도시철도시스템은 각 역간, 또는 역과 관제실간 많은 양의 데이터 전송을 통해 운용 및 관리되어진다. 역간 또는 관제실과의 인터페이스 정보는 도시철도 시스템의 효율적인 운용을 위한 정보들 뿐만아니라 열차의 안전운행에 필수적인 열차제어 정보들도 포함되어진다. 이러한 도시철도시스템의 운용에 필수적인 디지털 전송시스템의 운용현황과 전송기술의 발전방향을 분석하고, 이를 통해 도시철도 전송시스템의 발전방향을 분석한다.
기존 국내의 간선 철도와 도시철도에서는 궤도회로에 기반한 고정폐색방식에 의한 열차제어시스템을 사용하고 있으나, 세계적인 추세가 유지보수 비용을 줄이고 선로 용량을 증가시킬 수 있는 무선통신을 이용한 이동폐색방식에 의한 새로운 통신기반 열차 제어 시스템(CBTC(Communication Based Train Control) system)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 도시철도의 경우 이에 대한 실용화가 이루어지고 있는 실정이다. 현재 국내에서도 한국철도공사에서는 분당선 구간에 CBTC 시스템의 시범적응을 진행하고 있으며, 또한 한국철도기술연구원에서도 건설교통부가 추진하고 있는 도시철도 표준화 사업의 한 분야로 도시철도 신호시스템에 대한 향후의 표준화 방향을 CBTC 시스템으로 선정하고, 이에 대한 표준화 및 국산화 연구개발이 진행되고 있다. 또한 유럽에서 진행되고 있는 ERTMS/ETCS 시스템의 레벨 2와 3에서는 앞의 방식하고는 다른 GSM-R의 무선방식을 사용하고 있지만 이 또한 무선통신에 의한 열차제어시스템을 적용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 무선통신을 이용한 열차제어시스템에 있어서의 안전제동모델에 대해 연구하였으며 그 결과를 소개하고자 한다.
수십년 간 주요 운송 수단의 한가지로 사용되고 있는 도시철도는, 사고 발생 시 큰 경제적 손실과 사회적 손실을 야기할 수 있으나, 사고의 주 원인 중 한가지인 도시철도 전력설비 고장에 대한 감시 및 진단 시스템은 적용되고 있지 않은 실정이다. 최근 이러한 전력설비 상태 감시 및 진단에 대한 필요성이 점차 커지게 되어, 도시철도 전력설비 수명예측 시스템 설계에 관한 연구 과제가 제안되어 현재 국토해양부와 건설기술평가원, 그리고 한국철도기술연구원의 주도 하에 수행되고 있다. 본문에서는 수명예측 시스템 설계에 필요한 도시철도 전력 시스템의 특성과 고장 사례를 조사하였으며, 각 도시철도 운영기관의 사용자 요구사항 설문 결과, 그리고 수명예측 시스템의 일부인 전력설비 감시진단 시스템 기초 설계 결과를 나타내었다.
승객 여정선택형(On-demand Journey) 도시철도 시스템의 특징과 역할에 대하여 기술하고 기존 시스템과 차이점을 비교하여 대중교통 시스템으로서 새로운 서비스 개념의 도시철도시스템을 정의하였다. 아울러 국내외 기술개발 현황과 문제점에 대하여 기술하였다. 또한 미래의 교통수단으로서 전망에 대하여 기후변화 협약 및 지속가능한 교통수단으로서 개발가능성을 토대로 승객 여정선택형(On-demand Journey) 시스템 개념을 설정하였다.
도시철도시스템은 차량, 전력, 신호, 선로구축물 등이 유기적으로 결합된 복합시스템으로 고장 또는 사고가 발생하면 원인규명이 어렵고 사고에 따른 영향이 매우 크기 때문에 시스템의 신뢰성과 안전성은 매우 중요하다. 본 논문에서는 철도에서 적용되고 있는 신뢰성관련 국제 규격을 분석하여 국내에서 개발하고 있는 무인운전 도시철도시스템에 이러한 규격들의 내용들을 충족하는 관리체계를 제시하고자 한다. 즉 기존에 적용하고 있는 신뢰성 관리체계인 IEC 60300, IEC 62278, MIL-STD-785B 등의 특성과 장점을 비교분석하여 도시철도시스템에 구체적으로 적용할 수 있는 신뢰성관리체계를 제시하고자 한다.
