국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
KRRI 연구 2016-119
BCT 구현을 위한 핵심기술 개발 Core Technology Development of Borderless Communication based Train control system
2016.12 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
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BCT 구현을 위한 핵심기술 개발 Core Technology Development of Borderless Communication based Train control system
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제 출 문
한국철도기술연구원 원장 귀하
본 보고서를 “BCT 구현을 위한 핵심기술개발” 과제의 보고서로 제출합니다.
2016년 12월 31일
연구기관명 : 한국철도기술연구원 연구책임자 : 선임연구원 오 세 찬 사업총괄 연구원 : 수석연구원 창 상 훈 전략수립 수석연구원 한 석 윤 성과확산 선임연구원 김 민 수 제어설계 선임연구원 신 경 호 진로설계 선임연구원 김 주 욱 안전성활동 선임연구원 김 경 희 통신설계 선임연구원 최 현 영 통신설계
위탁연구기관 : 아주대학교
국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
보고서 요약서
총연구 2016.01.01 ～ 당해연도 2016.01.01 ～ 과제코드 PK1603E 기 간 2018.12.31 연구기간 2016.12.31
연구사업명 한국철도기술연구원 주요사업
대 과 제 명 교통복지 실현을 위한 지능형 광역도시철도 시스템 개발 연구과제명 세부과제명 BCT 구현을 위한 핵심기술 개발
해당단계 총 10명 정부 663,000천원 해당단계 연구책임자 오 세 찬 참 여 내부 8명 기업 천원 연 구 비 연구원수 외부 2명 계 663,000천원 연구기관명 및 한국철도기술연구원 참여기업명 소 속 부 서 명 광역도시교통연구본부
국제공동연구
위탁연구 연구기관명 : 아주대학교 연구책임자 : 강경란
요약 (연구결과를 중심으로 개조식 500자 이내) 보고서면수 406
◦ 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립 - 국내외 현황분석 - 시스템 개발범위 및 방안도출 - 시스템 개발요구사양 도출 ◦ 열차간 연결 무결성 확보시스템 설계 - 기존 MANET과 VANET 사례분석 - 이동통신 M2M Solution 분석 - 시스템 개발요구사항 작성 - 열차간 연결 상황에 대한 시나리오 도출 - 열차간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방안 수립 - 열차간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리즘 유형분석 - 열차간 연결 무결성 확보 알고리즘 개발 - 열차간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계 ◦ 열차자율주행제어 핵심알고리즘 설계 - 시스템 기능정의 및 분배 - 열차자율주행 안전간격제어 및 자동주행 알고리즘 설계 - 열차자율주행 진로제어알고리즘 및 ATS 자동감시 알고리즘 설계 - 기존 열차제어시스템과 연계시스템 설계 ◦ 열차자율주행제어 시스템 설계 - 시스템 기능요구사양서 작성 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
- 시스템 개발요구사양서 작성 ◦ 열차자율주행제어 시스템 안전성활동 - 안전성 활동체계 수립 - 위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동 ◦ 열차자율주행제어 시스템 검증방안 연구 - 검증방안 및 항목 도출
한 글 열차간 연결기반, 열차자율주행제어시스템, 차상중심, 직접경로, 경계없는 색 인 어 (각 5개 이상) Connected Train based, Autonomous Train Control System, 영 어 Train-centric, Direct-path, Borderless
국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
요 약 문
Ⅰ. 제목
BCT(Borderless Communication-based Train control system) 구현을 위한 핵심기술 개발
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
전 세계적으로 인구의 도시집중화가 지속화됨에 따라 광역 도시교통분야에서 수송력 향상은 주된 미래 전략적 목표중 하나이다. 따라서 정해진 선로에 가능한 많은 편성의 열차를 투입하 면서 운전시격을 단축시키는 새로운 열차제어시스템의 개발이 필요하다.
기존의 무선통신기반 열차제어시스템은 차상시스템과 지상시스템 간 이루어지는 제어정보를 기반으로 간격제어를 수행해 왔다. 하지만 후행열차와 선행열차 간격제어를 지상시스템에 의존 하는 triangular-path 형태의 제어경로를 가지기 때문에 운전시격의 단축에 있어서 한계를 가 지게 된다. 선행열차와 후행열차 간 direct-path 형태의 직접적인 제어경로를 통해 열차의 안 전한 간격을 제어하는 새로운 열차제어시스템 개발이 필요하다.
기존의 지상중심 열차제어시스템은 지상 ATP, EI 등의 지상설비가 반드시 필요하며 지상에 서 관할 영역의 모든 열차를 관리하게 되므로 일정 투입열차 이상에서는 처리용량에 한계가 발생되며 설비의 증설이 불가피하게 된다. 따라서 기존 지상중심 무선통신열차제어시스템의 지 상 ATP, EI 등의 지상설비 없이 열차간 제어정보 교환을 통해 안전한 열차운행이 가능한 BCT 열차자율주행기술개발이 필요하다.
향후 열차자율주행제어시스템이 적용될 경우 운전시격의 향상과 함께 지상의 제어설비 절감 에 따른 설비투자 및 유지보수비용 절감에 기여하며 차세대 무선통신기반 열차제어시스템 핵 심기술 확보를 통해 향후 철도신호시스템 기술시장을 선도할 수 있을 것으로 기대된다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1. 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립
- 국내외 현황분석
- i - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
- 시스템 개발범위 및 방안도출 - 시스템 개발요구사양 도출
2. 열차간 연결 무결성 확보시스템 설계
- 기존 MANET과 VANET 사례분석 - 이동통신 M2M Solution 분석 - 시스템 개발요구사항 작성 - 열차간 연결 상황에 대한 시나리오 도출 - 열차간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방안 수립 - 열차간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리즘 유형분석 - 열차간 연결 무결성 확보 알고리즘 개발 - 열차간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계
3. 열차자율주행제어 핵심 알고리즘 설계
- 시스템 기능정의 및 분배 - 열차자율주행 안전간격제어 및 자동주행 알고리즘 설계 - 열차자율주행 진로제어알고리즘 및 ATS 자동감시 알고리즘 설계 - 기존 열차제어시스템과 연계시스템 설계
4. 열차자율주행제어시스템 설계
- 시스템 기능요구사양서 작성 - 시스템 개발요구사양서 작성
5. 열차자율주행제어시스템 안전성활동
- 안전성 활동체계 수립 - 위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동
6. 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구
- 검증방안 및 항목 도출
- ii - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Ⅳ. 연구개발결과
1. 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립
시스템 개발을 위해 먼저 국내외 현황분석을 수행하였다. 철도 선진국의 최신 열차제어시스템 프 로젝트와 국내의 연구개발 현황에 대해 분석하였다. 시스템 개발범위와 방안을 도출하였으며 시스 템 개요와 성능, 안전, 환경 요구사양을 포함하는 시스템 정의 사양서를 작성하였다.
2. 열차간 연결 무결성 확보시스템 설계
기존의 MANET과 VANET 그리고 이동통신 M2M 등의 사례를 분석하였고 열차제어에 필요 한 시스템 개발요구사항을 도출하였다. 이를 반영하여 다양한 열차간 연결 상황에 대한 시나리오를 도출하였으며 이례상황과 함께 상황별 해결방안을 수립하였다. 열차간 연결 무결성 확보를 위해 MANET과 VANET 분야의 Neighbor discovery, Clustering 등의 알고리즘을 분석하였다. 열차 간 연결 무결성 확보 알고리즘을 설계하였으며 알고리즘에 기반하여 시스템 구현을 위한 프레임워 크를 설계하였다.
3. 열차자율주행제어 핵심 알고리즘 설계
제어 시스템의 기능을 정의하였으며 이를 토대로 열차자율주행기반 분산형 안전간 격제어 및 자동주행 알고리즘을 설계하였다. 열차의 위치 불확설성에 대한 보상 알고 리즘, 간격제어 알고리즘 등을 설계하였다. 열차자율주행기반 분산형 진로제어 알고리 즘 및 ATS 자동감시 알고리즘을 설계하였다. 기존의 궤도회기반 및 KRTCS와의 연 계를 위한 인터페이스를 설계하였다.
4. 열차자율주행제어시스템 설계
ATP/EI/ATO 기능을 포함하는 시스템 기능사양서를 작성하였으며 이를 토대로 시 스템 H/W 및 S/W 개발요구사양을 작성하였다.
5. 열차자율주행제어시스템 안전성 활동
안전성 활동체계를 수립하였으며 PHA, SHA, FMEA를 포함하는 위험원 분석 및 설계단계의 안전성 활동을 수행하였다.
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6. 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구
시뮬레이터를 활용한 시스템 검증방안 및 시험항목을 도출하였다.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
본 연구에서는 열차자율주행을 위한 제어핵심기술을 개발하는 것으로 본 기술이 개발될 경우 향 후 차세대 무선통신기반 열차제어시스템 개발에 있어서 원천기술로써 활용이 가능하다. 또한 자동 차를 비롯한 타 교통분야의 주행안전기술, 지능형 주행자동기술 등 관련 연구개발에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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SUMMARY
Ⅰ. Title
Core Technology Development of Borderless Communication based Train control system
Ⅱ. Purpose and Needs
The objectives of this study is to develop the core technologies of Borderless communication based train control system. The detailed objectives are as follows: ◦ Establishment of autonomous train control system development strategy ◦ Development of inter-train communication integrity system ◦ Development of core algorithm for autonomous train control ◦ Design of autonomous train control system ◦ Safety activities for development of autonomous train control system ◦ Validation plan for autonomous train control system
Ⅲ. Scope and Contents
1. Establishment of autonomous train control system development strategy
◦ Analysis of domestic and foreign R&D ◦ System development plan and scope ◦ System development requirements specification
2. Development of inter-train communication integrity algorithm
◦ Analysis of existing MANET and VANET solutions ◦ Analysis of Mobile M2M solution ◦ System development requirements specification ◦ Derivation scenario for the connection status between the trains ◦ Establishing connections between trains defined exceptional circumstances and context-specific solutions
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◦ Related type of algorithm analysis for securing the connection between the train integrity ◦ Development of connections between trains ensure the integrity algorithm ◦ Securing connections between trains integrity system framework design
3. Development of core algorithm for autonomous train control
◦ Definition and allocation of the system functions ◦ Development of algorithms of distributed safe interval control and autonomous diving control ◦ Development of algorithms of distributed safe route control and automatic supervision ◦ Development of interface system with the existing train control system
4. Design of autonomous train control system
◦ System requirements specification ◦ System development requirements specification
5. Safety activities for development of autonomous train control system
◦ Establishment of system safety activities ◦ Hazard analysis and design phase safety activities
6. Validation plan for autonomous train control system
◦ Definition entry and verification measures
Ⅳ. Results
1. Establishment of autonomous train control system development strategy
◦ Analysis of domestic and foreign R&D was performed first for system development. R&D of the latest projects of the developed countries and domestic were analyzed. System development plan and scope and system development requirements specification which includes a system overview and performance, safety and environmental requirements were drawn.
2. Development of inter-train communication integrity algorithm
◦ Analyzed existing practices, such as MANET, VANET and M2M in mobile communications and derived with system development requirements specification for
- vi - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
train control. To reflect the requirements, various train connection scenario was established and contextual solutions with exceptional situations were defined. To develop the inter-train communication integrity system, various neighbor discovery and clustering algorithm in VANET and MANET areas was analyzed. Inter-train communication integrity algorithm and a framework for system implementation based on the algorithm were designed.
3. Development of core algorithm for autonomous train control
◦ System functions were defined and allocated to subsystems and autonomous distributed safety interval control and automatic driving algorithms were designed based on them. Compensation algorithm for train position uncertainty and train interval control algorithms were designed. Train autonomous based distributed route control algorithm and ATS automatic supervision algorithm were designed. Interface systems with the existing train control systems were also designed.
4. Design of autonomous train control system
◦ Functional specifications which include ATP/EI/ATO functions was defined and system H/W and S/W development specification were defined based on it.
5. Safety activities for development of autonomous train control system
◦ Established safety activity plan and hazard analysis and design phase safety activities were performed which includes PHA, SHA and FMEA.
6. Validation plan for autonomous train control system
◦ Defined entry and verification measures using the simulator.
Ⅴ. Expected Contribution
This study is to develop a key technologies for the autonomous train control system. If this technology be developed it can be utilized as the core technology in the development of next generation radio-based train control system. It is also considered, this technologies are expected to be utilized various R&D such as intelligent Automobile technologies and driving safety technology in other transport sector, and so on.
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목 차
요약문 ······································································································································································ i
제1장 연구개발과제의 개요 ······························································································································· 1
제1절 연구개발 배경 및 필요성 ······················································································································· 1
1. 연구개발 배경 ·················································································································································· 1 2. 연구개발 필요성 ·············································································································································· 2
제2절 연구개발 목표 및 내용 ··························································································································· 4
1. 연구개발 목표 ·················································································································································· 4
가. 최종목표 ·························································································································································· 4
나. 세부목표 ·························································································································································· 4
2. 연구개발 내용 ·················································································································································· 6
가. 연차별 연구목표 및 내용 ···························································································································· 6
나. 당해연도(2016년) 세부목표 및 내용 ········································································································· 8
다. 연구 성과물(품) ··········································································································································· 12
제2장 국내외 기술개발 현황 ·························································································································· 15
제1절 선진국의 기술개발 동향 ······················································································································ 15
1. 미국의 CBTC 프로젝트 ································································································································ 15
2. 유럽의 ERTMS/ETCS 프로젝트 ·················································································································· 19
3. 중국의 CTCS(Chinese Train Control System) ························································································ 22
4. 유럽의 차세대 열차제어 프로젝트 ··········································································································· 25
가. Alstom Urbalis Fluence ····························································································································· 25
제2절 연구개발 현황 ········································································································································ 27
1. 국내 연구개발 현황 ····································································································································· 27
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ·············································································································· 31
- viii - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제1절 시스템 개발전략 수립 ·························································································································· 31
1. 시스템 개발범위 및 방안도출 ··················································································································· 31 2. 시스템 개발요구사양 도출 ························································································································· 32
제2절 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발 ······························································································ 60 1. MANET 및 VANET 환경에서 이동단말 사례조사 및 분석 ································································· 60
가. Mobile Ad-hoc Network (MANET)의 neighbor discovery 기법 ····················································· 60
나. Vehicular Ad-hoc Network (VANET) WBSS 기반 neighbor discovery 기법 ································ 61 2. 이동통신 M2M Solution 분석 ··················································································································· 62
3. 시스템 개발요구사항 작성 ························································································································· 63
4. 열차간 연결 상황에 대한 시나리오 도출 ······························································································· 64 5. 열차간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방안 수립 ······································································· 68
가. 열차의 분기 및 합류상황 ·························································································································· 68
나. 열차의 고장상황 ·········································································································································· 69
6. 열차간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리즘 유형 분석 ····························································· 72
가. Neighbor discovery in MANET ··············································································································· 72
나. VANET의 neighbor discovery and clustering ······················································································ 74
7. 열차간 연결 무결성 확보를 위한 알고리즘 개발 ················································································· 80
8. 열차간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계 ··············································································· 88
가. 메인 시나리오 ·············································································································································· 88
나. 주요기능 ························································································································································ 89
제3절 열차자율주행 제어핵심기술 개발 ···································································································· 101
1. 시스템 기능정의 및 분배 ························································································································· 101
2. 열차자율주행 안전간격제어 및 자동주행 알고리즘 설계 ································································· 103
가. 위치불확실성 보상알고리즘 ··················································································································· 103
나. 간격제어 알고리즘 ··································································································································· 110
3. 열차자율주행 진로제어알고리즘 및 ATS 자동감시시스템 설계 ······················································ 115
가. 시스템 구성 ··············································································································································· 115 나. PM과 분기영역의 정의 ··························································································································· 117
다. 분산형 연동알고리즘 ······························································································································· 118
라. 분산형 연동알고리즘 분석 ····················································································································· 121 4. BCT ATP 좌표계 설계 ······························································································································· 123
가. TAG 기준 좌표계의 방위정의 ················································································································ 123
- ix - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
나. TAG 기준 좌표계의 설계 ························································································································ 124
5. 기존 열차제어시스템과의 연계시스템 설계 ························································································· 128 가. 신호기 현시 제어 시스템과의 연계 방안 ··························································································· 129
나. 신호기 속도 제어 시스템과의 연계 방안 ··························································································· 130
다. 고정폐색 속도제어 시스템과의 연계 방안 ························································································· 131 라. KRTCS와의 연계 방안 ······························································································································ 132
제4절 열차자율주행시스템 설계 ·················································································································· 133 1. 시스템 기능요구사양서 작성 ··················································································································· 133
2. 시스템 개발요구사양 작성 ······················································································································· 212
가. H/W 개발요구사양 ································································································································· 212 나. S/W 개발요구사양 ···································································································································· 225
제5절 열차자율주행제어시스템 안전성 활동 ···························································································· 274
1. 안전성 활동체계 수립 ······························································································································· 274
2. 위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동 ································································································· 278
가. 예비위험분석(PHA) ··································································································································· 278
나. 시스템위험분석(SHA) ······························································································································· 293
다. 고장모드 영향분석(FMEA) ······················································································································· 312
제6절 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구 ························································································ 328
1. 검증방안 ····················································································································································· 328
2. 시험 항목도출 ············································································································································· 331
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ···························································································· 361
제1절 목표 달성도 ·········································································································································· 361 1. 성과목표 대비 추진실적 ··························································································································· 361
제2절 관련분야에의 기여도 ·························································································································· 393 1. 차세대 열차제어기술 확보 ······················································································································· 393
제5장 연구개발 결과의 활용 계획 ·············································································································· 395 제1절 기대효과 ················································································································································ 395
1. 경제적 기대효과 : 약 1,883억원/年 절감가능 ····················································································· 395
- x - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
가. 설비투자비용 절감효과 : 약 1,197역원/年 절감가능 ······································································· 395
나. 운영수익 증대효과 : 약 686억원/年 절감가능 ·················································································· 397 다. 기타 ····························································································································································· 399
2. 사회·문화적 기대효과 ································································································································ 399
가. 기술적 기대효과 ······································································································································· 399 나. 사회․문화적 기대효과 ······························································································································ 399
제2절 활용계획 ················································································································································ 400 1. 대중교통 분야 자율주행의 원천기술로써 활용 ··················································································· 400
2. 관련 연구개발에 활용 ······························································································································· 400
3. 성과확산 계획 ············································································································································· 400
참고문헌 ···························································································································································· 401
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표 목 차
[표 2.1.1] 전세계 CBTC 노선현황 ·················································································································· 16
[표 2.1.2] CTCS와 ECTS Principle 비교 ········································································································ 25 [표 2.2.2] 국가연구개발 및 시범사업 현황 ·································································································· 27
[표 3.3.1] Simulation parameters ················································································································ 113
[표 3.3.2] BCT 이전 열차제어시스템 분류 ································································································ 128 [표 3.3.3] BCT 이전 시스템의 구성과 입출력 내용 ················································································ 129
[표 3.5.1] BCT 기능안전 목표 ······················································································································ 276
[표 3.5.2] BCT 위험도 허용수준(Risk Index) ····························································································· 277 [표 3.5.3] 위험도 허용수준의 정량적 발생빈도 기준(Frequency) ························································ 277
[표 3.5.4] 위험도 허용수준의 정량적 심각도 기준(Severity) ································································· 278
[표 3.5.5] BCT 기능 ········································································································································ 279
[표 3.5.6] PHA of Set in/set off operation ······························································································ 280
[표 3.5.7] PHA of Train-to-train communication management ·························································· 281
[표 3.5.8] PHA of Train operation management ···················································································· 281
[표 3.5.9] PHA of Ensure safe train departure ······················································································· 282
[표 3.5.10] PHA of Train location determination ··················································································· 283
[표 3.5.11] PHA of Limit of movement protection and target point determination ··················· 284
[표 3.5.12] PHA of ATP Profile determination ························································································ 284
[표 3.5.13] PHA of Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination ······························· 285
[표 3.5.14] PHA of Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction ···························· 286
[표 3.5.15] PHA of Door control interlocks ····························································································· 287
[표 3.5.16] PHA of Management of emergency situations ································································· 287
[표 3.5.17] PHA of Limit of safe route determination ········································································· 288 [표 3.5.18] PHA of Awake train/set trains to sleep ·············································································· 289
[표 3.5.19] PHA of Determine train’s ATO profile ················································································· 290
[표 3.5.20] PHA of Inching control ············································································································ 291 [표 3.5.21] PHA of Door control ················································································································ 292
[표 3.5.22] SHA of BCT ATP ························································································································ 294
[표 3.5.23] SHA of BCT EI ···························································································································· 308 [표 3.5.24] SHA of BCT ATO ······················································································································· 309
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[표 3.5.25] FMEA of BCT ATP ····················································································································· 313
[표 3.5.26] FMEA of BCT EI ························································································································· 325 [표 3.5.27] FMEA of BCT ATO ···················································································································· 326
[표 5.1.1] 일반 및 고속철도 영업거리현황(2016.01.01 기준) ································································ 395
[표 5.1.2] 국내도시철도 영업거리 ··············································································································· 397 [표 5.1.3] 연도별 KTX 여객 수송동향 ······································································································· 398
- xiii - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
그 림 목 차
[그림 1.1.1] 2030년 도시인구 집중화에 대한 기사(http://www.ft.com) ·················································· 1
[그림 1.1.2] 기존 지상중심 무선통신기반열차제어시스템 열차간격제어경로(Triangular-path) ·········· 2 [그림 1.1.3] 신규 BCT에서 열차자율주행을 위한 열차간격제어경로(Direct-path) ································ 3
[그림 1.2.1] 연구개발 목표 ································································································································ 4
[그림 1.2.2] 지상의 제어설비의 단순화 ·········································································································· 5 [그림 1.2.3] 제어흐름의 단순화 ························································································································ 5
[그림 1.2.4] 선행열차와 후행열차 간 선형연결 ·························································································· 9
[그림 1.2.5] 열차간 선형연결 오류로 인한 열차 추돌상황 예시 ······························································ 9 [그림 1.2.6] 분기구간 진입과 연결에 대한 핸드오버(handover) 수행, Ta3는 Ta2와 Ta1에, Ta2는
Ta1과 Tb1에 모두 등록되어 있는 상태 ················································································ 10
[그림 1.2.7] 분기구간에 대한 선행열차와 후행열차 간 핸드오버 종료상태 ········································ 10
[그림 1.2.8] 선행열차와 후행열차 간 safety margin과 위치불확실성 ·················································· 11
[그림 1.2.9] BCT와 기존 열차제어시스템과의 연계 인터페이스 개발 ··················································· 11
[그림 1.2.10] 최종 연구성과물 및 검증방법 ······························································································· 12
[그림 2.1.1] ETRMS/ETCS 개발체계 ··············································································································· 20
[그림 2.1.2] ETCS Level 1 ······························································································································· 21
[그림 2.1.3] ETCS Level 2 ······························································································································· 21
[그림 2.1.4] ETCS Level 3 ······························································································································· 22
[그림 2.1.5] ETCS-1과 CTCS-2 간 유사성 ···································································································· 23
[그림 2.1.6] CTCS-2 차상시스템 구성도 ······································································································ 24
[그림 2.1.7] ETCS-2와 CTCS-3 간 유사성 ···································································································· 24
[그림 2.1.8] CTCS-3 차상시스템 구성도 ······································································································ 25
[그림 2.1.9] Alstom Urbalis Fluence ············································································································· 26 [그림 2.2.1] 대불시험선 구성도 ······················································································································ 29
[그림 2.2.2] 무선통신기반 열차제어시스템 지상시스템 구성도 ······························································ 30
[그림 2.2.3] 무선통신기반 열차제어시스템 차상시스템 구성도 ······························································ 30 [그림 3.2.1] 신규 투입 열차가 해당 열차 노선의 통신그룹 등록 ·························································· 65
[그림 3.2.2] 신규 투입 열차의 해당 열차 노선의 통신그룹 등록프로세스 흐름 ································ 66
[그림 3.2.3] 열차 ‘Train N’의 지도데이터의 시각화 예제 ········································································ 67 [그림 3.2.4] 열차 ‘Train N’의 선행 열차 탐색 및 결정 방법 ·································································· 67
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[그림 3.2.5] 열차 Train N의 D2D방식의 선행열차 및 주변열차정보 무결성 확인 방법 ·················· 68
[그림 3.2.6] 열차 Train N의 분기 및 합류 상황에서의 선행열차 탐색 및 결정 ································ 69 [그림 3.2.7] 복구불가 고장 열차에 대한 해당 열차 노선의 통신그룹 해제 흐름 ······························ 70
[그림 3.2.8] 복구된 고장 열차에 대한 해당 열차 노선의 통신그룹 재등록 흐름 ······························ 71
[그림 3.2.9] System block diagram ·············································································································· 72 [그림 3.2.10] Basic neighbor discovery algorithm (join) ········································································· 74
[그림 3.2.11] Basic neighbor discovery algorithm (leave) ······································································ 74
[그림 3.2.12] Block diagram of Neighbor Discovery based Collision Detection and Aloha-based collision correction ················································································································ 75
[그림 3.2.13] Neighbor discovery based on changed location ·························································· 76
[그림 3.2.14] Neighbor discovery algorithm ···························································································· 77 [그림 3.2.15] HELLO packet structure ········································································································ 78
[그림 3.2.16] Zone Division ·························································································································· 78
[그림 3.2.17] Clustered network topology ································································································· 79
[그림 3.2.18] 멀티캐스트 ································································································································· 81
[그림 3.2.19] 멀티캐스트 시퀀스 다이어그램 ····························································································· 81
[그림 3.2.20] 멀티캐스트 운행개시 ············································································································· 82
[그림 3.2.21] 멀티캐스트 운행개시 시퀀스다이어그램 ············································································· 83
[그림 3.3.22] 멀티캐스트 운행 중 ················································································································· 84
[그림 3.2.23] 멀티캐스트 운행 중 시퀀스다이어그램 ············································································· 85
[그림 3.2.24] 멀티캐스트 분기점 진입상황 ································································································· 86
[그림 3.2.25] 멀티캐스트 복구 불가능한 고장상황 ··················································································· 87
[그림 3.2.26] 멀티캐스트 복구 불가능한 고장상황 시퀀스다이어그램 ··············································· 88
[그림 3.2.27] 멀티캐스트 메인시나리오 ······································································································· 89
[그림 3.2.28] 멀티캐스트 Wakeup() ·············································································································· 90
[그림 3.2.29] 멀티캐스트 SendRequestMessage() ······················································································ 91 [그림 3.2.30] 멀티캐스트 AdvertisementMessageModule () ··································································· 91
[그림 3.2.31] 멀티캐스트 ReceiveMessage ( Message ) ········································································ 92
[그림 3.2.32] 멀티캐스트 ReceiveRequestMessage( Request_Message ) ············································· 93 [그림 3.2.33] 멀티캐스트 SendResponseMessage( ) ················································································· 94
[그림 3.2.34] 멀티캐스트 ReceiveResponseMessage( Response_Message) ········································· 94
[그림 3.2.35] 멀티캐스트 MakeDB ( Response Message ) ····································································· 95 [그림 3.2.36] 멀티캐스트 FindTheNearestTrain ( ) ···················································································· 96
[그림 3.2.37] 멀티캐스트 ReceiveAdvertisementMessage( Advertisement_Message ) ······················ 97
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[그림 3.2.38] 멀티캐스트 UpdateDB (Message ) ······················································································· 98
[그림 3.2.39] 멀티캐스트 ReceivATSDeletionMessage( ATSDeletion_Message ) ································ 98 [그림 3.2.40] 멀티캐스트 DeleteTrainInDB ( ATSDeletion_Message ) ·················································· 99
[그림 3.2.41] 멀티캐스트 SendAdvertisementMessage( ) ········································································ 99
[그림 3.2.42] 멀티캐스트 CheckTrainCondtion( ) ···················································································· 100 [그림 3.3.1] 지상시스템 구성 ······················································································································· 104
[그림 3.3.2] 차상시스템 구성 ······················································································································· 104
[그림 3.3.3] 시점 및 종점 지상자(Tag/balise) 그룹의 구성 ··································································· 105 [그림 3.3.4] 각각의 타코미터에 대한 측정오차 ······················································································· 106
[그림 3.3.5] over-reading and under-reading distance error ······························································ 107
[그림 3.3.6] 누적된 over-reading distance error와 under-reading distance error ························· 108 [그림 3.3.7] 영업구간에서의 열차위치 계산 ····························································································· 109
[그림 3.3.8] 열차의 추정 점유구간의 보고 ······························································································· 110
[그림 3.3.9] Safe interval between T1 and T2 trains in existing CBTC ··········································· 111
[그림 3.3.10] Safe interval between T1 and T2 trains ········································································· 111
[그림 3.3.11] Minimum headway comparison ························································································· 114
[그림 3.3.12] Minimum headway according to the speed of preceding train ······························ 114
[그림 3.3.13] 시스템 구성(OC 스스로 무선통신이 가능한 경우) ························································· 115
[그림 3.3.14] 시스템 구성(OC는 선로변 무선망에 유선으로 연결된 경우) ······································· 116
[그림 3.3.15] 차상기반 연동시스템 구성장치 간 송수신 정보 ····························································· 117
[그림 3.3.16] Type of PM, (a) Single PM, (b) Twin PM ······································································· 118
[그림 3.3.17] PM control algorithm, (a) lock control, (b) unlock control ······································· 119
[그림 3.3.18] Route configuration with layout of Gyeryong station in Honam line ··················· 120
[그림 3.3.19] PM unlock control command by operator, (a) Case of possible unlock control, (b)
Reduced MA after unlock control, (c) Case of impossible unlock control ··········· 122
[그림 3.3.20] TAG 설치 방향에 따른 방위 ································································································ 123 [그림 3.3.21] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위 ···························································· 124
[그림 3.3.22] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위 ···························································· 124
[그림 3.3.23] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위 ···························································· 124 [그림 3.3.24] 선로 전환기 합류 시 정위 방향 인접 TAG 정의 ···························································· 125
[그림 3.3.25] 선로 전환기 분기 시 인접 TAG 정의 ················································································ 125
[그림 3.3.26] 선로 전환기 분기 시 영역 설정 ························································································· 125 [그림 3.3.27] 선로전환기 분기시 영역설정 ······························································································· 126
[그림 3.3.28] 제한속도 영역의 설정 ··········································································································· 126
- xvi - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
[그림 3.3.29] 플랫폼 영역의 정의 ··············································································································· 127
[그림 3.3.30] 신호기 현시제어 시스템과의 연계 ····················································································· 130 [그림 3.3.31] 신호기 속도제어 시스템과의 연계 ····················································································· 131
[그림 3.3.32] 고정폐색 속도제어 시스템과의 연계 ················································································· 131
[그림 3.3.33] KRTCS와의 연계 ······················································································································ 132 [그림 3.6.1] 시뮬레이터를 이용한 시험방안 ····························································································· 328
- xvii - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제1장
연구개발과제의 개요
제1절 연구개발 배경 및 필요성 제2절 연구개발 목표 및 내용 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제1장 연구개발과제의 개요
제1절 연구개발 배경 및 필요성
1. 연구개발 배경
가. 수송능력(Capacity) 측면 ○ 통계학자들의 예측에 따르면 2030년경에 전 세계 인구의 60%가 도시에 집중1) 하게 됨 에 따라 도시 내에서 또는 도시와 도시간의 승객 수송량에 대한 요구는 지속적으로 증 가하게 될 것으로 예상되므로 철도분야의 승객 수송량 증대는 주요 미래 전략적 목표중 하나임. ○ 따라서 정해진 선로에 가능한 많은 편성의 열차를 투입하면서 운전시격을 단축시키는 새 로운 열차제어시스템의 개발이 요구됨.
[그림 1.1.1] 2030년 도시인구 집중화에 대한 기사(http://www.ft.com)
나. 설비투자비(Cost) 측면 ○ 열차제어시스템의 설비측면에서는 시스템 설비투자비 감소 및 유지보수성 향상을 위해 지상의 설비를 계속해서 단순화하거나 관련기능을 차상으로 흡수하는 추세로 연구개발이
1) 출처: United Nations, World Urbanization Prospects: The 2005 Revision (2006) and Carl Haub, 2007 World Population Data Sheet
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진행 중임.
다. 운영의 효율성(Service) 측면 ○ 기존 지상중심 무선통신열차제어시스템의 경우 노선의 확장 또는 투입열차의 증대로 인 해 지상설비(지상 ATP, EI)가 증설되는 경우 기존 지상설비와 신규 지상설비 간 복잡하 고 정교한 정보교환이 반드시 이루어져야 하며 이는 노선운영 측면에서 운영자에게 부담 요소임. ○ 또한 열차의 운행상황에서 발생되는 지연, 고장시 열차의 유동적인 운영이 불가능함.
2. 연구개발 필요성
가. 수송능력(Capacity) 측면 ○ 기존의 무선통신기반 열차제어시스템은 차상시스템과 지상시스템 간 이루어지는 제어정 보를 기반으로 지상중심(wayside-centric)의 간격제어를 수행함. 즉, 실시간 열차위치를 추적하여 역간 최소 운전시격을 90초까지 단축 가능하나 후행열차와 선행열차 간격제어 를 지상시스템에 의존하는 triangular-path 형태의 제어경로를 가지기 때문에 운전시격 의 단축에 있어서 한계를 가짐. << 한계 극복을 위해서는 제어 패러다임의 변화가 필요!! >>
○ [그림 1.1.2]와 같이 ➀선행열차의 위치보고를 지상 ATP(Automatic Train Protection) 가 수신하여 후행열차의 ➁이동권한과 속도프로파일(MRSP:Most Restrictive Speed Profile)을 계산하고 계산된 ➂이동권한 및 MRSP를 후행열차로 전송하여 열차간격을 제어하는 방식으로써 후행열차가 수신한 이동권한은 이미 triangular-path를 통한 과거 의 선행열차 위치가 반영된 결과이므로 간격제어에 한계가 발생함.
[그림 1.1.2] 기존 지상중심 무선통신기반열차제어시스템 열차간격제어경로(Triangular-path)
○ 이를 개선하기 위해서는 선행열차와 후행열차 간 direct-path 형태의 직접적인 제어경로
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를 통해 열차의 안전한 간격을 제어하는 새로운 열차제어시스템 개발이 필요함. ○ 기존의 지상중심 무선통신기반열차제어시스템의 최소 열차운전시격을 90초라 할 때 신규 BCT2)는 선행열차와 후행열차 간 direct-path를 통한 열차자율주행제어기술로 열차운전 시격을 60초까지 단축이 가능함.
[그림 1.1.3] 신규 BCT에서 열차자율주행을 위한 열차간격제어경로(Direct-path)
나. 설비투자비(Cost) 측면 ○ 기존의 지상중심 열차제어시스템은 지상 ATP, EI 등의 지상설비가 반드시 필요하며 지 상에서 관할 영역의 모든 열차를 관리하게 되므로 일정 투입열차 이상에서는 처리용량에 한계가 발생됨. 따라서 일정구간 또는 처리용량에 따라 설비의 증설이 필요함(IEEE 1474.1 CBTC Functional Requirement Specification의 경우 지상 ATP 최대 처리용 량을 10에서 40편성으로 규정하였으며 이를 초과시 지상 ATP를 증설하여야 함). ○ 기존 지상중심 무선통신열차제어시스템의 지상 ATP, EI 등의 지상설비 없이 열차간 제 어정보 교환을 통해 안전한 열차운행이 가능한 BCT 열차자율주행기술개발이 필요함
다. 운영의 효율성(Service) 측면 ○ 노선의 확장 또는 투입열차의 증대 등의 운영상의 변화에 유동적으로 대응이 가능하도록 BCT 열차자율주행기술개발이 필요함.
2) Borderless Communication-based Train control system
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제2절 연구개발 목표 및 내용
1. 연구개발 목표
가. 최종목표
본 연구의 최종목표는 시스템 구축비용 절감 및 수송력 향상을 위한 BCT 핵심기술 개발이 다. ○ 시스템 구축비용 절감 및 수송력 향상을 위한 BCT 핵심기술 개발 - 열차간 연결기반 열차자율주행 제어핵심기술 개발 - 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발 - 기존 열차제어시스템과의 연계시스템 개발
[그림 1.2.1] 연구개발 목표
나. 세부목표
본 연구는 첨단신소재 적용 차량 및 토목분야 원천소재 성능향상 및 기능화 핵심 기술개발 이 목표이고, 세부목표는 다음과 같다.
○ 열차투입 40편성 이상
○ 열차운전시격 60초 이하
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<제어설비의 단순화>
[그림 1.2.2] 지상의 제어설비의 단순화
<제어흐름의 단순화>
[그림 1.2.3] 제어흐름의 단순화
다. 기술준비수준(TRL, Technology Readiness Level)
“개발전(현재) : 1단계 → 개발후(목표달성후) : 6단계”
라. 연구개발과제의 핵심어(keyword)
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
열차간 열차자율주행제 국문 차상중심 직접경로 경계없는 연결기반 어시스템 Autonomous Connected Train Control Train-centric Direct-path Borderless 영문 Train based System
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2. 연구개발 내용
가. 연차별 연구목표 및 내용
연구비 구 분 연구개발 목표 연구개발 내용 및 범위 (천원) □ 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립 ▪국내외 현황분석 ▪시스템 개발범위 및 방안도출 33,000 ▪시스템 개발요구사양 도출
□ 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발 ▪MANET(Mobile Ad-hoc NETwork) 환경 및 VANET(Vehicular Ad-hoc NETwork) 에서 이동 단말 네트워킹 사례조사 및 분석 ▪이동통신 M2M Solution 분석 ▪시스템 개발요구사항 작성 ▪열차 간 연결 상황에 대한 시나리오 도출 100,000 ▪열차 간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방 안 수립 ▪열차 간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리 즘 유형 분석 ▪열차 간 연결 무결성 확보를 위한 알고리즘 개발 Borderless ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계 1차년도 Communication based (2016) Train control system □ 열차자율주행 제어핵심기술 개발 ▪ 설계 열차자율주행 안전간격제어 및 방호시스템/ 열차자율주행 진로제어시스템/ 열차자율주행 자동주행시스템/ 열차자율주행 자동감시시스템 -시스템 기능정의 및 분배 -열차자율주행 안전간격제어 알고리즘 설계 :safety margin 해석, 목표점 생성 알고리즘 설계 200,000 : 이동권한 생성 알고리즘 설계 : 속도프로파일 생성 알고리즘 설계 -열차자율주행 진로제어알고리즘 설계 -열차자율주행 자동주행알고리즘 설계 -열차자율주행 자동감시알고리즘 설계 ▪기존 열차제어시스템과의 연계시스템 설계
□ 열차자율주행 제어시스템 개발 ▪열차자율주행제어시스템 설계 150,000 - 시스템 기능요구사양 작성 - 시스템 개발요구사양 작성
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□ 열차자율주행제어시스템 안전성 활동 ▪안전성 활동체계 수립 150,000 ▪위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동
□ 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구 ▪검증방안 및 항목 도출 30,000
□ 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립 ▪시스템 개발요구사양 보완 50,000 ▪시스템 실용화 및 성과확산 방안 연구
□ 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 검증 방안수립 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 모 듈 구현 ▪무결성 확보 알고리즘 적용 시뮬레이션 설계 및 구현 150,000 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 모 듈 구현 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 검증 및 보완 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 적용연구
□ 열차자율주행 제어핵심기술 개발 ▪열차자율주행 안전간격제어 및 방호시스템/ Borderless 열차자율주행 진로제어시스템/ 2차년도 Communication based 열차자율주행 자동주행시스템/ (2017) Train control system 열차자율주행 자동감시시스템 구현 -열차자율주행 안전간격제어 알고리즘 설계 및 구현 250,000 -열차자율주행 자동주행알고리즘 설계 및 구현 -열차자율주행 진로제어알고리즘 설계 및 구현 -열차자율주행 자동감시알고리즘 설계 및 구현 ▪기존 열차제어시스템과의 연계시스템 설계 및 구현
□ 열차자율주행 제어시스템 개발 ▪열차자율주행제어시스템 설계 및 제작 - 시스템 개발사양서 작성 및 시스템 제작 200,000 - 시스템 프로토콜 설계 및 구현
□ 열차자율주행제어시스템 안전성 활동 ▪시스템 구현에 따른 안전성 및 위험원 분석 150,000 ▪열차자율주행시스템 제작단계 안전성 활동
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□ 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구 ▪검증항목 보완 및 검증절차서 도출 100,000 ▪시스템 검증을 위한 시뮬레이터 설계
□ 열차자율주행제어시스템 개발전략 수립 50,000 ▪시스템 실용화 및 성과확산 방안 연구 □ 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발 ▪열차 간 연결 무결성 확보시스템 적용 및 보완 100,000
□ 열차자율주행 제어핵심기술 개발 ▪열차자율주행 안전간격제어 및 방호시스템/ 열차자율주행 진로제어시스템/ 열차자율주행 자동주행시스템/ 열차자율주행 자동감시시스템 -열차자율주행 안전간격제어 알고리즘 구현 및 검증 250,000 -열차자율주행 자동주행알고리즘 구현 및 검증 -열차자율주행 진로제어알고리즘 구현 및 검증 Borderless -열차자율주행 자동감시알고리즘 구현 및 검증 3차년도 Communication based ▪기존 열차제어시스템과의 연계시스템 구현 및 (2018) Train control system 검증 성능검증 □ 열차자율주행 제어시스템 개발 ▪열차자율주행제어시스템 제작 및 시험 - 시스템 제작 및 시험 200,000 - 시험결과에 따른 보완
□ 열차자율주행제어시스템 안전성 활동 ▪시스템 구현에 따른 안전성 및 위험원 분석 100,000 ▪시스템 검증결과에 따른 안전성 활동 및 분석
□ 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구 ▪시스템 검증을 위한 시뮬레이터 제작 및 시스템 통합시험 200,000 ▪검증절차에 따른 시스템 기능 및 성능검증
나. 당해연도(2016년) 세부목표 및 내용
(1) 연구목표
○ BCT 프레임워크 설계
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(2) 연구내용 및 범위
(가) 열차간 연결 무결성 확보시스템 설계
○ 열차간 연결 무결성 확보시스템은 지상 ATP를 대신하여 열차간 정보교환을 통해 주행 제어를 수행함. 따라서 선행열차와 후행열차 간 연결 관리는 열차의 방호에 있어서 중요 한 요소가 됨.
[그림 1.2.4] 선행열차와 후행열차 간 선형연결
○ [그림 1.2.5]에서와 같이 열차 T3이 바로 앞의 선행열차 T2가 아닌 T1를 선행열차로 잘 못된 등록을 수행한 경우 후행열차는 바로 앞의 선행열차를 인식하지 못하기 때문에 이 동권한을 잘못 설정함으로써 열차 추돌상황이 일어날 수 있음. 따라서 열차 간 선형연결 은 안전기능으로 분류되어 무결하게 관리되어야 함.
[그림 1.2.5] 열차간 선형연결 오류로 인한 열차 추돌상황 예시
○ [그림 1.2.6] 경우 열차 Ta2가 분기구간(switching area)에 접근한 경우 분기노선의 새 로운 선행열차 Tb1과 통신연결을 수행하고 [그림 1.2.7]에서와 같이 분기구간을 벗어나 는 경우 이전 선행열차 Ta1과의 통신연결을 해제하여야 함.
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[그림 1.2.6] 분기구간 진입과 연결에 대한 핸드오버(handover) 수행, Ta3는 Ta2와 Ta1에, Ta2는 Ta1과 Tb1에 모두 등록되어 있는 상태
[그림 1.2.7] 분기구간에 대한 선행열차와 후행열차 간 핸드오버 종료상태
○ 분기상황 이외에도 열차의 고장 상황 등 열차간 연결 구성의 변경이 불가피한 경우에 안 전한 열차간 연결을 유지할 수 있는 연구개발이 필요
(나) 열차자율주행 제어핵심기술 설계
○ 열차간 제어정보 교환을 통한 안전한 열차운행이 가능하도록 열차자율주행 안전간격제어 알고리즘, 자율주행 자동주행시스템, 자율주행 진로제어시스템, 자율주행 자동감시스템 설계가 필요함.
○ 특히 열차의 위치불확실성(position uncertainty)과 safety margin에 대한 분석을 통한 향상된 간격제어 알고리즘을 개발함.
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[그림 1.2.8] 선행열차와 후행열차 간 safety margin과 위치불확실성
(다) 기존 열차제어시스템과의 연계기술 설계
○ 기존의 열차제어시스템 즉, 궤도회로기반의 열차제어시스템 및 지상중심 무선통신기반 열차제어시스템과 연계기술개발을 통해 향후 노선의 연장이나 열차제어시스템 migration시에도 BCT 즉, Connected Train 기반 열차자율주행제어시스템의 적용이 가 능하도록 인터페이스 기술을 개발
[그림 1.2.9] BCT와 기존 열차제어시스템과의 연계 인터페이스 개발
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다. 연구 성과물(품)
(1) 최종 연구 성과물
○ 열차간 연결 무결성 확보알고리즘(S/W)
○ 열차자율주행 제어핵심알고리즘(S/W, 간격제어 및 방호 등)
○ 열차자율주행제어시스템 차상장치(H/W, S/W) 2Set
○ 열차자율주행제어시스템 시뮬레이터(H/W, S/W) 1Set
○ 열차자율주행제어시스템 개발문서(개발사양 도면 등)
[그림 1.2.10] 최종 연구성과물 및 검증방법
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(2) 1차년도 연구성과물
○ 열차간 연결 무결성 확보알고리즘 설계
○ 열차자율주행 제어핵심알고리즘 설계
○ 열차자율주행제어시스템 차상장치 설계(H/W)
○ 열차자율주행제어시스템 개발문서(개발사양 도면 등)
(3) 2차년도 연구성과물
○ 열차간 연결 무결성 확보알고리즘 설계 및 구현(S/W)
○ 열차자율주행 제어핵심알고리즘 설계 및 구현(S/W)
○ 열차자율주행제어시스템 시뮬레이터 설계(H/W, S/W)
○ 열차자율주행제어시스템 차상장치1 설계 및 제작(H/W, S/W) 1Set
○ 열차자율주행제어시스템 개발문서(개발사양 도면 등)
(4) 3차년도 연구 성과물
○ 열차간 연결 무결성 확보알고리즘(S/W)
○ 열차자율주행 제어핵심알고리즘(S/W, 간격제어 및 방호 등)
○ 열차자율주행제어시스템 차상장치2 추가제작(H/W, S/W) 1Set
○ 열차자율주행제어시스템 시뮬레이터 제작(H/W, S/W) 1Set
○ 열차자율주행제어시스템 개발문서(개발사양 도면 등)
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- 14 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제2장
국내외 기술개발 현황
제1절 선진국의 기술개발 동향 제2절 연구개발 현황 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제2장 국내외 기술개발 현황
제1절 선진국의 기술개발 동향
1. 미국의 CBTC 프로젝트
CBTC란 Communication Based Train Control 시스템의 약어로, 현재 철도신호기술 중 도시철도 및 경량전철에 적극적으로 검토되고 있거나 이미 선정되어 설치·시공되고 있으며 또 한 이미 설치완료 되어 상업운전이 시행중이다. 초기 CBTC는 무선통신의 발전 이전인 1980 년대로 거슬러 올라가 이미 Inductive Loop를 이용하여 열차의 위치검지 및 양방향 통신으로 열차를 제어하였으나, 무선통신의 발전으로 1990년 말부터 Radio Frequency를 이용한 RF-CBTC가 시작되었으며, NYCT3)의 CBTC 프로젝트가 대표적이다. 뉴욕지하철의 신호시스템은 자동폐색장치를 사용하는 지상신호방식으로 이 신호시스템은 연 동장치를 중심으로 열차운행에 필요한 열차검지, 열차안전간격 및 여러 가지 제어를 처리한다. 그런데 1991년 8월 28일 열차가 선로전환기 통과속도보다 빠른 속도로 통과하는 과정에서 발 생한 열차탈선 사고내용을 조사 분석한 결과 신호시스템은 설계에 맞추어 정상적으로 작동한 것으로 확인되었으나, 법적 사고의 주요인의 해소를 위해서는 신호기 설치와 관제요원의 승인 등의 조치방안이 필수적으로 마련되어야 할 것으로 조사되었다. 이런 연유로 최신 신호시스템 의 설치에 관한 조사와 연구를 실시한 결과, 이 연구에서 뉴욕지하철에 가장 최적인 시스템은 CBTC인 것은 결론이 났으며, 다음과 같은 전략을 고려하도록 하였다. - 20년 구축전략 - Pilot선에 시스템구축 - Canarsie선 - 시스템공급자를 다양화 3개사를 선정하여 RF를 기반으로 한 CBTC시스템을 pilot라인에서 성공적으로 구현하였으 며, 이후 프로젝트를 주도할 기업으로 Siemens를 선정하였다. Siemens의 역할은 상호 운영성 을 주도하는 것이며, 나머지 2개사는 Siemens가 제시하는 시스템과 호환성을 갖는 시스템을 구축하는 것이다.
3) New York City Transit 4) Unattended Train Operation: 무인열차운전 5) Semi-automated Train Operation: 반자동열차운전
- 15 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
[표 2.1.1] 전세계 CBTC 노선현황
지역 노선 공급사 개통년도 길이(km) 자동화 레벨
San Francisco AirTrain Bombardier 2003 5 UTO4) Airport Singapore MRT North East Line Alstom 2003 20 UTO Seattle-Tacoma Satellite Transit System Bombardier 2003 3 UTO Airport Las Vegas Monorail Thales 2004 6 UTO Wuhan Metro 1 Thales 2004 27 STO Dallas-Fort Worth DFW Skylink Bombardier 2005 10 UTO Airport Istanbul Kadıköy-Kartal Line Thales 2012 21.7 Hong Kong MTR Disneyland Resort Line Thales 2005 3 UTO Lausanne Metro M2 Alstom 2008 6 UTO From 1, 2, 6, 9,Fangshan STO5) and Beijing Subway Alstom 2008 to 159 Line, Airport Express DTO6) 2015 Madrid Metro 1, 6 Bombardier 2008 48 STO McCarran Airport McCarran Airport APM Bombardier 2008 2 UTO London Heathrow Heathrow APM Bombardier 2008 1 UTO Airport Barcelona Metro 9 Siemens 2009 46 UTO New York City IND Culver Line (test Thales 2012 Subway track) &Siemens New York City BMT Canarsie Line Siemens 2009 17 STO Subway Washington-Dulles Dulles APM Thales 2009 8 UTO Airport Detroit Detroit People Mover Thales 1987 4.7 UTO Beijing Subway 4 Thales 2009 29 STO Shanghai Metro 6, 7, 8, 9, 11 Thales 2009 238 STO Taipei Metro Neihu-Mucha Bombardier 2009 26 UTO Milan Metro 1 Alstom 2010 27 STO 2010 - Shenzhen Metro 2, 5 Alstom 76 STO 2011 Thales Saic Shenzhen Metro 9 2014 25.38 Transport SEPTA Light Rail Green Philadelphia Bombardier 2010 8 STO Line From UTO and Shanghai Metro 10, 12, 13, 16 Alstom 2010 to 108 STO 2013 Beijing Subway Daxing Line Thales 2010 22 STO Guangzhou Metro Zhujiang New Town APM Bombardier 2010 4 DTO Guangzhou Metro 3 Thales 2010 67 DTO London Jubilee line Thales 2010 37 STO
- 16 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
지역 노선 공급사 개통년도 길이(km) 자동화 레벨
Underground London Northern line Thales 2014 58 STO Underground London Gatwick Terminal Transfer APM Bombardier 2010 1 UTO Airport Ansaldo 2010, Paris Métro 3, 5 STS / 26 STO 2013 Siemens Yongin EverLine Bombardier 2011 19 UTO Shenzhen Metro 3 Bombardier 2011 42 STO Metro de Madrid 7 Extension MetroEste Invensys 2011 9 STO Dubai Metro Red, Green Thales 2011 70 UTO Busan-Gimhae Light Rail B&G Metro Thales 2011 23.5 UTO Transit Ansaldo Shenyang Metro 1 2011 27 STO STS Sacramento Sacramento APM Bombardier 2011 1 UTO International Airport Paris Métro 1 Siemens 2011 16 DTO Tianjin Metro 2, 3 Bombardier 2012 52 STO Singapore Metro Circle Alstom 2009 35 UTO Mexico City Metro 12 Alstom 2012 25 STO Guangzhou Metro 6 Alstom 2012 24 ATO Metro Santiago 1 Alstom 2012 20 DTO Algiers Metro 1 Siemens 2012 9 STO Phoenix Sky Harbor PHX Sky Train Bombardier 2012 3 UTO Airport Riyadh KAFD Monorail Bombardier 2012 4 UTO São Paulo 8, 10, 11 Invensys 2012 107 UTO Commuter Lines Helsinki Metro 1 Siemens 2014 35 STO Kunming Metro 1, 2 Alstom 2013 42 Málaga Metro 1, 2 Alstom 2013 17 Wuhan Metro 2, 4 Alstom 2013 60 STO Toronto Subway YUS line Alstom 2013 31 STO Paris Métro 13 Thales 2013 23 STO Beijing Subway 8, 10 Siemens 2013 84 STO From Nanjing Metro 2, 3, 10, 12 Siemens 2010 to 137 2015 Caracas Metro 1 Invensys 2013 21 24 Edmonton Light Rail Capital Line Metro Line Thales 2014 double DTO Transit track Massachusetts Bay Ashmont–Mattapan High Argenia 2014 6 STO Transportation Speed Line
- 17 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
지역 노선 공급사 개통년도 길이(km) 자동화 레벨
Authority Ansaldo Stockholm Metro Red line 2017 41 STO->UTO STS NeoTrans Co. Ltd. Shinbundang Line Thales 2014 30.5 UTO Jeddah Airport King Abdulaziz APM Bombardier 2014 2 UTO Dubai Metro Al Sufouh LRT Alstom 2014 10 STO Ningbo Metro 1 Alstom 2014 21 Panama Metro 1 Alstom 2014 13,7 Incheon Metro 2 Thales 2014 29 UTO Hong Kong MTRC Hong Kong APM Thales 2014 4 UTO Nanjing Metro Nanjing Airport Rail Link Thales 2014 36 STO Munich Airport Munich Airport T2 APM Bombardier 2014 1 UTO Wuxi Metro 1, 2 Alstom 2015 58 STO Amsterdam Metro L50, L51, L52,L53, L54 Alstom 2015 62 Ansaldo Taipei Metro Circular 2015 15 UTO STS New York City IRT Flushing Line Thales 2015 17 STO Subway Singapore Metro North South Line Thales 2015 57 UTO Delhi Metro Line 7 Bombardier 2015 55 Disney World Disney World Monorail Thales 2016 22 UTO Kuala Lumpur Rail Ampang Line Thales 2016 35 UTO Transit Hyderabad Metro L1, L2, L3 Thales 2016 72 STO Rail Singapore Metro Downtown Line Invensys 2016 40 UTO Hong Kong Metro South Island Line Alstom 2017 7 UTO Lille Metro 1 Alstom 2017 15 UTO Taichung Metro Green Alstom 2017 18 UTO Kuala Lumpur MRT Klang Valley MRT Bombardier 2017 51 UTO East West Line (EWL) and Singapore Metro Tuas West Extension Thales 2017 57 UTO (TWL) SSR London Project:Metropolitan,District Thales 2022 182 STO Underground , Circle,Hammersmith &City Rennes ART B Siemens 2018 12 UTO Copenhagen S-Train All lines Siemens 2018 170 STO Ottawa Light Rail Confederation Line Thales 2018 12.5 STO 2013 (M2) Budapest Metro M2, M4 Siemens 17 2014 (M4) 2010, Guangzhou Metro 4, 5 Siemens 70 2009 MarmarayLines Commuter Lines Invensys 2013 77 STO
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지역 노선 공급사 개통년도 길이(km) 자동화 레벨
2011 - Chongqing Metro 1, 6 Siemens 94 STO 2012 2013 - Xian Metro 1, 2 Siemens 52 STO 2014 Buenos Aires C Siemens 2016 4.3 TBD Underground Sydney Rapid Transit Alstom 2019 37 UTO
2. 유럽의 ERTMS/ETCS 프로젝트
유럽은 EU를 중심으로 정치, 경제의 통합을 추진하고 있으며, 이 통합에는 유럽 각 국의 상 이한 열차제어시스템의 통합도 포함하고 있다. 현재까지 활발히 진행되고 있는 열차제어시스템 의 통합은 상호운영성(Interoperability)을 목적으로 하는 ETCS(European Train Control System)개발이며, 현재는 완성된 시스템의 기능사양서와 요구사양서를 토대로 개발한 몇 개의 시스템에 대한 현장시험을 거쳐 여러 노선에서 건설하고 영업을 개시하고 있다. 1990년대에 UIC(Internaltional Union of Railways)에서 ETCS의 검토․개발을 처음 시작 하였으며, 1996년에 200km/h 이상의 고속선에서 상호운전성을 구현하는 것을 목적으로 하는 유럽지침(Directive 96/48/EC)이 공포되었다. 이미 UIC A200 위원회는 ETCS 기능요구사양 서 (FRS : Functional Requirements Specification)와 시스템요구사양서 (SRS : System Requirements Specification)를 작성하였다. 또한, 독일, 프랑스, 이탈리아의 국영철도회사는 EU법규에서 인증하는 EEIG (European Economic Interest Grouping)조직 내부에 ERTMS (European Railway Traffic Management System)사용자 그룹을 구성하였다. ERTMS 사용자그룹은 고속선을 대상으로 하여 보다 간단한 열차제어시스템사양서 작성을 목적으로 1997년 스페인 국철 등이 그룹에 추 가로 참가하였다. ERTMS 사용자그룹은 ETCS의 SRS를 기본으로 고속선을 대상으로 하는 SRS(version 4A : 1997년, 5A : 1998년)를 작성하였다. 이와 병행하여 독일, 프랑스, 이탈리아에서는 ERTMS 사용자그룹의 SRS에 대한 제작사측 의 입장을 반영하기 위한 검토를 진행하였으며, 유럽위원회에서는 상호운전성을 구현하기 위해 서 1998년 7월 검토에 참여한 4개 제작사와 version 4를 기준으로 하여 새로운 SRS작성에 합의하였다. 그 이후에 새로운 2개의 제작사가 추가로 합세하여 ERTMS/ETCS에 관한 신호 제작사 단체 UNISIG(Union Industry of Signaling)를 조직하고 제작사측의 개발시스템을 정 의하였다.
6) Driverless Train Operation: 자동열차운전
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[그림 2.1.1] ETRMS/ETCS 개발체계
한편, ERTMS 사용자그룹에서는 적절한 SRS를 제작사측에 제시할 수 없었기 때문에 ERTMS 사용자 그룹에서 작성한 SRS에 구속되지 않게 하기 위해 ERTMS 사용자 그룹과는 별도의 회원과 스위스 연방철도 및 UIC의 회원으로 구성된 ECSAG (ERTMS Core SRS Assessment Group)를 1998년 8월에 설치하였다. 또한, UNISIG와 ERTMS 사용자그룹에서 새로운 SRS 작성을 시작하였다 구체적으로는 UNISIG는 기술적인 부분을 ECSAG는 주로 기능적인 부분을 검토하고 UIC와 EU측에서 참석하여 ERTMS 사용자그룹 총회와 UNISIG 각 사의 책임자에 의한 결과를 인정하였다. 기능요구사양서는 UNISIG에서 개발하는 열차제어 시스템의 상호 운영성을 확보하기 위해서 시스템을 3단계로 구분하여 제안되었다.
가. Level 1
○ 열차에 대한 정보전송과 위치검지를 위한 Balise (Euro-Balise)
○ 안전속도에 대한 연속적인 감시
○ 차상신호(cab signaling : 운전자에 의한 신호현시 확인/준수 필요)
○ 기존의 궤도회로(track circuit) 또는 선로 비점유 indication을 이용하여 선로점유 및 train integrity 확인
○ Block section을 활용한 열차간 안전간격 확보
○ Euro-loop나 통신장비를 추가로 설치하여 해당 balise에 열차가 도착하기 전에 신호현 시 변화정보를 전송받음(추가사항).
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[그림 2.1.2] ETCS Level 1
나. Level 2
○ GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)을 이용하여 열차와 중 앙사령실(RBC: Radio Block Center)사이에 양방향 정보전송
○ 열차는 자신의 위치를 실시간으로 RBC에 전송하고 RBC는 열차의 움직임을 연속적으로 모니터링
○ 열차의 이동권한과 속도정보 그리고 선로정보는 GSM-R을 통해 열차로 전송
○ 열차위치확인 목적으로 balise 사용
○ 연속적으로 열차의 안전속도(제한속도)를 감시함.
○ 차상신호(cab signaling)
○ 기존의 선로 비점유 indication을 이용하여 선로점유 및 train integrity 확인
○ Block section의 기술적 메커니즘을 통하여 열차간 안전시격 확보
[그림 2.1.3] ETCS Level 2
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다. Level 3
ETCS Level 3은 Level 2에 대해서 다음과 같은 차이점이 있다.
○ 열차와 지상간 양방향 통신을 통해 전체적인 무선기반 열차간격제어를 수행, 열차는 자신 의 위치를 실시간으로 RBC에 전송하고 RBC는 열차의 움직임을 연속적으로 모니터링
○ 차상신호장치의 열차위치정보를 토대로 선로점유상태 파악(열차는 내장된 train integrity 감시장치를 이용할 수 있어야 함)
○ 신뢰성 있는 train integrity 확보방안은 매우 복잡하고 오래된 화물차량에는 적용이 어 려움
○ 중앙사령실(RBC)을 통하여 열차간 안전간격 확보
○ ETCS의 차상장치를 장착한 열차만이 Level 3 선로에서 운행될 수 있음
[그림 2.1.4] ETCS Level 3
3. 중국의 CTCS(Chinese Train Control System)
중국철도의 영업거리는 세계의 6%, 철도수송량은 세계의 24%, 평균수송밀도는 세계 1위 수 준에 이르고 있지만, 중국은 많은 인구와 국토면적에 따른 정치, 경제적인 통합을 촉진하고 성 수기 열차운영난을 해소하기 위해서 다음과 같이 철도망의 중장기 구축계획을 수립하였다. 일찍부터 유럽이동통신망 GSM을 도입한 중국은 GSM을 자국내의 철도망에 적용하기 위한 중국열차제어시스템(CTCS)체계를 구축하고, 각각의 적용 대상 기술에 따라 Level 0, Level 1, Level 2, Level 3D, Level 3, Level 4로 분류하여 규정화하였다.
○ CTCS-0: Track Circuit + Cab Signalling + LKJ2000
○ CTCS-1: Track Circuit + Cab Signalling + LKJ2000 + Balise
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○ CTCS-2: Track Circuit + Balise + ATP, 궤도회로는 궤도 점유정보를 검지하고 이동 권한에 사용됨
○ CTCS-3D: Track Circuit + Balise + ATP, CTCS-3D ETCS Level-1과 동일
○ CTCS-3: Balise + GSM-R + ATP, CTCS-2를 백업시스템으로 사용, CTCS-3는 ETCS Level-2 + CTCS-2와 동일
○ CTCS-4: Balise + GSM-R + ATP, 이동폐색
○ Levels 2, 3과 4는 낮은 수준으로 호환이 가능
CTCS-2 시스템에서 TC(Track Circuit)는 선로의 점유구간, 코드를 검출하고 차상 시스템 의 주행 전방의 휴지 구간의 개수를 전송할 책임이 있다. 발리스 또는 트랜스폰더는 임시 속 도제한 정보, 역사 진입, 선로제한속도, 구배, 길이 등을 제공할 책임이 있다. 임시 속도제한이 필요할 때, 명령은 관제센터에 의해서 임시 속도제한서버(Temporary Speed Restrictive Server: TSRS)에 전송되고 다음으로 열차제어센터(Train Control Center: TCC)로 전송되어 실행하게 된다. TCC는 임시속도정보가 발리스를 거쳐 차상시스템으로 전달되도록 제어한다.
[그림 2.1.5] ETCS-1과 CTCS-2 간 유사성
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[그림 2.1.6] CTCS-2 차상시스템 구성도
CTCS-3 시스템에서 그것의 솔루션은 ETCS-2를 CTCS-2와 결합한 것과 동일하다. TC 로부터 수신된 정보를 바탕으로 RBC는 진로를 생성하고 이동권한을 생성한다. 생성된 MA 를 따라서 진로 파라미터와 임시속도정보가 CTCS-3 차상장치에 GSM-R 통신시스템을 통 해 보내진다. 차상시스템은 수신된 MA, 선로 파라미터, 임시속도정보, 차량 파라미터, 실시 간 열차위치 계산과 보고를 기준으로 안전 운전을 위한 열차제어를 수행한다.
[그림 2.1.7] ETCS-2와 CTCS-3 간 유사성
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[그림 2.1.8] CTCS-3 차상시스템 구성도
CTCS와 ETCS의 제어 principle을 비교하면 다음 표와 같다.
[표 2.1.2] CTCS와 ECTS Principle 비교
Level ETCS CTCS 비고 Cab Signalling + Train Cab Signalling + Onboard Operation Monitoring + 0 Train Monitoring – Manual Recording Device. Current Mode Operation situation of existing line Enhanced Cab Signalling + Balise + Track-Circuit + 1 Safety Operation Monitoring + Onboard ATP Train Control. Recording device Balise + Track Circuit + Balise + GSM-R + Onboard 2 Onboard Train Control Applied ATP Train Control on 200-250kph line. Based on wireless Balise + GSM-R + ATP, using Communication platform and CTCS-2 as the backup system 3 without Track Circuit moving for degrade mode (such as block Failure of GSM-R) 4 N/A Same as ETCS-3
4. 유럽의 차세대 열차제어 프로젝트
가. Alstom Urbalis Fluence
최근 유럽 Alstom의 경우 지난 2014년부터 기존의 CBTC와 같은 지상중심 무선통신기반 열차제어시스템의 한계를 극복하기 위해 차세대 CBTC Solution인 Urbalis Fluence를 개발 중에 있으며 이는 세계최초 train-centric CBTC로서 열차 간 통신을 통해 최소 운전시격을 60초까지 단축이 가능하다.
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[그림 2.1.9] Alstom Urbalis Fluence
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제2절 연구개발 현황
1. 국내 연구개발 현황
1989년 이후 국내에서 추진되었던 열차제어시스템 개발 또는 시스템 도입 타당성 연구와 관 련하여 진행된 과제는 IT기반, 첨단화, 고속화, 표준화 연구로 광역도시철도의 신규 시스템 도 입을 위한 과제 위주로 다양하게 진행되었다. 그간 수행된 도시철도관련 국가연구개발 및 시 범사업 현황은 다음 [표 2.2.2]와 같다.
