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표제지
목차
요약 6
약어표 8
기호표 11
I. 서론 21
1. 연구 배경 21
2. 논문의 구성 및 연구방법 23
II. ETCS Level 2 시스템 및 상호운영성 기술 분석 25
1. ETCS Level 2 시스템 개요 27
2. ETCS Level 2 시스템 구성 29
가. 지상ATP 29
나. 차상ATP 30
다. 지상인터페이스시스템 및 폐색정보전송장치 31
라. 안전전송모듈 33
3. 상호호환성(TSI) 적용 기술 34
가. 상호호환성 시험 환경의 구성 38
나. 상호호환성 검증 방법론 41
III. ETCS Level 2 기반 지상ATP 46
1. 지상ATP 적용 기술 46
2. 지상ATP 상호호환성 모델링 57
가. 상호호환성 절차(1) 59
나. 상호호환성 절차(2) 60
다. 상호호환성 절차(3) 61
라. 상호호환성 절차(4) 63
마. 상호호환성 절차(5) 64
바. 상호호환성 절차(6) 65
사. 상호호환성 절차(7) 67
아. 상호호환성 절차(8) 70
자. 상호호환성 절차(9) 71
3. 정적속도프로파일 적용 73
4. 지상ATP 신뢰도 및 안전도 모델링 78
가. 고장률 산출 78
나. 신뢰도 모델링 81
다. 안전도 모델링 84
IV. ETCS Level 2 기반 폐색분할 94
1. 폐색구간의 폐색분할 방법론 94
2. 폐색분할 방법론의 검증 98
3. 폐색분할 결과의 적용 105
V. 시뮬레이션 110
1. 상호호환성 검증 110
가. 지상ATP↔차상시뮬레이터 간 단위시험 110
나. 상호호환성 검증 115
2. 정적속도프로파일 검증을 위한 이동권한 시뮬레이션 129
3. 지상ATP 신뢰도 및 가용도, 안전도 검증 136
가. 신뢰도 및 가용도 검증 136
나. 안전도 검증 139
VI. 결론 146
참고문헌 148
ABSTRACT 153
그림 1-1. 국내의 ETCS Level 1 설치 현황 21
그림 2-1. ERTMS/ETCS Level 1 구성도 26
그림 2-2. ERTMS/ETCS Level 2 구성도 26
그림 2-3. ERTMS/ETCS Level 3 구성도 27
그림 2-4. ETCS Level 2 시스템 구성도 28
그림 2-5. 지상ATP 인터페이스 구성도 29
그림 2-6. 차상ATP 인터페이스 구성도 30
그림 2-7. 지상인터페이스시스템 인터페이스 구성도 31
그림 2-8. 폐색정보전송장치 인터페이스 구성도 32
그림 2-9. 안전전송모듈 인터페이스 구성도 33
그림 2-10. 서브시스템의 필수 요구사항 35
그림 2-11. UNISIG SUBSET-094에 언급된 차상 시험설비 구성도 39
그림 2-12. 지상ATP 차상 시험설비 구성(예) 40
그림 2-13. 독일 DLR의 ETCS Level 2 차상 시험설비 40
그림 2-14. 국내의 ETCS Level 2 차상 시험설비 40
그림 2-15. 지상ATP 성능시험을 위한 Test Sequence 설계 방법론 41
그림 2-16. ERTMS/ETCS 아키텍처 42
그림 2-17. ETCS ATP 시스템 필수 기능 Entity 43
그림 2-18. Feature와 관련된 상관관계 43
그림 3-1. 무선폐색센터 및 중계 안테나 46
그림 3-2. 무선폐색센터 내부(RBC 관제) 47
그림 3-3. 지상ATP로 전송되는 메시지 검증 48
그림 3-4. 차상장치와의 통신 프로세스 48
그림 3-5. 열차의 위치보고 시 포함될 정보 50
그림 3-6. 열차의 안전 길이 계산 51
그림 3-7. 지상ATP와 지상ATP간의 이동권한 생성 55
그림 3-8. 전라선 ETCS Level 2 시뮬레이션 구간(곡성~여수) 56
그림 3-9. 차상시뮬레이터를 활용한 상호호환 인터페이스 개념도 57
그림 3-10. 차상시뮬레이터를 활용한 상호호환 인터페이스 구성도 58
그림 3-11. 상호호환성 절차(1) 59
그림 3-12. 상호호환성 절차(2) 60
그림 3-13. 상호호환성 절차(3) 62
그림 3-14. 상호호환성 절차(4) 63
그림 3-15. 상호호환성 절차(5) 64
그림 3-16. 상호호환성 절차(6) 66
그림 3-17. 상호호환성 절차(7) 68
그림 3-18. 상호호환성 절차(8) 70
그림 3-19. 상호호환성 절차(9) 72
그림 3-20. 정적속도프로파일의 계산 과정 74
그림 3-21. 열차길이를 고려하지 않았을 때 열차제한속도 초과 75
그림 3-22. 열차길이를 고려하였을 때 열차제한속도 76
