로 한국형고속열차 제작 능력뿐만 아니라, 운용능력 향상으로 고속철도 운영국가로서 위상이 확립되어야 한다.
2004년 4월 우리나라에 고속열차를 운행한지 5년이 되었다. 프랑스 TGV 열차를 한국형 지행과 환경에 최적으로 개량한 열차가 KTX 열차이다. 고속열차에 대한 연구와 개발로 차량의 외형적 장치 설계는 독자적인 설계 능력을 갖추었으나, 고속열차 열차제어진단장치 설계는 모방의 수준에 머물려 있다. KTX의 열차의 진단제어데이터를 분석하기 위해 VME 분석장비를 사용하여 수집하는 방법과 제어데이터구조를 분석하여, 열차제어진단장치에 대한 운용능력과 설계능력을 갖추어야 한다. 다양한 고속열차가 선로에 운용됨에 따라 철도운용자에게 필요한 다양한 열차제어진단에 대한 사전 대비를 함으로서, 고속열차 안전운행과 운용정비 절감을 위해 필요하다. 단일화된 열차제어진단 설계로 한국형고속열차 제작 능력뿐만 아니라, 운용능력 향상으로 고속철도 운영국가로서 위상이 확립되어야 한다.
It has been 5 years since KTX high speed train was operated by KORAIL in Korea in April 2004. As for KTX train, France TGV was optimally renovated to make it, considering Korean geographical and environmental features. The research and development about KTX make it possible that train's exterior dev...
It has been 5 years since KTX high speed train was operated by KORAIL in Korea in April 2004. As for KTX train, France TGV was optimally renovated to make it, considering Korean geographical and environmental features. The research and development about KTX make it possible that train's exterior device design has the original design capability but, KTX train control & diagnosis design remains in the level of imitation. In order to analyze KTX train's diagnosis & control data, there are a collection method, using VME analysis device and method of analyzing control data structure and the operating and design capability about train control & diagnosis device should be secured. As the various high speed trains are operated in tracks, high speed train's safety driving and reduction of expense are necessary, by preparing in advance various train diagnosis & control which is indispensable to train operator. With the simplified train diagnosis & control design, Korean type high speed train's manufacture capability and operating capability should be improved and Korea's international status as a nation of operating high speed train should be established.
It has been 5 years since KTX high speed train was operated by KORAIL in Korea in April 2004. As for KTX train, France TGV was optimally renovated to make it, considering Korean geographical and environmental features. The research and development about KTX make it possible that train's exterior device design has the original design capability but, KTX train control & diagnosis design remains in the level of imitation. In order to analyze KTX train's diagnosis & control data, there are a collection method, using VME analysis device and method of analyzing control data structure and the operating and design capability about train control & diagnosis device should be secured. As the various high speed trains are operated in tracks, high speed train's safety driving and reduction of expense are necessary, by preparing in advance various train diagnosis & control which is indispensable to train operator. With the simplified train diagnosis & control design, Korean type high speed train's manufacture capability and operating capability should be improved and Korea's international status as a nation of operating high speed train should be established.
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제안 방법
KTX 고속열차 차량기능소프트웨어 108종과 하드웨어 기본 시스템소프트웨어를 중심으로, 소프트웨어에서 사용하는 열차상태변수를 분류하여, 현차에서 수집한 데이터와 비교분석하였다. 현차에서 사용되는실제데이타를 수집하는 과정과 분석하는 방법이 국내에서 시행해 본 경험이 부족한 방법으로 분석방법과 분석소프트웨어를 개발하는 기본과정이 상당한 복잡하고, 많은 시간이 소비되었으나, 현차 실제 데이터 구조가, 차량기능소프트웨어에서 기술한 이론적 내용과 상당히 적중하였다.
KTX 차량에 사용되는 소프트웨어기능을 분석하기 위해 사용했던 분석 장비들은 하부장치 시리얼통신 입출력 데이터를 분석하기 위한 시리얼통신데 이타 분석장비와 KTX 차량사이 TORNAD 열차통신데이타를 수집분석하기 위해 SPY보드 수집장비 및 분석소프트웨어를 제작하여 차량간 통신네트워크데이타 분석하고, 그리고 VME 보드와 BSS 내외부보드간 버스데이타를 분석하기 위한 VME버스 분석장비를 사용하였다. 금번 KTX 차량명령제어 데이터 분석에는 VME버스 데이터 수집분석 장비를 사용하였다.
장치들은 서로 3개 바이트로 식별되는 장치와 추가로 3개 바이트로 식별되는 보드 식별자로 총 6바이트로 차량 컴퓨터 장치식별자로 사용된다. 이 장치들은 크게 주컴퓨터 (MPU), 보조컴퓨터 (APU), 모터블록컴퓨터 (MBU)와 18개의 객차마다 있는 객차컴퓨터 (2종류 타입, TPU01, TPU02) 네트워크 연결보드CRVP (ES/IS)와 CRVR(IS/GS), CRVB들이 196종 BINARY DATA(이진비트정보)와 30종 NUMERIC DATA (숫자정보)로 네트워크 정보를 송수신한다.
