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나리 포
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1 2016 년도한국철도학회춘계학술대회논문집 KSR2016S249 승객서비스장치의신뢰성향상방안연구 Sudy on Improvemen of Reliabiliy for Passenger Service Equipmen 노범택 *, 정광우 Bumaek Roh *, Kwangwoo Chung Absrac The Passenger Service Equipmens(PSEs) provide various rain operaion daa such as a flag saion. When PSEs are service failures or errors, he passengers who use he rain feel really inconvenience. In his paper, I chose he PSEs which were imporan o passengers o apply Reliabiliy Cenered Mainenance(RCM), deviae from he exising perspecive which operaors ook o perform RCM. The FMEA/FMECA was performed for he reliabiliy analysis of PSE. The highly criical device among PSEs is defined wih he Passenger Informaion Conrol Sysem(PICS) for conrolling of auomaic announcemen and signaling board. Through Weibull disribuion of he PICS, he failure analysis was performed. Based on he analysed resuls, I proposed he soluion o minimize service failure of PICS. Keywords : RCM, Passenger Service Equipmens 초록승객서비스장치는역정보등다양한열차운행정보를제공하기위해설치된승객접점장치로고장이나오류시열차운행에영향은적지만승객들은큰불편을느끼게된다. 이에본논문에서는신뢰성기반유지보수 (RCM) 를운영자입장에서적용했던기존시각에서벗어나, 승객입장에서중요장치인승객서비스장치를분석대상으로선정하였다. 서울도시철도공사의데이터를기초로승객서비스장치에대한고장분석및 FMEA/FMECA 수행, 심각 - 발생도매트릭스및위험우선순위평가결과통합설정기가선정되었으며, 와이블분포를통해고장패턴, 고장률등고장해석을하였고, 이를바탕으로승객서비스장치고장최소화를위한방안을제시하였다. 주요어 : 신뢰성기반유지보수, 승객서비스장치 1. 서론 최근시민의삶의질이높아지면서도시철도서비스환경에대한시민의기대또한높아지고있고, 고객서비스만족도조사등을통해쾌적하고편리한도시철도서비스가더욱강조되면서단순한승객수송이아닌정보전달과커뮤니케이션의일부분을담당하고있다. 승객서비스장치는승객이많은정보를직접전달받을수있는접점장치로고장발생시열차운행에영향을미치는치명도는작지만승객이열차이용에큰불편을끼치는장치중의하나이다. 한예로객실에설치된표시기장치나역안내자동방송장치의경우단순고장에도역정보를확인할수없게되어실질적인불편을느끼게되므로이용자의입장에서체감하는고장률은훨씬크다고할수있다. 교신저자 : 한국교통대학교철도운전시스템공학과 (ckw1201@u.ac.kr) * 서울도시철도공사방화차량사업소

지금까지신뢰성기반유지보수 (Reliabiliy Cenered Mainenance: RCM) 기법이적용되거나검토중인장치들은제동장치, 추진장치, 출입문장치등과같이대부분전동차운행과관련된장치가주류를이루고있었다. 이는전동차운행의본래목적인안전하고신속하게승객을목적지까지운송하는데가장잘부합한다고할수있다. 그러나승객이체감하는운행서비스의신뢰도향상측면을고려하지못하고있다.

2 지금까지신뢰성기반유지보수 (Reliabiliy Cenered Mainenance: RCM) 기법이적용되거나검토중인장치들은제동장치, 추진장치, 출입문장치등과같이대부분전동차운행과관련된장치가주류를이루고있었다. 이는전동차운행의본래목적인안전하고신속하게승객을목적지까지운송하는데가장잘부합한다고할수있다. 그러나승객이체감하는운행서비스의신뢰도향상측면을고려하지못하고있다. 본연구에서는승객입장에서가장많이접할수있는접점장치인승객서비스장치에대해서울도시철도공사운영호선인 5~8호선을중심으로 RCM기법을적용하여핵심부품을선정하고고장분석및신뢰성분석을통하여최적의유지보수주기를제안하고자한다. 2. 본론 2.1 승객서비스장치 승객서비스장치의구성서울도시철도공사 5~8 호선에설치되어있는승객서비스장치는 Fig. 1 과같이열차의방송, 객실안내표시기, 행선표시기, 열차번호표시기등을제어하며, 통합설정기, 운영서버및객실서버, LCD 표시장치, 객실전원공급기, L2/L3 스위치등으로구성되어있다. Fig. 1 Composiion of Passenger Service Equipmen 승객서비스장치고장분석 본논문에서는승객서비스장치의고장분석을위해서울도시철도공사전동차관리시스템 유피스에서작업실적을추출하여 Table 1 과같이분석하였다 Table 1 Mainenance presen condiion of Passenger Service Equipmen Device Toal Reconnec Rese P/G Loading Replacemen Good Cleaning PICS 2, , Se-op 7, , , LCD 2, , Server L OJB L Toal 12,514 1,035 6, ,213 1,566 36

