2015 년도철도차량기술교육 도시철도차량시스템 수서차량사업소장추돈호
차 례 1 도시철도개요 2 전국도시철도현황 3 4 5 전동차제어방식비교 철도차량제작안전확보체계 도시철도차량유지관리체계 6 도시철도차량발전방향 2
1 도시철도개요 3
1. 도시철도 개 요 도시철도 ( 都市鐵道 ) rapid transit, underground, subway, metro system 도시교통의원활한소통을위해도시교통권역에서건설운영하는철도, 지하철 ( 地下鐵 ), 지하철도 ( 地下鐵道 ), 전철, 모노레일, 노면전차등궤도에의한교통시설및수단 도시철도의특징 공공성 신속성 안전성 독점성 4
2. 도시철도용어 도시철도 지하철 - 신교통 도시철도 : 도시교통의전체적인의미로다양한종류의차량으로운행. 지하철 : 주로대도시지하구간에서전기동차로운행 ( 최근경전철개통 ) 전철 : 주로도시외곽의지상구간에전기동차운행. 신교통 : 고무차륜경전철, 철제차륜경전철, 철제차륜 LIM방식, 모노레일, 중저속용자기부상열차등한국 : 지하철이도시철도의대명사. ( 서울특별시도시철도개통이후교통의대변화 ) 5
3. 노면전차 6
등록문화재제 426 호 2008.10.17(363 호 ) 등록문화재제 467 호 - 2010. 8.24(381 호 ) * 363 호전차 1930 년일본차량주식회사에서제작 * 제원 : 13.7m * 2.4 * 3.2 (L * W * H) 노면전차개통일 : 1899. 05.17일종료일 : 1968. 11.29일철도개통일 : 1899. 09.18일 7
4. 도시철도중요성 대도시 도시철도 개인교통수단의급격한증가 안전, 신속, 정확, 대량수송, 친환경성의장점 도로교통포화및속도저하 도심과부도심및교외간의승객수송 인명사고 / 주차문제 도시의생산성저하 공해등환경문제대두 도시의교통문제를근본적으로해결할수있는기능 8
5. 지하철및수도권전철개통 1974. 8 1 호선개통 ( 서울역 ~ 청량리 7.8 km ) 1995. 11 5 호선개통 ( 방화 ~ 상일동, 마천 ) 1984. 5 2 호선전구간개통 ( 순환선 54.2 km ) 2007. 3 공항철도 (40 km ) 개통 ( 인천공항 - 김포공항 ) 1985. 10 3 4 호선개통 ( 구파발 ~ 양재, 상계 ~ 사당 ) 2009. 7 9 호선개통 ( 개화 ~ 김포공항 ~, 여의도 ~ 신논현 ) 9
6. 도시철도시스템비교 구분중량 ( 重量 ) 전철 (HRT) 중량 ( 中量 ) 전철 (MRT) 경량 ( 輕量 ) 전철 (LRT) 수송수요 ( 인 / 시 / 방향 ) 50,000~90,000 20,000~50,000 5,000~30,000 차량크기 (m) 길이 20~22 12~18 6~8 차폭 2.7~3.2 2.4~2.8 2.0~2.5 편성량수 ( 량 ) 6~10 6~10 1~6 량당정원 ( 명 ) 150~160 110~130 60~80 최소운행시격 ( 분 ) 2 2 1 운행속도 (km/h) 30~35 32~38 35~40 최소회전반경 (m) 400 이상 300 이상 40~80 이상 견인방식철재차륜철제차륜 / 고무타이어고무타이어 / 부상 / 철제차륜 운전형태유인운전유인 / 무인운전유인 / 무인운전 운행현황서울지하철, 광역철도광역시지하철부산 (4), 김해, 용인, 의정부 차량형상 10
2 전국도시철도현황 11
1. 전국도시철도차량운행현황 구분소속노선수보유편성보유량편성구성차종비고 합계 33 1,127 8,107 서울메트로 4 200 1,954 10, 6, 4 저항, 쵸파, VVVF 일산선 160 량수탁정비 서울 서울도시철도공사 4 207 1,617 8 VVVF 9 호선운영주식회사 1 36 96 4 VVVF 한국철도공사 9 260 2,344 10,8,6,4 저항, VVVF 일산선 160 량위탁정비 부산부산교통공사 4 138 878 8,6,4 쵸파, VVVF 4 호선고무차륜무인운전 (17 편성 102 량 ) 인천 인천교통공사 1 34 272 8 VVVF 공항철도 1 26 156 6 VVVF 신분당신분당선 1 20 120 6 VVVF 12 편성 48 량시운전중 대구대구도시철도공사 3 92 384 6,3 VVVF 3 호선모노레일무인운전 (28 편성 84 량 ) 대전대전도시철도공사 1 21 84 4 VVVF 광주광주도시철도공사 1 23 92 4 VVVF 김해부산부산김해경전철 1 25 50 2 VVVF 철재차륜무인운전 용인용인경전철 1 30 30 1 VVVF 의정부의정부경전철 1 15 30 2 VVVF LIM 방식철재차륜무인운전 AGT 방식고무차륜무인운전 12