[표 2.2.2] 국가연구개발 및 시범사업 현황
수행내용 사업(과제)명 기간 및 주관기관 내 용 -개발내용 도시형 -기간: 1989.12 ~ 1993. · 기본개념 정립 자기부상열차 7 · 축소형 및 실차형 부상추진 시스템 개발사업 1단계 -주관: 해사연구소+ · 100m 시험선로, 대차개발 전기연구소 (과학기술부) · 소형 시작모델 개발
도시형 -개발내용 -기간: 1994. 5 ~ 1998. · 한국기계연구원에 시험선 구축 자기부상열차 8 · 2량 1편성 시제차량 개발 개발사업 2단계 -주관: 한국기계연구원 · 일본 HSST의 패턴벨트방식을 적용하여 열차속 (과학기술부) 도 및 위치를 추적하는 기술개발
도시형 -개발내용 -기간: 1998.11 ~ 1999. · 실용화 연구 자기부상열차 8 · 무인자동운전시스템 개발 개발사업 3단계 -주관: 한국기계연구원 · 고속분기기개발 (과학기술부) · 기술개선 및 성능 향상 -개발내용 ･시험선 운행을 위한 신호시스템(ATC) 차상장 -기간: 1995. 8 ~ 2001. 치 개발 도시철도차량 12 ･시험선 자동운전을 위한 자동열차운전장치 표준화･국산화 -주관: ROTEM (ATO) 개발 ･열차내 전장품을 제어하는 종합제어장치 (TCMS) 개발 경량전철시스템 -개발내용 기술개발사업 -기간: 1999. 1 ~ ･무인자동운전이 가능한 열차제어시스템기술개 (경량전철 2005.12 발 신호제어시스템 -주관: KRRI + 포스콘 ･2.4[GHz]를 사용하는 무선LAN 통신방식을 적 용하여 열차위치추적, 열차속도제어 및 열차진 기술개발)
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수행내용 사업(과제)명 기간 및 주관기관 내 용 로제어 수행 -개발내용 ･고속철도용 자동열차제어장치(AF궤도회로, 차 고속철도 -기간: 1999.10 ~ 2001. 상장치) 개발 자동열차제어장 9 -개발결과 -주관: LS산전 치 기술개발 ･G7고속차량에 차상장치 설치 및 현장(오송기 지) 시험완료 -개발내용 도시철도표준화 ･표준사양을 확인하기 위한 열차제어시스템 차 연구개발사업 -기간: 2001. 1 ~ 상핵심장치 개발 및 MBS사업에 적용하여 시 (도시철도 2006.12 험 신호시스템 -주관: ROTEM -개발결과 ･도시철도 시설물 표준규격, 성능시험기준 및 표준화 연구) 안전기준 고시 고속철도 -기간: 2002.12 ~ 열차제어시스템 -개발내용 2007.10 안정화 ･열차제어시스템안정화 및 RAMS검증 -주관: LS산전 기술개발 중기거점기술개 -개발내용 발사업(자기부상 ･실용화 수준의 무인자동 자기부상열차 신호시 -기간: 2003.10 ~ 2006. 스템 개발 열차실용화를 9 ･차상과 지상간 정보전송을 위해서 무선LAN 위한 -주관: ROTEM 개발 차량모델개발) -개발결과 (산업자원부) ･대전 국립과학관 자기부상철도에 적용 -사업내용 지능형 ･새로운 신호시스템의 광역철도망 도입 타당성 -기간: 2002.12 ~ 열차제어시스템 검증을 위해서 Thales사의 CBTC시스템 도입하 2007.10 (MBS) 시범구축 여 분당선에 설치 -주관: 삼성SDS (한국철도공사) ･지상과 차상간 정보전송장치인 무선 LAN을 국산화함. 차세대 -개발내용 ･경부고속철도의 지상신호를 수신하여 처리하 고속철도 -기간: 2007. 7 ~ 2013. 는 호환성을 갖는 차상신호장치 개발 기술개발사업 7 (ATS/ATC/ATP통합) -주관: LS산전 (통합차상신호시 ･최고시속 400[km/h]의 열차주행속도 제어 스템개발) ･운전자 정보표시장치 개발 도시철도용 -기간: 2010. 12 ~ -개발내용 무선통신기반 2014. 7 ･도시철도용 열차제어시스템 표준체계 구축 및
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수행내용 사업(과제)명 기간 및 주관기관 내 용
열차제어시스템 성능평가 ･철도무선통신망 개발 표준체계 구축 -주관: KRRI ･대불선 약 11km 구간을 시험선으로 구축하여 및 성능평가 열차제어시스템 및 통신망 시험 일반 및 고속철도용 -기간: 2014. 11 ~ -개발내용 2017. 12 ･일반 및 고속철도용 무선통신기반 열차제어시 무선통신 및 -주관: 한국철도시설공 스템 개발 및 시험평가 제어시스템 단 ･철도전용 무선통신망 표준화 연구 실용화
국내의 CBTC관련 연구개발은 여러 국가연구개발 사업을 통해 기반 기술을 확보하였으며 2010년 12월부터 3년 6개월간 국가R&D로 수행된「도시철도형 무선통신기반 열차제어시스템 (KRTCS7)) 표준체계 구축 및 성능평가」사업은 국내 CBTC의 표준이라 할 수 있는 KRTCS에 대한 표준체계 구축 및 안전성 평가, 도시철도전용 무선통신시스템 확보 및 시험평 가를 목표로 수행하였다. 열차제어시스템의 하부시스템인 ATP/ATO 제작사를 선정하여 열차 제어시스템개발사양서, 하부시스템 개발사양서를 작성하였으며 현재 하드웨어 및 소프트웨어를 제작하고 있으며, 열차제어시스템 안전성평가자로서 영국의 Lloyd's Register를 선정하여 ATP/ATO제작사가 수행한 안전성활동을 평가하였다.
[그림 2.2.1] 대불시험선 구성도
7) Korean Radio-based Train Control System: 한국형 무선통신기반 열차제어시스템
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[그림 2.2.2] 무선통신기반 열차제어시스템 지상시스템 구성도
[그림 2.2.3] 무선통신기반 열차제어시스템 차상시스템 구성도
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제3장
연구개발 수행 내용 및 결과
제1절 시스템 개발전략 수립 제2절 열차간 연결 무결성 확보시스템 설계 제3절 열차자율주행 제어핵심 알고리즘 설계 제4절 열차자율주행제어시스템 설계 제5절 시스템 안전성 활동
제6절 시스템 검증방안 연구 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과
제1절 시스템 개발전략 수립
1. 시스템 개발범위 및 방안도출
가. 시스템 개발범위
○ ATP/ATO/EI 기능을 포함하는 BCT 차상시스템
나. 적용범위
○ 도시철도 노선에 적용
○ 기존 열차제어시스템과 연계운행
○ 제어범위
- 영업선로
- 회차구역
- 정차구역
- 환승선로
- 세차장 등 포함
다. 개발방안
○ BCT 구현을 위한 열차자율주행 제어핵심기술을 포함한 차상시스템 설계 및 구현
○ 시뮬레이터를 이용한 차상시스템 기능 및 성능 검증
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2. 시스템 개발요구사양 도출
Borderless Communication based Train Control System - System Definition Specification -
2016.08
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History of document revision
Document BCT – System Definition Specification
Date History Remark
03/08/16 초안작성
1) 그림 3.2 System Architecture 수정 - PM controller와 PSD controller 연결선 변경 - PM controller 명칭을 Object controller로 변경 - Station controller 명칭을 Local controller로 변경 2) 3.3.2 Control capacity - ‘3) BCT는 노선에 투입되는 열차편성수를 제한하지 않는다’로 변경 3) 5. System safety requirements 03/11/16 - ‘7) 시스템에 대한 안전계획서는 IEC 62278, 62279, 62280-1-2, 62425에 준하여 준비되어야 하며’로 변경 4) 6.2.2 Environment 2 - ‘1) 국내표준, EN 및 IEC를 준수해야 하며, 국내표준에 상충이 생기거나 부족한 것이 있으면 EN 및 IEC를 적용한다. (1) 환경분야 : IEC 60571 (2) 성능기준 : 철도차량 기술기준(도시철도)’ 로 변경한다. 5) 3.9 ~ 3.13 열차간격제어 절차 구체화 3.9 Train localization and speed control - 열차는 자신의 위치와 함께 주행거리계의 오차를 반영한 04/15/16 점유구간을 계산하여 후행 열차로 제공한다로 변경 - 열차는 자신의 이동권한을 결정하여 후행열차로 제공한다로 변경 3.10 Train-to-train communication management 항 추가 04/16/16 3.11 Limit of safe route determination 항 추가
04/18/16 3.11 Limit of safe route determination 항 수정보완
3.7.4 Train operation modes 수정 - Mixed operation mode 모드 추가 08/02/16 3.10. Train-to-train communication management 수정보완 3.11. Limit of safe route determination 수정보완
- 33 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Date History Remark
1. Introduction 본 문서는 BCT(Borderless Communication based TCS)의 일반사항 및 성능요구사항 그리고 기능요구사항을 정의한다.
본 문서의 요구사항에서: (M) = Mandatory: 본 요구사항은 모든 BCT 어플리케이션에 반영되어야 한다. 적용 가능한 요구사항은 BCT SRS에 기술되어야 하고 하위 레벨 mandatory 사양 에 반영되어야 한다. (O) = Optional: 본 요구사항은 모든 BCT 어플리케이션에 구현함에 있어 mandatory가 아니다. 만약 구현된다면, 적용 가능한 요구사항이 BCT SRS에 기술되어야 하고 하위 레벨의 mandatory 사양이 반영되어야 한다.
2. Abbreviations ATO Automatic Train Operation ATP Automatic Train Protection ATPM ATP manual ATS Automatic Train Supervision BCT Borderless Communication based TCS CBTC Communication Based Train Control DB Data Base DCN Data Communication Network DSP Dynamic Speed Profile EB Emergency Braking EI Electronic Interlocking EOA End of Authority FM Full manual FSB Full Service Braking GOA Grade Of Automation HL Hazard Log HVAC Heating, Ventilating, and Air Conditioning HW Hardware IHA Interface Hazard Analysis
- 34 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
KRRI Korea Railroad Research Institute KRTCS Korean Radio-based Train Control System LOA Limit of Authority MA Movement Authority NMS Network Management System OCC Operations Control Center O&SHA Operating and Support Hazard Analysis PHA Preliminary Hazard Analysis PIS Passenger Information System PM Point Machine PSD Platform Screen Door PSM Precision Stop Marker SHA System Hazard Analysis SSHA Subsystem Hazard Analysis SSP Static Speed Profile SW Software TCBT Track Circuit based TCS TCS Train Control System TP Target Point V&V Verification and Validation
3. General 3.1. Characteristics of BCT 1) 궤도회로를 사용하지 않고 열차위치를 높은 정밀도로 검지하고 결정 2) 열차위치 실시간 추적 3) 신뢰할 수 있고 연속적인 차상-차상간 양방향 무선데이터 통신 4) 차상장치 간 바이탈 기능 수행 5) 무인자율운행 6) 기존의 궤도회로기반의 열차제어시스템(TCBT) 및 KRTCS와의 연계운행
3.1.1. Terriory 1) BCT의 제어영역은 일반적으로 BCT가 장착되는 철도망 영역을 의미하며 기존 열차 제어시스템과의 연계운영을 위해 BCT가 장착되지 않은 TCT 및 KRTCS 제어영역도 포함한다. 2) BCT가 장착되지 않은 제어영역에서의 연계운행의 경우 제어시스템 성능은 해당 열
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차제어시스템 성능으로 국한된다. 3) 열차제어시스템의 제어범위 (1) 영업선로 (2) 회차구역 (3) 정차구역 (4) 환승선로 (5) 세차장 (6) 기지의 기타선로 4) 차량의 검수하는 장소는 제어범위에서 제외한다.
3.1.2. Boundary 1) 표 3.1과 같이 BCT와 필요한 외부 인터페이스로 구분할 수 있다. 2) 외부인터페이스는 IEC 62290-2에 안전한 열차의 운행에 필요한 외부장치를 포함한 다.
표 3.1 Basic System Environment Command control & Train Management - Doors, propulsion, brakes, - Central HMI couplers, etc - Local HMI - Driver MMI - Wayside equipment ⇔ - Obstacle, derailment, fire/smoke (e.g. PM, axle counters, detection devices etc) - Gap monitoring device - Operation planning ⇔ - Train diagnostic(for maintenance) - Train status(for operation) - CCTV surveillance Communication Systems - PIS - Voice Communication - Voice communication BCT - Data Communication ⇔ - Other equipment interface(e.g. (e.g. image, data, text, lighting, HVAC, battery) etc)
Station Infrastructure - Auxiliaries - Track(e.g. rail integrity (e.g. elevators/escalators) monitoring) - Platforms/track intrusion ⇔ ⇔ - Ventilation detection - Fire and smoke detection device - Fire detection/protection - Intrusion detection system - PSD/PIS - Other equipment interface(e.g.
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- other safety facilities flood gates, earthquake (e.g. emergency stop monitoring device, etc) button, platform edge monitoring device, etc) - CCTV surveillance Traction Power - Traction power control ⇔ - Substation high voltage circuit breaker
Maintenance ⇔ - Maintenance system
3.2. Configuration of BCT 1) 운영환경에 따라 다양한 구성이 가능하다. (1) ATP 기능만 제공하며, ATO 기능은 제공하지 않음(O) (2) ATP 및 ATO 기능을 함께 제공함. 2) BCT는 ATS, ATP(차상), ATO(차상), EI(차상) 및 데이터통신망으로 구성되며 시스템 구성도와 시스템 구조는 그림 3.1, 그림 3.2와 같다.
그림 3.1 System Configuration
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그림 3.2 System Architecture
3) 지상에 설치되는 TAG는 ATP의 열차위치 보정용과 ATO의 정위치 정차용으로 사용 되며 PSM은 정위치 정차 확인용도로 사용된다. 4) BCT 차상장치는 DCN을 통해 인접 열차의 BCT 차상장치와 통신하며 인접열차의 분기, 고장 등 변경상황 발생시 핸드오버를 수행한다.
3.2.1. Control modes in BCT 1) BCT는 3단계의 제어모드를 포함한다. (1) ATS 제어모드로 운영된다. ATS 제어모드는 열차제어시스템의 모든 기능을 제공 한다. (2) ATP 제어모드로 운영된다. ATP 제어모드에서 열차제어시스템은 자동으로 운영되 지만 제한된 기능을 제공한다. (3) 현장제어모드로 운영된다. 현장제어모드는 축소된 기능을 제공하고 현장요원이 수동으로 제어할 수 있다. 현장통제구역을 통과하는 열차는 수동모드로 운행된다.
3.2.1.1. ATS control mode 1) BCT의 일반적인 제어모드이다. 2) ATS 설비는 시스템의 상태를 현시하고 실시간으로 갱신한다.
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3) 열차의 영업운행 개시, 일정조정 및 ATS 인터페이스가 수행될 수 있으며, 관제실 운영은 이에 따라 필수적인 명령을 실행한다.
3.2.1.2. ATP control mode(ATPM / Yard) 1) ATS의 장애로 인하여 또는 ATS↔ATP간 링크가 중단된 경우 기본적인 운영방법을 제공한다. 2) ATP는 ATS와의 통신이 두절되면 ATP 제어모드로 변경된다. 3) 모든 바이탈 기능(열차안전간격, 선로전환기 방호, 진로 폐쇄 등)은 ATP에서 제어된 다. 4) 모든 ATS 기능이 중지된다. 5) 사전에 정의된 운행절차에 따라 선로상에 있는 열차간의 안전간격을 확보한다. 6) 열차영업 운행개시/운행중지는 자동으로 시행된다. 7) ATP는 EI와 연계하여 열차에게 진로를 할당하고 열차진로를 지정한다. 8) 관제실 운영요원은 열차의 상태, 위치 및 목적지 정보를 모니터한다. 9) 관제실 운영요원은 지상 및 기타설비의 상태를 모니터한다.
3.2.1.3. Local control mode 1) 현장제어모드에서 BCT는 선로전환기를 제어 할 수 없다. 2) 현장요원이 현장의 선로전환기를 조작하면 관제에 선로전환기 레이아웃과 전환 제 어가 표시된다. 3) 현장제어모드로 운행될 때 열차는 수동모드에서만 선로전환기를 통과한다. 4) 현장제어모드에서는 선로전환기 취급지침이 필요하다. 5) 현장제어모드에서는 관제실 운영요원에게 정보를 분류하여 전송할 필요가 있다. 3.3. Range of applications of BCT 1) BCT는 도시철도에 적용하는 것을 목표로 한다. 2) 아래 기술된 방법으로 BCT의 적용범위와 제어용량을 정의한다.
3.3.1. Range of application 1) 아래 기술된 조건에 BCT를 적용하도록 한다. (1) 선로는 복선이며, 회차지점에서 자동으로 회차한다. (2) 선로의 구조는 평면, 고가 및 지하노선으로 구성된다. (3) 건널목은 제외한다. (4) KRTCS 및 TCBT과 연계운행한다.
3.3.2. Control capacity
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1) BCT는 BCT가 장착된 열차만을 제어하며 BCT가 장착되지 않은 열차는 제어대상에 서 제외한다. 2) BCT는 노선에 단 하나의 제어영역을 가진다. 3) BCT는 노선에 투입되는 열차편성수를 제한하지 않는다.
3.4. Train configuration 1) BCT는 다음과 같은 도시철도차량에 설치된다. (1) 전기구동방식 열차 (2) 혼합제동(전기 및 기계제동) 2) BCT는 다음과 같은 열차구성을 지원한다. (1) 하나 이상의 기본 작동장치로 구성된 양방향 길이가 고정된 열차 (2) 길이가 가변적인 양방향 열차 3) BCT는 제동과 견인 성능이 상이한 열차를 혼합 운영하는 것을 지원한다. 4) 상이한 열차편성을 서로 연결하는 증렬편성은 포함하지 않는다.
3.5. Train service 1) BCT는 다음과 같은 서비스를 제공한다. (1) 신규 영업노선에 설치된다. (2) 기존 KRTCS 및 TCBT이 설치된 노선을 BCT로 개량한다. (3) 기존 KRTCS 및 TCBT이 설치된 노선과 연계운행(혼용운영) 한다.
3.6. Grade of automation 1) BCT는 4가지 자동화모드를 지원한다. (1) 열차시계운전(또는 열차개방운전)(On-sight train operation) (2) 수동열차운전(Non-automated train operation) (3) 반자동열차운전(Semi-automated train operation) (4) 무인열차운전(Driverless train operation) 2) 각 열차운행 모드별 기본기능, 책임 및 조건은 표 3.2에 기술되어 있다. 3) 본 사양서는 무인자동운전에 대한 모든 성능 및 기능사양을 포함한다. 4) 본 사양에 기술된 운행모드는 IEC 62290-1에 정의되어 있다. 5) IEC 62290-1에 정의된 GOA 4는 본 사양에서 제외된다.
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표 3.2 Train operation modes (reference: IEC 62290-1, some functions are modified)
On-sight Non-autom Semi-autom Driverless train ated train ated train train Basic Function of train operation operation operation operation operation GOA 0 GOA 1 GOA 2 GOA 3 * (points Ensure safe route command TCS TCS TCS /control in the TCS) Ensure safe separation of trains * TCS TCS TCS * (train speed Ensure safe speed TCS TCS TCS supervision in the TCS) Control acceleration and * * TCS TCS braking TCS+ other Prevent collision with obstacles * * * system Prevent collision with persons TCS+ other * * * on tracks system Control passenger doors * * TCS TCS Prevent injuries to persons between cars or between * * * * platform and a train Ensure safe starting conditions * * * TCS Set in / Set off operation (Put * * * * in / take out of operation) Supervise the status of trains * * * TCS Ensure detection and management of emergency * * * * situation NOTE * = responsibility of operations staff (may be realized by the TCS)
3.6.1. On-sight train operation(GOA 0) 1) 열차운행 책임: 기관사 + ATS 2) 기관사는 열차운행의 전적인 책임을 지며 기관사 활동을 감시하는 시스템은 없다. 3) BCT는 열차 속도, 선로전환기 및 선로를 부분적으로 감시한다. 4) 선로변에 신호기를 설치하여야 한다.
3.6.2. Non-automated train operation(GOA 1) 1) 열차운행 책임: 기관사 + ATS + ATP 2) ATP는 기관사의 활동을 지속적으로 감시한다.
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3) 열차운전자는 선로를 관찰하는 열차의 선두 열차운전실 내에 있으며, 위험한 상황 인 경우에는 열차를 정지시킨다. 4) 열차운전자는 열차의 MMI에 표시된 차내신호를 준수하면서 열차의 가속과 제동을 명령한다. 5) 출입문 제어를 포함하여 역에서의 안전한 열차 출발은 열차운전자책임이다. 이는 수동운행 및 기지제어운행과 유사하다. 6) 기존 신호시스템에서 사용하는 신호기를 선로변에 설치하여야 한다.
3.6.3. Semi-automated train operation(GOA 2) 1) 열차운행 책임: 기관사 + ATS + ATP + ATO 2) 열차운전자는 선로를 관찰하는 열차의 선두 열차운전실 내에 있으며, 위험한 상황 인 경우에는 열차를 정지시킨다. 3) 열차의 가속과 제동은 자동으로 처리되며, 열차제어시스템은 열차속도를 지속적으 로 감시한다. 4) 열차운전자는 역에서 열차가 출발하는 것을 책임지며, 열차출입문 개폐는 열차제어 시스템이 자동으로 시행한다. 5) 따라서 열차제어시스템은 이 모드를 지원하는데 필요한 정보를 운전대에 현시한다 (1인 운행). 6) 기존 신호시스템에서 사용하는 신호기를 선로변에 설치하여야 한다.
3.6.4. Driverless train operation(GOA 3) 1) 열차운행 책임: 운영요원 + ATS + ATP + ATO 2) 선로를 관찰하고 위험한 상황의 경우에는 열차를 정지시키는 열차운전자가 선두 열차운전실에 없기 때문에, GOA2와 비교해서 추가적인 인터페이스가 필요하다. 3) 출입문 폐쇄를 포함한 역에서의 안전한 열차출발은 열차제어시스템이 자동으로 제 어한다. 4) 열차 내에 어떤 결함이 발생할 경우, 운영요원이 탑승할 필요가 있다. 운영요원은 열차제어시스템 고장이나 결함이 검지된 경우에 열차제어시스템 재설정, 안전한 출 발, 출입문 제어를 포함하여 열차를 관리한다. 5) 필요한 경우 기존 신호시스템에서 사용하는 신호기를 선로변에 설치할 수 있다.
3.7. Train operation modes 1) BCT가 장착된 열차는 열차가 BCT 제어영역 내에서 운행되는지 여부에 따라, 그리 고 BCT 장비의 작동상태에 따라 다양한 모드로 운행된다. 2) 열차는 다음 방법 중 하나 이상으로 운행된다.
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(1) BCT 제어영역 내에서 정기적으로 일정이 정해진 운행 모드 (2) BCT 제어영역 내에서 임시운행계획에 맞추어 운행 (3) 새로운 열차제어시스템이 작동하기 전의 과도기간 동안에만 운행 (4) BCT 차상장치(onboard ATP/ATO/EI)의 고장에 따른 운행.
3.7.1. Normal train operating modes in the BCT territory 1) BCT 제어영역 내에서 BCT를 장착한 열차는 BCT의 보호 하에서 운행한다. 2) 열차는 다음과 같은 방법으로 운행한다. (1) 기관사가 수동으로 제어 (2) BCT가 자동으로 제어 3) 자동으로 운행할 때, 일부기능(출입문 작동, 열차출발초기화 등)은 기관사 또는 승 무원이 책임지고 취급하도록 설정할 수 있다(탑승하는 경우).
3.7.2. Failure mode train operations in the BCT territory(O) 1) 승무원이 탑승하는 경량전철, 중량전철 및 통근 열차에 적용하는 경우, BCT 장비 및/또는 데이터 통신 고장의 경우에도 정상적인 열차 운행에 비해 운행속도를 줄이 거나 운행간격을 늘여서 열차를 계속 안전하게 이동시킬 수 있다. 2) 결과적으로, BCT는 고장 발생 시 성능저하운영모드를 지원하고 운행절차를 최소한 으로 준수하면서 ATP를 계속 제공하도록 설계된다. 이는 BCT 자체의 기능, 보조지 상시스템 또는 두 시스템의 조합을 통해 달성된다. 3) BCT가 적용되는 모든 경우에 있어서, 고장분석과 운행절차를 바탕으로 한 fall-back 계획은BCT의 성능저하운행모드 및 복구 능력을 이용하는 열차운행모드를 확인하여 야 한다.
3.7.2.1. The BCT failure affecting all trains operating within a particular area of control(O) 1) BCT 제어영역에 있는 특정구역에서 BCT를 장착하고 운행중인 모든 열차에 영향을 미치는 BCT 고장이 발생하였을 때(예를 들어, BCT 선로변 설비나 DCN 고장), 열차 는 열차운행요원의 관리하에서, 그리고 다음 사항 하에서 안전운행을 계속할 수 있 다. (1) 보조지상시스템에 의한 방호; 또는 (2) 엄격한 운영절차 준수; 또는 (3) (1)과 (2)의 조합 2) 고장모드에서 운행될 때, 개별 BCT의 ATP 기능은 안전이 확보되는 수준까지 계속 기능을 발휘한다.
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3.7.2.2. The BCT failure affecting a particular trains operating within any area of control(O) 1) BCT 제어영역의 임의구역 내에서 BCT를 장착하고 운행중인 특정열차에 한해서 영 향을 끼치는 BCT 고장의 경우(예를 들어, BCT 차상장치 고장), 그 열차는 열차운행 요원의 관리하에서, 그리고 다음 사항 하에서 안전운행을 계속할 수 있다. (1) 보조지상시스템에 의한 방호; 또는 (2) 추진장치가 제한한 열차속도; 또는 (3) 엄격한 운영절차 준수; 또는 (4) (1), (2) 및 (3)의 일부 또는 전체 2) 이와 같이 열차가 고장모드에서 운행될 때, BCT 선로변 설비와 다른 BCT의 차상장 치에 있는 ATP기능은 안전이 확보되는 수준까지 계속 기능을 발휘한다.
3.7.3. Entering/exiting BCT territory 3.7.3.1. Entering into BCT territory 1) BCT 제어영역으로 진입하기 위해서 열차에 승무원이 탑승한다. 2) BCT 제어영역의 한계를 정확하게 알고, BCT 제어영역으로 진입하기 전에 BCT 차 상장치의 확인점검을 수행할 수 있다. 3) BCT 차상장치의 적절한 작동을 확인하기 위해, 점검은 BCT 제어영역으로 진입하기 전에 충분히 수행된다. 4) 확인점검을 정상적으로 완료하면 결과를 표시한다. 정상 상황 하에서 ATP 제한에 따라, 다른 운영상 이유로 요구되지 않는 한, 열차는 BCT 제어영역으로 들어갈 때 정지할 필요가 없다. 5) 확인점검을 완료하지 못한 경우 BCT 고장표시가 제공되며, 열차운행은 보조지상시 스템이 담당하거나, 보조지상시스템이 제공되지 않으면 운전규칙에 따른다. 6) 확인점검의 결과는 ATS 사용자 인터페이스에 현시된다. 승무원이 운행하는 열차의 경우, 확인점검의 결과는 열차운행요원에게도 표시된다.
3.7.3.2. Exiting from BCT territory 1) BCT 제어영역을 벗어나기 위해서는 열차에 승무원이 탑승한다. 2) BCT는 BCT 제어영역의 한계를 정확히 알며, BCT는 열차가 BCT 제어영역에서 빠져 나갈 때까지 열차운행요원에게 거리를 시각적으로 표시해야 한다. 3) BCT에 의해 알려졌을 때, 열차승무원도 열차가 진입할 구간에 설치된 BCT의 종료 를 수신할 수 있다.
3.7.4. Train operation modes
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1) 열차운전모드는 도시철도차량표준의 “전동차 주요 구성요인의 표준”에 따라 다음 5 가지를 포함한다. (1) 무인열차운전모드(Driverless mode) (2) 자동열차운전모드(Auto mode) (3) 수동열차운전모드(ATPM mode) (4) 완전수동열차운전모드(FM mode) (5) 차량기지열차운전모드(Yard mode) 2) 무인자동운전을 지원하기 위해서 다음 3가지 모드를 지원한다. (1) 무인회차모드(Driverless turn-back mode) (2) 대기모드(Standby mode) (3) OFF 모드(OFF mode) 3) KRTCS와의 혼용운영을 위해 다음 1가지 모드를 지원한다. (1) 혼용운전모드(Mixed operation mode) 4) 열차운전모드와 모드간 절체는 그림 3.3과 같다. 그림에서 점선으로 표현된 화살표 는 장비 고장으로 인한 절체를 의미한다. 5) Driverless mode는 열차가 일반적으로 운영되는 모드이다. 6) 무인운전중인 열차는 임의 장소에서 Standby mode로 절체 될 수 있다. 7) Driverless turn-back mode가 시작된 이후에는 운영자의 어떠한 간섭을 받지 않고 열차제어를 수행한다. 8) Auto mode로 운행되는 동안, BCT는 가속/제동 요청 및 열차 출입문 제어를 포함 한 열차운전의 모든 기능을 제어한다. 9) ATPM mode에서 기관사는 운전대에 표시되는 정지위치와 허용속도를 기반으로 열 차를 운전한다. (1) 열차의 현재속도가 허용속도를 초과하면 BCT 차상장치는 상용제동을 인가하여 열차를 감속하고 지속적으로 열차속도를 감시한다. (2) 열차가 최대안전속도에 근접하면 차상장치는 기관사에게 경고한다. (3) 만약 열차가 최대안전속도를 초과하면 BCT 차상장치는 비상제동을 인가한다. (4) BCT는 열차가 정위치 정차하면 승강장 방향의 열차 출입문과 PSD(PSD가 있는 경우)를 개방허용상태로 하여 기관사로 하여금 출입문을 개방할 수 있도록 한다. (5) ATPM mode는 AUTO mode 및 Yard mode로 절체 할 수 있다. 10) Yard mode는 열차가 차량기지 또는 주박지역에 열차가 진입할 때 사용되는 모드 이다. 11) BCT는 열차를 주박하는 목적으로 OFF mode를 지원한다.(고장시 주박하여 운영자 기다리는 모드) (1) OFF mode에서는 열차의 주박제동이 체결되고 모든 추진이 차단된다. OFF 모드
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는 전원이 유지된 상태로 시스템을 유지한다. (2) BCT 차상장치는 열차위치검지 및 장애감시를 OFF mode에서 유지한다. 12) FM mode에서 기관사는 ATP 보호없이 열차의 속도, 역행, 타행 및 제동을 제어한 다. (1) BCT 차상장치는 FM 모드에서 다른 BCT 차상장치 또는 지상설비와 통신을 하지 않는다. (2) BCT 차상장치 전원이 꺼진 상태이기 때문에 MMI를 제어하지 않는다. (3) FM mode는 시스템 또는 설비 장애가 발생한 경우 사용된다. 13) MM mode는 기존의 KRTCS의 지상시스템의 제어명령을 함께 수신할 수 있는 모 드이며 기존 KRTCS가 적용된 노선을 BCT로 개량시 개량완료시까지 한시적으로 사 용되는 모드이다.
그림 3.3 Operation mode transition
3.8. Train operation speed 1) 본 사양서는 다음과 같이 두 가지 열차속도를 정의한다. (1) 최대 운행속도: 120[km/h] (2) 최대 열차성능속도: 150[km/h] 2) BCT는 본 사양서에 기술한 기능 및 성능 요구사항 내 요구사항을 충족시킬 수 있 어야 하며, 열차가 설계된 최대속도로 주행하도록 열차를 제어해야 한다.
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3.9. Train localization 1) BCT 차상장치는 주행거리계(odometer)를 이용하여 현재 열차위치에 대한 데이터를 계산하여야 한다. 2) BCT 차상장치는 열차의 위치를 계산함에 있어 주행거리계에서 발생하는 에러를 보 정하여야 한다. 3) BCT 차상장치는 해당 열차의 위치를 계산함에 있어 주행거리계에서 발생하는 에러 를 보상하여 열차가 점유하고 있는 영역을 계산하여야 한다. 4) 열차위치검지장치는 신뢰성과 안전성이 검증되어야 한다. 5) 계산된 열차의 위치를 포함한 점유영역은 열차제어통신망의 열차제어무선장치를 통하여 후행열차의 BCT 차상장치로 전송하여야 한다
그림 3.4 Train position calculation
3.10. Train-to-train communication management 1) BCT 차상장치는 노선에 운행 중인(주기적으로 위치보고를 수행중인 모든 열차)로 NS(multicast) / NA(unicast)를 통해 자신이 새롭게 등록되었음을 알린다.
그림 3.5 Train registration
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2) 노선상의 모든 BCT 차상장치는 주기적으로 Position report(진행방향, 위치, 경로)를 multicast로 송수신한다.
그림 3.6 Train position report
3) BCT 차상장치는 노선에 운행 중인 열차의 주기적인 Position report를 통해 자신의 진행방향/경로 상 가장 가까운 선행열차를 discovery 한다. 4) BCT 차상장치는 탐색된 선행열차의 무결성을 확인한다. 5) BCT 차상장치는 선행열차의 분기상황 발생시 자신의 주행 경로 상에 존재하는 새 로운 선행열차를 탐색한다.
3.11. Limit of safe route determination 1) BCT 차상장치는 ATS로부터의 진로의 구성 명령(진로의 시작과 끝, 그리고 포함된 PM의 리스트와 각 PM 별 동작 방향)을 수신하여 해당열차의 진로를 구성한다. 2) 만약 필요시, ATS 장애를 대비하여 이러한 ATS의 진로구성 명령을 대신할 수 있는 역 로컬(Local ATS) 개념을 추가할 수 있다. 3) ATS의 진로설정 명령은 열차의 이동권한이 소진되어 열차가 제동을 잡지 않도록 충분한 여유를 가지고 제공된다. 예를 들어 새롭게 갱신된 열차의 이동권한 끝이 진로의 끝에 닿을 경우 새로운 진로를 열차에게 제공할 수 있으며, 또는 기존과 동 일하게 특정 위치에 열차가 위치한 경우 ATS는 다음 진로를 열차에게 제공한다. 4) BCT 차상장치는 선로변 OC(Object Controller)를 통해 PM의 상태정보의 수신과 제 어정보의 전달을 수행한다. 5) 노선의 모든 OC는 단일 멀티캐스트 주소에 등록되어 있다. BCT 차상장치는 해당 통신 주소를 통해 노선의 모든 OC의 주기적인 상태보고 메시지를 통해 PM의 상태 를 확인한다. 6) BCT 차상장치는 노선의 모든 선로전환기(PM)의 위치와 해당 PM의 차량 분기영역 (쌍동인 경우 반위인 경우에만 해당), object controller(OC)의 통신주소를 관리한다 (또는 필요시 OC를 통해 해당 PM의 분기영역에 대한 정보를 수신할 수 있다).
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7) OC는 하나(또는 하나 이상)의 PM과 연결되어 있으며 해당 PM의 상태와 제어(정위 또는 반위)를 수행한다. 8) PM의 상태는 다음중 하나이다. (1) 정의 또는 반위 (2) 쇄정(Lock) 또는 해정(Unlock) ➝ Mutex 개념 (3) 고장 또는 정상 ➝ 지속적으로 상태확인이 불가능 하므로 차상장치가 사전에 고 장 정상여부를 테스트 9) BCT 차상장치는 노선의 모든 PM의 ID와 해당 PM의 분기영역을 가지고 있다. PM 의 분기영역은 선로변 TAG로부터의 거리로 표현한다. 10) PM의 분기영역은 임의의 기준 TAG로부터의 거리 x와 y로 표현이 가능하다. 따라 서 아래와 같이 분기영역의 시점은 기준 TAG ID인 TG_K에 y 만큼 떨어진 점이며 종점은 TG_K로부터 x 만큼 떨어진 점으로 표현이 가능하다.
그림 3.7 Switching area of PM
11) BCT 차상장치에서 관리하는 PM의 상태정보는 다음과 같이 구성할 수 있다. PM 의 정위/반위 상태, 쇄정/해정 상태의 경우 OC를 통해서 수신하는 경우에만 값이 설정 될 수 있다. (1) PM의 고유한 ID (2) PM의 분기영역 (3) 정위/반위 상태, 쇄정/해정 상태 (4) PM의 접근에 필요한 Key값 (5) 쌍동인 경우 해당 PM의 ID 값 12) BCT 차상장치는 OC를 통해 PM을 확보하고 동작하도록 명령한다. (1) BCT 차상장치는 PM이 해정상태임을 확인하고 OC를 통해 해당 PM의 Key를 확 보하기 위해서 쇄정(Lock) 명령을 보낸다. 즉 쇄정 명령은 request key 메시지로 볼 수 있으며, OC는 이에 대한 응답으로 쇄정 명령을 보낸 차상 EI에 Key를 제공
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한다. (2) OC는 PM의 상태를 쇄정상태로 변경함과 동시에 고유 Key 값을 생성 후 BCT 차 상장치에 제공한다. (3) OC는 해당 PM이 해정상태인 경우 BCT 차상장치가 PM에 대한 쇄정요청이 있을 때마다 매번 새로운 Key 값을 생성하여 제공한다. (4) OC가 생성하는 Key 값은 BCT 차사장치가 기존에 가지고 있던 값에 의해서 동작 되지 않고 노선상에 여러 OC가 중복해서 값을 생성할 수 없도록 충분히 긴 값이 어야 한다. (5) ATS로부터 수신된 진로 내에 하나 이상의 PM이 존재하는 경우 차상 EI는 모든 PM을 확보하기 전까지는 진로를 확보할 수 없다. 즉 일부 확보된 PM 만큼 부분 진로를 ATP로 전송하지 않는다. (6) 진로 내에 여러 PM 중에서 가장 지리적으로 먼 곳의 PM부터 순차적으로 확보한 다. 만약 일부 PM만 확보된 상황이라면 기 확보된 Key 값을 반환하여 해정상태 로 만든다. 13) BCT 차상장치는 쇄정논리를 수행한다. (1) 접근(보류) 쇄정: BCT 차상장치는 이동권한 및 속도프로파일 생성 시 허가받지 않 은 PM의 분기영역을 절대로 초과하지 않도록 보장한다. (2) 진로 쇄정: BCT 차상장치는 ATS로부터 받은 진로명령(즉 PM 리스트)를 바탕으로 OC에 해당 PM의 상태를 기반으로 Key 값을 확보하게 된다. 만약 PM 리스트 중 에서 어느 하나라도 쇄정 또는 고장 상태인 경우 BCT 차상장치는 진로를 구성하 지 못한다. 만약 요청한 모든 PM에 대한 Key 값을 확보한 경우 각 Key를 이용하여 해당 PM의 동작을 명령하고 진로를 구성하게 된다. (3) 철사 쇄정: BCT 차상장치는 Key 값을 확보하지 못한 특정 PM을 임의대로 해정시 키거나 동작시킬 수 없다. 11) BCT 차상장치가 진로내에 모든 PM을 확보한 경우 차상 EI는 확보된 진로구간을 차상 ATP로 전송하여 ATP로 하여금 이동권한을 확장하도록 한다. 12) BCT 차상장치는 OC를 통해 열차가 PM의 분기영역을 완전히 통과할 때 마다 차 례대로 해정한다.
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그림 3.7 BCT route determination
3.12. Limit of Movement authority and Target point Determination 1) BCT는 역과 역 사이뿐만 아니라 역, 승강장 또는 차량기지에 열차의 안전간격 및 진로를 설정하기 위해 이동 폐색을 적용한다. 2) 열차 사이의 열차안전간격을 제어하기 위해 개발된 ATP는 이동폐색을 토대로 하여 열차간격을 제어하기 위해 기능을 수행한다. 3) BCT 차상장치는 다음을 토대로 열차의 유효한 이동권한을 결정한다. (1) 선행열차의 위치보고(position report) (2) ATS에서 설정한 방호구간 (3) EI에서 제공하는 안전한 진로의 한계 4) BCT 차상장치는 열차의 제동곡선, 비상제동 곡선을 반영한 안전마진(safety margin) 을 계산하여 목표점(TP)를 결정하여야 한다. 5) 열차는 확보된 이동권한까지만 이동할 수 있다. 6) 이동권한은 공간제한법을 적용한다. 공간제한법의 이동권한은 열차가 현재위치 전 방의 특정위치까지 이동할 수 있는 거리를 의미한다. 7) 열차의 이동권한은 감시 하에서 열차가 다음까지 이동하는 것을 승인한다. (1) 목표속도가 0일 경우 권한 종료(EOA)까지 (2) 목표속도가 0이 아닌 경우 권한 한계(LOA)까지 8) 이동권한은 선행열차의 최소 안전후미를 초과할 수 없다. 9) 계산된 이동권한은 열차제어통신망의 열차제어무선장치를 통하여 후행열차의 BCT 차상장치로 전송하여야 한다.
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그림 3.9 MA in moving block
3.13. Static Speed Profiles Calculation 1) BCT 차상장치는 다음과 같이 열차 종속적인 데이터, 열차 독립적인 데이터를 이용 하여 정적속도프로파일을 계산하여야 한다. (1) 영구 선로제한속도 (2) 임시 선로제한속도 (3) 영구 열차제한속도 (4) 임시 열차제한속도 2) BCT 차상장치는 ATS로부터 임시속도제한 명령을 수신한 경우 해당구간을 정적속 도프로파일 생성에 반영하여야 한다.
3.14. Dynamic Speed Profiles Calculation 1) BCT 차상장치는 열차의 제동특성을 반영하여 다음과 같은 동적속도프로파일을 계 산하여야 한다. (1) Warning profile (2) FSB profile (3) EB profile
3.15. Comparison of actual train speed and authorized speed 1) BCT 차상장치는 열차의 속도센서로부터 실제속도를 결정하여야 한다. 2) BCT 차상장치는 계산된 동적속도프로파일을 이용하여 열차의 현재위치에 해당하는
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허용속도를 결정하여야 한다. 3) BCT 차상장치는 열차가 이동권한을 넘어서 주행하지 못하도록 열차속도를 계속 모 니터링 한다. 4) BCT 차상장치는 열차의 실제 속도와 계산된 허용속도를 비교하여 허용속도 초과시 전상용제동 또는 비상제동을 투입한다.
그림 3.10 Train Speed Control Functions
4. Performance requirements 4.1. General characteristics and targets 4.1.1. General characteristics 1) BCT 개발시 다음의 사항을 고려한다. (1) BCT의 소프트웨어와 인터페이스는 개방표준을 원칙으로 하여야 한다. (2) 높은 유지보수성을 실현하고 향후의 추가 확장을 준비하기 위해 가능한 모든 컴 포넌트(장치)를 모듈화한다. (3) 주요 컴포넌트(장치)는 불연성재료를 사용하는 것을 원칙으로 하고, 구조 및 기능 상 불가피한 경우에 한하여 자기소화성 재료를 사용한다. (4) 시스템을 폐기할 때, 재료는 유해한 공해물질을 생성하지 않고 재활용될 수 있다.
4.1.2. Performance objects 1) 시스템 성능에는 다음 사항이 포함된다. (1) 환경 요구사항 준수 (2) 무인열차운행 (3) 최대 투입 가능한 열차편성수 : BCT 제어용량에 국한되지 않음 (4) 최대열차속도 : 최대 150km/h (5) 최소열차운전시격 : 60sec(역간운전시격 기준)
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(6) 열차위치 해상도 : ±0.25m ~ ±6.25m (7) 열차위치 정확도 : ±5.0m ~ ±10m (8) 열차속도 해상도 : ±0.5km/h ~ ±2km/h (9) 열차속도 정확도 : ±3.0km/h
표 3.3 BCT parameters
Parameters General scope
측정된 열차위치의 분해도(ATP 용) ±0.25m ~ ±6.25m
정상상황에서 측정된 열차위치의 정확도 ±5.0m ~ ±10m 프로그램된 역 정차를 위한 측정된 열차위치의 정확도 ±0.25m (ATO 용) 열차 이동권한의 해상도 ±0.25m ~ ±6.25m
열차속도 해상도(ATP 용) ±0.5km/h ~ ±2km/h
열차속도의 정확도(ATP 용) ±3.0km/h
열차속도 명령의 해상도 ±0.5km/h ~ ±5km/h
차상-차상간 메시지 통신 지연시간 0.1sec ~ 0.5sec(nominal)
차상-지상간 메시지 통신 지연시간 1.0sec ~ 3.0sec(nominal)
지상-차상간 메시지 통신 지연시간 0.5sec ~ 2.0sec(nominal)
BCT 장비의 반응시간 0.07sec ~ 0.75sec(nominal)
열차 롤백 검지기준 0.5m ~ 2.0m
영속도 검지기준 1.0km/h ~ 3.0km/h
4.2. Train operation headway 1) 모든 경우에, 열차운전시격은 안전제동모델과 안전한 열차간격에 따라 설계(또는 설정)된다(그림 3.5 참조). 2) 열차운전시격에 영향을 미치는 요인은 통제 가능한 내부 요인(간섭 받지 않는 운전 간격)와 통제 불능인 외부 요인(간섭 받는 운전간격)로 명기된다. 3) 본 개발사양서는 내부적 요인과 외부적 요인을 모두 고려한다. 4) 모든 열차는 선로제한속도 및 열차 자체의 가속과 제동 능력에 따라 최대로 허용 된 속도에서 수행한다.
4.2.1. Internal factors 1) BCT가 제어할 수 있는 열차운전시격에 영향을 주는 요인 중 가장 중요한 요인에는 다음 사항이 포함된다.
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2) 열차제어시스템의 목표 값은 표 3.3에 제공된다. (1) 위치관련정보 : 측정된 열차종단 위치의 정확도 : 소정 열차에 대한 이동권한의 정밀도(분해능) : 열차위치정보와 이동권한을 갱신하는 빈도(주기) (2) 속도 : 측정된 열차속도의 정확도 : 열차속도제한의 정밀도(분해능) (3) 통신지연 : 정상상태 또는 최악의 상태에서 열차와 지상간의 명령/상태 메시지를 전송하는데 소요되는 시간 : 비정상 상태에서의 공칭 지연시간 값은 시험에서 추출된 지연시간의 평균값으로 간주된다. (4) 시스템의 반응시간 (5) 자동속도연산알고리즘
4.2.2. External factors 1) 열차운전시격에 영향을 주는 요인 중 통제불능 요인은 다음 사항과 밀접한 관계가 있다. (1) 선로선형으로 인한 속도제한(구배, 곡선, 직선) (2) 임시속도제한 (3) 열차의 가감속률 (4) 역 정차시간 (5) 선로종단구성 (6) 열차운전자의 반응시간(유인운전 시) 등
4.2.3. Train trip time 1) 규정된 역정차시간을 반영하여 영업선 종단에서 종단까지의 최소이동시간은 간섭 받지 않은 열차운전시격 속도프로파일의 결과물이다.
5. System safety requirements 5.1. Safety plan(or safety program) requirements 1) 안전계획서는 시스템 수명주기 동안에 작성되고 유지되어야 한다. 2) 수명주기 동안의 안전관리체계, 안전관련 활동 및 승인된 마일스톤을 포함한다. 3) 안전계획서의 당초 시스템/하부시스템/장비에 변경사항 또는 추가사항이 추후에 생
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길 경우에는 갱신되고 검토되어야 한다. 4) 그러한 변경사항이 생길 경우에는, 수명주기 내 적정 시점에서 시작하여, 안전에 미 치는 영향이 평가되어야 한다. 5) 안전계획서는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하여 시스템/하부시스템/장비의 모든 측면을 취급해야 한다. 6) 안전계획서는 최종 Safety Case의 구조 및 주요 구성요소를 확인하는 Safety Case plan을 포함해야 한다. 7) 시스템에 대한 안전계획서는 IEC 62278, 62279, 62280-1-2, 62425에 준하여 준비 되어야 하며, 소프트웨어 측면에 대해도 참고로 언급되어야 한다.
5.2. BCT hazard identification and risk assessment process 1) 가능성과 심각도를 평가하기 위하여 잠재적 위험원을 확인하고 평가하는데 도움이 되기 위해, 시스템 설계 중에는 위험원 분석을 사용하고 그 해결책을 문서화해야 한다. 2) 하부시스템 위험원 분석, 고장모드, 영향 및 치명도 분석, 결함트리분석, 그리고 운 영 및 지원 위험원 분석을 포함한 기타세부 분석도 시행되어야 한다. 또한 이런 분 석 중 일부는 시스템 안전계획서에서 의무사항으로 명령되어야 한다. 3) 시스템 안전계획서를 통해 확인된 모든 위험원은 위험원의 심각도 및 발생확률에 의해 평가되어야 한다. 4) 리스크 평가 추정치는 개별 시스템이나 하부시스템 위험원이 제거되거나 완화, 또 는 수용되어야 하는지 여부를 결정하기 위한 의사결정 과정의 기준으로 사용되어 야 한다. 5) 이 과정에는 위험원 해결 활동에 대한 모든 문서가 포함되어야 한다. 6) 위험원 제거에 초점을 둔 설계과정에서 위험원을 해결해야 한다. 7) 새로운 위험원이 포함되지 않는다는 것을 결정하기 위해 위험원해결 전략과 대책 의 효과를 모니터 해야 한다. 8) 시스템에 실질적인 변경이 있을때마다, 새로운 위험원을 확인하고 해결하기 위해 분석을 시행해야 한다. 9) 최소한으로, BCT ATP 기능을 실행하여 필수적이거나 치명적이라고 확인된 잠재적 위험원을 다뤄야 한다.
5.3. Vital functions of BCT 1) 5.2의 리스크평가 과정을 통해 시스템의 위험원을 허용할 수 있는 수준까지 제한할 수 있도록, 시스템은 안전측 동작 원칙에 따라 설계되고 실행되어야 한다. 2) 사용된 방법 및 안전측 동작 원칙이 충족되었다는 것을 증명하는 문서가 만들어져
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야 한다.
표 3.4 System hazards
사고 ATP 기능과 관련된 위험원 비고 열차안전간격, 열차롤백방지, 열차진로연동 열차간 충돌 장치 및 주행방향 열차와 구조물간 충돌 선로종단 보호,제한된 진로 보호
탈선 열차과속보호, 열차진로연동 유지보수 근로자와 열차의 충 열차제어시스템 작업구역 보호 돌 출입문 개방제어방호, 영속도 방호, 출발연 열차탑승객의 추락 동 열차와 장애물간 충돌 장애물 검지
5.4. Basic safety design principles 1) 정상적인 입력 범위와 운영 및 환경조건에서 모든 ATP기능에 안전하게 반응하고 정확하게 수행한다. 2) 비정상적 시스템 부하, 비정상/부적절한 입력, 그리고 전기적, 기계적 및 환경적 요 인과 같은 기타 이상한 외부적 영향의 조건 하에서 안전하게 반응해야 한다. 3) 예측 가능 하드웨어 오작동이 발생한 경우, 시스템은 안전하게 작동해야 한다. 4) 시스템의 고장모드는 아래 기술된 ‘자기검지’ 또는 ‘자기검지불가’로 분류된다 (1) 자기검지 또는 자기검지불가와 상관없이, 시스템 하드웨어의 단일 고장 때문에 불안전 상태가 발생하지 않아야 한다. (2) 하나 이상의 자기검지불가고장과 결합된 신뢰할 수 있는 시스템 하드웨어의 단일 고장 때문에 불안전 상태가 발생하지 않아야 한다. 자기검지가 불가한 고장의 경 우, 후속적인 고장이 독립적이라고 간주되지는 않는다. 5) 시스템 성능을 끊임없이 모니터하고 확인할 수 있도록 설계한다. 6) 시스템의 기능요소, 보조지상시스템, 그리고/또는 작동 절차를 조합하여 고장복구를 포함한 고장조건하에서 열차이동의 안전성을 제공해야 한다.
6. Environmental requirements 6.1. Reference (guidance, standards and etc.) 1) TCS 는 국내표준, EN 및 IEC를 준수해야 한다. 2) 국내표준이 최우선이지만, 국내표준에 상충이 생기거나 부족한 것이 있으면 EN 및 IEC를 적용한다.
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(1) 국내 (최우선) : 한국도시차량표준, 도시차량성능시험용 한국표준 (2) 해외 (차선) : IEC, EN 6.2. Installation place 1) 실내 : ATS, 무선통신망 관리 서버 2) 옥외 : 무선통신망 안테나, TAG, PSM 3) 차상(내부) : ATP/ATO/EI, TAG 리더기 4) 차상(외부) : 무선통신망 안테나, TAG 안테나, PSM 센서
6.2.1. Environment 1(reference: Korean urban vehicle standardization) 1) 온도: -25 ~ 40 [°C] (옥외) 2) 강설량: 30 [cm]
6.2.2. Environment 2(reference: Korean standard for urban vehicle performance tests) 1) 국내표준, EN 및 IEC를 준수해야 하며, 국내표준에 상충이 생기거나 부족한 것이 있으면 EN 및 IEC를 적용한다. (1) 환경분야 : IEC 60571 (2) 성능기준 : 철도차량 기술기준(도시철도)
7. Functional requirements 1) BCT 기능 요구사항은 BCT-FRS(Functional Requirement Specification)에서 별도 정 의한다.
8. Reference 8.1. IEEE 1474.1, “IEEE Standard for Communications-Based Train Control(CBTC) Performance and Functional Requirements”, 2004. 8.2. IEEE 1474.2, “IEEE Standard for User Interface Requirements in Communications-Based Train Control(CBTC) Systems”, 2003. 8.3. IEEE 1474.3, “IEEE Recommended Practice for Communications-Based Train Control(CBTC) System Design and Functional Allocations”, 2008. 8.4. IEC 61508-1, “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related system, Part 1: General requirements”, 1998.12. 8.5. IEC 61508-2, “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related system, Part 2: Requirements for electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems”, 2000.05.
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8.6. IEC 61508-3, “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related system, Part 3: Software requirements”, 1998.12. 8.7. IEC 61508-4, “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related system, Part 4: Definitions and abbreviations”, 1998.11. 8.8. IEC 62278, “Railway applications-Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety(RAMS)”, 2002.09. 8.9. IEC 62279, “Railway applications-Communications, signaling and processing systems-Software for railway control and protections systems”, 2002.09. 8.10. IEC 62280-1, “Railway applications-Communications, signaling and processing systems-Part 1: Safety-related communication in closed transmission systems”, 2002.10. 8.11. IEC 62280-2, “Railway applications-Communications, signaling and processing systems-Part 2: Safety-related communication in open transmission systems”, 2002.10. 8.12. IEC 62425, “Railway applications-Communications, signaling and processing systems-Safety related electronic systems for signaling”, 2007.09. 8.13. “ERTMS/ETCS-class 1, System Requirements Specification subset-026-1, issue 2.3.0,2006
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제2절 열차간 연결 무결성 확보시스템 개발
1. MANET 및 VANET 환경에서 이동단말 사례조사 및 분석
가. Mobile Ad-hoc Network (MANET)의 neighbor discovery 기법
MANET은 지속적으로 이동하는 단말들이 구성하는 무선 단말들이 구성하는 네트워크이다. 단말의 이동성으로 인해 MANET의 네트워크 토폴로지는 수시로 변경한다. 따라서 이웃노드 정보를 수시로 갱신하고 이를 기반으로 유효한 통신경로를 확보하는 방안을 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이 연구들은 단말들이 거의 무작위로 이동하는 환경을 다루고 있고 이웃노드를 단순히 통신범위 내의 노드로 정의하고 있어 선로상 선행열차와 후행열차를 이웃으로 정의하는 열차제어시스템의 연결 무결성 확보 기술로 활용하기에는 부적합하다.
(1) 지계를 고려해 무결성을 향상시킨 이웃노드 탐지 기법
미국 MIT에서는 MANET환경에서 통신 링크를 보장하는 reliable neighbor discovery layer를 정의하여 무결성을 향상시키는 이웃노드 탐지기법을 제안하였다. 이를 위해 다수의 basic neighbor discovery protocol을 병렬적으로 수행함으로써 무결성을 보장할 수 있는 방 법을 제안하였다. 다수의 protocol을 서로 다른 지역으로 분산시켜 수행함으로써 하나의 neighbor discovery protocol을 통하여 이웃노드를 탐지하는 것과 달리 연결의 신뢰성을 향상 시킨다.
(2) 에너지 소모를 최소화하는 이웃노드 탐지기법
배터리기술의 더딘 발전으로 MANET과 무선센서 환경에서의 다양한 어플리케이션의 개발 을 제한하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 중국 베이징의 Tsinghua대학교와 홍콩대학 교 에서는 에너지 소모를 최소화하기 위해 neighbor discovery기법을 4가지로 분류하고 각각 의 기법에 대한 성능을 분석하는 연구를 진행하였다. 일반적으로 neighbor discovery protocol에서 노드는 각각 확률 값을 가지고 listen, transmit, sleep의 상태로 결정되는데 이 러한 상태를 결정하는 주기를 time slot으로 나누어 discrete time slot의 조합적인 특징을 이 용하여 neighbor discovery의 에너지소모를 최소화하는 연구를 하였다.
(3) 이웃노드 탐지 및 위치정보 검증기법
Location-aware service는 이웃노드들의 위치를 탐지하는 것을 요구한다. 그러나 이것은 적대적인 노드들에 의해서 쉽게 방해 될 수 있으며 먼저 신뢰성을 가진 노드들의 없다면 이웃 노드 탐지와 검증은 신뢰할 수 없다. 프랑스의 국립응용과학원(INSA de Lyon)은 잘못된 위
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치 정보로 인한 공격과 이웃노드들의 위치를 올바르게 탐지하기 위한 NPV(Neighbor Position Verification)을 제안하였다. 하나의 노드는 이웃노드들에게 위치정보를 얻을 수 있고 자발적으로 위치정보의 신뢰성을 평가하기 위해 이웃노드 간 협력체계를 구축하여 위치정보가 올바른 정보인지 검증을 하는 NPV기법을 제안하였다.
나. Vehicular Ad-hoc Network (VANET) WBSS 기반 neighbor discovery 기법
VANET에서는 도로를 따라 움직이는 차량단말간 협력을 기반으로 동작하는 네트워크이다. 따라서 유사한 이동패턴을 가진 차량단말의 시스템 파라미터를 취득하고 통신연결을 수립하는 과정이 필수적이다. 이로 인해 VANET 분야에서는 차량의 이동 특성과 통신 환경을 고려하 여 VANET에 최적화된 neighbor discovery 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지 만 VANET에는 열차운행 환경과 다른 이동 패턴을 가지고 있고 선행차량과 후행차량의 개념 이 존재하지 않으며 무결성 제공 요구사항이 존재하지 않기 때문에 VANET의 neighbor discovery 기법을 열차간 접속 무결성 확보기법으로 활용할 수 없다.
(1) 보안을 고려한 이웃 차량의 위치 탐지 기법
VANET에서는 이웃 차량의 위치를 탐지하는 것이 중요한 요구사항이다. 하지만 보안을 고 려하여 이웃 차량의 위치를 탐지하는 분산 기법들은 연구가 되지 않고 있다. 그래서 프랑스의 국립응용과학원(INSA de Lyon)에서는 오직 이웃 차량들의 정보교환만을 이용하여 보안적인 측면을 고려한 이웃 차량의 위치 탐지기법인 lightweight distributed protocol을 제안하였다. 이 연구에서 각 차량들은 broadcast를 이용하여 수집한 이웃 차량들 간의 거리 정보를 기 반으로 처음 메시지 교환을 시작한 차량(verifier)는 자신의 이웃차량들이 통신이 가능한 차량 인지 통신이 불가능한 차량인지를 식별하는 security test procedure를 수행하여 안전하게 통 신을 할 수 있는 이웃 차량을 식별한다.
(2) 차량 이동패턴을 고려한 802.11p 연결 간소화 프로토콜
VAENT에서는 차량의 높은 이동성을 고려하여 기존의 IEEE 802.11과 달리 노드와 AP간 의 연결을 간소화하는 프로토콜을 제안하였다. WBSS (WAVE Basic Service Set)은 핸드오 프과정에서 차량과 AP역할을 하는 RSU와의 데이터 교환을 더 효율적이고 시간을 단축하기 위해서 제안한 프로토콜이다. 하지만 이는 association과 authentication과정을 없애므로 핸드 오프에 소요되는 시간을 많이 단축시켰으나 보안적인 측면은 고려하지 않았다. IEEE 802.11i 표준에 정의된 다양한 보안적인 서비스를 VANET에 적용한 많은 연구가 이루 어 졌으며, 그 중에서도 pre-shared key와 centralized authentication방법이 VANET에 적용되 었다. 시뮬레이션을 통하여 802.11r 표준과 HOKEY, CAPWAP방법이 802.11i 표준에 정의된 보 안적인 기법보다 차량환경에서 더 좋은 성능을 보인다는 결과를 보였다.
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2. 이동통신 M2M Solution 분석
가. LTE D2D (Device to Device) 기법
Device-to-device(D2D)통신은 LTE 네트워크의 성능을 향상시키기 단말들이 기지국을 거 치지 않고 통신하는 기법으로 기지국의 주도하에 각 단말의 위치정보를 기반으로 이웃한 단말 간 이웃노드 탐지기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. LTE 환경에는 중앙의 기지국이 존재하고 있어 본 연구에 직접적으로 활용하기는 어렵다. 스페인의 IMDEA Networks Institute와 Carlos 대학교는 공동으로 D2D통신 범위를 2가지로 분류를 하였다. 이 분류기준 에 따르면 D2D통신은 Inband D2D와 Outband D2D로 분류된다.
(1) Inband D2D
Inband D2D는 cellular spectrum을 사용하는 통신으로 Underlay와 Overlay로 구분이 된 다. Underlay D2D 통신은 cellular와 D2D통신이 같은 무선자원을 공유하지만 overlay D2D 통신은 전용 cellular 자원이 주어지게 된다. 이때 Inband D2D통신을 사용하면 무선자원을 재 사용하고 D2D 사용자에게 적용 무선자원을 할당함으로써 주파수이용의 효율성을 향상시킬 수 있다. 하지만 D2D와 cellular통신이 같은 무선자원을 공유하기 때문에 간섭이 발생할 수 있다 는 단점이 존재한다.
(1) Outband D2D
Outband D2D는 D2D와 cellular통신간의 발생하는 간섭을 제거하기 위해서 제안되었으며 unlicensed spectrum을 이용한다. 이때 unlicensed spectrum를 사용하는 것은 추가적인 인터 페이스와 Wi-Fi Direct, Bluetooth같은 기술을 요구한다. 하지만 허가되지 않은 주파수를 사 용할 경우, 통제할 수 없는 특성 때문에 어려움이 발생할 지도 모른다. 이러한 문제를 해결하 기 위해서 controlled D2D와 autonomous D2D로 구분이 되어 연구가 진행되고 있다. D2D통신은 다음과 같은 측면으로 cellular network의 성능을 향상시키기 위한 연구들이 많 이 수행되었다.
나. Spectrum efficiency
현재 적절한 간섭관리, 자원할당 그리고 network coding기법을 사용함으로써 간섭을 줄여 spectrum의 효율성을 향상시킨 연구가 있다.
다. Energy efficiency
에너지 효율성을 높이기 위해서 cellular와 D2D모드를 switch하여 향상된 에너지를 얻는
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많은 알고리즘들이 제안되었다
라. Performance with QoS/Power constraints
QoS를 보장하고 제약되는 에너지를 고려하여 performance를 향상시키는 연구들도 진행되 고 있다.
3. 시스템 개발요구사항 작성
가. 임무의 시작에 따른 열차 등록
○ 열차의 기동시 노선 상에 운행하고 있는 열차에게 자신을 등록하여야 한다.
○ 기동된 열차는 노선 상에 운행하고 있는 열차로부터 운행정보 요청하여야 한다.
○ 노선 상에 운행하고 있는 열차는 운행정보 요청메시지를 수신하게 되면 자신의 운행정보 를 제공하여야 한다.
○ 열차는 등록정보를 운전자 MMI 및 ATS 관제로 제공하여야 한다.
나. 열차간 정보의 송수신
○ 열차는 주기적으로 노선상에 운행하고 있는 열차에게 자신의 정보를 제공하여야 한다.
○ 열차는 해당정보를 수신하여 운행정보에 반영하여야 한다.
○ 열차는 특정 열차의 주기적인 정보제공이 두절되었음을 판단하여야 한다.
다. 선행열차 탐색
○ 열차는 주기적으로 수신되는 운행정보를 통해 자신의 주행방향과 경로 상에 가장 가까운 선행열차를 결정하여야 한다.
○ 열차의 합류 또는 분기상황에서 새로운 선행열차를 결정하여야 한다.
라. 선행열차 탐색의 무결성 확인
○ 열차는 탐색된 선행열차의 무결성을 확인하여야 한다.
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○ 열차는 선행열차의 무결성이 훼손된 경우 즉시 안전하게 열차를 정지시켜야 한다.
바. 열차의 고장상황
○ 열차의 고장상황으로 인해 운행불가인 경우 고장열차의 후행열차와 선행열차 간 연결을 재구성하여야 한다.
사. 열차의 운행 종료에 따른 열차 등록 해제
○ 열차의 운행 종료시 노선상에 운행하고 있는 열차에게 자신의 등록 해제를 요청하여야 한다.
○ 모든 열차로부터 등록해제에 대한 승인 메시지를 수신할 때까지 해당 요청을 반복하여야 한다.
○ 열차의 해제정보를 운전자 MMI 및 ATS 관제로 제공하여야 한다.
4. 열차간 연결 상황에 대한 시나리오 도출
가. 임무의 시작에 따른 열차의 등록
차상 ATP는 멀티캐스트(multicast)와 유니캐스트(unicast) 통신을 모두 수행한다. 그리고 통신그룹이란 영업 노선(예:1호선)에 존재하는 모든 열차 간의 통신정보관리를 위한 논리적인 집합이며, 각각의 열차의 차상ATP는 해당 영업 노선에 운행 중인 열차의 통신정보 및 운행정 보를 DB화하여 ‘운행DB’에 관리한다. 차상ATP는 전원 인가 후 ATS에게서 임무시작 명령을 받고 운행을 시작한다. 이 때 차상 ATP는 운행 시작 시 자신이 투입될 노선의 통신그룹(해당 노선에 운행 중인 모든 열차가 등 록된 통신그룹)에 등록절차를 진행하는 ‘통신그룹 등록대기’상태로 설정되어 ‘통신그룹 등록완 료‘ 상태로 전환될 때 까지 운행을 시작하지 않는다. 신규 운행을 시작할 열차는 사전에 저장된 영업 노선의 멀티캐스트 주소를 이용하여 해당 영업 노선에 존재하는 모든 열차와 ATS에게 자신이 ‘운행을 시작하는 신규 투입 열차로 통신 그룹 등록요청’인 GS(Group Solicitation)메시지를 멀티캐스트로 해당 멀티캐스트 주소그룹 내에 열차들에게 전송한다. 멀티캐스트를 통해 GS메시지를 수신 받은 열차들은 자신이 소유한 통신그룹 정보인 운행 DB에 해당 열차의 정보를 추가하고, 자신의 운행DB 데이터를 GS메시지의 송신자주소로 ‘통
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신그룹 등록수락’인 응답메시지로 GA(Group Advertisement)메시지를 유니캐스트로 전송한 다. GA메시지를 수신 받은 신규 투입 열차는 GA메시지의 운행DB를 비교검사를 진행한다. 검사 조건은 다음과 같다.
○ 수신한 GA메시지의 운행DB 데이터를 비교한다. - 수신한 모든 운행DB 데이터의 열차ID와 등록된 열차의 수가 동일한지 비교
○ 수신한 운행DB 데이터의 열차ID, 열차IP, 열차 MAC Address를 기준으로 모든 열차의 GA메시지 송신여부 검사
위 검사를 수행하여 모든 열차의 운행DB 데이터가 같으며, 그 운행 DB 상에 존재하는 모 든 열차의 GA 메시지를 수신하였다면 신규 투입할 열차의 차상ATP는 자신의 운행DB에 열 차정보를 저장한 후 통신그룹 완료로 상태가 전환되고 운행을 시작하게 된다. 만일, GA 메시 지를 송신하지 않은 열차가 존재하거나 또는 GA메시지를 하나도 수신 받지 못하였다면 미리 정의된 횟수만큼 위 과정을 반복한다. 반복 후에도 동일한 상황이 발생한다면 ATS에 해당 내 용을 알려 관제사의 책임하게 수동제어로 열차정보를 설정하여 운행을 결정 한다.
[그림 3.2.1] 신규 투입 열차가 해당 열차 노선의 통신그룹 등록
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[그림 3.2.2] 신규 투입 열차의 해당 열차 노선의 통신그룹 등록프로세스 흐름
나. 열차간 정보 송수신 방법
해당 영업노선(예: 1호선)의 통신그룹에 등록되어 운행 중인 모든 열차는 미리 정의된 일정 주기 마다 자신의 운행정보를 담은 PR(Position Report)메시지를 모든 열차에게 멀티캐스트 로 전송한다. 신규로 투입하는 열차의 경우 ‘위치 초기화 구간’을 통과하지 않아 자신의 위치가 초기화 되 지 않은 열차는 자신의 위치를 garbage값으로 전송한다. 각각 열차가 전송한 PR 메시지를 수신 받은 열차는 송신한 열차의 위치와 진행방향, 진행 경로 등의 운행정보를 PR메시지로부터 수집하여 자신의 차상ATP의 운행DB에 갱신한다. 운 행DB를 갱신할 때마다 갱신된 데이터를 이용하여 해당 열차 위치를 자신의 운행지도에 Mapping하는 과정을 수행한다. [그림 3.2.3]은 PR 메시지를 수신 받은 열차가 운행DB를 갱신하면서 자신의 운행지도에 Mapping한 데이터를 시각화하여 나타내었다. 운행 중인 총 4대의 열차가 PR 메시지를 ‘Train N’열차로 송신하여, ‘Train N’열차가 각각의 열차 위치를 운행지도에 Mapping하고 진 행 방향과 진행 경로를 시각화한 예시이다. 차상ATP는 PR메시지를 주기적으로 송/수신하는데 자신의 운행DB에 존재하는 열차 목록 중 정의된 주기 안에 PR 메시지를 수신하지 못 하면 해당 열차의 PR 메시지 수신을 미리 정 의된 대기 시간만큼 대기한다. 만일, 대기 시간을 초과하면 ATS에 알림을 전달하고, 해당 열 차는 마지막으로 수신한 PR 메시지의 위치정보에 따라 해당 구간을 방호구간으로 지정하여 해당 구간으로 진입하지 않도록 한다.
