초록 ▼

1. 연구 추진전략 및 추진체계
1차년도(2001년도)에는 신호표준화를 위한 단계별 추진전략에 관하여 연구하였으며, 2002년에는 CBTC 방식에 의한 도시철도 신호시스템 요구사양(SRS) 및 기능요구사양 (FRS), 환경 요구사양 등을 검토하였으며, 2003년도에는 도시철도 신호시스템 표준사양 체계를 검토하여 표준사양 초안을 작성하였다. 2004년부터 2006년까지는 2003년에 작성된 표준사양 초안을 보완하고 자상핵심장치 개발을 위한 협동연구기관을 선정하여 차상핵심장치 설계, 개발, 시험 등의 업무를 수행하였다.
협동

1. 연구 추진전략 및 추진체계
1차년도(2001년도)에는 신호표준화를 위한 단계별 추진전략에 관하여 연구하였으며, 2002년에는 CBTC 방식에 의한 도시철도 신호시스템 요구사양(SRS) 및 기능요구사양 (FRS), 환경 요구사양 등을 검토하였으며, 2003년도에는 도시철도 신호시스템 표준사양 체계를 검토하여 표준사양 초안을 작성하였다. 2004년부터 2006년까지는 2003년에 작성된 표준사양 초안을 보완하고 자상핵심장치 개발을 위한 협동연구기관을 선정하여 차상핵심장치 설계, 개발, 시험 등의 업무를 수행하였다.
협동연구가관의 선정은 2003년도 운영위원회에서도 검토된 바와 같이 핵심장치의 국산화 개발을 기업과 협동으로 추진함으로서 개발기술을 기업과 공유하고, 표준화의 일환으로 추진되었다. 그리고 시험을 통하여 표준사양의 내용이 특정 회사제품에 한정되지 않는 도시철도 신호시스템 표준화를 구현하려고 하였다.
표준사양 체계와 내용이 신호시스템의 기술발전 추세를 반영하기 위하여 국내에서는 표준사양 공청회 개최 지원, 도시철도 신호시스템 건설 및 운영기관 지술협의회 등을 통하여 표준화업무가 원활히 수행되도록 하였다. 또한 도시철도 신호시스템 기술의 선진외국 전문기관의 자문 및 검토를 수행하였으며, 협동연구기관과는 차상핵심장치의 개발을 추진하여 시작품을 제작과 시험 등을 수행하였으며, "도시철도 신호시스템 건설 및 운영기관 기술협의회"를 통하여 도시철도 선호시스템 표준화의 전반적인 내용을 공유하고, 관련 내용들에 관하여 검토회의를 추진하여 표준화 내용에 반영하였다. 또한 한국철도공사의 MBS사업과의 종복이 되지 않도록 하기 위하여 공정회의를 협동연구기관(로템), 협약기관(철도공사, 삼성 SDS) 등이 참여하여 본 연구사업을 수행하여 도시철도 신호사스템 표준사양을 보완하였다.
차상 핵상장치와 기존 지상신호사스템 (MBS)과의 언터페이스 관계를 명확히 하여 특정업체에 독점적으로 국한되지 않도록 표준사양을 정하도록 한다. 따라서 상호운영성을 만족하는 도시철도 신호시스템 표준사양이 되도록 하여, 향후 본 표준사양에 근거하여 선호시스템을 구축할 경우 국내외 관련기업이 참여 가능하도록 한다.
2. 도시철도 열차제어기술 발전추이 분석 요약
철도 초기에는 안전운전에 대한 사고(思考)는 매우 단순하여 지금까지 도로를 주행하던 마차교통이 레일 위를 기관차각 차량을 견인하는 기차교통(철도)으로 변한 것에 불과하다고 생각하였으므로 특별한 안전시스템을 채용하려고 하지 않았다고 한다. 당시 열차는 대부분 주간(盡間)에 운전하고 속도는 약6~16km/h로 신호기를 사용하지 않고 기관사의 주의력에 의한 무신호 가시운전방식으로도 안전하게 운전할 수 있었다. 이동성만을 강조하여 기관사의 가시운전방식에 의존하였으므로 이러한 운전방식을 MBTC(Man Based Train ControD 시스템 즉, 인간 의존적 열차제어시스템이라고 정의 한다
점차 가장 빠른 수송기관으로 성장하여 속도는 약 48km/h를 초과하게 되었고 이에 따른 열차의 안전운행 확보가 문제시되었다. 이에 대한 대책으로 영국철도회사는 수도경찰대의 경관을 신호원으로 채용하여 역과 분기개소에 배치, 선로전환기조작, 철도용지내의 법질서 유지, 선로횡단자의 단속, 선로 순시 및 진행 열차에 대하여 진행, 주의, 정지를 수신호로 표시했다. 이것을 기본으로 "철도신호의 원칙"이 수립되고 신호시스템을 구축하게 되었다.