2. 노선별제어방식비교 구분 1 호선 2 호선 3 호선 4 호선 5 호선 6 호선 7,8 호선 9 호선 주전동기직류, 교류직류, 교류직류, 교류교류교류교류교류교류 제어방식 저항인버터 쵸파인버터 쵸파인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 반도체소자 GTO SCR IPM SCR IPM GTO GTO IGBT GTO IGBT IGBT 구분 부산 대구 1 호선 2,3,4 호선 1 호선 2 호선 인천광주대전공항 주전동기직류교류교류교류교류교류교류교류 제어방식 쵸차 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 반도체소자 SCR GTO IPM GTO GTO IGBT IGBT IGBT GTO IGBT 13
구분 직교류 한국철도공사 교류 부산김해용인의정부비고 주전동기직류, 교류교류교류리니어모터교류 제어방식 저항인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 VVVF 인버터 반도체소자 GTO IPM IPM IPM IPM IPM 14
3. 전국도시철도차량 중형 ( 重 ) 서울메트로 1 호선 국내지하철의효시로지하서울역 ~ 청량리역구간을운행하는노선 편 성 10량 (5M5T) : Tc1-M-M-T1-M-T2-T1-M-M-Tc2 차량성능 최고속도 : 110km/h 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 19.500(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATS 전원공급방식 AC 25,000V, DC 1,500V 15
서울메트로 2 호선 을지로순환선및성수역 ~ 신설동역을운행하는성수지선, 신도림역과 까치산역을운행하는신정지선 편 성 10량 (5M5T) : Tc1-M1-M2-T1-M2-T2-T1 -M1-M2-Tc2 차량성능 최고속도 : 100km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATO, ATS 전원공급방식 DC 1,500V 16
서울메트로 3 호선 지축역과오금역구간을운행하는노선으로일산선대화역까지직통운행 편 성 10량 (5M5T) : Tc1-M1-M2-T1-M2-T2-T1-M1-M2-Tc2 차량성능 최고속도 : 100km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC 전원공급방식 DC 1,500V 17
서울메트로 4 호선 당고개역과남태령역구간을운행하며, 과천, 안산선오이도역까지직통운행 편 성 10량 (5M5T) : Tc1-M-M-T1-M-T2-T1-M-M-Tc2 차량성능 최고속도 : 100km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 19,500(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATS 전원공급방식 AC 25,000V, DC 1,500V 18
도시철도 5, 6 호선 방화역에서상일동역, 마천역구간을운행하는노선 응암역에서봉화산역구간을운행하는노선 편 성 8량 (4M4T) : Tc-M-M -T-T-M-M -Tc 10량 (5M5T) : Tc-M-M -T-M -T1-T-M-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,600(H)mm Panto접은높이 : 4,000mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATO 전원공급방식 DC 1,500V 19
