한국산학기술학회논문지 Vol. 11, No. 1, pp. 67-72, 2010

정락교 1* , 김백현 1 1 한국철도기술연구원 열차제어통신연구실

A Study on the Drive-less Operating Technology using Communication Based Train Control

1 Train Control & Communication Research Department, Korea Railroad Research Institute

요 약 본 논문에서는 기존의 궤도회로 (Track Circuit) 를 이용하는 FBS 의 설비측면에서 단락감도 및 선로변 설비 ( 지 상설비 ) 의 규모에 따른 유지보수의 증가 등의 문제점을 극복하고 , 차량간 간격을 근접시키기 위한 열차제어 개념인 MBS 의 구현에 따른 무인운전기술의 가능성을 검증하였다 . MBS 에 의한 열차 운전은 중앙국에서 열차의 위치를 실 시간으로 알 수 있어 선행열차의 정보를 후속열차에 직접 전달할 수 있으므로 시격 (Headway) 단축이 가능해지고 그 에 따라 수송수요 증대와 불필요한 가.감속을 방지할 수 있다 . 이와 더불어 지상설비를 대폭적으로 감소시킬 수 있으 며 , 승객서비스 향상 및 승차감 향상 등의 이점을 제공한다 .

Abstract In this paper, we verify the driverless operation possibility of MBS, which could overcome the

Key Words : MBS(Moving Block System), Driverless operation, Train Control, Headway

무선통신기반 열차제어에 의한 무인운전기술에 대한 연구

Jeong Rag-gyo^1*, Kim Baek-hyun¹

Abstract

defects of conventional track-circuit-based FBS, such as additional needs of maintenance and others problems according to short-circuit sensibility and, and which could allow the minimal interval between trains. With MBS, we can expect the reduction of headway, then the increase of transportation demand, and the protection of unnecessary speed variation because it allows the real time detection of train position from central office, and direct transmission of data between preceding trains and the following ones. In addition, it is possible to reduce the number of wayside-equipment substantially, to improve the passenger service, and to the achieve the positive economic effects by comfortable ride.

   1. 서론 철도시스템의 주요 구성요소 중의 하나인 신호시스템 기술이 발전할수록 고속, 정시성, 대량수송 및 러시아워 (Rush-hour)의 수송수요에 대한 대응의 유효성으로 시격 의 단축방안이 더욱 부각되고 있으며, 무선통신 기술의 발달에 힘입어 철도시스템 분야에 상당히 적용되고 있다. 안전과 관련한 열차운전보안에 관계되는 신호시스템 하 부 장치의 무선통신 기술적용은 폐일-세이프(Fail-safe)의 확보가 어렵기 때문에 일부분에 한정되어 있다. 그러나, 신호시스템에 무선기술을 적용하여 이동 폐색을 구현하

   여 위치 추적을 하면 선로변 지상설비에 소요되는 비용 및 유지보수 비용측면에서 경제적이며 저비용으로 간격 제어의 실현이 가능하다[1-4]. 무선통신에 의한 이동체의 위치 추적방법은 크게 두 가지로 분류되는데 이동국 자체적으로 위치를 추적하는 방식과 기지국에서 위치를 추적하는 방식으로 나눌 수 있다. 이동국 자체적으로 위치를 추적하는 방법으로는 GPS 및 Loran-C를 이용한 방법이 있으며, 측정한 위치정 보를 기지국에 알려 줄 수 있다. 또한 기지국에서 위치를 추적하는 방식으로 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival)와 같이 수신 시간을 측정하여 위치

   다. 기존의 궤도회로(Track Circuit)를 이용하는 FBS(Fixed Block System)는 설비측면에서 단락감도를 고 려하여야 하고 선로변 설비(지상설비)의 규모가 크고 많 으며, 그에 따른 유지보수의 증가에 따른 어려움 등의 문 제점이 있다. 이들 문제점을 극복할 수 있는 대안으로 MBS가 도출되었다. MBS에 의한 열차 운전은 중앙국에 서 열차의 위치를 실시간으로 알 수 있어 선행열차의 정 보를 후속열차에 직접 전달할 수 있으므로 시격 (Headway)단축이 가능해지고 그에 따라 수송수요 증대 와 불필요한 가.감속을 방지할 수 있다. 또한 선로 용량증 가 및 선로변 설비의 대폭 축소, 승차감 향상을 통한 경
WRS WRS Storing measured TOA1 into values the Timeslot database VRS propagation T P: T Sending TOA1 as a data radio of wave WRS Communication Dat TOA2+ T = T TOA2 a TOA1+ T = T TOA2 +TOA1 TO Time of T= A = Arrival 2 T = Propagation Offset Time Distanc RF C TOA2+TOA1 T = time e ( ranging ) =C x T L= x 2 C : Light Speed
   사용주파수 2423.75MHz~2462.75MHz 채널수 32개 채널(1MHz 간격) 사용대역폭 3MHz/1ch 송신출력 500mW/1ch 1개 제어구간에서의 10 ~ 20 열차 제어가능열차 열차위치검지 정밀도 ±5.0m ~ ±10m 열차속도 정밀도 ±1km/h ~ ±5km/h 열차제어속도 스텝 ±0.5km/h ~ ±5km/h 무선통신응답시간 표준 0.5초 인터페이스 RS 485, EISA net

   의 선로변 및 역사에 설치할 H/W장치를 그림 3에 나타 내었다. CTC ATO역장치 A TO CT C 역 장 치 중 간 역 (B ) 시발역(A) 유선통신망 차상ATO 무선열차데이터 (광섬유) 전송장치(1W) 열차정지점 T1 T2 T3 T4 CBTC 무선장치 (100mW) 승강장 지상ATO Repeater Computer 열차무선데이터 CBTC무선장치 전송장치 Computer CBTC LAN Central Operation 분기지역 CBTC Computer 차상컴퓨터 운전대 전기기기 •운영관리표시반 사령실 Central 차상 Computer Operation ATO 출입문장치
차 상 인 터 페 이
   퓨터가 논리처리를 한 결과 제동제어가 필요한 경우는 제동지령을 제동제어장치에 출력한다. 3. 시험 결과

   본 시험은 무인모드(ATO무인)로 수행하였으며 시험 선의 D역을 출발하여, B역, A역을 도착역으로 하여, 각 각의 역에서는 3-5초간 정차하여 통상운행패턴으로 운전 하여 차상 CBTC에서의 신호를 계측하였다. 무인운전을 위해서는 출발제어에서부터 1초 간격으로 중립노치(N)에서 추진노치(P1,

[1]

[그림 9] 시험선 D 역 정차 신호 시험선의 역을 D-B-A의 운행 다이아(자동모드)에 따

本電氣學會交通.電氣鐵道硏究會, TER-01-38, July 2001. [3] David Norris and Stefan Axelsson, "Cost Effective Signalling for Secondary Lines", SIGNAL + DRAFT, April 1999. [4] Holm Hofestard Kraftschik and Peter Straubler, "SIMIS FFB from Siemens for the German Railway", SIGNAL + DRAFT, April 1999. [5] J. C. Liberti and T. S. Rappaport, "Smart Antennas for Wireless Communication", Prentice-Hall, 1999. [6] IEEE, Communications Based Train Control(CBTC) Performance and Functional Requirements, IEEE Std
• 1995년 1월 ~ 현재 : 한국철도기술연구원 열차제어통 신연구실 책임연구원 <관심분야> 전기전자, 열차제어, 시스템엔지니어링