3 2.2. 신뢰도분석 FMEA/FMECA 분석 FMEA 는제품개발초기단계부터발생할수있는모든잠재적고장모드들을선별하고, 고장모드의영향과원인을분석하여이를줄이거나없애기위한고장분석기법이며, FMECA 는예방정비관련활동을보다합리적으로처리하기위한논리적절차로 RPN 을결정할수있다. Table 2 FMEA of Passenger Service Equipmen Device Sub Funcion Mode Cause Local Effec End Effec Opened OPEN PICS Embedded Board OS & Program conrol, MP3 & File save Shored Elecrical Failure SHORT Overvolage APP program loading failure Inconvenience (Announcemen / Display) Degraded Lowvolage 고장발생빈도와심각도를열차를이용하는승객이불편을느낄수있는정도를기준으로하여 Table 3, Table 4, Table 5 와같이재설정하였다. Table 3 Probabiliy classificaion Lev. Grade Remark O1 6 >1500 O O O O O Table 4 Severiy classificaion Lev. Grade Failure S Devices S2 3 8 Devices S3 2 2 Devices S4 1 1 Device Table 5 Deecion classificaion Grade Deecion 6 Absolue Uncerainy 5 Remoe 4 Low 3 Moderae 2 High 1 Almos Cerain Table 6 Probabiliy Severiy marix Table 7 Measures in accordance wih he marix Level Insignifican Minor Major Faal S4 S3 S2 S1 Very freq. O1 C B B A Frequen O2 C B B A Probable O3 C C B B Occasional O4 D C C B Remoe O5 D C C B Improbable O6 D D D C Level A B C D Marix Define Unaccepable Undesirable Accepable wih review auhoriy Accepable wih review RPN(Risk Prioriy Number : 위험우선순위 ) 평가 RPN = 발생빈도 (O) 심각도 (S) 검출도 (D) (1)

Table 8 Risk prioriy number assessmen Device Trouble Failure Cause O S D RPN Resul No signal(whole) Opened, Shored, Loss, higher 5 6 3 90 A PICS Wrong signal(whole) harmonic, SSD poor conac 5 6 3 90

4 Table 8 Risk prioriy number assessmen Device Trouble Failure Cause O S D RPN Resul No signal(whole) Opened, Shored, Loss, higher A PICS Wrong signal(whole) harmonic, SSD poor conac A Announcemen failure Opened, Shored, higher harmonic A Server No signal(whole) Opened, Shored, Over volage, Over B Wrong signal(whole) curren, Poor conac, Malfuncion B Se-op No signal(parial) Opened, Shored, Poor conac, B Wrong signal(parial) Malfuncion, Conrol failure B No signal(parial) Bad weld, Mainenance faul, C LCD Module Wrong signal(parial) Defecive par D LCD panel error Defecive par, Mainenance faul D 통합설정기고장해석고장해석은 RPN 값이높고발생도-심각도매트릭스에서 A 등급인표시기미현시, 오현시및자동방송불량과관련된통합설정기의작업실적을대상으로시행하였고, 적합한수명분포를알아보기위해와이블, 정규, 지수, 로그-정규분포등 4 가지비교하여, Anderson-Darling 값이가장적은와이블분포가선정되었다. 고장해석은미니탭이라는통계팩키지를활용하였고, 데이터수집기간 ( ~ ) 을기준으로정시중단시험을하였다. Fig. 2 Probabiliy Plos for disribuions Table 9 Parameer of Weibull Disribuion Parameer Esimaion Sandard Error Lowes Limi Upper Limi Shape parameer(m) Scale parameer(η) E E E+3 Table 9 의모수를와이블함수식에각각대입하여누적고장확률함수 F(), 신뢰도함수 R(), 고장확률밀도함수 f() 를구하면아래식 (2) 와같다 F ( ) 1 e , R ( ) e , f ( ) ( ) e (2) 7.193E E 3

통합설정기의형상모수값 (m) 이 1 보다작아 DFR 즉, 초기고장형태를나타내고있으며, 고장률함수 λ() 와 MTTF 는식 (3) 과같다. 0.714 0.714.0.286 ( ) e ( ) 7.193E 3 7.193E 3 (1 1 m), MTTF (2.4) 7,193 8,935( hr) 0. 714 e 1 (3) Fig.