그림 3-23. 기존 MRSP 77
그림 3-24. 변경 후 MRSP 78
그림 3-25. 지상ATP의 고장률 분석 범위 79
그림 3-26. 지상ATP의 고장률 예측 80
그림 3-27. 이중계 시스템의 상태 모델 81
그림 3-28. 2 out of 3 의 상태 모델 82
그림 3-29. 2 out of 4 의 상태 모델 83
그림 3-30. THR 분석 과정 85
그림 3-31. 1oo1의 물리적 구성도 86
그림 3-32. 1oo2의 물리적 구성도 86
그림 3-33. 2oo2의 물리적 구성도 87
그림 3-34. 1oo2D의 물리적 구성도 87
그림 3-35. 2oo3의 물리적 구성도 88
그림 3-36. 2oo4의 물리적 구성도 88
그림 3-37. 1oo1의 안전도 블록다이어그램 91
그림 3-38. 1oo2의 안전도 블록다이어그램 91
그림 3-39. 2oo2의 안전도 블록다이어그램 91
그림 3-40. 1oo2D의 안전도 블록다이어그램 92
그림 3-41. 2oo3의 신뢰성 블록다이어그램 92
그림 3-42. 2oo4의 안전도 블록다이어그램 93
그림 4-1. 과주거리 및 안전여유거리 95
그림 4-2. 역구내 Block Design 개념도 96
그림 4-3. 역구내 본선통과 신호현시 정보전송 개념도 97
그림 4-4. 역구내 본선정차 신호현시 정보전송 개념도 98
그림 4-5. 역구내 부본선 정차 신호현시정보전송 개념도 98
그림 4-6. 폐색속도의 시뮬레이션 결과(300km/h) 100
그림 4-7. 400km/h급 HEMU 열차의 폐색속도의 시뮬레이션 결과(400km/h) 101
그림 4-8. 기존 ETCS Level 1 전라선 동운-순천간 폐색구간 106
그림 4-9. ETCS Level 2가 적용된 전라선 동운-순천간 폐색구간 106
그림 4-10. 기존 ETCS Level 1 전라선 곡성역 역구내 구간 107
그림 4-11. ETCS Level 2가 적용된 전라선 곡성역 역구내 구간 107
그림 4-12. 기존 전라선 ETCS Level 1 순천역 역구내 구간 108
그림 4-13. ETCS Level 2가 적용된 전라선 순천역 역구내 구간 (1) 108
그림 4-14. ETCS Level 2가 적용된 전라선 순천역 역구내 구간 (2) 109
그림 5-1. 지상ATP 메시지 3번(Movement Authority)의 검증 결과(1) 111
그림 5-2. 지상ATP 메시지 3번(Movement Authority)의 검증 결과(2) 111
그림 5-3. 지상ATP 메시지 8번(Acknowledgement of Train Data)의 검증 결과 112
그림 5-4. 지상ATP 메시지 24번(General 메시지)의 검증 결과 113
그림 5-5. RBC 메시지 136번(Configuration Determination)의 검증 결과 114
그림 5-6. 상호호환성 절차(1)에 대한 검증 결과 ① 115
그림 5-7. 상호호환성 절차(1)에 대한 검증 결과 ② 116
그림 5-8. 상호호환성 절차(1)에 대한 검증 결과 ③ 116
그림 5-9. 상호호환성 절차(2)에 대한 검증 결과 ① 117
그림 5-10. 상호호환성 절차(2)에 대한 검증 결과 ② 118
그림 5-11. 상호호환성 절차(2)에 대한 검증 결과 ③ 118
그림 5-12. 상호호환성 절차(3)에 대한 검증 결과 ① 119
그림 5-13. 상호호환성 절차(3)에 대한 검증 결과 ② 120
그림 5-14. 상호호환성 절차(4)에 대한 검증 결과 ① 121
그림 5-15. 상호호환성 절차(4)에 대한 검증 결과 ② 121
그림 5-16. 상호호환성 절차(5), (6)에 대한 검증 결과 ① 122
그림 5-17. 상호호환성 절차(5), (6)에 대한 검증 결과 ② 123
그림 5-18. 상호호환성 절차(5), (6)에 대한 검증 결과 ③ 123
그림 5-19. 상호호환성 절차(5), (6)에 대한 검증 결과 ④ 124
그림 5-20. 상호호환성 절차(7)에 대한 검증 결과 ① 125
그림 5-21. 상호호환성 절차(7)에 대한 검증 결과 ② 125
그림 5-22. 상호호환성 절차(7)에 대한 검증 결과 ③ 126
그림 5-23. 상호호환성 절차(8), (9)에 대한 검증 결과 ① 127
그림 5-24. 상호호환성 절차(8), (9)에 대한 검증 결과 ② 127
그림 5-25. 상호호환성 절차(8), (9)에 대한 검증 결과 ③ 128
그림 5-26. 상호호환성 절차(8), (9)에 대한 검증 결과 ④ 128
