[논문]자동운전 차량의 정위치 정차율 향상을 위한 시스템 기능 개선 및 시험 방안에 관한 연구

이경복; 이희선; 차준일; 김규중

자동운전 차량의 정위치 정차율 향상을 위한 시스템 기능 개선 및 시험 방안에 관한 연구
Study for improve the tracing sopping ratio of ATO train through test procedure and system integration 원문보기

이경복 (대전도시철도공사) , 이희선 (대전도시철도공사) , 차준일 (대전도시철도공사) , 김규중 (대전도시철도공사)

This paper describes the method of how to improve the probability of the tracing stopping ratio which is the most important factor in Automatic Train Operation (ATO). Aspects of improving the performance of automatic driving, the followings are investigated and studied : the interface between the signal system and the vehicle, the need to improve braking system, test method of blending brakes, how to minimize the delay of commands for real-time control. In this study, we applied this method to prove the effectiveness in DAEJEON LINE1

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문제 정의

따라서, 본 논문에서는 ATO로부터 받은 제동 기령으로 즉시 제동명령을 수행하도륵 TCMS 장치의져크 제어를 위한 시간지연을 최소화 하였다. 다음은 30 [kN] 에 해당하는 ATO 제동명령 발생 시 TCMS CC가 ECU로 전송하는 뎡령을 프로그램 수정전과 수정후로 나다내었으며, 제동 명령에 대한 시간 지연이 사라짐을 확인하였다.
그러나 현실적으로 낮은 부분의 제동압력을 사양에 맞게 관리하기에는 기계적인 요소로 인하여 많은 제약이 따르게 된다. 본 논문에서는 수많은 시험과 ATO 제동 지령의 패턴을 분석하여 저속도 영역에서 이루어지는 정위치 정차의 제동에 많이 사용되는 35% 이상의 제동압력에 대하여 정기적이고 정밀한 제동압력 관리를 제안한다.
본 논문에서는 자동 운전 시 차상신호(ATC:Auto Train Control) 장치의 속도 프로파일에 의해서 수행되어지는 제동 지령에 실시간으로 추종하는 차량 시스템의 최적화를 위하여 개선되어야 할 차량의 제동시스템 성능 확인 방안, 차량의 전기제동 및 공기제동의 블랜딩 제어방법 및 시험, SET VALUE TEST 방식, 져크제어 방식 개선, A TO 장치의 제동력 지령 프로세서에 대해서 기술하였다. 또한, 차량의 주요 장치와 ATC 장치의 종합적인 인터페이스를 통하여 정확하고 신속한 정차점 추적 기능이 향상되고 이를 통해 정위치 정차율을 향상시킬 수 있음을 차량에 적용하여 입증하였다.

제안 방법

아래 표 1. SET VALUE TEST시 블랜딩 제동 수정 전, 후 감속도 변화 데이터에서 알 수 있듯이 블랜딩 제동에 대한 정확한 특성을 이해하고, 전기제동과 공기제동의 블랜딩 시간과 기울기, 동작 특성을 고려한 정릴 계어를 실시하여 감속로외 변화가 쵸소화 뢰도록 하였다.
또한, 정위치 정차점 추적을 위한 최적의 모델링을 제시하고 그를 입증할 수 있는 시험 방안을 제시함으로서 정차점 추적에 대한 시행착오를 사전에 예방할 수 있었으며, 그 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
한다. 이들 위하여 일정한 제동 명령을 ATO 장치가 지령하고 이를 통해 열차가 정지할 때의 감속도변화량을 측정, 시험하는 방식을 사용하였다.
측정주기를 200[msec]로 하여, 계산된 SpartiaLdistance를 200[msec]로 나누어 200[msec] 시간 동안의 평균속도를 산출하고 11번의 SpartiaLdistance에 대한 평균 속도를 계산 하여 제어에 사용하게 된다. 이를 수식으로 표현하면 식 (2)와 같다.

이론/모형

본 논문에서는 정위치 정차에 중요한 영향을 미치는 블랜딩 제동의 정확도 향상 및 감속도 특성 곡선의 신뢰도를 위하여 SET VALUE TEST 방식을 사용하였다. SET VALUE TEST는 ATO 장치의 제동 명령을 일정한 값으로 고정하고 차량을 정지시키면서 전기제동과 공기제동의 블랜딩 시 나타나는 차량의 감속도 변화를 측정하여 일정한 감속도가 유지되도록 전기제동의 fade_out시점과 공기제동의 fade_in 시점을 조정하는 방식을 말한다.

성능/효과

[1] 차량의 제동 시스템 동작 분석을 통한 제동 step에 알맞은 공기 제동의 선형성을 확보함으로서 차량 정차 시 사용되는 공기제동 특성 신뢰성을 확보하였다.
[2] 저속도 영역에서 사용되어지는 공기제동과 전기제동의 블랜딩 제동 특성을 정확히 분석하고 차량의 감속도 변화량을 측정하는 SET VALUE TEST를 통하여 정차 시 감속도의 변화가 최소화됨을 확인하였다.
[3] 차량 시스템과 ATO 장치와의 인터페이스 분석을 통하여 제동 명령의 지연시간을 최소화하고 자동운전 차량의 정위치 정차율 향상을 위해 간섭요인들을 제거함으로서 신속한 정차점 추적 기능이 향상되고 이를 통해 정위치 정차율을 향상시킬 수 있음을 차량에 적용하여 입증하였다.
제어를 위한 시간지연을 최소화 하였다. 다음은 30 [kN] 에 해당하는 ATO 제동명령 발생 시 TCMS CC가 ECU로 전송하는 뎡령을 프로그램 수정전과 수정후로 나다내었으며, 제동 명령에 대한 시간 지연이 사라짐을 확인하였다.
방식, 져크제어 방식 개선, A TO 장치의 제동력 지령 프로세서에 대해서 기술하였다. 또한, 차량의 주요 장치와 ATC 장치의 종합적인 인터페이스를 통하여 정확하고 신속한 정차점 추적 기능이 향상되고 이를 통해 정위치 정차율을 향상시킬 수 있음을 차량에 적용하여 입증하였다.
본 논문에서 제안한 차량 제동 시스템 특성 분석을 통한 공기압력 관리 및 SET VALUE 시험, 차량 — ATC 장치의 제동 명령 지연 분석 및 져크 제어 방식 개선을 대전도시철도 1호선에 적용하여 정위치 정차율이 99.9% 이상으로 개선되는 결과를 얻을 수 있었다.

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