2016 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2016A108 한국형무선통신기반열차제어시스템인터페이스구성연구 A Study on the interface for Korean Radio-based Train Control System 박주훈 *, 홍상아 *, 장선영 *, 김희식 ** Ju Hun Park *, Sang-A Hong *, Sun Young Jang *, Hei Sik Kim ** Abstract From around the world, Euopean Train Control System(ETCS) has been applied as standard train control system. In particular, ETCS has been expanded to install and operate not only Europe but also domestic. Then, Korean Radio-based Train Control System(KRTCS)-II is developing the same functionality as ETCS Level 2. KRTCS-II employ LTE-R instead of GSM-R in ETCS. Therefore, we need to new specification in order to interface between national train control system and KRTCS. In this paper, we classified interface and communications network according to main signaling equipment in conventional railway and high-speed railway. Also, we proposed the interface applicable to KRTCS. Keywords : ETCS, KRTCS-II, LTE-R, Interface 초록유럽을포함한세계각국에서표준열차제어시스템으로유럽열차제어시스템 (ETCS: European Train Control System) 을적용하고있다. 특히, 무선통신기반 ETCS Level 2 는확대설치되는추세이다. 국내또한 ETCS Level 2 를적용한한국형무선통신기반열차제어시스템 (KRTCS: Korean Radio-based Train Control System)-Ⅱ 를개발중에있다. KRTCS-Ⅱ 는 ETCS 에서사용하고있는 GSM-R 을대신하여철도전용무선통신 (LTE-R) 을적용하므로국내운용중인신호설비와인터페이스를위해유럽표준규격외에별도의국내인터페이스방안이필요하다. 본논문에서는 LTE-R 기반으로국내에새롭게적용되는 KRTCS 와일반및고속선에운용중인설비와의인터페이스및각설비별구성되는통신망을분류하고향후실용화시인터페이스방안을제시하였다. 주요어 : 유럽열차제어시스템, 한국형무선통신기반열차제어시스템, LTE-R, 인터페이스 1. 서론국내운용중인열차제어시스템은일반철도의경우 2004년부터유럽열차제어시스템 (ETCS: European Train Control System) Level 1과동일한자동열차방호장치 (ATP: Automatic Train Protection) 를도입하여 22개노선, 1,090.7km에설치하여운영중이며 [1], 고속철도는자동열차제어장치 (ATC: Automatic Train Control) 도입하여운영중에있다. 그러나국내열차제어시스템은일반철도에사용중인자동열차정지장치 (ATS: Automatic Train Stop) 를제외하고해외기술에의존하고있다. 교신저자 : 서울시립대학교공과대학전자전기컴퓨터공학부 (drhskim@uos.ac.kr) * 한국철도공사연구원 ** 서울시립대학교공과대학전자전기컴퓨터공학부