그림 5-27. 1A→2DN, 4B→D2 Normal Position (Main Line) 130
그림 5-28. DMI Display(1A→2DN, 4B→D2 Normal Position (Main Line) 130
그림 5-29. 1A→1DN, 4A→D2 Reverse Position (Auxiliary Main Track) 131
그림 5-30. DMI Display (1A→1DN, 4A→D2 Reverse Position (Auxiliary Main Track) 132
그림 5-31. B4191T Occupied by the Train 133
그림 5-32. DMI Display (B4191T Occupied by the Train) 133
그림 5-33. B4191T Occupied by the Train and B4197T Occupied by the other Train 134
그림 5-34. DMI Display (B4191T Occupied by the Train and B4197T Occupied by the other Train)[원문불량;p.115] 135
그림 5-35. 하드웨어 결함허용기법에 의한 신뢰도 분석 결과 137
그림 5-36. DC(20%~60%), β(2%), βD(1%) 일때의 THR1oo2D(1)(이미지참조) 140
그림 5-37. DC(80%~99%), β(2%), βD(1%) 일때의 THR1oo2D(1)(이미지참조) 140
그림 5-38. DC(20%~60%), β(10%), βD(5%) 일 때의 THR1oo2D(2)(이미지참조) 142
그림 5-39. DC(80%~99%), β(10%), βD(5%) 일 때의 THR1oo2D(2)(이미지참조) 142
그림 5-40. DC(20%~60%), β(20%), βD(10%) 일때의 THR1oo2D(3)(이미지참조) 143
그림 5-41. DC(80%~99%), β(20%), βD(10%) 일때의 THR1oo2D(3)(이미지참조) 144
초록보기
지난 2004년부터 유럽형열차제어시스템(ETCS) Level 1 시스템이 경부, 호남, 전라, 경춘선 등 한국철도에 구축되어 왔다. 최근에 철도전용 무선통신망 구축이 가시화되면서 기존 ETCS Level 1 시스템을 국산화를 통해 Level 2로 개량할 필요성이 제기되어 왔다. 그러나 한국 철도에는 ETCS Level 2시스템이 구축되어 있지 않기 때문에 ETCS Level 2의 하위시스템에 대한 상호운용성 기술이 개발될 필요가 있다. 따라서 ETCS Level 2시스템의 한국철도에 적용을 위하여 동시스템의 상호운용성에 대한 연구개발을 수행해야 할 시점이라 할 수 있다.
ETCS Level 2 시스템은 크게 차상 ATP와 지상 ATP로 구분된다. 지상 ATP는 무선폐색센터(RBC)에 위치하는 ETCS Level 2 시스템의 안전에 직결되는 핵심 장비이다. 지상 ATP는 지상의 신호설비와 연동하여 신호 및 진로, 시설물 정보를 연산하여 이동권한을 생성하고 이를 무선통신을 통해 운행중인 열차에 전송한다.
본 논문은 지상 APT의 상호운용성 모델링과 정적 속도 프로파일을 바탕으로 상호운용성, 신뢰성 및 안전성의 검증방법에 대한 연구이다. 이 연구에서 사용한 시뮬레이터(EVC Simulator)는 상호운용성 과정을 검증하기 위한 시험절차로 규정한 UNISIG Subset 094와 Subset 076의 요구조건을 준수하여 구축, 실행되었다. 현재 한국에 ETCS Level 2 시스템이 설치되어 있지 않기 때문에 기존의 전라선 곡성-여수구간의 ETCS Level 1 시스템을 ETCS Level 2 시스템의 시험용으로 적합하도록 폐색분할을 하여 ETCS Level 2 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다. ETCS Level 2 시스템의 유효성을 검증하기 위하여 상호운용성 절차에 정의된 속도 프로파일과 메시지를 차상시뮬레이터(EVC Simulator)에 의하여 확인하고 검증하였다.
본 연구에서는 실제 운행전 시뮬레이션을 통해 시험한 결과 상호운용성 기술조건(TSI) 규정에 따른 요구조건들이 충족되는 것으로 평가되었다. 또한 이 연구는 향후 한국철도에 국산화된 ETCS Level 2 시스템이 적용될 경우 운영 및 안전성을 확보하는데 있어 구체적인 시범케이스가 될 것으로 기대된다.MARC 보기
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