일반적으로 도시철도는 단거리를 짧은 운전시격으로 운행하는 특징을 가진 도시내 교통수단으로 요즘의 도시철도는 운영자의 요구에 따라 기관사가 없는 무인운전을 채택하는 추세이다. 이에 비해 일반 고속철도는 장거리 운행을 위하여 고속으로 운행하는 철도를 말한다. 일반 고속철도에는 도시철도와는 다르게 화물열차의 운행이라는 특수한 운행조건이 존재하며, 운영방식이 매우 다른 특성을 보이고 있다. 본 논문에서는 도시철도와 일반 고속철도의 운영방식을 비교하고 무선기반 열차제어시스템을 일반 고속철도에 적용하기 위한 조건을 제시하였다.
도시철도 운영기관에서 사용되는 감시카메라 및 센서의 수는 운영기관마다 수천 개 이상에 이르고 있으며, 그 수는 지속적으로 증가하고 있다. 역사 시설뿐만 아니라 현재는 차량 내에도 카메라 및 센서를 설치하고 있거나 설치할 예정이다. 또한 도시철도의 안전에 대한 요구가 증대되면 될수록 이러한 안전설비는 증가할 수밖에 없다. 그러나 현재까지 이렇게 많은 곳에 설치된 카메라 및 센서들과 안전 설비를 효율적으로 관리할 수 있는 방안은 없다. 아직까지 폐쇄회로 텔레비전에 의존한 수동적인 감시체계에서 벗어나지 못하고 있으며, 각종 센서 등도 독립적으로 기능을 수행하고 있어 기능의 중복투자 및 비상시 종합적인 판단을 하기에는 한계를 가지고 있다. 또한 새로운 안전시스템과 기존 시스템과의 호환성 및 확장성 등에 문제를 발생시킬 수 있으며, 종합 관제실 등에서도 종합적인 판단을 실시하고 상황발생시 즉각적인 대응을 하는 데는 많은 문제점을 가지고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 도시철도 운영기관별 정보통신시스템 현황 및 종합감시시스템 발주사양서를 비교 분석하여, 도시철도 종합감시시스템에 대한 표준규격을 도출하였다.
최근들어, 도시철도 전력설비에는 온라인 상태진단이 가능한 센서를 설치하여 각 기기의 상태를 상시 감시하는 시스템이 도입되고 있다. 이러한 기술이 적용됨으로써 전력설비의 교체 주기를 판단하고, 사고를 미연에 방지 하는 등의 최적의 관리를 할 수 있게 되었다. 그러나 운영기관에 따라 다양한 방법의 진단설비가 설치되어 있어 유지보수가 어려워, 도시철도에 적합한 진단시스템의 개발이 요구되어 지고 있다. 도시철도 주요 전기설비로는 변압기, 단로기, 차단기, 정류기 등이 있다. 현재 이를 진단하기 위한 방법으로는 각 장치에 따라 부분방전시험, 유전정접시험, 절연유분석시험, 차단기동작시험 등이 있다. 본 연구에서는 현재 국내 외에서 제시되고 있는 전기설비의 온라인 상태진단 기술을 조사하고, 상용화된 온라인 상태진단 시스템을 분석하여 도시철도 전기설비에 적용 가능한 상태진단 항목과 상태진단 기법을 조사, 분석하였다.
본 논문은 서울교통공사 및 한국철도공사의 기관사를 대상으로 인적오류 위험요인과 관련 경험빈도에 대한 설문을 수행하여 기관별 운행시스템과 호선별 운행시스템 관점에서 오류유발 요인을 분석하였다. 도시철도 사고유발의 근본적인 원인 제거와 감소를 목적으로 하며 도시철도를 운영하는 시스템에서 발생하는 인적오류는 사고발생의 종류와 상황에 따라 대처하는 문제와 인지적 문제를 포함하고 있기 때문에 요인별 관점에서의 연구를 기반으로 접근하고자 한다. 인적오류를 감소시키는데 기여하여 도시철도 사고를 저감 하고 지속적으로 안전한 철도 운행이 될 수 있도록 하고자 한다.
지난 30년간 수도권은 많은 변화를 겪어왔다. 무엇보다도 1970년에 948만 인에 불과하던 인구가 1990년에는 거의 투 배인 1,859만 인으로. 1998년에는 2,130만 인으로 계속 증가하였다. 버스만으로는 대중교수단의 역할을 수행할 수 없게 되자 1970년대 초반부터 도시철도를 건설하기 시작하였다. 이후 도시철도는 서울시전역에서 건설되기 시작해서 이제 서울시내 만에도 8개 노선, 총 연장 280 km의 지하철망을 구축하게 되었다. 지하철 외에 서울시 외곽 도시를 연결하는 7개 노선, 총 연장 172 km의 전철망 또한 구축되었다. 지하철망과 전철망을 합한 수도권내 도시철도망은 이제 14개 노선, 총 연장 452 km에 달하며, 승객수송 분담율에 있어서도 버스보다 더 높은 비중을 차지하고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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