도시철도 7,8 호선 경기도의정부시장암역에서인천광역시부평구청역을운행하는노선 서울암사역과성남시모란역을운행하는노선 편 성 8량 (4M4T) : Tc-M-M -T-T-M-M -Tc (8호선 6량 ) 차량성능 최고속도 : 80km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,600(H)mm Panto접은높이 : 4,000mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATO 전원공급방식 DC 1,500V 20
메트로 9 호선 개화역과종합운동장역을운행하는노선 - 민자사업 (BTO) 노선 편 성 4량 (2M2T) : Tc-M -M -Tc 운영자 서울시메트로9호선 ( 관리 ) 서울9호선운영 ( 운영위탁 ) 영업거리 31.5 km 제어방식 VVVF인버터제어, 유도전동기 신호방식 ATC/ATO 전원공급방식 DC 1,500V 21
한국철도수도권전철 1 호선 수도권북쪽소요산으로부터서울지하철 1 호선을경유인천역, 경부선수원을경유신창역구간운행 편 성 10량 (5M5T) : Tc-M-M -T-M -T1-T-M-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATS 전원공급방식 AC25KV / DC1,500V 22
과천선 4 호선연장구간인철도공사운영구간으로선바위역 오이도구간운행 ( 당고개역까지직통운행 ) 편 성 10량 (5M5T) : Tc-M-M -T-M -T1-T-M-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 )) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATS 전원공급방식 AC25KV / DC1,500V 23
일산선 지축역과일산의대화역간구간을운행하는노선 ( 서울시메트로 3 호선오금역까지직통운행 편 성 10량 (5M5T) : Tc-M-M -T-M -T1-T-M-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATS 전원공급방식 DC 1,500V 24
분당선 서울왕십리역과경기도수원역을운행하는노선 편 성 6량 (3M3T) : Tc-M-M -T-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 19.500(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC 전원공급방식 AC25KV 25
경의, 중앙, 경원, 수인선 경의, 중앙선 : 문산역과양평군의용문역을운행하는노선 경원선 : 수인선 : 용산역과강원도철원군백마고지역을운행하는노선 시흥시오이도역과인천연수구의송도역을운행하는노선 편 성 8량 (4M4T) : Tc-M-M -T-T-M-M -Tc( 경원, 수인선 6량 ) 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,500mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATS 전원공급방식 AC25KV 26
경춘선 상봉역과춘천역을운행하는노선 ( 준고속열차인 ITX- 청춘과수도권전철의통근형전동차혼합운행 편 성 8량 (4M4T) : Tc-M-M -T-T-M-M -Tc 차량성능 최고속도 : 110km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 20.000(L)X3,120(W)X3,750(H)mm Panto접은높이 : 4,480mm, Floor상면높이 : 1,150mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATS 전원공급방식 AC25KV 27
공항철도 서울역과인천국제공항역을연결하는노선 ( 직통열차와일반열차, KTX 혼합운행 ) 편 성 6량 (3M3T) : Tc-M-M -T-M -Tc 차량성능 최고속도 : 120km/h/s 가속도 : 3.0 km/h/s 감속도 : 3.5 km/h/s( 상용 ) 감속도 : 4.5 km/h/s( 비상 ) 차체크기 최대크기 : 19,500(L)X3,120(W)X4,000(H)mm 제어방식 VVVF 인버터제어, 유도전동기 제동방식 회생제동병용전기지령식공기제동 신호방식 ATC/ATO 전원공급방식 AC25KV 직통열차 일반열차 28
