2013 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2013A274 EVC Simulator를활용한 ETCS Level 2 지상열차제어시스템의 TSI 검증에관한연구 A Study on TSI verification of ETCS Level 2 local train control system using EVC simulator 지정근 *, 최승우 *, 정완진 * Jeongkun Ji *, Seungwoo Choi *, Wanjin Jeong * Abstract In this paper, we proposed verification method about interoperability of ETCS level 2 train control system in domestic and foreign. As part of this verification method, we analyzed onboard test facility presented in UNISIG SUBSET-094 as a mandatory specification for TSI (technical specification for interoperability) verification. Furthermore we verified the performance of ETCS level 2 trackside train control system using simulator that meets the requirement of onboard test facility Keywords: ETCS, Train control system, Onboard test facility, EVC simulator, Performance verification 초록본논문에서는국내외 ETCS(European Train Control System) Level 2 지상열차제어시스템의상호호환성에대한검증방법을제시하였다. 이러한검증방법의일환으로, 상호운영성 (TSI: Technical Specification Interoperability) 검증용필수사양 (Mandatory Specification) 인 UNISIG SUBSET-094 에서제시하는차상시험설비 (Onboard Test Facility) 에대해분석하였다. 나아가이러한차상시험설비의요구사항을만족하는 EVC(European Vital Computer) 시뮬레이터를활용하여 ETCS Level 2 지상열차제어시스템의성능을검증하였다. 주요어 : ETCS, 열차제어시스템, 차상시험설비, EVC 시뮬레이터, 성능검증 1. 서론유럽의고속철도열차제어시스템은 1990년대초까지국가별로각각다른시스템을개발하여운영해왔었으나, 각국별열차제어시스템간의상호운영성 (Interoperability) 확보를위하여유럽표준형열차제어시스템인 ERTMS/ETCS(European Rail Traffic Management System/European Train Control System) 가도입되었다. 이에따라유럽뿐만이아니라전세계적으로유럽표준열차제어시스템이적용되고있는추세이다. 우리나라도 2003년유럽표준형열차제어시스템을도입하기시작하였고, 현재호남선, 경부선, 경춘선, 전라선에 ETCS Level 1 장치를도입하여운영중에있다. 유럽표준열차제어시스템 (ETCS) 은사용된폐색시스템, 정보전송매체, 궤도회로 / 차축계수기, 지상신호기의종류및유무에따라 교신저자 : 유경제어 부설연구소 (jkji@daum.net) * 유경제어 부설연구소
Level 1~3으로나뉘며, 최근전세계적으로 Level 1 에서 Level 2로전환되는추세이다. 우리나라도 ETCS Level 2 열차제어시스템의도입및국산화를위하여활발한연구가진행중에있다. 이를위해서는 ETCS Level 2 열차제어시스템의 TSI 검증이반드시필요하다. 본논문에서는 TSI 검증방법의일환으로상호운영성검증용필수사양인 UNISIG SUBSET- 094에서제시하는차상시험설비에대해분석하고, 이를만족하는 EVC 시뮬레이터를활용하여실험실시험을통해 ETCS Level 2 지상열차제어시스템의성능을검증하였다. 2.1 EVC 시뮬레이터 2. 본론 ETCS Level 2 지상열차제어시스템의성능검증을위해서는 ETCS Level 2가적용된철도차량이필요하지만, 국내에는아직 Level 2를적용하여운영하고있는열차가없다. 따라서실험실시험을수행하기위해서는열차의차상장치를대체할만한것이필요하다. 유럽철도국 (European Railway Agency) 에서는 Control command signal(ccs) TSI 문서에각종필수사양에대해명시하고있으며, 그중차상장치에대한기능적인요구사항들을 UNISIG SUBSET-094에제시하고있다 [3-4]. 시험을위해서는이요구사항들을만족하는 EVC 시뮬레이터가반드시필요하다. Air gap is used ETCS LEVEL STM TRACKSIDE LSTMTS STM CODING & COMMUNICATION STMCC JRU DOWNLOAD EVALUATION MODULE DEM JRU STM LOOP DRIVER OR EMULATOR DMI ON BOARD INDUSTRIAL EQUIPMENT BTM DMI EVENT RECORDER DER ODO EURORADIO SPEED Signals (wired) Equipment to be tested Laboratory Modules ODO ADAPTOR ADAPTOR ADAPTOR SPEED SENSOR SSS S ADAPTOR TRAIN MOTION TMS EUROLOOP SIGNAL LSG EUROBALISE SIGNAL BSG EURORADIO COM. RCS SCENARIO SG ETCS L1 TRACKSIDE L1TS ETCS L2 TRACKSIDE L2TS SCENARIO CONTROLLER SC DATA EXCHANGE TRIP ANALYSIS & VALIDATION TAV MODULE EVENT RECORDER MER Fig. 1 On Board Equipment Test Architecture [4] 본연구에서는기개발된 ETCS Level 2 지상열차제어시스템에 Fig. 1과같은기능들을만족하는 EVC 시뮬레이터를도입하여성능검증을수행하였다.