- VME bus상에 존재하는 프로세서보드사이 데이터를 수집하였다. 중앙처리장치보드(UCV), 통신 연결 보드 (CRV), 고장지원메모리확장보드 (MEM), 입출력멜티플렉싱보드 (MES) 간에 공유하는 데이터를 수집하여, 차량제어 랙간 송수신하는 이동데 이타를 비교분석 하였고, 동력차차량컴퓨터 (MPU/APU), 추진제어장치 컴퓨터(MBU), 객차컴퓨터 (TPU)에서 발생하는 송수신데이타도 비교분석 하였다.
대상 데이터
- VME bus상에 존재하는 프로세서보드사이 데이터를 수집하였다. 중앙처리장치보드(UCV), 통신 연결 보드 (CRV), 고장지원메모리확장보드 (MEM), 입출력멜티플렉싱보드 (MES) 간에 공유하는 데이터를 수집하여, 차량제어 랙간 송수신하는 이동데 이타를 비교분석 하였고, 동력차차량컴퓨터 (MPU/APU), 추진제어장치 컴퓨터(MBU), 객차컴퓨터 (TPU)에서 발생하는 송수신데이타도 비교분석 하였다.
그 후 BusView VME analyzer 소프트웨어가 있는 노트북에 USB cable를 이용하여 VME carrier Board에 직접 네트워크를 연결한다. 제어랙 전원을 on 시키고, 이 후 소프트웨어 파라메타를 조정하고 데이터 수집을 준비한다. VME Bus, Link 트랙픽을 샘플링, 디스플레이, 저장을 시행한다.
데이터처리
금번 KTX 차량명령제어 데이터 분석에는 VME버스 데이터 수집분석 장비를 사용하였다.
성능/효과
현차에서 사용되는실제데이타를 수집하는 과정과 분석하는 방법이 국내에서 시행해 본 경험이 부족한 방법으로 분석방법과 분석소프트웨어를 개발하는 기본과정이 상당한 복잡하고, 많은 시간이 소비되었으나, 현차 실제 데이터 구조가, 차량기능소프트웨어에서 기술한 이론적 내용과 상당히 적중하였다. 특히 다른 장치로 전송되지 않고 처리되는 데이터와 다른 장치로 전송되는 입출력정보와 내부변수정보가 통신데이타로 변환되어 차량간 상호 명령제어정보로 전송되는 것을 알 수 있었다. 열차안전운행에 관련 된 FAILED SAFETY 기능을 갖는 차량안전감시기능과의 인터페이스데이터와 열차속도 300 km/h 주행 할 수 있는 열차내 추진 장치 명령제어장치간의 상호감시제어시스템의 인터페이스데이타 기능을 해석 할 수 있는 이론적 데이터를 분석했다는 데에도 상당한 발전을 갖는다.
후속연구
처음으로 국내기술로 차세대 고속열차에 명령 제어진단장치 기능이 선진 고속열차 운영국가에서 생산되는 고속열차와 향후 대등한 기술우위를 갖을 수 있는 계기가 될 수 있다고 생각된다. 고속열차를 구성하는 물리적 외형구조는 다른 고속열차 운영국과 기술적 수준이 동등하다고보고, 고속열차 차량명령제어진단장치 개발에 자신감을 갖는 계기로서, 이 분야 관심 있는 전문가들의 지속적인 연구진행으로, 향후 미래 고속열차제작 및 운영국가로서 발전하는데 기초가되길 바랍니다.
열차안전운행에 관련 된 FAILED SAFETY 기능을 갖는 차량안전감시기능과의 인터페이스데이터와 열차속도 300 km/h 주행 할 수 있는 열차내 추진 장치 명령제어장치간의 상호감시제어시스템의 인터페이스데이타 기능을 해석 할 수 있는 이론적 데이터를 분석했다는 데에도 상당한 발전을 갖는다. 처음으로 국내기술로 차세대 고속열차에 명령 제어진단장치 기능이 선진 고속열차 운영국가에서 생산되는 고속열차와 향후 대등한 기술우위를 갖을 수 있는 계기가 될 수 있다고 생각된다. 고속열차를 구성하는 물리적 외형구조는 다른 고속열차 운영국과 기술적 수준이 동등하다고보고, 고속열차 차량명령제어진단장치 개발에 자신감을 갖는 계기로서, 이 분야 관심 있는 전문가들의 지속적인 연구진행으로, 향후 미래 고속열차제작 및 운영국가로서 발전하는데 기초가되길 바랍니다.
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