신분당선 강남역과성남분당의정자역을운행하는노선 ( CBTC-Communication Based Train Control 시스템적용무인운전시스템 - 민자노선 편 성 6량 (3M3T) : Tc1-M1-M2-T-M1-Tc2 영업거리 31.3 km(2016년연장예정 ) 제어방식 VVVF인버터제어, 유도전동기 영업최고속도 90 km/h 설계최고속도 120 km/h 신호방식 RF-CBTC( 무인운전 ) 전원공급방식 AC 25,000V 29
4. 전국도시철도차량 중형 ( 中 ) 부산도시철도 1 호선 : 부산광역시신평역과노포역을운행하는부산의도시철도최초의노선 2 호선 : 장산역과양산역을운행하는노선. 편 성 8량 (6M2T) Tc1-M1-M2-M1-M2-M1-M2-Tc2 영업거리 32.5 km 시설총연장 32.8 km 제어방식 쵸퍼제어 영업최고속도 75 km/h 신호방식 ATC/ATO 전원공급방식 DC 1,500V 편 성 6량 (3M3T) : Tc-M'-T-M'-M-Tc 영업거리 45.2 km 시설총연장 47.1 km 제어방식 VVVF인버터제어 신호방식 ATP/ATO 영업최고속도 80 km/h 전원공급방식 DC 1,500V 30
부산도시철도 3 호선 : 수영역과대저역을운행하는노선 - 낙동강횡단노선 4 호선 : 미남역에서안평역을운행하는부산광역시경전철노선 - 무인운전 편 성 4량 (2M2T) : Tc1-M1-M1-Tc2 영업거리 18.1 km 시설총연장 18.3 km 제어방식 VVVF인버터제어 신호방식 ATC/ATO 영업최고속도 80 km/h 전원공급방식 DC 1,500V 편성 6량 : 6M(MC1-M1-M2-M3-M4-MC2) 영업거리 12.0 km 시설총연장 12.7 km 궤간 1700mm ( 콘크리트도상 ) 신호방식 ATP/ATO( 무인운전 ) 영업최고속도 60km/h 전원공급방식 DC 750V 제3궤조전차선 31
인천 1 호선 인전광역시계양역에서 7 호선부평구청역과 1 호선부평역과환승할수 있으며연장구간건설로국업무지구까지운행하는노선 편 성 8량 (4M4T) Tc1-M-Mh-T1-T1'-Mh-M-Tc2 영업최고속도 80 km/h 시설총연장 31.1 km 제어방식 VVVF인버터제어, 유도전동기 영업최고속도 80 km/h 신호방식 LZB/ATO 전원공급방식 DC 1,500 V 32
대구도시철도 1 호선 : 대곡역과안심역을운행하는노선 2 호선 : 문양역과영남대역을운행하는노선 편 성 6량 : 3M 3T 영업거리 31.4 km 제어방식 VVVF 인버터제어 전원공급방식 DC 1,500V 신호방식 ATP/ATO 영업최고속도 80 km/h 편 성 6량 : 3M 3T 영업거리 25.9 km 제어방식 VVVF 인버터제어 전원공급방식 DC1,500V 신호방식 ATC/ATO 영업최고속도 80 km/h 33
대전도시철도 광주도시철도 대전광역시판암역과반석역을잇는노선이다. 편 성 4량 : 2M 2T 영업거리 22.6 km 제어방식 VVVF 인버터제어 전원공급방식 DC 1,500V 신호방식 ATC/ATO 영업최고속도 80 km/h 녹동역과평동역운행노선. 편 성 4량 : 2M 2T 영업거리 20.5 km 제어방식 VVVF 인버터제어 전원공급방식 DC 1,500V 신호방식 ATC/ATO 영업최고속도 80 km/h 34
5. 전국도시철도차량 경전철 부산김해 대구 3 호선 부산사상역과김해가야대역운행노선 칠곡경대병원역에서용지역운행노선 편성 2량 : 2M 영업거리 23.4 km 전원공급방식 DC 750V 영업최고속도 80 km/h 편성 3량 : 3M 영업거리 23.9 km 영업최고속도 80 km/h 35
의정부 인천 2 호선 발곡역과탑석역을운행하는노선 서구오류동에서남동구운연동운행노선 용인 우이 - 신설선 기흥역과전대 에버랜드역운행노선 우이동에서신설동역을운행하는노선 36
3 전동차제어방식비교 37
전동차 ( 전기동차 ) 전력제어장치를이용하여전동기를구동하는차량. 교류전동차 : AC25,000V 직류전동차 : DC 1,500V, DC750V 동력분산식, 총괄제어운전 UNIT 운전 : 2개유니트이상상업운전열차로운행이가능한기능을갖춘최소구성단위축전지, 보조공기압축기, 보조전원장치, 집전장치, 인버터, 전동기 38
1. 전동차발전단계 39