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[그림 3.2.3] 열차 ‘Train N’의 지도데이터의 시각화 예제
다. 선행열차 탐색 방법
차상 ATP는 해당 노선의 통신그룹에 등록한 후 운행DB를 갱신할 때마다 자신의 지도에 열차의 위치를 mapping하고, 자신과 지리적으로 가까운 선행열차를 탐색 및 결정한다. 여기서 선행 열차는 자신의 운행경로가 같으며, 진행방향으로 선두에 존재하는 열차를 의미한다. 선행 열차는 [그림 3.2.4]에 도시한 것과 같이 탐색하고 결정한다.
[그림 3.2.4] 열차 ‘Train N’의 선행 열차 탐색 및 결정 방법
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라. 선행열차 탐색결과에 대한 무결성 확인 방법
차상 ATP는 정의된 짧은 시간마다 주기적으로 자신의 통신장치를 이용하여 D2D(Device to Device) 방식의 Discovery기능을 수행한다. D2D 통신방식은 Infra 통신방식과는 달리 통신장 치를 직접 통신하는 방법으로 자신의 Radio Coverage 안에 존재하는 주변 열차의 통신장치를 탐색하여 MAC Address 정보를 수집한다. 수집한 주변 열차 통신장치의 MAC Address를 자 신의 운행DB 데이터와 비교하여 해당 통신장치를 탑재한 열차를 찾고 앞 ‘3.3’에서 탐색 및 결 정한 선행열차와 주변열차들의 정보와 D2D로 탐색한 선행열차 및 주변열차정보와 동일한지 검 사한다. 즉, D2D를 이용하여 자신의 위치로부터 일정 Radio Coverage 안에 열차가 존재하는 지 확인하여 자신의 운행DB 중 선행열차와 주변열차 정보의 무결성을 확인한다.
[그림 3.2.5] 열차 Train N의 D2D방식의 선행열차 및 주변열차정보 무결성 확인 방법
5. 열차간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방안 수립
가. 열차의 분기 및 합류상황
열차의 분기상황에도 PR 메시지는 주기적으로 송/수신하고 있으며, 다른 선로로 분기하기 위해 사용하는 장치(분기기)를 이용하여 선로를 변경한다. 따라서 분기열차(Train N)는 분기 기를 제어할 수 있는 권한을 획득한 후 분기기를 작동시켜 선로를 변경하고 변경된 선로를 통 해 기존 선로(A)에서 다른 선로(B)로 이동한다. 이 시점에는 다른 열차가 해당 분기지점에 접속할 수 없으므로 A선로의 후행열차(Train N-1)는 현재 선로 변경 중 인 열차가 해당 분기기에 제어권한을 반환하기 전까지 분기구역에 진입할 수 없으며, B선로의 후행열차(Train N-3) 또한 현재 열차가 제어권한을 반환하기 전 까지 분기구역을 진입할 수 없다. 즉, 분기하는 열차(Train N)는 분기기의 제어권한을 획득하
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면 A선로와 B선로의 후행열차는 해당 분기기의 권한을 획득하지 못하여 분기구역을 진입할 수 없으며, 분기열차는(Train N) B선로로 완전히 이동된 후 분기구역을 완전히 빠져나오면 분기기의 제어권한을 반환한다. A선로의 후행열차(Train N-1)은 분기열차(Train N)이 분기구역에 진입하면서 분기열차 (Train N)의 PR메시지로부터 경로와 이동권한을 수신함으로써 분기열차(Train N)이 더 이상 자신의 선행열차가 아님을 파악하고 자신의 선행열차를 다시 탐색하여 결정한다. 마찬가지로 B선로의 후행열차(Train N-3)는 분기열차(Train N)가 분기구역에 진입하면서 분기열차(Train N)의 PR메시지로부터 경로와 이동권한을 수신함으로써 분기열차(Train N)이 자신의 경로상에 존재하는 새로운 선행열차임을 확인할 수 있다.
[그림 3.2.6] 열차 Train N의 분기 및 합류 상황에서의 선행열차 탐색 및 결정
나. 열차의 고장상황
특정열차의 고장 발생 시 해당 열차는 PR메시지를 전송할 수 없는 상태일 것이며, 정상 운 행 중인 열차는 고장 열차의 PR메시지를 수신하지 못 한다. 따라서 운행 중인 열차는 해당 고장 열차가 전송한 마지막 PR메시지의 위치정보을 기준으로 방호구간을 지정하는 방법은 고
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장복구불가 상황과 고장복구가능 상황 모두 공통으로 적용되며, 고장에서 복구하였을지라도 고 장에서 복구된 열차가 위치초기화과정을 수행하지 못하여 PR메시지의 위치정보 값이 Garbage값으로 전송되면 해당 PR메시지를 받은 모든 열차는 기존에 설정한 방호구역을 해제 하지 않는다.
(1) 고장 복구불가, 대피선으로 견인 후 운행재개
열차의 고장이 발생하고 그 고장을 복구할 수 없는 경우, 다른 열차들은 고장 열차의 PR메 세지 미수신에 따른 이전 위치를 방호구간으로 지정한다. 따라서 고장 열차의 후행 열차의 경 우 자신의 경로 앞에 방호구간이 있으므로 해당 구역을 진입할 수 있는 이동권한을 얻지 못하 여 해당 구역 전에 멈추어 대기한다. 고장 열차의 복구 불능 상황으로 ATS 관제에서는 대피선으로 안전하게 이동시킨 후 관제 사의 책임하에 열차 삭제(ATD: ATS-Train Deletion)메시지를 해당 영업 노선에 운행 중인 모든 열차에게 멀티캐스트로 전송한다. ATD 메시지를 수신 받은 열차들은 ATD 메시지에서 고장 열차 ID를 취득하여 자신의 운 행DB에서 고장열차정보를 삭제하고, ATD메시지의 응답으로 열차 삭제 완료(RATD: Response ATS-Train Deletion)메시지를 ATS로 유니캐스트 전송한다. ATS는 자신이 알고 있는 모든 열차에게서 RATS메시지 응답이 오지 않을 경우 다시 모든 열차에게 다시 ATD메 시지를 전송하며, 모든 열차에게서 RATD 메시지를 수신하면 견인이 완료되어 운행가능 상태 로 판단하여 정상 운행을 진행한다.
[그림 3.2.7] 복구불가 고장 열차에 대한 해당 열차 노선의 통신그룹 해제 흐름
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(2) 고장 복구 후 운행재개
열차의 고장이 발생하고 그 고장을 복구할 수 있는 경우는 열차의 등록과정부터 다시 수행 한다. 열차의 고장이 복구 된 후 차상ATP의 전원이 인가되면 차상ATP는 통신그룹에 등록되 었던 정보와 운행DB가 모두 초기화된 상태이다. 따라서 전원 인가 후 차상ATP는 GS메시지 를 해당 영업 노선에서 운행 중인 열차에게 전송하고, GS메시지를 수신한 열차는 자신의 운 행DB 내용을 담은 GA메시지를 응답으로 전송한다. 운행DB 내용을 수신한 고장복구열차는 운행DB 내용을 비교하고, 모든 열차의 GA메시지를 수신한지 체크하는 등록절차를 수행한다. 통신그룹 등록완료 후 ATS 관제사의 책임 하에 열차를 수동으로 운행함으로써 위치초기 화를 수행하여 PR메시지의 위치정보 값을 정상적인 위치값으로 입력하여 PR메시지를 전송한 다. 운행 중인 다른 열차의 차상ATP는 고장으로 판단한 열차가 송신한 PR메시지의 위치정보 값이 garbage값이면 설정해두었던 방호구간을 풀지 않으며, 정상적인 위치 정보값으로 PR메 시지가 수신되면 방호구간을 해제한다.
[그림 3.2.8] 복구된 고장 열차에 대한 해당 열차 노선의 통신그룹 재등록 흐름
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6. 열차간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리즘 유형 분석
가. Neighbor discovery in MANET
미국 MIT 대학교에서는 무선 이동 네트워크 (Mobile Ad-Hoc Network, MANET) 의 노 드 이동으로 인한 연결 관계가 빈번하게 단절되는 환경에서 충분한 시간 동일 지역 내에 머물 것으로 예상되는 이웃 노드와 그렇지 않은 단말들을 분류하고 이러한 분류를 활용해 데이터 전달의 신뢰성과 신속성을 향상시키는 basic neighbor discovery algorithm과 uniform neighbor discovery algorithm을 제안하고 [그림 3.2.9]와 같이 이 알고리즘을 기존의 TCP/IP 계층구조에 결합시키는 방안을 연구하였다.
[그림 3.2.9] System block diagram
본 연구에서 고려하는 MANET 환경은 전장같이 여러 개의 국소 영역으로 분할되어 있고 각 노드들은 다양한 이동 패턴을 가지며 이동 경로가 사전에 설계되어 각 노드별로 자신의 시 간별 이동경로를 인지하고 있다고 가정한다. 다시 말해 어떤 단말들에 입력된 이동경로는 빠 른 속도로 이동하며 영역을 빈번하게 바꾸는 반면 어떤 단말들은 영역을 바꾸지 않고 장시간 동안 동일한 위치에 머무른다. 네트워크 노드들이 전체적으로 후자와 같은 단말들이 이웃관계를 맺는 경향을 가지면 네트 워크가 안정되어 높은 데이터 전송 신뢰성이 보장되는 반면 전자와 같은 단말과 이웃관계를
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맺는 경향을 가지면 네트워크가 불안정해 데이터 전송 신뢰성이 떨어진다. 따라서 이 연구는 MANET상의 각 단말이 영역 변화가 빈번하지 않은 단말을 탐색해 이웃관계를 맺도록 하는 basic neighbor discovery algorithm를 먼저 제시하였다. Basic neighbor discovery algorithm에서 각 노드는 새로운 영역으로 이동하면 그림 3-2-2와 같이 join request를 브로드캐스트하여 주변 노드들에게 이웃관계를 맺을 것을 요청 한다. 이 메시지에는 자신이 이 영역을 떠날 것으로 예상되는 시간 정보가 담겨 있다. 한편 join request 메시지를 수신한 노드는 독자적으로 이 노드와 이웃관계를 맺을 것인지 여부를 판단하여 이웃관계를 맺는 것이 유리한 경우 join reply message를 전송하여 이웃관계 요청 을 수락한다. 한편 영역을 떠나고자 하는 단말은 그림 3-2-3와 같이 leave 메시지를 주변 단 말들에게 전송하여 자신과의 이웃관계가 더 유효하지 않을 것임을 알린다. 이를 수신한 이웃 단말들은 자신의 queue 영역을 떠나고자 하는 단말에게 보낼 메시지에 더 높은 우선순위를 부여하여 이를 해당 노드와의 물리적 연결관계가 단절되기 전에 신속히 전송한다. 이 알고리즘의 문제점은 위치영역을 빈번하게 변경하는 단말들을 네트워크 구성에서 배제한 다는 점이다. 이러한 단말들을 적절히 활용하면 멀리 떨어진 두 영역 내 단말간 통신을 신속 하게 수행할 수 있다. 하지만 basic neighbor discovery algorithm은 이러한 가능성 역시 배 제한다. 본 논문에서 제안한 uniform neighbor discovery algorithm은 basic neighbor discovery algorithm의 문제점을 보완하는 알고리즘이다. Uniform neighbor discovery algorithm은 basic neighbor discovery algorithm 같이 기 존에 제시된 다수의 neighbor discovery protocol (NDP) 을 결합한 기법이다. 각 NDP 모듈 들은 message processing (MP) unit과 output adaptor (OA) unit을 가지고 있다. MP는 NDP 별로 이웃관계 변경 시 적합한 메시지를 생성해 전송하며 OA는 각 NDP 별로 이웃관 계 가능여부를 상위계층으로 전달하는 역할을 한다. OR-Combiner는 각 OA가 전송한 이웃관 계 가능여부 정보를 활용해 최종적으로 주변 노드와 논리적 연결관계를 수립할지 여부를 결정 한다. 본 논문에서 가정하는 환경은 철도통신네트워크와 달리 2차원 평면이다. 또한 이웃관계가 물리적 근접성과 동일 영역 유지 가능성을 기반으로 관리되는데 이는 선로상 선후관계에 기반 해 이웃관계를 유지해야 하는 철도통신네트워크에 부합하지 않다.
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[그림 3.2.10] Basic neighbor discovery algorithm (join)
[그림 3.2.11] Basic neighbor discovery algorithm (leave)
나. VANET의 neighbor discovery and clustering
(1) Neighbor discovery in VANET
인도에서는 VANET(Vehicular Ad-Hoc Network)에서 collision attack을 detect하고 correct하는 것에 대한 문제점을 해결하고 차량(Node)의 보안을 향상시키는 방법에 대해서 다 루는 새로운 방법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 충돌탐지기반의 이웃탐색 모델(collision detection-based neighbor discovery model)은 이웃차량(노드)의 행동을 관찰하기 위해서 local monitoring을 사용하였다. NDA-CDC(Neighbor Discovery and Aloha based Collision Detection and Correction)은 충돌하는 차량(노드)들을 correcting하는데 걸리는 delay를 줄이기 위해서 aloha기반의 collision correction을 사용한다.
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기존에 논문들은 broadcasting rate를 향상시키기 위해 early warning intelligent broadcasting algorithm을 제안하였지만 broadcasting을 할 때 도로의 상태를 고려하지 않았 다는 문제점이 있었다. 그래서 본 연구는 NDA-CDC를 neighbor discovery 알고리즘에 적용 하여 VANET환경에서 패킷 전송에 대한 보안적인 문제를 해결하였다. [그림 3.2.12]는 NDA-CDC에 대한 block diagram이다. 그림에서 보이는 것과 같이 NDA-CDC는 VANET환경에서 colliding attack을 detect하고 correct하기 위해서 설계 되었 다. 이는 collision detection and correction의 delay time을 줄이기 위한 목적으로 차량들에 의해서 수집된 센서 데이터들이 저장되어있는 routing table을 사용한다. 또한 패킷의 보안성 을 향상시키기 위해서 전송되어야 하는 패킷을 가까이에 있는 이웃 차량들과 공유하고 이웃지 역으로 전파시킨다. NDA-CDC 프레임워크는 3개의 파트로 분할되었다. 첫 번째는 Collision Detection-based Neighbor discovery이고 두 번째는 위치에 기반하여 이웃 차량을 탐색하는 Neighbor discovery algorithm based on location 그리고 마지막 세 번째는 aloha-based collision correction으로 분할되어 있다.
[그림 3.2.12] Block diagram of Neighbor Discovery based Collision Detection and Aloha-based collision correction
(가) Collision Detection-based Neighbor discovery
먼저 VANET에서 collision attack을 탐지하는 대표적인 방법은 이웃 차량을 관찰하는 것 과 차량들의 local monitoring을 관찰하는 것 이다. Local monitoring이라는 것은 이웃차량들 에서 수행되는 메시지 전송이나 data traffic을 효율적으로 감시하는 것을 말한다. 실제 동작되는 과정은 VANET환경에서 시간 t에 차량이충돌을감지하면주변에있는차량에게 자신의정보와현재위치, 현재 시간 등의 정보를 포함하는 충돌 경고 메시지를 보내게 된다. 일 단 차량이 충돌경고 메시지를 받으면NDA-CDC는 수집된 센서 데이터를 이웃차량들이 있는
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. t+i , 지역에 전달한다 그리고 만큼 시간이 흘렀을 때 차량은 충돌경고메시지에 포함된 위치 . . 정보에 대한 타당성을 검증한다 검증이 완료되면 와 사이에서 데이터 교환이 수행된다
[그림 3.2.13] Neighbor discovery based on changed location
[그림 3.2.13]에 (a)는 변화된 위치에 기반한 neighbor discovery를 나타내고 (b)는 위치 변 화가 없을 때의 neighbor discovery를 나타내고 있다. 이는 위치에 기반하여 이웃 차량들을 탐지하는 것을 의미한다. 이때 충돌을 탐지하는 과정은 위에서 설명한 것과 같이 먼저 충돌 메시지를 전송하고 메시지 안에 포함된 위치정보의 타당성을 검증한 뒤에 검증이 완료되면 데 이터 교환을 수행하여 충돌이 발생한 차량의 위치를 탐색한다.
(나) Neighbor discovery algorithm
NDA-CDC에서 보안성을 향상시키기 위한 목적으로 local information을 사용한 neighbor discovery algorithm을 제안하였다. 해당 알고리즘은 collision detection과정에서 차량(노드)의 위치가 타당한지를 검증하는 과정이 수행되고 인증된 차량이라고 가정한 상태에 서 가까이 있는 차량과 데이터를 공유하는 원리를 기반으로 동작한다. 즉, 아래 그림 9의 알고 리즘처럼 가까이 있는 이웃 차량의 위치를 비교하여 이웃차량을 탐지하는 간단한 알고리즘이 다.
(다) Aloha-based Collision Correction
위에서 설명한 collision detection-based neighbor discovery방법은 충돌경고 메시지에 포 함된 차량의 위치정보가 올바르다고 가정하지만 만약 의도적으로 collision attack을 수행하는 차량(노드)이 잘못된 위치정보를 사용하는 경우에 대비하여 aloha-based collision correction 모델을 제안하였다. 본 논문에서는 시간 간격 T를 여러 slot으로 분할하고 각 message들을 slot의 시작지점에서 전송을 한다. 이때 차량은 자신의 ID와 차량의 근접확률을 포함하는
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SAFETY message를 broadcast하여 collision을 탐지한다. 본 논문에서 가정하는 환경은 주변의 차량정보를 확인하기 위해서 충돌경고메시지를 브로드 캐스트하여 전송을 하는데 이는 메시지를 전송하는 차량의 전송범위 내에서만 가능한 이야기 이다. 하지만 철도통신네트워크상에서 각 열차들은 일정간격을 두고 운행을 하기 때문에 주변 에 있는 차량의 위치를 탐색하기 어려울 것이라고 생각된다. 따라서 본 연구에서 사용하는 방 법으로는 모든 열차의 정보를 수집하기에는 어려움이 있을 것이라고 생각된다.
[그림 3.2.14] Neighbor discovery algorithm
(2) Clustering in VANET
(가) A Fast Clustering Algorithm for VANETs
해당 논문은 VANET(Vehicular Ad-Hoc Network)에서의 차량의 특징들로 인한 연결상태 가 좋지 않고 네트워크 토폴로지가 빈번하게 변하는 환경에서 클러스터 구조를 안정화 시키기 위해 클러스터 헤드(Cluster head)와 클러스터 멤버(Cluster member)들의 선출과정을 최소화 하는 Fast Clustering scheme을 제안하였다. 또한 클러스터 형성 과정을 가속화 하기 위해서 Transmission range와 road density를 통해 하나의 네트워크를 작은 클러스터들로 분할하고 이동 방향과 상대적인 속도 상대적인 거리와 같은 변수를 통해서 클러스터 헤드가 될 자격이 있는지를 결정하여 클러스터 형성을 수행하였다. 본 연구에서 고려하는 VANET환경은 차량의 특징들로 인해 동적으로 변화하는 네트워크 환경에서 긴급 메시지를 전달하여 사고를 방지하는 것을 목표로 하고 있다. 그러나 이러한 상
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황에서 도로를 전체의 네트워크로 본다면 네트워크가 불안정하여 데이터 전송 신뢰성이 떨어 지게 되고 이는 사고로 이어 질 수가 있다. 따라서 이 연구는 VANET환경에서 하나의 네트 워크를 다수의 클러스터로 분할시키고 해당 클러스터들의 안정화시키고 차량의 밀도가 낮은 환경에서 네트워크의 단절을 피하는 것을 목적으로 fast clustering algorithm을 제시 하였다. Fast clustering algorithm은 location기반의 알고리즘이다. 모든 차량들은 GPS(Global Positioning System)을 통해서 자신의 위치와 속도를 결정할 수 있고 주변의 차량들과 서로 통신을 하여 [그림 3.2.15]와 같은 형식의 HELLO 메시지를 교환하여 이웃 차량의 목록을 만 든다.
[그림 3.2.15] HELLO packet structure
이 메시지는 주기적으로 브로드캐스트를 이용하여 교환이 되며 차량은 direction 필드를 확 인하여 자신과 같은 방향으로 이동하는 차량인지를 판단하고 같은 방향으로 이동하는 차량이 라면 자신의 이웃 차량 목록에 추가한다. 그리고 state 필드를 통해서 현재 해당 차량이 클러 스터에 속해있는지 아닌지 여부를 판단할 수 있다. [그림 3.2.16]과 같이 클러스터에 속하지 않은 standalone 차량(SV)이 자신을 기준으로 위 치에 기반하여 zone을 구분하여 각 zone 차량에게 메시지를 보내어 클러스터 가입 요청을 한 다. 이 메시지에는 자신과 주변 차량과의 최소 및 최대 거리에 대한 정보가 담겨있다. 해당 메 시지를 받은 차량들은 클러스터 헤드를 선출하는 과정을 수행한다. 이때 새로운 클러스터가 선출이 되면 브로드캐스트를 통해서 클러스터 멤버들에게 알리게 된다.
[그림 3.2.16] Zone Division
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이 알고리즘은 도로 전체를 하나의 네트워크로 보지 않고 zone으로 구분하여 빠르게 클러스 터를 구축한다는 것을 주장하고 있지만 실제 상황을 생각해보면 빠르게 움직이는 차량과 언제 자신의 범위를 벗어날지 모르는 상황을 고려하지 않고 차량들의 상대적인 속도와 거리만을 고 려하고 브로드캐스트로 메시지를 교환하여 클러스터를 형성한다는 주장은 실제 환경을 고려하 지 않고 단순화하여 접근한 것으로 밖에 볼 수 없다. 본 논문에서 가정하는 환경은 선로상 선후관계에 기반하여 예측가능 한 철도통신네트워크와 달리 도로상에서 차량의 움직임을 예측할 수 없는 상황에서 클러스터를 형성하는 알고리즘은 철도통신네트워크에 부적합하다고 판단된다.
(나) Vehicular Multi-hop algorithm for Stable Clustering in Vehicular Ad Hoc Networks (VMaSC)
해당논문은 multi-hop 통신을 통해서 이웃 차량들과 속도 차이가 제일 작은 차량을 선택하 는 새로운 clustering technique을 제안하였다. 기존의 연구들은 차량간의 거리와 위치와 같이 유사성을 가진 차량들끼리 one hop으로만 클러스터를 형성하는 연구에 집중하였는데 이것은 VANET의 특징 중 하나인 차량의 높은 이동성으로 인한 안전성을 완전히 고려했다고 볼 수 없다. 그래서 본 연구는 [그림 3.2.17]과 같이 새로운 mobility metric들을 정의하여 차량들의 유사성을 판단하여 안정적인 multi-hop cluster를 형성하는 새로운 알고리즘을 연구하였다.
[그림 3.2.17] Clustered network topology
[그림 3.2.17]은 3개의 클러스터에 대한 상황을 보여주고 각각 1-hop, 2-hop, 3-hop에 대한 상황을 나타내고 있다. 해당 연구의 목적은 네트워크에서 클러스터를 형성하는데 사용되는 cost를 줄이기 위해서 클러스터 헤드의 수를 최소화하고 클러스터 헤드의 지속기간을 최대화 하는 것이다. 먼저 모든 차량들은 주변의 차량들과 HELLO packet을 교환하면서 클러스터 형성에 관련 된 정보들을 수집한다. 그 정보는 차량의 이동방향, 현재 상태, 현재 속도, 현재 hop counter
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등이 있다. 먼저 차량은 주변 차량들이 같은 방향으로 이동하는 지를 먼저 확인한다. 그 이유 는 같은 방향으로 이동하는 차량들이 많을수록 클러스터 헤드의 지속시간이 최대화 될 수 있 기 때문이다. 또한 같은 방향으로 이동하는 이웃 차량들과의 상대적인 속도에 대한 평균을 계 산하여 차량의 상대적인 이동성을 파악할 수 있다. One-hop에 있는 차량들뿐만 아니라 multi-hop에 있는 차량들을 고려한다면 클러스터를 형 성했을 때 더욱 안정된 클러스터가 될 수 있고 클러스터 유지시간이 더 길어지는 반면에 one-hop의 범위를 벗어나는 차량들의 이동성을 고려해서 클러스터를 형성하면 클러스터를 형 성할 때 더욱 많은 것을 고려해야 하고 그에 따라 더 많은 통신을 수행해야 하므로 overhead 가 증가할 것이다. 따라서 이 연구는 주변 차량들과 통신을 하는 클러스터 헤드의 수를 최소 화하여 통신에 대한 overhead를 줄이도록 하였다. 본 논문은 VANET환경에서는 차량의 높은 이동성으로 인해 도움이 될 것으로 생각된다. 하지만 철도통신네트워크에서는 열차들이 일정한 간격, 시간으로 선로상을 따라서 이동을 하기 때문에 무선환경에서 multi-hop을 고려하기는 어려울 것으로 생각된다. 따라서 철도통신네트 워크에서는 one-hop을 고려해야 하고 해당 논문에서 제안한 클러스터 헤드를 오랫동안 유지 할 수 있는 알고리즘은 철도통신네트워크에서 적절하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
7. 열차간 연결 무결성 확보를 위한 알고리즘 개발
가. 개요
열차 간 연결 무결성 확보를 위한 시스템 프레임워크를 개발하는데 있어서 멀티캐스트 기반 의 알고리즘을 개발하였다. 유니캐스트 방식과 마찬가지로 기존의 지상 ATP없이 차상 ATP 만으로 열차의 서비스를 유지하려면 각 열차들의 정보를 실시간으로 교환하여 이를 바탕으로 열차를 운행하여한다. 유니캐스트 방식에서는 선행 후행간의 연결을 맺고 위치정보 및 운행에 필요한 위치정보를 공유 하였다면, 멀티캐스트 방식에서는 운행 중인 열차들이 멀티캐스트 주 소로 자신의 정보를 보내고 멀티캐스트 주소를 Listen하고 있는 열차들이 해당 정보를 수신하 고 이를 바탕으로 열차운행을 한다. 멀티캐스트 방식을 이용하면 멀티캐스트 주소를 Listen하 는 모든 열차에게 정보를 보낼 수 있어 유니캐스트 방식보다 훨씬 안정성이 높고, 운행 알고 리즘도 단순하지만 모든 열차에게 메시지를 보냄으로 인해 전체적인 네트워크 측면에서는 효 용성이 떨어지게 된다. 따라서 멀티캐스트 방식에서의 주요 Issue는 멀티 캐스트 방식울 이용 하므로 인해 얻는 안정성은 유지한채로 네트워크의 효율성을 높일 수 있는 방법이라 할 수 있 다. 또한 멀티캐스방식에서는 모든 열차가 주기적으로 메시지를 전송하기 때문에 메시지를 수 신하고 서비스를 수행하는데 Delay가 크면 Overflow가 발생할 수 있다. 따라서 향후 연구에 서는 시뮬레이션을 통해 전송 주기, 재전송 횟수등과 같은 값들을 실험적인 값을 도출 하여야 한다. 멀티캐스트 환경을 묘사하면 아래의 [그림 3.3.18]과 [그림 3.3.19]와 같다고 할 수 있다.
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[그림 3.2.18] 멀티캐스트
[그림 3.2.19] 멀티캐스트 시퀀스 다이어그램
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나. 운행개시
열차가 운행을 개시하게 되면 운행에 필요한 DB에 정보가 없다. 따라서 운행을 개시할 열 차는 Request메시지를 멀티캐스트 주소로 전송하여 메시지를 수신한 열차들로부터 Response 메시지를 수신한다. 이때 Request메시지에는 열차자기 자신의 Train_ID, IP_Address, Position, Direction이 담겨 있으며 Response메시지는 해당메시지를 전송하는 열차의 DB의 모든 정보(Train_ID, IP_Address, Position, Direction, Condition)를 담아 송신한다. 이때 Request메시지는 멀티캐스트 방식으로 전송을 하며 Response메시지는 Request메시지에 담긴 IP_Address로만 유니캐스트 방식을 통해 전송한다. 이와 같은 방법으로 운행을 개시하는 열 차는 선로상의 운행중인 모든 열차의 정보를 얻고 이를 바탕으로 운행을 시작하게 된다. 아래 [그림 3.2.21].은 상황을 시간의 흐름에 따라서 표현한 시퀀스다이어그램이다. 운행을 개시하는 NEW열차가 Request메시지를 멀티캐스트 주소로 전송한다. 멀티캐스트 주소로 메시지를 전송 하였으므로 멀티캐스트 주소를 Listen하고 있는 1, 2, 3열차들은 Request메시지를 수신하게 된다. Request메시지를 수신한 1, 2, 3 열차들은 New열차에게 Unicast방식으로 Response메시지를 전송한다.
[그림 3.2.20] 멀티캐스트 운행개시
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[그림 3.2.21] 멀티캐스트 운행개시 시퀀스다이어그램
운행개시 상황에서 메시지를 송신하는 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. 멀티캐스트주소 Send / Receive Socket을 생성한다. B. 모든 열차에게 Request메시지를 N회 전송한다. B-1. Send Socket으로 (멀티캐스트 주소로) Request메시지 전송. B-2. Request메시지에는 자신의 위치 정보가 포함되어 있음. C. Response메시지를 수신하면 운행DB를 업데이트 한다. D. 자신의 위치와 가장 가까운 열차를 선행열차 후행열차로 지정한다.
운행개시 상황에서 메시지를 수신하는 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. Request 메시지를 수신하면 새로운 Send Socket을 생성한다. B. 자신이 가지고 있는 운행 DB를 Response메시지에 담아 응답하고 Send Socket을 닫는 다. B-1. Response메시지는 생성한 새로운 Send Socket을 통해 유니캐스트로 전송 B-2. 운행 DB에는 자신이 파악하고 있는 열차의 정보가 담겨 있음. C. 선/후행 열차를 찾고 선행 후행이 바뀐 경우 새로운 선/후행 열차를 DB에 업데이트 한 다.
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다. 운행중
열차가 운행을 개시하게 되면 열차들은 주기적인 Advertisement메시지를 전송하면서 서로 의 위치 정보, 방향정보 등의 운행에 필요한 정보들을 주고받는다. 이때 Advertisement메시지 를 전송하는 주기를 짧게 하여 열차들이 마치 실시간으로 운행에 필요한 정보를 주고받는 것 과 같은 효과를 주어 열차 운행에 안정성을 높여준다. Advertisement메시지는 멀티캐스트 주 소로 전송을 하기 때문에 이는 자신의 정보를 멀티캐스트를 Listen하고 있는 모든 열차, 즉 운행 중인 모든 열차에게 준다. 따라서 모든 열차들은 선로상의 모든 열차들의 정보를 거의 실시간에 가깝게 회득하고 있으므로, 안정성이 굉장히 높다. [그림 3.2.22]는 운행 중인 열차들 이 멀티캐스트방식으로 자신의 정보를 보내는 환경을 묘사하였고, [그림 3.2.23].은 운행 중인 열차들이 메시지를 주고받는 시퀀스 다이어그램이다. 위의 [그림 3.2.22] 환경에서 보면 1, 2, 3, 4 열차들이 운행 중인데 2번 열차가 Advertisement메시지를 보내는 주기가 되어 멀티캐스트 주소로 Advertisement메시지를 송신 하고 있는 모습이다. 멀티캐스트 주소로 Advertisement메시지를 송신 하였으므로 멀티캐스트 주소를 Listen하고 있는 1, 3, 4열차들은 2번 열차가 송신한 Advertisement메시지를 수신하게 된다.
[그림 3.3.22] 멀티캐스트 운행 중
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[그림 3.2.23] 멀티캐스트 운행 중 시퀀스다이어그램
운행중 상황에서 메시지를 송신하는 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. 주기적으로 자신의 위치정보를 Advertisement메시지에 담아 전송한다. A-1. Send Socket으로 (멀티캐스트 주소로) Advertisement메시지 전송. B. Advertisement메시지를 전송 전 각 열차들의 메시지 수신 시각을 확인한다. B-1. 메시지 N회 미수신시 해당열차 위치를 방호구간으로 설정한다. B-2. 메시지 K회 미수신시 해당열차 위치를 방호구간으로 설정한다. B-3. 모든 열차의 메시지 미수신시 본인의 고장으로 판단하여 멈춘다.
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운행중 상황에서 메시지를 수신하는 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. 수신한 Advertisement메시지의 내용을 바탕으로 DB를 업데이트한다. B. 자신의 선/후행 열차에 변경사항이 있는 경우 DB를 업데이트한다. C. 선/후행 열차의 위치 정보를 통해 열차간 간격을 조절한다. C-1. 후행열차가 가까운 경우 열차 운영 System에 보고한다. C-2. 선행열차의 간격이 안전거리 보다 작을 경우 열차 운영System에 보고한다.
라. 분기점 진입상황
멀티캐스트 방식에서는 Advertisement메시지를 통해 운행 중인 모든 열차들의 위치 정보를 파악하고 있다. 따라서 멀티캐스트 방식에서는 분기점에서의 특별한 열차 간 통신은 없고 단 지 기존의 Advertisement메시지를 주기적으로 보내 주면 된다. 단지 분기점에 도달한 열차들 은 자신의 DB에서 선행 후행 열차를 탐색하고 변경된 선행 후행 열차와의 안전거리를 유지하 며 운행 하면 된다. [그림 3.2.24]는 분기점 환경을 표현한 그림이며 분기점에서의 시퀀스다이어그램은 운행 중 상황과 같다. [그림 3.2.24]에서 2번 열차는 분기점에 도달 하였으므로 자신의 DB에서 자신의 진행방향에 맞는 선행 열차를 탐색하고 이를 바탕으로 운행을 진행한다. 분기점 상황에서 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. 주기적으로 자신의 운행DB를 Advertisement메시지에 담아 전송해야 한다. A-1. Send Socket으로 (멀티캐스트 주소로) Advertisement메시지 전송한다. B. 분기 지점 통과 후 운행DB를 바탕으로 자신의 선/후행열차를 업데이트한다..
[그림 3.2.24] 멀티캐스트 분기점 진입상황
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마. 복구 불가능한 고장상황
[그림 3.2.25]는 복구 불가능한 열차를 대피선로 대피 시킨 상황을 나타내고 있다. 복구 불 가능한 열차 상황에서 열차들은 고장 난 열차에 의해 모든 열차들이 제자리에 멈추어 있게 된 다. 고장 난 열차가 대피선로로 빠진 후 ATS에서 deletion메시지를 수신하게 되면 고장 난 열차를 DB에서 삭제하고 새로운 선행 후행 열차를 검색 하게 된다. 선행 후행 열차 탐색이 완료 되면 해당 정보를 바탕으로 운행을 개시하게 한다. 이때 deletion메시지는 선행 열차를 지우는 명령을 수행하므로 보안이 필요하다. [그림 3.2.25]에서 고장 난 3번열차가 대피선로로 빠지게 되면 ATS에서 ATS-Deletion메 시지를 1 2 3 4 모든 열차에게 전송하게 되고, 이를 수신한 열차들은 자신의 DB에서 고장 난 3번열차를 제거한 후 새로운 선행 후행 열차를 탐색한다. 위의 경우에서는 2번 열차의 선행열 차가 4번으로 변경 되게 되고 4번 열차의 후행열차는 2번열차로 변경되게 된다. 이와 같이 선 행 후행 열차 탐색이 끝난 후 운행을 재개 한다. [그림 3.2.26]은 복구 불가능한 열차상황에서의 시퀀스 다이어그램이다.
[그림 3.2.25] 멀티캐스트 복구 불가능한 고장상황
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[그림 3.2.26] 멀티캐스트 복구 불가능한 고장상황 시퀀스다이어그램
복구 불가능한 열차 고장 상황에서 고장 난 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. 관제실 고장사실을 알린다(통신기기가 정상적으로 작동하는 경우). A-1. 통신기기가 고장 난 경우 관제에 보고가 안되고 있으므로, 관제에서 고장 유 무 판단한다.
복구 불가능한 열차 고장 상황에서 메시지를 수신하는 열차가 취해야 할 Action은 다음과 같다. A. ATS – Train Deletion 메시지를 수신하면, 고장 난 열차를 운행DB에서 제거한다. A-1. ATS – Train Deletion메시지는 멀티캐스트를 이용한다. B. 운행DB를 통해 새로운 선/후행을 찾고 찾고 변경사항이 있는 경우 DB를 업데이트 한 다. C. 운행을 재개한다.
8. 열차간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계
가. 메인 시나리오
아래의 main함수는 열차 간 무결성 확보를 위한 통신 과정을 나타낸 것이다. 통신과정은 멀 티캐스트를 사용한다. 앞선 유니캐스트 방식과 다르게 멀티캐스트 방식은 소켓을 멀티캐스트주소를 통해 만들어 준다. 공통된 멀티캐스트 주소로 소켓을 만들어 Create해주게 되면, 열차들은 멀티캐스트 주소 로 메시지를 보냄으로써 멀티캐스트주소를 공유하는 모든 열차가 해당 메시지를 수신할 수 있 다.
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[그림 3.2.27] 멀티캐스트 메인시나리오
나. 주요기능
(1) Wakeup() Wakeup() 함수는 열차가 전원이 처음 켜졌을 경우에 Function Call되는 함수이다. 이 함수 의 주요 목적은 멀티캐스트 기반의 통신에서 필요한 Constant Value들을 초기화 시켜주는 역 할을 한다. 예를 들면, 멀티캐스트 주소, 재전송 횟수 등 이다. 초기화 시키는 방법은 변수들의 값이 저장되어있는 파일을 열어 파일의 내용을 읽음으로써 초기화를 시켜주고 초기화가 끝나 면 파일을 닫아준다. 이와 같은 방식으로 변수를 초기화시켜주면 열차의 상수값 들에 변화가 생겼을 때 파일을 업데이트 하므로ㅆ 열차들을 모두 업데이트 시켜줄 수 있다는 장점이 있다.
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[그림 3.2.28] 멀티캐스트 Wakeup()
(2) SendRequestMessage(m ax , )
SendRequestMessage함수는 Request 메시지를 전송하는 함수이다. Request메시지는 열차 가 처음 선로에 들어오게 되면 다른 열차에 대한 아무런 데이터도 가지고 있지 않은데, 이때 Request메시지를 멀티캐스트 주소로 보냄으로써 즉, 멀티캐스트 주소를 듣고 있는 모든열차에 게 메시지를 보내 자신이 가지고 있는 DB정보를 요청하는 메시지이다. SendRequestMessage함수는 다음과 같은 동작을 수행한다. Train_ID, IP_Address, Position, Direction을 가지고 Request메시지를 만들어 준다. 이때, Train_ID, IP_Address, Position, Direction는 자기 자신의 열차에 해당하는 내용이다. 이와 같이 Request메시지를 구 성하는 이유는 모든열차에게 Request메시지를 보내지만 수신을 할때에는 Request메시지에 보 내느 자신의 IP_Address로만 Unicast로 메시지를 수신하기 위함이다. 이와 같은 방법으로 네 트워크의 부하를 줄여준다. 또한 Train_ID, Position, Direction의 나머지 정보는 자신의 정보 를 다른 열차들의 DB에 저장하기 위해 자신의 정보를 제공함을 위함이다. 이와 같이 메시지
를 구성하였다면, 이를 m ax 회번 의 시간 주기로 메시지를 전송한다. 메시지를 한번만 보내
지 않고 m ax 회 재전송하는 이유는 수신을 못하는 열차가 있을 확률을 거의 0에 가까울 정도 로 줄이기 위함이다.
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[그림 3.2.29] 멀티캐스트 SendRequestMessage()
(3) AdvertisementMessageModule ( )
AdvertisementMessageModule 함수는 AdvertisementMessage지를 주기적으로 보내주는 함수이다. AdvertisementMessage는 열차가 운행 중일 때 자신의 정보를 주기적으로 멀티캐 스트 주소로 전송해 주기위함이다. AdvertisementMessageModule은 CheckTrainCondition, FindNearestTrain, SendAdvertisementMessage함수를 호출한다. 이와 같이 AdvertisementMessage를 바로 전송하지 않고 CheckTrainCondition, FindNearestTrain를 하는 이유는 주기적으로 다른열차와 자신열차의 상태를 확인하고 자신의 선후행 열차를 확인 하기 위함이다. 만약 CheckTrainCondition, FindNearestTrain함수가 각각의 주기를 가지고 함수호출이 일어나게 되면 각각의 쓰레드가 필요하게 되는데, 이때 모든 열차가 쓰레드가 2개 씩 늘어나므로 시스템 전체에서는 과부하가 발생한다. 따라서 AdvertisementMessage를 주기 적으로 호출하는 타이머에 CheckTrainCondition, FindNearestTrain를 함께 호출 해 줌으로 . 써 부하를 낮추고 시스템의 효율을 높여준다 재전송 주기는 향후 열차 시뮬레이터를 통해 열차의 안전성은 최대로 높이고 효율은 최소로 낮출수 있는 값을 실험적으로 얻어 사용할 것 이다.
[그림 3.2.30] 멀티캐스트 AdvertisementMessageModule ()
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(4) ReceiveMessage ( Message )
ReceiveMessage 함수는 메시지를 수신하였을 때 해당 메시지가 어떤 유형의 메시지인지를 확인하고 이에 맞는 함수를 호출하여 메시지에 맞는 서비스를 제공해주는 함수이다. 이와 같 이 메시지를 수신하는 함수를 1개로 만듦으로써 코드의 간결성을 확보하고 또한 유지보수 측 면에서도 효율성을 높였다. 또한 새로운 서비스를 제공하기위해 새로운 메시지타입을 만들 때 에도 새로운 함수를 만들고 ReceiveMessage 함수에 새로 만든 함수를 등록하기만 해주면 되 므로 확정성에도 유리하다. Message에는 Message_Type이라는 필드가 만들어져있는데 이 Message_Type필드에 들어있는 값을 확인하여 해당 메시지가 어떤 메시지인지를 파악하고 이에 맞는 함수로 해당메시지를 보내 메시지에 맞는 서비스를 수행한다. ReceiveMessage함수 는 Main에서의 Receive 소켓에서 메시지가 수신되었을 때 호출되는 함수이다.
[그림 3.2.31] 멀티캐스트 ReceiveMessage ( Message )
(5) ReceiveRequestMessage( Request_Message )
ReceiveRequestMessage함수는 ReceiveMessage 함수에서 Message의 Message_Type이 Request Message에 해당할 때 호출되는 함수이다. Request메시지를 수신한 경우 열차가 진 행해야할 서비스는 다음과 같다. 자신의 DB에 있는 내용을 Response Message에 담아 Request메시지를 송신한 열차의 IP_Address로 Unicast방식을 이용해 전송해 주어야 한다. ReceiveRequestMessage함수가 호출되게 되면 SendResponseMessage()함수를 호출해 위 에서 언급한 Response메시지를 만들어 전송해 주게 된다. 이와 같은 방법으로 새로 Wakeup 하는 열차는 Response메시지를 보고 다른 열차들의 정보를 얻어 자신의 DB에 등록을 하게
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되고 등록한 데이터의 정보를 바탕으로 열차 운행을 시작하게 된다. Request메시지를 송신하
는 열차는 m ax 회 번 Request메시지 송신하므로 정상적인 통신 상황에서 m ax 회 번
Request메시지를 수신하므로 마찬가지로 Response메시지를 m ax 회 번 전송하게 된다. m ax Response메시지를 보냄으로써 Request메시지를 전송하였던 열차가 Response메시지를 수신 하지 못할 확률을 거의 0에 가깝게 만들어 준다.
[그림 3.2.32] 멀티캐스트 ReceiveRequestMessage( Request_Message )
(6) SendResponseMessage( )
SendResponseMessage함수는 Response메시지를 전송하는 함수이다. Response메시지는 Request메시지를 수신한 열차가 가지고 있는 모든 DB의 데이터를 담는다. Response메시지에 담길 내용은 Train_ID, IP_Address, Position, Direction, Condition이다. SendResponseMessage함수에서 Response메시지는를 만드는 방법은 다음과 같다. 모든 열 차의 데이터를 담기위해 자신의 DB의 모든 열차의 횟수만큼 For문을 이용해 각 반복 마다 Train_ID, IP_Address, Position, Direction, Condition담아 Response메시지를 만들어 준다. 메시지를 전송할 때에는 Request메시지에 담겨있는 IP_Address로 Unicast소켓을 열어 Response메시지를 전송하고 Unicast소켓을 닫아 준다. Response메시지를 전송할 때에만 Unicast소켓을 만들고 닫아 줌으로써 쓰레드의 개수를 줄여 시스템의 부하를 낮추어 준다.
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[그림 3.2.33] 멀티캐스트 SendResponseMessage( )
(7) ReceiveResponseMessage( Response_Message)
ReceiveResponseMessage함수는 Response메시지를 수신한 경우 호출된다. Response메시 지는 Request메시지를 수신한 열차가 Request메시지 송신한 열차에게 보내는 메시지이므로, ReceiveResponseMessage함수는 최초에 WakeUP에서 Request메시지를 송신한 열차가 호출 하는 함수이다. 이 함수가 호출되게 되면 Response메시지에 담긴 내용을 MakeDB함수를 호 출해 자신의 DB에 저장하게 된다. ReceiveResponseMessage함수가 수행하는 역할은 MakeDB함수를 호출하고 Response메시 지를 파라미터로 보내주는 역할이다. 이와 같이 역할이 간략함에도 불구하고 ReceiveResponseMessage함수를 통해 MakeDB함수를 호출하는 이유는 코드의 통일성을 주 기 위함이다. 코드의 통일성을 주어 코드의 간결성을 높이고 추가적으로 수행할 서비스가 생 기는 경우 새로운 함수를 만들고 ReceiveResponseMessage함수에 등록해주면 되기 때문에 확장성에도 유리하다.
[그림 3.2.34] 멀티캐스트 ReceiveResponseMessage( Response_Message)
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(8) MakeDB ( Response Message )
MakeDB 함수는 Response메시지를 수신한 열차가 메시지에 담긴 내용을 자신의 DB에 등 록할 때 사용하는 함수이다. 자신의 DB에 메시지의 내용을 저장하는 방법은 다음과 같다. Response메시지에 들어있는 모든 Entity의 train 갯수 만큼 for문을 통해 Train_ID, IP_Address, Position, Direction, Condition의 정보를 DB에 담아 준다. 이때 DB에 이미 Train_ID가 저장되어 있는 경우는 Position, Received_Message_Time만을 업데이트 해주고 Train_ID가 저장되어 있지 않은 경우에는 Entity를 새로 만들고 이에 Train_ID, IP_Address, Position, Direction, Condition, Received_Message_Time의 모든 내용을 DB에 저장해 준다.
Request메시지를 m ax 회 만큼 전송하므로 Response 메시지도 각 열차마다 m ax 회 수신하
게 된다. 이때 운행 중인 열차가 M대 라고 하면 Response메시지는 짧은 시간에 M*m ax 회 만큼 메시지를 수신하게 되는데, MakeDB 함수에서 보듯이 for라는 반복문을 사용하고 DB에 저장하는데 Delay가 발생하게 된다. 그러므로 향후 실제 시뮬레이션을 통해 MakeDB함수가
Overflow가 발생하지 않게 m ax 회를 실험적으로 도출해 내야 한다.
[그림 3.2.35] 멀티캐스트 MakeDB ( Response Message )
(9) FindTheNearestTrain ( )
FindTheNearestTrain함수는 열차가 Advertisement메시지를 주기적으로 전송할 때 호출되 는 함수이다. FindTheNearestTrain함수를 Advertisement메시지를 전송하는 주기마다 호출 하므로 인해 타이머 쓰레드를 줄일수 있어 시스템의 부하는 낮추어 효율성을 높었다.
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FindTheNearestTrain함수는 DB의 모든 Entity들만큼 for문을 반복하여 가장 가까운 선행 후행 열차를 찾아 내는 알고리즘을 이용하고 있다. 이와 같은 방법은 가장 가까운 선행 후행 열차를 찾아 내는데에는 확실한 방법이지만 모든 열차 회수만큼 반복하여 DB에서 데이터를 가져 온다라는 측면에서 시스템상의 Delay가 발생할 수 있다. 따라서 시뮬레이션을 통해 Delay를 측정하고 Delay를 줄이기 위한 방법을 향후 연구해야 할 것이다. 참고로 Delay를 줄 이기 위한 방법으로는 Time Complexity 낮은 Search알고리즘을 이용하거나 DB에 데이터를 좀더 Smart한 방법으로 저장하여 반복횟수를 줄이는 방법이 있다.
[그림 3.2.36] 멀티캐스트 FindTheNearestTrain ( )
(10) ReceiveAdvertisementMessage( Advertisement_Message )
ReceiveAdvertisementMessage함수는 Adevertisement Message를 수신한 경우 호출되는 함수이다. 즉 멀티캐스트 주소의 Receive소켓에서 Receive함수가 Message를 수신하였을 때, Message_Type이 Advertisement일 때 호출 되는 함수이다. ReceiveAdvertisementMessage함수는 UpdateDB함수를 호출하고 Adevertisement Message를 파라미터로 보내주는 역할을 수행한다. UpdateDB함수를 호출하는 단순한 역할임 에도 불구하고 ReceiveAdvertisementMessage함수를 이용해 UpdateDB함수를 호출하는 이 유는 코드의 통일성을 높여준다. 또한 ReceiveAdvertisementMessage함수에서 새로운 서비
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스가 필요한 경우 해당서비스를 함수로 구현하고 해당함수를 ReceiveAdvertisementMessage 함수에 등록 해주면 되기 때문에 코드의 확장성에 유리하다. Advertisement메시지에는 Train_ID, IP_Address, Position, Direction정보가 담겨져 있다. UpdateDB함수는 Advertisement메시지의 Train_ID, IP_Address, Position, Direction정보를 기존의 저장된 Entity를 찾아 수정된 정보로 업데이트 해주는 역할을 수행한다.
[그림 3.2.37] 멀티캐스트 ReceiveAdvertisementMessage( Advertisement_Message )
(11) UpdateDB (Message )
UpdateDB 함수는 ReceiveAdvertisementMessage함수에서 호출 되어 지는 함수이다. 즉 전체적인 관점에서 보면 열차들은 운행을 하며 주기적으로 멀티캐스트 주소로 Advertisement 메시지를 보내는데 이때 Advertisement메시지를 수신하게 되면 ReceiveAdvertisementMessage함수에서 UpdateDB 함수가 호출되어 지게 된다. UpdateDB 가 수행하는 서비스는 담으과 같다. Advertisement메시지에 담긴 정보를 DB에 저장하는데 이때 Train_ID를 활용해 이미 저장되어있는 Train_ID일 경우 Position과 Received_Message_Time만을 업데이트 해주고 저장되어 있지 않은 경우에는 Train_ID에 해 당하는 Entity를 새로 만들고 이에 대해 IP_Address, Position, Direction, Condition, Received_Message_Time를 저장해 준다. 운행중인 열차가 주기적으로 Advertisement메시지를 전송하므로 UpdateDB 함수의 처리 속도가 오래 걸릴 경우 Overflow가 되는 상황이 발생할 수 있다. 이와 같은 상황을 방지 하 기 위해 시뮬레이션을 통해 Advertisement메시지의 주기를 결정해야 하면 추가적으로 Overflow가 발생했을 경우 이를 Recover해줄 수 있는 기능이 향후 연구 되어야 한다.
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[그림 3.2.38] 멀티캐스트 UpdateDB (Message )
(12) ReceivATSDeletionMessage( ATSDeletion_Message )
ReceivATSDeletionMessage함수는 ATSDeletion_Message 메시지를 ReceiveMessage 함수에서 수신했을 경우 호출되는 함수 이다. ATSDeletion_Message 는 고장난 열차가 대피 선로로 대피 했을 경우 보내지는 메시지 이므로 DeleteTrainInDB 함수를 호출해 대피선로로 빠진 열차를 DB에서 제거해 주고 FindTheNearestTrain함수를 통해 새로운 선행 후행 열차 를 발견한다.
[그림 3.2.39] 멀티캐스트 ReceivATSDeletionMessage( ATSDeletion_Message )
(13) DeleteTrainInDB ( ATSDeletion_Message )
ATSDeletion_Message 에 담겨있는 고장열차의 Train_ID를 운행 DB에서 for문을 통해 해당 Entity를 발견하고 발견한 Entity를 제거해주는 역할을 수행하는 함수이다. 이와 같은 방 법으로 고장열차를 제거해 열차 운행 서비스를 재개 한다.
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[그림 3.2.40] 멀티캐스트 DeleteTrainInDB ( ATSDeletion_Message )
(14) SendAdvertisementMessage( )
SendAdvertisementMessage함수는 주기적으로 Advertisement메시지를 전송하는 함수이 다. 이 함수는 AdvertisementMessageModule에서 호출되는 함수이다. SendAdvertisementMessage함수가 수행하는 역할은 다음과 같다. 열차 자기 자신의 Train_ID, IP_Address, Position, Direction을 가지고 Advertisement메시지를 구성하며 이를 주기적으로 멀티캐스트주소의 SendMulticast 소켓으로 전송해 준다. 운행중인 모든 열차들이 Advertisement메시지를 짧은 시간에 주기적으로 전송하게 되면 자 신을 포함한 Advertisement메시지를 수신하는 열차들에게는 Advertisement메시지수신시 이 에 해당하는 서비스를 신속히 처리해 주지 못하면 Overflow가 발생할수 있다. 따라서 시뮬레 이션을 통해 Advertisement메시지를 전송하는 주기를 선정한다.
[그림 3.2.41] 멀티캐스트 SendAdvertisementMessage( )
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(15) CheckTrainCondtion( )
CheckTrainCondtion함수는 열차자기 자신의 상태와 다른 열차의 상태를 확인하는 함수이 다. CheckTrainCondtion함수는 AdvertisementMessageModule에서 주기적으로 호출된다. AdvertisementMessageModule에서 주기적으로 호출 됨으로써 타이머 쓰레드를 줄여 시스템 의 부하를 낮추어 준다. 아래의 수도코드를 보면 k1*.시간 내에 메시지를 전송하지 않은 열차가 있을 경우 해당열 차는 통신에 이상이 있을 수 있으므로 열차 시스템에 보고를 해준다. 또한 k1*보다 긴 시간 인 k2*시간 내에 메시지를 수신하지 못한 경우에는 너무 긴 시간 동안 메시지를 수신하지 못하였으므로 열차 시스템에 해당열차가 고장일수 있음을 보고 해준다. 또한 countMissedMessage 값을 증가시켜 회 이상 메시지를 열차들이 보내지 않은 경우에는 열차자기자신에 문제가 생겨 수신하지 못함으로 판단하고 이를 시스템에 보고한다.
[그림 3.2.42] 멀티캐스트 CheckTrainCondtion( )
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제3절 열차자율주행 제어핵심기술 개발
1. 시스템 기능정의 및 분배
가. Train localization(ATP)
○ BCT 차상장치는 주행거리계(odometer)를 이용하여 현재 열차위치에 대한 정보를 계산한 다.
○ BCT 차상장치는 열차의 위치를 계산함에 있어 주행거리계에서 발생하는 에러를 보정한 다.
○ BCT 차상장치는 해당 열차의 위치를 계산함에 있어 주행거리계에서 발생하는 에러를 보상하여 열차가 점유하고 있는 영역을 계산한다.
나. Train-to-train communication management(ATP)
○ BCT 차상장치는 노선에 운행 중인(주기적으로 위치보고를 수행중인 모든 열차)로 Neighbor Solicitation(multicast) / Neighbor Advertisement(unicast)를 통해 자신이 새롭게 등록되었음을 알린다.
○ 노선상의 모든 BCT 차상장치는 주기적으로 Position report(진행방향, 위치, 경로)를 multicast로 송수신한다.
○ BCT 차상장치는 노선에 운행 중인 열차의 주기적인 Position report를 통해 자신의 진 행방향/경로 상 가장 가까운 선행열차를 탐색한다.
○ BCT 차상장치는 탐색된 선행열차의 무결성을 확인한다.
다. Limit of safe route determination(EI)
○ BCT 차상장치는 ATS로부터의 진로의 구성 명령(진로의 시작과 끝, 그리고 포함된 PM 의 리스트와 각 PM 별 동작 방향)을 수신하여 해당열차의 진로를 구성한다.
○ ATS의 진로설정 명령은 열차의 이동권한이 소진되어 열차가 제동을 잡지 않도록 충분 한 여유를 가지고 제공한다.
○ BCT 차상장치는 선로변 OC(Object Controller)를 통해 PM의 상태정보의 수신과 제어 정보의 전달을 수행한다.
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○ 노선의 모든 OC는 단일 멀티캐스트 주소에 등록되어 있다. BCT 차상장치는 해당 통신 주소를 통해 노선의 모든 OC의 주기적인 상태보고 메시지를 통해 PM의 상태를 확인한 다.
다. Limit of movement authority and target point determination(ATP)
○ 열차 사이의 열차안전간격을 제어하기 위해 개발된 ATP는 이동폐색을 토대로 하여 열 차간격을 제어하기 위해 기능을 수행한다.
: BCT 차상장치는 열차의 제동곡선, 비상제동 곡선을 반영한 안전마진(safety margin)을 계산하여 목표점(TP)를 결정한다.
: 열차의 이동권한은 감시 하에서 열차가 다음까지 이동하는 것을 승인한다.
➝ 목표속도가 0인 경우 EOA(End Of Authority) 까지
➝ 목표속도가 0이 아닌 경우 LOA(Limit Of Authority) 까지
○ 계산된 이동권한은 열차제어통신망의 열차제어무선장치를 통하여 후행열차의 BCT 차상 장치로 전송한다.
라. Static speed profiles calculation(ATP)
○ BCT 차상장치는 다음과 같이 열차 종속적인 데이터, 열차 독립적인 데이터를 이용하여 정적속도프로파일을 계산한다.
➝ 영구/임시 선로제한속도, 영구/임시 열차제한 속도
○ BCT 차상장치는 ATS로부터 임시속도제한 명령을 수신한 경우 해당구간을 정적속도프 로파일 생성에 반영한다.
마. Dynamic speed profiles calculation(ATP)
○ BCT 차상장치는 열차의 제동특성을 반영하여 EB/FSB/Warning 프로파일을 계산한다.
- Comparison of actual train speed and authorized speed
○ BCT 차상장치는 열차의 속도센서로부터 실제속도를 결정한다.
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○ BCT 차상장치는 계산된 동적속도프로파일을 이용하여 열차의 현재위치에 해당하는 허 용속도를 결정한다.
○ BCT 차상장치는 열차의 실제 속도와 계산된 허용속도를 비교하여 허용속도 초과시 전 상용제동 또는 비상제동을 투입한다.
바. Comparison of actual train speed and authorized speed(ATP)
○ BCT 차상장치는 열차의 속도센서로부터 실제속도를 결정한다.
○ BCT 차상장치는 계산된 동적속도프로파일을 이용하여 열차의 현재위치에 해당하는 허 용속도를 결정한다.
○ BCT 차상장치는 열차의 실제 속도와 계산된 허용속도를 비교하여 허용속도 초과시 전 상용제동 또는 비상제동을 투입한다.
2. 열차자율주행 안전간격제어 및 자동주행 알고리즘 설계
가. 위치불확실성 보상알고리즘
열차의 위치는 주행거리계에 의존하며 기본적으로 차륜의 둘레와 회전수를 가지고 계산한 다. 즉, 이동거리는 식 (3.3.1)과 같이 표현할 수 있다.
× (3.3.1)
여기서 는 이동거리를 의미하며 은 차륜경, 는 차륜의 회전수를 의미한다. 하지만 차륜경을 이용한 열차위치 및 이동거리에 대한 계산은 정확한 차륜경 인식의 어려움 (레일과 접촉하는 차륜 답변 형태가 사선 모양으로 차륜경이 일정하지 않음), 차륜경 및 원주 율 입력시 발생하는 소숫점 손실, 주행중 차륜과 레일사이에 일어나는 슬립/슬라이드 현상 등 으로 인해 오차가 누적된다(odometric error). 이러한 누적오차를 보정하기 위해 일정 구간마 다 지상자(Tag/Balise)를 이용하여 해당시점부터 이동거리를 재계산한다(differential odometer). 하지만 열차는 주행 중 연속적으로 자신의 위치를 계산하여야 하며 위치불확실성 에 대한 보상을 수행함으로써 신뢰구간(confidence interval)을 정의하여야 한다. 열차의 신뢰 구간은 열차의 길이에 더해져서 열차의 보호구간으로 활용된다. [그림 3.3.1]과 같이 영업노선 출발 전 주행거리계 오차를 측정하기 위해 선로의 일부 구간 을 사전에 정의할 수 있다. 구간의 시점과 종점은 구간거리(D) 만큼 떨어진 거리에 존재한다. 시점과 종점사이에는 일정한 간격의 지상자(tag/balise)가 존재한다. 구간의 시점과 종점은 지 상자 그룹을 통해 열차에게 해당구간의 존재를 알리게 된다. 지상자 그룹은 하나 또는 하나
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이상의 지상자로 구성된다. 시점 지상자 그룹은 시점 지상자 그룹의 정보, 측정 구간의 길이, 측정 구간거리 내에 존재하는 전체 지상자의 개수, 지상자간 이격거리에 대한 정보를 정의한 다. 시점 지상자 그룹의 정보는 기준 지상자와 그룹에 포함된 지상자의 개수, 그룹내 지상자 간 이격거리 등이 포함된다. 시점과 종점 지상자 그룹 사이에 존재하는 지상자는 일정한 간격 만큼 떨어져 있으며 구 간별 주행거리계 오차를 측정하기 위해 구간 구분자로 사용된다. 즉, 지상자를 읽을 때마다 해 당 구간 오차를 측정하게 된다.
[그림 3.3.1] 지상시스템 구성
차상에는 [그림 3.3.2]와 같이 두 대의 타코미터(Tachometer), 지상자 리더기 및 안테나 그 리고 위치 불확실성 계산 및 보상에 대한 로직을 포함한 열차제어시스템으로 구성된다.
[그림 3.3.2] 차상시스템 구성
[그림 3.3.3]과 같이 시점 및 종점 지상자는 리더기의 누락에러와 차상시스템에 전달하는 정 보의 양을 고려하여 따라 하나 또는 여러 개의 지상자 그룹 형태로 구성할 수 있다. 그룹 내 에 지상자 개수와 지상자 간 이격거리(interval), 측정구간의 길이 정보는 시점 지상자 그룹을 읽음으로써 확인이 가능하다. 시점 지상자 그룹에 포함된 정보는 그룹 내 지상자 개수, 그룹 내에서 기준 지상자의 위치, 지상자 간 이격거리, 시점 기준 지상자로부터 종점 기준 지상자까
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지의 거리(즉, 구간 길이), 방향정보가 포함된다.
[그림 3.3.3] 시점 및 종점 지상자(Tag/balise) 그룹의 구성
(1) 위치불확실성 계산
열차가 시점 지상자를 읽음으로써 측정구간에 진입하였음을 확인하고 두 대의 타코미터로부 터 수신된 출력 pulse를 카운트 한다. 이후 주행하면서 측정 구간 내에 기본 단위거리 만큼 떨어진 지상자를 읽을 때마다 이전 구간에 대한 주행거리계(타코미터) 오차를 계산하고 다시 타코미터로부터 수신된 출력 pulse를 카운트 한다. 측정구간 내에 존재하는 모든 단위구간에 해당하는 주행거리계 오차를 측정한 후 측정구간 의 종료를 알리는 지상자 그룹을 읽고 타코미터 출력 pulse 카운트를 종료하게 된다. [그림 3.3.1]에서와 같이 측정구간의 거리 에 개의 기본 단위거리 가 존재한다면 다음과 같이 표현이 가능하다.
, ≤ ≤ (3.3.2)
열차가 기본 단위거리를 알리는 지상자를 통과하면서 측정된 타코미터 두 대에 대한 pulse . (Threshold 의 수를 각각 과 라 표현한다 만약 과 의 펄스 차이가 특정 문턱 값 value)을 넘어선다면 타코미터 고장으로 간주한다. ( ) pulse . 이때 하나의 단위구간 을 대상으로 계산된 개수 는 다음과 같다
(3.3.3)
1 pulse . 여기서 는 타코미터의 사양에 정의된 차륜 회전 당 출력 를 의미한다 번째 단위구간에서의 타코미터 1과 2에 대해 실제 측정에 의한 이동거리와 계산에 의한 이 , (4) (5) 동거리의 차이 즉 주행거리계 측정오차를 각각 와 라 할 때 다음 식 와 식
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. . 와 같이 계산된다 단위구간거리 가 동일한 값이므로 는 일정한 값이며 로 표현한다
(3.3.4) ≤ ≤ (3.3.5) ≤ ≤ 1 2 pulse 여기서 과 는 각각 단위구간 동안 측정된 타코미터 과 의 개수를 의미하고 는 타코미터의 사양에 정의된 차륜 1회전 당 출력 pulse를 의미한다. 각 단위구간에서의 오차는 타코미터 1과 2에 대한 오차 중에서 보수적인 값을 택한다. 만약 + over-reading distance error 와 가 모두 값인 경우 큰 값이 값이고 under-reading distance error 0 . - 값은 이 된다 마찬가지로 와 가 모두 값인 경 우 작은 값이 under-reading distance error 값이고 이 때 over-reading distance error 값 은 0이 된다. 만약 부호가 다른 경우 + 값은 over-reading distance error 값으로 인식하고 - 값은 under-reading distance error로 인식한다. [그림 3.3.4]는 단위 구간 마다 발생된 타코미터에 대한 측정오차를 보여준다.
[그림 3.3.4] 각각의 타코미터에 대한 측정오차
각 단위구간에서 발생된 타코미터 1과 2에 대한 오차를 비교하여 over-reading distance error 값과 under-reading distance error값으로 선택하는 비교연산자를 각각 ⊓와 ⊔로 표 over-reading distance error under-reading 현한다면 번째 구간까지 누적된 값 와 distance error (3.3.6), (3.3.7) . 값 는 다음 식 식 과 같이 표현이 가능하다 (3.3.6) ⊓
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(3.3.7) ⊔
각 단위구간에서 타코미터 1과 2에 대한 측정오차와 오차를 비교하여 선택된 over-reading distance error 값과 under-reading distance error값을 표현하면 [그림 3.3.5]와 같다. 구간 1 , over-reading distance 에서 은 양의 값 은 음의 값을 가지므로 을 error under-reading distance error . 2 값으로 선택하고 은 값으로 선택한다 구간 에서 , over-reading distance error 0 모두 음의 값을 가지므로 값은 이 되고 under-reading distance error . 4 , 값은 더 작은 값인 를 택한다 구간 에서 over-reading distance error 모두 양의 값을 가지므로 값은 더 큰 값인 를 가 지며 under-reading distance error 값은 0이 된다.
[그림 3.3.5] over-reading and under-reading distance error
over-reading distance error . 개의 구간에서 누적된 값 는 다음과 같다
⊓ (3.3.8) ⊓ ⊓ ⊓
error 여기서 는 자상자 그룹 시작시 초기 값으로서 지상자와 차상의 지상자 리더기 . 가 응동시 발생한 에러로서 ± 로 표현할 수 있다 식(3.3.8)에서 양변을 모두 더하여 정리하면 다음 식 (3.3.9)와 같이 누적된 over-reading
- 107 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. distance error를 정리할 수 있다.
(3.3.9) ⊓
마찬가지로 누적된 under-reading distance error는 식(3.3.10)과 같다.
(3.3.10) ⊔
[그림 3.3.6]은 단위구간 동안 누적된 over-reading distance error 값과 under-reading distance error 값을 보여준다.
