0 년도한국철도학회추계학술대회논문집 000 서울도시철도 호선 차상신호장치시험장치연구개발 esearch and development of onboard signaling equipment test device for eoul ubway line 서경수 *, 김영규 *, 정구인 *, 이동훈 * young-soo eo *, Young-gyu im *, u-in ung *, ong-hun ee * 초록 차상신호장치는차량운행중차량의추돌및과속을방지하기위한중요장치로그동작및운영에있어높은신뢰성이요구된다. 본논문에서는서울교통공사 호선에서운영하고있는 차상신호장치의시험을위한시험장치의연구개발내용을소개하고그결과를제시하여도시철도차량부품의기능및성능을시험하기위한시험장치연구개발에시사점을주고자하였다. 주요어 : 도시철도차량, 차상신호장치,, 시험장치, 연구개발. 서론 서울도시철도 호선에서사용하는열차보호 장치인 (utomatic rain ontrol) 차상 신호장치는지시속도초과및추돌을방지하 기위해지상장치로부터수신된속도코드를 운전실내 (spect isplay nit) 에현시 하여승무원이지시속도이하로운행하게하 는중요한장치이다. 차상신호장치의기 능및성능을시험하기위한시험장치인 imulator 는장기사용에따른노후화로 차상신호장치의성능을정밀하게시험하지 못하여차량운영에어려움이발생하고있다. 따라서이러한어려움을해소하기위해유지 관리운영현장의요구사항및최신기술을 적용한 차상신호장치시험장치를연구개 발하게되었다. 본논문에서는서울교통공사 호선에서사용 하고있는 차상신호장치시험장치의개발 을위해현장의요구사항파악부터시스템분 석을통한설계및개발완료까지고려사항 제시및개발내용을소개하여도시철도차량 부품의기능을시험하기위한시험기연구개 발에시사점을제시하고자한다. 교신저자 : 서울교통공사도시철도연구원 (lifetide@seoulmetro.co.kr) * 서울교통공사도시철도연구원. 본론. 시스템및차상신호장치개요 시스템은속도코드방식 (speed code method) 의차량보호시스템으로중앙지상설비 (entralized raffic ontrol) 가선행열차의점유상태및속도를파악하여사전에설정된속도코드를궤도회로를통해후속열차에전송하는방법으로열차의안전운행을지원한다. 차량에설치된차상신호장치는안테나 (ick-up oil) 를통해열차운전제한속도지령 ( 속도코드 ) 을수신하여차내 에현시하며지시된제한속도와실제차량운행속도를연속적으로비교하여승무원이제한속도이하의안전속도를유지하며운행하도록하는신호시스템이다. 만일승무원이 에지시된제한속도를 km/h이상초과 (OV: Over Velocity) 하게되면경보발생과함께즉시상용제동최대제동지령 (ervice raking tep) 이발생하여제동이체결되며상용제동최대제동체결후. ec 안에차량의감속도가.km/h/s 이상이되면상용제동이계속작동되고감속도가그이하이면비상제동지령이발생하여차량을안전속도이하로감속하게하거나정지시킨다.
ig. 은 차상신호시스템의속도초과 시제동알고리즘을보여준다. 에따라개발하게되었다. 개발과정은현장의개발요구사항수집을시작으로시스템분석, 개념설계, 상세설계, 제작, 기능시험및현장적용의순으로시행하였다. 효과적인사용이가능한 차상신호장치시험장치를개발하기위해운영현장인터뷰를통해기존시험기에대비하여다음과같이개선요구사항을수집하였다. ig. raking lgorithm for Over Velocity of rain Operation 차상신호장치는핵심제어장치인차상신호장치 ( int), 승무원에게현재속도와지상장비에서전송된속도코드에따른지시속도를비교하여표시하는 (spect isplay nit), 속도코드를수신하는안테나 (ick-up oil), 차량의속도를측정하기위한 peed ensor(xle enerator) 로구성되어있다. ig. 는 차상신호장치시스템의기기구성을보여준다. ) 시험장치구성 : 시험장치의활용도및운영효과성증대를위해시험실설치용고정식시험장치와차량에서이동사용하는이동식시험장치로구분하여개발필요. ) 소형경량및높은내구성 : 현차에서이동사용하는시험기의특성상소형경량및높은내구성이필요함. ) 표시부의시안성개선 : 작업자의시험장치조작성및결과의빠른인지를위해출력표시부의시안성개선필요. ) 표시부현시및출력내용추가 : 여러출력결과의동시비교를통해종합적인판단이가능하도록현시내용개선. ) 입력개선 : 시험대상물에현재속도, 속도지령과같은가상신호입력시정밀한입력이가능하도록입력단위를세밀화. ) 자동시험기능 : 사전에정의된시나리오에 의한자동시험기능필요. ig. evice onfiguration of Onboard ignaling quipment for rain. 시험장치개발개념설정 차상신호장치의기능을시험하는기존 imulator는장기사용으로인한성능저하와고장발생으로차상신호장치의점검및운용에여러어려움이발생하고있어성능이개선된새로운시험장치가필요성이증대됨 ) 속도초과시간측정기능 : 실제속도가지시속도를 km/h 이상초과하고 초이내에감속도.km/h/s에도달하지못할시비상제동체결알고리즘의정확성을확인하기위한시간측정기능 ) ging 시험기능 : 간헐적으로발생하는장치의동작오류를탐지하기위한 ging 시험기능필요. ) 시험장치관리 W : 시험시나리오에의한자동시험및시험결과의관리를위한시험장치관리종합 W 필요