B p [ ln(1 p)] 1 1 m [ ln(1 p)] 1 m (4) Table 10 Percenile Percenile Time Days Sandard Error Lowes Limi Upper Limi Remark 1(B 1 ) 11.4437 1.486 1.70520 8.54541 15.3251 5(B 5 ) 112.226 14.57 11.

5 통합설정기의형상모수값 (m) 이 1 보다작아 DFR 즉, 초기고장형태를나타내고있으며, 고장률함수 λ() 와 MTTF 는식 (3) 과같다 ( ) e ( ) 7.193E E 3 (1 1 m), MTTF (2.4) 7,193 8,935( hr) e 1 (3) Fig. 3 Reliabiliy funcions Table 10 은부품의품질에대한보증과관련된 B 수명으로전체중에서일정비율의장치가고장이발생하는시점의제품설계수명을나타내며, 식 (4) 과같다. B p [ ln(1 p)] 1 1 m [ ln(1 p)] 1 m (4) Table 10 Percenile Percenile Time Days Sandard Error Lowes Limi Upper Limi Remark 1(B 1 ) (B 5 ) (B 10 ) (B 20 ) (B 50 ) Mean daily driving ime 7.7(hr) 통합설정기점검방법개선통합설정기의필드고장데이터를전산시스템으로추출하여와이블분포해석으로고장형태와평균수명데이터를파악하였다. 통합설정기는개선후운용기간이짧고최초고장후재발생되는고장기간이짧아초기고장의형태의고장률이발생하고있었다. 또한, 형상모수와척도모수를이용해평균수명 8,935 시간을확인할수있었고, 시뮬레이션을통해 Table 10 과같이백분위수명을확인하였다. 통합설정기고장시열차운행과안전에미치는영향과승객에게미치는혼란과불편정도등을고려한가중치를산출하여시뮬레이션을통해얻은

6 Table 10 의백분위수명에접목시킨다면, 보다효율적인점검주기를적용할수있을것으로판단된다. Fig. 4 는서울도시철도공사의검수주기와산출된백분위수명을비교하였다. Fig. 4 Percenile compared wih he life cycle inspecion of SMRT 3. 결론 승객서비스장치고장모드영향분석을위해고장모드를정의하고승객이불편을느낄수있는정도를기준으로심각도를재분류하여위험우선순위평가및심각도-발생도매트릭스를통하여치명도가높은부품을선정하였다. 통합설정기의와이블분포를통해고장패턴, 고장률등고장해석한결과평균수명 8,939 시간이산출되었고백분위수명을확인하였다. 고장시열차운행에미치는영향과함께승객불편지수등을고려한가중치를산출하고, 이를시뮬레이션을통해얻은백분위수명에접목시켜신뢰성높은유지보수를위한효율적인검수주기개선과부품수선품질향상방안마련및부품의이력관리시스템도입등의적절한대책이필요하다. 이번논문을통해전동차고장발생시승객입장에서가장불편을느낄수있는장치는무엇인가에대한고민을통해승객서비스장치의서비스실패최소화를위한대책을검토및제안하였다. 참고문헌 [1] J.H. Park (2012) Improvemen of VVVF Inverer of he Line 7 EMU by Applying FMECA process, Seoul Naional Universiy of Science and Technology. [2] S.K. Seo, H.K. Kim, H.M. Kwon, M.S. Cha, W.Y. Yun, J.H. Cha (2013) Reliabiliy Engineering, Kyobo, Paju Gyeonggi-do, pp 이논문은국토교통부의철도특성화대학원지원사업으로지원되었습니다. This research was suppored by Railroad Specialized Graduae School of he Minisry of Land, Infrasrucure and Transpor(MOLIT) in Republic of Korea.

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Microsoft PowerPoint - ºÐÆ÷ÃßÁ¤(ÀüÄ¡Çõ).ppt 수명분포및신뢰도의 통계적추정 포항공과대학교산업공학과전치혁.. 수명및수명분포 수명 - 고장 까지의시간 - 확률변수로간주 - 통상잘알려진분포를따른다고가정 수명분포 - 확률밀도함수또는 누적 분포함수로표현 - 신뢰도, 고장률, MTTF 등신뢰성지표는수명분포로부터도출 - 수명분포추정은분포함수관련모수의추정 누적분포함수및확률밀도함수 누적분포함수 cumulav dsbuo