본 연구는 기상현상에 의해 발생하는 노선별 철도기상사고의 통계적 특성을 밝혀 철도기상사고를 저감하고 향후 기후변화에 대비하고자 한다. 이를 위해 사용한 자료는 KROIS 자료와 철도사고분석보고서를 주로 이용하였으며 그 결과는 다음과 같다. 철도기상사고에 가장 취약한 노선은 경부선이며, 영동선과 중앙선, 태백선도 취약한 지역이라 할 수 있다. 철도기상사고의 종류는 선로장애, 신호장애, 급전장애 순으로 나타났으며, 선로 장애의 2차 원인은 노선별로 약간 차이는 있었으나 노반유실이 대부분이었고, 한랭전선을 동반한 기상패턴은 단시간의 집중호우로 철도기상사고를 일으키는 주요 기상패턴임을 알 수 있었다.
회선분배시스템(DCS: Digital Cross-connet System)을 이용한 mesh 구조의 동기식 전송망에서 망의 장애를 효과적으로 복구하기 위한 망 복구 방식 중 최근에 제안된 다중 계층 복구(MLR: Multi-Layer Restoration) 방식은 선계획(Pre-planned) 복구 방식과 다이나믹(Dynamic) 복구 방식을 단계별로 구성하여 보다 효율적인 망복구를 수행하기 위한 망 복구 전략으로 B.T(British Telecom)에서 제안되었다[1,2]. 이 망 복구 전략은 단일 선로 장애에 대해 효율적인 성능을 발휘할 수 있으나, 다중 선로 장애와 노드 장애의 경우 선계획 복구 단계에서 복구되지 못하고 다이나믹 복구 단계에서 복구됨으로 인해서 선계획 복구의 장점을 최대한 활용하지 못하여 복구 성능 감쇠를 초래한다. 본 논문에서는 기존의 다중 계층 복구 방식에서 사용되는 선계획 복구 단계에 선계획 Multi-chooser 복구 단계를 추가한 새로운 다중 계충 복구 방식을 제안하였으며, 이 방식은 다중 선로와 노드 장애에 대하여 빠른 복구 시간과 높은 복구율을 갖고 있다. 또한, 제안한 복구 알고리즘을 모델링하여 OPNET(OPtimized Network Enginnering Tool)을 이용한 시뮬레이션을 통해 이의 성능을 분석, 검증하였다.
정거장 구내에서는 본선으로부터 측선으로 진로를 바꾸는 등 하나의 선로에서 다른 선로로 분기하기 위하여 분기지점에 설치한 궤도 설비를 분기기라 하며 분기기의 방향을 전환시키는 것을 선로전환기라 하는데 이 장치에 문제가 발생 시 심각한 상황이 초래할 수 있다. 이 장치에는 정밀한 기기와 센서가 설치되어 사용되는데 중요한 설비 임에도 장애가 많이 발생하며 이로 인한 열차 탈선이라는 극한의 상황까지 이를 수 있다. 본 논문에서는 사용 중인 안전장치들을 장애와 사고를 정밀 분석하고 이를 대체할 수 있는 장치를 개발하여 시험설치 하였다. 이 장치는 이상전압 및 낙뢰의 영향을 받지 않도록 설계되어서 열차 운전이 원활하게 된다.
본 논문에서는 PON(Passive Optical Network)망의 장애진단을 위한 임베디드 네트워크 제어기를 설계하고 구현하였다. 본 연구에서 구현한 임베디드 네트워크 제어기는 PON망의 가장 말단인 수용가의 인터넷 공유기에 부착되어 수용가의 인터넷 선로장애를 진단할 수 있도록 구현함으로서 인터넷 서비스 제공자(ISP)의 NMS가 점검할 수 없는 영역까지 장애를 진단할 수 있다. 또한, 임베디드 네트워크 제어기는 PON망의 장애진단 뿐만 아니라 수용가의 가전제품 전원제어나 다양한 센서를 부착하여 제어할 수 있도록 제작하여 간단한 홈오토메이션 제어기로 활용할 수 있도록 설계하였다.