2. 전동차의변화 저항차 ( 74~ 89 년 ) 선풍기장착 HITACHI, 현대정공, 대우중공업 쵸파차 ( 83~ 95 년 ) GEC, MELCO 현대정공, 대우중공업, 한진중공업 최신 VVVF 차 ( 05~ 현재 ) LCD 영상장치, 열차종합제어장치, 자동환기시스템 현대로템 초기 VVVF차 ( 93~ 02년) 스테인레스차체, 열차종합정보장치 현대정공, 대우중공업, 현대로템 40
3. 전동차제어방식비교 구분저항제어쵸파제어 VVVF 제어 주회로 저속시는주회로에저항을삽입하고고속시는저항을단락하여전동기에인가되는전압을조절하여속도제어 GTO 소자를사용하여전원의투입과끊는시간비를적절히하여전동기에인가되는전압을조절하여속도제어 GTO 또는 IGBT 소자를사용하여직류를교류로변환하는방법으로교류전동기에공급하는전압및주파수를변화시켜속도제어 전력소자기계적접점사용는방법 GTO, 싸이리스터 GTO, IGBT 구동방식직류전동기직류전동기교류전동기 회생제동 ( 회생율 ) 불가능 ( 발전제동 ) 가능 (15 ~ 30%) 가능 (27 ~ 35%) 41
1. 저항제어 견인전동기 : 직류직권전동기 제어방식 : 견인전동기회로에큰저항기를삽입 Pilot Motor를이용하여전동기에공급되는전압과전류를제어. ( 역행시 P1,P2, 제동 B 접촉 ) - 출발할때는주회로에많은저항을접속하여 ( 전압을낮추어 ) 서서히출발 - 출발후에는저항을순차적으로차단하여 ( 전압을높여 ) 고속주행 제어소자 : 기계적접점 (Pilot Motor로조정 ) 제동방식 : 발전제동, 공기제동, 수용제동발전된전류가형성하는강한전자력이계자와전기자사이에서열차를감속시키는방향으로작용하여열차속도감속제어 적용차량 : 서울메트로 1호선일부전동차, 한국철도공사수도권일부전동차 42
43
2. 쵸파제어 견인전동기 : 직류직권전동기 제어방식 : 싸이리스타소자를이용한쵸퍼장치로전차선전압을적절히조절하여견인전동기에공급하여속도조절. 쵸파는직류전압을싸이리스터를사용하여고빈도로쵸핑하여변압시키므로직류변압기라고도한다. ` 역행시 T1이동작하여 on time에비례한전류를공급, ` 회생제동시는 T2가동작하여발전회로구성, T2 off시 D2를통해회생. ` FL,FC는전압과전류안정, FreeWheeling Diode는 T1의 on time시견인전동기회로의전압및전류안정화. 제어소자 : SCR, Thyristor, 제동방식 : 회생제동 ( 발전제동 ), 공기제동, 수용제동 회생율 : 15 ~ 30% 적용차량 : 서울메트로 2,3호선일부전동차, 부산 1호선 44
SCR 45
직류직권전동기 - 출력 : 120 ~ 150KW - 전압 : 375V - 회전수 : 1,650rpm - 냉각방식 : 자기통풍 - 저항제어, 쵸퍼제어차량사용 고정자 회전자 46
3. 인버터제어 견인전동기 : 교류 3상유도전동기 제어방식 : 대용량고빈도의전력반도체소자와컴퓨터마이크로프로세스전자장치를사용하여, 직류전원을속도에알맞게교류로변환시켜견인전동기에공급하는전압및주파수를변화시켜속도를제어하는방법. 제어소자 : GTO, IGBT, IPM 제동방식 : 회생제동 ( 발전제동 ), 공기제동, 정차제동, 주차제동 회생율 : 27 ~ 35% 적용차량 : 90년대이후제작한모든전동차 47
IPM 48
3 상유도전동기 - 출력 : 210KW - 전압 : 3상 1,100V - 회전수 : 5,670rpm - 냉각방식 : 자기통풍 - 인버터제어차량사용 고정자 회전자 49
4. 차세대전동차 한국철도기술연구원 1. 사업개요 사업목표 신뢰성, 안전성, 운영효율성및첨단성등을겸비한차세대전동차기술개발 경제성및유지보수성향상을위한인프라시스템및핵심기술개발 사업기간 총사업기간 : 2005. 7 ~ 2011. 9 (5 년 10 개월 ) 4 차년도사업기간 : 2008. 10 ~ 2009. 09 사업비 총사업비 : 521.66 억원 ( 정부 : 398 억원, 민간 : 123.66 억원 ) 50
2. 전동차구성 (6 량 ) 차량핵심기술개발 직접구동견인전동기 DDM 용주행장치 인버터 (1C1M) 제어 대차단위제동 INV INV INV INV M M M M 1C1M 인프라핵심기술개발 에너지저장시스템화상처리식검지시스템무인운영시뮬레이터 51