1900년대부터 궤도회로장치를 사용하면서 신호시스템의 기술은 급진전하였으며, 약 100여년 동안 궤도회로를 기반으로한 열차제어(TBTC : Track_circuit Based Train Control)시스템이 활용되고 있다. 도시철도 신호시스템 주요 방식별 국내외 신호기술를 분석한 결과 아래와 같이 정리하였다.
1) 고정폐색 +Punctual Speed Control Technology
- 발진주파수 변주방식
(1) 서울1, 2호선, 안산선 등 4현시 전용 ATS(Automatic Train Stop) 장치
(2) 한국철도공사의 3/5현시 겸용 ATS 장치
2) 고정폐색+Continuous Speed Control Technology
- 속도코드방식
(1) 서울3, 4호선, 과천선, 일산선, 분당선 등의 ATC 장치
(2) 서울5, 6, 7, 8 호선, 부산1호선, 광주1호선
- Distance to go 방식
(1) 부산2, 3호선, 인천1호선, 대구2호선
도시 내 또는 도시 간 이동수단으로서의 철도교통시스템이 타 교통시스템에 비하여 그 유효성이 새롭게 주목되고 있다. 그러나 도시철도의 인프라는 한정된 공간에 기존의 신호시스템으로는 운영효율을 향상시킬 수 없어서 이미 철도선진국 등에서는 새로운 개념의 열차제어방식을 연구와 실험을 통하여 개발하였으며 일부 국가에서는 이 새로운 기술을 도입하여 운영하고 있는 실정이며, 주요 방식별 사용 예는 다음과 같다.
1) 이동폐색+Continuous Speed Control Technology
- RF(무선랜) 방식
(1) 국내 : 도시철도 신호시스템 표준화연구 모델 및 분당선 시범 설치 중
(2) 국외 : 미국 LasVegas(6.4km,'04.7), 홍콩 MTRC(3.5km, '05.8),
- RF(GSM-R) 방식
(1) 스웨덴의 RBS, 유럽의 ETCS 의 Level2 시스템
- Inductive Loop 방식
(1) 캐나다뱅쿠버 SKY(28.9km, '86),) 영국런던 Dockland LRT(26.0km, '96)
- 패턴벨트 방식
(1) 일본 도시형 자기부상열차인 HSST(High Speed Surface Transport)
기술적인 부분에 있어서는 세계적인 추세가 CBTC( Communication Based Train Control) 시스템으로 옮겨가고 있으며, 시스템 요구 만족도에서도 TBTC 에 비하여 CBTC가 우수함이 제시되었고, 또한 경제적인 관점에서도 Life Cycle Cost도 역시 CBTC시스템이 유리할 것으로 생각된다.
그러나 2010년대 이후에는 우리나라도 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경에서 생활하게 될 것이다. 따라서 열차속도제어기술도 3세대 선호시스템(이통성+안전성+운용기관의 효율성)에 사용자입장(이용의 편리성 등)을 고려한 4세대의 신호시스템이 개발될 것으로 생각한다. 이 시스템은 유비쿼터스 환경에서의 운영되므로 UBTC(Ubiquitous Based Train Control) System 이라 명명하고자 한다. 유비쿼터스 환경주위의 모든 사물들이(열차포함) 컴퓨팅 기능과 센서를 갖게 되고, 유무선 네트워크틀이 통합되어 언제 어디서나 간단하게 사용자와 사물(단말)들이 상호작용할 수 있는 환경을 말한다. 이 분야에 대한 개념 연구와 타 교통시스템과의 연계 등 관련분야에 대한 연구가 추진되어야 할 것으로 생각된다.