열차제어시스템의해외기술종속탈피를위해개발중인한국형무선통신기반열차제어시스템 (KRTCS-II) 는 ETCS와의호환성확보를위해유럽표준규격 (Subset) 을기반으로하지만국내환경에적합한새로운인터페이스가필요하다. 따라서본논문에서는 KRTCS-II에적용가능한인터페이스및열차제어설비별통신망구성방안을제안하고자한다. 2. 본론 2.1 한국형무선통신기반열차제어시스템 (KRTCS-II) KRTCS-II는 ETCS 기술을바탕으로국내의일반및고속철도에적용가능한 LTE-R 기반열차제어시스템이다. 국내운용중인 ATP, ATC, ATS 및전세계 35개국에설치되어있는 ETCS 와호환가능한시스템이다. 차상 / 지상장치간인터페이스는 Subset을기반으로구현되지만중앙집중제어장치, 전자연동장치등국내설비및차세대철도전용무선통신망 (LTE-R) 과인터페이스되므로별도의표준화연구가필요하다. 2.1.1 시스템구성 KRTCS-II를구성하는주요장치는다음과같다. Table 1 KRTCS-II component[2] 장치명중앙집중제어장치 ( CTC: Centralized Traffic Control) 전자연동장치 (EIS: Electronic Interlocking System) 무선폐색센터 (RBC: Radio Block Center) 차상ATP(Automatic Train Control) 안전전송유닛 (STU: Safety Transmission Unit) 발리스 주요기능열차운행상황감시및현장장치제어, 열차진로제어등원격집중제어장치신호기, 선로전환기, 궤도회로정보등을상호연쇄하여열차운행진로를확보하기위한장치연동장치로부터선로변의상태정보를전송받아열차의이동권한및제한속도를연산하는장치 RBC로부터열차의이동권한및제한속도를전송받아열차를제어하고방호하는장치지상 / 차상장치간무선으로송 수신되는정보의신뢰성및보안성확보를위한장치지상 / 차상간정보전송장치
2.2 인터페이스구성 KRTCS-II 인터페이스구성도는 Fig. 1과같으며, 주요장치간인터페이스는 4가지로구성된다. Fig. 1 Configuration of KRTCS-II 첫째, CTC-RBC 간인터페이스는기존운용중인 CTC설비와 ETCS Level 2의국산화기술개발에따라새로도입되는 RBC 간통신을나타낸다. 둘째, RBC-RBC 간인터페이스는 RBC 폐색망내인접 RBC 간통신을나타내며, RBC는관제센터에집중형구조로설치된다. 셋째, RBC-EIS 간인터페이스는현장에설치되는 EIS와관제센터에설치되는 RBC 간별도의통신망으로구성된다. 넷째, 지상 / 차상장치간인터페이스는무선망을통해송 수신되는정보의안전성및신뢰성을고려하여 RBC 및차상ATP와 STU 간인터페이스에적용된다. 2.2.1 CTC-RBC 간인터페이스 CTC는 RBC로부터열차위치및이동권한등의상태정보를수신받아임시속도제한설정, 비상정지명령등의정보를전송함으로써열차이동감시및제어를수행한다. CTC-RBC 간인터페이스는실시간데이터전송에유리한 UDP 통신 1:1 유니캐스트로정의하였다. 2.2.2 RBC-RBC 간인터페이스 RBC는유지보수및 KRTCS 설치구간제어의효율성을고려하여관제센터내집중형구조로설치된다. RBC는폐쇄형통신망으로구성되며, CTC와는별도의통신망으로구성된다. RBC-RBC 간인터페이스는 Subset-039에기반하여 TCP 통신으로정의하였다.
2.2.3 RBC-EIS 간인터페이스 N개역을제어하는 1대의 RBC는각역의기계실마다설치된 N개의 EIS와통신한다. 이때 RBC와 EIS는각각의통신망으로구성된다. RBC-EIS 간통신은단방향으로이루어지며, RBC는 EIS로부터진로, 궤도, 신호등의상태정보를수신받는다. RBC-EIS 간인터페이스는데이터전송의효율성을고려하여 UDP 통신으로정의하였다. 2.2.4 ATP-STU 간인터페이스 Fig. 2 Classification of communications network 지상및차상STU는별도의무선인터페이스장치를사용하여 LTE-R 통신망에접속하며 TCP 통신으로이루어진다. RBC-지상STU 간 UDP 통신, 차상ATP-차상STU 간 RS422 방식으로구성된다. 2.3 KRTCS-II 설비간통신망구성 KRTCS-II 주요설비간통신망은 Fig. 2 와같이 4 개의네트워크망으로구성된다.
3. 결론 본논문은국가 R&D 일반및고속철도용무선통신및제어시스템실용화 과제를통해국산화기술개발중인 KRTCS-II 설비간인터페이스를정의를위하여통신방식및통신망구성에대해연구하였다. 본논문에서정의한인터페이스는향후일반및고속철도용무선통신기반열차제어시스템실용화시적용할예정이다. 후기 본논문은국토교통부에서지원하는 일반및고속철도용무선통신및제어시스템실용화 연구과제의일환으로수행되었습니다. 참고문헌 [1] 전기업무자료제 23 호, 한국철도공사, 2016. [2] 철도용어연구회, 철도기본용어사전, 한모드, 2011.