초록 ▼

1. 총연구기간
$\bullet$ 총 연구기간 : 2003. 9. 1$\~$2005. 8. 31(24개월)
$\bullet$ 당해연도 연구기관 : 2004. 11. 1$\~$2005. 8.31(10개월)
2. 연차별 연구 내용
철도건널목 안전관리 시스템개발
1차년도
사고 요인 분석, 지급형 열차검지, 진입경고, 제어기술 개발, VMS 이용 방안 도출, 안전시스템 상세 설계
$\bullet$철도건널목

1. 총연구기간
$\bullet$ 총 연구기간 : 2003. 9. 1$\~$2005. 8. 31(24개월)
$\bullet$ 당해연도 연구기관 : 2004. 11. 1$\~$2005. 8.31(10개월)
2. 연차별 연구 내용
철도건널목 안전관리 시스템개발
1차년도
사고 요인 분석, 지급형 열차검지, 진입경고, 제어기술 개발, VMS 이용 방안 도출, 안전시스템 상세 설계
$\bullet$철도건널목 사고 위험요인 분석
$\bullet$지능화된 열차검지시스템 방식개발
$\bullet$건널목 진입차량 자동검지방식 개발
$\bullet$차단기를 통한 위반차량제어 방식개발
$\bullet$VMS이용 방안 검토 및 사용방법 개발
$\bullet$안전관리 시스템의 상세설계
2차년도
1차년도 개발된 건널목 안전관리 시스템 현장 시험 및 경제성분석을 통한 설치 타당성 분석
$\bullet$1차년도 개발시스템의 현장시험
-속도 위치 검지 시험
- 지장물 검지 시험
- 4분할차단기 작동시험
- 진입위반차량 검지 시험
- 건널목 통합 제어시스템 시험
$\bullet$열차정보를 이용한 지능화된 열차 경보시스템 개발
$\bullet$열차접근시 인접 교차로와 신호연계 방안 구축
- Signal Preemption 알고리즘 작성
$\bullet$경제성 분석을 통한 시스템 설치타당성 확보
- 철도 건널목 안전관리 시스템의 효율성 평가
- B/C, IRR, NPV 분석을 통한 경제성 분석
3. 2차년도 연구개발 세부내용
$\bullet$ 1차 년도에서 개발되어진 시스템들의 환경요소(EMC, 온도, 습도, 진동 등) 평가
- 공인기관의 온습도 시험
- 공인기관의 전자기적 환경(EMC) 시험
- 공인기관의 진동 시험
- 상기 항목에 대한 시험 규격은 철도 신호 기준에 의하여 시행함
$\bullet$ 현장 시험사이트 선정
- 시스템들의 현장시험이 가능한 대상지 선정
- 인접교차로와의 신호연계가 필요한 대상지 선정
- 시험자의 안전 및 인근 주민들의 안전성이 확보되는 대상지 선정
$\bullet$ 열차속도 검지장치의 현장 설치 및 기능 시험
- 열차속도 검지장치의 현장 설치 장소를 선정하고 선로변에 열차 속도 검지장치(초음파 센서)를 설치함
- 열차속도 검지장치와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 열차속도 검지장치와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 건널목 진입열차들의 실제속도와 속도검지 장치의 측정 속도를 비교하는 현장시험을 실시함
$\bullet$ 열차위치 검지장치의 현장 설치 및 기능시험
- 열차위치 검지장치의 현장 설치 장소를 선정하고 선로변에 열차위치 검지장치(초음파 센서)를 설치함
- 열차위치 검지장치와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 실제 열차들의 지점별 위치와 위치검지장치의 검지위치를 비교하는 현장 시험을 실시함
$\bullet$ 건널목 진입차량 검지장치의 현장 설치 및 기능시험
- 건널목 진입차량 검지장치의 현장 설치 장소를 선정하고 건널목에 진입차량 검지장치를 설치함
- 진입차량 검지를 위한 시험구성 및 방법을 설정함
- 진입차량 검지장치와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 검지장치의 동작상태를 측정하여 정상 작동여부를 확인함
$\bullet$ 차단기 제어 방식 에 대한 현장 기능시험
- 차단기 제어방식의 현장설치장소를 선정하고 차단기를 설치함
- 차단기와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 차단기 정상작동여부를 확인하여 차단기 제어방식의 타당성을 검증함
$\bullet$ 장애물 검지$\cdot$표시 장치의 기능시험