3. 연차별 연구 목표 및 내용
금년까지 총 6개년 동안의 연차별 연구 목표 및 내용을 정리하면 다음과 같다.

Abstract ▼

Signalling system of urban transit plays a key role not only in operating trains safely but also in improving transportation efficiency. In terms of securing safety of train operation, the signalling technology presents operation conditions, and informs whether it is feasible for train to come and g

Signalling system of urban transit plays a key role not only in operating trains safely but also in improving transportation efficiency. In terms of securing safety of train operation, the signalling technology presents operation conditions, and informs whether it is feasible for train to come and go, and to progress, whether there is a hazard. To Improve transportation efficiency, the technology contributes to punctuality and rapidity. There is still a few internal manufacturer of the signalling equipments, and its technology is not enough, so our are dependent on the ones of advanced countries. The already installed equipments in Korea are most by foreign undertakings, but some domestic undertakings take a gradual step forward to localize some parts of signalling technologies.
However, there has been a long term investment of the advanced countries, such as European countries, to preoccupy the international train market of signalling technologies, which are closely related to safe train operation. In addition, a continuous effort has been made to secure newly approached signalling technologies, for instance for the efficiency of maintenance, and the analyzed result is concluded to the radio communication based train control system.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...26
• 목차(1/2권) ...28
• 제1장 서론 ...46
• 제1절 연구개발 목적 ...46
• 제2절 연구개발의 필요성 ...46
• 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ...49
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...52
• 제1절 국내 도시철도 신호설비 활용현황분석 ...52
• 1. 차상제어장치의 활용현황 분석 ...52
• 2. 분당선 차상제어장치의 운전모드별 제어기법분석 ...55
• 3. 도시철도 운영노선별 열차운전모드 분석 ...65
• 제2절 국내외 관련분야에 대한 기술개발현황 ...72
• 1. 국내 기술개발현황 ...72
• 2. 국외 기술개발현황 ...72
• 3. 국내외 기술개발현황에서 국내 기술수준 ...75
• 제3절 국내외 열차제어기술 발전추이분석과 반영 ...76
• 1. 무선통신기반 차상제어장치 구현사례 및 사용현황 분석 ...76
• 1. 무선통신기반 차상제어장치 구현사례 및 사용현황 분석 ...78
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...94
• 제1절 기존 지상신호설비 표준화 연구 및 신호기술 조사분석 ...94
• 1. 기존 ATC／ATO 방식의 신호시스템의 표준사양(안) ...94
• 2. 전동차용 신호케이블의 품질인증규격(안) ...103
• 3. 전동차용 안테나류의 품질인증규격(안) ...113
• 4. 개량 및 표준화 사례조사분석 ...118
• 5. 국내외 도시철도 기술개발 현황 조사 및 분석 ...137
• 제2절 CBTC방식의 신호시스템 적용방안 연구 ...170
• 1. 표준화를 위한 국제 규격화 동향 ...170