IEEE 802.15.4는 다양한 모니터링과 제어 응용을 위한 보편적인 대안으로 대두되고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4를 이용하여 직류배전선로를 실시간으로 감시하고, 신속한 장애감지와 장애발생 선로를 차단하기 위한 직류배전선로 장애관리시스템을 설계하였다. 각 노드에 번호를 할당하였고, IEEE 802.15.4의 Unslotted CSMA-CA 방식을 사용하였으며, 시뮬레이션을 통해 성능분석을 하였다. 이를 위해 전류 16비트, 진폭 16비트, 기타 상태정보 28비트로 총 60비트의 제어정보를 보냈고, 직류배전선로 장애관리시스템의 패킷전달율과 전송 지연시간을 측정하고 분석하였다. 트래픽 부하가 초당 330 패킷 이하일 때, 0.02초보다 짧은 평균 지연이 나타났으며, 트래픽 부하가 초당 260 패킷 이하일 때, 99.99% 이상의 패킷 전달률을 보여준다. 따라서 트래픽 부하가 초당 260 패킷 이하일 때, 미국 DOE(Department of Energy)의 엄격한 조건을 만족함을 확인할 수 있었다. 본 논문의 연구결과는 IEEE 802.15.4를 이용한 직류배전선로 장애관리시스템 구축을 위한 기본 자료로서 활용이 가능할 것이다.
본 논문에서는 전기선로전환기의 유지보수 방법을 개선하기 위해 당초 연구 개발한 선로전환기 모니터링시스템을 시험 운용한 결과 보수방법 향상 효과를 확인 할 수 있었다. 그러나 보수자가 배치되지 않은 무인 연동역의 경우 선로전환기 장애 발생 시 또는 유지보수를 위하여 현장에 출동하기 전 까지는 보수 및 점검이 불가능하였다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 모니터링시스템에 원격지 컴퓨터와 통신할 수 있는 제어 모듈을 내장하여 선로전환기 전환 시에 원격지 컴퓨터에서 명령하는 제어정보를 수신하고 선로전환기가 전환된 후의 표시 정보 및 특히 장애 발생시의 상태를 모니터링시스템에 표출하도록 구성하여 원격지에서 관리할 수 있도록 성능을 향상시킴으로써 장애발생시 신속한 대응 체계 구축으로 유지보수의 효율성 및 편의성이 증대 될 것으로 예상된다.
철도 정거장 구내에서는 본선으로부터 측선으로 진로를 바꾸기 위하여, 즉 다른 선로로 분기하기 위하여 분기지점에 설치한 궤도설비를 분기기라 하며, 분기기의 방향을 전환시키는 장치를 선로전환기라 하는데, 이 장치에 문제가 발생하면 심각한 상황이 초래될 수 있다. 이 장치에는 정밀한 기기와 센서가 설치되어 사용되는데, 장애가 많이 발생하며 열차 탈선이라는 극한의 상황까지 이를 수 있다. 본 논문에서는 사용중인 안전장치들을 장애와 사고를 정밀 분석하고 이를 대체할 수 있는 장치를 개발하였다. 이 장치는 낙뢰에 의한 과전압의 영향을 받지 않도록 설계되어서 열차운행이 원활하게 된다.
지중배전선로는 건설비가 가공선로에 비해 월등히 높아 지중설비를 확대하는데 장애요인이 되고 있으나 도시화의 증가와 환경문제의 대두로 인해 전력설비의 지중화가 급속히 진행되고 있으며 따라서 지중선로는 고신뢰도를 요구하는 도심지에 대부분 시설되어 있으므로 지중선로에서 고장이 발생하는 경우 고장의 규모에 비해 그 파급영향은 매우 심각한 것이 대부분의 경우이다.
선로전환기를 제어하는 제어모듈은 첨단화되었으나 타 도시철도 운영기관의 점검주기 및 점검방식을 그대로 도입, 계전연동장치를 사용하던 시기와 동일하게 적용하여 과잉정비 및 오정비로 인한 장애를 발생시켰다. 장애복구과정에서 인적오류는 열차의 탈선 등 중대사고로 이루어질 수 있어 선로전환기 모니터링시스템을 설치하고 실시간으로 선로전환기의 운영 상태를 자동으로 감시할 수 있도록 하였다. 고장유형별 치명도, 평균고장간격(MTBF), 평균복구간격(MTTR), 가용률을 산출한 결과와, 점검항목별 유지보수요원의 의견을 반영하여 점검주기를 변경하고 유지보수를 시행한 후에 작업이 간소화되었고 연평균 11건 발생하던 고장이 4년 연속 한건도 발생하지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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