3. DDM 개발제원 항목 개발사양 DDM 의주요장점 형 식 3상매입형영구자석동기전동기 자석 네오디뮴계, 10극 냉 각 전폐형자기통풍식 제 어 1C1M 중 량 약 1,200kg( 커플링제외 ) 용 량 연속 : 200kW, 130A 1시간 : 230kW, 150A 회전수 884rpm (130kph) 절연등급 200 Class 1. 구동기어및커플링제거로경량화 2. 에너지효율향상및구동전달손실저감 ( 기존대비 10% 전력저감 ) 3. 유지보수성향상 - 축수윤활수명연장 ( 기존 60만km 240만km) - 무유지보수기간 3배연장 ( 기존대비 ) 4. 저소음화 - 기존대비약1/7 회전수저감 - 전폐형으로소음감소 5. 고효율화 5% 이상향상 52
4. DDM 구조 반력부 대차틀 전동기 기어박스 완충스프링 중공축회전자 고정자 커플링 이음매 주전동기 베어링 53
5. 차세대전동차형상 수송능력향상 차량속도및가속도향상 개별제어및무선통신신호방식적용 신뢰성향상 추진시스템분산방식적용 예방진단기술 유지보수성향상 직접구동견인전동기 (DDM) 완전전기제동 환경친화성향상 공기제동최소화로분진발생감소 에너지절감 DDM 적용으로전동기효율향상 승객편의성향상 IT 기술을이용한승객정보서비스제공 실내공간확대 54
6. 견인전동기비교 (DDM, IM) 항 목 직접구동전동기 (DDM) 유도전동기 (IM) 형 식 직접구동형영구자석전동기 유도전동기 정격출력 200kw 200kw 회전수 885rpm 5,780rpm 최대토크 12,359Nm (0~320rpm) 1,670Nm (1,429rpm) 냉각방식 전폐자기냉각 외부공기흡입방식 속도검출방식 레졸버 엔코더 효율 97% 92% 유지보수 9 년무유지보수 3 년단위중정비 소음 80dB 95dB 이상 55
4 철도차량제작안전확보체계 56
1. 철도차량제작안전확보체계 도시철도법제 22 조의 3( 성능시험 ) 및철도안전법제 36 조 ( 철도차량의제작검사 ) 개정전 초도제작 양산제작 성능시험 제작검사 기술검토 부품 구성품 완성차 운행선로시운전 기술검토 입고검사 공정검사 최종검사 전문기관 검사기관 철도안전법제 26 조 ( 철도차량형식승인 ) 및철도차량형식승인 제작자승인 완성검사시행지침 ( 국토부고시 ) 초도제작 (1 편성 ) 제작자추진승인사항 양산제작 ( 전수검사 ) 개 정 후 설계적합성검사 합치성검사 형식승인검사 차량형식시험 - 부품시험 - 구성품시험 - 완성차시험 - 예비주행 (5,000km) - 시운전시험 (1,000km) 검사기관 ( 철도연 ) 제작자승인 품질관리체계검사 제작검사 ( 현장확인 ) 검사기관 ( 철도연 ) 완성검사 ( 총괄 - 철도연 ) 형식동등성검사 완성차량검사 - 안전품목검사 (34 개 ) - 완성차검사 (19 개 ) 주행시험 전문기관 ( 로테코, KR E&C) 검사기관 ( 철도연 ) 운영기관은전문기관에제작감독용역의뢰 - 입고검사 ( 원자재검사및부품검사 ) 및공정검사 안전품목 34 개는제외, 발주자는신청자 ( 제작자 ) 에게요구한사항중검사기관등이실시하는형식승인검사, 제작자승인검사또는완성검사대상에대한검사를하여서는안됨. 양산제작 ( 전수검사 ) 57
2. 형식승인 제작자승인 완성검사프로세스 구 분 프로세스 사전검토 제작자 입증계획서 형식승인기관 사전검토회의계획서인증조직구성신청자의인증계획서승인양산차량제작완성검사 개념설계기본설계상세설계 초도편성제작 형식시험 형식승인 부품 / 구성품 / 완성차설계 입증자료 설계적합성검사 설계승인 입증자료 합치성검사 입증자료 차량형식시험결과검증 형식승인증명서 제작자승인 입증자료 품질관리체계적함성검사 입증자료 제작검사 제작승인증명서 입증자료 입증자료 완성검사 형식동등성검토 완성차량검사 안전품목검사완성차검사 완성검사필증 주행시험 예비주행시운전 차량인도 차량인도 58
3. 도시철도차량성능시험대상 (28 개 ) 항목 4. 