2.2 ETCS Level 2 지상 열차제어시스템 성능검증 실험실 Fig. 2 Laboratory for TSI Verification of Korea ETCS Level 2 ETCS Level 2 열차제어시스템의 성능검증을 위한 실험실은 크게 지상 시뮬레이터 장치, 무 선폐색센터, EVC 시뮬레이터 장치, 안전전송 장치로 구성되고, 실제로 구축된 실험실은 Fig. 2 와 같다. 무선폐색센터와 각 역의 전자연동장치 간의 연동데이터의 인터페이스 변환 에 관한 국제적인 규격 및 사양이 별도로 존재하지 않기 때문에 본 연구에서는 국내 전자연 동장치 규격에 적합한 정보를 무선폐색센터에 전송하도록 지상 시뮬레이터장치를 구축하였 다. 또한 유럽의 ETCS Level 2 열차제어시스템에서는 GSM-R 을 이용하여 지상, 차상 간 통 신망을 구성하지만, 국내에는 아직 철도 무선통신 규격이 존재하지 않기 때문에 지상과 차 상간의 정보전송에는 시험 시 기능 검증을 위하여 접근성이 뛰어난 WiFi Network를 이용하 였다. 시험 구간은 현재 ETCS Level 1으로 운영되고 있는 전라선에서 12개 역(곡성, 압록, 구례 구, 괴목, 개운, 동운, 순천, 성산, 율촌, 덕양, 여천, 여수)을 선택하여 구성하였다. 2.3 성능검증 2.1.1 성능검증 방법 ETCS Level 2 지상 열차제어시스템의 성능을 검증하기 위한 방법은 다음과 같다. EVC 시 뮬레이터로부터 생성된 열차정보가 무선폐색센터 내의 역 정보처리장치 콘솔과 무선폐색센 터 감시콘솔에 정확하게 표시되는지를 확인한다. 또한 EVC 시뮬레이터에서 차상 안전전송
장치를이용하여무선폐색센터내의지상 ATP로이동권한을요청하였을때, 해당구간에맞는이동권한이지상안전전송장치를통해차상으로전송된후, EVC 시뮬레이터와연결된 DMI(Driver Machine Interface) 에이동권한및제한속도등의정보들이올바르게표시되는지를확인한다. 2.1.2 성능검증결과 Fig. 3 RBC Supervisor Console Fig. 4 Station Information Processing Console 성능검증결과 Fig. 3과 4와같이무선폐색센터내의역정보처리장치콘솔과무선폐색센터감시콘솔에서현장정보 ( 궤도회로정보, 신호기정보, 선로전환기정보, 진로정보, 상태정보 ) 및고장정보, 열차번호정보, 열차위치정보, 이동권한정보등을정확히표시하는것을확인하였다. Fig. 5 Movement Authority in Gokseong Station Fig.6 DMI Display
곡성역본선통과시 XT 궤도에열차가위치하고있을때, 1A 2DN과 4B D2로진로가설정된경우에는 Fig. 5와같이진로가 XT, 21AT, 22T, 2T, 53T, 51AT, DT, B4189T로설정된다. 무선폐색센터내의지상 ATP는 EVC 시뮬레이터로부터이동권한을요청받은후궤도길이를산정하여이동권한을전송하고, 그결과 Fig. 6과같이 EVC 시뮬레이터와연결된 DMI에 830m의이동권한거리를표시한다. 이동권한거리는총설정된궤도의합에서열차의앞부분과마지막 balise 까지의거리 (D_LRBG) 의차로계산되며다음의 Table 1과같다. Table 1 Total MA Distance (1A 2DN, 4B D2 in Gokseong Station) 구분 XT 21AT 22T 2T 53T 51AT D_LRBG MA 길이 (m) 182 70 70 570 70 70 200 830 3. 결론본논문에서는 TSI 검증방법의일환으로상호운영성검증용필수사양인 UNISIG SUBSET- 094에서제시하는차상시험설비에대해분석하고, 이를만족하는 EVC 시뮬레이터를활용하여실험실시험을통해 ETCS Level 2 지상열차제어시스템의성능을검증하였다. 그결과무선폐색센터내의역정보처리장치콘솔과무선폐색센터감시콘솔에서현장정보 ( 궤도회로및고장정보, 열차번호정보, 열차위치정보, 이동권한정보등을정확히표시하는것을확인하였고, 또한 EVC 시뮬레이터와연결된 DMI에적절한이동권한거리를표시하는것을확인하였다. 후기 본논문은국토교통부에서지원한 400km/h급고속철도인프라시범적용기술개발 사업의일환으로수행되었습니다. 참고문헌 [1] S.B. Lee, C.H. Kim, S.C. Lee, B.G. Kim, B.W. Kang, (2011) Train Control System(ETCS Level 2) Development Status and Future Challenges, Conference of the Korean Society for Railway, pp. 1066-1076. [2] Y.K. Kim. Y.S. Byun. (2002) 21세기유럽의열차제어시스템 Journal of the Korean Society for Railway, 5(4), pp. 16-24. [3] A. Chiappini, R. Lipinski, M. Schroeder, (2010) ERTMS UNIT-Control command signal TSI European Railway Agency, pp.1-70. [4] UNISIG, (2009) ERTMS/ETCS - Class 1, Functional Requirements for an on board Reference Test Facility, subset-094-0, issue 2.0.2., pp. 1-37.