한국정밀공학회 2013 년도 춘계학술대회논문집
1. 서론
한국철도기술연구원은 지난 2010 년부터
국토해양부 국가연구개발사업으로 한국형
무선통신기반 열차제어시스템 (Korean Radio based Train Control System: KRTCS)을 개발 중에 있다. 본 연구는 KRTCS ATP(Automatic Train Protection) 설계 및 시험선 기능시험 결과에 대해 기술한다.
2. KRTCS 구성
KRTCS 는 그림 1 에서와 같이 Automatic Train Supervision(ATS), Wayside and Onboard ATP, Automatic Train Operation(ATO), Electronic Interlocking(EI) 및 무선통신망으로 구성된다.
O perator O the r System s O the r Fa cilitie s
AT S
(A u to m atic Tra in S u p erv isio n) (E lectro n ic In terlo ck ing)E I AT P
(A u to m atic Tra in P r o tection) D C N R adio (P recis io n PSM S to p M a rker) Tra nsponder TA G D a ta C om m unica tion N e tw ork(D C N ) O pe ra tor Sw itc h/Signal D C N R adio AT P PSM Se nsor Tra nsponder A ntenna N eigh b o rin g AT P H a nd ove r H and ove r AT O (A u to m atic Tra in O p eration) D rive r
O pe ra tor System s W ayside
O nboard
Fig. 1 Block diagram KRTCS Configuration
3. KRTCS ATP 기능
KRTCS ATP 기능설계는 표준체계 구축을 목표로 IEEE 1474.1 을 기반으로 국내 운영기관의 요구사항을 반영하여 기능정의와 분류를 하였다. KRTCS 의 ATP 시스템의 전체 기능적 구성은 그림 2 와 같다. Train location determination External interlocking Commands Limit of movement protectionand target point Determination
ATP profile determination
Authorize speed determination
Door control interlocks Actual train speed/
travel direction Determination
Train-borne ATP user interfaces
EI function Set in/off Train operation Train operation management Management of Emergency situation EI function Supervise/enforce authorized speed Limit of safe route
Determination
Fig. 2 KRTCS ATP Functions
이러한 ATP 기능 중에서 열차간격제어와
관련된 주요 알고리즘 및 기능에 대한 흐름은
그림3 과 같다.
Fig. 3 Train Separation Control Flow
3.1 열차의 이동방향 및 위치계산 차상 ATP 는 열차 이동방향 및 위치를 지상 ATP 에 주기적으로 송신한다. 열차의 위치는 가장 최근에 읽은 TAG(LRTG) 절대위치와 이 후 차륜 회전수를 통해 계산한 이동거리의 합이다. KRTCS 지상 TAG 는 그룹으로 표현되며, 각 TAG 그룹은 선로
한국형
무선통신기반 열차제어시스템 ATP 설계 및
기능시험
ATP Design and Functional Test of ATP for Korea Radio based
Train Control System
*
#오세찬
1, 김민수
1, 김경희
1, 이혜진
1*
#Sehchan Oh([email protected])
1, Minsoo Kim
1, Kyunghee Kim
1, Hyejin Lee
11한국철도기술연구원 광역도시교통연구본부 무선통신열차제어연구단
Key words : Automatic Train Protection, Radio based Train Control System, Design, Functional Test
한국정밀공학회 2013 년도 춘계학술대회논문집
방향을 위해 두 개의 TAG 로 구성된다. 그룹내
TAG 간격은 10m, 그룹간 TAG 간격은
200m 이다.
Fig. 4 ATP TAG Group and Train Location
3.2 이동권한의 생성 지상 ATP 는 관할영역 내 모든 열차들의 주기적인 위치정보와 EI 로부터 수신한 진로정보, 그리고 선로에 설정된 방호영역 등을 참조하여 이동권한(Movement Authority)을 생성하여 차상 ATP 에 제공한다. 3.3 속도프로파일 생성 속도프로파일은 열차의 위치별 허용속도를 계산하는 것이다. 속도프로파일은 정적
속도프로파일(Static Speed Profile: SSP)과 동적
속도프로파일(Dynamic Speed Profile: DSP)로
나뉜다. 지상 ATP 는 선로제한속도 및 운영자 임속제한을 반영한 계단식 속도그래프인 SSP 를 계산하여 차상 ATP 에 제공한다. DSP 는 지상 ATP 부터 받은 MA 와 SSP 를 기반으로 차상 ATP 가 생성한다. MA 를 기준으로 역으로 제동곡선을 이용하여 생성한다. KRTCS 차상
ATP 의 DSP 는 Warning Curve, FSB(Full Service Brake) Curve, EB(Emergency Brake) Curve 세가지 이다. Fig. 5 DSP and SSP 3.4 허용속도 결정 및 제동체결 DSP 는 열차의 위치에 따른 허용속도 그래프로 볼 수 있다. 해당 위치에서의 허용속도는 DSP 를 참조함으로써 계산이 가능하다. 현재 열차속도가 허용속도인 Warning, FSB, EB 를 초과하는 경우 차상 ATP 는 각각 알람, FSB, EB 를 체결한다.
4. 시험결과
4.1 시험환경 KRTCS 시험을 위해 전라남도 무안군 일로역에서 대불역 사이 약 11.25Km 구간을 시험선으로 활용하고 있다. 그림 6 에서와 같이, 차량은 Korail 경의선 셔틀전동차(4 량 1 편성)를 임대하여 차상 신호장치를 KRTCS 의 ATP/ATO 장치로 개조하였으며, 지상 ATP 는 두 개의 Zone 으로 나누어 관할하도록 각각 일로와 대불 기계실에 구축하였다.Fig. 6. KRTCS Onboard and Wayside System
4.2 시험결과 ATP 모드에서 시험열차의 위치보고 이후 MA 수신 결과 따른 ATS 현시화면과 차량내 KRTCS MMI 화면은 그림 7 에 제시하였다. MMI 와면은 열차의 목표속도, 현재속도 그리고 MA 까지 도달거리 등이 표시된다.
Fig. 6. KRTCS ATS and MMI Displays
참고문헌
1. IEEE 1474.1 IEEE Standard for Communication-Based Train Control(CBTC) Performance and Functional Requirements
2. ERTMS, Functional Requirements Specification, Ver 4.29
3. ERTMS, System Requirements Specification, Ver 2.3.0