[그림 3.3.6] 누적된 over-reading distance error와 under-reading distance error
타코미터 pulse 하나에 대한 거리오차를 구하기 위해서 누적된 over-reading distance error와 under-reading distance error에 구간의 개수 와 타코미터 1회전 당 출력 pulse인 pulse over-reading distance error under-reading distance error 로 나누면 하나의 당 와 값을 구할 수 있다. (3.3.11) (3.3.12)
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(2) 위치불확실성 보상
무선통신기반 열차제어시스템에서 열차는 지속적으로 자신의 위치에 대한 신뢰구간을 정의 하여 지상의 제어시스템으로 제공하여야 한다. 이때 위치에 대한 불확실성도 함께 계산되어 지상의 제어시스템으로 제공한다. 열차는 영업노선 출발 전 측정구간에서의 주행을 통해 이미 열차의 타코미터 pulse 하나당 over-reading distance error와 under-reading distance error 값 계산하였다. 이제 열차는 영업노선에서 주행거리계 오차를 반영한 자신의 위치를 계산한다. 먼저 열차는 전두부 위치계산에 있어 두 대의 타코미터 펄스의 평균값을 이용한다. 즉 현재 1 , 2 열차가 측정한 타코미터 의 펄스 개수를 타코미터 의 펄스 개수를 라 하면 열차가
이용하는 펄스 개수 는 다음과 같다. (3.3.13) [그림 3.3.7]과 같이 열차가 영업노선에서 임의의 구간에 존재한다고 가정할 때 열차의 전두 부 위치는 식(3.3.14)와 같이 표현할 수 있다. (3.3.14)
여기서 는 열차가 측정한 지상자 구룹 내에서 이동한 열차의 전두부 위치를 의미하며 , 1 . 은 차륜경을 는 차륜 회전 당 타코미터 출력 펄스 개수를 의미한다
[그림 3.3.7] 영업구간에서의 열차위치 계산
(3.3.15), (3.3.16) . 열차 전두부의 신뢰구간 는 각각 식 식 과 같이 표현이 가능하다
(3.3.15) ≤ ≤ (3.3.16) ≤ ≤
열차의 후미부에 대한 또한 같은 방식으로 계산이 가능하다. 또한 전두부 가 결 정되어 있으므로 열차의 길이 만큼을 제외하면 후미부에 대한 가 된다.
(3.3.17) ≤ ≤
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(3.3.18) ≤ ≤ 열차는 자신의 선로 점유구간을 신뢰구간을 바탕으로 보고한다. 즉 열차는 식 (3.3.19)와 같 은 추정 점유구간인 minimum safe rear end와 maximum safe front end 값을 지상으로 보 고한다.
(3.3.19) ≤ ≤
추정 점유구간의 보고를 위해 가장최근에 위치보고에서 사용된 지상자 그룹(Last Relevant Tag/balise Group) 을 이용한다. 즉 LRTG + minimum safe rear end 값과 LRTG + maximum safe front end 값 형태로 보고한다.
[그림 3.3.8] 열차의 추정 점유구간의 보고
나. 간격제어 알고리즘
(1) 간격제어 알고리즘 설계
열차제어시스템의 간격제어 성능은 운전시격으로 평가될 수 있다. [그림 3.3.9]는 주행 중인 열차 T1과 T2 열차 간 안전간격을 나타낸다. 열차의 안전간격은 위치의 불확실성, 제동거리 및 안전마진(safety margin)으로 구성된다. 열차의 최소 운전시격은 주행 중인 후행열차 T2 가 선행열차 T1에 감속직전 최대한 접근한 상태에서 두 열차 간 안전간격을 주행시간으로 변 환한 값을 의미하며 식 (3.3.20)과 같이 표현된다. (3.3.20) , , , 여기서 는 최소 운전시격을 는 열차의 제동거리 은 안전마진거리 은 열차의 길
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, . 이 은 해당 노선의 속도를 의미한다
[그림 3.3.9] Safe interval between T1 and T2 trains in existing CBTC
(3.3.21) . 와 를 포함한 안전제동거리 반영한 최소운전시격은 식 과 같다
(3.3.21) K , , 여기서 는 안전제동인자 는 후행열차의 감속도 는 후행열차가 주행 중인 선로의 구배 , , , , 저항 는 초기 가속도 는 속도초과를 인지하는 시간 는 열차의 최고운행속도 는 , . 제동저크한계에 손실되는 시간 은 제동반응시간을 의미한다 열차자율주행제어시스템은 선행열차와 후행열차 간 직접통신을 통해 선행열차의 프로파일을 이용하여 안전간격을 줄일 수 있다. [그림 3.3.10]과 같이 후행열차 T2는 선행열차의 T1의 제 동거리를 이용하여 자신의 안전간격에 반영한다.
[그림 3.3.10] Safe interval between T1 and T2 trains
BCT 열차자율주행제어시스템에서 열차의 이동권한(MA: Movement Authority)는 속도와 . EI 거리에 대한 한계 값을 의미한다 이동권한의 거리한계 는 에서 제공하는 진로의 종점 , ATS , 에서 설정한 방호구간의 시점 선행열차의 위치불확실성을 반영한 후미부
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. 중에서 최솟값을 의미한다
(3.3.22) min
이동권한의 속도한계 는 만약 이동권한의 거리한계가 또는 에 의해서 결정된 0 . 경우 이동권한의 속도한계는 이다 하지만 에 의해 거리한계가 결정되는 경우 이동권한 . 의 속도한계는 이다
i f or (3.3.23) i f
, , 는 이동권한의 속도한계 는 선행열차의 주행속도를 기반으로 한 속도계산오차 통신 지연, 노선 및 제동특성을 반영하여 계산된 속도를 의미한다.
(3.3.24) , 여기서 은 선행열차의 속도측정 오차를 와 는 각각 통신지연시간과 선행열차의 최 대 감속도를 의미한다. 하지만 직접통신에 대한 통신지연시간은 열차가 저크한계를 반영한 제동변화 시간에 비해 . (3.3.25) . 매우 작으므로 무시할 수 있다 따라서 는 식 와 같이 표현이 가능하다
(3.3.25)
식 (3.3.25)에서 후행열차가 수신한 선행열차 현재 속도를 제동시간으로 변환하여 식 (3.3.21)에 반영하면 식 (3.3.26)과 같다.
(3.3.26)
, . 여기서 는 선행열차의 감속도 는 선행열차가 주행 중인 선로의 구배저항을 의미한다 선 행열차가 제동에 걸리는 시간은 선행열차의 주행특성과 주행환경에 따라 달라지므로 이를 반 영한다. 식 (3.3.26)에서와 같이 BCT 열차자율주행제어시스템에서의 최소운전시격은 기존의 지상중 심의 CBTC와 달리 선행열차의 제동시간을 cyclic-path로 인한 손실 없이 활용이 가능하다.
(2) 간격제어 알고리즘 분석
열차자율주행제어시스템의 간격제어 알고리즘 성능을 기존의 CBCT와 비교하기 위해 MATLAB을 이용하여 시뮬레이션 하였다. [표 3.3.1]은 시뮬레이션에 사용되는 파라미터를 나
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타낸다. 열차의 성능은 한국형 표준전동차 사양을 토대로 정의하였다. 제동 안전인자는 75% 수준으로 책정하였으며, 제동시스템 반응 시간은 1.5초, 저크한계로 인해 손실시간은 0.5초로 정의하였다. 열차의 위치불확실성은 ±6.25m, 속도센서의 오차는 ±2km/h로 정의하였다.
[표 3.3.1] Simulation parameters
Term Value Unit
Train Legth( ) 200 m
Train Maximum speed( ) 100 km/h Initial acceleration rate 3.0 km/h/sec
Service deceleration rate( , ) 3.5 km/h/sec
Braking safety factor() 75 %
Braking system reaction time( ) 1.5 sec
Overspeed governor time() 3 sec
Jerk limitation time( ) 0.5 sec
Speed sensor error( ) ±2 km/h
Position uncertainty( ) ±6.25 m
Maximum line speed( ) 80 km/h
[그림 3.3.11]은 열차자율주행제어시스템의 간격제어 성능을 기존의 CBTC 방식인 한국형 무선통신기반 열차제어시스템(KRTCS: Korean Radio-based Train Control System)과 KRTCS를 기반으로 선행열차의 제동거리를 이용하는 ETIC(Enhanced Train Interval Control)알고리즘과 비교한 시뮬레이션 결과를 보여준다. 선로운행속도를 10km/h에서 최대 80km/h로 변화시키면서 운전시격을 계산하였다. ETIC와 열차자율주행제어시스템에서 참조하 는 선행열차의 속도는 10km/h에서 65km/h까지 증속한다고 가정하였다. ETIC의 경우 차상- 지상-차상 간 cyclic-path의 제어경로를 가지므로 해당 지연시간은 무선통신지연시간과 지상 제어시스템의 프로세싱 시간을 고려하여 2초로 정의하였다. 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯 이 KRTCS는 64km/h의 속도에서 약 29.2초, ETIC는 80km/h의 운행속도에서 약 22.5초, 열 차자율주행제어시스템은 80km/h의 운행속도에서 약 20.5초의 최소운전시격을 가진다. 따라서 열차자율주행제어시스템은 열차 간 직접통신을 통해 가장 높은 간격제어 성능을 가짐을 확인 할 수 있다. 열차자율주행제어시스템은 선행열차의 운행속도를 참조하여 향상된 간격제어를 수행한다. [그림 3.3.12]는 선행열차의 운행속도를 5m/h∼45km/h, 15km/h∼55km/h, 25km/h∼65km/h 로 단계적으로 변화시키면서 운전시격을 시뮬레이션 한 결과이다. 열차자율주행제어시스템의 운전시격은 선행열차의 운행속도가 높을수록, 열차의 운행속도가 높을수록 개선되고 있음을 확 인할 수 있다.
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Minimum headway according to line speed 90 T for KRTCS MH T for ETIC MH T for ATDCS 80 MH
70
60 ) c e ( s y
a 50 w d a e H
40
T =29.2sec@64km/h 30 MH
T =22.5sec@80km/h MH
20 T =20.5sec@80km/h MH
10 10 20 30 40 50 60 70 80 Speed(km/h) [그림 3.3.11] Minimum headway comparison
Minimum headway according to the speed of preceding train 90 T for ATDCS @V =5km/h~45km/h MH PT T for ATDCS @V =15km/h~55km/h MH PT T for ATDCS @V =25km/h~65km/h 80 MH PT
70
60 ) c e ( s y
a 50 w d a e H
40
30
20
10 10 20 30 40 50 60 70 80 Speed(km/h)
[그림 3.3.12] Minimum headway according to the speed of preceding train
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3. 열차자율주행 진로제어알고리즘 및 ATS 자동감시시스템 설계
가. 시스템 구성
열차간 연결기반 열차제어시스템에서의 연동시스템의 구성은 [그림 3.3.13]과 같다(또는 선 로전환기(PM: Point Machine)이 선로변 무선통신망 기지국에 연결이 용이한 경우 [그림 3.3.14]와 같은 구성이 가능하다. 시스템은 열차 고유의 스케줄에 따라 진로에 대한 명령을 수 행하는 관제 ATS와 관제의 명령에 따라 열차의 진로를 제어하고 제어의 무결성을 확인하는 EI와 EI의 명령에 따라 선로전환기의 제어를 수행하고 상태정보를 EI에 제공하는 Object controller(OC), 그리고 선로를 전환하는 PM으로 구성된다. [그림 3.3.13]의 경우 OC는 자체적으로 무선설비가 갖추어져있어 ATS와 차상 EI, 차상 EI 와 선로변 OC는 무선통신으로 제어정보를 송수신한다. 반면 [그림 3.3.14]의 경우 OC는 선로 변 무선통신설비와 유선으로 연결되어 있어 차상 EI와 선로변 무선통신 기지국 사이 무선통신 으로 제어정보를 송수신한다. OC는 하나(또는 하나 이상)의 PM과 연결되어 있으며 다음과 같은 PM의 상태정보를 확인 하여 EI(또는 관제 ATS)에 제공한다. - 정위 또는 반위 - 쇄정(lock) 또는 해정(unlock) - 고장 또는 정상
[그림 3.3.13] 시스템 구성(OC 스스로 무선통신이 가능한 경우)
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여기서 쇄정 또는 해정은 Mutex의 개념으로 차상 EI가 OC를 통해 특정 PM을 제어하기 위해서는 해당 PM이 타 열차의 차상 EIS에 의해서 중복제어가 되지 않도록 해당 리소스(여 기서는 PM)에 대한 lock/unlock을 수행하는 것을 의미한다. 차상 EI는 OC에 해당 PM을 쇄정하고 동작하도록 명령한다. 또한 OC로부터 PM의 동작상 태를 확인하고 확보된 PM의 분기영역 만큼의 진로를 차상 ATP에 제공한다.
[그림 3.3.14] 시스템 구성(OC는 선로변 무선망에 유선으로 연결된 경우)
차상기반 연동시스템 구성장치 간 송수신 정보의 흐름은 [그림 3.3.15]와 같다. 차상 EI는 ATP로부터 열차의 위치와 방향, 그리고 열차의 노선구간 점유정보와 이동권한을 수신한다. 또한 쇄정조건을 판단하기 위해서 열차의 현재위치와 속도에서의 제동거리를 수신한다. 차상 EI는 ATP로 안전한 진로의 끝을 제공한다. 차상 EI는 OC(Object Controller)를 통해 PM의 상태를 확인하여 해당 PM의 제어를 명령한다. OC는 PM의 실시간 상태정보를 수신하여 차상 EI에 제공한다.
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[그림 3.3.15] 차상기반 연동시스템 구성장치 간 송수신 정보
나. PM과 분기영역의 정의
열차자율주행제어시스템의 연동장치(EI: Electric Interlocking)는 선로전환기 (PM: Point Machine)과 각 PM이 가지는 분기영역에 대한 자원 분배를 담당한다. PM의 분기영역은 열차 가 인접선로를 운행하는 열차와의 접촉이 발생하는 구간을 의미한다. 따라서 PM의 분기영역 은 세마포어 영역으로 한 대의 열차에 의해서만 점유되도록 관리되어야 한다. [그림 3.3.16]은 PM의 종류와 해당하는 분기영역을 보여준다. [그림 3.3.16](a)에서 PM의 전환상태가 A-P-B인 경우 nominal이며 A-P-C는 reverse이다. [그림 3.3.16](b)는 두 대의 PM으로 구성된 쌍동 PM이다. PM의 전환상태가 B-P1-A, D-P2-E인 경우 nominal이며 B-P1-C, D-P2-C는 reverse이다. 쌍동 PM의 경우 P1 과 P2는 동일한 상태를 유지한다. 만 약 P1이 nominal인 경우 P2 역시 nominal 상태를 가지며, 반대로 P1이 reverse인 경우 P2 는 reverse 상태가 된다. 쌍동 PM의 분기영역은 P1과 P2가 reverse 상태인 경우에 한하여 적용된다.
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(a)
(b)
[그림 3.3.16] Type of PM, (a) Single PM, (b) Twin PM
EI는 노선의 모든 PM과 해당 PM의 분기영역을 가지고 있다. 세마포어 요소인 PM은 다음 과 같이 5개의 항목으로 표현된다.
[PM_ID, start point of switching area, end point of switching area, PM state(nominal/reverse), lock/unlock, Twin PM_ID]
[그림 3.3.16] (a)의 PM P의 상태가 nominal이고 해정상태인 경우 [P, TAG_K+Offset A, TAG_K+Offset B, nominal, unlock, NULL]와 같이 표현된다. PM P는 단일 PM으로 쌍동 PM ID는 NULL 값을 가진다. [그림 3.3.16] (b)의 PM P1의 상태가 reverse이고 쇄정상태인 경우 [P1, TAG_X + offset A, TAG_X + offset B, reverse, lock, P2]와 같이 표현된다.
다. 분산형 연동알고리즘
열차자율주행제어시스템의 EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 노선의 모든 PM의 상태 를 수신할 수 있고 필요시 점유할 수 있다. 하지만 PM은 공유자원이면서 한 번에 한 대의 열
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차만 점유 되어야 하는 세마포어 요소이다. EI가 PM을 자신의 리소스로 확보하기 위한 쇄정 과 해정 알고리즘은 다음과 같다. ⅰ. 열차 T1의 EI는 OC로부터 수신된 PM의 상태가 해정상태임을 확인하고 [그림 3.3.17] (a)와과 같이 OC에 key를 요청을 전송한다. ⅱ. OC는 해당 PM의 상태를 쇄정으로 변경 후 자신의 고유 key를 새롭게 생성하여 차상 EI에 전송한다. ⅲ. EI는 key 값을 이용하여 OC에 PM의 전환 명령을 전송한다. ⅳ. EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 해당 PM이 쇄정되었고 정상적으로 전환이 이루 어졌음을 확인한다. ⅴ. EI는 [그림 3.3.17] (b)와 같이 ATP로부터 열차의 위치를 수신하여 열차 T1이 PM의 분기영역을 완전히 빠져나오면 OC에 key 값을 이용하여 해정 명령을 전송한다. ⅵ. EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 해당 PM이 정상적으로 해정되었음을 확인한다. OC가 생성하는 key 값은 PM이 해정 상태이며 EI로부터 쇄정 요청이 있을 때마다 새롭게 생성되며 서로 다른 OC가 중복된 key 값을 생성하지 못하도록 충분히 긴 값으로 생성한다. 만약 특정 PM이 두 대 이상의 열차의 EI로부터 쇄정요청을 받았을 경우 OC는 그 중 하나에 게만 key 값을 제공하므로 동시에 두 대 이상의 열차로부터의 점유를 허용하지 않는다.
(a)
(b)
[그림 3.3.17] PM control algorithm, (a) lock control, (b) unlock control
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ATS 관제는 주기적으로 열차의 진로정보를 제공하며 진로정보에는 진로에 속한 PM의 리 스트와 해당 PM의 제어 방향이 포함된다. EI는 OC를 통해 수신된 진로정보에 포함된 PM을 확보한다. [그림 3.3.18]은 호남선 계룡역의 분기구조를 이용하여 제안된 EI를 적용한 시스템 구성을 보여준다. OC는 하나 이상의 PM을 관리하도록 구성할 수 있다. 열차 T1은 현재 PM 21A와 21B의 분기영역 시점인 X 지점까지 MA를 확보한 상태이다. 열차 T1의 갱신된 MA 가 X지점을 닿을 시점에 ATS는 Y 지점까지 열차 T1을 위한 새로운 진로정보를 제공한다고 가정한다. ATS가 제공하는 진로정보에 포함된 PM리스트와 PM의 전환방향 정보는
[그림 3.3.18] Route configuration with layout of Gyeryong station in Honam line
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라. 분산형 연동알고리즘 분석
제안된 열차자율주행제어시스템의 분산형 연동알고리즘과 기존의 연동장치에 수행하던 연동 논리를 비교분석 한다. 철사쇄정은 PM의 분기영역에 열차가 존재하는 경우 해당 PM을 임의로 전환하지 못하도록 방호하는 것을 의미한다. 제안된 분산형 연동알고리즘에서 열차가 PM의 분기영역 내에 존재 하기 위해서는 반드시 제어 key를 획득하여야 하며 해당 열차에 의해서만 해정이 가능하므로 타 열차 또는 운영자에 의한 임의 전환이 불가능하다. 진로쇄정은 열차가 진로를 구성하는 시작과 종료의 PM이 열차가 통과하면서 해정요청하기 전까지 해정되지 않아야 함을 의미한다. 분산형 연동알고리즘에서 차상의 ATP로부터 수신된 열차의 위치정보를 통해 EI는 열차의 후미부가 PM을 완전히 통과할 때마다 해정을 수행한다. 따라서 열차가 PM을 통과하는 도중에 타 열차 또는 운영자에 의한 임의 전환이 불가능하다. 과주여유거리의 확보(overlap 쇄정)의 경우 확보된 진로의 종단 이후에 PM이 존재하는 경 우 열차의 과주로 인한 탈선을 방지하기 위해 진로 종단 이후 PM을 함께 쇄정하는 것을 의 미한다. 하지만 제안된 분산형 연동알고리즘에서 차상EI는 ATP로 구성된 진로정보를 제공하 고 ATP는 진로의 종단을 절대로 넘어가지 못하도록 MA와 속도프로파일을 생성하여 방호하 기 때문에 기존 EI에서 수행하던 과주여유거리의 확보는 불필요하다. 접근쇄정은 열차가 분기영역에 접근하는 경우 해당 분기영역의 PM을 임의로 전환하지 못하 도록 방호하는 것을 의미한다. EI는 차상 ATP로부터 열차의 실시간 위치 및 점유정보, MA, 현재 속도에 대한 제동거리를 수신할 수 있다. 확보하지 못한 PM의 경우 분기영역 전까지 MA가 생성되어있기 때문에 ATP의 MA에 의해 방호된다. 만약 PM의 제어 key를 확보한 경우라면 해당 열차를 제외한 타 열차 또는 운영자에 의한 임의 전환이 불가능하다. 접근쇄정의 경우 이미 확보된 PM의 분기영역에 열차가 접근하는 경우 운영자가 강제해정을 취급하는 상황을 분석한다. [그림 3.3.19] (a)는 ATP로부터 수신한 열차 T1의 현재속도에 대 한 제동거리가 분기영역을 침범하지 않는 경우를 보여준다. 차상 EI는 PM의 분기영역 정보를 가지고 있으므로 운영자의 강제해정요청을 수락하더라도 분기영역을 침범하지 않음을 판단할 수 있다. EI는 제어 key를 이용하여 PM을 해정하며 ATP로 진로취소 정보를 제공한다. ATP는 [그림 3.3.19] (b)와 같이 취소된 진로만큼 MA를 단축한다. 중앙 또는 로컬 관제의 운영자는 해당 PM의 제어 key를 획득하여 전환 명령을 수행할 수 있다. 하지만 열차의 진입 속도가 높아 운영자의 해정요청을 수락할 수 없는 경우가 존재한다. [그림 3.3.19] (c)는 ATP 로부터 수신한 현재 열차의 제동거리가 분기영역을 침범하는 경우이다. 이 경우 운영자가 PM 의 제어를 취급하게 되면 탈선사고로 이어지기 때문에 차상 EI는 운영자의 해정요청을 거절한 다. 기존의 EI는 단순히 열차의 점유정보라는 제한적인 정보를 기준으로 PM과 인접 선로구간 을 분배하기 때문에 복잡하고 정교한 연동논리가 요구된다. 하지만 제안된 차상중심 분산형 연동알고리즘은 PM에 대한 분배를 담당하며 선로구간에 대한 분배는 ATP가 담당한다. 또한
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추가적으로 ATP의 방호기능을 활용함으로써 단순히 PM을 확보하는 과정으로 기존의 복잡한 연동논리를 대신할 수 있다.
(a)
(b)
(c)
[그림 3.3.19] PM unlock control command by operator, (a) Case of possible unlock control, (b) Reduced MA after unlock control, (c) Case of impossible unlock control
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4. BCT ATP 좌표계 설계
BCT 차상시스템은 열차가 운행 중에 자신의 위치를 정확히 식별할 수 있도록 TAG연계 정보 (TAG Linking Table) DB를 사용한다. 이 TAG 연계 정보 DB는 사전에 전체 선구도 상에 존재하는 모든 TAG그룹 들의 설치 위치, 설치 방향, 선형으로 인접한 TAG 그룹 간의 연결 정보를 포함하므로, 열차는 운행 중에 읽는 TAG 그룹 정보를 이 DB에 대조하여 자신 의 위치를 파악할 수 있다. TAG 기준 좌표계는 이 TAG 연계 정보 DB를 확장시켜서 열차의 운행에 영향을 미치는 요인(factor)인 선로전환기, 플랫폼(PSD), 구배 영역 등의 물리적인 현장 조건들과, Zone 구 역, 역 구역, 제한 속도 영역(SSP) 등 논리적인 설계 조건들을 모두 TAG 기준으로 재 가공 하여 포함하는 것을 의미한다. TAG 기준 좌표계는 TAG를 기준으로 모든 열차의 운행 조건들이 제공되므로, 열차가 운 행 중 수신하는 TAG 그룹에 따라 정보를 직관적으로 습득할 수 있으며 이를 통해 연산의 복 잡도를 현저히 낮출 수 있다. 또한 선형으로 인접한 TAG 그룹 간에 위치한z 조건들은 각 TAG그룹을 기준으로 각각 다른 좌표값으로 표현되므로, 해당 조건 정보에 대한 상호 검증을 수행할 수 있다.
가. TAG 기준 좌표계의 방위정의
TAG 기준 좌표계를 사용하는 설계에서 가장 먼저 고려해야 할 사항은 TAG그룹의 설치 방향(Orientation)에 따른 기준 방향의 정의이다. 아래 그림과 같이 각 TAG 그룹들은 자신의 Tag 설치방향에 따라Nominal, Reverse 방향을 갖게 되며, 열차가 TAG그룹을 수신할 때 읽 은 방향에 따라 다음 TAG 그룹을 추적할 수 있다.
[그림 3.3.20] TAG 설치 방향에 따른 방위
다음으로 고려해야 할 사항은 대상 사이트에서 사용하는 단일 선로전환기의 최대 분기 개수 이다. 통상적인 2분기 (정위, 반위) 선로전환기만을 사용하는 경우 한 TAG 그룹에서 단일 방 향으로 인접한 TAG그룹의 개수는 2개가 된다. 만약 선구도의 종단 TAG그룹이 아닐 경우, TAG그룹은 Nominal, Reverse 양 방향으로 이동이 가능하므로 인접한 TAG 그룹의 개수, 즉 방위는 최대 4개가 된다. 대상 사이트에서 정의된 최대 방위의 개수에 따라 각 방위 별로 인접 TAG 그룹 ID 를 비 롯한 조건 정보들을 수용할 수 있도록 DB를 설계한다.
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[그림 3.3.21] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위
나. TAG 기준 좌표계의 설계
(1) 선구형태에 따른 인접 TAG 그룹 설계
선로전환기가 없는 경우 해당 방향은 정위(Normal)만을 가지며 반위(Reverse) 인접 TAG 그룹 ID는 0으로 정의한다.
[그림 3.3.22] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위
선로전환기 합류 구간에선 인접 TAG 그룹에 연결이 보장되는 선로전환기 방향을 기준으로 정의하며, 연결될 수 없는 방향은 ID를 0으로 정의한다.
[그림 3.3.23] TAG 설치 방향과 선로전환기 방향에 따른 방위
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[그림 3.3.24] 선로 전환기 합류 시 정위 방향 인접 TAG 정의
쌍동 선로전환기를 가진 건넘선의 경우에도 동일한 방법으로 파라미터링 할 수 있다.
[그림 3.3.25] 선로 전환기 분기 시 인접 TAG 정의
(2) 선로전환기 정의방법
선로전환기는 기준 TAG그룹의 Nominal, Reverse 방향으로 각각 1개씩 존재할 수 있다. 선로전환기의 영역은 시작 위치, 정위 시 길이, 반위 시 길이로 설정한다. 선로 전환기 동작 시에도 열차의 안전을 확보할 수 있는 최대 영역으로 설정하며, 최소한 접촉한계지점(Fouling Point) 이 영역에 포함되도록 설정하여야 한다. 해당 방향으로 선로전환기가 없을 경우 Start Position 값을 0으로 설정한다.
[그림 3.3.26] 선로 전환기 분기 시 영역 설정
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선로전환기 합류 방향의 경우에는 열차가 진입할 수 없는 선로전환기 방향의 Length값을 0 으로 설정한다. 이 경우에도 선로전환기 영역은 접촉한계지점을 포함(방호)하고 있어야 한다.
[그림 3.3.27] 선로전환기 분기시 영역설정
(3) 구배영역 및 제한속도 영역 정의
구배나 제한속도 조건과 같이 범위로 설정되는 조건의 경우 각 방위 별로 설정이 가능하도 록 설계한다. TAG 그룹과 TAG 그룹 사이에 설정 가능한 개수를 제한하여 메모리 자원 및 연산의 효율성을 확보한다. Start Point와 End Point 그리고 Value(SSP의 경우 제한속도값, 구배의 경우 구배율) 값으로 구성한다.
[그림 3.3.28] 제한속도 영역의 설정
(4) 플랫폼 및 PSD 정의
플랫폼 및 PSD는 Zone이나 역의 경계가 존재하지 않는 역 구내에 설정되며, 해당 선로를 기준으로 좌, 우, 또는 양측에 존재할 수 있다. 기준 TAG 그룹의 Orientation을 기준으로 어 느 쪽에 플랫폼이 있는지를 구분하여 설정하고, 또 양 방향으로 플랫폼의 영역을 Start Position과 End Position으로 설정한다. 해당 TAG 그룹이 플랫폼의 중간에 위치할 경우
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Start Position 값은 -1로 표기하여 플랫폼 영역이 양 방향으로 존재함을 명시한다. 만약 플랫 폼 영역과 PSD영역을 구분할 필요가 있다면 개별적으로 영역 정보를 저장한다.
[그림 3.3.29] 플랫폼 영역의 정의
(5) TAG 기준 좌표계의 제약
TAG 기준 좌표계로 구성하는 TAG 연계 정보DB의 설계는 열차의 운행에 영향을 미치는 현장, 설계 조건을 효과적으로 표현하기 위해서 아래와 같은 제약사항을 만족하여야 한다.
○ TAG 그룹과 인접한 그룹 사이에는 역 구역이 2개 이하로 존재해야 한다.
○ TAG 그룹과 인접한 그룹 사이에는 선로전환기가 1개만 존재해야 한다.
○ TAG 그룹과 인접한 그룹 사이에 존재하는 제한속도 영역(SSP) 개수는 제한적이어야 한다.
○ TAG 그룹과 인접한 그룹 사이에 존재하는 구배 영역(Gradient) 개수는 제한적이어야 한다.
○ Zone의 경계와 역의 경계는 선로전환기 영역, 플랫폼 영역, 부본선, 측선 등에 위치할 수 없다.
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5. 기존 열차제어시스템과의 연계시스템 설계
BCT 열차자율주행제어시스템 이전의 열차제어시스템을 아래 [표 3.3.2]에서와 같이 4가지 종류로 분류하였다. 신호기 현시 제어 시스템, 신호기 속도 제어 시스템, 고정폐색 속도 제어 시스템은 궤도 기반의 시스템이다. 해당 시스템들의 연동장치는 궤도회로로부터 궤도의 점유 신호를 수신하여 연동을 수행한다. 그러므로 입력 값으로 궤도의 단락 여부가 반드시 필요하 다. 이후 진로 연동인 궤도, 선로전환기, 신호기의 연동은 연동장치의 연동 로직에 의해 수행 되며, 최종 연동 결과는 신호기의 출력으로 표시된다. 그리고, 궤도, 선로전환기, 신호기의 상 태는 ATS에 통신으로 전송되어 관제사에게 표시된다.
[표 3.3.2] BCT 이전 열차제어시스템 분류
시스템 설명
가장 고전적인 신호 제어 방식으로서, 열차에 운전사 가 탑승하여 운전사의 판단에 따라 열차를 운행하는 방 신호기 현시 제어 시스템 식이다. 지상시스템은 EI, ATS가 존재하며, 궤도회로 기 반으로 열차의 위치를 판단하며, 신호기를 현시하는 것 으로 열차의 흐름을 제어한다.
신호기 현시 제어 시스템의 신호기 현시 내용을 차량 으로 전달하여, 운전자의 실수를 최소한으로 방호하는 신호기 속도 제어 시스템 시스템이다. 열차에 신호기 현시 내용을 전달하고 열차 는 운전자가 해당 신호 속도를 초과하였을 경우 열차에 제동을 체결한다. 열차가 존재하는 궤도와 전방 진입 궤도의 속도를 제 어하는 시스템이다. 열차는 현재 속도와 전방 궤도 진입 고정폐색 속도 제어 시스템 속도 그리고 진입까지 남은 거리를 기반으로 열차의 프 로파일을 생성한다. 해당 속도 프로파일을 이용하여 운 전자의 운전을 감시하며, 안전을 방호한다. KRTCS 시스템이다. 궤도가 존재하지 않으며, 열차의 이동을 실시간으로 업데이트하여 열차의 이동에 따라 폐색이 업데이트 된다. 열차의 현재 위치와 전방 열차와 이동폐색 속도 제어 시스템 의 안전 간격 그리고 전방 선로 조건에 따라 해당 열차 의 최대 안전을 보장하는 이동권한을 생성한다. 이동권 한에 따라 동적 속도 프로파일을 생성하여 열차의 운전 을 감시하고 안전을 방호한다.
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이에 반해 이동폐색 속도 제어 시스템의 연동장치는 TAG 기반의 열차 위치를 수신하여 연 동을 수행한다. BCT 차상시스템은 엄밀히 말해서 기존의 연동이 존재하지 않는다. BCT 차상 시스템의 연동은 ATP의 계산에 의한 정보를 기반으로 수행되기 때문에, 단순한 선로전환기 전환 제어 기능만이 존재한다. 그러나 이동폐색 속도 제어 시스템은 기존의 연동 로직을 가지 고 진로 연동을 수행하는 연동장치일 수도 있고, BCT 차상시스템과 같이 선로전환기 전환 제 어 기능만을 갖는 연동장치일 수도 있다. 여기에서는 기존의 연동 로직을 가지고 진로 연동을 수행하는 연동장치를 대상으로 한다. 해당 연동장치는 지상 ATP 시스템으로부터 열차의 현재 위치를 수신하고 그에 따라 연동을 수행한다. 그러므로 이동폐색 속도 제어 시스템의 지상 시 스템(Wayside ATP, EI)의 입력 값은 열차의 위치보고 데이터이다. BCT 차상시스템이 열차 위치 보고 데이터를 기존 지상 시스템으로 전달하면, EI로 전달되어 연동 로직에 의한 진로 연동을 수행하고, 해당 결과가 Wayside ATP 연동하여 이동권한으로 종합되어 BCT 차상시 스템에 다시 전달된다. 해당 과정의 데이터들은 ATS에 통신으로 전송되어 관제사에게 표시된 다. 해당 입력 값을 기반으로 아래와 같은 표를 생성할 수 있다.
[표 3.3.3] BCT 이전 시스템의 구성과 입출력 내용
기존 시스템 구성 시스템 WAT 입력 정보 출력 정보 ATS EI OATP P
신호기 현시 제어 시스템 O O X X 궤도 상태 신호기
신호기 속도 제어 시스템 O O Δ X 궤도 상태 신호기 신호
고정폐색 속도 제어 시스 템 O O Δ Δ 궤도 상태 궤도 신호 이동폐색 속도 제어 시스 템 O O O O 열차 위치 이동 권한 ※ Δ 이동폐색 속도제어시스템에 비해 기능이 죽소된 형태의 신호시스템
가. 신호기 현시 제어 시스템과의 연계 방안
신호기 현시 제어 시스템, 신호기 속도 제어 시스템, 고정폐색 속도 제어 시스템(이후 궤도 기반 시스템으로 명명함)은 궤도의 상태를 수신 받아야 한다. BCT 차상시스템은 궤도 기반 시스템이 정의한 궤도 영역과 같은 데이터를 가지고 있어야 한다. BCT 차상시스템은 열차 위 치를 해당 궤도 데이터 영역과 연동하여 궤도의 점유, 해정을 결정하여야 한다. 즉 TAG 기반 의 열차 위치를 궤도 기반의 데이터로 전환하는 기능을 가져야 한다. 그리고 이렇게 전환된 궤도 기반 데이터는 궤도 기반 시스템의 연동장치와 연동할 수 있도록 인터페이스 해주는 시 스템을 통해 연동장치로 전달되어야 한다. 즉, BCT 차상시스템이 통신을 통해 해당 인터페
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이스 장비에 TAG 기반의 열차 위치를 전달하면 인터페이스 장비가 궤도 데이터로 변환하고 궤도 기반 시스템의 연동 장치가 입력 받을 수 있는 형태인 릴레이 출력 형태로 인터페이스를 해야 한다. 궤도 기반 시스템의 3가지 시스템은 입력은 궤도 기반으로 같으나 출력은 각각 다르다. 그 러나 궤도 기반 시스템의 출력은 각각 다르지만, 같은 출력이 되어 BCT 차상시스템의 입력이 같은 방식이 되도록 인터페이스 시스템을 설계해보겠다. 신호기 현시 제어 시스템의 출력은 신호기이다. 연동장치가 궤도 상태 입력을 기반으로 연동 로직에 의해 신호기 현시를 결정한 다. 신호기 현시 제어 시스템은 신호기 현시에 따른 제한 속도 값이 정의되어 있으며, 해당 신 호에 따른 제한 속도 이하로 신호기 접근이 허용된다는 의미이다. 인터페이스 장치는 기존 시 스템의 궤도 기반 선로 정보와 TAG 기반 선로 정보를 모두 가지고 있으므로, 열차의 현재 위치에서부터 신호기까지의 거리를 알고 있다. 그리고 그 간의 선로 제한 속도 값을 알고 있 다. 그러므로, 인터페이스 시스템은 해당 열차에 신호기까지의 이동권한을 생성할 수 있다. 이때 이동권한은 LOA(Limit Of Authority) 또는 EOA(End Of Authority)로 생성할 수 있다. 열차 전방의 신호기가 진행 신호일 때, 해당 신호에 대한 정보까지만 전달하면, LOA로 전달하는 것이고, 열차 전방의 여러 신호기 중 정지 신호까지 정보를 전달하면, EOA로 전달 하는 것이다.
[그림 3.3.30] 신호기 현시제어 시스템과의 연계
나. 신호기 속도 제어 시스템과의 연계 방안
신호기 속도 제어 시스템은 신호기 속도를 출력하는 시스템이다. 이것은 신호기 현시 제어 시스템과 같은 시스템인데, 신호기 현시 내용을 신호기에 접근한 열차에 전달하는 방식인 시스 템이다. 해당 시스템의 신호기 속도 전송 방식은 사용하지 않는다. 해당 속도 제어 신호를 인 터페이스 시스템으로 전송하여 해당 구간의 속도 제어를 생성하도록 한다. 그러면, 신호기 현 시 제어 시스템과 같은 방식으로 동작하게 된다.
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[그림 3.3.31] 신호기 속도제어 시스템과의 연계
다. 고정폐색 속도제어 시스템과의 연계 방안
고정폐색 속도 제어 시스템의 출력의 궤도 신호이다. 궤도 회로 송신기를 통해 차량으로 전 달되는 속도 제어 값을 인터페이스 시스템으로 전송한다. 해당 궤도 회로 송신기가 담당하는 궤도의 영역에 대한 데이터를 가지고 있으므로, 제어가 가능하다. 그리고 인터페이스 시스템은 고정폐색을 위한 연동장치가 속도 코드를 생성하여 전달하므로, 따로 선로 제한 속도 데이터를 갖지 않아도 된다. 각 궤도 회로로 전달되는 고정폐색 속도 제어 정보를 연결하여 EOA를 생 성할 수도 있으며, 개별 궤도 정보만을 사용하여 LOA를 생성할 수도 있다. 즉, 궤도 기반 시스템의 3가지 시스템은 출력은 각기 다르지만, 인터페이스 시스템을 통하여 열차가 이동할 수 있는 거리인 이동권한으로 변환하도록 설계한다면, BCT 차상시스템의 같은 입력으로 설계가 가능하다. 기존 궤도 기반 시스템을 공통으로 인터페이스 하도록 하기 위해 서는 해당 인터페이스 시스템을 지상에 설치하여야 한다. 왜냐하면, 계전 연동을 위한 인터페 이스가 필요하기 때문이다. 그런데, 이와 같은 인터페이스 시스템은 이동폐색 제어 시스템의 ATP 지상시스템과 기존 시스템의 지상설비 기능까지 포함된 많은 역할을 수행하는 시스템이 어야 한다. 인터페이스를 위한 많은 기능들뿐만 아니라 해당 기능들은 안전 설계가 되어야 한 다.
[그림 3.3.32] 고정폐색 속도제어 시스템과의 연계
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라. KRTCS와의 연계 방안
KRTCS의 차상시스템은 지상의 ATP와의 메시지 교환을 통해 자신의 위치를 포함한 상태 를 보고하고 이동권한을 포함한 wayside message를 수신한다. 반면 BCT 차상시스템은 노선 상의 다른 BCT 차상시스템과의 메시지 교환을 수행하게 되므로 만약 BCT 차상시스템을 탑 재한 열차가 KRTCS 구간에서 운행하게 되는 경우 타 BCT 차상시스템과의 메시지 교환과 함께 KRTCS 지상 ATP와의 메시지교환을 함께 수행하여야 한다. BCT 차상시스템에 KRTCS와의 연계운행을 위한 별도의 동작모드를 정의한다. BCT 차상 장치 내부를 설계할 때 열차의 위치보고 즉, onboard message에 대응하는 프로세스를 정의 하고 KRTCS 지상 ATP로부터 수신하는 wayside message에 대응하는 프로세스를 정의하 면 BCT 외부의 KRTCS 지상 ATP와 메시지 교환이 가능하여 KRTCS 탑재열차와 간격제 어가 이루어질 수 있다. 이때 내부적으로 설계한 열차의 상태 및 위치보고 프로세스는 타 BCT 탑재열차뿐 만 아니 라 KRTCS onboard message로써 KRTCS 지상 ATP가 인식이 가능하도록 설계되어야 한 다.
[그림 3.3.33] KRTCS와의 연계
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제4절 열차자율주행시스템 설계
1. 시스템 기능요구사양서 작성
Borderless Communication based Train Control System - Functional Requirements Specification -
2016.08
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History of document revision
Document BCT Functional Requirements Specification
Date History Remark
04/17/16 초안작성
05/16/16 - Train-to-train communication management 기능 추가
06/16/16 - Train-to-train communication management 기능 수정
- Functional allocation 추가 06/18/16 - Position report 기능추가 - EI 상세 기능 정의 - Functional allocation 추가 08/02/16 - EI 상세 기능 보완
08/03/16 - ATO Functional allocation 추가
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1. Introduction 본 문서는 BCT(Borderless Communication based Train control system) 의 기능요구사양을 정의한다. 본 문서는 기본적인 운영요구사항을 정의하며 그에 따른 몇몇 기술적 용어를 포함한다. 본 문서의 요구사항에서: (M) = Mandatory: 본 요구사항은 모든 BCT 어플리케이션에 반영되어야 한 다. 적용 가능한 요구사항은 BCT SRS에 기술되어야 하고 하위 레벨 mandatory 사양에 반영되어야 한다. (O) = Optional: 본 요구사항은 모든 BCT 어플리케이션에 구현함에 있어 mandatory가 아니다. 만약 구현된다면, 적용 가능한 요구사항이 BCT SRS에 기술되어야 하고 하위 레벨의 mandatory 사양이 반영되어야 한 다.
2. Abbreviations ATO Automatic Train Operation ATP Automatic Train Protection ATPM ATP Manual ATS Automatic Train Supervision BCT Borderless Communication based Train control system D2D Device-to-Device DCU Door Control Unit EB Emergency Braking EI Electronic Interlocking EOM End Of Mission FM Full Manual FRS Functional Requirements Specification FSB Full Service Braking GEBR Guaranteed Emergency Brake Rate GOA Grade Of Automation MMI Man Machine Interface MRSP Most Restrictive Speed Profile NA Neighbor Advertisement
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NS Neighbor Solicitation OC Object Controller PM Point Machine PSD Platform Screen Door PSM Precision Stop Marker SRS System Requirements Specification TSR Temporary Speed Restriction KRTCS Korean Radio-based Train Control System
3. General Requirements 3.1. Basic Functioning 3.1.1.1. BCT는 기관사가 열차를 안전하게 운전하기 위해 필요한 정보를 제공하여 야 한다.(M) 3.1.1.2. BCT는 열차와 입환 동작을 감시할 수 있어야 한다.(M) 3.1.1.3. BCT에 의해서 감시가 수행되고 있을 때 해당 영역 내에서 BCT로부터 허 가받지 않은 열차의 이동을 막을 수 있어야 한다.(M) 3.1.1.4. BCT는 최대 열차속도 150km/h로 기능되어야 할 필요가 있다.(M)
3.2. Interoperability with Existing Systems 3.2.1.1. BCT는 기존의 KRTCS(Korean Radio-based Train Control System) 및 궤도회로기반 열차제어시스템과 혼용운영이 가능하여야 한다.(M)
3.3. Operational Driving Modes 3.3.1.1. BCT 차상시스템은 다음과 같은 열차 운전모드를 감시하여야 한다:(M) 1) 무인운전모드(Driverless) 2) 대기모드(Standby) 3) 무인회차모드(Driverless Turnback) 4) 자동운전모드(Auto) 5) 수동운전모드(ATPM) 6) 기지모드(Yard) 7) 완전수동운전모드(FM) 8) 혼용운전모드(MM)
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9) OFF 모드
3.3.1.2. 열차가 BCT 제어 하에 있고 열차가 움직이고 있는 동안 운전모드의 전환 은 BCT 제어 하에서 자동적으로 수행되어야 한다.(M) 3.3.1.3. 열차가 정지된 상태에서 발생하는 운전모드의 전환은 자동 또는 수동으로 개시되어야 한다.(M) 3.3.1.4. 무인운전중인 열차는 임의 장소에서 대기모드로 절체 될 수 있어야 한 다.(M) 3.3.1.5. 현재 운영중인 운전모드 상태는 기관사 MMI에 현시되어야 한다.(M)
4. Functions 4.1. Operational Modes 4.1.1. 무인운전모드(Driverless) 4.1.1.1. 무인운전모드는 가속/제동 요구 및 열차 출입문 제어를 포함한 열차의 모 든 기능을 제어하여야 한다.(M) 4.1.1.2. 무인운전모드는 대기모드(Standby) 및 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
4.1.2. 대기모드(Standby) 4.1.2.1. 열차의 전력소모를 줄이기 위해 임의의 장소에서 대기모드(Standby)로 진입할 수 있어야 한다.(M) 4.1.2.2. 대기모드(Standby)시 열차의 감시와 관리기능은 모두 유지하여야 한 다.(M) 4.1.2.3. 대기모드(Standby)에서 다시 무인운전모드(Driverless)로 절체 될 수 있 어야 한다.(M)
4.1.3. 무인회차모드(Driverless Turnback) 4.1.3.1. 일반적인 회차 운영모드이며, 모든 열차제어 기능은 BCT에 의해 수행되 어야 한다. (M) 4.1.3.2. 무인회차모드(Driverless Turnback)는 OFF모드 또는 자동운전모드 (Auto)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
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4.1.4. 자동운전모드(Auto) 4.1.4.1. 가속/제동 요청 및 열차 출입문 제어를 포함하여 열차의 모든 기능을 제 어하여야 한다.(M) 4.1.4.2. 자동운전모드는 무인운전모드(Driverless), 무인회차모드(Driverless Turnback), OFF모드, 수동운전모드(ATPM)로 절체 될 수 있어야 한 다.(M)
4.1.5. 수동운전모드(ATPM) 4.1.5.1. 수동운전모드(ATPM)는 기관사에 의한 운전을 의미하며 만약 열차의 현재 속도가 허용속도를 초과하거나 이동권한을 초과면 BCT 차상장치는 전상 용제동(FSB) 또는 비상제동(EB)를 투입하여야 한다.(M) 4.1.5.2. 수동운전모드(ATPM)은 자동운전모드(Auto), 기지모드(Yard)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
4.1.6. 기지모드(Yard) 4.1.6.1. 기지모드(Yard)는 열차가 차량기지 또는 주박지역에 열차가 진입할 때 사 용되며 25km/h로 속도제한을 수행하여야 한다.(M) 4.1.6.2. 기지모드(Yard)는 수동운전모드(ATPM)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
4.1.7. 완전수동모드(FM) 4.1.7.1. 완전수동모드(FM)는 BCT제어 없이 열차의 속도, 역행, 타행 및 제동을 수동으로 수행한다.(M) 4.1.7.2. 완전수동모드(FM)은 수동운전모드(ATPM), 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
4.1.8. 혼용운전모드(MM) 4.1.8.1. 혼용운전모드(MM)는 KRTCS로 동작되는 열차와 혼용운영이 가능하도록 KRTCS 지상 ATP의 명령을 수신할 수 있어야 한다.(M) 4.1.8.2. 혼용운전모드(MM)는 OFF 모드로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
4.1.9. OFF모드 4.1.9.1. OFF 모드는 열차를 주박을 목적으로 하며, 열차 위치검지 및 장애감시를 유지하여야 한다.(M) 4.1.9.2. OFF모드는 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한다.(M)
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4.2. Automatic Protection Functions 4.2.1. Set in/set off operation
그림 3.1 Set in/set off operation
4.2.1.1. Start up and Self Test : 이 기능의 목적은 전원을 인가하는 동안 바이탈 장비에 대해 필요한 모든 시험 을 수행하기 위함이다. 열차가 BCT 영역 내에서 정차한 후 전원이 인가되고 운 전대가 개방될 때 이 기능이 시작된다. 4.2.1.1.1. 열차의 전원 투입시 BCT 차상장치는 자동으로 가동되어야 하며 self-test를 수행하여야 한다.(M) 4.2.1.1.2. self-test는 열차가 정차되어 있는 동안에만 가능하여야 한다.(M) 4.2.1.1.3. self-test 수행시 운전자로부터 어떠한 조치도 필요하지 않도록 하여야 한다.(M) 4.2.1.1.4. self-test 수행결과는 MMI에 현시함과 동시에 ATS에 제공하여야 한 다.(M)
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4.2.1.1.5. BCT 차상장치는 노선에 운행중인 열차의 BCT 차상장치에 등록을 시도 하여야 한다.(M) 4.2.1.1.6. BCT 차상장치는 ATS에 차상장치의 상태정보를 전송하여야 한다.(M) Functional allocation- Input Output Division From Data To Data 4.2.1.2 Train and - Wheel diameter4.2.2.1 Train-to- - Neighbor driver data - Train length train solicitation entry - Train ID connection ATP - Neighbor - Registration 4.2.2.1 Train-to- advertisement 4.2.11 Report train Info. & Self test train - Registration status result connection Info. EI ATO ATS - Train staff - Switch on - Registration External - Cab status Train MMI Info. & Self test Train result
4.2.1.2. Train and driver Data Entry : 이 기능은 BCT 차상장치가 열차 운전자로부터 열차운행에 필요한 데이터를 입력받는 것이다. 허가 받은 운영자에 한하여 접근하도록 신원확인을 위한 운영자 ID 입력을 포함할 수 있다. 4.2.1.2.1. 열차 데이터는 BCT 차상장치가 열차의 이동을 허가하기 전에 입력되어 야 한다.(M) 4.2.1.2.2. 기관사는 MMI를 통해 차륜경 및 열차길이와 같은 열차 데이터를 입력 할 수 있어야 한다.(M) 4.2.1.2.3. 열차 데이터는 철도관리시스템 또는 열차메모리로부터 자동적으로 입력 될 수 있다.(O) 4.2.1.2.4. 기관사는 열차가 정지 또는 이동하는 경우 열차 데이터를 참조할 수 있 어야 한다. (M) 4.2.1.2.5. 현재 열차 데이터는 입환을 위한 전환상태를 제외하고 추진 장치가 동 작 될 때까지 BTC 차상장치에 저장되어야 한다.(M) 4.2.1.2.6. 저장된 열차 데이터는 데이터 입력이 시작될 때 기관사가 확인할 수 있 도록 현시되어야 한다.(M) 4.2.1.2.7. 기관사의 ID를 입력할 수 있어야 한다.(O)
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4.2.1.2.8. 영업운행중 기관사의 ID와 열차번호의 변경이 가능하여야 한다.(O) 4.2.1.2.9. 만약 노선에 운행중인 열차에 연결 등록에 실패한 경우 기관사가 연결 에 대한 상세정보를 입력하도록 하여야 한다.(O)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Wheel diameter 4.2.1.1 Start up - Line multicast IP ATP and self - Train length test - Train ID - Driver ID EI ATO ATS - Wheel diameter - Wheel diameter - Line multicast - Line multicast IP IP - Train length External Train MMI Train MMI - Train length - Train ID - Train ID - Driver ID - Driver ID
4.2.1.3. Shut down : 이 기능의 목적은 열차가 영업운전을 종료 후 운영자(기관사 포함)의 조치에 의해 열차의 주박위치에서 BCT 통신 연결을 종료하기 위함이다. 4.2.1.3.1. 이 기능은 열차가 정차되고 운전대가 폐쇄될 때 즉, 주박위치에서 주박 하거나 BCT 제어영역을 벗어날 때 시작되어야 한다.(M) 4.2.1.3.2. 열차는 BCT 차상장치에 통보하고 연결을 종료해야 한다.(M) 4.2.1.3.3. BCT 차상장치는 열차를 수동으로 완전히 작동 정지시켜서 열차가 운행 하지 못하도록 설정 할 수 있어야 한다.(M) 4.2.1.3.4. 열차가 어떤 BCT 제어구역으로부터 또 다른 구역으로 이동할 때, 열차 는 현재 임무를 종료하고 새로운 임무를 시작해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.2.2 Train-to- - Ack. of 4.2.2.3 Train-to- - Disconnection ATP train disconnection train command disconnecti command disconnecti
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Input Output Division From Data To Data on on EI ATO ATS External Train MMI - EOM start
4.2.2. Train-to-train communication management
※ 열차간 통신관리 방안 1. 용어정리 ○ 노선: BCT에서 노선은 BCT 제어구간을 의미한다. 예) 1호선 ○ 경로: 진로구성을 통해 얻어 질 수 있는 노선의 일부를 의미한다. 분기와 합류를 제외하고 열차는 다른 경로의 열차와 간격제어를 수행할 필 요가 없다. 예) 1호선 소요산-신창, 구로-인천, 금천구청-광명, 병점-서동탄
2. 열차의 등록(위치: 기지 내) ○ 열차는 노선에 운행중인(주기적으로 위치보고를 수행중인 모든 열차)로 NS(multicast) / NA(unicast)를 통해 자신이 새롭게 등록되었음을 알린 다.
3. 위치보고의 송수신
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○ 노선상의 모든 열차는 주기적으로 Position report(진행방향, 위치, 경로) 를 multicast로 송수신한다.
4. 선행열차 discovery ○ 열차는 노선에 운행중인 열차의 주기적인 Position report를 통해 자신의 진행방향/경로 상 가장 가까운 선행열차를 discovery 한다.
5. 선행열차의 확인(무결성 확인) 5-1) 특정 열차의 NS/NA 요청시 경로상 모든 열차가 주기적인 위치보고를 토대로 테이블을 함께 갱신한다.
5-2) 열차의 D2D 커버리지 내에 접근하는 경우 다시 선행열차를 확인한다. 즉, physical layer로부터 얻어진 IP 패킷을 이용하여 자신의 테이블의 선행열차의 정보와 일치하는지 확인한다.
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6. 분기상황 발생시 ○ 열차는 지속적으로 자신의 선행열차의 위치보고(진행방향, 위치, 진로)를 listening 하고 있다. ○ 열차의 분기상황시 선행열차의 진로(경로)가 변경되므로 후행열차는 더 이 상 선행열차의 위치보고를 listening 하지 않는다. 즉, 선행열차가 고장이 아니라 경로가 변경됨을 확인한다. ○ 후행열차는 곧바로 4. 선행열차 discovery를 수행한다. ○ 선행열차는 진로(경로)가 변경되자마자 해당 경로에서 2. 선행열차 discovery를 수행한다.
7. 열차의 운행종료 7-1) 운행종료 후 기지내 주박 ○ 열차는 지속적으로 자신의 선행열차의 위치보고(진행방향, 위치, 진로)를 listening 하고 있다. ○ 열차의 운행종료시 선행열차의 위치보고는 기지 내 주박위치에서도 listening 할 수 있으므로 별다른 조치를 취하지 않는다. 7-2) 운행종료 후 shut-down ○ 열차는 자신이 종료됨을 알림(multicast)으로써 경로 내 모든 열차가 테이 블을 갱신하도록 한다.
8. 열차의 고장상황 발생시 ○ 상태: 열차는 지속적(주기적)으로 자신의 선행열차의 위치보고(진행방향, 위 치, 진로)를 listening 하고 있다. ○ 열차의 고장상황 발생시 선행열차의 주기적인 위치보고가 끊김을 확인하여
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후행열차는 더 이상의 이동권한 확장이 불가하다. 8-1) 열차가 복구된 경우 ○ 복구된 열차는 다시 2. 선행열차 discovery를 수행한다. 8-2) 열차가 복구 불가능한 경우 ○ 열차는 영업노선에서 제외되며, 고장 열차의 후행열차는 ATS의 명령에 따 라 2. 선행열차 discovery를 수행한다.
그림 3.2 Train-to-train communication management
4.2.2.1. Train-to-train connection(Registration) : 이 기능의 목적은 열차의 기동시(재 기동시) 노선상에 운행중인 열차로 자신 의 등록되었음을 알리기 위함이다. 4.2.2.1.1. BCT 차상장치는 열차의 기동시 노선상에 운행하고 있는 모든 열차에게 멀티캐스트 통신으로 등록정보를 전송(NS)하여야 한다.(M) 4.2.2.1.2. BCT 차상장치는 NS 메시지를 받게 되면 해당 메시지 송신자에게 유니 캐스트로 자신의 열차정보를 제공(NA)하여야 한다.(M) 4.2.2.1.3. BCT 차상장치는 NS-NA 과정이후 주기적으로 노선상에 운행중인 모든 열차로 위치보고 메시지를 전송하여야 한다.(M) 4.2.2.1.4. BCT 차상장치는 등록정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한 다.(M)
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Functional allocation:
Input Output Division From Data To Data 4.2.1.1 Start up - Neighbor and self advertisement 4.2.1.1 Start up - Neighbor test and self solicitation 4.2.2.2 Adjacent - Registration test Train info. discovery 4.2.5.4 Position - Registration ATP report info. 4.2.2.4 - Registration Train-to-trai info. n connection integrity 4.2.11 Report train - Registration status info. EI ATO ATS External Train MMI - Connection info.
4.2.2.2. Adjacent Train discovery : 이 기능의 목적은 노선상에 운행중인 모든 열차의 주기적인 위치보고 메시지 를 수신하여 자신의 진행방향과 경로 상에서 물리적으로 가장 가까운 선행열 차를 탐색하기 위함이다. 아울러 진행방향의 변경, 진로의 변경 등과 같이 통 신연결의 재구성이 필요한 경우에도 이 기능이 수행된다. 4.2.2.2.1. BCT 차상장치는 수신된 위치보고 메시지의 열차정보를 바탕으로 자신 의 진행방향과 경로 상에서 물리적으로 가장 가까운 선행열차를 찾아야 한다.(M) 4.2.2.2.2. BCT 차상장치는 진행방향의 변경, 진로의 변경 및 열차의 고장 등 통신 연결의 변경을 요하는 이례상황 발생시 통신연결 재구성 하여야 한 다.(M) 4.2.2.2.3. BCT 차상장치는 관련정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한 다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.2.1 Train-to- - Neighbor 4.2.2.1 Train-to- - Reconfiguration train advertisement train info. connection connection 4.2.2.3 Train-to- - Disconnection - Reconfiguration train info. 4.2.11 Report train info. ATP disconnecti status on - Train position - 4.2.5.4 Position - Travel direction report - Movement authority 4.3.1 Limit of safe - Route info. - route EI determinatio n ATO ATS Operator - Train deletion - - - Reconfiguration External Train MMI info.
4.2.2.3. Train-to-train disconnection(Deregistration) : 이 기능의 목적은 열차의 종료시 또는 열차의 분기 상황 발생시 인접한 열차 와 연결을 해제하기 위함이다. 4.2.2.3.1. BCT 차상장치는 열차의 운행 종료시 노선상 모든 열차에게 자신의 운 행종료를 통보한다.(M) 4.2.2.3.2. 운행종료를 통보 받은 노선상의 모든 열차는 자신의 연결 상황을 갱신 하여야 한다.(M) 4.2.2.3.3. BCT 차상장치는 연결정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Disconnection - Ack. of command 4.2.1.3 Shut down disconnection ATP 4.2.1.3 Shut down command 4.2.2.4 - Disconnection Train-to-tra info.
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Input Output Division From Data To Data in connection integrity 4.2.11 Report train - Disconnection status info. EI - ATO ATS - - - Disconnection External Train MMI info.
4.2.2.4. Train-to-train connection integrity(Table update or/and D2D) : 이 기능의 목적은 선행열차와 후행열차 간 통신연결의 무결성을 확보하기 위 함이다. BCT 영역에서 열차는 자신의 진행방향과 경로 상에서 지리적으로 가 장 인접한 선행열차와의 통신연결에 대한 무결성을 확인한다. 4.2.2.4.1. BCT 차상장치는 선행열차가 D2D 커버리지 내에 존재하는 경우 자신의 연결 테이블에 존재하는 선행열차임을 확인하여야 한다.(M) 4.2.2.4.2. BCT 차상장치는 열차간 통신연결의 무결성을 확보하기 위해 선행열차 와 후행열차를 포함하는 연결 테이블을 유지 관리하여야 한다.(O) 4.2.2.4.3. BCT 차상장치는 선행열차와의 통신 무결성이 훼손된 경우 안전하게 열 차를 정지시켜야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Registration 4.2.13.3 React to - EB command 4.2.2.1 Train-to- Info. emergenc train y brake connection command - Disconnection - T2T connection ATP 4.2.2.3 Train-to- train info. 4.2.11 Report train integrity info. disconnecti status on - -
EI ATO ATS Operator - Train deletion - External Train MMI - T2T connection
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Input Output Division From Data To Data integrity info.
4.2.3. Train operation management
그림 3.3 Train operation management
4.2.3.1. Train driving mode change : 이 기능의 목적은 4.1 Operational modes에서 정의된 열차의 운전모드를 관 리하기 위함이다. 4.2.3.1.1. BCT 차상장치는 GOA 및 지상의 설비와 차상장치의 작동 상태에 따라 다양한 자동 및 수동모드를 지원할 수 있어야 한다.(M) 4.2.3.1.2. 운전모드의 변경은 열차가 정지된 상태에서 이루어지도록 감시하여야 한다.(M) 4.2.3.1.3. 운전모드는 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data
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Input Output Division From Data To Data - Zero speed 4.2.9.3 Supervise/ - Operation mode state enforce setting state 4.2.8.2 Zero speed train roll state back and ATP determinati reverse on movement - Operation mode 4.2.11 Report train setting state status - EI - Operation mode 4.4.1.1 Awake setting state train - Operation mode 4.4.1.2 Set trains setting state to sleep
ATO 4.4.5.1 Command - Operation mode doors setting state opening 4.4.5.2 Command - Operation mode doors setting state closing
ATS - Cab Status - Operation mode (Operation setting state External Train switch, Mascon, Train MMI 역전기)
4.2.3.2. Traffic direction reversal : 이 기능의 목적은 ATS로부터 traffic direction reversal 명령을 받아 열차 의 이동 방향을 변경하기 위함이다. 4.2.3.2.1. BCT 차상장치는 열차가 정차해 있다고 검지될 때만 이동방향 변경을 허용해야 하며 구르지 못하도록 방호하여야 한다.(M) 4.2.3.2.2. 이동방향 변경은 새로운 열차 데이터를 입력하지 않은 채 가능하여야 한다.(M) 4.2.3.2.3. BCT 차상장치는 ATS로부터 traffic direction reversal 명령을 수신하 면 자동으로 이동방향을 변경하여야 한다.(M) 4.2.3.2.4. BCT 차상장치는 열차의 이동방향 전환 정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.9.3 Supervise/ - Rollback and - Traffic direction enforce reverse reversal info. 4.2.2.1 Train-to- train roll movement train back and status connection reverse movement - Train speed 4.2.9.3 Supervise/ - Traffic direction enforce reversal info. 4.2.8.1 Train speed train roll determinati back and on reverse movement - Zero speed 4.2.6 Limit of - Traffic direction 4.2.8.2 Zero speed state movement reversal info. state protection determinati and target ATP on point determinatio n - 4.2.7 ATP Profile - Traffic direction Determinati reversal info. on 4.2.13.3 React to - EB command emergenc y brake command 4.2.8.3 Train travel - Traffic direction direction reversal info. determinati on 4.2.11 Report train - Traffic direction status reversal info. EI - ATO - Traffic direction - ATS operator reversal command - request train - Traffic direction External Train staff travel direction Train MMI reversal info.
4.2.4. Ensure safe train departure
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그림 3.4 Ensure safe train departure
4.2.4.1. Authorize station departure(safe related conditions) : 이 기능의 목적은 안전한 역 출발을 위해 필요한 모든 조건을 확인하는 것이 다. 4.2.4.1.1. BCT 차상장치는 열차의 도어와 PSD 도어가 닫혀있고 쇄정되어 있음을 확인한 경우에 한하여 역 출발을 허용하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.10.3 Disable - Train door 4.2.4.3 Command - Departure train door disable status station approval opening departure - PSD disable 4.2.4.4 Authorize - Departure 4.2.10.4 Disable status departure approval ATP PSD between opening stations 4.2.10.7 Departure - Override - interlock command override
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Input Output Division From Data To Data EI - - ATO ATS - - - Train door - disable status External Train door - All door closed status
4.2.4.2. Authorize station departure(operational related conditions) : 이 기능의 목적은 역 출발을 인가하기 위해 작동상의 제약사항으로 인해 필요 한 모든 조건을 확인하는 것이다. 4.2.4.2.1. BCT 차상장치는 다음 조건이 충족될 때 역 출발을 허용하여야 한다.(M) 1) 열차에 EB가 체결되어 있지 않다. 2) 열차 화재 또는 연기발생 등으로 출발이 금지되어 있지 않다.
