Ethernet 통신 네트워크를 활용한 열차종합제어장치(TCMS)

김민우(Minwoo Kim),신명준(Myong-Jun Shin),신광균(Kwang-Kyun Shin),김재기(Jae-Gi Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

열차종합제어장치(TCMS, Train Control and Monitoring System)는 열차 내에 설치되어 제어 및 감시를 수행하는 컴퓨터로 통신과 디지털 및 아날로그 입출력을 통하여 열차 운행에 관계된 모든 데이터를 주고 받는다. 최근 마이크로프로세서와 통신기술의 급격한 발전에 따라 열차 배선에 의한 제어가 줄어들고 열차종합제어장치 통신에 의한 제어가 늘어나고 있는 추세이며 이러한 구성은 차량의 무게를 줄이고 가격 경쟁력을 높일 수 있다는 이점을 갖는다. 열차종합제어장치에 의한 제어가 늘어날수록 열차종합제어장치가 처리해야 하는 데이터 양은 더욱 많아지고 있으며 빠른 데이터 처리 속도에 대한 필요 역시 어느 때보다 높아지고 있다. 본 논문은 이러한 요구에 발맞춰 Ethernet 통신 네트워크를 활용한 열차종합제어장치 구성 및 활용에 대하여 기술하고자 한다. Train Control and Monitoring System (TCMS) is a computer that performs control and surveillance of train, and it sends and receives all datas about train operation through analog input and output. These days, the control by train wiring is decresing because of rapid development of Microprocessor and Network technology, and control by network of TCMS is rising. This method can lose train weight and increse the train price competitiveness. So data that TCMS should handle are also increasing and needs of rapid data processing becomes important. For these reason, this paper introduce of control and monitoring system using ethernet communication network.

열차의 군집 제어를 위한 제어 구조 설계 및 L∞ 스트링 안정성 분석

이병훈,권성호 한국철도학회 2024 한국철도학회논문집 Vol.27 No.4

열차를 군집으로 운행하는 시스템을 고려할 때 다수의 열차들간에 간격을 안정적으로 제어하는 것은 중요한 설계 이슈이다. 본 논문은 열차 군집 제어의 안정적인 간격 제어를 위한 제어기 구조를 설계한다. 스트링 안정성은 선행 열차의 제어 오차나 외란이 후행 열차로 전달되는 과정을 평가한다. 스트링 안정성 관점에서, 고정 간격 기반 제어 방식과 운전 간격 기반 제어 방식을 비교한다. 이를 통해 고정 간격 기반 제어 방식이 가지는 구조적 한계를 증명하고 운전 간격 기반 제어 방식의 특징을 언급한다. 특히 운전 간격 기반 제어 방식에서 운전 간격 파라미터가 충분히 크면 스트링 안정성을 만족하도록 제어기를 설계할 수 있다. 또한 운전 간격 기반 제어기에 대해서 L ∞ 스트링 안정성을 해석하여, 군집의 열차 수에 무관하게 외란 입력에 대응하는 제어 오차가 발산하지 않음을 보여준다.

열차 속도향상과 다양화를 감안한 선로용량 산정에 관한 연구

기형서(Hyung-seo Ki),박동주(Dongjoo Park) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.5월

철도시스템은 일반열차(각종 여객열차, 화물열차), 고속열차(KTX), 광역전철 급행열차(EMU) 등 다양한 종류의 열차가 혼용되고 있는 대중교통시스템이다. 철도시스템은 공시된 시간표에 의하여 열차가 운행되며, 안전, 정확, 신속, 쾌적한 서비스를 제공하는 산업이다. 본 연구의 목적은 기존 열차의 속도향상과 다양화를 반영하여 보다 현실적인 선로용량 산정방식을 제시하고 검증하는 것이다. 본 논문은 이론식에 의한 선로용량과 철도운영기관의 실용용량과의 차이를 최소화 하는데 역점을 두었다. 이를 위해 노선선형에 대한 TPS 시행, 운전방식과 열차제어방식 및 신호시스템 등을 고려한 새로운 철도용량 개념을 도입하였다. 실용Dia예시를 통해 새로운 선로용량산정방식의 결과를 검증하였다. The Korean railway system is a mass transit system in which a various types of trains such as common trains, high-speed train (KTX), Metropolitan Express Railway (EMU) are operated. It is operated based on a timetable and provides us with safety, regularity, quickness and comfortable service. The objective of this study is to propose a method for estimating line capacity considering high-speeding and diversification of trains. In particular, the focus of this study is on the closing gap between the result of the existing line capacity estimation method and the real-world line capacity of the operating agency of the Korean railway. For this, this study introduces a new railway capacity definition by considering TPS of line alignment according to the operation type, train control and signaling system, etc. The verification of the proposed method using a practical schedule diagram exemplification is discussed as well.

