초록 ▼

Ⅳ. 주요 연구개발 결과
본 과제는 ICT(Information & Communication Technology)와 철도와의 융합을 통한 운영비용 절감 및 열차운행의 안전성 향상을 목적으로 철도지선 구간에 적합한 유지보수 비용 절감 및 열차운행 안전성 향상을 위한 ICT기반 차상제어시스템 개발과 철도사고 저감을 위한 ICT기반 레이저레이더 이용 건널목 지장물 검지장치, 분기부 탈선 방지를 위한 선로전환기 쇄정장치 및 기관사 안전운행 감시장치 등을 개발하는 것이 목표였으며, 이러한 연구목표를 달성하기 위해 당해연도 연구수행 결과

Ⅳ. 주요 연구개발 결과
본 과제는 ICT(Information & Communication Technology)와 철도와의 융합을 통한 운영비용 절감 및 열차운행의 안전성 향상을 목적으로 철도지선 구간에 적합한 유지보수 비용 절감 및 열차운행 안전성 향상을 위한 ICT기반 차상제어시스템 개발과 철도사고 저감을 위한 ICT기반 레이저레이더 이용 건널목 지장물 검지장치, 분기부 탈선 방지를 위한 선로전환기 쇄정장치 및 기관사 안전운행 감시장치 등을 개발하는 것이 목표였으며, 이러한 연구목표를 달성하기 위해 당해연도 연구수행 결과는 다음과 같이 종합적으로 정리할 수 있다.
□ ICT기반 차상제어시스템 기술현황 조사 분석 및 기획
- 본 과제와 관련되어 열차제어를 위한 무선통신, 센서를 이용한 시설물 제어 등 5개 분야로 분류하여 국내외 특허분석을 수행하였으며, 이를 통해 기술개발 과정에서 집중 공략해야할 분야를 선정하였음.
- 또한 독일의 FFB 및 유럽의 ERTMS Regional 운영시나리오 분석 등 유사시스템 개발 현황 조사 분석을 통해 개발하고자 하는 ICT기반 차상제어시스템의 운영시나리오에 반영함으로서 연구개발의 시행착오를 최대한 줄일 수 있도록 수행하였음.

□ ICT기반 차상제어시스템 핵심기술 개발
- 기존의 지상중심 열차제어가 아닌 차상에서 지상설비를 제어하기 위한 새로운 개념의 열차제어시스템의 요구사양을 도출하고 운영시나리오를 개발하는 등 기본설계를 완료하였음.
- IEC 62278, 62279, 62425를 기반으로 RAMS 계획을 수립하고 이를 바탕으로 H/W 및 S/W 기능사양서를 작성하고 있음. 특히 중간평가 시 제기되었던 Fallback 시스템에 대해서는 기존선 개량시에는 기존 궤도회로를 사용할 수 있도록 하였으며, 신선 설치시에는 지상제어센터에서 제어 가능토록 하는 기능을 추가하였음.
- 또한 열차위치 측정장치용 센서(차륜센서, 도플러레이더, DGPS 등)들의 속도 오차 상대비교를 통한 특성을 확인하기 위한 시험을 완료하였으며, 이러한 시험결과를 바탕으로 열차위치측정장치에 대한 기본설계를 완료하였음.
- 기술 개발하고자 하는 ICT기반 차상제어시스템의 철도 지선구간 적용을 위한 타당성 분석을 위해 기존 업무와 ICT 적용 방식의 업무 프로세스를 UML 모델링을 통해 분석하였으며, 이를 통해 시뮬레이션 프로그램을 개발하였음.