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.13.1 React to - Train - Departure detected equipment 4.2.4.3 Command approval train failure status station equipment departure ATP failure - Fire/smoke 4.2.4.4 Authorize - Departure 4.2.13.2 React to status departure approval detected between fire/smoke stations EI - - ATO ATS - - External Train - EB state -
4.2.4.3. Command station departure : 이 기능의 목적은 요구된 운영 및 안전조건이 충족될 때 열차의 역 출발 명령 을 하는 것이다. 4.2.4.3.1. BCT 차상장치는 안전과 관련된 조건과 운영과 관련된 조건이 모두 만 족할 경우 ATO에 출발 허가를 내리고 MMI에 출발 허가를 표현하여야
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한다.(M) Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.4.1 Authorize - Departure - station approval departure (safe related conditions) ATP 4.2.4.2 Authorize - Departure - station approval departure (operational related conditions) EI - - 4.4.4.1 Regulate - Departure ATO train speed permission ATS - - - - Departure External Train MMI permission
4.2.4.4. Authorize departure between stations : 이 기능의 목적은 역간에 열차가 정차하였을 때 열차의 기능을 점검 후 ATO 에 출발을 명령하기 위함이다. 4.2.4.4.1. 역간에 열차가 정지한 경우 BCT 차상장치는 FRS 4.2.4.1 Authorize station departure(safe related conditions)에 해당하는 조건과 FRS 4.2.4.2 Authorize station departure(operational related conditions)에 해당하는 조건이 모두 충족되는 경우에 한하여 재출발을 허용하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.4.1 Authorize - Departure - station approval departure ATP (safe related conditions)
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Input Output Division From Data To Data 4.2.4.2 Authorize - Departure - station approval departure (operational related conditions) EI - - 4.4.4.1 Regulate - Departure ATO train speed permission ATS - - - - Departure External Train MMI permission
4.2.5. Train Location Determination
그림 3.5 Train Location Determination 4.2.5.1. Train location initialization : 이 기능의 목적은 열차의 위치를 초기화하기 위함이다. 4.2.5.1.1 BCT 차상장치는 다음의 경우에 열차의 위치를 초기화하여야 한다.(M) 1) 열차가 BCT 제엉역역 내에서 기동하는 경우 2) 열차가 BCT 제어영역으로 진입하는 경우 3) BCT 제어영역 내에서 BCT 차상장치가 고장으로부터 복구되는 경우
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Functional allocation:
Input Output Division From Data To Data - 4.2.5.3 Train - Transponder ID ATP location calculation EI - - ATO - ATS - - External Transponder - Transponder ID -
4.2.5.2. Train length determination : 이 기능의 목적은 열차의 길이 입력을 받는 것이다. 4.2.5.2.1. BCT 차상장치는 운전자 MMI 또는 다른 장치를 통해 열차의 길이를 수 신하여 고정데이터로 관리하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.5.3 Train - Train length location calculation 4.2.7.6 Static - Train length ATP speed profile determinati on EI - - ATO - ATS - - External Train MMI - Train length -
4.2.5.3. Train location calculation : 이 기능의 목적은 열차의 위치가 초기화 된 후 열차의 물리적 방위 및 선로에 정의된 방위와 관련된 위치 불확실성을 결정하고 열차의 길이와 무결성에 따 라 열차의 전두부 및 후두부의 위치를 결정함으로써 실제 열차의 점유구간을 결정하기 위함이다. 4.2.5.3.1. BCT 차상장치는 열차의 위치를 계산하여야 한다.(M) 4.2.5.3.2. BCT 차상장치는 열차 위치계산에 있어 주행거리계(odometer) 오차를
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보정하여야 한다.(M) 4.2.5.3.3. BCT 차상장치는 위치불확실성을 보상하기 위해 열차의 estimated front end와 estimated rear end를 반영한 열차의 점유 구간을 결정 하여야 한다.(M) 4.2.5.3.4. 열차의 위치에 대한 좌표는 가장 최근에 참조된 지상자로부터 이동한 거리를 기반으로 표현하여야 한다.(M) 4.2.5.3.5. 열차 위치계산에 이동거리 오차를 반영하여야 하며 이동거리의 상대오 차는 사전에 정의된 기준치를 초과하지 않아야 한다.(M) 4.2.5.3.6. BCT 차상장치는 계산된 열차의 위치와 linking information을 비교하 여 현재 지상자 리더로부터 수신된 지상자 ID가 상이할 경우 열차의 EB 명령을 인가하여야 한다.(M) 4.2.5.3.7. BCT 차상장치는 연속해서 두 개 이상의 지상자를 읽지 못하는 경우 열 차의 EB를 투입하여야 한다.(M) 4.2.5.3.8. BCT 차상장치는 계산된 열차의 위치를 ATS에 전송하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Transponder ID - Train location - Transponder ID 4.2.9.1 Authorized - Offset from 4.2.5.1 Train Speed transponder location Determinati - Odometric error initialization on (under reading error, over reading error) - Train length - Train location 4.2.12.1 Protection - Transponder ID 4.2.5.2 Train of train - Offset from ATP length with loss transponder determinati of the - Odometric error on position (under reading report error, over reading error) - Train integrity - Train location 4.2.6.1 Limit of - Transponder ID 4.2.5.5 Parted movement - Offset from train authority transponder detection determinatio - Odometric error n (under reading error, over
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Input Output Division From Data To Data reading error) 4.2.7.3 Permanent - Linking 4.2.13.3 React to - EB command infrastructu information emergenc re data y brake base command - Travel direction - Train location - Transponder ID 4.2.8.3 Train travel - Offset from direction 4.2.11 Report train transponder determinati status - Odometric error on (under reading error, over reading error) - - Position report 4.2.5.4 Position (Train location, report Movement authrority, Travel direction) - 4.3.1.1 Route - Train location control - Transponder ID interlocks - Offset from 4.3.1.2 Disable transponder route - Odometric error EI unlock/route (under reading unlock error, over override reading error) 4.3.1.4 Loss of switch status - Train location - Transponder ID - Offset from 4.4.4.1 Regulate transponder ATO train speed - Odometric error (under reading error, over reading error) ATS - - Odometer - Travel distance - - Transponder ID External Transponder - Wheel Train MMI diameter
4.2.5.4. Position report : 이 기능의 목적은 계산된 열차의 위치 및 방향, 이동권한을 노선상에 운행중
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인 모든 열차에게 주기적으로 보고하고 주기적인 위치보고의 수신을 통해 자 신의 이동권한을 설정하기 위함이다. 4.2.5.4.1. BCT 차상장치는 계산된 열차의 위치 및 방향, 이동권한의 한계를 노선 상에 운행중인 열차에게 주기적으로 보고하여야 한다.
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train location - Position - Transponder ID report - Offset from (Train location, 4.2.5.3 Train transponder 4.2.5.3 Train Movement location - O d o m e t r i c location authrority, calculation error calculation Travel direction) (under reading error, over reading error) - Train Position 4.2.6.1 Limit of - Position report - M o v e m e n t movement 4.2.5.4 Position authority authority report - Travel direction determinati ATP on 4.2.6.1 Limit of - Movement - Train position movement authority 4.2.2.2 Adjacent - Travel direction authority Train - Movement determinati discovery authority on 4.2.8.3 Train travel - Travel direction - direction determinati on 4.2.2.1 - Registration - Train-to-tra info. in connection EI - - ATO - ATS - - External - -
4.2.5.5. Parted train detection : 이 기능의 목적은 열차의 무결성을 감시하는 것이다. 4.2.5.5.1. BCT 차상장치는 열차 무결성 검지장치로부터 열차 무결성 검지결과를 확인하며 무결성 손실이 확인되면 즉시 EB 명령을 인가하여야 한다.(M)
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4.2.5.5.2. BCT 차상장치는 운전자 MMI 및 ATS에 무결성 손실에 대한 정보를 제 공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.5.3 Train - Integrity status location calculation 4.2.13.3 React to - EB command ATP emergenc y brake command 4.2.11 Report train - Integrity status status EI - - ATO - ATS - - Train integrity - Integrity status - Integrity status External Train MMI monitoring device
4.2.6. Limit of movement protection and target point determination
그림 3.6 Limit of movement protection and target point determination
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4.2.6.1. Limit of movement authority determination : 이 기능의 목적은 안전한 열차의 이동을 보장하기 위해 열차 전방에 있는 최 초의 위험 지점에 해당하는 이동권한의 한계를 결정하는 것이다. 4.2.6.1.1. BCT 차상장치는 다음 중 가장 제한적인 것을 기반으로 열차의 이동권 한 한계를 결정하여야 한다.(M) 1) 안전한 전방진로의 한계(선로전환기 상태) 2) 안전한 열차 간격에 기반을 둔 한계(선행열차의 점유구간 및 이동권한) 3) 선로의 끝 4) 방호구간 4.2.6.1.2. BCT 차상장치는 전방 상황이 변경된 경우 기존에 발행된 이동권한을 증가 또는 철회 할 수 있어야 한다.(M) 4.2.6.1.3. BCT 차상장치는 결정된 이동권한을 운전자 MMI 및 ATS에 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train location 4.2.6.2 Target - Movement 4.2.5.3 Train point authority location determinati calculation on - Zones of 4.2.7.6 Static - Movement protection speed authority 4.2.13.5 Protect profile zones determinati on - 4.2.7.7 Dynamic - Movement speed authority ATP profile determinati on - 4.2.9.3 Supervise/ - Movement enforce authority train roll back and reverse movement - 4.2.11 Report train - Movement status authority EI 4.3.1.1 Route - Route info. 4.3.1.2 Disable - Movement
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Input Output Division From Data To Data route authority control unlock/rout interlocks e unlock override 4.3.1.2 Disable - Route info. - route unlock/rout e unlock override ATO - ATS - - - - Movement External Train MMI authority
4.2.6.2. Target point determination : 이 기능의 목적은 이동권한 한계에 기반하여 열차가 safety margin을 고려한 정지목표점을 설정하는 것이다. 4.2.6.2.1. BCT 차상장치는 생성된 이동권한으로부터 열차의 safety margin을 반 영한 목표점을 결정하여야 한다.(M) 4.2.6.2.2. BCT 차상장치는 결정된 목표점을 운전자 MMI를 통해 현시하여야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.6.1 Limit of - Movement 4.2.7.7 Dynamic - Target point movement authority speed authority (danger pont) profile determinati determinati on on 4.2.7.1 Permanent - Permanent - infrastructu infrastructure re speed speed limit ATP limits 4.2.7.2 Permanent - P e r m a n e n t - train speed train speed limits limit 4.2.7.3 Permanent - Gradient - infrastructu - Transponder re data location, etc base
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Input Output Division From Data To Data 4.2.7.4 Temporary - T e m p o r a r y - infrastructu infrastructure re speed speed limit limits 4.2.7.5 Temporary - Temporary - train speed train speed limits limit - -
EI - - ATO - ATS - - External Train data - GEBR Train MMI - Target point
4.2.7. ATP Profile Determination
그림 3.7 ATP Profile determination
4.2.7.1. Permanent infrastructure speed limits : 이 기능의 목적은 선로 형상과 품질, 인프라 제약사항(터널, 교량, 승장장 등) 과 같은 인프라 데이터에 기반을 두는 정적 속도 프로파일을 결정하는 것이 다. 4.2.7.1.1. BCT 차상장치는 모든 선로 위치별 최대 허용속도를 결정하여야 한 다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.6.2 Target - Permanent point infrastructure determinati speed limit on ATP 4.2.7.6 Static - Permanent speed infrastructure profile speed limit determinati on EI - - ATO - ATS - - Infrastructure - Infrastructure - External data set data
4.2.7.2. Permanent train speed limits : 이 기능의 목적은 철도 차량의 각 유형별로 최대 허용 속도를 결정하는 것이 다. 4.2.7.2.1. BCT 차상장치는 열차의 최대 운전속도를 결정하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.6.2 Target - Permanent train point speed limit determinatio n ATP 4.2.7.6 Static - Permanent train speed speed limit profile determinatio n EI - - ATO - ATS - - Permanent train - Permanent - External speed limits data train speed set limits data
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4.2.7.3. Permanent infrastructure data base : 이 기능의 목적은 Infrastructure data set으로부터 MA까지의 선구데이터를 출력하고 관할 영역 내의 모든 트랜스폰더에 대한 데이터와 선구의 구배 데이 터를 관리하는 것이다. 4.2.7.3.1. BCT 차상장치는 BCT 제어영역 내의 모든 지상자에 대한 데이터와 선 구의 구배 데이터를 관리하여야 한다.(M) 4.2.7.3.2. BCT 차상장치는 모든 지상자 리스트와 각각의 좌표계를 결정하여야 한 다.(M) 4.2.7.3.3. BCT 차상장치는 모든 선구에 대한 구배영역과 그 값을 결정하여야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - - Permanent 4.2.5.3 Train infrastructure location Data(gradient, calculation linking information) - Permanent 4.2.6.2 Target infrastructure point ATP Data(gradient, determinatio linking n information) 4.2.7.6 Static - Permanent speed infrastructure profile Data(gradient, determinatio linking n information) EI - - ATO - ATS - - - Infrastructure - Infrastructure External Data(linking, data set Gradient, etc)
4.2.7.4. Temporary infrastructure speed limits : 이 기능의 목적은 ATS로부터의 운행명령에 의해 선택된 구역에 대한 임시속 도제한을 설정하고 제거하는 것이다. 4.2.7.4.1. BCT 차상장치는 ATS로부터의 운행명령에 따라 임시속도제한 영역을 설정하여야 한다.(M)
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4.2.7.4.2. BCT 차상장치는 여러 속도제한이 동일한 구간에 설정되어 있는 경우 가장제한적인 속도제한을 선택하여야 한다.(M) 4.2.7.4.3. 새로운 임시속도제한이 동일한 위치에서 시행중인 기존 속도제한을 제 거해서는 안 된다.(M) 4.2.7.4.4. 수동으로 설정된 임시속도제한은 ATS의 설정 및 해정 명령에 의해서 해제되어야 한다.(M) 4.2.7.4.5. 임시속도제한이 설정될 때, 선택된 속도와 영역을 포함한 속도제한 상 태는 현시되고 등록되기 위해서 ATS에 제공되어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.7.6 Static - Temporary speed infrastructure profile speed limits ATP determinatio n - Temporary 4.2.11 Report train infrastructure status speed limits EI - - ATO - ATS Operator - TSR command - External - -
4.2.7.5. Temporary train speed limits : 이 기능의 목적은 차량의 degrade 상황 발생 시 열차의 임시속도제한을 결정 하는 것이다. 4.2.7.5.1. BCT 차상장치는 열차로부터 열차의 degrade 상황이 발생되었음을 수 신하면 열차의 상태(예: 열차의 C/I 고장 및 고장의 정도)를 기반으로 속도제한을 결정하여야 한다.(M) 4.2.7.5.2. 임시속도제한이 설정될 때, 선택된 속도와 영역을 포함한 속도제한 상 태는 현시되고 등록되기 위해서 운전자 MMI 및 ATS에 제공되어야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data
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Input Output Division From Data To Data - 4.2.6.2 Target - Temporary train point speed limits determinati on 4.2.7.6 Static - Temporary train ATP speed speed limits profile determinati on 4.2.11 Report train - Temporary train status speed limits EI - - ATO - ATS - - - Degraded - Temporary train External Train status Train MMI speed limits
4.2.7.6. Static speed profile determination : 이 기능의 목적은 열차 데이터 및 인프라 데이터를 기반으로 정적 속도프로파 일을 계산하는 것이다. 4.2.7.6.1. BCT 차상장치는 열차 데이터 및 인프라 데이터를 기반으로 열차의 정 적 속도 프로파일을 결정하여야 한다.(M) 4.2.7.6.2. BCT 차상장치는 열차의 위치를 계산함에 있어 가장 최근에 참조한 지 상자로부터 이동권한까지 허용된 속도를 계산하여야 한다.(M) 4.2.7.6.3. 정적 열차속도프로파일이 더 낮은 속도 수준으로 감소하면, 열차속도는 선두차량이 감소지점을 통과하기 전에 더 낮은 값까지 감소되어야 한 다.(M) 4.2.7.6.4. 정적 열차속도프로파일이 더 높은 속도 수준으로 증가될 때, 열차속도 는 후미차량이 증가지점에 완전히 진입하기 전까지 허용속도를 넘지 않 도록 열차길이를 반영하여 정적속도프로파일을 계산하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train length - MRSP ATP 4.2.5.2 Train 4.2.7.7 Dynamic
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Input Output Division From Data To Data speed length profile determinati determinati on on 4.2.6.1 Limit of - Movement - movement authority authority determinati on 4.2.7.1 Permanent - Permanent - infrastructu infrastructure re speed speed limits limits 4.2.7.2 Permanent - P e r m a n e n t - train speed train limits speed limits - Permanent - 4.2.7.3 Permanent infrastructure infrastructu Data(gradient, re data linking base information) 4.2.7.4 Temporary - Temporary - infrastructu infrastructure re speed speed limits limits 4.2.7.5 Temporary - Temporary - train speed train speed limits limits EI - - ATO - ATS - - External - -
4.2.7.7. Dynamic speed profile determination : 이 기능의 목적은 MRSP와 track data 및 train data를 이용하여 열차의 제 동거리를 반영한 목표지점까지의 동적 속도프로파일을 생성하는 것이다. 본 기능은 다음과 같은 세부기능으로 구성된다. - 속도제한에 대한 제동프로파일 - 목표지점에 대한 제동프로파일 4.2.7.7.1. BCT 차상장치는 정적속도프로파일과 선로 데이터 및 열차의 데이터를
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이용하여 목표지점까지의 동적속도프로파일을 결정하여야 한다.(M) 4.2.7.7.2. BCT 차상장치는 열차의 경보곡선(warning curve), 전상용제동곡선 (FSB curve) 및 비상제동곡선(EB curve)를 계산하여야 한다.(M) 4.2.7.7.3. BCT 차상장치는 계산된 열차 허용속도와 전방예고속도(다음변곡점 속 도)를 운전자 MMI에 현시하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.6.1 Limit of - Movement 4.2.9.1 Authorized - Dynamic speed movement authority Speed profile authority Determinati determinati on on 4.2.6.2 Target - Target point - point determinati on ATP 4.2.7.6 Static - MRSP - speed profile determinati on 4.2.7.3 Permanent - Permanent - infrastructu infrastructure re data Data(gradient, base etc) - 4.3.1.2 Disable - Braking distance route EI unlock/rout e unlock override 4.4.2.1 ATO profile - Dynamic speed ATO determinati profile on - - ATS - GEBR, etc - Dynamic speed External Train data Train MMI profile
4.2.8. Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination
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그림 3.8 Actual train speed/Train travel direction determination
4.2.8.1. Train speed determination : 이 기능의 목적은 실제 열차의 속도를 결정하는 것이다. 4.2.8.1.1. BCT 차상장치는 실제 열차속도를 검지하고 결정하여야 한다.(M) 4.2.8.1.2. BCT 차상장치는 속도 측정의 부정확성을 고려하여야 한다.(M) 4.2.8.1.3. 실제 열차속도는 운전자 MMI에 현시되어야 한다.(M) 4.2.8.1.4. BCT 차상장치는 두 대의 Tachometer 출력을 비교하여 차이가 허용치 를 초과하는 경우 비상제동 명령을 출력하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.8.2 Zero speed - Train speed state determinati on ATP - - Train speed 4.2.9.2 Supervise/ enforce authorized speed
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Input Output Division From Data To Data - 4.2.11 Report train - Train speed status 4.2.13.3 React to - EB command emergenc y brake command 4.2.3.2 Traffic - Train speed direction reversal EI - - 4.4.4.1 Regulate - Train speed ATO train speed ATS - - - Speed(pulses/s - Train speed External Tachometer Train MMI ec)
4.2.8.2. Zero speed state determination : 이 기능의 목적은 열차의 영속도(zero speed)를 결정하는 것이다. 4.2.8.2.1. BCT 차상장치는 열차의 영속도 상태를 결정하여야 한다.(M) 4.2.8.2.2. BCT 차상장치는 속도 측정장치의 미리 정의된 허용한도(±2km/h) 내 에서 영속도 상태를 결정하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train speed 4.2.3.1 Train - Zero speed driving status mode change - Zero speed 4.2.3.2 Traffic 4.2.8.1 Train speed state direction ATP determinati reversal on 4.2.10.9 Verify - Zero speed train state precision stop
EI - - ATO - ATS - - External - -
4.2.8.3. Train travel direction determination
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: 이 기능의 목적은 열차의 이동방향을 결정하는 것이다. 4.2.8.3.1. BCT 차상장치는 선로상의 열차 이동방향을 결정하여야 한다.(M) 4.2.8.3.2. 열차의 이동방향은 운전자 MMI에 현시되어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.3.2 Traffic - Traffic direction 4.2.5.3 Train - Travel direction direction reversal info. location reversal calculation - - Travel direction 4.2.5.4 Position report ATP - 4.2.9.3 Supervise/ - Travel direction enforce train roll back and reverse movement EI - - ATO - ATS - - - Train - Tachometer External direction(pulse) Transponder - Transponder ID
4.2.9. Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction
- 172 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
그림 3.9 Supervise/Enforce authorized speed and travel direction 4.2.9.1. Authorized Speed Determination : 이 기능의 목적은 열차의 현재 위치에서 인가된 허용속도를 결정하는 것이다. 4.2.9.1.1. BCT 차상장치는 계산된 동적속도프로파일로부터 열차의 현재 위치에서 허용된 속도제한을 결정하여야 한다.(M) 4.2.9.1.2. 결정된 허용속도는 운전자 MMI에 현시되어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train location 4.2.9.2 Supervise/ - Authorized (transponder enforce speed 4.2.5.3 Train ID, offset) authorized location speed calculation
ATP 4.2.7.7 Dynamic - Dynamic speed - speed profile profile determinati on - - EI
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Input Output Division From Data To Data - ATO - - ATS - - Authorized External Train MMI speed
4.2.9.2. Supervise/enforce authorized speed : 이 기능의 목적은 열차 방호 프로파일에 기초하여 열차의 허용속도와 비교한 실제 열차 속도를 감시하고 방호하는 것이다. 4.2.9.2.1. BCT 차상장치는 열차가 ATP 프로파일 내에 있다는 것을 보장하기 위 해 열차의 허용속도를 감시하여야 한다. (M) 4.2.9.2.2. BCT 차상장치는 운전자에게 시스템으로부터의 제동개입에 반응하고 회 피하도록 사전에 운전자 MMI를 통해 미리 정의된 경고 프로파일에 의 한 경고정보를 제공하여야 한다. (M) 4.2.9.2.3. BCT 차상장치는 열차 방호 프로파일을 준수하고 EB 개입을 피하기 위 해 FSB 프로파일에 따라 상용제동을 투입하여야 한다.(M) 4.2.9.2.4. 만약 결정된 실제 열차속도가 EB 프로파일에 의해 허용된 속도를 초과 하는 경우 EB를 투입하여야 한다.(M) 4.2.9.2.5. 실제 열차 속도가 영으로 결정되고 비상제동 투입하기 위한 더 이상의 조건이 없으면 비상제동은 ATS 또는 열차 운전대로부터 받은 명령에 의해 해제되어야 한다.(M) 4.2.9.2.6. 실제 결정된 열차 속도가 상용제동 프로파일 미만으로 복구한다면 ATP 차상시스템은 감속 중에 상용제동을 자동으로 해제하여야 한다.(M) 4.2.9.2.7. BCT 차상장치는 비상제동 투입/해제에 대한 정보를 ATS로 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train speed - EB set/release, 4.2.8.1 Train speed 4.2.11 Report train SB set/release determinati status ATP on
- Authorized - EB(FSB) 4.2.9.1 Authorized 4.2.13.3 React to
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Input Output Division From Data To Data Speed speed emergenc command Determinati y brake on command - - EI - ATO - EB release - ATS Operator command
- EB release - Warning External Driver desk command Train MMI message
4.2.9.3. Supervise/enforce train roll back and reverse movement : 이 기능의 목적은 열차의 roll back과 reverse movement를 감시하고 방호 하는 것이다. 4.2.9.3.1. BCT 차상장치는 열차운전모드(비상모드제외)에 상관없이 롤백을 검지 하여야 한다.(M) 4.2.9.3.2. BCT 차상장치는 열차가 미리 정의된 거리(2m) 이상 허가된 이동방향과 반대로 이동하는 경우에는 열차의 허가되지 않은 이동을 검지하여야 한 다.(M) 4.2.9.3.3. BCT 차상장치는 측정에 의해 허가된 이동방향과 반대로 거리가 2m 이 동한 후에 비상제동을 투입하여야 한다.(M) 4.2.9.3.4. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 하기 위해 검지된 롤백에 대해 필요한 정보를 ATS 인터페이스에게 제공하여야 한다.(M) 4.2.9.3.5. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 하기 위해 검지된 Roll back/Reverser Movement 대해 필요한 정보를 열차 MMI 인터페이스 에게 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Driving mode 4.2.3.2 Traffic - EB status 4.2.3.1 Train direction driving reversal ATP mode change 4.2.5.3 Train - Travel distance 4.2.11 Report train - EB status
- 175 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data location status calculation 4.2.6.1 Limit of - Direction of - EB command 4.2.13.3 React to movement movement emergenc authority authority y brake determinati command on 4.2.8.3 Train travel - Train travel - direction direction determinati on 4.2.3.2 Traffic - Traffic direction - direction reversal info. reversal EI - - ATO - ATS - - - Rollback - EB status Train data threshold 값 Train MMI (rollback status) External Train - 역전기 방향 -
4.2.10. Door Control Interlocks
그림 3.10 Door control interlocks
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4.2.10.1. Door open interlocks train doors : 이 기능의 목적은 열차가 해당 역에 진입하도록 허가 받을 때 승객의 안전한 이동을 보장하기 위해 필요한 모든 상태를 고려하여 열차 출입문 개방을 허가 하는 것이다. 4.2.10.1.1. BCT 차상장치는 열차의 방위에 따라 올바른 측면에 있는 열차 출입문 만 개방되도록 허가된다는 것을 보장하여야 한다.(M) 4.2.10.1.2. BCT 차상장치는 열차의 양측에서 열차 출입문 개방을 허가할 수 있어 야 한다.(M) 4.2.10.1.3. BCT 차상장치는 영속도 상태가 검지되고 열차가 정차 지점의 허용한 계(±50Cm) 내에 소재하고 있을 때 열차 출입문 개방을 허가하여야 한 다.(M) 4.2.10.1.4. BCT 차상장치는 성능저하 상황이나 비상의 경우에 출입문이 수동으로 개방될 때 현시되고 기록되도록 운전자 MMI 및 ATS로 필요한 정보를 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.10.2 Door - Train door - Door open open direction status 4.2.11 Report train interlocks status platform doors 4.2.10.6 Door - Door open - ATP open override interlock command override 4.2.10.9 Verify - Just on stop - train status precision stop EI - - 4.4.5.1 Command - Train door/PSD ATO doors enable info. opening ATS - - - All train door - Train door Train DCU close status Train DCU enable External (low/high) command - Braking status - Door open Braking system Train MMI status
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4.2.10.2. Door open interlocks platform doors : 이 기능의 목적은 열차가 해당 역에 진입하도록 허가 받을 때 승객의 안전한 이동을 보장하기 위해 필요한 모든 상태를 고려하여 플랫폼 스크린 도어 개방 을 허가하는 것이다. 4.2.10.2.1. BCT 차상장치는 열차의 방위에 따라 올바른 측면에 있는 PSD만 개방 되도록 허가된다는 것을 보장하여야 한다.(M) 4.2.10.2.2. BCT 차상장치는 열차의 양측에서 PSD 개방을 허가할 수 있어야 한 다.(M) 4.2.10.2.3. BCT 차상장치는 영속도 상태가 검지되고 열차가 정차 지점의 허용한 계(±25Cm) 내에 소재하고 있을 때 PSD 개방을 허가하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Just on stop 4.2.10.1 Door - Train door 4.2.10.9 Verify status o p e n direction train ATP interlocks precision train stop doors EI - - ATO - ATS - - - All PSD close - PSD enable External PSD status(low/high) PSD command
4.2.10.3. Disable train door opening : 이 기능의 목적은 BCT 차상장치가 열차 출입문 닫힘 상태를 수신한 이후에 다시 열차 출입문 열림이 되지 못하도록 하는 것이다. 4.2.10.3.1. BCT 차상장치는 열차 출입문 닫힘 상태(All Train Door Close Status)를 수신한 후에는 열차 출입문이 다시 열리지 않도록 하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data ATP - 4.2.4.1 Authorize - Train door
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Input Output Division From Data To Data station disable info. departure - 4.2.10.4 Disable - All train door EI PSD closed status opening (high) ATO - ATS - - - All train door - Train door External Train door close status Train door disable (low/high) command
4.2.10.4. Disable PSD opening : 이 기능의 목적은 역에서 PSD 닫힘 상태를 수신한 이후에 다시 PSD 열림이 되지 못하도록 하는 것이다. 4.2.10.4.1. BCT 차상장치는 PSD 닫힘상태(all PSD close status)와 모든 열차 출입문 닫힘상태(All Train Door Closed Info)를 수신한 이후에 PSD 가 열리지 않도록 하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.10.3 Disable - All train door 4.2.4.1 Authorize - PSD disable ATP train door closed station info. opening status(high) departure EI - - ATO - ATS - - - All PSD close - PSD disable External PSD status(low/high) PSD command
4.2.10.5. Response to loss of PSD status : 이 기능의 목적은 개방되도록 요청받지 않을 때 PSD의 폐쇄 및 쇄정 상태를 감시하는 것이다. 4.2.10.5.1. BCT 차상장치는 역에 정차한 열차가 없을 때 플랫폼 출입문이 개방되 어 있다고 검지되면 즉시 해당 방호영역을 설정하여야 한다.(M)
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4.2.10.5.2. BCT 차상장치는 플랫폼 출입문이 의도하지 않게 열려 있는 경우 현시 되고 기록되도록 필요한 정보(예: 상태와 위치)를 ATS에 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - - Protect zone 4.2.13.5 Protect ATP zones
EI - - ATO - ATS - Display - PSD status - All PSD close - External PSD status(low/high)
4.2.10.6. Door open interlock override : 이 기능의 목적은 관할 기관에서 명시되었을 때 고장 복구의 목적으로 출입문 개방 연동을 우회 할 수 있도록 하는 것이다. 4.2.10.6.1. BCT 차상장치는 door open override 명령을 받으면 출입문 개방 연 동을 우회할 수 있어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.10.1 Door - Door open open override ATP interlocks command train doors EI - - ATO - - Override - ATS Operator command - Override - External Train driver command
4.2.10.7. Departure interlock override : 이 기능의 목적은 열차의 출발 연동을 우회하기 위하여 열차의 출입문 상태정
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보와 관계없이 열차를 출발하기 위함이다. 4.2.10.7.1. BCT 차상장치는 door close override 명령을 받으면 출발 연동을 우 회할 수 있어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.4.1 Authorize - Override station command ATP departure(s afe related conditions) EI - - ATO - - Override - ATS Operator command - Override - External Train driver command
4.2.10.8. Response to loss of train door status between stations : 이 기능의 목적은 철도차량이 제공한 출입문 도어 닫힘 및 쇄정 상태를 감시 하는 것이다. 4.2.10.8.1. BCT 차상장치는 출입문 닫힘 및 쇄정 상태가 손실되고 열차가 역 사 이에 정차한 경우 열차의 부동화를 명령해야 한다.(M) 4.2.10.8.2. BCT 차상장치는 출입문 폐쇄 상태가 손실되고 열차가 운행 중인 경우 EB(또는 FSB) 명령을 발령해야 한다.(M) 4.2.10.8.3. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 위해 출입문 감시 손실에 대해 필요한 정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.11 Report train - Warning status message 4.2.13.5 Protect - Protection zone ATP Zones set/clear 4.2.13.3 React to - EB(FSB) emergenc command
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Input Output Division From Data To Data y brake command EI - - ATO - ATS - - - Door - Door status External Train door status(fail) Train MMI
4.2.10.9. Verify train precision stop : 이 기능의 목적은 열차의 정위치 정차 여부를 판별하기 위함이다. 4.2.10.9.1. BCT 차상장치는 열차가 정차지점의 허용한계(±50Cm) 내에 정차 여 부를 확인하여야 한다.(M) 4.2.10.9.2. BCT 차상장치는 PSM 센서와 결정된 영속도 값을 확인하여 최종 정위 치 정차 여부를 판단하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Zero speed 4.2.10.1 Door - Just on stop status open status interlocks 4.2.8.2 Zero speed train state doors ATP determinati 4.2.10.2 Door - Just on stop on open status interlocks platform doors EI - - 4.4.3.1 ATO - Just on stop inching status ATO 4.4.3.2 ATS - Just on stop inching status ATS - - - Sensing info. - External Proximity sensor
4.2.11. Report Train Status
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그림 3.11 Door control interlocks
: 이 기능의 목적은 BCT 차상장치로부터 상태 및 제어정보를 수신하여 ATS로 전송하기 위함이다. 4.2.11.1. BCT 차상장치는 열차의 운전모드 상태, 열차의 속도, 제동체결 상태, 고 장정보, 화재, 출입문 상태 등의 정보를 주기적으로 ATS에 전송하여야 한다. Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Connection - ATS display - Connection Info. 4.2.1 Set in/set off Info. & Self & Self test operation test result result 4.2.2.1 Train-to- - Connection - Connection info. train info. - Reconfigurationi connection nfo. 4.2.2.2 Adjacent - Reconfiguration - Disconnection ATP Train info. info. discovery 4.2.2.3 Train-to- - Disconnection - T2T connection train info. integrity info. disconnecti - Operation mode on setting state - T2T connection - Traffic direction 4.2.2.4 Train-to-
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Input Output Division From Data To Data train integrity info. reversal info. connection - Train location integrity - Transponder ID 4.2.3.1 Train - O p e r a t i o n - Offset from driving mode setting transponder mode state - Odometric change error(under 4.2.3.2 Traffic - Traffic direction reading error, direction reversal info. over reading reversal - Train location error) - Transponder ID - Integrity status - Offset from - Movement 4.2.5.3 Train transponder authority location - O d o m e t r i c - Temporary calculation error infrastructurespe (under reading ed limits error, over - Temporary train reading error) speed limits 4.2.5.5 Parted - Integrity status - Train speed train - EB(FSB) detection command 4.2.6.1 Limit of - Movement - Door open movement authority status authority - Warning determinati message on - EB command 4.2.7.4 Temporary - Temporary - Train Failure infrastructu infrastructure - Fire/smoke re speed speed limits status limits 4.2.7.5 Temporary - T e m p o r a r y - EB/FSB status train speed train - Obstacle status limits speed limits - Emergency stop 4.2.8.1 Train speed - Train speed status determinati - Protect staff on - Zones of 4.2.9.2 Supervise/ - EB(FSB) protection enforce command - Zones of authorized protection speed 4.2.9.3 Supervise/ - EB status enforce train roll back and reverse movement 4.2.10.1 Door - Door open open status
- 184 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data interlocks train doors 4.2.10.8 Response - Warning to loss of message train status between stations 4.2.12.1 Protection - EB command of train with loss of the position report 4.2.13.1 React to - Train Failure detected train equipment failure 4.2.13.2 React to - Fire/smoke detected status fire/smoke 4.2.13.3 React to - EB/FSB status emergenc y brake command 4.2.13.4 Reset of - EB status emergenc y brakes 4.2.13.6 Prevent - Obstacle status collision with obstacles 4.2.13.7 React on - Emergency emergenc stop status y stop request from platform 4.2.13.8 Protect - Protect staff staffs on - Zones of the track protection 4.2.13.9 Protection - Zones of by protection operator EI - - ATO - ATS - ATS display - Connection Info.
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Input Output Division From Data To Data & Self test result - Connection info. - Disconnection info. - T2T connection integrity info. - Reconfigurationi nfo. - Operation mode setting state - Traffic direction reversal info. - Train location - Transponder ID - Offset from transponder - Odometric error(under reading error, over reading error) - Integrity status - Movement authority - Temporary infrastructurespe ed limits - Temporary train speed limits - Train speed - EB(FSB) command - EB/FSB status - Door open status - Warning message - Train Failure - Fire/smoke status - Obstacle status - Emergency stop status - Protect staff - Zones of
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Input Output Division From Data To Data protection External - -
4.2.12. Failure Management
그림 3.12 Failure management
4.2.12.1. Protection of train with loss of the position report : 이 기능의 목적은 열차 위치추적 실패에 대응하는 것이다. 4.2.12.1.1. BCT 차상장치는 선행열차로부터 주기적인 위치보고를 수신하지 못하 는 경우 이전의 정상적인 정보를 토대로 열차를 안전하게 정차하여야 하며 관련 정보를 ATS에 제공하여야 한다.(M) 4.2.12.1.2. BCT 차상장치는 선행열차의 마지막 위치보고를 기준으로 선행열차의 점유구간을 유지하여야 한다.(M) 4.2.12.1.3. BCT 차상장치는 ATS에 위치추적 실패에 대한 정보를 제공하여야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Location report 4.2.13.3 React to - EB command 4.2.5.3 Train failure(commun emergenc ATP location ication failure y brake calculation status, etc) command
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Input Output Division From Data To Data 4.2.11 Report train - Failure status status EI - - ATO - ATS - - External - -
4.2.13. Management of emergency situations
그림 3.13 Management of emergency situations
4.2.13.1. React to detected train equipment failure : 이 기능의 목적은 열차 운행에 영향을 미치는 철도차량이 보고한 열차장비 고 장에 반응하는 것이다. 4.2.13.1.1. BCT 차상장치는 열차의 주요장비 고장상태를 확인하여 열차의 출발조 건에 반영하여야 한다.(M) 4.2.13.1.2. BCT 차상장치는 열차의 주요장비 고장상태를 운전자 MMI와 ATS에 제공하여야 한다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.11 Report train - Train Failure status 4.2.4.2 Authorize - Train Failure station ATP departure(o perational related conditions) EI - - ATO - ATS - - - Train - Train Failure External Train equipment Train MMI failure info.
4.2.13.2. React to detected fire/smoke : 이 기능의 목적은 차량의 화재/연기 검지기 감시를 통해 차량의 화재상황을 ATS에 보고하기 위함이다. 4.2.13.2.1. BCT 차상장치의 화재 및 연기검지 상태는 안전 관련 명령을 통해 운 영직원이 해제할 때까지 유지되어야 한다.(M) 4.2.13.2.2. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 상태정보를 운전자 MMI 및 ATS에 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - - Fire/smoke 4.2.11 Report train status status
4.2.4.2 Authorize - Fire/smoke ATP station status departure(o perational related conditions) EI - - ATO - ATS - -
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Input Output Division From Data To Data Train fire/smoke - Fire/smoke - Fire/smoke External Train MMI detector status status
4.2.13.3. React to emergency brake command : 이 기능의 목적은 비상제동 및 비상제동 해제명령을 수신하여 적용하고 관련 상태정보를 ATS에 전송하는 것이다. 4.2.13.3.1. BCT 차상장치는 ATS로부터 비상제동 명령을 수신하면 차량에 비상제 동을 투입하여야 한다.(M) 4.2.13.3.2. BCT 차상장치는 열차 분리의 검지, 출입문 상태 정보 손실, rollback 및 역주행 검지, 제한 속도 초과 및 이동 권한 정보가 손실된 경우 차 량에 EB를 투입하여야 한다.(M) Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.2.4 Train-to- - EB command - EB/FSB status train 4.2.11 Report train connection status integrity 4.2.3.2 Traffic - EB command 4.2.13.4 Reset of - EB/FSB status direction emergenc reversal y brakes 4.2.5.3 Train - EB command - location calculation 4.2.5.5 Parted - EB command - train detection 4.2.8.1 Train speed - EB command - ATP determinati on 4.2.9.2 Supervise/ - EB/FSB - enforce command authorized speed 4.2.9.3 Supervise/ - EB command - enforce train roll back and reverse movement 4.2.10.8 Response - EB command - to loss of
- 190 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data train door status between stations 4.2.12.1 Protection - EB command - of train with loss of the position report 4.2.13.10 Supervise - - emergen cy brake requests EI - - 4.4.2.1 ATO profile - EB/FSB status ATO determinati on ATS - - - - EB/FSB External Train C/I command
4.2.13.4. Reset of emergency brakes : 이 기능의 목적은 열차가 비상제동 체결로 인해 정차한 후 더 이상 비상제동 체결의 원인이 존재하지 않은 경우 비상제동 적용을 해제하는 것이다. 4.2.13.4.1. BCT 차상장치는 비상제동 적용의 원인이 더 이상 존재하지 않으면 ATS의 비상제동 해제명령 또는 운전자의 비상제동 해제 버튼 취급으 로 비상제동을 해제할 수 있어야 한다.(M) 4.2.13.4.2. BCT 차상장치는 비상제동 해제에 필요한 정보를 ATS와 운전자 MMI 에 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.13.3 React to - EB status - EB status emergenc 4.2.11 Report train y brake status ATP command 4.2.13.10 Supervise - EB release - emergen command cy brake
- 191 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data requests EI - - ATO - - EB release - ATS Operator command Train Braking - EB status - EB release Train System command External - EB release - EB release info. Train driver desk command Train MMI
4.2.13.5. Protect zones : 이 기능의 목적은 방호영역을 설정/해제하는 것이다. 4.2.13.5.1. BCT 차상장치는 설정된 방호 영역에 대해 해당 영역 내의 열차들에게 비상정지 명령을 전송해야 한다.(M) 4.2.13.5.2. BCT 차상장치는 설정된 방호 영역으로 접근하는 열차에게 단축된 이 동허가를 전송해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Protect zone 4.2.6.1 Limit of - Zones of 4.2.10.5 Response movement protection to loss of authority PSD determinatio status n 4.2.10.8 Response - Protection - EB command to loss of zone set/clear 4.2.13.10 Supervise train door emergen status cy brake between requests stations ATP 4.2.13.6 Prevent - Protection - collision zone set/clear with obstacles 4.2.13.7 React on - Protection - emergenc zone set/clear y stop request from platform - Protection - 4.2.13.8 Protect
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Input Output Division From Data To Data staffs on zone set/clear the track 4.2.13.9 Protection - Protection - by zone set/clear operator 4.3.1.4 Loss of - Protection switch zone set/clear status EI - - ATO - ATS - - External - -
4.2.13.6. Prevent collision with obstacles : 이 기능의 목적은 선로상의 장애물 검지를 담당하는 외부 기기를 감시하는 것 이다. 4.2.13.6.1. BCT 차상장치는 외부 기기로부터 장애물 침입이 보고되면 해당 방호 영역을 설정해야 한다.(M) 4.2.13.6.2. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 하기 위해 필요한 정보(예: 장애 물 침입 상태 및 장애물의 지상 위치)를 ATS에게 제공해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.13.5 Protect - Zones of zones protection ATP - Obstacle status 4.2.11 Report train status EI - - ATO - ATS - - External Safety facility - Obstacle status -
4.2.13.7. React on emergency stop request from platform : 이 기능의 목적은 승객 또는 직원이 시작한 비상정지 요청에 반응하는 것이 다. 4.2.13.7.1. BCT 차상장치는 ATS로부터 역 플랫폼 비상정지 요청을 받은 경우,
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플랫폼 선로를 커버하는 방호 영역이 설정되어야 한다.(M) 4.2.13.7.2. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 하기 위해 필요한 정보(예: 상태 와 위치)를 ATS에게 제공해야 한다.(M) 4.2.13.7.3. 비상정지 요청 및 시스템의 반응은 운영직원이 해제할 때까지 유지되 어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.13.5 Protect - Zones of zones protection ATP 4.2.11 Report train - Emergency stop status status EI - - ATO - ATS - - - Emergency - External Safety facility stop control info.
4.2.13.8. Protect staffs on the track : 이 기능의 목적은 선로상의 직원을 방호하기 위해 작업영역을 설정하는 것이 다. 4.2.13.8.1. BCT 차상장치는 선로상의 직원을 방호하기 위해 필요한 작업 영역은 특정 ATS 명령에 의해 설정되고 해제되어야 한다.(M) 4.2.13.8.2. BCT 차상장치는 현시되고 기록되도록 하기 위해 설정된 작업 영역에 대해 필요한 정보를 ATS와의 인터페이스에게 제공해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.13.5 Protect - Zones of zones protection ATP - Protect staff 4.2.11 Report train - Zones of status protection EI - - ATO -
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Input Output Division From Data To Data ATS - - External Safety facility - Protect staff - 4.2.13.9. Protection by operator : 이 기능의 목적은 ATS로부터 방호영역을 수신하여 해당 영역을 방호하는 것 이다. 4.2.13.9.1. BCT 차상장치는 ATS로부터 방호 영역을 수신하면 해당 방호 영역을 방호해야 한다.(M) 4.2.13.9.2. BCT 차상장치는 방호 영역이 설정된 결과를 ATS에 전송해야 한 다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - 4.2.13.5 Protect - Zones of zones protection ATP 4.2.11 Report train - Zones of status protection EI - - ATO - - Protection - ATS Operator zone External - -
4.2.13.10. Supervise emergency brake requests : 이 기능의 목적은 ATS 및 BCT 차상장치로부터 열차 비상제동 설정 및 해제 명령을 수신하여 비상제동 체결 또는 해제를 수행하는 것이다. 4.2.13.10.1. BCT 차상장치는 ATS로부터 열차 비상제동 설정 또는 해제 명령을 수신하여 비상제동 체결 또는 해제를 수행하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - EB command 4.2.13.3 React to - EB command emergenc 4.2.13.5 Protect ATP y brake zones command - EB release 4.2.13.4 Reset of
- 195 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data emergenc command y brakes EI - - ATO - - Train - Emergency Stop ATS Operator - Train Emergency Stop Release External - -
4.2.14. Driver MMI : 이 기능의 목적은 열차 MMI로부터 입력정보를 수신하거나 ATP 상태정보를 MMI에 표시하는 것이다. 4.2.14.1.1. BCT 차상장치는 운전자 MMI에 ATP 상태를 표시하여야 한다.(M) 4.2.14.1.2. BCT 차상장치는 차량의 현시 화면(MMI화면)을 통해 운전자의 입력정 보를 입력 받아야 한다.(M)
4.3. EI Functions 4.3.1. Limit of safe route determination
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그림 3.14 Limit of safe route determination
4.3.1.1. Route control interlocks : 이 기능의 목적은 ATS 스케줄 명령에 기반 하여 열차의 위치와 속도를 고려 하여 진로상에 존재하는 선로전환기를 확보하고 제어함으로써 해당 분기영역 에 대한 안전한 진로를 확보 가능하도록 하기 위함이다. 4.3.1.1.1. BCT 차상장치는 ATS로부터 진로명령을 수신 받아 OC로 해당 PM의 제어를 수행하여야 한다.(M) 4.3.1.1.2. BCT 차상장치는 PM의 제어가 불가능 한 경우(예: 쇄정상태, 고장상태) 해당상태를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.(M) 4.3.1.1.3. BCT 차상장치는 PM의 제어가 가능한 경우 OC를 통해 각 PM을 제어 할 수 있는 고유 Key 값을 수신하고 Key 값을 이용하여 해당 PM의 쇄 정상태 설정 및 제어 명령을 전송한다.(M) 4.3.1.1.4. BCT 차상장치는 PM의 점유자원 해제 및 재사용을 위해 열차가 PM의 관할영역을 완전히 통과할 때 마다 Key 값을 이용하여 차례대로 해정명 령을 전송하여야 한다.(M)
- 197 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train location - Route info. - Transponder ID - Offset from 4.2.6.1 Limit of 4.2.5.3 Train transponder movement location ATP - O d o m e t r i c authority calculation error determinati (under reading on error, over reading error) - 4.3.1.3 Route - Route info. /switch - Point machine EI status status information ATO - ATS Scheduler - Route info. - - Point machine - Control Key status(nominal/ - Point machine reverse, control Object controller lock/unlock) command(nomin - Control Key al/reverse, External Object controller lock/unlock) - Point machine status Train MMI
4.3.1.2. Disable route unlock/route unlock override : 이 기능의 목적은 구성된 진로(또는 확보된 단일 선로전환기)를 운영자의 강 제 해정요청에 의해 해정할 수 있도록 하기 위함이다. 아울러 구성된 진로(또 는 확보된 단일 선로전환기)를 의도하지 않은 운영자의 요청에 의해 해정되지 않도록 방호하기 위함이다. 4.3.1.2.1. BCT 차상장치는 기 구성된 진로가 타 열차 또는 의도하지 않은 운영자 의 요청에 의해서 해정되지 않도록 방호하여야 한다.(M) 4.3.1.2.2. BCT 차상장치는 열차의 현재 제동거리를 고려하여 운영자가 해정하고 자 하는 선로전환기의 분기영역을 침범하게 되는 경우 운영자의 요청을 거절하도록 설계되어야 한다.(M) 4.3.1.2.3. BCT 차상장치는 기 구성된 진로가 운영자의 강제 해정요청에 의해 해 정요청을 수신하는 경우 현재 열차의 제동거리를 고려하여 분기영역에 진입하지 않을 경우 해당 진로(또는 확보된 단일 선로전환기)를 해정하
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도록 한다. 4.3.1.2.4. BCT 차상장치는 해정된 진로취소 정보를 이동권한 갱신에 반영하여야 한다.(M) Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - Train location - Route info. - Transponder ID - Offset from 4.2.5.3 Train transponder location - O d o m e t r i c calculation 4.2.6.1 Limit of error movement (under reading authority error, over determinati reading error) on 4.2.6.1 Limit of - Movement ATP movement authority authority determinati on - Braking - 4.2.7.7 Dynamic distance speed profile determinati on - 4.3.1.3 Route - Route /switch lock/unlock info. EI status - Point machine information status ATO - - Unlock - ATS Operator command - Point machine - Control Key status(nominal/ Object controller - Unlock External Object controller reverse, command lock/unlock) - -
4.3.1.3. Route/switch status information : 이 기능의 목적은 진로 구성에 대한 결과와 상태정보를 ATS 관제에 제공하기 위함이다. 4.3.1.3.1. BCT 차상장치는 구성된 진로에 대한 상태정보를 ATS 관제에 제공하여 야 한다.(M)
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Functional allocation:
Input Output Division From Data To Data ATP - - - Route control - 4.3.1.1 Route info. control - Point machine interlocks status EI 4.3.1.2 Disable - Route/switch route lock/unlock unlock/rout info. e unlock - Point machine override status ATO - - - Route control info. - Route/switch ATS ATS display lock/unlock info. - Point machine status - Point machine - status(nominal/ External Object controller reverse, lock/unlock) -
4.3.1.4. Loss of switch status : 이 기능의 목적은 OC로부터의 주기적인 선로전환기 상태정보를 상실하였을 경우 해당 구간에 대한 방호를 수행하고 관련정보를 ATS 관제에 제공하기 위함이다. 4.3.1.4.1. BCT 차상장치는 자신의 진로 상에 존재하는 선로전환기 상태를 OC의 주기적인 상태보고를 통해 확인 가능하여야 하며 상태보고를 상실하는 경우 해당 구간에 열차가 진입하지 못하도록 방호하고 해당 정보를 ATS 관제에 제공하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.5.3 Train - Train location - Protection zone location - Transponder ID4.2.13.5 Protect set/clear ATP calculation - Offset from zones transponder
- 200 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Input Output Division From Data To Data - O d o m e t r i c error (under reading error, over reading error) - - - 4.3.1.3 Route - Point machine /switch status EI status - Route status information info. ATO - ATS - - - Point machine - status(nominal/ External Object controller reverse, lock/unlock)
4.4. Automatic Train Operation Functions 4.4.1. Awake train / set trains to sleep
그림 3.15 Awake train / set trains to sleep 4.4.1.1. Awake train 4.4.1.1.1. BCT 차상장치는 무인 운전 모드에서 ATS로부터 awake 명령을 수신하 면, 열차를 기동시키기 위한 명령(awake)을 열차(TCMS)에 송출하여야 한다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.3.1 Train - Driving mode - driving ATP mode change EI - - ATO - - Awake - Awake status ATS Operator/Schedule command ATS display - - Awake External TCMS command
4.4.1.2. Set trains to sleep 4.4.1.2.1. BCT 차상장치는 무인 운전 모드에서 ATS로부터 sleep 명령을 수신하 면, 열차를 sleep 상태로 들어가게 하기 위한 명령을 열차(TCMS)에 송 출하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.3.1 Train - Driving mode - driving ATP mode change EI - - ATO - - Sleep - Sleep status ATS Operator/Schedule ATS display command External - TCMS - Sleep command
4.4.2. Determine train's ATO profile
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그림 3.16 Determine train’s ATO profile
4.4.2.1. ATO profile determination 4.4.2.1.1. BCT 차상장치는 ATP 프로파일에 따라 다음 요소를 고려하여 운행속도 프로파일(상용 가/감속률 포함)을 결정하여야 한다.(M) 1) 정차지점(target point) 2) 운전 모드(GOA와 연계된) 3) 제동 성능(속도 및 반응 시간) 4) 저크 제한 5) 열차 시격조절 및 운전 전략 6) 철도차량 반응시간을 포함한 시스템 반응시간 4.4.2.1.2. BCT 차상장치는 다음 정차 지점(예: 역 정차 지점, 임무 종료 또는 기타 정차 지점)에서 정차할 수 있도록 운행 속도 프로파일을 결정해야 한 다.(M) 4.4.2.1.3. BCT 차상장치는 ATS의 명령(예: ATS로부터 받은 다음 역 정차 또는 통과 명령)에 의해 열차의 정차 및 통과가 가능하도록 운행 속도 프로파 일을 결정해야 한다.(M) 4.4.2.1.4. BCT 차상장치는 열차가 역과 역 사이에서 정차한 경우에는 출발허가를 수신하면 자동으로 열차를 출발시키도록 운행 속도 프로파일을 결정해 야 한다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.7.7 Dynamic - Dynamic speed - speed profile ATP profile determinati on EI - - 4.4.4.1 Regulate - ATO speed ATO Train Speed profile - Departure - command - Departure ATS Operator/Schedule message modification command Transponder - Transponder ID - External reader
4.4.3. Inching Control
그림 3.17 Inching Control
4.4.3.1. ATO inching 4.4.3.1.1. BCT 차상장치는 열차가 정차 허용한계를 벗어나서 정차한 경우, 열차 를 다음 정차역으로 이동시켜야 한다.(M) 4.4.3.1.2. BCT 차상장치는 열차가 플랫폼의 정차 지점에 도착하지 못할 경우, 1 회에 한정하여 열차를 정위치에 정차할 때까지 자동으로 전진해야 한 다.(M)
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4.4.3.1.3. BCT 차상장치는 열차의 허용한계(롤백 허용한계) 미만에서 플랫폼 정차 지점을 지나치면, 1회에 한정하여 정위치에 정차할 때까지 자동으로 열 차를 후진시켜야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.10.9 Verify - Just on stop - train status ATP precision stop EI - - 4.4.3.2 ATS - ATO inching ATO inching failure - Departure - Overrun control ATS Operator/Schedule command Operator request - - propulsion and Train traction and External brake control brake system signal
4.4.3.2. ATS inching 4.4.3.2.1. BCT 차상장치에 의한 자동인칭 수행 후 열차가 정위치에 정차하지 못 한 경우, BCT 차상장치는 ATS에 정위치 정차를 위한 원격인칭을 요청 해야 한다.(M) 4.4.3.2.2. ATS로부터 원격인칭을 수신한 경우 ATO 인칭을 수행하여야 한다.(M) 4.4.3.2.3. ATS로부터 원격인칭 지령을 수신하지 못한 경우에는 BCT 차상장치는 대기하여야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.10.9 Verify - Just on stop - train status ATP precision stop EI - - 4.4.3.1 ATO - ATO inching - ATO inching failure - Inching - Inching request ATS Operator command Operator External - Train traction and - propulsion and
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Input Output Division From Data To Data brake control brake system signal 4.4.4. Regulate Train Speed
그림 3.18 Regulate Train Speed 4.4.4.1. Regulate train speed 4.4.4.1.1. BCT 차상장치는 운행 속도 프로파일 에 따라 철도차량에게 가속 또는 감속 신호를 송출하여야 한다.(M) 4.4.4.1.2. BCT 차상장치는 제동 시 상용제동으로 감속해야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.4.3 Command - Departure - station permission departure 4.2.5.3 Train - Train location - location (Transponder ID + offset) ATP calculation 4.2.8.1 Train speed - Train speed - determinati on - Departure - 4.2.4.4 Authorize approval departure
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Input Output Division From Data To Data between stations EI - - 4.4.2.1 ATO profile- ATO speed - ATO determinati profile on - Restart - ATS Operator command - Start button - propulsion and Train traction and External Train staff brake control brake system signal
4.4.5. Door control
그림 3.19 Door control
4.4.5.1. Command doors opening 4.4.5.1.1. 출입문이 자동열림으로 설정된 경우, BCT 차상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출입문 및 플랫폼 출입문(설치된 경우)에 열림 신호를 송출해 야 한다.(M) 4.4.5.1.2. 출입문이 수동열림으로 설정되고 플랫폼 출입문이 설치된 경우 BCT 차 상장치는 정해진 절차에 따라 플랫폼 출입문의 열림 신호를 송출해야 한다.(M)
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4.4.5.1.3. 출입문이 자동열림으로 설정되고 ATS로부터 출입문 열림명령을 받은 경우, BCT 차상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출입문 및 플랫폼 출입 문(설치된 경우)에 열림 신호를 송출해야 한다.(M) 4.4.5.1.4. 플랫폼 출입문이 설치된 경우, 플랫폼 출입문과 열차 출입문 열림은 허 용시간(3초) 내에서 동기화되어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.3.1 Train - Driving mode - driving mode change 4.2.10.1 Door - Train door - open enable info. interlocks - PSD enable train info. ATP doors 4.4.5.3 Train door - Door info. - operation disable without PSD 4.4.5.4 Train door - Door info. - operation idsable with PSD EI - - ATO - - - Departure - command(Train door direction, ATS Operator/Schedule PSD info.) - Door open command - Train door - Train door open open status command - Door mode Train door Train door External switch - Door open button(R/L) - PSD open - PSD open PSD PSD system status command
4.4.5.2. Command doors closing 4.4.5.2.1. 출입문이 수동닫힘으로 설정되고 플랫폼 출입문이 설치된 경우, BCT
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차상장치는 정해진 절차에 따라 플랫폼 출입문의 닫힘 신호를 송출해야 한다.(M) 4.4.5.2.2. 출입문이 자동닫힘으로 설정되고 ATS로부터 출입문 닫힘명령을 받은 경우 BCT 차상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출입문 및 플랫폼 출입 문(설치된 경우)에 닫힘 신호를 송출해야 한다.(M) 4.4.5.2.3. PSD가 설치된 경우 PSD와 열차 출입문 닫힘은 허용시간(3초) 내에서 동기화되어야 한다.(M)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data 4.2.3.1 Train - Driving mode - driving ATP mode change - - EI - - ATO - - - Departure - command ATS Operator/Schedule - Door close command - Train door - Train door close close status command - Door mode Train Train door switch, External - Door close button - PSD close - PSD close PSD PSD system status command
4.4.5.3. Train door operation disable without PSD 4.4.5.3.1. 특정 열차 출입문의 고장에 의해 수동으로 사용중지시킨 경우에도 BCT 차상장치는 전체 출입문의 자동 열림/닫힘 기능을 수행하여야 한다.(O)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data - - ATP EI - - - - Door info. ATO 4.4.5.1 Command
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Input Output Division From Data To Data doors opening ATS - - External TCMS - Door info. -
4.4.5.4. Train door operation disable with PSD 4.4.5.4.1. 특정 출입문 세트(열차 출입문 및 이에 해당하는 플랫폼 스크린도어)의 고장에 의해 수동으로 사용 중지시킨 경우에도 BCT 차상장치는 전체 출입문 세트의 자동 열림/닫힘 기능을 수행하여야 한다.(O)
Functional allocation: Input Output Division From Data To Data ATP - - EI - - - 4.4.5.1 Command - Door info. ATO doors opening ATS - - External TCMS - Door info. -
4.4.6. Driver MMI
그림 3.20 Driver MMI
4.4.6.1. Driver MMI 4.4.6.1.1. 현시가 필요한 BCT 차상장치 데이터는 차상의 현시 화면(MMI)에 현시 되도록 데이터를 전송하여야 한다.(M) 4.4.6.1.2. BCT 차상장치는 차량의 현시 화면(MMI화면)을 통해 운전자의 입력정 보를 입력 받아야 한다.(M)
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Functional allocation: Input Output Division From Data To Data ATP - - EI - - - Next station - Next station - Terminus - Terminus ATO ATO DB memory ATO DB memory - Powering and - Powering and braking status braking status ATS - - External - -
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2. 시스템 개발요구사양 작성
가. H/W 개발요구사양
1. 개요
이 문서는 BCT 차상장치에서 구현해야만 하는 기능적/비 기능적 요구사항에 대해 적용 한다. BCT 차상장치는 다음과 같은 기능을 포함한다. ○ 자동 열차 보호(ATP) 기능 ○ 자동 열차 운행(ATO) 기능 ○ 전자연동장치(EI) 감시 및 제어 기능 ○ 기관사 인터페이스(DMI) ○ 열차 및 지상설비와의 인터페이스
2. 시스템 개요
2.1 시스템 구성
그림 2.1 BCT 차상장치 시스템 구성
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2.1.1 BOC(BCT Onboard Computer)
BOC(BCT Onboard Computer) 서브시스템은 BCT 시스템을 위한 열차간 통신기반 열 차자율제어시스템(BCT 시스템)을 위하여 차상에 설치되는 제어장치로 다음의 기능을 수행 한다. ○ 열차간 통신기반 자율주행제어 ○ 열차간의 안전 간격 보장 ○ 안전한 속도 보장 ○ 열차 속도 감시 ○ 자동 열차 운행 ○ EI 감시 및 제어
2.1.2 ATS(Automatic Train Supervision)
ATS(Automatic Train Supervision) 서브시스템은 BCT 시스템 운영을 위하여 지상에 서의 열차 운행 감시 및 스케줄에 따른 진로 정보를 BCT 차상장치로 제공한다.
2.1.3 후부장치
후부장치는 BCT 시스템의 운영을 위하여 BCT 차상장치가 전방, 후부 차량에 설치되는 데, 후부에 설치되는 BCT 차상장치를 말한다.
2.1.4 근접차량
근접차량은 BCT 시스템의 운영을 위하여 BCT 차상장치가 설치되어 있는 열차이며, 열 차간 통신기반 자율주행제어를 위하여 무선통신망을 기반으로 상호 열차의 상태 정보를 공 유한다.
2.1.5 차량시스템
차량시스템은 BCT 시스템 운영을 위하여 BCT 차상장치에서 열차간 통신기반 자율주행 제어를 위하여 인터페이스 되는 열차의 서브시스템을 말한다.
2.1.6 MMI
MMI(Man Machine Interface) 설비는 BCT 시스템을 구성하는 차상장치의 기관사 인 터페이스를 위한 설비이다.
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2.1.7 분기기
분기기는 BCT 시스템 운영을 위하여 열차와의 인터페이스를 통해 분기기 상태 조회와 분기기 제어를 담당하는 설비로, 분기기 제어장치, 분기기로 구성하다.
2.2.8 선로변설비
선로변설비는 BCT 시스템 운영을 위하여 선로변에 설치되는 설비로 다음과 같은 설비 가 있다. ○ PSD ○ 정위치정차용 센서 ○ TAG
3. H/W 요구사양
3.1 기능 할당
BCT 차상장치의 System Functional Requirements에 따른 H/W 기능 할당과 H/W Requirement의 연관관계는 아래의 테이블과 같다.
H/W Requirements System Functional Requirements H/W 기능할당 ID Functions 4.1.1 무인운전모드 (Driverless) X 4.1.2 대기모드(Standby) X
4.1.3 무인회차모드(Driverless X Turnback) 4.1.4 자동운전모드(Auto) X 4.1 Operational 4.1.5 수동운전모드(ATPM) X Modes 4.1.6 기지모드(Yard) X
4.1.7 완전수동모드(FM) X
4.1.8 혼용운전모드(MM) X
4.1.9 OFF 모드 X
4.2.1.1 Start ATS HWRS_I_01 Interface up and Self I/F MMI/ATS HWRS_I_14 MMIInterfac Test e 4.2.1 Set in/set off 4.2.1.2 Train MMI HWRS_I_14 Interface operation and driver I/F MMI/기관사 HWRS_I_15 기관사 Data Entry 4.2 Interface 4.2.1.3 Shut Automatic X Protection down Functions 4.2.2.1 ATS 4.2.2 Interface Train-to-trai 근접열차 HWRS_I_01 근접열차 Train-to-trai n I/F HWRS_I_02 n connection(R /MMI/ATS HWRS_I_14 Interface communicati egistration) MMIInterfac on e management 4.2.2.2 HWRS_I_01 ATS Adjacent I/F MMI/ATS HWRS_I_14 Interface
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Train MMIInterfac discovery e 4.2.2.3 Train-to-trai ATS n HWRS_I_01 Interface disconnectio I/F MMI/ATS HWRS_I_14 MMIInterfac n(Deregistrat e ion) 4.2.2.4 Train-to-trai n connection 제동장치 I/F 제동장치 HWRS_I_11 Interface integrity(Tabl e update or/and D2D) ATS 4.2.3.1 Train HWRS_I_01 Interface driving TCMS/MMI/ TCMSInterfa mode I/F ATS HWRS_I_13 ce change HWRS_I_14 MMIInterfac 4.2.3 Train e operation management ATS 4.2.3.2 Interface HWRS_I_01 Traffic I/F TACHO/MMI HWRS_I_06 TACHOInterf direction /ATS ace reversal HWRS_I_14 MMIInterfac e 4.2.4.1 Authorize station PSD departure(saf I/F PSD HWRS_I_04 Interface e related conditions) 4.2.4.2 Authorize station TCMS departure(op I/F TCMS HWRS_I_13 4.2.4 Ensure erational Interface safe train related departure conditions) 4.2.4.3 Command MMI station I/F MMI HWRS_I_14 Interface departure 4.2.4.4 Authorize departure X between stations 4.2.5.1 Train location X initialization 4.2.5.2 Train length I/F MMI HWRS_I_14 MMI determinatio Interface n ATS Interface 4.2.5.3 Train HWRS_I_01 4.2.5 Train location I/F TACHO/TAG HWRS_I_06 TACHOInterf Location 리더/ATS ace Determinatio calculation HWRS_I_07 TAG 리더기 n Interface 4.2.5.4 근접열차 Position I/F 근접열차 HWRS_I_02 report Interface ATS Interface 4.2.5.5 HWRS_I_01 Parted train I/F TCMS/MMI/ HWRS_I_13 TCMSInterfa ATS ce detection HWRS_I_14 MMIInterfac e 4.2.6.1 Limit 4.2.6 Limit of ATS of movement HWRS_I_01 Interface movement authority I/F MMI/ATS HWRS_I_14 MMIInterfac protection determinatio e and target n point determinatio 4.2.6.2 MMI n Target point I/F MMI HWRS_I_14 determinatio Interface
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n 4.2.7.1 Permanent infrastructur X e speed limits 4.2.7.2 Permanent train speed X limits 4.2.7.3 Permanent infrastructur X e data base 4.2.7.4 Temporary 4.2.7 ATP infrastructur I/F ATS HWRS_I_01 ATS Profile e speed Interface Determinatio limits n ATS 4.2.7.5 Interface Temporary TCMS/MMI/ HWRS_I_01 TCMSInterfa I/F HWRS_I_13 train speed ATS HWRS_I_14 ce limits MMIInterfac e 4.2.7.6 Static 주 메모리 성 speed HWRS_P_02 능 profile BOC MEMORY determinatio HWRS_P_03 프로그램 메 n 모리 성능 4.2.7.7 Dynamic 주 메모리 성 speed HWRS_P_02 능 profile BOC MEMORY HWRS_P_03 프로그램 메 determinatio 모리 성능 n ATS 4.2.8.1 Train Interface HWRS_I_01 speed I/F TACHO/MMI HWRS_I_06 TACHOInterf determinatio /ATS ace n HWRS_I_14 MMIInterfac 4.2.8 Actual e Train 4.2.8.2 Zero Speed/Train speed state Travel X Direction determinatio Determinatio n n 4.2.8.3 Train ATS Interface travel TACHO/MMI HWRS_I_01 TACHOInterf direction I/F HWRS_I_06 determinatio /ATS HWRS_I_14 ace MMIInterfac n e 4.2.9.1 Authorized MMI Speed I/F MMI HWRS_I_14 Interface Determinatio n 4.2.9 4.2.9.2 Supervise/En ATS force Supervise/en 제동장치 HWRS_I_01 Interface force I/F Authorized authorized /ATS HWRS_I_11 제동장치 Speed and Interface Travel speed Direction 4.2.9.3 ATS Supervise/en HWRS_I_01 Interface force train TACHO/MMI TACHOInterf roll back I/F /ATS HWRS_I_06 ace and reverse HWRS_I_14 MMIInterfac movement e ATS 4.2.10.1 Interface Door open HWRS_I_01 interlocks I/F DOOR/MMI/ HWRS_I_12 DOORInterfa ATS ce train HWRS_I_14 MMIInterfac 4.2.10 Door doors Control e Interlocks 4.2.10.2 PSD Door open HWRS_I_04 Interface interlocks I/F DOOR/PSD platform HWRS_I_12 DOORInterfa doors ce
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4.2.10.3 Disable train DOOR door I/F DOOR HWRS_I_12 Interface opening PSD 4.2.10.4 Disable PSD I/F DOOR/PSD HWRS_I_04 Interface HWRS_I_12 DOORInterfa opening ce 4.2.10.5 Response to I/F ATS HWRS_I_01 ATS loss of PSD Interface status 4.2.10.6 Door open interlock X override 4.2.10.7 Departure interlock X override 4.2.10.8 Response to loss of train 제동장치 door status I/F 제동장치 HWRS_I_11 Interface between stations 4.2.10.9 PSM 센서 리 Verify train I/F PSM 센서리 HWRS_I_08 더기 precision 더 stop Interface ATS 4.2.11 Report Train Status I/F ATS HWRS_I_01 Interface 4.2.12.1 4.2.12 Protection of train with ATS Failure loss of the I/F ATS HWRS_I_01 Interface Management position report 4.2.13.1 React to ATS detected HWRS_I_01 Interface train I/F MMI/ATS HWRS_I_14 MMIInterfac equipment e failure 4.2.13.2 React to I/F MMI HWRS_I_14 MMI detected Interface fire/smoke 4.2.13.3 React to ATS ATS/제동장 HWRS_I_01 Interface emergency I/F 치 HWRS_I_11 제동장치 brake command Interface 4.2.13.4 ATS Reset of I/F ATS/제동장 HWRS_I_01 Interface emergency 치 HWRS_I_11 제동장치 brakes Interface 4.2.13 4.2.13.5 Management Protect X of zones emergency situations 4.2.13.6 Prevent collision I/F ATS HWRS_I_01 ATS with Interface obstacles 4.2.13.7 React on emergency ATS stop I/F ATS HWRS_I_01 Interface request from platform 4.2.13.8 Protect ATS staffs on the I/F ATS HWRS_I_01 Interface track 4.2.13.9 ATS Protection I/F ATS HWRS_I_01 Interface by operator 4.2.13.10 I/F ATS/제동장 HWRS_I_01 ATS
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Supervise Interface emergency brake 치 HWRS_I_11 제동장치 requests Interface MMI 4.2.14 Driver MMI I/F MMI/기관사 HWRS_I_14 Interface HWRS_I_15 기관사 Interface ATS 4.3.1.1 HWRS_I_01 Interface Route ATS/OC/MM ObjectContr control I/F I HWRS_I_03 ollerInterface interlocks HWRS_I_14 MMIInterfac e 4.3.1.2 Disable 4.3.1 Limit route of safe unlock/route X 4.3 EI route Functions unlock determinatio override n 4.3.1.3 Route/switch I/F ATS HWRS_I_01 ATS status Interface information
4.3.1.4 Loss ATS HWRS_I_01 Interface of switch I/F ATS/OC HWRS_I_03 ObjectContr status ollerInterface ATS 4.4.1.1 I/F ATS/TCMS HWRS_I_01 Interface 4.4.1 Awake Awake train HWRS_I_13 TCMSInterfa train / set ce trains to ATS sleep 4.4.1.2 Set HWRS_I_01 Interface trains to I/F ATS/TCMS sleep HWRS_I_13 TCMSInterfa ce 4.4.2 4.4.2.1 ATO Determine profile I/F 견인장치 HWRS_I_05 견인장치 train's ATO determinatio Interface profile n
4.4.3.1 ATO I/F 견인장치 HWRS_I_05 견인장치 inching Interface 4.4.3 Inching ATS Control 4.4.3.2 ATS ATS/견인장 HWRS_I_01 Interface inching I/F 치 HWRS_I_05 견인장치 Interface 견인장치 4.4.4 4.4.4.1 4.4 Regulate Regulate I/F 견인장치/제 HWRS_I_05 Interface 동장치 HWRS_I_11 제동장치 Automatic Train Speed train speed Interface Train Operation 4.4.5.1 Functions Command DOOR doors I/F DOOR HWRS_I_12 Interface opening 4.4.5.2 PSD Command HWRS_I_04 Interface doors I/F DOOR/PSD HWRS_I_12 DOORInterfa closing ce 4.4.5 Door 4.4.5.3 Train control door DOOR operation I/F DOOR HWRS_I_12 Interface disable without PSD
4.4.5.4 Train PSD door operation I/F DOOR/PSD HWRS_I_04 Interface HWRS_I_12 DOORInterfa disable with ce PSD MMI 4.4.6 Driver 4.4.6.1 I/F MMI/기관사 HWRS_I_14 Interface MMI Driver MMI HWRS_I_15 기관사 Interface
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3.2 시스템 요구사항
3.2.1 렉 (HWRS_S_01)
3.2.1.1 공간
○ 제어장치는 BCT 차상장치를 위한 서브렉, 전원공급장치, 외부인터페이스장치 등의 서브시스템 설치를 위한 공간을 제공하여야 한다. 3.2.1.2 제원
○ 제어장치는 BCT 시스템을 위한 차상장치로 열차의 전, 후부 제어장치 내부에 설치 되기 위하여 최적의 사이즈로 설계되어야 한다. 3.2.1.3 설치
○ 제어장치는 BCT 시스템을 위한 열차의 전, 후부 제어장치 내부에 설치되어 고정하 기 위한 장착 방안이 제공되어야 한다. 3.2.1.4 이동
○ 제어장치는 이동 및 설치를 위한 방안이 제공되어야 한다.