• 2. 기존 도시철도의 적용환경 검토 ...191
• 3. CBTC 신호설비의 장단점 분석 ...200
• 4. CBTC 적응효과 ...280
• 5. 신호 하부시스템 별로 CBTC 시스템의 적용시 고려 하여야 할 요인 분석 ...296
• 6. 기존 도시철도에 적용하기 위한 방안 ...363
• 제3절 도시철도 신호시스템 CBTC방식의 표준화 연구 ...405
• 1. 개요 ...405
• 2. 표준사양 관련 법규 ...406
• 3. 도시철도 신호시스템 표준화 기준 제정관련 사항 ...409
• 4. 도시철도 신호시스템 표준사양(안) 검토의견(2006. 11. 13~22) ...413
• 5. 도시철도시설 표준규격 제정(안) 기술위원회 신호분야 검토의견(2008. 4. 23) ...439
• 6. 도시철도 신호시스템 표준사양(안) ...444
• 7. 도시철도 신호시스템 표준사양(안) 해설 ...488
• 8. 도시철도 신호시스템 안전기준(안) 검토의견(2006.11.13~11.22) ...719
• 9. 도시철도시설 안전기준에 관한 규칙 제정(안) 기술위원회 신호분야 검토 의견(2008. 4. 23) ...732
• 10. 도시철도시설 안전기준에 관한 규칙 제정(안) 관계부처 협의(2008. 10.) ...735
• 11. 도시철도 신호 안전기준에 관한 규칙(안) ...739
• 12. 도시철도 신호시스템 안전기준(안) 해설 ...751
• 제4절 도시철도 차상신호시스템 시작품 설계 및 제작 ...794
• 제5절 도시철도 차상신호시스템 시작품 실용화 방안 ...795
• 제6절 도시철도 신호시스템 (CBTC 방식) 성능시험기준(안) ...796
• 1. 도시철도 신호시스템 성능시험에 관한 기준(안) 검토의견(2006.11.13~22) ...796
• 2. 도시철도시설 성능시험기준 제정(안)기술위원회 신호분야 검토의견(2008.4.23) ...801
• 3. 도시철도 신호시스템의 성능시험에 관한 기준(안) ...804
• 4. 성능시험기준 - 구성품 ...809
• 5. 성능시험기준 - 완성품 ...836
• 6. 성능시험기준 -연계동작시험 ...838
• 제7절 도시철도 신호 및 열차제어시스템 (CBTC방식) 품질인증기준(안) ...850
• 1. 전동차용 무선통신기반 열차자동방호장치(CBATP) ...850
• 2. 전동차용 무선통신기반 열차자동운전장치(CBATO) ...856
• 3. 전동차용 차상무선통신장치(TWLC) ...862
• 4. 운전자표시장치 ...869
• 제8절 연구개발 수행결과 ...876
• 1. 도시철도 신호시스템 표준화 연구 결과 ...876
• 2. 도시철도 신호시스템 차상핵심제어장치 시작품 개발 결과 ...878
• 3. 공개 발표된 연구개발성과 ...888
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...892
• 제1절 목표달성도 ...892
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ...893
• 1. 신호설비의 표준화 측면 ...893
• 2. 유지보수 및 자재조달 측면 ...893
• 3. 장애복구 측면 ...893
• 4. 성능개선 측면 ...894
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...896
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...900
• 제1절 철도에서의 무선이용기술 ...900
• 제2절 무선통신: 802.11 의 보안기능(MD1)강화방안 ...970
• 제3절 CBCT를 위한 국제표준화 ...980
• 제4절 네트워크 신호시스템 ...990
• 제5절 철도환경에서 GPS 적용시 문제점과 대책 ...994
• 제6절 무선에 의한 열차제어시스템 (ATACS) Prototype시험 ...1001
• 제7장 참고문헌 ...1006
• 부록 1: 도시철도 운영기관 보수규정 등에서의 용어정리 ...1012
• 부록 2: 도시철도 관련 법에서의 용어정리 ...1040
• 표지 ...1108
• 제출문 ...1109
• (제목 차례) ...1111
• 제4절 도시철도 차상신호시스템 시작품 설계 및 제작 ...1127
• 1. 도시철도 신호시스템 차상핵심장치 개발 ...1127
• 2. 소프트웨어 개발 ...1280
• 3. 인터페이스 설계 ...1310
• 제5절 도시철도 차상신호시스템 시작품 시험 및 실용화방안 ...1357
• 1. 도시철도 차상신호시스템 시작품 성능시험 ...1357
• 2. 도시철도 차상신호시스템 시작품 현차 설치시험 및 실용화방안 ...1557
• 부록 가. 차상 핵심장치 설계 자료 ...1683
• 부록 나. 차량 개조 관련 3D 검사일지 ...1751
• 부록 다. 정적 설치검사(PICO) 관련 작업 일지 ...1849
• 부록 라. 정적 설치검사(PICO) 시험 기록서 ...1865
• 부록 마. 기지구내 완성차 시험 관련 작업일지 ...1889
• 부록 바. 기지구내 완성차 시험 기록서 ...1903
• 부록 사. 차상핵심장치 현차설치 및 완성차 시험 사진 ...1913
• 부록 아. 본선 상호 운영성 시험 결과 보고서 ...1919