이동폐색기반 열차제어시스템의 운전시격 분석

최현영,황종규 한국철도학회 2020 한국철도학회논문집 Vol.23 No.11

열차의 안전한 운행을 위해 열차제어시스템은 선로를 일정 구간으로 구분한 폐색 안에 하나의 열차만 점유하게 함으로 열차의 충‧추돌을 방호한다. 과거에는 이 폐색의 길이가 고정된 고정폐색 방식을 사용하였으나, 근래에는 무선통신을 통한 차-지상 제어장치 간 데이터 전송이 가능해짐에 따라 선‧후행 열차 간 간격을 제어하는 방식의 이동폐색이 사용되고 있다. 이러한 이동폐색 방식의 열차제어시스템은 기존의 고정폐색 기반의 시스템에 비해 선‧후행 열차 간간격을 현저히 줄일 수 있으므로 열차의 운전시격을 단축시킬 수 있다. 본 논문에서는 이동폐색 기반의 열차제어시스템 에서 열차 간 안전 간격에 따른 운전시격을 분석하고, 이를 계산하는 방법을 제안한다.

적외선 시스템을 이용한 경사 지역에서 열차 운행 속도 제어

아흐마드 수기아나(Ahmad Sugiana),물요 사뇨토(Mulyo Sanyoto),파르위토(Parwito),야나르디안 악리얀토(Yanardian Agrianto),이기서(Key Seo Lee),최익(Ick Choy) 한국전자통신학회 2016 한국전자통신학회 논문지 Vol.11 No.6

열차 속도 제어는 운영 트랙에서 안전 운동을 구축하기 위한 열차 보호의 중요한 일부분이다. 경사진 면적과 같은 열차를 보호하는 데 필요한 트랙의 특수한 조건이 있다. 더욱이 반달리즘 문제를 가진 개도국에서 특수한 조건은 트랙 사이드의 장비를 최소화하기 위한 설치가 요구된다. 더욱이 열대 국가에서 트랙 사이드는 수질에서 트랙 사이드 장비의 성능에 영향을 줄 것으로 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 적외선 시스템을 이용하여 경사진 면적에 대하여 열차 속도 제어를 제안한다. 전주 배열의 설치에 의해 이 시스템은 보다 적은 도전, 경제적인 민감성, 트랙 사이드의 장비의 최소 설치와 강우 환경에서 신뢰성을 제공한다. 본 논문은 경사진 면적에서 성능 평가를 측정하고 열차 속도를 제어하는데 중점을 준다. 제안한 열차 속도 제어 시스템은 시간 당 약 20km의 제어속도와 최대 3.6%의 경사진 면적에서 속도 제어와 감시가 가능하다. Train speed control is a vital part of train protection to build safe movement at an operation track. There is a special condition of track that needs more attention to protect the train, for example in slope area. Moreover, in developing country with vandalism problem, it requires to install minimalized equipment on the trackside. In addition, in tropical country, on tracksides it will be potentially pooling water that influences to the performance of trackside equipment. To address these problems, we propose the train speed control for slope area using infrared system. By installing on the pole configuration, the system offers a less challenging, economically sensible, minimalized installation of equipment on the trackside and reliability for heavy rain environment. This paper concentrates on the controlling train speed and measurement performance evaluation in slope area. The proposed train speed control system can monitor and control the speed in sloping area with maximum 3.6% and controlled speed about 20 km per h.

