안전성과 편의성 향상을 위한 고속철도차량 운전실 설계 및 안전설비 연구 = A Study on Design Standards and Safety Equipment for the Driver’s Cab of High-Speed Railway Vehicles to Enhance Safety and Convenience

국문 초록 (Abstract)

본 硏究은 안전성과 편의성 향상을 위한 고속철도차량 운전실 설계 및 안전설비에 대한 硏究이다. 철도차량 운전실 설계 시 철도차량기술기준에 일부 언급된 사양을 준수하지 만 실제 세부 설계는 발주처의 제작사양서를 기준으로 제작하며, 발주처의 제 작사양서는 기존 차량의 운전실을 그대로 모방·계승하는 수준이라 그 동안 운 전실 설비는 크게 개선되지 못하는 실정이다. 본 연구는 고속철도차량 운전실 설계 시 안전성과 편의성 향상을 위한 설계 기준을 제시하는 연구로서 국내/외 철도차량 운전실 설계기준을 비교 및 분석 하고, 인적오류 예방과 조작 편의성 향상을 위한 운전실 설계기준을 제시하는 연구이다. 고속차량 운전자가 운행 중 가장 많이 취급하는 주간제어기의 형식을 기존 데스크 상단 돌출형에서 데스크 하단 매립형으로 개선하여 다른 기기의 간섭 및 시야 방해를 최소화 할 수 있는 방안을 연구하였으며. 이를 위해 주간제어 기에 취부된 각종 제어기기의 형식과 설계 기준도 제시하였다. 또한 운전실 제어대 각종 제어기기 및 디스플레이, 계기류, 스위치 및 버튼 등 주요 기기의 사용 빈도 및 긴급성을 감안한 인체공학적 배치와 설계 시 반 드시 고려해야 할 핵심 사항들을 연구하여 설계 기준을 제시하였다. 철도차량 운행 안전성 향상을 위해 필요한 운전실 안전설비에 대해서는 운 전자가 출입 시 가장 많은 직무사고를 유발하는 운전실 출입문에 소프트 클로 우징(Soft Closing) 기술 적용을 제안하였으며, 설계방식 별 장․단점과 설계 시 고려해야 할 사항들을 연구하였다. 열차를 운행하기 위하여 차량기지에서 기관차를 출고 시 차량 하부 작업자 유무 확인 및 기관차 주변 위험요인 확인을 위한 어라운드 뷰(Around View) 설치 필요성과 설계 시 주요 고려사항, 해외 적용 사례 등에 대하여도 연구하 였으며, 운행 중 전방을 주시하면서도 운행속도 및 주요 운전정보를 동시에 확인할 수 있도록 전방 유리창에 HUD(Head Up Display) 설치 방법과 표출 할 주요 정보를 선별하여 설치기준을 제시하였다. 그 외에도 열차의 외부에서 열차의 제동체결 여부를 확인하여 정차역 통과 사고 및 입환 중 격돌사고를 예방할 수 있는 브레이크등 설치 방안에 대하여 도 연구하였으며, 야간 운행 시 전방 작업자 및 보행자를 먼 거리에서도 확인 하고 사상사고를 예방할 수 있도록 적외선 카메라(Night Vision Camera) 설 치 방안에 대해서도 연구하였다. 마지막으로 운전실 설계안에 대해 가상 인체 모델 평가를 통해 인체공학적 설계 기준 준수 여부를 확인할 수 있는 VHE(Virtual Human Engineering) 평가 방법과 설계안에 대한 운전자의 작업 부하 및 피로도 등을 분석할 수 있 는 VHA(Virtual Human Analysis) 분석 방법도 제시하였다. 이러한 인체공학적 운전실 설계기준과 안전설비 등은 사고 예방과 운전자 피로도 절감 및 조작 편의성을 향상시켜 철도차량의 운행안전성 향상에 기여 할 것이며, 본 연구의 결과는 새로 도입되는 철도차량 운전실 제어대 설계기 준의 가이드라인으로 활용되어 향후 도입되는 철도차량 운전실은 운전자 중심 의 미래지향적 운전실로 도약하는 기반이 될 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 필요성 1
• 1.2 연구동향 3
• 1.3 연구내용 8
• Ⅱ. 국내/외 철도차량 운전실 설계기준 비교 및 분석 12
• 2.1 국내 철도차량 설계기준 12
• 2.2 국내 철도차량 운전실 설계기준 13
• 2.3 국외 철도차량 운전실 설계기준 21
• 2.4 국내/외 철도차량 운전실 설계기준 차이점 분석 37
• Ⅲ. 인적오류 예방을 위한 운전실 설계 연구 39
• 3.1 고속차량 매립형 주간제어기 형식 개선 39
• 3.2 인적오류 예방 및 편의성 향상을 위한 제어기기 설계 52
• 3.3 철도차량 운전설 제어기기 설치 기준 65
• Ⅳ. 안전성 향상을 위한 운전실 안전설비 연구 69
• 4.1 운전실 출입문 소프트 클로우징(Soft Closing) 적용 69
• 4.2 어라운드 뷰(Around View) 적용 73
• 4.3 HUD(Head Up Display) 적용 77
• 4.4 브레이크등 설치 80
• 4.5 적외선 카메라(Night Vision Camera) 적용 82
• 4.6 철도차량 운전실 안전설비 설치방안 및 기대효과 84
• Ⅴ. 운전실 설계 적합성 검증 86
• 5.1 VHA(Virtual Human Analysis) 분석 87
• 5.2 VHE(Virtual Human Engineering) 평가 89
• 5.3 VHA와 VHE 차이점 및 검증 필요성 92
• 5.4 매립형 주간제어기 설계안 검증 결과 93
• Ⅵ. 결론 100