□ ICT기반 안전설비 핵심기술 개발
- 차상에서 지상설비를 제어하는 ICT기반 차상제어시스템의 적용시 지상의 제어대상 설비는 분기기를 제어하는 선로전환기와 건널목으로 한정지을 수 있기 때문에,
- 수입에 의존하고 있는 선로전환기 쇄정장치의 국산화를 위해 첨단부 쇄정장치 (VCC), 크로싱부 쇄정장치(VPM), 밀착검지기 및 뽈베 모듈에 대한 기능 및 성능요구사항을 도출하고 설계를 완료하였으며, VCC와 VPM의 경우 1차 시제품을 제작하여 자체시험을 준비중임.
- 레이저레이더를 이용한 건널목 지장물 검지장치에 대한 기본설계와 센서부 및 제어부의 상세설계를 완료하고, 특성시험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 시제품 제작을 준비중임.
- 기관사 안전운행감시를 위한 의사 결정 수단을 확보하기 위해 다양한 자율신경계 생체신호를 한국철도공사의 협조하에 실제 운영되는 열차에서 기관사를 대상으로 시험을 하였고, 보다 더 정확한 데이터를 획득하기 위하여 추가 시험을 수행할 계획이며, 안전운행 알람레벨 기준치를 설정하고 국내외 자문 및 인증을 받을 계획임. 특히 기관사 안전운행감시와 관련하여 중국 CARS(철도과학원)와 2011년 9월부터 국제공동연구를 시작하였음.

위와 같은 연구 활동을 통해 SCIE 1건을 비롯하여 8건의 논문게재 및 논문발표 29건, 특허출원 4건, 프로그램 등록 7건의 연구결과물을 산출하였으며, 연구내용과 관련하여 산학연 기술지원 및 자문 수행실적은 21건에 달하는 등 1차년도임에도 불구하고 연구내용 결과 뿐 아니라 정량적 연구수행실적 또한 매우 우수하다.