3.2.2 전원공급 (HWRS_S_02)
3.2.2.1 전원
○ 제어장치는 열차의 전원을 공급받아 BCT 차상장치에서 필요한 안정적인 전원을 공 급하여야 한다. 3.2.2.2 표시
○ 제어장치는 BCT 차상장치의 전원 공급 및 차단 여부가 표시되어야 한다. 3.2.2.3 차단
○ 제어장치는 BCT 차상장치의 과부하로 인하여 열차 시스템에 지장을 초래하지 않고 전원이 차단되어야 한다. 3.2.2.4 접지
○ 제어장치는 접지를 제공하여야 한다.
3.2.3 서브렉 (HWRS_S_03)
3.2.3.1 제원
○ 서브렉은 BCT 차상장치를 위한 전원모듈, CPU 모듈, 통신모듈, 입,출력 인터페이스 모듈 등의 제어모듈 설치를 위한 공간을 제공하여야 한다.
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3.2.4 전원모듈 (HWRS_S_04)
3.2.4.1 전원
○ 전원모듈은 BCT 차상장치에서 필요한 안정적인 전원을 공급하여야 한다. ○ 전원입력은 DC24V +/- 20% 이어야 하며, 출력전압은 +5V +/- 10% 이어야 한다. 3.2.4.2 표시
○ 전원모듈은 입력과 출력전원에 대한 상태와 고장여부를 확인할 수 있어야 한다. 3.2.4.3 차단
○ 전원모듈은 BCT 차상장치의 과부하로 인하여 열차 시스템에 지장을 초래하지 않고 전원이 차단될 수 있도록 과전압 보호기능을 가져야 한다. 3.2.4.4 접지
○ 전원모듈은 접지를 제공하여야 한다.
3.2.5 CPU 모듈 (HWRS_S_05)
3.2.5.1 모듈
○ CPU 모듈은 외부로부터 +5Vdc를 입력 받아 내부 디바이스 동작에 필요한 +3.3Vdc 와 +1.2Vdc를 공급해야 한다. ○ CPU 모듈은 독립된 2 채널 구조를 가져야 한다. ○ CPU 모듈은 이중계 처리를 위해 각 채널별로 Digital Input / Output port 2개이상 을 제공해야 한다. 3.2.5.2 표시
○ CPU 모듈은 내부 동작상태를 알 수 있도록 상태 표시를 하여야 한다. ○ CPU 모듈은 내부 상태에 대한 코드를 표시할 수 있도록 5x5 Dot-Matrix (4 digits) 가 제공되어야 한다. 3.2.5.3 통신 인터페이스
○ CPU 모듈은 외부 인터페이스를 위해 각 채널별 RS-422 4 port를 제공하여야 하며, 전송속도는 2,400 ~ 38,400bps 를 지원하여야 한다. ○ CPU 모듈은 외부 인터페이스를 위해 각 채널별 CAN 2 port를 제공하여야 하며, 최 대 전송속도는 1Mbps 까지 지원하여야 한다. ○ CPU 모듈은 통신모듈과의 인터페이스를 위해 Optimised VMEBus(Master)를 제공 해야 한다.
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3.2.6 통신 모듈 (HWRS_S_06)
3.2.6.1 모듈
○ 통신 모듈은 독립된 2 채널 구조를 가져야 한다. ○ 통신 모듈은 이중계 처리를 위해 Digital Input / Output port 4개이상을 제공해야 한다. 3.2.6.2 표시
○ 통신 모듈은 내부 동작상태를 알 수 있도록 상태 표시를 하여야 한다. ○ 통신 모듈은 내부 상태에 대한 코드를 표시할 수 있도록 표시기능이 제공되어야 한 다. 3.2.6.3 통신 인터페이스
○ 통신 모듈은 외부 인터페이스를 위해 RS-422 8 port를 제공하여야 하며, 전송속도는 2,400 ~ 115,200bps 를 지원하여야 한다. ○ 통신 모듈은 외부 인터페이스를 위해 CAN 2 port를 제공하여야 하며, 최대 전송속 도는 1Mbps 까지 지원하여야 한다. ○ 통신 모듈은 외부 인터페이스를 위해 LAN 4 port를 제공하여야 하며, 최대 전송속 도는 100Mbps 까지 지원하여야 한다. ○ 통신 모듈은 CPU모듈과의 인터페이스를 위해 Optimised VMEBus(Slave)를 제공해 야 한다.
3.2.7 입, 출력 인터페이스 모듈
3.2.7.1 PWM(HWRS_S_07)
○ 제어장치는 견인장치 인터페이스를 위한 PWM 제어모듈을 제공하여야 한다. ○ PWM 제어모듈은 1 채널 이상을 제공하여야 한다. 3.2.7.2 펄스입력 (HWRS_S_08)
○ 제어장치는 펄스입력을 위한 펄스 입력모듈을 제공하여야 한다. ○ 펄스 입력모듈은 1 채널 이상을 제공하여야 한다. 3.2.7.3 디지털 입출력 (HWRS_S_09)
○ 제어장치는 디지털 입출력을 위한 디지털 입/출력 모듈을 제공하여야 한다. ○ 디지털 입/출력 모듈은 10 채널 이상을 제공하여야 한다.
3.3 인터페이스 요구사양
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3.3.1 무선 인터페이스
3.3.1.1 ATS 인터페이스 (HWRS_I_01)
○ BCT 차상장치는 ATS와의 인터페이스를 위하여 차량의 무선통신장치와 인터페이스 를 제공하여야 한다 3.3.1.2 근접차량 인터페이스 (HWRS_I_02)
○ BCT 차상장치는 근접차량과의 인터페이스를 위하여 차량의 무선통신장치와 인터페 이스를 제공하여야 한다 3.3.1.3 분기기 제어장치(Object Controller) 인터페이스 (HWRS_I_03)
○ BCT 차상장치는 지상의 분기기 제어장치와의 인터페이스를 위하여 차량의 무선통신 장치와 인터페이스를 제공하여야 한다 3.3.1.4 PSD(Platform Screen Door) 인터페이스 (HWRS_I_04)
○ BCT 차상장치는 지상의 PSD와의 인터페이스를 위하여 차량의 무선통신장치와 인터 페이스를 제공하여야 한다
3.3.2 PWM 인터페이스
3.3.2.1 견인장치 인터페이스 (HWRS_I_05)
○ BCT 차상장치는 열차의 견인장치와의 인터페이스를 위하여 PWM 인터페이스를 제 공하여야 한다.
3.3.3 펄스입력 인터페이스
3.3.3.1 TACHO 인터페이스 (HWRS_I_06)
○ BCT 차상장치는 열차의 TACHO와의 인터페이스를 위하여 펄스입력 처리를 위한 인터페이스를 제공하여야 한다.
3.3.4 시리얼 인터페이스
3.3.4.1 TAG 리더기 인터페이스 (HWRS_I_07)
○ BCT 차상장치는 열차의 TAG 리더기와의 인터페이스를 위하여 시리얼 인터페이스 를 제공하여야 한다. 3.3.4.2 정위치정차센서 리더기 인터페이스 (HWRS_I_08)
○ BCT 차상장치는 열차의 정위치정차센서 리더기와의 인터페이스를 위하여 시리얼 인
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터페이스를 제공하여야 한다. 3.3.4.3 후부차 인터페이스 (HWRS_I_09)
○ BCT 차상장치는 후부차에 설치된 BCT 차상장치와의 인터페이스를 위하여 시리얼 인터페이스를 제공하여야 한다. 3.3.4.4 JRU 인터페이스 (HWRS_I_10)
○ BCT 차상장치는 열차의 JRU 장치와의 인터페이스를 위하여 시리얼 인터페이스를 제공하여야 한다.
3.3.5 디지털 입출력 인터페이스
3.3.5.1 제동장치 인터페이스 (HWRS_I_11)
○ BCT 차상장치는 열차의 제동동치와의 인터페이스를 위하여 디지털 입출력 인터페이 스를 제공하여야 한다. 3.3.5.2 출입문 인터페이스 (HWRS_I_12)
○ BCT 차상장치는 열차의 출입문 제어를 위하여 디지털 입출력 인터페이스를 제공하 여야 한다. 3.3.5.3 TCMS 인터페이스 (HWRS_I_13)
○ BCT 차상장치는 열차의 TCMS장치 제어를 위하여 디지털 입출력 인터페이스를 제 공하여야 한다.
3.3.6 사용자 인터페이스
3.3.6.1 MMI 인터페이스 (HWRS_I_14)
○ BCT 차상장치는 MMI를 통한 기관사와의 인터페이스를 위하여 시리얼 인터페이스 를 제공하여야 한다. 3.3.6.2 관리자 인터페이스 (HWRS_I_015)
○ BCT 차상장치는 관리자에게 정보를 제공하거나 관리자의 입력을 위한 제공하여야 한다.
3.4 성능 요구사양
3.4.1 CPU 성능 (HWRS_P_01)
○ BCT 차상장치의 CPU 성능은 32bit 220MHz이상이어야 한다.
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3.4.2 주 메모리 (HWRS_P_02)
○ BCT 차상장치의 주 메모리는 16 Mbyte이상이어야 한다.
3.4.3 프로그램 메모리 (HWRS_P_03)
○ BCT 차상장치의 프로그램 메모리는 512Kbyte이상이어야 한다.
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나. S/W 개발요구사양
1. 개요
이 문서는 BCT 차상장치에서 구현해야만 하는 기능적/비 기능적 요구사항에 대해 적용 한다. BCT 차상장치는 다음과 같은 기능을 포함한다. ○ 자동 열차 보호(ATP) 기능 ○ 자동 열차 운행(ATO) 기능 ○ 전자연동장치(EI) 감시 및 제어 기능 ○ 기관사 인터페이스(DMI) ○ 열차 및 지상설비와의 인터페이스
2. 시스템 개요
2.1 시스템 구성
그림 2.1 BCT 차상장치 시스템 구성
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2.1.1 BOC(BCT Onboard Computer)
BOC(BCT Onboard Computer) 서브시스템은 BCT 시스템을 위한 열차간 통신기반 열 차자율제어시스템(BCT 시스템)을 위하여 차상에 설치되는 제어장치로 다음의 기능을 수행 한다. ○ 열차간 통신기반 자율주행제어 ○ 열차간의 안전 간격 보장 ○ 안전한 속도 보장 ○ 열차 속도 감시 ○ 자동 열차 운행 ○ EI 감시 및 제어
2.1.2 ATS(Automatic Train Supervision)
ATS(Automatic Train Supervision) 서브시스템은 BCT 시스템 운영을 위하여 지상에 서의 열차 운행 감시 및 스케줄에 따른 진로 정보를 BCT 차상장치로 제공한다.
2.1.3 후부장치
후부장치는 BCT 시스템의 운영을 위하여 BCT 차상장치가 전방, 후부 차량에 설치되는 데, 후부에 설치되는 BCT 차상장치를 말한다.
2.1.4 근접차량
근접차량은 BCT 시스템의 운영을 위하여 BCT 차상장치가 설치되어 있는 열차이며, 열 차간 통신기반 자율주행제어를 위하여 무선통신망을 기반으로 상호 열차의 상태 정보를 공 유한다.
2.1.5 차량시스템
차량시스템은 BCT 시스템 운영을 위하여 BCT 차상장치에서 열차간 통신기반 자율주행 제어를 위하여 인터페이스 되는 열차의 서브시스템을 말한다.
2.1.6 MMI
MMI(Man Machine Interface) 설비는 BCT 시스템을 구성하는 차상장치의 기관사 인 터페이스를 위한 설비이다.
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2.1.7 분기기
분기기는 BCT 시스템 운영을 위하여 열차와의 인터페이스를 통해 분기기 상태 조회와 분기기 제어를 담당하는 설비로, 분기기 제어장치, 분기기로 구성하다.
2.2.8 선로변설비
선로변설비는 BCT 시스템 운영을 위하여 선로변에 설치되는 설비로 다음과 같은 설비 가 있다. ○ PSD ○ 정위치정차용 센서 ○ TAG
3. S/W 요구사양
3.1 기능 할당
BCT 차상장치의 System Functional Requirements에 따른 S/W 기능 할당과 S/W Requirement의 연관관계는 아래의 테이블과 같다.
S/W Requirements System Functional Requirements S/W 기능할당 ID Functions check 4.1.1 무인운전모드(Driverless) O MODE SWRS_M_01 driverless mode check 4.1.2 대기모드(Standby) O MODE SWRS_M_02 standby mode check 4.1.3 무인회차모드(Driverless driverless Turnback) O MODE SWRS_M_03 turnback mode 4.1 4.1.4 자동운전모드(Auto) O MODE SWRS_M_04 check auto Operational mode Modes check atpm 4.1.5 수동운전모드(ATPM) O MODE SWRS_M_05 mode check yard 4.1.6 기지모드(Yard) O MODE SWRS_M_06 mode check fm 4.1.7 완전수동모드(FM) O MODE SWRS_M_07 mode chck mm 4.1.8 혼용운전모드(MM) O MODE SWRS_M_08 mode 4.1.9 OFF 모드 O MODE SWRS_M_09 check off mode 4.2.1.1 Start Start up and up and Self O ATP SWRS_P_01 Test Self Test 4.2.1 Set 4.2.1.2 Train Train and in/set off 4.2 operation and driver O ATP SWRS_P_02 driver Data Automatic Data Entry Entry Protection 4.2.1.3 Shut O ATP SWRS_P_03 Shut down Functions down 4.2.2 4.2.2.1 Train-to-train Train-to-train Train-to-train O ATP SWRS_P_04 connection(R communicati egistration) on connection(R
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egistration) 4.2.2.2 Adjacent Adjacent O ATP SWRS_P_05 Train Train discovery discovery 4.2.2.3 Train-to-train Train-to-train management disconnectio O ATP SWRS_P_06 disconnectio n(Deregistrati n(Deregistrati on) on) 4.2.2.4 Train-to-train Train-to-train connection connection O ATP SWRS_P_07 integrity(Tabl integrity(Tabl e update e update or/and D2D) or/and D2D) 4.2.3.1 Train Train driving driving O ATP SWRS_P_08 mode 4.2.3 Train mode change operation change management 4.2.3.2 Traffic Traffic direction O ATP SWRS_P_09 direction reversal reversal 4.2.4.1 Authorize Authorize station station O ATP SWRS_P_10 departure(saf departure(saf e related e related conditions) conditions) 4.2.4.2 Authorize Authorize station station departure(op departure(op O ATP SWRS_P_11 4.2.4 Ensure erational erational safe train related related conditions) departure conditions) 4.2.4.3 Command Command O ATP SWRS_P_12 station station departure departure 4.2.4.4 Authorize Authorize departure O ATP SWRS_P_13 departure between between stations stations 4.2.5.1 Train Train location O ATP SWRS_P_14 location initialization initialization 4.2.5.2 Train Train length length O ATP SWRS_P_15 determinatio determinatio n 4.2.5 Train n Location 4.2.5.3 Train Train Determinatio location O ATP SWRS_P_16 location n calculation calculation 4.2.5.4 Position Position O ATP SWRS_P_17 report report 4.2.5.5 Parted train Parted train O ATP SWRS_P_18 detection detection 4.2.6.1 Limit Limit of of 4.2.6 Limit of movement movement movement O ATP SWRS_P_19 authority authority determinatio protection determinatio and target n n point 4.2.6.2 determinatio Target point n Target point O ATP SWRS_P_20 determinatio determinatio n n 4.2.7.1 Permanent Permanent 4.2.7 ATP infrastructure O ATP SWRS_P_21 infrastructure Profile speed speed limits Determinatio limits n 4.2.7.2 Permanent Permanent O ATP SWRS_P_22 train speed train speed limits
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limits 4.2.7.3 Permanent Permanent O ATP SWRS_P_23 infrastructure infrastructure data base data base 4.2.7.4 Temporary Temporary infrastructure O ATP SWRS_P_24 infrastructure speed speed limits limits 4.2.7.5 Temporary Temporary O ATP SWRS_P_25 train speed train speed limits limits 4.2.7.6 Static Static speed speed profile profile O ATP SWRS_P_26 determinatio determinatio n n 4.2.7.7 Dynamic Dynamic speed profile speed profile O ATP SWRS_P_27 determinatio determinatio n n 4.2.8.1 Train speed Train speed O ATP SWRS_P_28 determinatio determinatio n 4.2.8 Actual n Train 4.2.8.2 Zero Zero speed Speed/Train speed state state Travel determinatio O ATP SWRS_P_29 determinatio Direction n n Determinatio 4.2.8.3 Train Train travel n travel direction O ATP SWRS_P_30 direction determinatio determinatio n n 4.2.9.1 Authorized Authorized Speed O ATP SWRS_P_31 Speed Determinatio Determinatio n n 4.2.9 4.2.9.2 Supervise/Enf Supervise/enf Supervise/enf orce orce Authorized orce O ATP SWRS_P_32 authorized authorized Speed and speed speed Travel Direction 4.2.9.3 Supervise/enf Supervise/enf orce train orce train O ATP SWRS_P_33 roll back roll back and and reverse reverse movement movement 4.2.10.1 Door Door open open interlocks O ATP SWRS_P_34 interlocks train doors train doors 4.2.10.2 Door Door open open interlocks interlocks O ATP SWRS_P_35 platform platform doors doors 4.2.10.3 Disable train Disable train door O ATP SWRS_P_36 door 4.2.10 Door opening opening Control 4.2.10.4 Interlocks Disable PSD Disable PSD O ATP SWRS_P_37 opening opening 4.2.10.5 Response to Response to O ATP SWRS_P_38 loss of PSD loss of PSD status status 4.2.10.6 Door Door open open interlock O ATP SWRS_P_39 interlock override override 4.2.10.7 Departure Departure O ATP SWRS_P_40 interlock
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interlock override override 4.2.10.8 Response to Response to loss of train loss of train door O ATP SWRS_P_41 door status status between between stations stations 4.2.10.9 Verify train Verify train precision O ATP SWRS_P_42 precision stop stop Report Train 4.2.11 Report Train Status O ATP SWRS_P_43 Status 4.2.12.1 Protection of Protection of 4.2.12 Failure train with train with O ATP SWRS_P_44 loss of the Management loss of the position position report report 4.2.13.1 React to React to detected detected O ATP SWRS_P_45 train train equipment equipment failure failure 4.2.13.2 React to React to detected O ATP SWRS_P_46 detected fire/smoke fire/smoke 4.2.13.3 React to React to emergency emergency O ATP SWRS_P_47 brake brake command command 4.2.13.4 Reset of Reset of emergency O ATP SWRS_P_48 emergency brakes brakes 4.2.13.5 4.2.13 Protect Management Protect O ATP SWRS_P_49 zones of zones emergency 4.2.13.6 situations Prevent Prevent O ATP SWRS_P_50 collision with collision with obstacles obstacles 4.2.13.7 React on React on emergency emergency O ATP SWRS_P_51 stop request stop request from from platform platform 4.2.13.8 Protect staffs Protect staffs O ATP SWRS_P_52 on the track on the track 4.2.13.9 Protection Protection O ATP SWRS_P_53 by operator by operator 4.2.13.10 Supervise Supervise emergency emergency O ATP SWRS_P_54 brake brake requests requests 4.2.14 Driver MMI O ATP SWRS_P_55 Driver MMI 4.3.1.1 Route Route control O EI SWRS_E_01 control interlocks interlocks 4.3.1.2 Disable route Disable route unlock/route 4.3.1 Limit of unlock/route O EI SWRS_E_02 unlock unlock 4.3 EI safe route override Functions determinatio override n 4.3.1.3 Route/switch Route/switch status O EI SWRS_E_03 status information information 4.3.1.4 Loss Loss of of switch O EI SWRS_E_04 switch status
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status 4.4.1.1 4.4.1 Awake Awake train O ATO SWRS_O_01 Awake train train / set trains to 4.4.1.2 Set Set trains to sleep trains to O ATO SWRS_O_02 sleep sleep 4.4.2 4.4.2.1 ATO Determine profile ATO profile O ATO SWRS_O_03 determinatio train's ATO determinatio n profile n 4.4.3.1 ATO O ATO SWRS_O_04 ATO inching 4.4.3 Inching inching Control 4.4.3.2 ATS inching O ATO SWRS_O_05 ATS inching 4.4.4 4.4.4.1 Regulate Regulate Regulate O ATO SWRS_O_06 train speed 4.4 Train Speed train speed Automatic 4.4.5.1 Command Train Command doors O ATO SWRS_O_07 doors Operation opening Functions opening 4.4.5.2 Command Command doors O ATO SWRS_O_08 doors closing closing 4.4.5 Door 4.4.5.3 Train control Train door door operation operation O ATO SWRS_O_09 disable disable without PSD without PSD 4.4.5.4 Train Train door door operation O ATO SWRS_O_10 operation disable with disable PSD with PSD 4.4.6 Driver 4.4.6.1 Driver O ATO SWRS_O_11 Driver MMI MMI MMI
3.2 기능 요구사항
3.2.1 Operational Modes Functions
3.2.1.1 Check Driverless Mode (SWRS_M_01)
○ 무인운전모드는 가속/제동 요구 및 열차 출입문 제어를 포함한 열차의 모든 기능을 제어하여야 한다. ○ 무인운전모드는 대기모드(Standby) 및 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한 다. 3.2.1.2 Check Standby Mode (SWRS_M_02)
○ 열차의 전력소모를 줄이기 위해 임의의 장소에서 대기모드(Standby)로 진입할 수 있 어야 한다. ○ 대기모드(Standby)시 열차의 감시와 관리기능은 모두 유지하여야 한다. ○ 대기모드(Standby)에서 다시 무인운전모드(Driverless)로 절체 될 수 있어야 한다. 3.2.1.3 Check Driverless Turnback Mode (SWRS_M_03)
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○ 일반적인 회차 운영모드이며, 모든 열차제어 기능은 BCT에 의해 수행되어야 한다. ○ 무인회차모드(Driverless Turnback)는 OFF모드 또는 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한다. 3.2.1.4 Check Auto Mode (SWRS_M_04)
○ 가속/제동 요청 및 열차 출입문 제어를 포함하여 열차의 모든 기능을 제어하여야 한 다. ○ 자동운전모드는 무인운전모드(Driverless), 무인회차모드(Driverless Turnback), OFF모드, 수동운전모드(ATPM)로 절체 될 수 있어야 한다. 3.2.1.5 Check ATPM Mode (SWRS_M_05)
○ 수동운전모드(ATPM)는 기관사에 의한 운전을 의미하며 만약 열차의 현재속도가 허 용속도를 초과하거나 이동권한을 초과면 BCT 차상장치는 전상용제동(FSB) 또는 비 상제동(EB)를 투입하여야 한다. ○ 수동운전모드(ATPM)은 자동운전모드(Auto), 기지모드(Yard)로 절체 될 수 있어야 한다. 3.2.1.6 Check Yard Mode (SWRS_M_06)
○ 기지모드(Yard)는 열차가 차량기지 또는 주박지역에 열차가 진입할 때 사용되며 25km/h로 속도제한을 수행하여야 한다. ○ 기지모드(Yard)는 수동운전모드(ATPM)로 절체 될 수 있어야 한다. 3.2.1.7 Check FM Mode (SWRS_M_07)
○ 완전수동모드(FM)는 BCT제어 없이 열차의 속도, 역행, 타행 및 제동을 수동으로 수 행한다. ○ 완전수동모드(FM)은 수동운전모드(ATPM), 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어 야 한다. 3.2.1.8 Check MM Mode (SWRS_M_08)
○ 혼용운전모드(MM)는 KRTCS로 동작되는 열차와 혼용운영이 가능하도록 KRTCS 지상 ATP의 명령을 수신할 수 있어야 한다. ○ 혼용운전모드(MM)는 OFF 모드로 절체 될 수 있어야 한다.
3.2.1.9 Check OFF Mode (SWRS_M_09)
○ OFF 모드는 열차를 주박을 목적으로 하며, 열차 위치검지 및 장애감시를 유지하여야 한다. ○ OFF모드는 자동운전모드(Auto)로 절체 될 수 있어야 한다.
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3.2.2 Automatic Protection Functions
3.2.2.1 Set in/set off operation
3.2.2.1.1 Startup and Self-test (SWRS_P_01_01)
○ 열차의 전원 투입시 BCT 차상장치는 자동으로 가동되어야 하며 self-test를 수행하 여야 한다. ○ self-test는 열차가 정차되어 있는 동안에만 가능하여야 한다. ○ self-test 수행시 운전자로부터 어떠한 조치도 필요하지 않도록 하여야 한다. ○ self-test 수행결과는 MMI에 현시함과 동시에 ATS에 제공하여야 한다. ○ 노선에 운행중인 열차의 BCT 차상장치에 등록을 시도하여야 한다. ○ ATS에 차상장치의 상태정보를 전송하여야 한다.
3.2.2.1.2 Train and driver Data Entry (SWRS_P_01_02)
○ 열차 데이터는 열차의 이동을 허가하기 전에 입력되어야 한다. ○ 기관사는 MMI를 통해 차륜경 및 열차길이와 같은 열차 데이터를 입력할 수 있어야 한다. ○ 열차 데이터는 철도관리시스템 또는 열차메모리로부터 자동적으로 입력될 수 있다. ○ 기관사는 열차가 정지 또는 이동하는 경우 열차 데이터를 참조할 수 있어야 한다. ○ 현재 열차 데이터는 입환을 위한 전환상태를 제외하고 추진 장치가 동작 될 때까지 BTC 차상장치에 저장되어야 한다. ○ 저장된 열차 데이터는 데이터 입력이 시작될 때 기관사가 확인할 수 있도록 현시되어 야 한다. ○ 기관사의 ID를 입력할 수 있어야 한다. ○ 영업운행 중 기관사의 ID와 열차번호의 변경이 가능하여야 한다.
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○ 만약 노선에 운행 중인 열차에 연결 등록에 실패한 경우 기관사가 연결에 대한 상세 정보를 입력하도록 하여야 한다.
3.2.2.1.3 Shutdown (SWRS_P_01_03)
○ 이 기능은 열차가 정차되고 운전대가 폐쇄될 때 즉, 주박위치에서 주박하거나 BCT 제어영역을 벗어날 때 시작되어야 한다. ○ 열차는 BCT 차상장치에 통보하고 연결을 종료해야 한다. ○ 열차를 수동으로 완전히 작동 정지시켜서 열차가 운행하지 못하도록 설정 할 수 있어 야 한다. ○ 임무를 종료하고 새로운 임무를 시작해야 한다.
3.2.2.2 Train-to-train communication management
3.2.2.2.1 Train-to-train connection (SWRS_P_02_01)
○ 열차의 기동시 노선상에 운행하고 있는 모든 열차에게 멀티캐스트 통신으로 등록정보 를 전송(NS)하여야 한다. ○ NS 메시지를 받게 되면 해당 메시지 송신자에게 유니캐스트로 자신의 열차정보를 제 공(NA)하여야 한다. ○ NS-NA 과정이후 주기적으로 노선상에 운행중인 모든 열차로 위치보고 메시지를 전 송하여야 한다.
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○ 등록정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.
3.2.2.2.2 Adjacent Train discovery (SWRS_P_02_02)
○ 수신된 위치보고 메시지의 열차정보를 바탕으로 자신의 진행방향과 경로 상에서 물리 적으로 가장 가까운 선행열차를 찾아야 한다. ○ 진행방향의 변경, 진로의 변경 및 열차의 고장 등 통신연결의 변경을 요하는 이례상 황 발생시 통신연결 재구성 하여야 한다. ○ 차상장치는 관련정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.
3.2.2.2.3 Train-to-train disconnection (SWRS_P_02_03)
○ 열차의 운행 종료시 노선상 모든 열차에게 자신의 운행종료를 통보한다.
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○ 운행종료를 통보 받은 노선상의 모든 열차는 자신의 연결 상황을 갱신하여야 한다. ○ 연결정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.
3.2.2.2.4 Train-to-train connection integrity (SWRS_P_02_04)
○ 선행열차가 D2D 커버리지 내에 존재하는 경우 자신의 연결 테이블에 존재하는 선행 열차임을 확인하여야 한다. ○ 열차간 통신연결의 무결성을 확보하기 위해 선행열차와 후행열차를 포함하는 연결 테 이블을 유지 관리하여야 한다. ○ 선행열차와의 통신 무결성이 훼손된 경우 안전하게 열차를 정지시켜야 한다.
3.2.2.3 Train operation management
3.2.2.3.1 Train driving mode change (SWRS_P_03_01)
○ GOA 및 지상의 설비와 차상장치의 작동 상태에 따라 다양한 자동 및 수동모드를 지 원할 수 있어야 한다. ○ 운전모드의 변경은 열차가 정지된 상태에서 이루어지도록 감시하여야 한다. ○ 운전모드는 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.
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3.2.2.3.2 Traffic direction reversal (SWRS_P_03_02)
○ 열차가 정차해 있다고 검지될 때만 이동방향 변경을 허용해야 하며 구르지 못하도록 방호하여야 한다. ○ 이동방향 변경은 새로운 열차 데이터를 입력하지 않은 채 가능하여야 한다. ○ ATS로부터 traffic direction reversal 명령을 수신하면 자동으로 이동방향을 변경하 여야 한다. ○ BCT 차상장치는 열차의 이동방향 전환 정보를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다.
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3.2.2.4 Ensure safe train departure
3.2.2.4.1 Authorize station departure in safe related conditions (SWRS_P_04_01)
○ 열차의 도어와 PSD 도어가 닫혀있고 쇄정되어 있음을 확인한 경우에 한하여 역 출 발을 허용하여야 한다.
3.2.2.4.2 Authorize station departure in operational related conditions (SWRS_P_04_02)
○ 다음 조건이 충족될 때 역 출발을 허용하여야 한다.
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- 열차에 EB가 체결되어 있지 않다 - 열차 화재 또는 연기발생 등으로 출발이 금지되어 있다.
3.2.2.4.3 Command station departure (SWRS_P_04_03)
○ 안전과 관련된 조건과 운영과 관련된 조건이 모두 만족할 경우 ATO에 출발 허가를 내리고 MMI에 출발 허가를 표현하여야 한다.
3.2.2.4.4 Authorize departure between stations (SWRS_P_04_04)
○ 역간에 열차가 정지한 경우 BCT 차상장치는 FRS 4.2.4.1 Authorize station departure(safe related conditions)에 해당하는 조건과 FRS 4.2.4.2 Authorize station departure(operational related conditions)에 해당하는 조건이 모두 충족되 는 경우에 한하여 재출발을 허용하여야 한다.
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3.2.2.5 Train Location Determination
3.2.2.5.1 Train location initialization (SWRS_P_05_01)
○ 다음의 경우에 열차의 위치를 초기화하여야 한다. - 열차가 BCT 제어영역 내에서 기동하는 경우 - 열차가 BCT 제어영역으로 진입하는 경우 - BCT 제어영역 내에서 BCT 차상장치가 고장으로부터 복구되는 경우
3.2.2.5.2 Train length determination (SWRS_P_05_02)
○ 운전자 MMI 또는 다른 장치를 통해 열차의 길이를 수신하여 고정데이터로 관리하여 야 한다.
3.2.2.5.3 Train location calculation (SWRS_P_05_03)
○ 열차의 위치를 계산하여야 한다. ○ 열차 위치계산에 있어 주행거리계(odometer) 오차를 보정하여야 한다. ○ 위치불확실성을 보상하기 위해 열차의 estimated front end와 estimated rear end를 반영한 열차의 점유 구간을 결정하여야 한다.
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○ 열차의 위치에 대한 좌표는 가장 최근에 참조된 지상자로부터 이동한 거리를 기반으 로 표현하여야 한다. ○ 열차 위치계산에 이동거리 오차를 반영하여야 하며 이동거리의 상대오차는 사전에 정 의된 기준치를 초과하지 않아야 한다. ○ 계산된 열차의 위치와 linking information을 비교하여 현재 지상자 리더로부터 수신 된 지상자 ID가 상이할 경우 열차의 EB 명령을 인가하여야 한다. ○ 연속해서 두 개 이상의 지상자를 읽지 못하는 경우 열차의 EB를 투입하여야 한다. ○ 계산된 열차의 위치를 ATS에 전송하여야 한다.
3.2.2.5.4 Position report (SWRS_P_05_04)
○ 계산된 열차의 위치 및 방향, 이동권한의 한계를 노선상에 운행중인 열차에게 주기적 으로 보고하여야 한다.
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3.2.2.5.5 Parted train detection (SWRS_P_05_05)
○ 열차 무결성 검지장치로부터 열차 무결성 검지결과를 확인하며 무결성 손실이 확인되 면 즉시 EB 명령을 인가하여야 한다. 운전자 MMI 및 ATS에 무결성 손실에 대한 정보를 제공하여야 한다.
3.2.2.6 Limit of movement protection and target point determination
3.2.2.6.1 Limit of movement authority determination (SWRS_P_06_01)
○ 다음 중 가장 제한적인 것을 기반으로 열차의 이동권한 한계를 결정하여야 한다. ○ 전방 상황이 변경된 경우 기존에 발행된 이동권한을 증가 또는 철회 할 수 있어야 한다. ○ 결정된 이동권한을 운전자 MMI 및 ATS에 제공하여야 한다.
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3.2.2.6.2 Target point determination (SWRS_P_06_02)
○ 생성된 이동권한으로부터 열차의 safety margin을 반영한 목표점을 결정하여야 한 다. ○ 결정된 목표점을 운전자 MMI를 통해 현시하여야 한다.
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3.2.2.7 ATP Profile Determination
3.2.2.7.1 Permanent infrastructure speed limits (SWRS_P_07_01)
○ 모든 선로 위치별 최대 허용속도를 결정하여야 한다.
3.2.2.7.2 Permanent train speed limits (SWRS_P_07_02)
○ 열차의 최대 운전속도를 결정하여야 한다.
3.2.2.7.3 Permanent infrastructure speed limits (SWRS_P_07_03)
○ BCT 제어영역 내의 모든 지상자에 대한 데이터와 선구의 구배 데이터를 관리하여야 한다. ○ 모든 지상자 리스트와 각각의 좌표계를 결정하여야 한다. ○ 모든 선구에 대한 구배영역과 그 값을 결정하여야 한다.
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3.2.2.7.4 Temporary infrastructure speed limits (SWRS_P_07_04)
○ ATS로부터의 운행명령에 따라 임시속도제한 영역을 설정하여야 한다. ○ 여러 속도제한이 동일한 구간에 설정되어 있는 경우 가장제한적인 속도제한을 선택하 여야 한다. ○ 새로운 임시속도제한이 동일한 위치에서 시행중인 기존 속도제한을 제거해서는 안 된 다. ○ 수동으로 설정된 임시속도제한은 ATS의 설정 및 해정 명령에 의해서 해제되어야 한 다. ○ 임시속도제한이 설정될 때, 선택된 속도와 영역을 포함한 속도제한 상태는 현시되고 등록되기 위해서 ATS에 제공되어야 한다.
3.2.2.7.5 Temporary train speed limits (SWRS_P_07_05)
○ 열차로부터 열차의 degrade 상황이 발생되었음을 수신하면 열차의 상태(예: 열차의 C/I 고장 및 고장의 정도)를 기반으로 속도제한을 결정하여야 한다. ○ 임시속도제한이 설정될 때, 선택된 속도와 영역을 포함한 속도제한 상태는 현시되고 등록되기 위해서 운전자 MMI 및 ATS에 제공되어야 한다.
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3.2.2.7.6 Static speed profile determination (SWRS_P_07_06)
○ 열차 데이터 및 인프라 데이터를 기반으로 열차의 정적 속도 프로파일을 결정하여야 한다. ○ 열차의 위치를 계산함에 있어 가장 최근에 참조한 지상자로부터 이동권한까지 허용된 속도를 계산하여야 한다. ○ 정적 열차속도프로파일이 더 낮은 속도 수준으로 감소하면, 열차속도는 선두차량이 감소지점을 통과하기 전에 더 낮은 값까지 감소되어야 한다. ○ 정적 열차속도프로파일이 더 높은 속도 수준으로 증가될 때, 열차속도는 후미차량이 증가지점에 완전히 진입하기 전까지 허용속도를 넘지 않도록 열차길이를 반영하여 정적속도프로파일을 계산하여야 한다.
3.2.2.7.7 Dynamic speed profile determination (SWRS_P_07_07)
○ 정적속도프로파일과 선로 데이터 및 열차의 데이터를 이용하여 목표지점까지의 동적 속도프로파일을 결정하여야 한다. ○ 열차의 경보곡선(warning curve), 전상용제동곡선(FSB curve) 및 비상제동곡선(EB curve)를 계산하여야 한다. ○ 계산된 열차 허용속도와 전방예고속도(다음변곡점 속도)를 운전자 MMI에 현시하여 야 한다. ○ 열차의 최대 운전속도를 결정하여야 한다.
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3.2.2.8 Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination
3.2.2.8.1 Train speed determination (SWRS_P_08_01)
○ 실제 열차속도를 검지하고 결정하여야 한다. ○ 속도 측정의 부정확성을 고려하여야 한다. ○ 실제 열차속도는 운전자 MMI에 현시되어야 한다. ○ 두 대의 Tachometer 출력을 비교하여 차이가 허용치를 초과하는 경우 비상제동 명 령을 출력하여야 한다.
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3.2.2.8.2 Zero speed state determination (SWRS_P_08_02)
○ 열차의 영속도 상태를 결정하여야 한다. ○ 속도 측정장치의 미리 정의된 허용한도(±2km/h) 내에서 영속도 상태를 결정하여야 한다.
3.2.2.8.3 Train travel direction determination (SWRS_P_08_03)
○ 선로상의 열차 이동방향을 결정하여야 한다. ○ 열차의 이동방향은 운전자 MMI에 현시되어야 한다.
3.2.2.9 Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction
3.2.2.9.1 Authorized Speed Determination (SWRS_P_09_01)
○ 계산된 동적 속도프로파일로부터 열차의 현재 위치에서 허용된 속도제한을 결정하여 야 한다. ○ 결정된 허용속도는 운전자 MMI에 현시되어야 한다.
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3.2.2.9.2 Supervise/enforce authorized speed (SWRS_P_09_02) ○ 열차가 ATP 프로파일 내에 있다는 것을 보장하기 위해 열차의 허용속도를 감시하여 야 한다. ○ 운전자에게 시스템으로부터의 제동개입에 반응하고 회피하도록 사전에 운전자 MMI 를 통해 미리 정의된 경고 프로파일에 의한 경고정보를 제공하여야 한다. ○ 열차 방호 프로파일을 준수하고 EB 개입을 피하기 위해 FSB 프로파일에 따라 상용 제동을 투입하여야 한다. ○ 만약 결정된 실제 열차속도가 EB 프로파일에 의해 허용된 속도를 초과하는 경우 EB 를 투입하여야 한다. ○ 실제 열차 속도가 영으로 결정되고 비상제동 투입하기 위한 더 이상의 조건이 없으면 비상제동은 ATS 또는 열차 운전대로부터 받은 명령에 의해 해제되어야 한다. ○ 실제 결정된 열차 속도가 상용제동 프로파일 미만으로 복구한다면 ATP 차상시스템 은 감속 중에 상용제동을 자동으로 해제하여야 한다. ○ 비상제동 투입/해제에 대한 정보를 ATS로 제공하여야 한다.
3.2.2.9.3 Supervise/enforce train roll back and reverse movement (SWRS_P_09_03)
○ 열차운전모드(비상모드제외)에 상관없이 롤백을 검지하여야 한다. ○ 열차가 미리 정의된 거리(2m) 이상 허가된 이동방향과 반대로 이동하는 경우에는 열
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차의 허가되지 않은 이동을 검지하여야 한다. ○ 측정에 의해 허가된 이동방향과 반대로 거리가 2m 이동한 후에 비상제동을 투입하여 야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 하기 위해 검지된 롤백에 대해 필요한 정보를 ATS 인터페이스 에게 제공하여야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 하기 위해 검지된 Roll back/Reverser Movement 대해 필요한 정보를 열차 MMI 인터페이스에게 제공하여야 한다.
3.2.2.10 Door Control Interlocks
3.2.2.10.1 Door open Interlocks train doors (SWRS_P_10_01)
○ 열차의 방위에 따라 올바른 측면에 있는 열차 출입문만 개방되도록 허가된다는 것을 보장하여야 한다. ○ 열차의 양측에서 열차 출입문 개방을 허가할 수 있어야 한다. ○ 영속도 상태가 검지되고 열차가 정차 지점의 허용한계(±50Cm) 내에 소재하고 있을 때 열차 출입문 개방을 허가하여야 한다. ○ 성능저하 상황이나 비상의 경우에 출입문이 수동으로 개방될 때 현시되고 기록되도록 운전자 MMI 및 ATS로 필요한 정보를 제공하여야 한다.
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3.2.2.10.2 Door open interlocks platform doors (SWRS_P_10_02)
○ 열차의 방위에 따라 올바른 측면에 있는 PSD만 개방되도록 허가된다는 것을 보장하 여야 한다. ○ 열차의 양측에서 PSD 개방을 허가할 수 있어야 한다. ○ 영속도 상태가 검지되고 열차가 정차 지점의 허용한계(±25Cm) 내에 소재하고 있을 때 PSD 개방을 허가하여야 한다.
3.2.2.10.3 Disable train door opening (SWRS_P_10_03)
○ 열차 출입문 닫힘 상태(All Train Door Close Status)를 수신한 후에는 열차 출입 문이 다시 열리지 않도록 하여야 한다.
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3.2.2.10.4 Disable PSD opening (SWRS_P_10_04)
○ PSD 닫힘상태(all PSD close status)와 모든 열차 출입문 닫힘상태(All Train Door Closed Info)를 수신한 이후에 PSD가 열리지 않도록 하여야 한다.
3.2.2.10.5 Response to less of PSD status (SWRS_P_10_05)
○ 역에 정차한 열차가 없을 때 플랫폼 출입문이 개방되어 있다고 검지되면 즉시 해당 방호영역을 설정하여야 한다. ○ 플랫폼 출입문이 의도하지 않게 열려 있는 경우 현시되고 기록되도록 필요한 정보 (예: 상태와 위치)를 ATS에 제공하여야 한다.
3.2.2.10.6 Door open interlock override (SWRS_P_10_06)
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○ door open override 명령을 받으면 출입문 개방 연동을 우회할 수 있어야 한다.
3.2.2.10.7 Departure interlock override (SWRS_P_10_07)
○ door close override 명령을 받으면 출발 연동을 우회할 수 있어야 한다.
3.2.2.10.8 Response to less of train door status between stations (SWRS_P_10_08)
○ 출입문 닫힘 및 쇄정 상태가 손실되고 열차가 역 사이에 정차한 경우 열차의 부동화 를 명령해야 한다. ○ 출입문 폐쇄 상태가 손실되고 열차가 운행 중인 경우 EB(또는 FSB) 명령을 발령해 야 한다.
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3.2.2.10.9 Verify train precision stop (SWRS_P_10_09)
○ 열차가 정차지점의 허용한계(±50Cm) 내에 정차 여부를 확인하여야 한다. ○ PSM 센서와 결정된 영속도 값을 확인하여 최종 정위치 정차여부를 판단하여야 한 다.
3.2.2.11 Report Train Status (SWRS_P_11)
○ 열차의 운전모드 상태, 열차의 속도, 제동체결 상태, 고장정보, 화재, 출입문 상태 등 의 정보를 주기적으로 ATS에 전송하여야 한다.
3.2.2.12 Failure Management
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3.2.2.12.1 Protection of train with loss of the position report (SWRS_P_12_01)
○ 선행열차로부터 주기적인 위치보고를 수신하지 못하는 경우 이전의 정상적인 정보를 토대로 열차를 안전하게 정차하여야 하며 관련 정보를 ATS에 제공하여야 한다. ○ 선행열차의 마지막 위치보고를 기준으로 선행열차의 점유구간을 유지하여야 한다. ○ ATS에 위치추적 실패에 대한 정보를 제공하여야 한다.
3.2.2.13 Management of emergency situations
3.2.2.13.1 React to detected train equipment failure (SWRS_P_13_01)
○ 열차의 주요장비 고장상태를 확인하여 열차의 출발조건에 반영하여야 한다. ○ 열차의 주요장비 고장상태를 운전자 MMI와 ATS에 제공하여야 한다.
3.2.2.13.2 React to detected fire/smoke (SWRS_P_13_02)
○ 화재 및 연기검지 상태는 안전 관련 명령을 통해 운영직원이 해제할 때까지 유지되어 야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 상태정보를 운전자 MMI 및 ATS에 제공하여야 한다.
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3.2.2.13.3 React to emergency brake command (SWRS_P_13_03)
○ ATS로부터 비상제동 명령을 수신하면 차량에 비상제동을 투입하여야 한다. ○ 열차 분리의 검지, 출입문 상태 정보 손실, rollback 및 역주행 검지, 제한 속도 초과 및 이동 권한 정보가 손실된 경우 차량에 EB를 투입하여야 한다.
3.2.2.13.4 Reset of emergency brakes (SWRS_P_13_04)
○ 비상제동 적용의 원인이 더 이상 존재하지 않으면 ATS의 비상제동 해제명령 또는 운전자의 비상제동 해제 버튼 취급으로 비상제동을 해제할 수 있어야 한다. ○ 비상제동 해제에 필요한 정보를 ATS와 운전자 MMI에 제공하여야 한다.
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3.2.2.13.5 Protect zones (SWRS_P_13_05)
○ 설정된 방호 영역에 대해 해당 영역 내의 열차들에게 비상정지 명령을 전송해야 한 다. ○ 설정된 방호 영역으로 접근하는 열차에게 단축된 이동허가를 전송해야 한다.
3.2.2.13.6 Prevent collision with obstacles (SWRS_P_13_06)
○ 외부 기기로부터 장애물 침입이 보고되면 해당 방호 영역을 설정해야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 하기 위해 필요한 정보(예: 장애물 침입상태 및 장애물의 지상 위치)를 ATS에게 제공해야 한다.
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3.2.2.13.7 React on emergency stop request from platform (SWRS_P_13_07)
○ ATS로부터 역 플랫폼 비상정지 요청을 받은 경우, 플랫폼 선로를 커버하는 방호 영 역이 설정되어야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 하기 위해 필요한 정보(예: 상태와 위치)를 ATS에게 제공해야 한다. ○ 비상정지 요청 및 시스템의 반응은 운영직원이 해제할 때까지 유지되어야 한다.
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3.2.2.13.8 Protect staffs on the track (SWRS_P_13_08)
○ 선로상의 직원을 방호하기 위해 필요한 작업 영역은 특정 ATS 명령에 의해 설정되 고 해제되어야 한다. ○ 현시되고 기록되도록 하기 위해 설정된 작업 영역에 대해 필요한 정보를 ATS와의 인터페이스에게 제공해야 한다.
3.2.2.13.9 Protection by operator (SWRS_P_13_09)
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○ ATS로부터 방호 영역을 수신하면 해당 방호 영역을 방호해야 한다. ○ 방호 영역이 설정된 결과를 ATS에 전송해야 한다.
3.2.2.13.10 Supervise emergency brake requests (SWRS_P_13_10)
○ ATS로부터 열차 비상제동 설정 또는 해제 명령을 수신하여 비상제동 체결 또는 해 제를 수행하여야 한다.
3.2.2.14 Driver MMI (SWRS_P_14)
○ 운전자 MMI에 ATP 상태를 표시하여야 한다. ○ 차량의 현시 화면(MMI화면)을 통해 운전자의 입력정보를 입력 받아야 한다.
3.2.3 EI Functions
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3.2.3.1 Limit of safe route determination
3.2.3.1.1 Route control interlocks (SWRS_E_01_01)
○ ATS로부터 진로명령을 수신 받아 OC로 해당 PM의 제어를 수행하여야 한다. ○ PM의 제어가 불가능 한 경우(예: 쇄정상태, 고장상태) 해당상태를 운전자 MMI 및 ATS로 제공하여야 한다. ○ PM의 제어가 가능한 경우 OC를 통해 각 PM을 제어 할 수 있는 고유 Key 값을 수신하고 Key 값을 이용하여 해당 PM의 쇄정상태 설정 및 제어 명령을 전송한다. ○ PM의 점유자원 해제 및 재사용을 위해 열차가 PM의 관할영역을 완전히 통과할 때 마다 Key 값을 이용하여 차례대로 해정명령을 전송하여야 한다.
3.2.3.1.2 Disable route unlock/route unlock override (SWRS_E_01_02)
○ 기 구성된 진로가 타 열차 또는 의도하지 않은 운영자의 요청에 의해서 해정되지 않 도록 방호하여야 한다. ○ 열차의 현재 제동거리를 고려하여 운영자가 해정하고자 하는 선로전환기의 분기영역 을 침범하게 되는 경우 운영자의 요청을 거절하도록 설계되어야 한다. ○ 기 구성된 진로가 운영자의 강제 해정요청에 의해 해정요청을 수신하는 경우 현재 열 차의 제동거리를 고려하여 분기영역에 진입하지 않을 경우 해당 진로(또는 확보된 단일 선로전환기)를 해정하도록 한다. ○ 해정된 진로취소 정보를 이동권한 갱신에 반영하여야 한다.
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3.2.3.1.3 Route/switch status information (SWRS_E_01_03)
○ 구성된 진로에 대한 상태정보를 ATS 관제에 제공하여야 한다.
3.2.3.1.4 Loss of switch status (SWRS_E_01_04)
○ 자신의 진로 상에 존재하는 선로전환기 상태를 OC의 주기적인 상태보고를 통해 확인 가능하여야 하며 상태보고를 상실하는 경우 해당 구간에 열차가 진입하지 못하도록 방호하고 해당 정보를 ATS 관제에 제공하여야 한다.
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3.2.4 Automatic Train Operation Functions
3.2.4.1 Awake train / set trains to sleep
3.2.4.1.1 Awake train (SWRS_O_01_01)
○ 치는 무인 운전 모드에서 ATS로부터 awake 명령을 수신하면, 열차를 기동시키기 위한 명령(awake)을 열차(TCMS)에 송출하여야 한다.
3.2.4.1.2 Set trains to sleep (SWRS_O_01_02)
○ 무인 운전 모드에서 ATS로부터 sleep 명령을 수신하면, 열차를 sleep 상태로 들어가 게 하기 위한 명령을 열차(TCMS)에 송출하여야 한다.
3.2.4.2 Determine train's ATO profile
3.2.4.2.1 ATO profile determination (SWRS_O_02_01)
○ ATP 프로파일에 따라 다음 요소를 고려하여 운행속도프로파일(상용 가/감속률 포함) 을 결정하여야 한다. ○ 다음 정차 지점(예: 역 정차 지점, 임무 종료 또는 기타 정차 지점)에서 정차할 수 있 도록 운행 속도 프로파일을 결정해야 한다. ○ ATS의 명령(예: ATS로부터 받은 다음 역 정차 또는 통과 명령)에 의해 열차의 정
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차 및 통과가 가능하도록 운행 속도 프로파일을 결정해야 한다. ○ 열차가 역과 역 사이에서 정차한 경우에는 출발허가를 수신하면 자동으로 열차를 출 발시키도록 운행 속도 프로파일을 결정해야 한다.
3.2.4.3 Inching Control
3.2.4.3.1 ATO inching (SWRS_O_03_01)
○ 열차가 정차 허용한계를 벗어나서 정차한 경우, 열차를 다음 정차역으로 이동시켜야 한다. ○ 열차가 플랫폼의 정차 지점에 도착하지 못할 경우, 1회에 한정하여 열차를 정위치에 정차할 때까지 자동으로 전진해야 한다. ○ 열차의 허용한계(롤백 허용한계) 미만에서 플랫폼 정차 지점을 지나치면, 1회에 한정 하여 정위치에 정차할 때까지 자동으로 열차를 후진시켜야 한다.
3.2.4.3.2 ATS inching (SWRS_O_03_02)
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○ BCT 차상장치에 의한 자동인칭 수행 후 열차가 정위치에 정차하지 못한 경우, ATS 에 정위치 정차를 위한 원격인칭을 요청해야 한다. ○ ATS로부터 원격인칭을 수신한 경우 ATO 인칭을 수행하여야 한다. ○ ATS로부터 원격인칭 지령을 수신하지 못한 경우에는 대기하여야 한다.
3.2.4.4 Regulate Train Speed
3.2.4.4.1 Regulate Train Speed (SWRS_O_04_01)
○ 운행 속도 프로파일 에 따라 철도차량에게 가속 또는 감속 신호를 송출하여야 한다. ○ 제동 시 상용제동으로 감속해야 한다.
3.2.4.5 Door control
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3.2.4.5.1 Command doors opening (SWRS_O_05_01)
○ 출입문이 자동열림으로 설정된 경우, BCT 차상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출 입문 및 플랫폼 출입문(설치된 경우)에 열림 신호를 송출해야 한다. ○ 출입문이 수동열림으로 설정되고 플랫폼 출입문이 설치된 경우 BCT 차상장치는 정 해진 절차에 따라 플랫폼 출입문의 열림 신호를 송출해야 한다. ○ 출입문이 자동열림으로 설정되고 ATS로부터 출입문 열림명령을 받은 경우, BCT 차 상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출입문 및 플랫폼 출입문(설치된 경우)에 열림 신 호를 송출해야 한다. ○ 플랫폼 출입문이 설치된 경우, 플랫폼 출입문과 열차 출입문 열림은 허용시간(3초) 내에서 동기화되어야 한다.
3.2.4.5.2 Command doors closing (SWRS_O_05_02)
○ 출입문이 수동닫힘으로 설정되고 플랫폼 출입문이 설치된 경우, BCT 차상장치는 정 해진 절차에 따라 플랫폼 출입문의 닫힘 신호를 송출해야 한다. ○ 출입문이 자동닫힘으로 설정되고 ATS로부터 출입문 닫힘명령을 받은 경우 BCT 차 상장치는 정해진 절차에 따라 열차 출입문 및 플랫폼 출입문(설치된 경우)에 닫힘 신 호를 송출해야 한다. ○ PSD가 설치된 경우 PSD와 열차 출입문 닫힘은 허용시간(3초) 내에서 동기화되어야 한다.
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3.2.4.5.3 Train door operation disable without PSD (SWRS_O_05_03)
○ 특정 열차 출입문의 고장에 의해 수동으로 사용중지시킨 경우에도 BCT 차상장치는 전체 출입문의 자동 열림/닫힘 기능을 수행하여야 한다.
3.2.4.5.4 Train door operation disable with PSD (SWRS_O_05_04)
○ 특정 출입문 세트(열차 출입문 및 이에 해당하는 플랫폼 스크린도어)의 고장에 의해 수동으로 사용 중지시킨 경우에도 BCT 차상장치는 전체 출입문 세트의 자동 열림/ 닫힘 기능을 수행하여야 한다.
3.2.4.6 Driver MMI
3.2.4.6.1 Driver MMI (SWRS_O_06_01)
○ 현시가 필요한 BCT 차상장치 데이터는 차상의 현시 화면(MMI)에 현시되도록 데이 터를 전송하여야 한다. ○ 차량의 현시 화면(MMI화면)을 통해 운전자의 입력정보를 입력 받아야 한다.
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3.3 Interface Requirement
3.3.1 Ethernet
3.3.1.1 ATS Interface (SWRS_I_01)
○ 차량의 무선통신 모듈을 통해 이더넷 통신으로 지상의 ATS와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.1.2 근접차량 Interface (SWRS_I_02)
○ 차량의 무선통신 모듈을 통해 이더넷 통신으로 근접 차량의 BCT 차상장치와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.1.3 Object Controller Interface (SWRS_I_03)
○ 차량의 무선통신 모듈을 통해 이더넷 통신으로 지상의 OC(Object Controller)와 정 보를 송수신하여야 한다. 3.3.1.4 PSD Interface (SWRS_I_04)
○ 차량의 무선통신 모듈을 통해 이더넷 통신으ㅇ로 지상의 PSD(Platform Screen Door)와 정보를 송수신하여야 한다.
3.3.2 PWM 제어
3.3.2.1 견인장치 Interface (SWRS_I_05)
○ PWM 인터페이스를 통하여 차량의 견인장치로 제어 정보를 송신하여야 한다.
3.3.3 펄스 입력
3.3.3.1 TACHO Interface (SWRS_I_06)
○ 펄스입력 인터페이스를 통하여 차량의 TACHO의 정보를 수신하여야 한다.
3.3.4 Serial Interface
3.3.4.1 TAG Interface (SWRS_I_07)
○ 시리얼 인터페이스를 통해 열차의 TAG 리더의 정보를 수신하여야 한다. 3.3.4.2 PSM 센서 Interface (SWRS_I_08)
○ 시리얼 인터페이스를 통해 열차의 PSM 센서 리더의 정보를 수신하여야 한다. 3.3.4.3 후부차 Interface (SWRS_I_09)
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○ 시리얼 인터페이스를 통해 열차의 후부차 BCT 차상장치와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.4.4 JRU Interface (SWRS_I_10)
○ 시리얼 인터페이스를 통해 열차의 JRU 장치로 정보를 송신하여야 한다.
3.3.5 디지털 입출력
3.3.5.1 제동 Interface (SWRS_I_11)
○ 디지털 입출력 인터페이스를 통해 열차의 제종장치와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.5.2 출입문 Interface (SWRS_I_12)
○ 디지털 입출력 인터페이스를 통해 열차의 출입문 장치와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.5.3 TCMS Interface (SWRS_I_13)
○ 디지털 입출력 인터페이스를 통해 열차의 TCMS와 정보를 송수신하여야 한다.
3.3.6 User Interface
3.3.6.1 MMI 인터페이스 (SWRS_I_14)
○ 시리얼 인터페이스를 통해 BCT 차상장치의 MMI와 정보를 송수신하여야 한다. 3.3.6.2 관리자 Interface (SWRS_I_15)
○ 시리얼 인터페이스를 통해 정보를 송수신하여야 한다.
3.4 Performance Requirement
3.4.1 부팅 시간 (SWRS_F_01)
○ 최소 30초 이내에 시스템이 부팅되어 정상적인 작동이 확인되어야 한다.
3.4.2 분기기 제어 (SWRS_F_02)
○ 최소 100대 이상의 지상의 분기기 제어장치와의 정보를 송수신하여야 한다.
3.4.3 열차 감시 (SWRS_F_03)
○ 최소 20대 이상의 근접 차량의 BTC 차상장치와 정보를 송수신하여야 한다.
3.4.4 비상출력 시간 (SWRS_F_05)
○ EB 출력은 상황을 검지한 이후 최소 500msec 이내에 출력되어야 한다.
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3.4.5 진단 시간 (SWRS_F_06)
○ 진단은 시스템의 이상이 발생한 이후 최소 500msec 이내에 검지되어야 한다.
4. 프로세스 구성
4.1 전체 프로세스 구성도
4.2 BCT Onboard Computer 모듈 프로세스 구성도
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4.3 COM 모듈 프로세스 구성도
4.4 프로세스 목록
모듈 프로세스 클래스 설명
내부 데이터 및 공유 메모 CDataProcess 리 관리 데이터관리 Data 관리를 위한 메인 처 (ENTRY) CDataManager 리 모듈
CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 내부 프로세스 실행과 감 BOC 모듈 CWatchProcess 시를 담당 프로세스관리 Watchdog 감시 수행을 위 (WATCHDOG) CWatchManager 한 메인 처리 모듈
CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 열차모드감시 열차운영모드를 감시하여 (MODEMAN) CModeProcess 처리
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모듈 프로세스 클래스 설명
Mode 감시 수행을 위한 CModeManager 메인 처리 모듈
내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당
기동에 따른 시스테 진단, 열차의 등록, 데이터 입력 CStartManager 및 종료에 따른 기능을 수 행
열차간 통신을 위한 연결, 근접열차 검색, 해제, 통신 CTrainManger 무결성을 검사하는 기능 을 수행
COpManager 열차 모드 변경 및 퇴행 시 설정을 담당 열차 출발의 안전을 담보 CDepartureManger 하기 위한 권한 부여 등 을 수행 열차의 TACHO 정보를 기 CPositionManager 분으로 열차 위치를 결정 하고, 열차 분리 를 감시 주변 열차 정보 및 진로 CMAManager 정보를 기반으로 이동권 한 설정을 담당 노선정보 및 ATS 에서 설 CAtpProfile 정된 임시속도를 기반으로 정적, 동적 속도 Profile 생 ATP 기능 성 로직을 처리 (ATPMAN) 열차 속도, 영속도 및 진행 CSpeedManager 방향 감시를 수행 열차 주행에 따른 제한속 CSpeedSupervise 도, 롤백, 퇴행 등의 속도 감시를 수행 열차 운영 모드에 따른 출 CDoorManager 입문 및 PSD 제어 조건을 설정하고 관리 열차 정보를 지상의 ATS CReportManager 또는 주변열에 주기적으로 전송 근접열차 통신 오류에 따 CFailureManager 른 열차 방호를 담당 열차 운행에 따른 고장, 화 CEmergencyManager 재 등의 비상상황을 감시 하고 이에 따른 EB 명령에 대한 처리를 담당 ATP 기능 관련 MMI 표시 CDriverMMI 정보를 처리
CATPManager ATP 기능 수행을 위한 메 인 처리 모듈 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당 ATS 에서 수신된 진로정보 COCManager 를 기반으로 선로변 분 기기 제어장치를 제어 EI 기능 (EIMAN) EI 기능 수행을 위한 메인 CEIManger 처리 모듈
CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 ATO 모드에서 ATS 요청에 CAwakeTrain 따른 열차 Awake 절차를 수행 ATO 기능 (ATOMAN) ATO 모드에서 ATS 요청에 CSetTrainToSleep 따른 열차 Sleep 절차를 수행 ATO 모드에서 열차 주행 CATOProfile 을 위한 ATO Profile 을 결
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모듈 프로세스 클래스 설명
정 ATO 모드에서 정위치 정 CATOInching 차 실패시 자체 inching 모 드를 수행 ATO 모드에서 정위치 정 CATSInching 차 실패시 ATS 요청에 따 른 inching 모드를 수행 ATO 모드에서 ATO CSpeedControl Profile 에 따른 열차 속도 제어를 수행 ATO 모드에서 열차 출입 CDoorControl 문 및 PSD 제어를 수행 ATO 기능 관련 MMI 표시 CDriverMMI 정보를 처리
CATOManger ATO 기능 수행을 위한 메 인 처리 모듈 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당
CATSManager ATS 송수신 메시지를 처리 ATS 인터페이스 (IF_ATS) 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당
CNBOCManager 근접열차 송수신 메시지를 근접차량인터페이스 처리 (IF_NBOC) CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 COCManager OC 송수신 메시지를 처리 OC 인터페이스 (IF_OC) 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당 CPSDManager PSD 송수신 메시지를 처리 PSD 인터페이스 (IF_PSD) 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당
CTRACTIONManager 견인장치 제어 메시지를 처리 견인장치인터페이스 내부 프로세스간 통신 메 (IF_TRACTION) CIPCManager 시지 전송을 담당 외부 시스템간 통신 메시 CPWMManager 지 전송을 담당
CTACHOManager TACHO 수신 메시지를 처 리 TACHO 인터페이스 내부 프로세스간 통신 메 (IF_TACHO) CIPCManager 시지 전송을 담당 외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당 CTAGManager TAG 수신 메시지를 처리 TAG 인터페이스 CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 (IF_TAG) 시지 전송을 담당
외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당 CPSMManager PSM 수신 메시지를 처리
PSM 인터페이스 CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 (IF_PSM) 시지 전송을 담당
외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당 후부차 BOC 수신 메시지 CBBOCManager 를 처리 후부차 BOC 인터페이스 CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 (IF_BBOC) 시지 전송을 담당
외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당
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모듈 프로세스 클래스 설명
CJRUManager JRU 송신 메시지를 처리 JRU 인터페이스 내부 프로세스간 통신 메 (IF_JRU) CIPCManager 시지 전송을 담당
외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당 제어장치 제어 및 감시 수 CBRAKEManager 행
제동장치인터페이스 CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 (IF_BRAKE) 시지 전송을 담당
외부 시스템간 통신 메시 CDIOManager 지 전송을 담당
제어장치 제어 및 감시 수 CTCMSManager 행 TCMS 인터페이스 (IF_TCMS) CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 외부 시스템간 통신 메시 CDIOManager 지 전송을 담당 MMI 송수신 메시지를 처 CMMIManager 리 MMI 인터페이스 (IF_MMI) CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 시지 전송을 담당 외부 시스템간 통신 메시 CSERIALManager 지 전송을 담당 사용자 송수신 메시지를 CUSERManager 처리 관리자인터페이스 내부 프로세스간 통신 메 (IF_USER) CIPCManager 시지 전송을 담당
CSERIALManager 외부 시스템간 통신 메시 지 전송을 담당 사용자 송수신 메시지를 CCOMManager 처리 내부 프로세스간 통신 메 COM 인터페이스 CIPCManager 시지 전송을 담당 (IF_COM) BCT 차상장치 BOC 모듈과 CBUSManager COM 모듈간 메시지 전송 을 담당 내부 데이터 및 공유 메모 CDataProcess 리 관리 데이터관리 (ENTRY) CDataManager Data 관리를 위한 메인 처 리 모듈 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당 내부 프로세스 실행과 감 CWatchProcess 시를 담당 프로세스관리 CWatchManager Watchdog 감시 수행을 위 (WATCHDOG) 한 메인 처리 모듈
COM 모듈 내부 프로세스간 통신 메 CIPCManager 시지 전송을 담당
BOC 모듈 송수신 메시지 CBOCManager 를 처리
CIPCManager 내부 프로세스간 통신 메 BOC 인터페이스 시지 전송을 담당 (IF_BOC) BCT 차상장치 BOC 모듈과 CBUSManager COM 모듈간 메시지 전송 을 담당 외부 시스템간 통신 메시 CLANManager 지 전송을 담당
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제5절 열차자율주행제어시스템 안전성 활동
1. 안전성 활동체계 수립
가. 목적
본 문서는 한국철도기술연구원 주요사업으로 수행중인 BCT(Borderless Communication-based Train control system) 구현을 위한 핵심기술개발 과제와 관련하여 열차간 통신기반 열차자율주행제어시스템에(이하 ‘BCT’)의 안전성(이하 ‘Safety Management Plan’)관리계획서이다.