- 실제 철도건널목의 현장에 장애물이 위치 할 수 있는 거리를 기준으로 시험구성방법을 설정함
- 장애물 검지$\cdot$ 표시장치와 제어부와의 인터페이스를 확인함
- 장애물 검지$\cdot$ 표시장치의 동작상태를 측정하여 기능시험을 실시함
$\bullet$ 통합시스템의 기능시험
- 개별 기능시험을 바탕으로 시험 시나리오를 설정하여 통합시험을 실시함
$\bullet$ 인접교차로 우선신호처리를 위한 열차진입 정보 송신모듈 개발
- 열차 검지 및 열차 속도를 검지하여 인접교차로에 정보를 송신하기 위한 모듈을 개발함
- 인터페이스 사양은 Digital Output 혹은 시리 얼 통신을 사용함
$\bullet$ 우선신호처리 알고리즘 개발
- 열차가 건널목을 통과하는 동안 우선신호처리를 통하여 열차의 통과가 인접신호교차로에 미치는 악영향을 최소화시키는 것임
- 이를 위해서는 일반 Signal mode하고는 다른 특별한 Signal mode가 필요함. 또한 열차의 통과 후 특별한 Signal mode에서 다시 일반 mode로 전환이 필요함
- 따라서 본 연구에서는 이러한 일련의 과정을 자동화하는 우선신호처리 Logic을 국내의 현실에 맞게 개발함
$\bullet$ 우선신호처리 알고리즘 개발을 위한 현장 자료 수집
- 우선신호처리를 구현하기 위해 열차 도착예측시간, 건널목과 교차로의 기하구조, 교통류 및 신호현시 등의 정보를 수집함
$\bullet$ VISSIM 시뮬레이션을 이용한 우선신호처리 알고리즘의 효율성검증
- 현재 국내 신호 제어기 중에 우선신호처리 기능을 가진 제어기는 없으므로, 제어기를 이용하여 우선신호처 리 알고리즘을 실험하는 것은 불가능함
- 따라서 본 연구에서 개발하고자 하는 우선신호처리 Logic을 교통 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 이용하여 검증하고자 함
$\bullet$ 경제성 분석
- B/C(Benefit/Cost Ratio), IRR(Internal Rate of Return), NPV(Net Present Value) 분석을 추가하여 본 연구에서 개발한 시스템들의 경제성을 평가함

목차 Contents

• 제1장 서론 ... 52
• 1.1절 연구의 배경 및 목적 ... 52
• 1. 연구의 배경 ... 52
• 2. 연구 필요성 ... 53
• 1.2절 연구의 목적 및 주요 연구내용 ... 56
• 1.3절 2차년도 연구의 범위 ... 59
• 1.4절 1차년도 연구개발 내용 ... 61
• 1. 사고위험요인 분석 ... 61
• 2. 철도 건널목 사고 분석방법론 개발 ... 62
• 3. 열차검지 방식 개발 ... 62
• 4. 차단기 제어 방식 개발 ... 63
• 5. 건널목 지장물 검지방식 개발 ... 63
• 6. VMS(Visual Message System) 프로토 타입 개발 ... 64
• 1.5절 연구개발 추진체계 ... 65
• 제2장 건널목 통합제어시스템 ... 68
• 2.1절 초음파 센서의 사양 및 설치위치 ... 68
• 1. 초음파 센서 선정 이유 ... 68
• 2. 초음파검지기의 일반사양 ... 69
• 3. 초음파검지기 설치 위치 ... 71
• 2.2절 초음파검지기를 이용한 열차 위치추적방식 ... 81
• 1. 열차 위치추적 방식의 필요성 ... 81
• 2. 초음파검지기를 이용한 열차 위치추적 논리 ... 82
• 2.3절 초음파검지기를 이용한 열차 속도추정방식 ... 84
• 1. 열차 속도추정 방식의 필요성 ... 84
• 2. 초음파검지기의 열차속도 연산논리 ... 85
• 3. 초음파검지기의 열차속도 검지 알고리즘 작성 ... 90
• 2.4절 열차 검지정보 전송장치 개발 ... 98
• 1. 열차 검지 정보 전송장치의 필요성 ... 98
• 2. 열차 검지정보 전송장치의 개발 내용 ... 99
• 3. 열차 검지정보 전송장치 설치 ... 106
• 2.5절 건널목 차단기 제어방식 ... 109
• 1. 차단기 제어방식의 필요성 ... 109
• 2. 2분할 차단기와 4분할 차단기의 비교 및 설치장소 ... 110
• 3. 4분할 차단기 동작원리 ... 111
• 2.6절 지장물 및 위반차량 검지방식 ... 125
• 1. 지장물 및 위반차량 검지방식의 필요성 ... 125
• 2. 레이저 검지기를 이용한 지장물 검지방식 ... 126