r 운영현장에서수집된요구사항을바탕으로다음과같은시험장치의개발개념을설정하였다. ) 시험장치구성 : 시험실설치용고정식시험기및차량현장에서사용하는이동식의 식구성개발 ) 소형경량및내구성 : 경량의알루미늄케이스와높은내구성을가지는군사용사양을적용한케이블체결장치를채용하고기본기능만내장한이동식시험장치구현으로소형경량화 ) 표시부의시안성개선 : 관련된출력내용을쉽고빠르게비교할수있도록고려하여표시부의배열을구성 ) 표시부현시및출력내용추가 : 현재속도, 수신 ode ate 및해당주파수, 지시속도를동시에현시하도록출력부구성 ) 입력방법개선 : 현재속도의정밀입력가능한입력 evice 채용 ) 자동시험기능 : 사전에정의된시나리오에의한자동검사기능구현 - Zero peed(velocity) 탐지기능 - 제동투입지연시간 (rake ssurance elay eriod) 측정 - 제동작용인지 (rake cknowledge) 기능 - 수동시험및시나리오에의한자동시험 - 반복시험에의한 ging 시험기능 ( 최대 00회 ) ) 시험장치관리 /W - 모드선택, 시험지령생성및출력 - 본선운행주행모드편집 - 시험결과값현시, 시험결과저장 - 시험결과레포팅 ( 프린팅 ) 기능 ) 자동시험및반복 ging 시험 - 본선운행과동일조건에서시험이가능한자동시뮬레이션시험 - 운행중간헐적으로발생하는고장의검지및판별을위한 ging 시험기능 ( 최대 00회자동시험반복 ). 시험장치설계제작시험장치는고정식과이동식 식으로설계하였으며외형도는각각 ig.,와같다. ig. ixed ype est quipment ) 속도초과시간측정기능 : 비상제동 체결제어의정확성을확인하기위한 위한시간측정기능 ) ging 시험기능 : 간헐적으로발생하는오류를탐지하기위한최대 00회반복 O IY ging 시험기능. [m/h].00 [V] ) 시험장치관리용 W : 자동시험의 00V O/VZ.00 V- OV [V] 시나리오설정, 시험및결과의종합적 관리와리포팅을위한시험장치관리 0 0 00 종합 W 개발 0 0. 시험장치시험기능구성운영현장에서수집된요구사항에따른개발개념에맞추어 차상신호장치시험장치의검사기능을다음과같이결정하였다. OW OO O QY. [z]. [m/h]. [z] 00V Y VZ V- 0 0 0 0 00 O O O O O O 고정식시험장치의주요구성은시험장치를 ) 시험기기본기능검사 - (spect isplay nit) 신호기능 제어하는관리용 W 가설치된 anel, 제 어지령생성및연산을담당하는 icro
- 0V V 0 00 VZ OV O-O - V--Y O-O-Y -Y 0 00 VZ OV O-O - V--Y O-O-Y -Y 0 0 OO 0 0 OO rom 0V -0mm- o -0mm- -V- -V- -V- -V -V- O--O 00V+ 00V- 0 OY-O O -0 -V- - 00V-W - 0-0/O V- -W -V- YW- -V- O-W -I YW- -V- V--W - - - - - - - - - -V- -V - - - - - - - -e(o) -V- YW- -W I-- -_V--O -I -O -O -I OV-I VZ-I 0 00 - YW- -- V- YW- +00V 00 -- -- -_V--O - - -O -O -I VZ-I -I +00V 00 -O O- 0 00 -- -- -- OV- - I-- I-- -- I-- -_V--O - OV-I -O O- 0 00 -- -- -- OV- - - -- Y Y V V -- -- V V -- - 0 00 -O -O -O 00 0 -O - 0 0 - onnector_emale 0 0 O -0 OY-O - 0-0/O -W YW- YW- - O YW- 0 V- YW- O O YW- ower ontroller nit, 시험항목별시험지령에따른각종신호생성및 Interface를당당하는 ignal 등으로구성되었다. 또한부가적으로시험장치전원공급용 ower, 지령값의수동입력및출력을위한각종 W류와표시장치, 필요시 의파형을측정하기위한오실로스코프등으로구성되었다. I- OX +V +V ig. lock & Wire iagram for portable est quipment ig. ortable ype est quipment ig., 은각각고정식시험장치및이동식시험장치의블록도및결선을보여주며 ig.,은각각개발완료된고정식및이동식시험장치를보여준다. ig. eveloped est quipment (ixed ype) o I - - -(-I) - - rom I OW- - - - - ig. lock & Wire iagram for ixed est quipment - - - ig. eveloped est quipment (ortable ype). 시험장치 및속도코드주파수발생회로고정식시험장치에사용된 는 사의 0-Z utomotive타입이사용되었다. 이 는열악한환경에견딜수있도록