나. 주요 용어
ETA Event Tree Analysis FMECA Failure Mode Effect and Criticality Analysis H/W Hardware HAZOP Hazard and Operability I/F Interface IHA Interface Hazard Analysis O&SHA Operating and Support Hazard Analysis PHA Preliminary Hazard Analysis RAMS Reliability, Availability, Maintainability and Safety S/W Software SSHA Sub System Hazard Analysis
다. 프로젝트 개요
본 시스템 안전성 활동의 목적은 향후 개발된 BCT 시스템의 사고 발생 위험을 수용 가능 한 수준까지 낮추기 위해서 위험원을 사전에 인지하여, 추적, 평가, 제거, 관리하기 위한 것이 다. 본 프로젝트는 시스템 개발 상위 수준에서 발생되는 설계적 데이터를 근간으로 안전성 활 동을 수행하며 이행 가능한 안전분석 기법들이 선정되어 수행한다. 본 프로젝트를 통한 시스 템 안전성 활동 계획의 범위는 시스템이 본 사업기간 동안 실시하게 될 안전보증과 관련된 안 전성 활동을 포함한다.
라. 시스템 안전권한 및 프로세스
본 프로젝트에 참여하는 기관은 시스템 안전 엔지니어의 역할을 수행할 사람을 배정하여, 조직적 차원에서의 시스템 안전에 대해서 관리 또는 수행 되어야 한다. 담당 엔지니어의 명칭
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은 ‘안전 보증 담당자’라고 칭한다. 안전 보증 담당자는 안전 요구사항을 각 조직에 배포하여 시스템 수준 및 주요 하부 시스템의 안전 목표 할당을 수행해야 한다. 또한, 본 과업 중 개발 되는 BCT 시스템의 안전성 확보를 위해 선정된 안전 기법에 대한 수행 및 책임자 역할을 수 행한다.
안전보증 담당자는 시스템 안전 프로그램의 개발, 이행, 유비보수의 책무가 있다. 안전 보증 담당자는 하기 이슈와 관련하여 발생시 관장할 수 있는 권한을 부여 받는다. 안전보증 담당자 의 책무는 다음과 같은 사항을 포함한다.
○ 시스템 안전 프로그램의 개발, 이행, 그리고 유지보수에 이르기 까지 시스템 개발의 전 수명주기적 관점에서 관리적 역할을 맡게 된다.
○ 설계의 이행을 위해 안전 요구사항 식별 또한 안전보증 담당자의 책무이다.
○ 하드웨어 설계 체크리스트, 가이드라인, 안전 위험원 분석, 그리고 위험원 추적성 데이터 등에 대해서 준비를 수행해야 한다.
○ 안전보증 담당자는 설계 및 위험원 해결을 위한 리뷰 및 회의에 참석해야 하다.
○ 관련 안전표준(IEC 62278)을 준수하며 위험원 저감을 위한 시스템 테스트 절차 및 설계 산출물 리뷰 및 평가, 변경이 되어야 한다.
○ 시스템 개발 프로세스에서 안전 위험 관리 정보가 설계산출물의 입력자료로 활용되어 야 한다.
본 과제인 BCT 개발에 관한 안전성 분석 수행의 목적은 RAMS 관리를 위한 안전 요구사 항의 만족을 위해 개발 프로세스 가이드 라인으로 제시된 EN 50126(IEC 62278)에서 언급한 국제 표준 사항을 준수한다. 전체 RAMS 관리 절차는 국 표준규격(IEC 62278)에서 언급한 시스템 수명주기에 따라 진행된다. RAM 예측 및 분석은 안전성 활동의 위험원 및 위험도 분 석 결과와 유기적인 상관관계를 갖는다. 따라서, 시스템 검증 및 확인 과정을 거쳐 배치 및 운용에 이르기 까지 RAM 분석 범위에 포함되며, 시스템 개량, 폐기는 범위에서 제외된다. 시스템 안전 프로세스는 개발 프로세스 범주 내에 존재하며, 안전 프로세스는 다음과 같은 사항을 포함한다.
○ 시스템 안전요구사항이 어떠한 설계적 데이터와 연계를 갖고 있는지에 대한 파악
○ 프로젝트 설계 미팅 참석
○ 안전요구사항 제공 및 안전 가이드라인 및 체크리스트 개발
○ 안전성 분석 수행
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○ 안전성 평가 수행
○ 위험원 식별
○ 위험원 저감 또는 제거를 위한 적합한 위험원 분석 또는 위험원 추적성 체계 구축
○ 시스템 안전성 워킹그룹 차원에서 위험원들에 대한 재평가 및 관리수행이 이루어져야 한다.
마. 시스템 안전성 개요
본 과업을 통해, BCT 시스템의 개발기간 동안 수행되어야 할 안전분석 기법을 선정하여 시 스템 개발 신뢰도를 높이는데 시스템 안전 활동의 목적으로 둔다. 시스템의 안전성을 확보를 위해서는 위험원 분석 과정을 통해, 위험원이 식별되고, 개별 위험원별 중요도 평가를 통해, 저감 방안을 적용해 최종적으로 시스템 안전성을 확보하는 주요 과정을 거치게 된다. 리스크 분석 몇 평가는 시스템 안전성 확보를 위한 업무 중 핵심 부분이며, 그 목적은 제품의 전 수 명 주기를 통해서 위험 상태를 적시에 파악하고, 그 위험성이 정해진 수준 이하에 있는 가의 여부를 확인하여, 필요한 대책을 마련하기 위한 것이다. BCT 안전성 목표는 기능안전에 대한 목표와 KRTCS의 모든 위험원의 위험도에 대한 목표 로 구분한다. 기능안전에 대한 목표는 열차충돌, 탈선, 화재를 사고로 정의하여 사고를 발생시 킬 수 있는 기능을 대상으로 [표 3.5.1]과 같이, IEC 61508에서 정의한 SIL 4로 해당기능을 관리한다. SIL 평가대상 기능은 예비위험원분석(PHA)보고서에 향후 제시할 ATP/ATO장치의 기준 위험원과 관련된 기능으로 정의한다.
[표 3.5.1] BCT 기능안전 목표
검증항목 세부검증요소 8.14. 우발(Random) 하드웨어 고장 1.기능안전의 관리 8.15. 소프트웨어 무결성(IEC 61508의 Part 3요건) 8.16. 하드웨어 구조무결성(하드웨어 결함허용 능력) 9.1. 기능시험 9. 기술적 요구사항 9.2. 환경시험 9.3. 운영시험 10.1. 수행인력의 능력 10. 수행인력의 능력 10.2. 능력을 입증하는 증거 11.1. 기능안전의 검토 11. 기능안전평가 11.2. 독립성 입증의 증거
바. 허용 위험도
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BCT의 기능안전과 별로 BCT의 기준 위험원의 위험도는 [표 3.5.2] 위험도 매트릭스의 허 용(Tolerable) 및 무시(Negligible) 수준으로 제어됨을 제작설치업체에 의해 입증되고 ISA에 의해 평가된다.
[표 3.5.2] BCT 위험도 허용수준(Risk Index) 위험도 A B C D 등급 1 Intolerable Intolerable Intolerable Undesirable
2 Intolerable Intolerable Undesirable Tolerable
3 Intolerable Undesirable Undesirable Tolerable
4 Undesirable Undesirable Tolerable Negligible
5 Tolerable Tolerable Negligible Negligible
6 Negligible Negligible Negligible Negligible
사. 위험도 허용수준의 정량적 발생빈도 기준
각 위험요인으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 사고에 대한 발생 가능 빈도 수준은 6개의 등급으로 분류한다.
[표 3.5.3] 위험도 허용수준의 정량적 발생빈도 기준(Frequency) 정량적 기준 (위험측 고장률, 발생 빈도 등급 설 명 단위시간당 발생확률) 빈번한 발생 수명주기 동안 빈번하게 1 미만 (Frequent) 발생할 가능성이 있음 수명주기 동안 여러 번 발 가능성 있는 발생(Probable) 2 < to≤ 생할 가능성이 있음 수명주기 동안 가끔 발생 종종 발생 가능(Occasional) 3 < to≤ 할 가능성이 있음 수명주기 동안 한두 차례 발생가능성이 미약함(Remote) 4 < to≤ 발생할 가능성이 있음 수명주기 동안 발생 가능 발생 가능성이 거의없음(Improbable) 5 < to≤ 성은 있지만, 발생하지 않음 발생가능성도 희박하며, 절 발생 가능성이 전혀없음(Incredible) 6 이하 대 발생하지 않음
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아. 위험도 허용수준의 정량적 심각도 기준
위험요인으로 인해 발생 할 수 있는 잠재적인 사고에 대한 심각도 수준은 5개의 등급으로 분류
[표 3.5.4] 위험도 허용수준의 정량적 심각도 기준(Severity)
심각도 등급 설 명 정량적 기준 해당사고
인명의 사망, 시스템의 손실 또 치명적인 위험 A 는 심각한 환경상의 피해를 유발 3인 이상 사망 열차충돌 (Catastrophic) 하는 위험 심각한 인명의 상해, 직업상의 중대한 위험 1인 사망 < X 인명사상 B 질병 및 중요한 시스템 또는 환 (Critical) ≤ 3인 사망 열차탈선 경상의 피해를 초래하는 위험 중요하지 않은 최소한의 상해, 직업상의 질병 1인 중상 < X 대규모 위험 C 및 최소한 시스템 또는 환경상의 ≤ 1인 사망 운행지연 (Marginal) 피해를 초래하는 위험 최소한의 상해, 직업상의 질병보 사소한 위험 다 작고, 최소한의 시스템 및 D 1인 이하 중상 운행지연 (Insignificant) 환경상의 피해보다 작은 영향을 초래하는 위험 신뢰성관련 인명이나 환경상에 피해를 발생 (Reliability R 하지 않으나 경제적 손실을 동반 유지보수필요 성능저하 Related) 하는 위험
가. 1인 사망=10인 중상=100인 경상, 나. 대규모운행지연의 정의는 추후갱신예정 다. 열차충돌, 열차탈선, 인명사상은 관련법령(철도안전법 등)에 정의.
2. 위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동
가. 예비위험분석(PHA)
(1) 목적
본 문서는 차상중심 열차제어 시스템 표준체계 구축 및 안전성 평가과제와 관련된 예비 위 험 분석(Preliminary Hazard Analysis; PHA) 보고서이다. 본 문서는 신규신호시스템 개발에 필요로 하는 개별 구성 및 통합체계의 안전성 평가 결과를 제공함으로써, 향후 차상중심 열차 제어시스템을 구축하는데 있어서 필요한 설계적 활동과 안전성 활동의 중요한 지침으로서 정 보 제공이 가능하다. 따라서 본 문서는 새로운 개념으로 개발되는 차상중심 열차제어 시스템
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을 구성하는 구성품을 근간으로 새로이 개발되는 신호시스템에 대한 안전성 확보 및 점검하는 데 그 목적이 있다.
(2) 수행범위
PHA는 시스템 수명주기 중 개념설계 및 RAMS 목표 설정단계에서 장치의 기능요구사항을 바탕으로 간소화된 기능별 위험원(Hazard)을 도출하고, 위험도(Risk)를 평가하여, 안전대책 수 립에 의한 위험도 제어의 필요성을 검토하기 위해 수행한다. PHA 수행을 통해 도출된 PHA 위험원은 허용할 수 있는 수준으로 위험도를 제어해야 하는 대상이다. BCT ATP/EI/ATO 기능별 PHA는 ATP/EI/ATO의 안전기능 실패 확률을 정량적으로 확 보할 수 없으므로, ATP/EI/ATO에서 발생된 위험측 제어는 사고발생의 원인이 되는 것으로 가정하고, 인적요인에 의한 원인 및 안전대책의 분석은 제외한다. 발생된 위험원이 사고발생으 로 연결될 확률은 ETA를 통해 평가해야 하지만 PHA단계에서는 발생된 모든 위험원이 사고 를 발생시키는 것으로 가정(위험원발생빈도=사고발생빈도)하며, ETA는 제작설치업체별 FMECA 또는 HAZOP Study단계에서 실시한다.
[표 3.5.5] BCT 기능 순번 기능번호 기능 기능 구분 4.2 Automatic Protection Functions 1 4.2.1 Set in/set off operation 2 4.2.2 Train-to-train communication management 3 4.2.3 Train operation management 4 4.2.4 Ensure safe train departure 5 4.2.5 Train Location Determination 6 4.2.6 Limit of movement protection and target point determination 7 4.2.7 ATP Profile Determination 8 4.2.8 Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination 9 4.2.9 Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction 10 4.2.10 Door Control Interlocks 11 4.2.11 Management of emergency situations 4.3 EI Functions 12 4.3.1 Limit of safe route determination 4.4 Automatic Train Operation Functions 13 4.4.1 Awake train / set trains to sleep 14 4.4.2 Determine train`s ATO profile 15 4.4.3 Inching Control 16 4.4.4 Door control
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(3) PHA 수행결과
○ Set in/set off operation
[표 3.5.6] PHA of Set in/set off operation
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_01 열차의 전원 투입시 1. I/F H/W 결함 열차 운행불능 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 BCT 차상장치는 자동 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 으로 가동 실패 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 BCT_PHA_02 열차의 전원 투입시 1. I/F H/W 결함 열차 운행불능, 열차 운행지연, 열차 추 1. I/F의 결함허용 설계 BCT 차상장치의 2. S/W 오류 제동성능 및 무결성 확 돌 및 충돌 상황 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 self-test 수행 실패 3. 연산부 결함 보 불가능 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 또는 위험측 오류 수행 검증 BCT_PHA_03 BCT 차상장치에서 노 1. I/F H/W 결함 등록 시도 실패로 인한 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 선에 운행중인 열차의 2. S/W 오류 정상운행 시작 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT 차상장치에 등 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 록 시도 실패 검증 BCT_PHA_04 운행종료 통보 후 종료 1. 연산오류 열차의 마지막 위치를 영향없음 조건을 만족하지 않음 2. 운전대 정보수신 오류 모든 BCT 차상장치가 에도 shut down 수행 가지고 있으므로 영향 없음 BCT_PHA_05 종료조건을 만족함에도 1. 연산오류 위치보고를 수행하고 영향없음 shut down 수행 실패 2. 운전대 정보수신 오류 있으므로 영향없음 ○ Train-to-train communication management
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[표 3.5.7] PHA of Train-to-train communication management
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_ 위치보고 메시지 전송 1. I/F H/W 결함 위치보고가 송신 실패 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 06 실패 2. S/W 오류 로 인한 차상장치 정상 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 운행 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 BCT_PHA_ 선행열차 탐색 및 확인 1. I/F H/W 결함 선행열차에 대한 방호 열차 추돌 및 충돌 1. I/F의 결함허용 설계 07 실패 2. S/W 오류 실패 상황 발생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 BCT_PHA_ 통신 무결성 훼손 1. I/F H/W 결함 통신 무결성 손실로 인 열차 충돌 1. I/F의 결함허용 설계 08 2. S/W 오류 한 열차간 위치 및 속 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 도 예측 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증
○ Train operation management
[표 3.5.8] PHA of Train operation management
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_09 모드전환 실패 1. I/F H/W 결함 모드의 적절한 변경이 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 2. S/W 오류 실패하고 사령이나 운 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 영자가 변경실패를 인 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 지 검증
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_10 운전모드의 변경, 감시 1. I/F H/W 결함 이동 중 운전모드 변경 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 실패 2. S/W 오류 으로 인해 FSB 체결 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증
○ Ensure safe train departure
[표 3.5.9] PHA of Ensure safe train departure
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_11 열차 출입문 및 PSD 개 1. 출입문, PSD 상태 주행 중 출입문 및 인명사고 1. I/F의 결함허용 설계 방상태 역 출발 수신오류 PSD 개방으로 인한 인 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 명사고 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수 3. 연산부 결함 결 검증 BCT_PHA_12 열차 중대고장 및 화재/ 1. 연산오류 열차탈선 및 화재발생 열차 탈선 및 화재 1. I/F의 결함허용 설계 연기 발생시 역 출발 2. 고장감시, 화재 연기 으로 인한 인명사고 발생으로 인한 인명 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 감시 수신오류 발생 사고 3. 처리결과의 비교 또는 다수 결 검증 BCT_PHA_13 출발조건을 만족함에도 1. 연산오류 운행지연 발생 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 지연 2. 출입문, PSD, 상태 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 수신오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수 3. 고장가시, 화재 연기 결 검증 감시 수신오류 BCT_PHA_14 안전과 운영조건 확인 1. 연산오류 출입문이 열려 있을 인명 사상 및 열차 1. I/F의 결함허용 설계 없이 역 출발 2. S/W오류 수 있어 승객이 부상 추돌 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 을 입을 수 있으며, 열 3. 처리결과의 비교 또는 다수 차 위치 추적 실패에 결 검증 의한 선행 열차와의 추돌 상황 발생
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○ Train location determination
[표 3.5.10] PHA of Train location determination
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_15 열차 위치 초기화 실패 1. I/F H/W 결함 출발열차 운행불능 운행지연 1. I/F의 결함허용 설계 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 BCT_PHA_16 MMI를 통한 열차 데이 1. I/F H/W 결함 MMI 입력데이터 오류 열차 추돌 및 상황 1. I/F의 결함허용 설계 터 입력데이터 오류 2. S/W 오류 발생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 인적오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 4. 연산부 결함 검증 BCT_PHA_17 열차 위치의 위험측 오 1. I/F H/W 결함 열차의 위치 계산 실패 열차 추돌 1. I/F의 결함허용 설계 류 인식(진행방향대비 2. S/W 오류 로 인한 열차위치 파악 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 실제 열차위치보다 앞에 3. 연산부 결함 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 있음으로 인식) 검증 BCT_PHA_18 열차위치 보고 실패 1. I/F H/W 결함 마지막 수신한 MA까지 운행지연 2. S/W 오류 안전하게 정차 3. 통신 오류 BCT_PHA_19 열차위치보고 수신실패 1. 통신오류 마지막 수신한 MA까지 운행지연 2. S/W 오류 안전하게 정차 3. H/W 고장 BCT_PHA_20 열차 분리검지 위험측 1. 무결성 모니터링 장 열차 분리 상태를 정상 열차 추돌 1. 무결성 모니터링장치의 오류상 오류 치 오류 상황으로 인식하여 후 태 검지 2. 무결성 정보 수신 행열차와의 추돌상황 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검 오류 발생 증 3. 연산 오류 3. S/W 건전성 확보 BCT_PHA_21 열차 분리검지 안전측 1. 무결성 모니터링 장 열차 미분리 상태를 분 운행지연 오류 치 오류 리상황으로 인식하여 2. 무결성 정보 수신 후행열차의 MA 연장 오류 미갱신 발생 3. 연산 오류
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○ Limit of movement protection and target point determination
[표 3.5.11] PHA of Limit of movement protection and target point determination
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_22 이동권한 위험측 오류 1. I/F H/W 결함 선행열차 방호실패 열차추돌 1. I/F의 결함허용 설계 인식 2. 연산 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 BCT_PHA_23 이동권한 안전측 오류 1. I/F H/W 결함 전방으로 이동할 수 있 운행지연 인식 2. 연산 오류 는 조건임에도 전방으 로 진행 불가 발생 BCT_PHA_24 Target point의 위험측 1. 연산 오류 Safety margin이 MA를 열차 추돌 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 오류 생성 초과하므로 추돌 상 황 발생
○ ATP profile determination
[표 3.5.12] PHA of ATP Profile determination
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_25 동적속도 프로파일 위험 1. 정적 속도 프로파 정상 프로파일보다 속 열차 추돌 및 1. 수신 결과 비교 또는 다수결 검증 측 오류 생성 일 오류 도값을 높게 설정하여 열차 탈선 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. 연산 오류 생성하여 주행할 상황 3. 열차 상태 수신 발생 시 제동 적시 투 오류 입 불가 4. MA 수신 오류 BCT_PHA_26 동적속도 프로파일 안전 1. 정적 속도 프로파 운행지연 발생 운행지연 측 오류 생성 일 오류 2. 연산 오류 3. 열차 상태 수신 오류
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 4. MA 수신 오류
BCT_PHA_27 Infrastructure data 업데 1. S/W 오류 선구도 변경에 의한 열차 탈선 및 1. I/F의 결함허용 설계 이트 위험측 오류 수행 2. H/W 결함 p e r m a n e n t 인명 사상 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastructure speed 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 limit 변경 미반영 시 제한 속도가 MRSP에 반영되므로 열차 탈선 상황 발생 및 선로변 작업자가 열차 접근을 감지하고 피할 수 있 는 임시 제한 속도 설 정 불가 상황 발생
○ Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination
[표 3.5.13] PHA of Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_28 Tachometer 고장 인식 1. Tacho 고장 열차가 실제 열차 속도 열차 탈선 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 실패 2. 속도 생성 연산 를 판단하지 못함으로 제동 출력 오류(SW/HW cause) 인해 과속할 수 있어 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 탈선 상황 발생 BCT_PHA_29 열차 속도의 위험측 오 1. Tacho 고장 ATP 프로파일을 초과 열차 추돌 및 열 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 류 인식 2. 속도 생성 연산 하는 경우 ATP 시스템 차 탈선 제동 출력 오류(SW/HW cause) 방호 불가능 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_30 이동중인 열차를 정지상 1. Tacho 고장 출입문이 열려 승객이 인명 사상 및 열 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 태로 오류 인식 2. Zero speed state 부상을 입을 수 있으며, 차 추돌 제동 출력 검지 연산 오류 열차 위치 추적 실패에 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 (SW/HW cause) 의한 선행 열차와의 추돌 상황 발생
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_31 정지상태인 열차를 이동 1. Tacho 고장 후속 열차의 MA가 실 열차 추돌 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 중으로 오류 인식 2. Zero speed state 제 열차의 safe rear 제동 출력 검지 연산 오류 end를 넘어 해당 열차 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 (SW/HW cause) 의 위치 침범 상황 발 생
BCT_PHA_32 추진 방향 변경을 위험 1. 영속도 상태 수신 영속도가 아닌 상태에 열차 탈선 및 화 1. 출력 H/W 결함허용 설계 측 오류 수행 오류 서 추진 방향 변경으로 재 발생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. 연산 오류 인한 탈선 및 화재 발 생 가능
○ Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction
[표 3.5.14] PHA of Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_33 열차의 허용속도 초과 1. 연산 오류 추돌 발생 가능 열차 추돌 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 검지 실패 2. H/W 결함 2. 처리결과의 비교
BCT_PHA_34 열차 구름 검지 실패 1. 연산 오류 충돌 발생 가능 열차 충돌 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. H/W 결함 2. 처리결과의 비교
BCT_PHA_35 열차 역주행 검지 실패 1. 연산 오류 충돌 발생 가능 열차 충돌 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. H/W 결함 2. 처리결과의 비교
BCT_PHA_36 Standstill 방호 실패 1. 연산 오류 진행 방향으로는 이동 열차 충돌 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 권한에 의한 방호가 이 2. 처리결과의 비교 루어지지만, 진행 반대 방향으로 이동할 수 있는 상황 발생
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○ Door control interlocks
[표 3.5.15] PHA of Door control interlocks
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_37 출입문 개방 방향 위험 1. 연산 오류 승객이 선로에 추락 인명 사상 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 측 오류 인식 2. 운전대 정보 수 하여 부상 또는 사망 2. 출력 H/W 결함허용 설계 신 오류 의 위험 발생 3. 수신 결과 비교 또는 다수결 검증 3. 출입문 개방 방 향 수신 오류 BCT_PHA_38 출입문 enable 명령에 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 인명 사상 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 대한 위험측 오류 수행 2. H/W 결함 개방하여 승객이 선 2. 출력 H/W 결함허용 설계 로에 추락, 부상 또 는 사망의 위험 발생 BCT_PHA_39 출입문 enable 명령에 1. 연산 오류 운행지연 발생 운행지연 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 대한 안전측 오류 수행 2. H/W 결함 2. 출력 H/W 결함허용 설계 BCT_PHA_40 출입문 disable 명령을 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 인명 사상 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 위험측 오류 수행 2. H/W 결함 개방하여 승객이 선 2. 출력 H/W 결함허용 설계 로에 추락, 부상 또 는 사망의 위험 발생 BCT_PHA_41 출입문 enable 상태를 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 인명 사상 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 위험측 오류 인식 개방하여 승객이 선 2. 출력 H/W 결함허용 설계 로에 추락, 부상 또 는 사망의 위험 발생
○ Management of emergency situations
[표 3.5.16] PHA of Management of emergency situations
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_42 비상 정지 명령 위험측 1. S/W 오류 운영자의 위험 판단, 열차 충돌 및 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 오류 수행 2. H/W 결함 안전한 열차 간격 한 인명 사상 2. 처리결과의 비교
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 계 침범, 열차의 비정상적인 위치 이 동, 다른 열차 이동 권한 침범, 장애물 방호, PSD 고장 방호, 승객 요청에 의한 방 호, 유지보수자 방호 에 따른 비상정지 명 령 전송 실패 상황 발생 BCT_PHA_43 비상 정지 해정 명령 위 1. S/W 오류 비상 정지 해정 명령 열차 충돌 및 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 험측 오류 수행 2. H/W 결함 을 수신하지 않았음 인명 사상 2. 처리결과의 비교 에도 비상정지 해정 명령 시 운영자가 판 단한 사고의 위험 상 황 발생 BCT_PHA_44 Protection zone 설정에 1. S/W 오류 방호 영역 설정이 되 열차 충돌 또는 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 따른 emergency stop 2. H/W 결함 었음에도 비상제동 인명 사상 2. 처리결과의 비교 위험측 전송 실패 요청이 전송되지 않 으면 해당 방호 영역 의 문제 발생 BCT_PHA_45 방호영역 해정 명령 위 1. S/W 오류 방호영역 설정 후 방 열차 충돌 및 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 험측 오류 수행 2. H/W 결함 호영역 해정 명령을 인명 사상 2. 처리결과의 비교 수신하지 않았음에도 방호영역 해정 명령 시 운영자가 판단한 사고의 위험 상황 발 생
○ Limit of safe route determination
[표 3.5.17] PHA of Limit of safe route determination
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책
- 288 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_46 Object Controller로부터 1. S/W 오류 선로전환기 고장을 열차 탈선으로 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 의 선로전환기 상태 수 2. 연산 오류 정상으로 인식, 선로 인한 대규모 인 2. 처리결과의 비교 신의 위험측 오류 3. H/W 결함 전환기 전환중 전환 명 사상 3. 출력 H/W 결함허용 설계 완료로 인식 등으로 인한 열차 탈선상 황 발생 BCT_PHA_47 Object Controller로부터 1. S/W 오류 선로전환기 상태정보 운행지연 선로전환기 상태 수신의 2. 연산 오류 의 수신이 이루어지 안전측 오류 3. 통신 결함 지 않아 점유불가로 인한 운행지연 발생 BCT_PHA_48 Object Controller로부터 1. S/W 오류 점유된 선로 전환기 열차 탈선으로 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 생성된 키 값의 위험측 2. 연산 오류 를 타 열차가 점유하 인한 대규모 인 2. 처리결과의 비교 오류 여 동작함으로써 열 명 사상 3. 출력 H/W 결함허용 설계 차 탈선상황 발생 BCT_PHA_49 열차의 현재 제동거리 1. S/W 오류 열차 주행중 선로전 열차 탈선으로 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 계산 또는 수신 오류로 2. 연산 오류 환기 강제 취급 인한 대규모 인 2. 처리결과의 비교 인한 운영자의 강제 해 3. 통신 오류 명 사상 3. 출력 H/W 결함허용 설계 정 및 선로전환기 전환 취급 BCT_PHA_50 Object Controller로부터 1. S/W 오류 선로전환기 제어 키 운행지연 생성된 키 값을 가진 열 2. 연산 오류 분실로 운행지연 발 차의 비정상적인 종료로 3. H/W 결함 생 인한 키 분실
○ Awake train/set trains to sleep
[표 3.5.18] PHA of Awake train/set trains to sleep
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_51 의도된 열차 기동 제어신호가 출력 1. S/W 오류 열차 전원이 들어오 운행지연 1. 유지보수 절차 및 되지 않는 경우 2. H/W 고장 지 않음으로 인한 운 매뉴얼 3. 연산부 결함 행지연 발생
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_52 의도하지 않은 열차 기동 제어신호 1. S/W 오류 열차에 전원 공급으 영향없음 1. 유지보수 절차 및 가 출력되는 경우 2. H/W 고장 로 에너지 손실 발생 매뉴얼 3. 연산부 결함 2. 열차 정지 시에 열 차가 움직이지 않도 록 방호하는 standstill protection 기능 필요
BCT_PHA_53 의도된 열차 정지 제어신호가 출력 1. S/W 오류 열차에 전원 공급으 영향없음 1. 유지보수 절차 및 되지 않는 경우 2. H/W 고장 로 에너지 손실 발생 매뉴얼 3. 연산부 결함 2. 열차 정지 시에 열 차가 움직이지 않도 록 방호하는 standstill protection 기능 필요
BCT_PHA_54 의도하지 않은 열차 정지 제어신호 1. S/W 오류 판토그래프로 공급되 영향없음 1. 유지보수 절차 및 가 출력된 경우 2. H/W 고장 는 주전원 차단으로 매뉴얼 3. 연산부 결함 배터리 방전 2. 열차 정지 시에 열 차가 움직이지 않도 록 방호하는 standstill protection 기능 필요
○ Determine train’s ATO profile
[표 3.5.19] PHA of Determine train’s ATO profile
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_55 추진제어 명령값이 요구되는 값보다 1. S/W 오류 Overspeed protection 운행지연 1. Overspeed 더 높거나 낮은 값으로 출력되는 경 2. H/W 고장 기능이 방호 및 저속 protection 기능 필요 우 3. 연산부 결함 으로 인한 운행지연 발생
BCT_PHA_56 제동제어 명령값이 요구되는 값보다 1. S/W 오류 Overspeed protection 운행지연 1. Overspeed
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Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 더 높거나 낮은 값으로 출력되는 경 2. H/W 고장 기능이 방호 및 저속 protection 기능 필요 우 3. 연산부 결함 으로 인한 운행지연 2. 정위치 정차를 위 발생 한 인칭제어 필요
○ Inching control
[표 3.5.20] PHA of Inching control
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_57 의도된 ATO 인칭 제어 명령이 출력 1. S/W 오류 ATO 인칭 제어 실패 영향없음 1. ATS인칭에 의한 되지 않는 경우 2. H/W 고장 가 발생하나 ATS 인 열차의 정위치 정차 3. 연산부 결함 칭에 의한 정위치 기능 필요 정차 기능이 수행되 2. ATO 고장으로 인 어 정상 운행에 영향 하여 열차의 자동 운 없음 행이 불가한 경우, 절 체가 이루어지는 구 조가 필요 BCT_PHA_58 의도된 ATS인칭 제어 명령이 출력 1. S/W 오류 정위치 정차 실패에 운행지연 되지 않는 경우 2. H/W 고장 따른 승객의 승차 및 3. 연산부 결함 하차 불편 및 운행 지연 발생 BCT_PHA_59 의도하지 않은 ATO인칭 명령이 출 1. S/W 오류 정위치 정차 실패가 운행지연 력되는 경우 2. H/W 고장 발생하나 ATS인칭에 3. 연산부 결함 의한 정위치 정차 기능이 수행되어 정 상 운행에 영향 없음 및 운행지연 발생 BCT_PHA_60 의도하지 않은 ATS인칭 제어명령이 1. S/W 오류 정위치 정차 실패에 운행지연 출력되는 경우 2. H/W 고장 따른 승객의 승차 및 3. 연산부 결함 하차 불편 및 운행 지연 발생
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○ Door control
[표 3.5.21] PHA of Door control
Code 위험원(Hazard) 원인(Cause) 시스템레벨 결과 최종결과 안전대책 BCT_PHA_61 의도된 열차 출입문 및 PSD 닫힘 1. S/W 오류 열차 출입문 및 PSD 운행지연 명령이 출력되지 않는 경우 2. H/W 고장 가 닫히지 않으나 ATP가 열림 상태를 감지하여 출발하지 모 하도록 방호함
BCT_PHA_62 의도하지 않은 열차 출입문 및 PSD 1. S/W 오류 승객의 승하차 불편 운행지연 닫힘 명령이 출력된 경우 2. H/W 고장 발생
BCT_PHA_63 의도된 열차 출입문 및 PSD 열림 1. S/W 오류 승객의 승차 및 하차 운행지연 명령이 출력되지 않는 경우 2. H/W 고장 불편 발생
BCT_PHA_64 의도하지 않은 열차 출입문 및 PSD 1. S/W 오류 열차 출입문 및 PSD 운행지연 열림 명령이 출력되는 경우 2. H/W 고장 가 열리지 않도록 ATP가 개방되지 않 도록 방호함
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나. 시스템위험분석(SHA)
(1) 목적
본 문서는 차상중심 열차제어 시스템 표준체계 구축 및 안전성 평가과제와 관련된 시스템 위험원 분석(Preliminary Hazard Analysis; PHA) 보고서이다. 본 문서는 신규신호시스템 개 발에 필요로 하는 개별 구성 및 통합체계의 안전성 평가 결과를 제공함으로써, 향후 차상중심 열차제어시스템을 구축하는데 있어서 필요한 설계적 활동과 안전성 활동의 중요한 지침으로서 정보 제공이 가능하다. 따라서 본 문서는 새로운 개념으로 개발되는 차상중심 열차제어 시스 템을 구성하는 구성품을 근간으로 새로이 개발되는 신호시스템에 대한 안전성 확보 및 점검하 는데 그 목적이 있다.
(2) 수행범위
SHA는 시스템 수명주기 중 시스템 정의 단계나 시스템 개발의 초기 설계단계에서 장치 상 호간의 불균형과 기능충돌로 인하여 시스템전체의 안전성에 어떠한 영향을 미치는가를 분석한 다. SHA 수행을 통해 도출된 시스템 설계 특성이나 인터페이스 등의 위험원은 허용할 수 있 는 수준으로 위험도를 제어해야 하는 대상이다. 분석내용은 장치들과 그 장치 고장들의 결과, 또는 검토되는 시스템 기능에 대한 부적절한 운용이다. BCT 차상중심 열차제어 시스템의 ATP/ATO 장치는 차상ATP/ATO장치로 구분되고 차 상 ATP/ATO 장치는 ATP 모듈 및 ATO 모듈로 구성된다. SHA 활동 범위는 차상 ATP/ATO/EI 장치에 한한다.
(3) SHA 수행결과
(가) ATP SHA
BCT의 ATP는 열차의 안전한 주행을 담당한다. 열차간 간격제어를 위해 자신의 열차의 위 치를 계산하고 계산된 열차를 노선의 다른 열차와 공유한다. 자신의 위치를 기준으로 선행열 차의 점유정보, 진로의 한계를 반영한 이동권한과 함께 속도프로파일을 계산한다. 속도프로파 일을 토대로 현재 위치에서의 허용속도를 결정하고 해당 속도에 대한 감시와 제어를 수행한 다. 또한 BCT ATP는 안전과 관련된 열차의 출입문을 감시하고 노선의 인접열차와의 통신연 결을 관리한다.
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[표 3.5.22] SHA of BCT ATP
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.2.1.1 Start up 이 기능의 목적은 BCT-SHA-01 열차의 전원 투입시 1. I/F H/W 결 열차 운행불능 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_01 a n d 전원을 인가하는 동 BCT 차상장치는 자동 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 S e l f 안 바이탈 장비에 으로 가동 실패 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 Test 대해 필요한 모든 3. 연산부 결함 검증 시험을 수행하기 위 BCT-SHA-02 열차의 전원 투입시 1. I/F H/W 결 열차 운행불능, 열차 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_02 함이다. 열차가 BCT BCT 차상장치의 함 제동성능 및 무결성 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 영역 내에서 정차 self-test 수행 실패 또 2. S/W 오류 확보 불가능 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 한 후 전원이 인가 는 위험측 오류 수행 3. 연산부 결함 열차 추돌 및 충돌 발 검증 되고 운전대가 개방 생 될 때 이 기능이 시 작된다. BCT-SHA-03 BCT 차상장치에서 노선 1. I/F H/W 결 등록 시도 실패로 인 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_03 에 운행중인 열차의 함 한 정상운행 시작 불 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT 차상장치에 등록 2. S/W 오류 가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 시도 실패 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-04 운행종료 통보 후 종료 1. 연산오류 열차의 마지막 위치를 BCT_PHA_04 조건을 만족하지 않음 2. 운전대 정보 모든 BCT 차상장치가 에도 shut down 수행 수신 오류 가지고 있으므로 영향 없음 BCT-SHA-05 종료조건을 만족함에도 1. 연산오류 위치보고를 수행하고 BCT_PHA_05 shut down 수행 실 2. 운전대 정보 있으므로 영향없음 패 수신 오류 4.2.1.2 T r a i n 이 기능은 BCT BCT-SHA-06 휠(Wheel) 직경 입력 1. I/F H/W 결 열차 추돌 및 충돌 발 1. I/F의 결함허용 설계 a n d 차상장치가 열차 운 위험측 오류 함 생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 d r i v e r 전자로부터 열차운 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 D a t a 행에 필요한 데이터 3. 연산부 결함 검증 Entry 를 입력받는 것이 BCT-SHA-07 열차길이 입력 위험측 1. I/F H/W 결 열차 추돌 및 충돌 발 1. I/F의 결함허용 설계 다. 허가 받은 운 오류 함 생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 영자에 한하여 접근 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 하도록 신원확인을 3. 연산부 결함 검증 위한 운영자 ID 입 력을 포함할 수 있 다. 4.2.1.3 S h u t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-08 주박위치가 아닌 곳에 1. I/F H/W 결 부적절한 주박위치에 1. I/F의 결함허용 설계 down 열차가 영업운전을 서 주박과정에 Shut 함 서 Shut down으로 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 종료 후 운영자(기 down이 일어날 시 2. S/W 오류 인한 제어 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 관사 포함)의 조치 3. 연산부 결함 검증 에 의해 열차의 주 BCT-SHA-09 운행종료 통보 후 종료 1. I/F H/W 결 열차의 마지막 위치를 1. I/F의 결함허용 설계 박위치에서 BCT 통 조건을 만족하지 않음 함 모든 BCT 차상장치가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 신 연결을 종료하기 에도 shut down 수행 2. S/W 오류 가지고 있으므로 영 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 위함이다. 3. 연산부 결함 향없음 검증 BCT-SHA-10 종료조건을 만족함에도 1. I/F H/W 결 위치보고를 수행하고 1. I/F의 결함허용 설계
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard shut down 수행 실 함 있으므로 영향없음 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 패 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증
4.2.2.1 Train-to 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 멀티캐스트 통신에 따 1. I/F H/W 결 멀티캐스트 통신으로 1. I/F의 결함허용 설계 - t r a i n 열차의 기동시(재 른 등록정보 전송 실패 함 등록정보가 전송 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 connecti 기동시) 노선상에 2. S/W 오류 하여 차상장치 정상운 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 on(Regi 운행중인 열차로 자 3. 연산부 결함 행 불가 검증 stration) 신의 등록되었음을 BCT-SHA-12 NS 메시지 수신 실패 1. I/F H/W 결 등록정보가 수신 실패 1. I/F의 결함허용 설계 알리기 위함이다. 함 로 인한 차상장치 정 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 상운행 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-13 유니캐스트로 열차정보 1. I/F H/W 결 유니캐스트 통신으로 1. I/F의 결함허용 설계 제공 실패 함 열차정보 전송 실패로 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 인한 차상장치 정상운 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 행 불가 검증 BCT-SHA-14 위치보고 메시지 전송 1. I/F H/W 결 위치보고가 송신 실패 1. I/F의 결함허용 설계 실패 함 로 인한 차상장치 정 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 상운행 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-15 등록정보 제공 실패 1. I/F H/W 결 등록정보 제공 실패로 1. I/F의 결함허용 설계 함 인한 열차 통신 연결 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 예측 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-16 위치보고 메시지 수신 1. I/F H/W 결 위치보고 메시지 수신 1. I/F의 결함허용 설계 실패 함 실패로 인한 열차 위 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 치 예측 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.2.2 Adjacen 이 기능의 목적은 BCT-SHA-17 선행열차 탐색 실패 1. I/F H/W 결 선행열차에 대한 방호 1. I/F의 결함허용 설계 t Train 노선상에 운행중인 함 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 모든 열차의 주기 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 discover 적인 위치보고 메시 3. 연산부 결함 검증 y 지를 수신하여 자신 BCT-SHA-18 통신연결 재구성 실패 1. I/F H/W 결 차상장치의 통신연결 1. I/F의 결함허용 설계 의 진행방향과 경로 함 구성 실패로 인한 열 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 상에서 물리적으로 2. S/W 오류 차 위치 및 속도 예측 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 가장 가까운 선행열 3. 연산부 결함 불가 검증 차를 탐색하기 위함 이다. 아울러 진행 방향의 변경, 진로 의 변경 등과 같이 통신연결의 재구성 이 필요한 경우에 도 이 기능이 수행 된다.
- 295 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.2.2.3 Train-to 이 기능의 목적은 BCT-SHA-19 운행종료 통보 실패 1. I/F H/W 결 운행종료 정보 수신 1. I/F의 결함허용 설계 - t r a i n 열차의 종료시 또는 함 실패로 인한 열차 위 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 disconn 열차의 분기 상황 2. S/W 오류 치 존재 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 ection(D 발생시 인접한 열차 3. 연산부 결함 검증 eregistr 와 연결을 해제하기 BCT-SHA-20 연결 상황 갱신 실패 1. I/F H/W 결 연결 상황 갱신 실패 1. I/F의 결함허용 설계 ation) 위함이다. 함 로 인한 위치 추적 실 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 패 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-21 연결정보 제공 실패 1. I/F H/W 결 연결정보 제공 실패로 1. I/F의 결함허용 설계 함 인한 위치 추적 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.2.4 Train-to 이 기능의 목적은 BCT-SHA-22 선행열차 확인 실패 1. I/F H/W 결 선행열차에 대한 방호 1. I/F의 결함허용 설계 - t r a i n 선행열차와 후행열 함 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 connecti 차 간 통신연결의 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 o n 무결성을 확보하기 3. 연산부 결함 검증 integrity 위함이다. BCT 영역 BCT-SHA-23 통신 무결성 훼손 1. I/F H/W 결 통신 무결성 손실로 1. I/F의 결함허용 설계 ( T a b l e 에서 열차는 자신의 함 인한 열차간 위치 및 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 update 진행방향과 경로 상 2. S/W 오류 속도 예측 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 or/and 에서 지리적으로 가 3. 연산부 결함 검증 D2D) 장 인접한 선행열 차와의 통신연결에 대한 무결성을 확인 한다. 4.2.3.1 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-24 모드전환 실패 1. I/F H/W 결 모드의 적절한 변경이 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_09 driving 4.1 Operational 함 실패하고 사령이나 운 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 m o d e modes에서 정의된 2. S/W 오류 영자가 변경실패를 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 change 열차의 운전모드를 3. 연산부 결함 인지 검증 관리하기 위함이다. BCT-SHA-25 운전모드 전환에 대한 1. I/F H/W 결 이동 중 운전모드 변 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_10 안전측 오류 함 경으로 인해 FSB 체결 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.3.2 Tr af f i c 이 기능의 목적은 BCT-SHA-26 이동방향 변경 위험측 1. I/F H/W 결 주행중 열차의 이동방 1. I/F의 결함허용 설계 directio ATS로부터 traffic 오류 함 향의 변경으로 인한 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 n direction reversal 2. S/W 오류 탈선사고 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 reversal 명령을 받아 열차 3. 연산부 결함 검증 의 이동 방향을 변 BCT-SHA-27 방호 실패 1. I/F H/W 결 열차의 방호 실패로 1. I/F의 결함허용 설계 경하기 위함이다. 함 인한 예측 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-28 Traffic direction 1. I/F H/W 결 열차의 방호 실패로 1. I/F의 결함허용 설계 reversal 수신 실패 함 인한 예측 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard BCT-SHA-29 자동 이동방향 변경 실 1. I/F H/W 결 열차의 이동방향 제어 1. I/F의 결함허용 설계 패 함 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-30 열차의 이동방향 전환 1. I/F H/W 결 열차의 이동방향 제어 1. I/F의 결함허용 설계 정보 제공 실패 함 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.4.1 Authoriz 이 기능의 목적은 BCT-SHA-31 열차 출입문 및 PSD 1. 출입문, PSD 주행 중 출입문 및 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_11 e 안전한 역 출발을 개방상태 역 출발 상태 수신오류 PSD 개방으로 인한 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 station 위해 필요한 모든 2. S/W 오류 인명사고 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 departur 조건을 확인하는 것 3. 연산부 결함 검증 e ( s a f e 이다. BCT-SHA-32 출발조건을 만족함에도 1. 연산오류 운행지연 발생 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_13 related 지연 2. 출입문, PSD, 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 conditio 상태 수신오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 ns) 3. 고장가시, 화 검증 재 연기감시 수 신오류 BCT-SHA-33 안전과 운영조건 확인 1. 연산오류 출입문이 열려 있을 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_14 없이 역 출발 2. S/W오류 수 있어 승객이 부상 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 을 입을 수 있으며, 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 열차 위치 추적 실패 검증 에 의한 선행 열차와 의 추돌 상황 발생 4.2.4.2 Authoriz 이 기능의 목적은 BCT-SHA-34 열차에 EB 체결 오류인 1. I/F H/W 결 EB 체결 오류로 인한 1. I/F의 결함허용 설계 e 역 출발을 인가하기 식 함 정상운행 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 station 위해 작동상의 제 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 departur 약사항으로 인해 필 3. 연산부 결함 검증 e(operat 요한 모든 조건을 BCT-SHA-35 열차 중대고장 및 화재 1. 연산오류 열차탈선 및 화재발생 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_12 i o n a l 확인하는 것이다. /연기 발생시 역 출 2. 고장감시, 화 으로 인한 인명사고 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 related 발 재 연기감시 수 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 conditio 신오류 검증 ns) 4.2.4.3 Comma 이 기능의 목적은 BCT-SHA-36 운영 및 안전조건의 위 1. I/F H/W 결 운영 및 안전조건의 1. I/F의 결함허용 설계 n d 요구된 운영 및 안 험측 오류인식 함 인지 불가로 인한 정 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 station 전조건이 충족될 2. S/W 오류 상 운행 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 departur 때 열차의 역 출발 3. 연산부 결함 검증 e 명령을 하는 것이 BCT-SHA-37 출발 허가 전달 실패 1. I/F H/W 결 출발 전달 실패로 인 1. I/F의 결함허용 설계 다. 함 한 정상운행 시작 불 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.4.4 Authoriz 이 기능의 목적은 BCT-SHA-38 열차의 기능 점검 실패 1. I/F H/W 결 열차 기능 점검 실패 1. I/F의 결함허용 설계 e 역간에 열차가 정차 함 로 인한 정상운행 시 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 departur 하였을 때 열차의 2. S/W 오류 작 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard e 기능을 점검 후 3. 연산부 결함 검증 between ATO에 출발을 명령 stations 하기 위함이다. 4.2.5.1 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-39 열차 위치 초기화 실패 1. I/F H/W 결 출발열차 운행불능 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_15 location 열차의 위치를 초기 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 화하기 위함이다. 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 initializa 3. 연산부 결함 검증 tion BCT-SHA-40 MMI를 통한 열차 데이 1. I/F H/W 결 MMI 입력데이터 오류 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_16 터 입력데이터 오류 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 인적오류 검증 4. 연산부 결함 BCT-SHA-41 열차 위치의 위험측 오 1. I/F H/W 결 열차의 위치 계산 실 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_17 류 인식(진행방향대비 함 패로 인한 열차위치 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 실제 열차위치보다 앞 2. S/W 오류 파악 불가로 열차 추 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 에 있음으로 인식) 3. 연산부 결함 돌 발생가능 검증 BCT-SHA-42 열차위치 보고 실패 1. I/F H/W 결 마지막 수신한 MA까 BCT_PHA_18 함 지 안전하게 정차 2. S/W 오류 3. 통신 오류 BCT-SHA-43 열차위치보고 수신실패 1. 통신오류 마지막 수신한 MA까 BCT_PHA_19 2. S/W 오류 지 안전하게 정차 3. H/W 고장 BCT-SHA-44 열차 분리검지 위험측 1. 무결성 모니 열차 분리 상태를 정 1. 무결성 모니터링장치의 오류상 BCT_PHA_20 오류 터링 장치 오류 상상황으로 인식하여 태 검지 2. 무결성 정보 후행열차와의 추돌상 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검 수신 오류 황 발생 증 3. 연산 오류 3. S/W 건전성 확보 BCT-SHA-45 열차 분리검지 안전측 1. 무결성 모니 열차 미분리 상태를 BCT_PHA_21 오류 터링 장치 오류 분리상황으로 인식하 2. 무결성 정보 여 후행열차의 MA 연 수신 오류 장 미갱신 발생 3. 연산 오류 4.2.5.2 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-46 열차의 길이 수신 실패 1. I/F H/W 결 출발열차 운행불능 1. I/F의 결함허용 설계 l e ng t h 열차의 길이 입력을 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 determi 받는 것이다. 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 nation 3. 연산부 결함 검증 4.2.5.3 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-47 차상장치 기동시 열차 1. I/F H/W 결 출발열차 운행불능 1. I/F의 결함허용 설계 location 열차의 위치가 초기 위치 생성의 실패 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 화 된 후 열차의 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 calculati 물리적 방위 및 선 3. 연산부 결함 검증 on 로에 정의된 방위와 BCT-SHA-48 운행 중 열차위치의 보 1. I/F H/W 결 이전에 보고한 열차위 1. I/F의 결함허용 설계 관련된 위치 불확실 고중단 함 로 방호, 운행지연 2. S/W 건전성확보 및 기능시험
- 298 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 성을 결정하고 열차 2. S/W 오류 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 의 길이와 무결성에 3. 연산부 결함 검증 따라 열차의 전두부 BCT-SHA-49 운행 중 실제 열차위치 1. I/F H/W 결 운행 중 열차위치 예 1. I/F의 결함허용 설계 및 후두부의 위치를 와 다른 위치를 보고 함 측 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 결정함으로써 실제 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 열차의 점유구간을 3. 연산부 결함 검증 결정하기 위함이다. BCT-SHA-50 열차의 위치 계산 실패 1. I/F H/W 결 열차의 위치 계산 실 1. I/F의 결함허용 설계 함 패로 인한 열차위치 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 파악 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-51 오차 보정 실패 1. I/F H/W 결 열차 위치 보정 실패 1. I/F의 결함허용 설계 함 로 인한 방호 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-52 위치 결정 실패 1. I/F H/W 결 열차 위치 결정 실패 1. I/F의 결함허용 설계 함 로 인한 방호 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.5.5 Par t e d 이 기능의 목적은 BCT-SHA-53 열차 분리검지 위험측 1. 무결성 모니 열차 분리 상태를 정 1. 무결성 모니터링장치의 오류상 t r a i n 열차의 무결성을 감 오류 터링 장치 오류 상상황으로 인식하여 태 검지 detectio 시하는 것이다. 2. 무결성 정보 후행열차와의 추돌상 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검 n 수신오류 황 발생 증 3. 연산 오류 3. S/W 건전성 확보 BCT-SHA-54 열차 분리검지 안전측 1. 무결성 모니 열차 정상 상태를 분 1. 무결성 모니터링장치의 오류상 오류 터링 장치 오류 리상황으로 인식하여 태 검지 2. 무결성 정보 후행열차와의 추돌상 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검 수신오류 황 발생 증 3. 연산 오류 3. S/W 건전성 확보 4.2.6.1 Limit of 이 기능의 목적은 BCT-SHA-55 이동권한을 위험측으로 1. I/F H/W 결 선행열차에 대한 방호 1. I/F의 결함허용 설계 안전한 열차의 이동 오류인식 함 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 movem 을 보장하기 위해 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 e n t 열차 전방에 있는 3. 연산부 결함 검증 authorit 최초의 위험 지점에 BCT-SHA-56 이동권한을 안전측으로 1. I/F H/W 결 이동조건이 구성되었 1. I/F의 결함허용 설계 y 해당하는 이동권한 오류인식 함 는데도 전방으로 진행 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 determi 의 한계를 결정하는 2. S/W 오류 또는 증속 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 nation 것이다. 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-57 이동권한의 송신실패 1. I/F H/W 결 마지막으로 정상 송신 1. I/F의 결함허용 설계 함 된 이동권한까지 열차 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 이동 가능 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.6.2 T a r ge t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-58 정지목표 설정 실패 1. I/F H/W 결 Safety margin 설정 1. I/F의 결함허용 설계 p o i n t 이동권한 한계에 기 함 실패로 인한 정지목표 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 determi 반하여 열차가 2. S/W 오류 설정 예측 불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결
- 299 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard nation safety margin을 고 3. 연산부 결함 검증 려한 정지목표점을 설정하는 것이다. 4.2.7.1 Perman 이 기능의 목적은 BCT-SHA-59 동적속도 프로파일 위 1. 정적 속도 프 정상 프로파일보다 속 1. 수신 결과 비교 또는 다수결 검 BCT_PHA_25 e n t 선로 형상과 품질, 험측 오류 생성 로파일 오류 도값을 높게 설정하여 증 infrastru 인프라 제약사항(터 2. 연산 오류 생성하여 주행할 상 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 c t u r e 널, 교량, 승장장 3. 열차 상태 수 황 발생 시 제동 적시 s p e e d 등)과 같은 인프라 신 오류 투입 불가 limits 데이터에 기반을 두 4. MA 수신 오 는 정적 속도 프로 류 파일을 결정하는 BCT-SHA-60 동적속도 프로파일 안 1. 정적 속도 프 운행지연 발생 BCT_PHA_26 것이다. 전측 오류 생성 로파일 오류 2. 연산 오류 3. 열차 상태 수 신 오류 4. MA 수신 오 류 BCT-SHA-61 Infrastructure data 업 1. S/W 오류 선구도 변경에 의한 1. I/F의 결함허용 설계 BCT_PHA_27 데이트 위험측 오류 수 2. H/W 결함 p e r m a n e n t 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 행 infrastructure speed 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 limit 변경 미반영 시 검증 제한 속도가 MRSP에 반영되므로 열차 탈선 상황 발생 및 선로변 작업자가 열차 접근을 감지하고 피할 수 있 는 임시 제한 속도 설정 불가 상황 발생 4.2.7.2 Perman 이 기능의 목적은 BCT-SHA-62 차량 유형별 허용속도 1. I/F H/W 결 차량 유형별 허용속도 1. I/F의 결함허용 설계 e n t 철도 차량의 각 유 결정 실패 함 결정 실패로 인한 과 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 형별로 최대 허용 2. S/W 오류 속에 의한 제동발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 s p e e d 속도를 결정하는 것 3. 연산부 결함 또는 저속운행 검증 limits 이다. 4.2.7.3 Perman 이 기능의 목적은 BCT-SHA-63 지상자 리스트와 좌표 1. I/F H/W 결 지상자 리스트와 좌표 1. I/F의 결함허용 설계 e n t Infrastructure data 계 결정 실패 함 계 결정 실패로 인한 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastru set으로부터 MA까 2. S/W 오류 열차위치 및 방향 결 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 c t u r e 지의 선구데이터를 3. 연산부 결함 정 오류 발생, 열차 추 검증 d a t a 출력하고 관할 영 돌 및 충돌 상황 발생 base 역 내의 모든 트랜 BCT-SHA-64 선구에 대한 구배영역 1. I/F H/W 결 구배영역 및 값 결정 1. I/F의 결함허용 설계 스폰더에 대한 데이 및 값 결정 실패 함 실패로 인한 과속에 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 터와 선구의 구배 2. S/W 오류 의한 제동발생 및 열 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 데이터를 관리하는 3. 연산부 결함 차 추돌상황 발생 검증 것이다. 4.2.7.4 Tempor 이 기능의 목적은 BCT-SHA-65 임시속도제한 설정 오 1. I/F H/W 결 임시속도제한 오류로 1. I/F의 결함허용 설계
- 300 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard a r y ATS로부터의 운행 류 함 인한 과속에 의한 제 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastru 명령에 의해 선택된 2. S/W 오류 동발생 및 열차사고 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 c t u r e 구역에 대한 임시속 3. 연산부 결함 발생 검증 s p e e d 도제한을 설정하고 BCT-SHA-66 임시속도제한 상태 제 1. I/F H/W 결 임시속도제한 상태 제 1. I/F의 결함허용 설계 limits 제거하는 것이다. 공 실패 함 공 실패로 인한 이전 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 프로파일 준수하여 과 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 속에 의한 제동발생 검증 및 열차사고 발생 4.2.7.5 Tempor 이 기능의 목적은 BCT-SHA-67 Degrade 상황 발생 시 1. I/F H/W 결 Degrade 상황 발생으 1. I/F의 결함허용 설계 a r y 차량의 degrade 상 임시속도제한 결정 오 함 로 인한 임시속도제한 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 황 발생 시 열차의 류 2. S/W 오류 결정 오류로 인한 제 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 s p e e d 임시속도제한을 결 3. 연산부 결함 동력 저하 및 열차 추 검증 limits 정하는 것이다. 돌사고 발생 4.2.7.6 S t a t i c 이 기능의 목적은 BCT-SHA-68 정적 속도 프로파일 계 1. I/F H/W 결 제한속도 보다 낮은 1. I/F의 결함허용 설계 s p e e d 열차 데이터 및 인 산의 안전측 오류 함 값으로 속도프로파일 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 profile 프라 데이터를 기 2. S/W 오류 생성하여 저속운행 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 determi 반으로 정적 속도프 3. 연산부 결함 검증 nation 로파일을 계산하는 BCT-SHA-69 정적 속도프로파일 계 1. I/F H/W 결 제한속도보다 높은 값 1. I/F의 결함허용 설계 것이다. 산의 위험측 오류 함 으로 속도프로파일 생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 성하여 열차추돌 및 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 탈선 검증 BCT-SHA-70 운행구간 방호속도의 1. I/F H/W 결 구간제한속도를 실제 1. I/F의 결함허용 설계 위험측 오류 인식 함 보다 높게 오류수신 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-71 운행구간 방호속도의 1. I/F H/W 결 구간제한속도를 실제 1. I/F의 결함허용 설계 안전측 오류 인식 함 보다 낮게 오류수신 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.7.7 Dynami 이 기능의 목적은 BCT-SHA-72 목표지점에 대한 동적 1. I/F H/W 결 제한속도보다 낮은 속 1. I/F의 결함허용 설계 c speed MRSP와 track data 속도 프로파일 계산 안 함 도프로파일을 생성하 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 profile 및 train data를 이 전측 오류 2. S/W 오류 여 저속운행 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 determi 용하여 열차의 제동 3. 연산부 결함 검증 nation 거리를 반영한 목 BCT-SHA-73 속도제한에 대한 동적 1. I/F H/W 결 속도프로파일을 높게 1. I/F의 결함허용 설계 표지점까지의 동적 속도 프로파일 계산 위 함 생성함으로써 과속에 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 속도프로파일을 생 험측 오류 2. S/W 오류 의한 열차 추돌 또는 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 성하는 것이다. 본 3. 연산부 결함 탈선사고 발생 검증 기능은 다음과 같은 세부기능으로 구성 된다. - 속도제한에 대 한 제동프로파일 - 목표지점에 대 한 제동프로파일
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.2.8.1 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-74 Tachometer 고장 인식 1. Tacho 고장 열차가 실제 열차 속 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 BCT_PHA_28 s p e e d 실제 열차의 속도를 실패 2. 속도 생성 연 도를 판단하지 못함으 제동 출력 determi 결정하는 것이다. 산 오류 로 인해 과속할 수 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 nation (SW/HW cause) 있어 탈선 상황 발생 BCT-SHA-75 열차 속도의 위험측 오 1. Tacho 고장 ATP 프로파일을 초과 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 BCT_PHA_29 류 인식 2. 속도 생성 연 하는 경우 ATP 시스 제동 출력 산 오류 템 방호 불가능 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 (SW/HW cause) BCT-SHA-76 추진 방향 변경을 위험 1. 영속도 상태 영속도가 아닌 상태에 1. 출력 H/W 결함허용 설계 BCT_PHA_32 측 오류 수행 수신 오류 서 추진 방향 변경으 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. 연산 오류 로 인한 탈선 및 화 재 발생 가능 4.2.8.2 Z e r o 이 기능의 목적은 BCT-SHA-77 이동중인 열차를 정지 1. Tacoh 고장 출입문이 열려 승객이 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 s p e e d 열차의 영속도(zero 상태로 오류 인식 2. Zero speed 부상을 입을 수 있으 제동 출력 s t a t e speed)를 결정하는 state 검지 연산 며, 열차 위치 추적 실 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 determi 것이다. 오류( S W/ HW 패에 의한 선행 열차 nation cause) 와의 추돌상황 발생 BCT-SHA-78 정지상태인 열차를 이 1. Tacoh 고장 후속 열차의 MA가 실 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 동 중으로 오류 인식 2. Zero speed 제 열차의 saferear 제동 출력 state 검지 연산 end를 넘어 해당 열차 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 오류( S W/ HW 의 위치 침범 상황 발 cause) 생 4.2.8.3 T r a i n 이 기능의 목적은 BCT-SHA-79 열차 이동방향 결정 오 1. I/F H/W 결 열차의 이동방향 제어 1. I/F의 결함허용 설계 t r a v e l 열차의 이동방향을 류 함 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 directio 결정하는 것이다. 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 n 3. 연산부 결함 검증 determi nation 4.2.9.1 Authoriz 이 기능의 목적은 BCT-SHA-80 열차의 허용속도 초과 1. 연산 오류 추돌 발생 가능 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_33 e d 열차의 현재 위치에 검지 실패 2. H/W 결함 2. 처리결과의 비교 S p e e d 서 인가된 허용속 Determi 도를 결정하는 것이 nation 다. 4.2.9.2 Supervis 이 기능의 목적은 BCT-SHA-81 열차의 허용속도 초과 1. 타코 고장 허용속도 초과로 인한 1. S/W 건전성확보 e/enforc 열차 방호 프로파일 검지 실패 2. 연산 오류 열차 추돌 및 탈선, 2. 타코 고장을 인식하여 비상제동 e 에 기초하여 열차 인명사상 발생 출력 authoriz 의 허용속도와 비교 BCT-SHA-82 운행 중 ATP 프로파일 1. I/F H/W 결 이전 속도 프로파일을 1. I/F의 결함허용 설계 e d 한 실제 열차 속도 대비 저속 운행 함 준수하여 저속운행 수 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 speed 를 감시하고 방호하 2. S/W 오류 행 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 는 것이다. 3. 연산부 결함 검증 4.2.9.3 Supervis 이 기능의 목적은 BCT-SHA-83 Roll back 및 reverse 1. I/F H/W 결 열차 방호실패 1. I/F의 결함허용 설계 e/enforc 열차의 roll back과 movement의 감지 오 함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 e reverse movement 류 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard t r a i n 를 감시하고 방호하 3. 연산부 결함 검증 r o l l 는 것이다. BCT-SHA-84 Stnadstill 방호 실패 1. I/F H/W 결 진행 방향으로는 이동 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 b a c k 함 권한에 의한 방호가 2. 처리결과의 비교 a n d 2. S/W 오류 이루어지지만, 진행 반 reverse 3. 연산부 결함 대 방향으로 이동할 movem 수 있는 상황 발생 ent BCT-SHA-85 열차 구름 검지 실패 1. I/F H/W 결 충돌 발생 가능 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 함 2. 처리결과의 비교 2. S/W 오류 3. 연산부 결함 4.2.10.1 D o o r 이 기능의 목적은 BCT-SHA-86 출입문 개방 방향 위험 1. 연산 오류 승객이 선로에 추락하 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_37 o p e n 열차가 해당 역에 측 오류 인식 2. 운전대 정보 여 부상 또는 사망의 2. 출력 H/W 결함허용 설계 interlock 진입하도록 허가 수신 오류 위험 발생 3. 수신 결과 비교 또는 다수결 검 s train 받을 때 승객의 안 3. 출입문 개방 증 doors 전한 이동을 보장하 방향 수신 오류 기 위해 필요한 모 BCT-SHA-87 출입문 enable 명령에 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 개 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_38 든 상태를 고려하여 대한 위험측 오류 수 2. H/W 결함 방하여 승객이 선로에 2. 출력 H/W 결함허용 설계 열차 출입문 개방을 행 추락, 부상 또는 사망 허가하는 것이다. 의 위험 발생 BCT-SHA-88 출입문 enable 명령에 1. 연산 오류 운행지연 발생 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_39 대한 안전측 오류 수 2. H/W 결함 2. 출력 H/W 결함허용 설계 행 BCT-SHA-89 출입문 disable 명령을 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 개 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_40 위험측 오류 수행 2. H/W 결함 방하여 승객이 선로에 2. 출력 H/W 결함허용 설계 추락, 부상 또는 사망 의 위험 발생 BCT-SHA-90 출입문 enable 상태를 1. 연산 오류 수동으로 출입문을 개 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_41 위험측 오류 인식 방하여 승객이 선로에 2. 출력 H/W 결함허용 설계 추락, 부상 또는 사망 의 위험 발생 4.2.10.2 D o o r 이 기능의 목적은 BCT-SHA-91 PSD 개방 명령 발생 1. I/F H/W 결 승객의 승차 및 하차 1. I/F의 결함허용 설계 o p e n 열차가 해당 역에 실패 함 불편 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 interlock 진입하도록 허가 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 s 받을 때 승객의 안 3. 연산부 결함 검증 platfor 전한 이동을 보장하 BCT-SHA-92 정위치 정차되지 않은 1. I/F H/W 결 이동중인 열차로부터 1. I/F의 결함허용 설계 m 기 위해 필요한 모 상태에서 PSD 개방 함 충분한 승강장 승객의 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 doors 든 상태를 고려하여 명령 오류발생 2. S/W 오류 보호 실패 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 플랫폼 스크린 도어 3. 연산부 결함 검증 개방을 허가하는 것 이다. BCT-SHA-93 열린 PSD를 닫힘으로 1. I/F H/W 결 출발하는 열차로부터 1. I/F의 결함허용 설계 오류인식 함 충분한 승강장 승객의 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 보호실패 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.10.3 Disable 이 기능의 목적은 BCT-SHA-94 승강장에서 출입문 닫 1. I/F H/W 결 출발하는 열차로부터 1. I/F의 결함허용 설계
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard t r a i n BCT 차상장치가 열 힘 실패 함 충분한 승강장 승객의 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 d o o r 차 출입문 닫힘 상 2. S/W 오류 보호실패 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 opening 태를 수신한 이후에 3. 연산부 결함 검증 다시 열차 출입문 BCT-SHA-95 승강장에서 출입문 오 1. I/F H/W 결 출발하는 열차로부터 1. I/F의 결함허용 설계 열림이 되지 못하도 류닫힘 함 충분한 승강장 승객의 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 록 하는 것이다. 2. S/W 오류 보호실패 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-96 승강장에서 닫힌 출입 1. I/F H/W 결 승객의 하자 및 하차 1. I/F의 결함허용 설계 문을 개방으로 오류인 함 불편 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 식 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.10.4 Disable 이 기능의 목적은 BCT-SHA-97 닫힌 PSD를 열림으로 1. I/F H/W 결 역구내에서 열차출발 1. I/F의 결함허용 설계 P S D 역에서 PSD 닫힘 오류인식 함 불가 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 opening 상태를 수신한 이후 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 에 다시 PSD 열림 3. 연산부 결함 검증 이 되지 못하도록 하는 것이다. 4.2.10.5 Respons 이 기능의 목적은 BCT-SHA-98 출입문 닫힘 및 쇄정 1. I/F H/W 결 열차출발 연동정보 우 1. I/F의 결함허용 설계 e to 개방되도록 요청받 감시 실패 함 회 수행실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 loss of 지 않을 때 PSD의 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 P S D 폐쇄 및 쇄정 상태 3. 연산부 결함 검증 status 를 감시하는 것이 다. 4.2.10.6 D o o r 이 기능의 목적은 BCT-SHA-99 출입문 개방 연동 우회 1. I/F H/W 결 열차 출입문 닫힘 실 1. I/F의 결함허용 설계 o p e n 관할 기관에서 명시 실패 함 패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 interlock 되었을 때 고장 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 override 복구의 목적으로 출 3. 연산부 결함 검증 입문 개방 연동을 우회 할 수 있도록 하는 것이다. 4.2.10.7 Departu 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 출입문 개방 연동 우회 1. I/F H/W 결 열차 출입문 열림 실 1. I/F의 결함허용 설계 r e 열차의 출발 연동을 0 실패 함 패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 interlock 우회하기 위하여 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 override 열차의 출입문 상태 3. 연산부 결함 검증 정보와 관계없이 열 차를 출발하기 위함 이다. 4.2.10.8 Respons 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 출입문 닫힘 및 쇄정 1. I/F H/W 결 열차 출입문 닫힘 실 1. I/F의 결함허용 설계 e to 철도차량이 제공한 1 감시 실패 함 패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 loss of 출입문 도어 닫힘 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 t r a i n 및 쇄정 상태를 감 3. 연산부 결함 검증 d o o r 시하는 것이다. s t a t u s between
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard stations 4.2.10.9 V e r i f y 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 정위치 정차 판별의 안 1. I/F H/W 결 오류정차로 인한 출입 1. I/F의 결함허용 설계 t r a i n 열차의 정위치 정차 2 전측 오류 발생 함 문 개방 불가로 운행 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 precisio 여부를 판별하기 2. S/W 오류 지연 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 n stop 위함이다. 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-10 정위치 정차 판별의 위 1. I/F H/W 결 정위치 정차 판별 오 1. I/F의 결함허용 설계 3 험측 오류 발생 함 류로 인한 열차 출입 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 문 개방시 승객의 추 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 락사고 발생 검증 4.2.11 Repor t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 상태 및 제어정보 송신 1. I/F H/W 결 상태 정보 송신 지연 1. I/F의 결함허용 설계 T r a i n BCT 차상장치로부 4 실패 함 으로 인한 ATS 관제의 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 Status 터 상태 및 제어정 2. S/W 오류 불필요한 조치 수행 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 보를 수신하여 ATS 3. 연산부 결함 검증 로 전송하기 위함 이다. 4.2.12.1 Protecti 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 열차 위치추적 실패 1. I/F H/W 결 운행중인 열차의 위치 1. I/F의 결함허용 설계 on of 열차 위치추적 실패 5 함 추적 실패, 해당 열 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 에 대응하는 것이 2. S/W 오류 차의 마지막 위치까지 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 w i t h 다. 3. 연산부 결함 안전하게 정차 검증 loss of t h e position report 4.2.13.1 R e a c t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 열차의 주요장비 고장 1. I/F H/W 결 차상장치 또는 차상장 1. I/F의 결함허용 설계 t o 열차 운행에 영향을 6 상태 확인에 대한 안전 함 치가 제어하는 구성품 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 detecte 미치는 철도차량이 측 오류 2. S/W 오류 의 정상 상태가 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 d train 보고한 열차장비 3. 연산부 결함 로 인해 고장으로 검증 equipm 고장에 반응하는 것 검지 e n t 이다. BCT-SHA-10 열차의 주요장비 고장 1. I/F H/W 결 차상장치 또는 차상장 1. I/F의 결함허용 설계 failure 7 상태 확인에 대한 위험 함 치가 제어하는 구성품 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 측 오류 2. S/W 오류 의 이상상태가 정상 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 상태로 인식하여 열 검증 차 추돌 및 탈선 상황 발생 4.2.13.2 R e a c t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-10 화재/연기 감지의 안 1. I/F H/W 결 차상의 정상 상태가 1. I/F의 결함허용 설계 t o 차량의 화재/연기 8 전측 오류 함 화재상황으로 검지하 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 detecte 검지기 감시를 통해 2. S/W 오류 여 열차 출발 불가 및 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 d 차량의 화재상황을 3. 연산부 결함 운행지연 검증 fire/smo ATS에 보고하기 위 BCT-SHA-10 화재/연기 감지의 위 1. I/F H/W 결 차상의 화재 상태가 1. I/F의 결함허용 설계 ke 함이다. 9 험측 오류 함 정상상황으로 인지하 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 여 인명사고 발생 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.13.3 R e a c t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 비상 정지 명령 위험측 1. S/W 오류 운영자의 위험 판단, 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_42
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard t o 비상제동 및 비상제 0 오류 수행 2. H/W 결함 안전한 열차 간격 2. 처리결과의 비교 emerge 동 해제명령을 수 한계 침범, 열차의 비 n c y 신하여 적용하고 관 정상적인 위치 이동, b r a k e 련 상태정보를 ATS 다른 열차 이동권한 comma 에 전송하는 것이 침범, 장애물 방호, nd 다. PSD 고장 방호, 승객 요청에 의한 방호, 유 지보수자 방호에 따른 비상정지 명령 전송 실패 상황 발생 BCT-SHA-11 비상 정지 해정 명령 1. S/W 오류 비상 정지 해정 명령 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_43 1 위험측 오류 수행 2. H/W 결함 을 수신하지 않았음에 2. 처리결과의 비교 도 비상정지 해정 명 령 시 운영자가 판 단한 사고의 위험 상 황 발생 4.2.13.4 Reset of 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 비상제동 해제 실패 1. I/F H/W 결 정상상태에서 부적절 1. I/F의 결함허용 설계 열차가 비상제동 체 2 함 한 제동 발생 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 emerge 결로 인해 정차한 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 n c y 후 더 이상 비상제 3. 연산부 결함 검증 brakes 동체결의 원인이 존 재하지 않은 경우 비상제동 적용을 해 제하는 것이다. 4.2.13.5 Protect 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 방호영역 설정 오류 1. I/F H/W 결 이동조건이 구성되었 1. I/F의 결함허용 설계 zones 방호영역을 설정/해 3 함 는데도 전방으로 진행 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 제하는 것이다. 2. S/W 오류 또는 증속불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-11 방호영역 해제 실패 1. I/F H/W 결 이동조건이 구성되었 1. I/F의 결함허용 설계 4 함 는데도 전방으로 진행 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 또는 증속불가 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 BCT-SHA-11 Protection zone 설정 1. S/W 오류 방호 영역 설정이 되 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_44 5 에 따른 emergency 2. H/W 결함 었음에도 비상제동 요 2. 처리결과의 비교 stop 위험측 전송 실패 청이 전송되지 않으면 해당 방호 영역의 문제 발생 BCT-SHA-11 방호영역 해정 명령 위 1. S/W 오류 방호영역 설정 후 방 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_45 6 험측 오류 수행 2. H/W 결함 호영역 해정 명령을 2. 처리결과의 비교 수신하지 않았음에도 방호영역 해정 명령 시 운영자가 판단한 사고의 위험 상황 발 생
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.2.13.6 Prevent 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 선로상 장애물 검지 오 1. I/F H/W 결 제동을 수행하지 않고 1. I/F의 결함허용 설계 collision 선로상의 장애물 검 7 류 함 전방 사람과 충돌 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 w i t h 지를 담당하는 외 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 obstacle 부 기기를 감시하는 3. 연산부 결함 검증 s 것이다. 4.2.13.7 R e a c t 이 기능의 목적은 BCT-SHA-11 비상정지 요청 수신 실 1. I/F H/W 결 제동을 수행하지 않고 1. I/F의 결함허용 설계 o n 승객 또는 직원이 8 패 함 전방 사람 또는 물체 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 emerge 시작한 비상정지 2. S/W 오류 와 충돌 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 n c y 요청에 반응하는 것 3. 연산부 결함 검증 s t o p 이다. BCT-SHA-11 비상정지 반응 오류 1. I/F H/W 결 제동을 수행하지 않고 1. I/F의 결함허용 설계 request 9 함 전방 사람과 충돌 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 f r o m 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 platfor 3. 연산부 결함 검증 m BCT-SHA-12 비상정지 요청에 따른 1. I/F H/W 결 선행열차에 대한 방호 1. I/F의 결함허용 설계 0 방호 영역 설정 실패 함 실패 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.13.8 Protect 이 기능의 목적은 BCT-SHA-12 선로상의 작업영역 설 1. I/F H/W 결 제동을 수행하지 않고 1. I/F의 결함허용 설계 s t a f f s 선로상의 직원을 방 1 정 오류 함 전방 사람과 충돌 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 on the 호하기 위해 작업 2. S/W 오류 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 track 영역을 설정하는 것 3. 연산부 결함 검증 이다. 4.2.13.9 Protecti 이 기능의 목적은 BCT-SHA-12 방호영역 수신 오류 1. I/F H/W 결 구간제한속도를 실제 1. I/F의 결함허용 설계 on by ATS로부터 방호영 2 함 보다 높거나/낮게 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 operato 역을 수신하여 해당 2. S/W 오류 이동 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 r 영역을 방호하는 것 3. 연산부 결함 검증 이다. BCT-SHA-12 방호영역 방호 실패 1. I/F H/W 결 구간제한속도를 실제 1. I/F의 결함허용 설계 3 함 보다 높거나/낮게 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 이동 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 3. 연산부 결함 검증 4.2.13.1 Supervis 이 기능의 목적은 BCT-SHA-12 0 e ATS 및 BCT 차상장 4 emerge 치로부터 열차 비상 n c y 제동 설정 및 해제 b r a k e 명령을 수신하여 requests 비상제동 체결 또는 해제를 수행하는 것 이다. 4.2.14 D r i v e r 이 기능의 목적은 BCT-SHA-12 MMI 열차 MMI로부터 5 입력정보를 수신하 거나 ATP 상태정보 를 MMI에 표시하 는 것이다.