• 3. 레이저 검지기를 이용한 위반차량 검지방식 ... 133
• 4. 지장물 표시장치 ... 138
• 제3장 개발된 시스템들의 평가시험 ... 146
• 3.1절 시스템 평가시험 필요성 ... 146
• 3.2절 전기특성시험 ... 147
• 1. 절연저항시험 ... 147
• 2. 절연내력시험 ... 148
• 3. 주전원장치시험 ... 150
• 3.3절 환경시험 ... 152
• 1. 저온시험(1) ... 152
• 2. 저온시험(2) ... 154
• 3. 고온시험(1) ... 155
• 4. 고온시험(2) ... 157
• 5. 고온고습시험 ... 158
• 6. 온도상승시험 ... 160
• 7. 내부충격시험 ... 161
• 3.4절 진동시험 ... 163
• 1 진동시험 ... 163
• 2. 진동내구시험 ... 164
• 3. 전자파 방사 내성시험 ... 166
• 4. 서지 내성시험 ... 167
• 5. 전자파전도내성시험(고주파 전자계 유도전도 방해내성시험) ... 168
• 6. 전자파 전도시험 ... 170
• 7 전자파 방사시험 ... 172
• 제4장 철도건널목 안전관리 시스템 현장시험 ... 176
• 4.1절 시스템 현장시험 개요 ... 176
• 1. 시험 개요 ... 176
• 2. 시험 절차 ... 177
• 4.2절 열차속도 및 위치검지 장치 시험 ... 178
• 1. 현장사이트 선정 ... 178
• 2. 열차 속도 및 위치 검지시험 ... 189
• 4.3절 건널목 지장물 검지 시스템 및 4분할 차단기 작동시험 ... 220
• 1. 지장물 및 진입위반차량 검지 시스템 ... 220
• 2. 4분할 차단기 제어시험 ... 241
• 4.4절 건널목 안전관리 시스템 통합 기능시험 ... 248
• 1. 건널목 안전관리 시스템 통합시험의 목적 및 방법 ... 248
• 2. 건널목 안전관리 시스템 기능 통합 현장시험 ... 261
• 제5장 우선신호처리(Signal Preemption) 소개 ... 270
• 5.1절 우선신호처리의 정의 및 목적 ... 270
• 1. 우선신호처리의 정의 ... 270
• 2. 우선신호처리의 목적 ... 271
• 5.2절 국내$\cdot$외 우선신호처리 현황 ... 273
• 1. 국내 우선신호처리현황 ... 273
• 2. 국외 우선신호처리 연구 ... 273
• 5.3절 우선신호처리의 이론적 고찰 ... 275
• 1. 우선신호처리의 수행 흐름 ... 275
• 2. 우선신호처리 경고시간 산정 ... 276
• 3. 건널목 소거시간 산정 ... 278
• 제6장 우선신호처리(Signal Preemption) 알고리즘 ... 290
• 6.1절 VISSIM Al뮬레이션 소개 ... 291
• 1. VISSIM 시뮬레이션의 개념 및 구성 ... 291
• 2. VISSIM 시뮬레이션의 분석 범위 ... 293
• 6.2절 우선신호처 리 Study design ... 294
• 1. 분석방법 및 절차 ... 294
• 2. 우선신호처리 분석을 위한 현장 사이트 선정 ... 295
• 3. 현황교차로 장래 교통수요 예측 ... 301
• 4. VISSIM 시뮬레이션의 시나리오 설정 ... 308
• 6.3절 우선신호처리 알고리즘의 시뮬레이션 ... 314
• 1. 알고리즘의 적용 ... 314
• 2. 시뮬레이션 실행 적용결과 ... 319
• 제7장 경제성 분석 ... 330
• 7.1절 경제성 분석의 정의 및 목적 ... 330
• 1. 경제성 분석의 정의 ... 330
• 2. 경제성 분석의 목적 ... 331
• 7.2절 ITS사업 경제성 분석의 이론적 고찰 ... 332
• 1. ITS 사업 평가의 개요 및 고려사항 ... 332
• 2. 평가의 기준 및 방법 ... 333
• 3. 경제성 분석의 수행흐름 ... 337
• 7.3절 철도 건널목 안전관리 시스템의 경제성 분석 ... 344
• 1. 철도건널목 안전관리 시스템의 편익산정 ... 344
• 2. 철도건널목 안전관리 시스템의 비용산정 ... 357
• 3. 경제성 분석 결과 ... 372
• 4. 분석 결과 종합 ... 380
• 제8장 종합 결론 및 향후 연구과제 ... 384
• 1. 연구 결론 ... 384
• 2. 향후 연구과제 ... 385
• 부록 ... 386