철도차량형식승인대상 (58 개 ) 항목 연번구성품시험 (6) 완성차시험 (8) 본선시운전 (14) 1 구조체하중시험외관구조검사역행시험 2 대차시험특정에의한검사가속도시험 3 추진제어장치시험차체누수시험제동시험 4 보조전원장치시험차체리프팅시험감속도시험 5 신호보안장치시험추진제어장치시험최고속도시험 6 종합제어장치시험신호보안장치시험집전시험 7 종합제어장치시험유도장애시험 8 조합된차량의기능및동작측정시험 보호장치동작확인시험 9 소음시험 10 진동시험 11 승차감시험 12 주행저항시험 연번부품시험 (11) 구성품시험 (12) 완성차시험 (19) 시운전시험 (16) 1 내장판화재구조체하중중량측정역행 2 의자화재대차차량한계측정제동 3 통로연결막화재대차안정성곡선통과최고속도 4 바닥재화재집전장치접지집전 5 단열재화재추진제어장치절연저항유도장애 6 전선화재보조전원장치내전압보호장치동작확인 7 차체외장화재차상신호장치누수소음 8 내화성능종합제어장치차체리프팅진동 9 전자제어기기제동장치집전장치승차감 10 유리창냉난방 환기장치추진제어장치주행저항 11 의자강도출입문보조전원장치공력특성 12 충돌안전성차상신호장치냉난방 환기 13 종합제어장치지상설비연계동작 14 제동장치 주요기기온도및상태 15 냉난방ㆍ환기장치주행안정성 16 기능및동작중련운전 13 14 지상설비 연계동작시험 주요기기온도및상태시험 17 지상설비연계동작 18 중련운전 19 화재감지장치 59
5. 안전품목검사항목 (34 개 ) 연번 품 목 비고 연번 품 목 비고 1 내장판 ( 커텐등포함 ) 화재 18 대차프레임 2 의자 ( 객실, 운전실, 보조 ) 화재 19 연결기 ( 너클포함 ) 3 통로연결막 ( 벨로우즈 ) 화재 20 요크 4 바닥재 ( 카페트등포함 ) 화재 21 캐링링 ( 고속철도차량용 ) 5 단열재화재 22 고정링 ( 고속철도차량용 ) 6 전선 ( 고압, 저압, 신호 ) 화재 23 에어백서포트 ( 고속철도차량용 ) 7 전두부마스크 ( 복합재료 ) 화재 24 제동실린더 8 화재감지장치 25 제동마찰재 ( 합성수지 ) 9 차륜 ( 철재차륜 ) 26 제동디스크 ( 합금소재 ) 10 차축 ( 일반차축 ) 27 신호보안장치 ( 차상 ) 11 윤축 28 하부구조 (Under Frame) 12 널박스 29 측면구조 (Side Frame) 13 센터피봇 30 지붕구조 (Roof Frame) 14 모노링크 31 단부구조 (End Frame) 15 오일댐퍼 32 전두부구조 (Cab Frame) 16 1차스프링 33 구조체조립 (Car Body) 17 2차스프링 34 절연판 ( 베크라이트 ) 60
5 도시철도차량유지관리체계 61
1. 철도안전관련법령체계 법시행령시행규칙고시 철도안전법철도안전법시행령철도안전법시행규칙철도안전관리체계기술기준 제 7 조안전관리체계승인 - 철도운영, 시설안전관리 - 안전관리체계변경 승인, 변경승인신청 안전관리기준적합검사 경미한변경 승인에필요한세부사항 - 승인절차, 승인방법 - 검사기준, 검사방법 - 신고절차, 고시방법등 경미한사항의변경내용 철도안전관리체계기술기준 위험도평가세부기준 비상대응계획수립세부기준 노후철도차량및철도시설관리세부기준 승인변경승인신고 제 8 조안전관리체계유지등 - 승인받은안전관리체계지속유지 - 정기또는수시검사 - 시정조치 제 9 조승인의취소등 - 승인취소사유 제 9 조의 2 과징금 - 업무정지갈음과징금 - 과징금부과위반행위, 부과기준및징수방법 - 과징금미납처리 과징금필요사항 - 과징금부과위반행위종류 - 과징금부과기준 - 과징금징수방법등 정기, 수시검사에대한사항 시정조치명할수있는경우 - 안전관리체계지속유지불가 - 철도안전위해긴급필요 취소, 제한또는정지기준및절차등에관하여필요한세부사항 철도안전관리체계승인및검사시행지침 분야별프로그램작성지침 각분야항목별평가기준 [ 폐지 ] 철도종합안전심사및평가운영지침 제 77 조권한의위임, 위탁 제 63 조권한의위탁 철도비상대응계획수립에관한지침 62
철도안전관리체계구축 철도안전법제 7 조 ( 안전관리체계의승인 ) 철도운영자등은철도운영을하거나철도시설을관리하려는경우에는인력, 시설, 장비, 운영절차및비상대응계획등철도및철도시설의안전관리에관한유기적체계 ( 안전관리체계 ) 를갖추어국토교통부장관의승인을받아야한다. 목 적 주요내용 선진국수준의철도안전관리체계 (SMS) 구축, 안전관리제도를사전적ㆍ상시적관리체제로개편과철도차량철도용품의형식승인제도도입으로철도의운영ㆍ관리및품질기준을국제적수준에맞게체계적정비 SMS : Safety Management System 내용운영방법 철도운영자에대한안전관리체계승인제도신설철도차량및철도용품에대한형식승인제도도입 철도운영자및철도시설관리자는철도운영및철도시설관리를위한종합적ㆍ유기적안전관리체계를마련하여국토해양부장관의승인을받도록하고, 국토해양부장관은해당안전관리체계의지속적유지에대한검사및감독업무를수행하도록함. 