열차 분리 결합을 위한 근접 주행 기술 연구

채은경(Eunkyung Chae),이강미(Kang-Mi Lee),오세찬(Sehchan Oh),김경희(Kyung-Hee Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

열차 충돌 사고는 사람의 사상 또는 물건의 손괴 및 열차 운행 지연으로 인한 막대한 손실을 유발한다. 열차제어시스템은 안전한 열차 운행을 위하여 열차의 진로를 제어하고 폐색 구간 또는 이동 권한을 설정하여 열차의 간격을 제어하여 열차를 방호하고 있으나 중련 혹은 구원 운전을 위한 열차 결합 과정에서는 안전거리 내의 근접 주행이 요구된다. 신속하고 안전한 열차의 결합을 위해 근접주행 기술에 대한 연구가 필요하며 이를 위해 해외 열차 충돌 방지시스템의 동향 및 항공기, 선박의 충돌방지 시스템을 살펴보고 근접 주행 기술에 대해 연구하였다. Train to train collision cause injury or death and property damage as well as huge losses by train delay. Train control system protect the train to train collision by interlocking route and safe train separation which limits block or the movement authority of the following train. However coupling and uncoupling of trains require that the following train move into close proximity of the preceding train. To ensure the safety and speed of coupling and uncoupling of trains, train control system for close proximity driving such as railway collision avoidance system and airplane and ship collision avoidance system is studied.

초고속 자기부상 열차용 부상 전자석 공극제어 특성 연구

정광우(Kwangwoo Jeong),채주병(Ju-Byeong Chae),임재원(Jaewon Im),박도영(Doh-Young Park),한형석(Hyung-Suk Han) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5

초고속 자기부상열차의 개발에 있어 부상 제어의 안정성을 달성하기 위해서는 부상 전자석 및 제어기의 정밀한 설계와 함께 견고한 부상 제어가 필수적이다. 실제 차량의 부상제어에 앞서, 부상 전자석의 부상 특성 및 공극 제어 특성을 검증 할 수 있는 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 부상 전자석의 설계 및 제어 능력을 검증해 볼 수 있는 시험장치를 제작하여 공극 제어 특성을 연구하였다. 시스템 모델링을 이용한 관측기를 설계하여 상태 궤환 제어기를 이용하여 안정적으로 정지 부상 상태를 유지할 수 있도록 부상 제어를 수행하였다. 또한 부상 전자석의 부하에 따른 부상제어 특성을 검증하였으며 이는 차후 실제 차량에서의 부상 제어의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. In order to achieve the stability of levitation control on the Super speed Maglev Train, robust levitation control is necessarily required along with accurate design of levitation magnet and controller. Prior to the actual vehicle control, the characteristic of the magnet design and air gap control must be approved. In this paper, the characteristic of the air gap control is investigated with a test-bed to verify the validity of the magnet design and control. The system is controlled while maintaining its stability by state observer and state-feedback controller. Moreover, the response according to the gravitational load of the magnet is investigated as well thus this paper would be utilized as a basis of the levitation control on the actual vehicle.

모델 충실도 향상을 통한 도시철도 열차자동운전제어 시뮬레이터 개발

김정태 한국도시철도학회 2018 한국도시철도학회논문집 Vol.6 No.4

Simulator is used to verifying the function and performance of train control system before verifying with actual train. In this case, it is important that the simulation result should be coincide with the result with actual train. In this paper, the process of the development of automatic train operation (ATO) is described. ATO is in charge of automatic train control such as speed regulation and precision stop control. Identical interfaces from the ATO to the actual train was made in the simulator. Therefore ATO communicates to the simulator in the same way to the actual train. Futhermore, the train dynamic properties was measured by experiments and these were applied to the train model. Hence the response of the train in the simulator to the acceleration command is similar to that of the actual train. The simulation result of precision stop control is compared with the result in the actual train test to show the fidelity of the train model derived in the study and the superiority of this simulator. 열차제어시스템의 기능 및 성능 검증을 위해 실제 열차 시험의 전 단계로 시뮬레이터를 이용하는데 이 경우 시뮬레이션 결과가 실제 시험과 얼마나 부합하는 지가 중요하다. 본 논문에서는 열차제어시스템 중 열차자동운전을 담당하는 ATO용 시뮬레이터에 대한 내용을 기술한다. ATO 관점에서 시뮬레이터와의 연결이 실제 열차와의 연결과 동일하도록 시뮬레이터에 실제 열차와 동일한 인터페이스를 구현하여 ATO와 통신하도록 하였다. 또한 시험으로 열차의 특성을 파악하여 열차 모델에 적용함으로써 열차 가감속 명령에 대한 시뮬레이션 상 열차의 반응이 실제와 유사하게 나타나도록 하였다. 시뮬레이션으로 수행한 정차 제어 시험 결과와 실제 본선 시운전 시험 결과를 보임으로써 본 연구에서 도출한 모델의 충실성과 시뮬레이터의 우수성을 보인다.