설계된 로 온도범위까지사용이가능하며 내부에 플래시메모리와 의, I/O장치들이내장되어외부에별도의장치없이독자적으로동작이가능하다. 시험기입력을위한차량의주행속도인 peed ulse는 에내장된 ulse 발생기능을이용해원하는주파수의 ulse를발생시킬수있다. ig. 는고정식시험장치의 회로를보여준다. - - - -0-0 -0-0 -00-0u -0-00n n I - - 00n O W- W-V W-O W- -I -I 0-I -I X X -I -I 00-I -I p Y z p 0 0 0(0) 0(0) 0 () () () () () () (/) () (/) () (/O) () (/I) () V 0() () 0 (0) 0 () n () 0 () 0(X0/I) () (X0/O) () (X0/I0) VZ-I (O/I) () -I (O/I) (n) -I (O/I) 0(nW) (/I) 0 V- (I/I) 0(n) () O-O 0(/I0) (OI) (/I) (IO) - (X/I) (O) - (X/I) (O) - 0 (I) (O) -I (X) (O0/O) () -I () /O OV-I X /O X 0-Z V V. 시험장치관리 W 시험장치의관리를위한 W는시험자의임의입력에의한수동시험뿐만아니라시나리오에의한자동시험을수행하고시험결과를관리하며작업자에게보고서를 eporting 을하는등시험장치를종합적으로관리할수있도록개발되었다. 시험장치관리 W에서는본선주행모드를편집할수있는기능을가지고있어작업자가필요에의해커스텀화된본선주행시나리오를만들어본선주행조건과동일조건의시험도가능하게하였다. 또한시험장치관리 W는설정을통해항목별로시험이가능하게하여작업자의시험편리성을높였다. ig. 은시험장치관리 W의자동시험모듈화면을보여주며 ig. 는시험장치관리 W의주행조건을편집하기위한화면을보여준다. ig. ircuit for ixed ype est quipment 각속도코드의코드주파수는 0이라는 rogramable inewave enerator I에의해발생된다. 0은디지털제어에의해원하는주파수의정현파를발생시킬수있다. ig. 0은속도주파수발생회로를보여준다. ig. utomatic esting Window in est anagement W 0/ 0 Y 0 0 V Y O 0 0 I V V O 0 0 O 0/ 0/ 0 nload nload 0/OI 0/0 O V 0 O -V O 00z I 0 0 + - X O0 O 0 -V ig. 0 0 inewave enerator ig. diting Window for riving ondition
. 결론 차상신호장치는차량의주행중사고예방및운행안정성을위해중요한장치로이상및고장발생원인의정확한분석과파악은매우중요하다. 본논문은서울교통공사 호선에서사용하는기존 차상신호장치시험기인 imulator의노후및진부화에따른현장차량운영의어려움해소및 차상신호장치의정밀한시험을위해시험실설치용고정식과현차에서이동하여사용가능한이동식으로구분하여개발을완료하고그과정및내용을제시하였다. 차상신호장치시험장치의개발에있어현장의요구사항을수집하고이를바탕으로개발컨셉을설정하여현차운행조건과동일한조건의자동시험, 간헐적으로발생하는고장을탐지하기위한반복 ging 시험, 시험장치관리용 W를개발하는등사용자편리성과함께효과적인시험장치가개발될수있도록하였다. 본시험장치연구개발사례를통해도시철도차량의부품을시험하는시험장비의개선및개발을위한현장요구사항반영및개념설계등에시사점을줄수있을것이라판단한다. [] eoulmetro. (00). eoulmetro ine # VVV (0) olling tock aintenance Instruction anual. Vol 참고문헌 [] eoul etropolitan ubway oporation. (). eoul ubway ine # olling tock aintenance Instruction anual. Vol [] eoul etropolitan ubway oporation. (). eoul ubway ine # olling tock aintenance Instruction anual. Vol [] eoul etropolitan ubway oporation. (). eoul ubway VVV olling tock aintenance Instruction anual. Vol [] eoul etropolitan ubway oporation. (). eoul ubway ine # VVV(0) olling tock aintenance Instruction anual. Vol