(출처 : 요약문 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 23
• 표목차 ... 43
• 그림목차 ... 49
• 제 1 장 서 론 ... 74
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 74
• 1. 기술적 측면 ... 74
• 2. 경제·산업적 측면 ... 77
• 제2절 연구개발의 목표 및 범위 ... 82
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 82
• 2. 연도별 연구개발 목표 및 내용 ... 83
• 제3절 기술개발 추진체계 ... 90
• 1. 추진전략 및 방법 ... 90
• 2. 당해 연도 업무역할 체계 ... 92
• 3. 연구개발 추진체계 ... 93
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 96
• 제1절 국외 유사시스템 개발 및 운영현황 조사 분석 ... 96
• 1. FFB, ERTMS Regional, COMBAT 및 안전설비 관련 시스템 개발현황 조사 ... 96
• 2. INTEGRAIL, LOCOLOC/LOCOPROL, GADEROS 프로젝트 등 과련 해외과제 연구현황 조사 ... 140
• 3. 안전운행감시장치 개발 기술 국내외 관련분야 기술개발현황 ... 153
• 제2절 국내외 특허 조사 분석 ... 182
• 1. 개요 ... 182
• 2. 특허 동향 분석 ... 186
• 3. 핵심특허 기술내용 분석 ... 246
• 4. 핵심특허 분석시트 ... 254
• 제 3 장 철도 지선구간 운영 효율성 향상을 위한 ICT기반 차상제어시스템 핵심기술 개발 ... 264
• 제1절 ICT기반 차상제어시스템 설계 ... 264
• 1. 지상중심열차제어시스템 운영시나리오 분석 ... 264
• 2. ICT기반 차상제어시스템 성능평가 요구사양 개발 ... 345
• 3. ICT기반 차상제어시스템 운영시나리오 개발 ... 376
• 4. ICT기반 차상제어시스템 위험원 도출 및 관리계획 수립 ... 426
• 5. ICT기반 차상제어시스템 안전측(Fail-Safe) 인터페이스 기술 개발 ... 444
• 제2절 ICT기반 차상제어시스템 열차위치 측정 및 결정 ... 452
• 1. ICT기반 차상중심제어시스템을 위한 열차위치 측정기술 현황 분석 ... 452
• 2. 열차위치 측정장치용 센서특성 분석 ... 473
• 3. ICT기반 차상제어시스템용 열차위치측정장치 설계 ... 505
• 제3절 ICT기반 차상제어시스템 인터페이스 모듈 설계 ... 510
• 1. ICT기반 차상제어 선로전환기 인터페이스 모듈 설계 ... 510
• 2. ICT기반 차상제어 건널목 제어장치 인터페이스 모듈설계 ... 515
• 제4절 ICT기반 차상제어시스템을 위한 무선통신기술 ... 520
• 1. ICT기반 차상제어시스템 지상설비 제어를 위한 무선통신 기술 분석 ... 520
• 2. ICT기반 차상제어시스템 제어를 위한 성능평가방안도출 ... 532
• 제5절 ICT기반 차상제어시스템을 위한 보안기술 ... 554
• 1. 국내·외 기술개발 현황 ... 554
• 2. 연구개발 수행내용 및 결과 ... 667
• 제 4 장 철도 지선구간 안전성 향상을 위한 ICT기반 안전설비 핵심기술개발 ... 738
• 제1절 ICT기반 안전설비 안전성 활동 ... 738
• 1. ICT기반 안전설비 안전성 활동 체계분석 ... 738
• 2. ICT기반 안전설비 위험도 평가절차 개발 ... 761
• 제2절 ICT기반 차상제어시스템 3D 레이저레이더를 이용한 건널목 지장물검지장치 개발 ... 810
• 1. 레이저레이더를 이용한 건널목 구간 지장물검지장치 기능 및 성능요구사양 ... 810
• 2. 레이저 레이더를 이용한 건널목구간 지장물 검지장치 센서부 설계 ... 813
• 3. 레이저 레이더를 이용한 건널목 구간 지장물 검지 안전설비 제어기 시제품 제작 및 안전설비 S/W 개발 ... 854
• 4. 3D 레이저레이더를 이용한 건널목 구간 지장물검지장치 안전성 활동 ... 887
• 5. 레이저레이더를 이용한 건널목 구간 지장물 검지장치 성능평가 요구사양개발 ... 897
• 제3절 ICT기반 차상제어시스템 선로전환기 쇄정장치 개발 ... 912
• 1. 선로전환기 쇄정장치개발을 위한 기능 및 성능 요구사양 개발 ... 912
• 2. 선로전환기 쇄정장치 설계 ... 933
• 3. 선로전환기 쇄정장치 시작품 개발 ... 942
• 4. 시험 및 검사 ... 955
• 제4절 ICT기반 차상제어시스템 안전운행감시장치 개발 ... 968
• 1. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 968
• 제 5 장 철도 지선구간 운영 타당성 분석 ... 1062
• 제1절 철도지선구간 업무 분석 ... 1064
• 1. CTC 신호시스템 분석 ... 1064
• 2. UML을 활용한 철도지선구간 업무 프로세스 분석 및 모델링 ... 1071
• 3. 차상제어방식의 차상운전자와 지상관제사의 관제권한 및 관제역할 분석 ... 1077
• 제2절 철도지선 운영이슈 및 시뮬레이션 ... 1084
• 1. ICT지선 운영 이슈 분석 ... 1084
• 2. ICT기반 차상 제어시스템에 의한 선로용량 증대 효과 분석 시뮬레이션 ... 1089
• 3. ICT기반 차상 제어시스템 운영 안전성 분석 시뮬레이션 ... 1100
• 제3절 ICT기반 차상 제어시스템 운영개선 비용 분석체계 개발 ... 1108
• 1. 서론 ... 1108
• 2. 시스템 요구사항 분석 ... 1111
• 3. ICT기반 차상제어시스템 운영개선 비용분석체계 개발 ... 1114
• 4. ICT기반 차상 제어시스템 신호설비 비용 분석 ... 1125
• 5. 차상제어시스템 도입 시 절감 비용 산출 ... 1129
• 6. 전체 지선 구간에 차상 신호시스템 도입 시 비용 산출 ... 1132
• 7. 비용 분석 아키텍처 및 프로그램 개발 ... 1135
• 8. 결론 ... 1139
• 제 6 장 결론 ... 1142
• 제1절 목표 달성도 ... 1142
• 1. 연구목표 목표 및 평가의 착안점 ... 1142
• 2. 연구개발의 활용계획 ... 1150
• 제 7 장 참고문헌 ... 1152
• 끝페이지 ... 1161