무인운전시스템에서의 열차 Standby/Wakeup 기능에 대한 고찰

유영준(Young-Jun You),공태연(Tae-Yeon Gong),김경식(Kyoung-Shik Kim),이종성(Jong-Seong Lee) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

최근의 통신분야의 기술적인 발전은 산업분야 전반에 걸쳐 비약적으로 진보하게 하였고, 열차제어시스템분야에서도 최신 기술발전의 영향으로 두드러진 기술적인 변화를 촉진시켰다. 기존 유인운전 시스템에서의 기관사에 의한 열차 주박 및 열차 정지/기동에 의한 수동 운행 절차에서, 최근 진보된 통신기술을 기반으로 무인운전 시스템에서는 관제에 의해 원격으로 열차 주박 및 정지/기동 운행 절차가 가능하게 되었다. 현재, 국내에도 통신기반의 무인운전 시스템을 사용하는 신설상용노선이 운행/계획되고 있으며, 이러한 신설노선에서는 기관사에 의한 수동제어가 아닌 통신을 기반으로 한 열차제어시스템을 통해 원격으로 열차를 제어하고 있다. 이 논문에서는 Standby/Wakeup 기능 설명, 신호시스템과 차량시스템간 인터페이스 및 구현 시 고려해야 할 요구조건에 대해 검토하여 무인운전 시스템에 요구되는 Standby/Wakeup 기능에 대해 고찰하도록 한다. Recently, technical development of communication makes progress dramatically in various fields of industry, it impacts to great technology change of TCS(Train Control System) caused by technical development. In the existing system, the driver controls parking and operation on the train even in the depot, but it is possible to be controlled by OCC remotely through more advanced communication technology in the driverless system. Nowadays, Communication Based Train Control System is operating and planning in commercial line in KOREA, these lines are remotely controlled by the overall signaling system which is interfaced with the train devices, not manually by the driver. Therefore, we would express fundamental function of Standby/Wakeup and considerations of interface requirement between signaling system and vehicle system.

국내 열차제어시스템의 용어 정의에 관한 연구

박주훈(Ju-Hun Park),김희식(Hui Sik Kim),홍상아(Sang-A Hong),장선영(Sun Young Jang) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

국내 운영중인 고속 및 간선철도 신호시스템은 자동열차제어장치(Automatic Train Control), 자동열차정지장치(Automatic Train Stop), 자동열차방호장치(Automatic Train Protection)로 분류할 수 있으며, 2003년부터 유럽표준 열차제어시스템(ETCS Level 1)을 도입하여 기존 자동열차정지장치(ATS)에서 자동열차방호장치(ATP)로 개량하였다.그러나 철도 신호시스템에 사용되는 용어가 명확히 정의되지 않아 ETCS Level 1과 동일한 시스템을 의미하는 ATP, 지상 및 차장설비에 적용되는 장치의 ATP, 신호업체에서 제작하는 제품을 지칭하는 ATP와 같이 다양한 의미로 쓰이고 있어 사용자 간 혼선이 일고 있다. 본 논문에서는 기존 사용중인 열차제어시스템 용어를 검토하고 혼용되는 단어 정의에 도움이 되고자 국내 철도 신호시스템 분야에 맞는 용어를 제안하였다. Train signaling system in domestic high speed and main line railway has operated Automatic Train Control(ATC), Automatic Train Stop(ATS), and Automatic Train Protection(ATP). As European Train Control System(ETCS) Level 1 has been introduced since 2003, ATS has been upgraded with ATP. However, the various meanings of the term cause confusing because it of the train signaling system was not clearly defined. For example, ATP means that one is equal performance with ETCS Level 1. Another is wayside and on-board ATP device. The other is a product manufactured by the supplier. In this paper review terms of domestic train control system and we suggest to be helpful to define appropriate term.