철도차량ㆍ철도용품의제작ㆍ수입을위해서는그설계에관하여국토해양부장관의형식승인을받도록하고, 일부공익적사유가있는경우에는형식승인을면제할수있도록하며, 형식승인에대한국토해양부장관의취소제도및변경승인명령제도를규정함 안전관리체계승인항목 ( 총 :124 개항목 ) 구분세부내용항목비고 안전정책및목표 ( 철도안전경영방침및안전목표등 ) 19 철도안전관리체계 (67 개항목 ) 위험관리 ( 위험도평가및관리등 ) 20 안전보증 ( 사고조사및보고, 비상대응등 ) 16 안전증진 ( 인적자원관리, 안전문화등 ) 12 열차운행체계 (30 개항목 ) 철도운영조직및인력, 열차운행계획, 철도관제등 30 유지관리체계 (27 개항목 ) 유지관리방법및절차, 유지보수설비및장비등 27 63
철도안전관리체계승인현황 1. 검사대상 : 한국철도공사등 17 개기관 (2015 년 3.19 일기준 ) 2. 기관별승인증명서교부현황 구분교부일자대상기관비고 1 14.10.23 대구도시철도공사 1 2 14.12.19 부산김해경전철 1 3 14.12.29 한국철도공사, 서울도시철도공사, 서울메트로 3 4 14.12.31 부산교통공사, 코레일공항철도, 대전도시철도공사, 인천교통공사, 광주도시 철도공사 5 5 15.2.13 한국철도시설공단 1 6 15.3.18 신분당선, 전라선철도, 가야철도, 용인경량전철, 의정부경전철, 서울 9 호선 6 정기검사연 1 회, 수시검사검사요인발생시 64
2. 국내도시철도차량운영기관검사주기 (2015. 3 월기준 ) 운영기관 일상검사 경정비 월상검사 중정비 서울메트로 구형 3 일 2 월 (4 만 Km) 2 년 (30 만 Km) 4 년 (60 만 Km) 신형 3 일 3 월 (5 만 Km) 3 년 (50 만 Km) 6 년 (100 만 Km) 서울도시철도 7 일검사 4 월검사 (4 만 Km) 4 년검사 (40 만 Km) 20 년검사 ( 리모델링 ) : 20 년 코레일저항 1,000Km ( 평균 3 일 ) 2 월 (3 만 Km) 2 년 (36 만 Km) 4 년 (72 만 Km) ( 수도권전철 ) VVVF 1,500Km( 평균 4 일 ) 3 월 (4.5 만 Km) 3 년 (54 만 Km) 6 년 (108 만 Km) 신규반입 2,500Km( 평균 5 일 ) 4 월 (6 만 Km) 4 년 (72 만 Km) 8 년 (144 만 Km) 서울시메트로 9 6 일 3 월 4 년 8 년 인천지하철 7 일 4 월 4 년 부 산 대구지하철 1 호선 3 일 3 월 2 년 (30 만 Km) 4 년 (60 만 Km) 2~3 호선 5 일 4 월 3 년 (40 만 Km) 6 년 (80 만 Km) 3 일신형 5 일 3 월 (4 만 Km) 신형 4 월 3 년 (40 만 Km) 6 년 (80 만 Km) 광주지하철 7 일 4 월 (4 만 Km) 3 년 (40 만 Km) 6 년 (80 만 Km) 대전지하철 2 천 Km 검사 3 만 Km 검사 4 년 (40 만 Km) 65
6 도시철도차량발전방향 66
차세대핵심기술발전방향 기존전동차미래 ( 차세대 ) 전동차차별화 최고속도 100km/h (110km/h) 130km/h ~ 140km/h 속도향상 (30km/h) 차량편성 고정편성 (T car + M car) 가변편성시스템 차량제작비및편성구성용이 구동방식 대 차 구동기어에의한동력전달방식 2 점지지형대차 ( 레일손상발생 ) 직접구동방식에의한동력전달방식 4 점지지형관절대차 ( 레일손상최소화 ) 차세대전동차의차별성 전력비등유지보수비감소 주행시곡선추종성및유지보수비 30% 이상감소 화상처리식검지시스템 미적용 화상검지시스템적용 자살방지등승객안전확보 제동장치 공기제동장치 ( 소음 진동발생 ) 유압제동장치 ( 무공기통및전기제동최대사용 ) 중량감소및제동력증가 ( 신뢰성 30% 증가 ) 67
기존전동차미래 ( 차세대 ) 전동차차별화 기타스테인레스또는알루미늄초경량복합소재중량감소 적용안됨 ( 모니터링수준 ) 블랙박스기능 ( 항공기수준 ) 사고시원인규명가능 수동, 자동운전무인운전 Driverless 차세대전동차의 80dB 이하 75dB 이하차별성소음감소로승차감향상 실시간정보제공미적용 실시간정보서비스 ( 뉴스, 날씨등 ) 차량인터넷정보서비스향상 유지보수복잡유지보수간단효율성향상 차내배선복잡차량배선간단내구연한증가 68
감사합니다. 69