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(나) EI SHA
BCT EI는 선로변 Object Controller를 통해 선로전환기를 확보하고 제어(정위/반위)를 수행한다. ATS 스케줄 명령의 진로정보에는 열차의 경로를 결정할 수 있는 선로전환기 리스트와 제어방향을 포함한다. EI는 ATS의 스케줄 명령을 토대로 선로전환기 리스트를 확보하고 제어방향 에 따라 각각의 제어방향에 따라 제어명령을 송신한다.
[표 3.5.23] SHA of BCT EI
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.3.1.1 Limit of BCT-SHA-12 Object Controller로부 1. S/W 오류 선로전환기 고장을 정 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_46 s a f e 6 터의 선로전환기 상태 2. 연산 오류 상으로 인식, 선로전환 2. 처리결과의 비교 r o u t e 수신의 위험측 오류 3. H/W 결함 기 전환중 전환완료 3. 출력 H/W 결함허용 설계 determi 로 인식 등으로 인한 nation 열차 탈선상황 발생 BCT-SHA-12 Object Controller로부 1. S/W 오류 선로전환기 상태정보 BCT_PHA_47 7 터 선로전환기 상태 수 2. 연산 오류 의 수신이 이루어지지 신의 안전측 오류 3. 통신 결함 않아 점유불가로 인한 운행지연 발생 BCT-SHA-12 Object Controller로부 1. S/W 오류 점유된 선로 전환기를 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_48 8 터 생성된 키 값의 위 2. 연산 오류 타 열차가 점유하여 2. 처리결과의 비교 험측 오류 동작함으로써 열차 탈 3. 출력 H/W 결함허용 설계 선상황 발생 BCT-SHA-12 열차의 현재 제동거리 1. S/W 오류 열차 주행중 선로전환 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 BCT_PHA_49 9 계산 또는 수신 오류로 2. 연산 오류 기 강제 취급 2. 처리결과의 비교 인한 운영자의 강제 해 3. 통신 오류 3. 출력 H/W 결함허용 설계 정 및 선로전환기 전 환취급 BCT-SHA-13 Object Controller로부 1. S/W 오류 선로전환기 제어 키 BCT_PHA_50 0 터 생성된 키 값을 가 2. 연산 오류 분실로 운행지연 발생 진 열차의 비정상적인 3. H/W 결함 종료로 인한 키 분실
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(다) SHA of BCT ATO
ATO는 ATP의 속도프로파일을 기준으로 ATO 속도프로파일을 생성하고 해당 프로파일을 추종하도록 열차의 가감속 제어를 수행한다. 또한 도착역 정보를 ATS로부터 수신하여 정위치 정차 및 출입문 개폐 기능을 수행한다.
[표 3.5.24] SHA of BCT ATO
TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard 4.4.1.1 Awake train 이 기능의 BCT-SHA-13 의도된 열차 기동 제어 1. S/W 오류 열차 전원이 들어오지 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 BCT_PHA_51 목적은 주박 1 신호가 출력되지 않는 2. H/W 고장 않음으로 인한 운행지 위치에(작업장, 경우 3. 연산부 결함 연 발생 측선 또는 노 선) 있는 열차 BCT-SHA-13 의도하지 않은 열차 기 1. S/W 오류 열차에 전원 공급으로 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 BCT_PHA_52 가 서비스(운 2 동 제어신호가 출력되 2. H/W 고장 에너지 손실 발생 2. 열차 정지 시에 열차가 움직이 행)에 들어 는 경우 3. 연산부 결함 지 않도록 방호하는 standstill 가기 전에 protection 기능 필요 ATS로부터 원 격 조치에 의 해 열차의 장 비에 동력을 공급하고 운전 대를 기동하는 것이다.
4.4.1.2 Set trains to 이 기능의 BCT-SHA-13 의도된 열차 정지 제어 1. S/W 오류 열차에 전원 공급으로 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 BCT_PHA_53 sleep 목적은 열차가 3 신호가 출력되지 않는 2. H/W 고장 에너지 손실 발생 2. 열차 정지 시에 열차가 움직이 서비스(운행)을 경우 3. 연산부 결함 지 않도록 방호하는 standstill 마친 후 ATS protection 기능 필요 의 원격 조치 에 의해 주박 BCT-SHA-13 의도하지 않은 열차 정 1. S/W 오류 판토그래프로 공급되 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 BCT_PHA_54 위치( 작업장, 4 지 제어신호가 출력된 2. H/W 고장 는 주전원 차단으로 2. 열차 정지 시에 열차가 움직이 측선 또는 노 경우 3. 연산부 결함 배터리 방전 지 않도록 방호하는 standstill 선)에 정차된 protection 기능 필요 열차를 슬립모 드로 대기시키 는 것이다.
4.4.2.1 ATO profile 이 기능의 BCT-SHA-13 잘못된 프로파일 생성 1. S/W 오류 ATP 방호프로파일을 목적은 열차 5 으로 방호프로파일 제 2. 연산부 결함 초과하는 경우 FSB 또 determinatio 방호 프로파일 한 속도를 초과하는 경 는 EB가 출력되어 운
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard n 에 따라 운행 우 행지연 발생 속도 프로파일 BCT-SHA-13 잘못된 프로파일 생성 1. S/W 오류 ATP 방호프로파일의 (상용 가/감속 6 으로 방호프로파일을 2. 연산부 결함 허용속도에 비해 너무 율 포함)을 결 초과하지 않으나 허용 낮은 속도로 운행하여 정하는 것이 속도에 비해 너무 낮 운행지연 발생 다. 은 속도프로파일을 생 성한 경우
4.4.3.1 ATO inching 이 기능의 BCT-SHA-13 의도된 ATO 인칭 제어 1. S/W 오류 ATO 인칭 제어 실패 1. ATS인칭에 의한 열차의 정위치 BCT_PHA_57 목적은 정위치 7 명령이 출력되지 않 2. H/W 고장 가 발생하나 ATS 인칭 정차 기능 필요 정차에 실패 는 경우 3. 연산부 결함 에 의한 정위치 정 2. ATO 고장으로 인하여 열차의 (미주, 과주)하 차 기능이 수행되어 자동 운행이 불가한 경우, 절체가 였을 경우, 열 정상 운행에 영향 없 이루어지는 구조가 필요 차를 정위치 음 지점으로 정차 하도록 재시도 BCT-SHA-13 의도하지 않은 ATO인 1. S/W 오류 정위치 정차 실패가 BCT_PHA_59 하는 것이다. 8 칭 명령이 출력되는 2. H/W 고장 발생하나 ATS인칭에 경우 3. 연산부 결함 의한 정위치 정차 기능이 수행되어 정상 운행에 영향 없음 및 운행지연 발생 4.4.3.2 ATS inching 본 기능은 BCT-SHA-13 의도된 ATS인칭 제어 1. S/W 오류 정위치 정차 실패에 BCT_PHA_58 ATO 차상 시 9 명령이 출력되지 않는 2. H/W 고장 따른 승객의 승차 및 스템의 자동인 경우 3. 연산부 결함 하차 불편 및 운행 지 칭 실패 시 연 발생 ATS 운영자의 지령에 의하 BCT-SHA-14 의도하지 않은 ATS인칭 1. S/W 오류 정위치 정차 실패에 BCT_PHA_60 여 인칭동작을 0 제어명령이 출력되는 2. H/W 고장 따른 승객의 승차 및 수행하는 기능 경우 3. 연산부 결함 하차 불편 및 운행 지 이다 연 발생
4.4.4.1 R e g u l a t e 이 기능의 BCT-SHA-14 추진제어 명령값이 요 1. S/W 오류 Overspeed 1. Overspeed protection 기능 BCT_PHA_55 t r a i n 목적은 열차 1 구되는 값보다 더 높거 2. H/W 고장 protection 기능이 방 필요 speed 속도가 열차 나 낮은 값으로 출력 3. 연산부 결함 호 및 저속으로 인한 운행 프로파일 되는 경우 운행지연 발생 에 따라 추진 및 제동 신호 BCT-SHA-14 제동제어 명령값이 요 1. S/W 오류 Overspeed 1. Overspeed protection 기능 BCT_PHA_56 를 송출하는 2 구되는 값보다 더 높거 2. H/W 고장 protection 기능이 방 필요 것이다. 나 낮은 값으로 출력 3. 연산부 결함 호 및 저속으로 인한 2. 정위치 정차를 위한 인칭제어 되는 경우 운행지연 발생 필요 4.4.5.1 C o mma nd 이 기능의 BCT-SHA-14 의도된 열차 출입문 및 1. S/W 오류 승객의 승차 및 하차 BCT_PHA_63 d o o r s 목적은 출입문 3 PSD 열림 명령이 출 2. H/W 고장 불편 발생
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TOP ID Function Description Hazard ID Hazard Cause Consequence Mitigation Measures PHA Hazard opening 열림 조건이 력되지 않는 경우 충족될 때 열 BCT-SHA-14 의도하지 않은 열차 출 1. S/W 오류 열차 출입문 및 PSD BCT_PHA_64 차 출입문과 4 입문 및 PSD 열림 2. H/W 고장 가 열리지 않도록 플랫폼 출입문 명령이 출력되는 경우 ATP가 개방되지 않도 (설치된 경우) 록 방호함 에 출입문 열 림을 명령하는 것이다.
4.4.5.2 C o mma nd 이 기능의 BCT-SHA-14 의도된 열차 출입문 및 1. S/W 오류 열차 출입문 및 PSD BCT_PHA_61 d o o r s 목적은 역에서 5 PSD 닫힘 명령이 출력 2. H/W 고장 가 닫히지 않으나 closing 열차 출입문과 되지 않는 경우 ATP가 열림 상태를 플랫폼 출입문 감지하여 출발하지 모 (설치된 경우) 하도록 방호함 닫음을 요청 하는 것이다. BCT-SHA-14 의도하지 않은 열차 출 1. S/W 오류 승객의 승하차 불편 BCT_PHA_62 6 입문 및 PSD 닫힘 2. H/W 고장 발생 명령이 출력된 경우
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다. 고장모드 영향분석(FMEA)
(1) 목적
FMEA는 잠재적인 고장형태와 이들의 영향에 대한 심각도를 정의한다. 이를 토대로 치명적 인 특성이나 중요한 관리인자를 파악하여 잠재적인 시스템설계 및 공정에 대한 결함의 우선순 위를 부여한다. 이를 통해 사전 예방 방식으로 지속적으로 재검토되고 수정되고 갱신되도록 하는 것이 역할이다. FMEA 작성방법은 다음과 같다. 1) 전문가 및 관련 자료를 참고로 하여 가능한 실패의 경우를 그룹화 한다. 2) 각각의 실패의 경우에 대해 하나 이상의 잠재적 효과를 나열한다. 3) 각각의 효과에 대해 심각도를 결정한다. 4) 각각의 실패 원인에 대해 일어날 발생도를 결정한다. 5) 각 실패 경우에 대해 검출도를 결정한다. 6) 우선순위가 높은 실패의 경우와 관련된 위험을 줄이거나 제거할 계획을 수립한다.
(2) 수행범위
BCT 차상중심 열차제어 시스템의 ATP/ATO 장치는 차상ATP/ATO장치로 구분되고 차 상 ATP/ATO 장치는 ATP 모듈 및 ATO 모듈로 구성된다. SHA 활동 범위는 차상 ATP/ATO/EI 장치에 한한다.
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(3) FMEA 수행결과
(가) BCT ATP
[표 3.5.25] FMEA of BCT ATP
Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R S t a r t 열차의 전원 투입시 BCT 차상 열차 운행불능 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 up and 장치는 자동으로 가동 실패 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable S e l f 열차의 전원 투입시 BCT 차상 열차 운행불능, 열차 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 Test 장치의 self-test 수행 실패 제동성능 및 무결성 InTolerabl 또는 위험측 오류 수행 확보 불가능 3 A e 5 A Tolerable 열차 추돌 및 충돌발 생 BCT 차상장치에서 노선에 운 등록 시도 실패로 인 행중인 열차의 BCT 차상장치 한 정상운행 시작 불 3 D Tolerable 3 D Tolerable 에 등록 시도 실패 가 T r a i n 휠(Wheel) 직경 입력 위험측 열차 추돌 및 충돌 발 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 3 A InTolerabl 5 A Tolerable a n d 오류 생 2. S/W 오류 e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 d r i v e r 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 열차길이 입력 위험측 오류 열차 추돌 및 충돌 발 InTolerabl D a t a 3 A 5 A Tolerable Entry 생 e S h u t 주박위치가 아닌 곳에서 주박 부적절한 주박위치에 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 down 과정에 Shut down이 일어 서 Shut down으로 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 4 C Tolerable 날 시 인한 제어 불가 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 운행종료 통보 후 종료조건을 열차의 마지막 위치를 만족하지 않음에도 shut 모든 BCT 차상장치가 3 D Tolerable 3 D Tolerable down 수행 가지고 있으므로 영향 없음 종료조건을 만족함에도 shut 위치보고를 수행하고 down 수행 실패 있으므로 영향없음 3 D Tolerable 3 D Tolerable Train-to 멀티캐스트 통신에 따른 등록 멀티캐스트 통신으로 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 - t r a i n 정보 전송 실패 등록정보가 전송 실패 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable connect 하여 차상장치 정상운 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 ion(Regi 행 불가 stration NS 메시지 수신 실패 등록정보가 수신 실패 ) 로 인한 차상장치 정 상운행 불가 3 D Tolerable 3 D Tolerable
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R 유니캐스트로 열차정보 제공 유니캐스트 통신으로 실패 열차정보 전송 실패로 인한 차상장치 정상운 3 D Tolerable 3 D Tolerable 행 불가 위치보고 메시지 전송 실패 위치보고가 송신 실패 로 인한 차상장치 정 3 D Tolerable 3 D Tolerable 상운행 불가 등록정보 제공 실패 등록정보 제공 실패로 인한 열차 통신 연결 3 D Tolerable 3 D Tolerable 예측 불가 위치보고 메시지 수신 실패 위치보고 메시지 수신 실패로 인한 열차 위 3 D Tolerable 3 D Tolerable 치 예측 불가 Adjacen 선행열차 탐색 실패 선행열차에 대한 방호 1. I/F H/W 결함 InTolerabl 1. I/F의 결함허용 설계 t Train 실패 2. S/W 오류 3 A e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable 통신연결 재구성 실패 차상장치의 통신연결 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 discove 구성 실패로 인한 열 3 A InTolerabl 5 A Tolerable ry 차 위치 및 속도 예측 e 불가 Train-to 운행종료 통보 실패 운행종료 정보 수신 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 - t r a i n 실패로 인한 열차위치 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable disconn 존재 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 ection( 연결 상황 갱신 실패 연결 상황 갱신 실패 Deregis InTolerabl 로 인한 위치 추적 실 3 A e 5 A Tolerable tration) 패 연결정보 제공 실패 연결정보 제공 실패로 3 InTolerabl 인한 위치 추적 실패 A e 5 A Tolerable Train-to 선행열차 확인 실패 선행열차에 대한 방호 1. I/F H/W 결함 3 A InTolerabl 1. I/F의 결함허용 설계 5 A Tolerable - t r a i n 실패 2. S/W 오류 e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 connect 통신 무결성 훼손 통신 무결성 손실로 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 i o n 인한 열차간 위치 및 integrit 속도 예측 불가 InTolerabl y(Table 3 A 5 A Tolerable update e or/and D2D) T r a i n 모드전환 실패 모드의 적절한 변경이 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 driving 실패하고 사령이나 운 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 mode 영자가 변경실패를 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable change 인지 운전모드 전환에 대한 안전측 이동 중 운전모드 변 3 D Tolerable 3 D Tolerable 오류 경으로 인해 FSB 체결
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R Traffic 이동방향 변경 위험측 오류 주행중 열차의 이동방 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 향의 변경으로 인한 2. S/W 오류 3 A InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable directio 탈선사고 발생 3. 연산부 결함 e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 n 방호 실패 열차의 방호 실패로 3 A InTolerabl 5 A Tolerable reversal 인한 예측 불가 e Traffic direction reversal 수신 열차의 방호 실패로 InTolerabl 실패 인한 예측 불가 3 A e 5 A Tolerable 자동 이동방향 변경 실패 열차의 이동방향 제어 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 불가 e 열차의 이동방향 전환 정보 열차의 이동방향 제어 InTolerabl 제공 실패 불가 3 A e 5 A Tolerable Authori 열차 출입문 및 PSD 개방상태 주행 중 출입문 및 1. 출입문, PSD 1. I/F의 결함허용 설계 z e 역 출발 PSD 개방으로 인한 인 상태 수신오류 3 A InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable station 명사고 발생 2. S/W 오류 e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 departu 3. 연산부 결함 re(safe 출발조건을 만족함에도 지연 운행지연 발생 1. 연산오류 related 2. 출입문, PSD, conditio 상태 수신오류 ns) 3. 고장가시, 화 3 D Tolerable 3 D Tolerable 재 연기감시 수 신오류 안전과 운영조건 확인 없이 출입문이 열려 있을 1. 연산오류 역 출발 수 있어 승객이 부상 2. S/W오류 을 입을 수 있으며, 3 B Undesirab 5 B Tolerable 열차 위치 추적 실패 le 에 의한 선행 열차와 의 추돌 상황 발생 Authori 열차에 EB 체결 오류인식 EB 체결 오류로 인한 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 z e 정상운행 불가 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 station 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable departu re(oper ational 열차 중대고장 및 화재/연기 열차탈선 및 화재발생 1. 연산오류 related 발생시 역 출발 으로 인한 인명사고 2. 고장감시, 화 InTolerabl conditio 발생 재 연기감시 수 3 A e 5 A Tolerable ns) 신오류 Comma 운영 및 안전조건의 위험측오 운영 및 안전조건의 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 n d 류인식 위험측 오류로 인한 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 station 인명사고 발생 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 InTolerabl departu 3 A 5 A Tolerable re e
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R 출발 허가 전달 실패 출발 전달 실패로 인 한 정상운행 시작 불 3 D Tolerable 3 D Tolerable 가 Authori 열차의 기능 점검 실패 열차 기능 점검 실패 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 z e 로 인한 정상운행 시 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 departu 작 불가 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 r e 3 D Tolerable 3 D Tolerable betwee n stations T r a i n 열차 위치 초기화 실패 출발열차 운행불능 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 location 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 initializa MMI를 통한 열차 데이터 입 MMI 입력데이터 오류 1. I/F H/W 결함 tion 력데이터 오류 2. S/W 오류 3. 인적오류 3 D Tolerable 3 D Tolerable 4. 연산부 결함 열차 위치의 위험측 오류 인 열차의 위치 계산 실 1. I/F H/W 결함 식(진행방향대비 실제 열차 패로 인한 열차위치 2. S/W 오류 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 위치보다 앞에 있음으로 인식) 파악 불가로 열차 추 3. 연산부 결함 e 돌 발생가능 열차위치 보고 실패 마지막 수신한 MA까 1. I/F H/W 결함 지 안전하게 정차 2. S/W 오류 3 D Tolerable 3 D Tolerable 3. 통신 오류 열차위치보고 수신실패 마지막 수신한 MA까 1. 통신오류 지 안전하게 정차 2. S/W 오류 3 D Tolerable 3 D Tolerable 3. H/W 고장 열차 분리검지 위험측 오류 열차 분리 상태를 정 1. 무결성 모니 1. 무결성 모니터링장치의 오류상태 검지 상상황으로 인식하여 터링 장치 오류 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검증 InTolerabl 후행열차와의 추돌상 2. 무결성 정보 3 A 3. S/W 건전성 확보 5 A Tolerable 황 발생 수신 오류 e 3. 연산 오류 열차 분리검지 안전측 오류 열차 미분리 상태를 1. 무결성 모니 분리상황으로 인식하 터링 장치 오류 여 후행열차의 MA 연 2. 무결성 정보 3 D Tolerable 3 D Tolerable 장 미갱신 발생 수신 오류 3. 연산 오류 T r a i n 열차의 길이 수신 실패 출발열차 운행불능 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 length 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable determi nation
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R T r a i n 차상장치 기동시 열차위치 생 출발열차 운행불능 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 location 성의 실패 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 calculati 운행 중 열차위치의 보고중단 이전에 보고한 열차위 on 치로 방호, 운행지연 3 D Tolerable 3 D Tolerable 발생 운행 중 실제 열차위치와 다 운행 중 열차위치 예 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 른 위치를 보고 측 불가 e 열차의 위치 계산 실패 열차의 위치 계산 실 패로 인한 열차위치 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 파악 불가 e 오차 보정 실패 열차 위치 보정 실패 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 로 인한 방호 실패 e 위치 결정 실패 열차 위치 결정 실패 InTolerabl 로 인한 방호 실패 3 A e 5 A Tolerable Parted 열차 분리검지 위험측 오류 열차 분리 상태를 정 1. 무결성 모니 1.무결성 모니터링장치의 오류상태 검지 t r a i n 상상황으로 인식하여 터링 장치 오류 3 A InTolerabl 2. 수신결과 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable detectio 후행열차와의 추돌상 2. 무결성 정보 e 3. S/W 건전성 확보 n 황 발생 수신오류 열차 분리검지 안전측 오류 열차 정상 상태를 분 3. 연산 오류 리상황으로 인식하여 InTolerabl 후행열차와의 추돌상 3 A e 3 D Tolerable 황 발생 Limit of 이동권한을 위험측으로 오류 선행열차에 대한 방호 1. I/F H/W 결함 3 A InTolerabl 1. I/F의 결함허용 설계 5 A Tolerable 인식 실패 2. S/W 오류 e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 movem 이동권한을 안전측으로 오류 이동조건이 구성되었 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 e n t 인식 는데도 전방으로 진행 3 D Tolerable 3 D Tolerable authorit 또는 증속 불가 y determi 이동권한의 송신실패 마지막으로 정상 송신 nation 된 이동권한까지 열차 3 D Tolerable 3 D Tolerable 이동 가능 Target 정지목표 설정 실패 Safety margin 설정 실 p o i n t 패로 인한 정지목표 3 A InTolerabl 5 A Tolerable determi 설정 예측 불가 e nation Perman 동적속도 프로파일 위험측 오 정상 프로파일보다 속 1. 정적 속도 프 1. 수신 결과 비교 또는 다수결 검증 e n t 류 생성 도값을 높게 설정하여 로파일 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastr 생성하여 주행할 상 2. 연산 오류 3 A InTolerabl 5 A Tolerable ucture 황 발생 시 제동 적시 3. 열차 상태 수 e s p e e d 투입 불가 신 오류 limits 동적속도 프로파일 안전측 오 운행지연 발생 4. MA 수신 오 류 생성 류 3 D Tolerable 3 D Tolerable
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R Infrastructure data 업데이트 선구도 변경에 의한 1. S/W 오류 1. I/F의 결함허용 설계 위험측 오류 수행 p e r m a n e n t 2. H/W 결함 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastructure speed 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 limit 변경 미반영 시 제한 속도가 MRSP에 InTolerabl 반영되므로 열차 탈선 2 B 5 B Tolerable 상황 발생 및 선로변 e 작업자가 열차 접근을 감지하고 피할 수 있 는 임시 제한 속도 설정 불가 상황 발생 Perman 차량 유형별 허용속도 결정 차량 유형별 허용속도 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 e n t 실패 결정 실패로 인한 과 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 속에 의한 제동발생 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable s p e e d 또는 저속운행 limits Perman 지상자 리스트와 좌표계 결정 지상자 리스트와 좌표 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 e n t 실패 계 결정 실패로 인한 2. S/W 오류 InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastr 열차위치 및 방향 결 3. 연산부 결함 3 A e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 5 A Tolerable ucture 정 오류 발생, 열차 추 d a t a 돌 및 충돌 상황 발생 base 선구에 대한 구배영역 및 값 구배영역 및 값 결정 결정 실패 실패로 인한 과속에 InTolerabl 의한 제동발생 및 열 3 A e 5 A Tolerable 차 추돌상황 발생 Tempor 임시속도제한 설정 오류 임시속도제한 오류로 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 a r y 인한 과속에 의한 제 2. S/W 오류 InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 infrastr 동발생 및 열차사고 3. 연산부 결함 3 A e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 5 A Tolerable ucture 발생 s p e e d limits 임시속도제한 상태 제공 실패 임시속도제한 상태 제 공 실패로 인한 이전 InTolerabl 프로파일 준수하여 과 3 A e 5 A Tolerable 속에 의한 제동발생 및 열차사고 발생 Tempor Degrade 상황 발생 시 임시속 Degrade 상황 발생으 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 a r y 도제한 결정 오류 로 인한 임시속도제한 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 결정 오류로 인한 제 3. 연산부 결함 3 A InTolerabl 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 5 A Tolerable s p e e d 동력 저하 및 열차 추 e limits 돌사고 발생 S t a t i c 정적 속도 프로파일 계산 의 제한속도 보다 낮은값 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 s p e e d 안전측 오류 으로 속도프로파일 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable profile 생성하여 저속운행 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 determi 정적 속도프로파일 계산의 위 제한속도보다 높은 값 3 A InTolerabl 5 A Tolerable
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R nation 험측 오류 으로 속도프로파일 생 성하여 열차 추돌 및 e 탈선 운행구간 방호속도의 위험측 구간제한속도를 실제 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 오류 인식 보다 높게 오류수신 e 운행구간 방호속도의 안전측 구간제한속도를 실제 오류 인식 보다 낮게 오류수신 3 D Tolerable 3 D Tolerable Dynami 목표지점에 대한 동적 속도 제한속도보다 낮은 속 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 c speed 프로파일 계산 안전측 오류 도프로파일을 생성하 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable profile 여 저속운행 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 determi 속도제한에 대한 동적 속도 속도프로파일을 높게 nation 프로파일 계산 위험측 오류 생성함으로써 과속에 InTolerabl 의한 열차 추돌 또는 3 A e 5 A Tolerable 탈선사고 발생 T r a i n Tachometer 고장 인식 실패 열차가 실제 열차 속 1. Tacho 고장 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 제동 출 s p e e d 도를 판단하지 못함으 2. 속도 생성 연 2 B InTolerabl 력 5 B Tolerable determi 로 인해 과속할 수 산 오류(SW/HW e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 nation 있어 탈선 상황 발생 cause) 열차 속도의 위험측 오류 인 ATP 프로파일을 초과 식 하는 경우 ATP 시스템 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 방호 불가능 e 추진 방향 변경을 위험측 오 영속도가 아닌 상태에 1. 영속도 상태 1. 출력 H/W 결함허용 설계 류 수행 서 추진 방향 변경으 수신 오류 InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 로 인한 탈선 및 화 2. 연산 오류 2 B e 5 B Tolerable 재 발생 가능
Z e r o 이동중인 열차를 정지상태로 출입문이 열려 승객이 1. Tacho 고장 1. Tacho의 fault를 검지하여 비상 제동 출 s p e e d 오류 인식 부상을 입을 수 있으 2. Zero speed 력 s t a t e 며, 열차 위치 추적 실 state 검지 연산 3 A InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable determi 패에 의한 선행 열차 오 류 ( S W / H W e nation 와의 추돌 상황 발생 cause) 정지상태인 열차를 이동 중으 후속 열차의 MA가 로 오류 인식 실제 열차의 safe rear InTolerabl end를 넘어 해당 열차 3 A e 5 A Tolerable 의 위치 침범 상황 발 생 T r a i n 열차 이동방향 결정 오류 열차의 이동방향 제어 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 t r a v e l 불가 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 directio 3. 연산부 결함 InTolerabl 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 n 3 A e 5 A Tolerable determi nation Authori 열차의 허용속도 초과 검지 추돌 발생 가능 1. 연산 오류 3 A InTolerabl 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R z e d 실패 2. H/W 결함 e 2. 처리결과의 비교 S p e e d 열차 역주행 검지 실패 충돌 발생 가능 Determi 3 A InTolerabl 5 A Tolerable nation e Supervi 열차의 허용속도 초과 검지실 허용속도 초과로 인한 1. 타코 고장 InTolerabl 1. S/W 건전성 확보 se/enfo 패 열차 추돌 및 탈선, 2. 연산 오류 3 A e 2. 타코 고장을 인식하여 비상제동 출력 5 A Tolerable r c e 인명사상 발생 authoriz 운행 중 ATP 프로파일 대비 이전 속도 프로파일을 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 e d 저속 운행 준수하여 저속운행 수 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable speed 행 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 Supervi Roll back 및 reverse 열차 방호실패 1. I/F H/W 결함 InTolerabl 1. I/F의 결함허용 설계 se/enfo movement의 감지 오류 2. S/W 오류 3 A e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable r c e 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 t r a i n Standstill 방호 실패 진행 방향으로는 이동 1. I/F H/W 결함 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 r o l l 권한에 의한 방호가 2. S/W 오류 2. 처리결과의 비교 b a c k 이루어지지만, 진행 반 3. 연산부 결함 3 A InTolerabl 5 A Tolerable a n d 대 방향으로 이동할 e reverse 수 있는 상황 발생 movem ent 열차 구름 검지 실패 충돌 발생 가능 1. I/F H/W 결함 InTolerabl 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 2. S/W 오류 3 A e 2. 처리결과의 비교 5 A Tolerable 3. 연산부 결함 D o o r 출입문 개방 방향 위험측 오 승객이 선로에 추락하 1. 연산 오류 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 o p e n 류 인식 여 부상 또는 사망의 2. 운전대 정보 2. 출력 H/W 결함허용 설계 interloc 위험 발생 수신 오류 2 B InTolerabl 3. 수신 결과 비교 또는 다수결 검증 5 B Tolerable ks train 3. 출입문 개방 e doors 방향 수신 오류 출입문 enable 명령에 대한 수동으로 출입문을 개 1. 연산 오류 위험측 오류 수행 방하여 승객이 선로에 2. H/W 결함 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 추락, 부상 또는 사망 e 의 위험 발생 출입문 enable 명령에 대한 운행지연 발생 안전측 오류 수행 3 D Tolerable 3 D Tolerable 출입문 disable 명령을 위험 수동으로 출입문을 개 측 오류 수행 방하여 승객이 선로에 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 추락, 부상 또는 사망 e 의 위험 발생 출입문 enable 상태를 위험측 수동으로 출입문을 개 1. 연산 오류 오류 인식 방하여 승객이 선로에 InTolerabl 추락, 부상 또는 사망 2 B e 5 B Tolerable 의 위험 발생 D o o r PSD 개방 명령 발생 실패 승객의 승차 및 하차 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 o p e n 불편 2. S/W 오류 4 C Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 4 C Tolerable interloc 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R k s 정위치 정차되지 않은 상태에 이동중인 열차로부터 platfor 서 PSD 개방 명령 오류발생 충분한 승강장 승객의 2 B InTolerabl 5 B Tolerable m 보호 실패 e doors 열린 PSD를 닫힘으로 오류인 출발하는 열차로부터 식 충분한 승강장 승객의 InTolerabl 보호실패 2 B e 5 B Tolerable
Disable 승강장에서 출입문 닫힘 실패 출발하는 열차로부터 1. I/F H/W 결함 InTolerabl 1. I/F의 결함허용 설계 t r a i n 충분한 승강장 승객의 2. S/W 오류 2 B e 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 B Tolerable d o o r 보호실패 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 openin 승강장에서 출입문 오류닫힘 출발하는 열차로부터 g 충분한 승강장 승객의 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 보호실패 e 승강장에서 닫힌 출입문을 개 승객의 하자 및 하차 4 C Tolerable 4 C Tolerable 방으로 오류인식 불편 Disable 닫힌 PSD를 열림으로 오류인 역구내에서 열차출 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 P S D 식 발 불가 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 openin 3. 연산부 결함 4 C Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 4 C Tolerable g Respon 출입문 닫힘 및 쇄정 감시 실 열차출발 연동정보 우 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 se to 패 회 수행실패 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 loss of 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable P S D status D o o r 출입문 개방 연동 우회 실패 열차 출입문 열림 실 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 o p e n 패 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 interloc 3. 연산부 결함 2 B InTolerabl 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 5 B Tolerable k e overrid e Departu 출입문 닫힘 연동 우회 실패 열차출발 연동정보 우 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 r e 회 수행실패 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 interloc 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 k 3 D Tolerable 3 D Tolerable overrid e Respon 출입문 닫힘 및 쇄정 감시 실 열차 출입문 닫힘 실 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 se to 패 패 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 loss of 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 t r a i n 3 A InTolerabl 5 A Tolerable d o o r e s t a t u s betwee
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R n stations V e r i f y 정위치 정차 판별의 안전측 오류정차로 인한 출입 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 t r a i n 오류 발생 문 개방 불가로 운행 2. S/W 오류 4 C Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 4 C Tolerable precisio 지연 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 n stop 정위치 정차 판별의 위험측 정위치 정차 판별 오 오류 발생 류로 인한 열차 출입 3 B Undesirab 5 B Tolerable 문 개방시 승객의 추 le 락사고 발생 Report 상태 및 제어정보 송신 실패 상태 정보 송신 지연 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 T r a i n 으로 인한 ATS 관제의 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable Status 불필요한 조치 수행 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 Protecti 열차 위치추적 실패 운행중인 열차의 위치 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 on of 추적 실패, 해당 열 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 t r a i n 차의 마지막 위치까지 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 w i t h 안전하게 정차 loss of 3 D Tolerable 3 D Tolerable t h e position report R e a c t 열차의 주요장비 고장상태 확 차상장치 또는 차상장 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 t o 인에 대한 안전측 오류 치가 제어하는 구성품 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 detecte 의 정상 상태가 오류 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable d train 로 인해 고장으로 equipm 검지 e n t 열차의 주요장비 고장상태 확 차상장치 또는 차상장 failure 인에 대한 위험측 오류 치가 제어하는 구성품 의 이상상태가 정상 InTolerabl 상태로 인식하여 열 3 A e 5 A Tolerable 차 추돌 및 탈선 상황 발생 R e a c t 화재/연기 감지의 안전측 차상의 정상 상태가 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 t o 오류 화재상황으로 검지하 2. S/W 오류 3 D Tolerable 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 3 D Tolerable detecte 여 열차 출발 불가 및 3. 연산부 결함 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 d 운행지연 fire/sm 화재/연기 감지의 위험측 차상의 화재 상태가 oke 오류 정상상황으로 인지하 3 A InTolerabl 5 A Tolerable 여 인명사고 발생 e R e a c t 비상 정지 명령 위험측 오류 운영자의 위험 판단, 1. S/W 오류 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 t o 수행 안전한 열차 간격 2. H/W 결함 InTolerabl 2. 처리결과의 비교 emerge 한계 침범, 열차의 비 2 B e 5 B Tolerable n c y 정상적인 위치 이동,
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R b r a k e 다른 열차 이동권한 comma 침범, 장애물 방호, nd PSD 고장 방호, 승객 요청에 의한 방호, 유 지보수자 방호에 따른 비상정지 명령 전송 실패 상황 발생 비상 정지 해정 명령 위험측 비상 정지 해정 명령 오류 수행 을 수신하지 않았음에 도 비상정지 해정 명 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 령 시 운영자가 판 e 단한 사고의 위험 상 황 발생 R e s e t 비상제동 해제 실패 정상상태에서 부적절 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 o f 한 제동 발생 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 emerge 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable n c y brakes Protect 방호영역 설정 오류 이동조건이 구성되었 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 zones 는데도 전방으로 진행 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 또는 증속불가 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 3 D Tolerable
방호영역 해제 실패 이동조건이 구성되었 는데도 전방으로 진행 3 D Tolerable 3 D Tolerable 또는 증속불가
Protection zone 설정에 따른 방호 영역 설정이 되 emergency stop 위험측 전송 었음에도 비상제동 요 실패 청이 전송되지 않으면 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 해당 방호 영역의 e 문제 발생 방호영역 해정 명령 위험측 방호영역 설정 후 방 오류 수행 호영역 해정 명령을 수신하지 않았음에도 InTolerabl 방호영역 해정 명령 2 B e 5 B Tolerable 시 운영자가 판단한 사고의 위험 상황 발 생 Prevent 선로상 장애물 검지 오류 제동을 수행하지 않고 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 전방 사람과 충돌 2. S/W 오류 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 collision 3. 연산부 결함 InTolerabl 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 w i t h 2 B e 5 B Tolerable obstacl es
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R R e a c t 비상정지 요청 수신 실패 제동을 수행하지 않고 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 o n 전방 사람 또는 물체 2. S/W 오류 2 B InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 B Tolerable emerge 와 충돌 3. 연산부 결함 e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 n c y 비상정지 반응 오류 제동을 수행하지 않고 2 B InTolerabl 5 B Tolerable s t o p 전방 사람과 충돌 e request f r o m 비상정지 요청에 따른 방호 선행열차에 대한 방호 영역 설정 실패 실패 platfor 3 A InTolerabl 5 A Tolerable m e
Protect 선로상의 작업영역 설정 오류 제동을 수행하지 않고 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 s t a f f s 전방 사람과 충돌 2. S/W 오류 2 B InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 B Tolerable on the 3. 연산부 결함 e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 track Protecti 방호영역 수신 오류 구간제한속도를 실제 1. I/F H/W 결함 1. I/F의 결함허용 설계 on by 보다 높거나/낮게 이 2. S/W 오류 3 A InTolerabl 2. S/W 건전성확보 및 기능시험 5 A Tolerable 동 3. 연산부 결함 e 3. 처리결과의 비교 또는 다수결 검증 operato 방호영역 방호 실패 구간제한속도를 실제 r InTolerabl 보다 높거나/낮게 이 3 A e 5 A Tolerable 동
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(나) BCT EI
[표 3.5.26] FMEA of BCT EI
Risk Evaluation Residual Risk Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R Limit of Object Controller로부터의 선 선로전환기 고장을 정 1. S/W 오류 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 s a f e 로전환기 상태 수신의 위험측 상으로 인식, 선로전환 2. 연산 오류 2. 처리결과의 비교 r o u t e 오류 기 전환중 전환완료 3. H/W 결함 InTolerabl 3. 출력 H/W 결함허용 설계 determi 로 인식 등으로 인한 2 B e 5 B Tolerable nation 열차 탈선상황 발생
Object Controller로부터 선로 선로전환기 상태정보의 1. S/W 오류 전환기 상태 수신의 안전측 오 수신이 이루어지지 않 2. 연산 오류 류 아 점유불가로 인한 운 3. 통신 결함 4 C Tolerable 4 C Tolerable 행지연 발생
Object Controller로부터 생성 점유된 선로 전환기를 1. S/W 오류 1. S/W 건전성확보 및 기능시험 된 키 값의 위험측 오류 타 열차가 점유하여 동 2. 연산 오류 2. 처리결과의 비교 작함으로써 열차 탈선 2 B InTolerabl 3. 출력 H/W 결함허용 설계 5 B Tolerable 상황 발생 e
열차의 현재 제동거리 계산 또 열차 주행중 선로전환 1. S/W 오류 는 수신 오류로 인한 운영자의 기 강제 취급 2. 연산 오류 강제 해정 및 선로전환기 전 3. 통신 오류 2 B InTolerabl 5 B Tolerable 환취급 e
Object Controller로부터 생성 선로전환기 제어 키 분 1. S/W 오류 된 키 값을 가진 열차의 비정 실로 운행지연 발생 2. 연산 오류 상적인 종료로 인한 키 분실 3. H/W 결함 4 C Tolerable 4 C Tolerable
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(다) BCT ATO
[표 3.5.27] FMEA of BCT ATO
Risk Evaluation Residual Risk Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R Awak e 의도된 열차 기동 제어신호가 열차 전원이 들어오지 1. S/W 오류 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 train 출력되지 않는 경우 않음으로 인한 운행지 2. H/W 고장 4 C Tolerable 4 C Tolerable 연 발생 3. 연산부 결함 의도하지 않은 열차 기동 제어 열차에 전원 공급으로 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 신호가 출력되는 경우 에너지 손실 발생 3 D Tolerable 2. 열차 정지 시에 열차가 움직이지 않도록 3 D Tolerable 방호하는 standstill protection 기능 필요 S e t 의도된 열차 정지 제어신호가 열차에 전원 공급으로 1. S/W 오류 1. 유지보수 절차 및 매뉴얼 t r a i n s 출력되지 않는 경우 에너지 손실 발생 2. H/W 고장 3 D Tolerable 2. 열차 정지 시에 열차가 움직이지 않도록 3 D Tolerable t o 3. 연산부 결함 방호하는 standstill protection 기능 필요 sleep 의도하지 않은 열차 정지 제어 판토그래프로 공급되는 신호가 출력된 경우 주전원 차단으로 배터 3 D Tolerable 3 D Tolerable 리 방전 A T O 잘못된 프로파일 생성으로 방 ATP 방호프로파일을 초 1. S/W 오류 profile 호프로파일 제한 속도를 초과 과하는 경우 FSB 또는 2. 연산부 결함 하는 경우 EB가 출력되어 운행지 3 D Tolerable 3 D Tolerable determi 연 발생 nation 잘못된 프로파일 생성으로 방 ATP 방호프로파일의 허 호프로파일을 초과하지 않으나 용속도에 비해 너무 낮 허용속도에 비해 너무 낮은 은 속도로 운행하여 운 3 D Tolerable 3 D Tolerable 속도프로파일을 생성한 경우 행지연 발생 A T O 의도된 ATO 인칭 제어 명령이 ATO 인칭 제어 실패가 1. S/W 오류 1. ATS인칭에 의한 열차의 정위치 정차 기 inching 출력되지 않는 경우 발생하나 ATS 인칭에 2. H/W 고장 능 필요 의한 정위치 정차 기 3. 연산부 결함 3 D Tolerable 2. ATO 고장으로 인하여 열차의 자동 운행 3 D Tolerable 능이 수행되어 정상 운 이 불가한 경우, 절체가 이루어지는 구조 행에 영향 없음 가 필요 의도하지 않은 ATO인칭 명령 정위치 정차 실패가 발 이 출력되는 경우 생하나 ATS인칭에 의한 정위치 정차 기능이 수행되어 정상 운행에 3 D Tolerable 3 D Tolerable 영향 없음 및 운행지연 발생
A T S 의도된 ATS인칭 제어 명령 정위치 정차 실패에 따 1. S/W 오류 4 C Tolerable 4 C Tolerable
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Residual Risk Risk Evaluation Item Failure Mode Failure Effect Failure Cause Mitigation Measure Evaluation F S R F S R inching 이 출력되지 않는 경우 른 승객의 승차 및 하 2. H/W 고장 차 불편 및 운행 지연 3. 연산부 결함 발생
의도하지 않은 ATS인칭 제 정위치 정차 실패에 따 어명령이 출력되는 경우 른 승객의 승차 및 하 차 불편 및 운행 지연 4 C Tolerable 4 C Tolerable 발생
Regulat 추진제어 명령값이 요구되는 Overspeed 1. S/W 오류 1. Overspeed protection 기능 필요 e train 값보다 더 높거나 낮은 값으 protection 기능이 방호 2. H/W 고장 speed 로 출력되는 경우 및 저속으로 인한 운행 3. 연산부 결함 4 C Tolerable 4 C Tolerable 지연 발생 제동제어 명령값이 요구되는 Overspeed 1. Overspeed protection 기능 필요 값보다 더 높거나 낮은 값으 protection 기능이 방호 2. 정위치 정차를 위한 인칭제어 필요 로 출력되는 경우 및 저속으로 인한 운행 4 C Tolerable 4 C Tolerable 지연 발생 Comma 의도된 열차 출입문 및 PSD 승객의 승차 및 하차 1. S/W 오류 n d 열림 명령이 출력되지 않는 불편 발생 2. H/W 고장 4 C Tolerable 4 C Tolerable d o o r s 경우 openin g 의도하지 않은 열차 출입문 및 열차 출입문 및 PSD가 PSD 열림 명령이 출력되는 열리지 않도록 ATP가 경우 개방되지 않도록 방호 3 D Tolerable 3 D Tolerable 함 Comma 의도된 열차 출입문 및 PSD 열차 출입문 및 PSD가 1. S/W 오류 n d 닫힘 명령이 출력되지 않는 경 닫히지 않으나 ATP가 2. H/W 고장 d o o r s 우 열림 상태를 감지하여 3 D Tolerable 3 D Tolerable closing 출발하지 모하도록 방 호함 의도하지 않은 열차 출입문 및 승객의 승하차 불편 발 PSD 닫힘 명령이 출력된 경 생 4 C Tolerable 4 C Tolerable 우
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제6절 열차자율주행제어시스템 검증방안 연구
1. 검증방안
가. 시험 환경
시스템 통합 시험 환경은 아래의 그림과 같이 실제 현장 역의 설비들과 유사한 형태의 시뮬 레이션 환경을 구성하여 시험을 진행한다.
[그림 3.6.1] 시뮬레이터를 이용한 시험방안
(1) ATS SIM
지상의 ATS 시스템을 시뮬레이션한다. ATS의 구현 기능은 다음과 같다. - 열차 감시 - 노선 정보 전송 - 열차 등록 및 해제 - 수동 제어 명령 - ATO 명령 - 진로정보 전송
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(2) OC SIM
지상의 OC(Object Control) 시스템을 시뮬레이션한다. 주기적으로 PM(Point Mach ine)의 상태를 보고하고, BCT의 제어에 따라 PM 상태를 변경한다. OC 시뮬레이션은 최소 100대 이 상을 구현한다.
(3) PSD SIM
지상의 PSD(Platform Screen Door) 시스템을 시뮬레이션한다. 주기적으로 PSD의 상태를 보고하고, BCT의 제어에 따라 PM 상태를 변경한다.
(4) 열차 SIM
BCT 차상장치가 설치되는 열차 시스템을 시뮬레이션한다. 열차 SIM에서 시뮬레이션하는 기능은 다음과 같다. - 기관사 운전석 시뮬레이션 - 열차 TCMS 시뮬레이션 - 열차 견인/제동장치 시뮬레이션 - TACHO 시뮬레이션 - TAG 리더기 시뮬레이션 - 정위치정차 센서 리더기 시뮬레이션 - 열차분리 등 검지센서 시뮬레이션
(5) 근접열차 BOC 차상장치 SIM
근접열차 BCT 차상장치를 시뮬레이션하는 것으로 상호 위치 정보를 교환하게 된다. 근접열 차 BCT 차상장치의 시뮬레이션은 최소 20대 이상을 구현한다.
(6) 시험 방법 및 도구
BCT 시스템은 EN50128 표준에서 제시하는 검증 및 시험 기법 중에서 동적 분석 및 시험 기법을 사용할 것이다.
(7) 재시험 및 회귀 시험
시스템 통합 시험 중 오류가 발생될 경우, 해결책을 제시하고 논증하기 위해 재시험 또는 회귀시험이 요구될 수 있다. 재시험이나 회귀시험은 사례별 기준으로 결정된다.
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(가) 재시험(중대한 결함)
중대 결함이 발생하여 시스템 통합시험을 진행하기 어렵다고 판단될 경우, 시스템 통합시험 관리자와 협의하여 해당 시험 항목의 시험을 중단하며, 나머지 다른 시험항목을 시험하며, 모 든 시험 항목들이 종료된 후, 시스템 통합 시험을 종료하기 전, 고객과 시스템 통합 시험 관리 자가 협의, 지정하는 날짜에 전체 시험 항목을 재시험한다.
(나) 회귀시험(경미한 결함)
결함은 발생하였으나 해당 시험을 수행하는데 많은 영향을 미치지 않는다고 고객이 판단할 경우, 시스템 통합시험 관리자와 협의하여 결함이 발견된 그 마지막 시점, 또는 모순이 발생하 기 이전까지 수행된 시험 활동을 반복하여 이전에 수행된 시험의 확인을 요구할 수 있다. 일 정은 고객과 시스템 통합시험 관리자가 협의하여 해당일 또는 지정하는 날짜에 회귀시험 일자 를 지정, 회귀시험 항목을 취합하여 오류 해결을 확인한다.
(8) 시험 완료에 대한 합격 기준
○ 시스템 통합시험은 시험 점검표(Inspection & Test Checklist)에서 정의한 시험 항목으 로 시험을 진행하여 시험 점검표와 검사 절차서의 예상 결과대로 실행되었으면 그 시험 항목은 합격으로 종결한다.
○ 시스템 통합시험 중 중대한 결함이 발견되어 시험 진행이 어렵다고 판단될 경우 불합격 처리한다.
○ 경미한 결함이 발생한 경우 회귀시험을 진행하고 다시 시험을 진행한 후 종결한다.
○ 시스템 통합시험은 시험 점검표에 정의한 모든 시험 항목을 합격하면 시험을 종료한다.
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2. 시험 항목도출
1. ATP 기능 시험
1.1 Set in/set off operation
1.1.1 Start up and Self Test
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 기동
열차를 정차한다. 열차 정차 확인 양호할것 열차 전원을 투입한다. 차상제어장치 전원 인가 확인 양호할것
차상제어장치 전원을 인가한다. 장비 전원 램프 확인 양호할것 DMI 기동 확인 2 Self-Test MMI 화면에서 Self-Test 화 면이 현시된다. Self-Test 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 자체 진단을 실행한다 - CPU 보드 부팅 상태 확인 Self-Test 결과 OK 확인 - COM 보드 부팅 상태 확인 MMI 화면에서 확인 버튼 활성화 양호할것 - 메모리 고장 상태 확인 - 통신 모듈 고장 상태 확인 - 프로세스 작동 상태 확인 MMI 화면에서 확인 버튼을 선택한다. 정보 입력 화면 표시 확인 양호할것 3 재 시험
MMI 화면에서 Self-Test 화 Self-Test 화면 표시 확인 양호할것 면이 현시된다. 차상제어장치는 자체 진단을 Self-Test 결과 Not OK 확인 실행한다 MMI 화면에서 재시험 버튼 활성화 양호할것 MMI 화면에서 재시험 버튼을 Self-Test 화면 표시 확인 양호할것 선택한다. 차상제어장치는 자체 진단을 Self-Test 결과 OK 확인 실행한다 MMI 화면에서 확인 버튼 활성화 양호할것 MMI 화면에서 확인 버튼을 정보 입력 화면 표시 확인 양호할것 선택한다.
1.1.2 Train and driver Data Entry
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 열차 정보 입력
열차를 정차한다. 열차 정차 확인 양호할것 MMI 화면에서 열차정보 입력 을 선택한다. 열차정보입력 화면 표시 확인 양호할것 MMI 숫자 패널에서 열차 차륜 경을 입력한 후 확인을 선택한 차륜경 입력 확인 양호할것 다. MMI 숫자 패널에서 열차 길이 열차 길이 입력 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 를 입력한 후 확인을 선택한 다. MMI 숫자 패널에서 라인에 할 당된 Multicast 정보를 입력한 후 Multicast 정보 입력 확인 양호할것 확인을 선택한다. 2 기관사 정보 입력 MMI 화면에서 기관사정보 입 력을 선택한다. 기관사정보입력 화면 표시 확인 양호할것 MMI 숫자 패널에서 기관사 ID 기관사 ID 입력 확인 양호할것 를 입력한 후 확인을 선택한다. 3 열차 번호 입력 MMI 화면에서 열차번호 입력 을 선택한다. 열차번호입력 화면 표시 확인 양호할것 MMI 숫자 패널에서 열차번호 를 입력한 후 확인을 선택한 열차 번호 입력 확인 양호할것 다.
1.1.3 Shut down
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 임무 종료
열차를 정차한다. 열차 정차 확인 양호할것
MMI 화면에서 임무 종료를 임무종료 화면 표시 확인 양호할것 선택한다. MMI 화면에서 임무 종료 개시 를 선택한다. 임무종료 확인 양호할것 2 신규 임무 선택
열차를 정차한다. 열차 정차 확인 양호할것
MMI 화면에서 임무 종료를 임무종료 화면 표시 확인 양호할것 선택한다. MMI 화면에서 신규 임무 개시 를 선택한다. 신규임무 개시 확인 양호할것
1.2 Train-to-train communication management
1.2.1 Train-to-train connection(Registration)
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 열차 등록 차상제어장치는 등록을 위한 메시지를 전송한다. 등록 요청 메시지 전송 확인 양호할것 차상제어장치는 등록 인가 메 등록 인가 메시지 수신 확인 양호할것 시지를 수신한다. MMI 화면에 등록 완료를 표시한 다. MMI 등록 완료 표시 확인 양호할것 ATS로 등록 완료 정보를 제공한 ATS SIM 화면에서 열차 등록 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 다. 노선상 열차에 주기적으로 위 열차 SIM 화면에서 위치 정보 수신 확 양호할것 치 보고 메시지를 전송한다. 인
1.2.2 Adjacent Train discovery
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
2 열차 확인
노선 운행 열차의 정보를 수신 양호할것 한다. 차상제어장치는 수신한 정보를 확인하여 동일방향의 근접 차량 을 검색하여 결과를 MMI 화면에 MMI 화면 표시 확인 양호할것 표시한다. 근접 차량 정보를 ATS로 전송 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.2.3 Train-to-train disconnection(Deregistration)
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 열차 종료
MMI에서 열차 종료 화면을 선택 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한다. 차상제어장치는 노선상 모든 열차에 열차 종료 메시지를 전송 열차 SIM 수신 확인 양호할것 한다. MMI에 열차 등록 종료를 표시한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. ATS로 열차 등록 종료 메시지를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.2.4 Train-to-train connection integrity(Table update or/and D2D)
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 무결성 확인 노선 운행 열차의 정보를 수신 한다. 양호할것 차상제어장치는 수신한 정보를 확인하여 D2D 커버리지 내에 존 MMI 화면 표시 확인 양호할것 재하는 선행열차임을 확인하여 결과를 MMI 화면에 표시한다. 2 연결 테이블 유자 DMI에서 연결 테이블 화면을 선 MMI 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 택한다. 차상제어장치는 선행열차와 후 행열차를 포함하는 연결 테이블 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정보를 표시한다. 3 무결성 훼손
열차 SIM에서 통신을 중단한다. 양호할것 차상제아장치는 선행열차의 무 결성을 확인하고 비상정지를 요 MMI 화면 표시 확인 청한다. 열차 정지를 확인한다.
1.3 Train operation management
1.3.1 Train driving mode change
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 OFF 모드
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 OFF 모드를 선택 한다. 열차 SIM 선택 확인 양호할것 차상제어장치는 운영모드를 OFF MMI 화면 표시 확인 양호할것 모드로 변경한다. 2 혼용(MM) 모드 차상제어장치는 열차 정지를 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 MM 모드를 선택 열차 SIM 선택 확인 양호할것 한다. 차상제어장치는 운영모드를 MM 모드로 변경한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 3 완전수동 모드
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 FM 모드를 선택 한다. 열차 SIM 선택 확인 양호할것 차상제어장치는 운영모드를 FM DMI 화면 표시 확인 양호할것 모드로 변경한다. 4 기지 모드 차상제어장치는 열차 정지를 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 YARD 모드를 선 열차 SIM 선택 확인 양호할것 택한다. 차상제어장치는 운영모드를 YARD 모드로 변경한다. DMI 화면 표시 확인 양호할것 5 수동운전 모드
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 ATPM 모드를 선 택한다. 열차 SIM 선택 확인 양호할것 차상제어장치는 운영모드를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATPM 모드로 변경한다. 6 자동운전 모드
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순번 구분 점검항목 기준 결과 차상제어장치는 열차 정지를 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 AUTO 모드를 선 열차 SIM 선택 확인 양호할것 택한다. 차상제어장치는 운영모드를 AUTO 모드로 변경한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 7 무인회자 모드
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 무인회차 모드를 선택한다. 열차 SIM 선택 확인 양호할것 차상제어장치는 운영모드를 무 DMI 화면 표시 확인 양호할것 인회차 모드로 변경한다. 8 대기 모드 차상제어장치는 열차 정지를 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 Standby 모드를 열차 SIM 선택 확인 양호할것 선택한다. 차상제어장치는 운영모드를 Standby 모드로 변경한다. DMI 화면 표시 확인 양호할것
9 무인운전 모드
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 무인운전 모드를 선택한다. 열차 SIM 선택 확인 양호할것 차상제어장치는 운영모드를 무 DMI 화면 표시 확인 양호할것 인운전 모드로 변경한다.
1.3.2 Traffic direction reversal
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방향 변경
차상제어장치는 열차 정지를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. ATS에서 열차 이동방향 명령을 전송한다. ATS SIM 선택 확인 양호할것 차상장치는 이동방향 명령을 수신하고 자동으로 이동방향을 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 변경한다. MMI에 열차 방향 변경을 표시한 다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 열차 방향 변경 메시지를 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 전송한다.
1.4 Ensure safe train departure
1.4.1 Authorize station departure(safe related conditions)
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다.
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순번 구분 점검항목 기준 결과 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 출입문 확인
차상제어장치는 열차 ATO 모드 MMI 화면 표시 확인 양호할것 를 확인한다. 차상제어장치는 열차 정차를 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 출입문 MMI 화면 표시 확인 양호할것 상태를 확인한다. 차상제어장치는 열차 출발을 허가한다 MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.4.2 Authorize station departure(operational related conditions)
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 출발조건 확인 차상제어장치는 열차 ATO 모드 를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 정차를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차 EB 상태를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 화재 또 MMI 화면 표시 확인 양호할것 는 연기발생 상태를 확인한다. 차상제어장치는 열차 출발을 허가한다 MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.4.3 Command station departure
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 출발 허가 차상제어장치는 열차 ATO 모드 를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 정차를 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차 출입문 상태를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 EB 상태를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차 화재 또 는 연기발생 상태를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 출발을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 허가한다
1.4.4 Authorize departure between stations
순번 구분 점검항목 기준 결과
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순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 재 출발 허가 차상제어장치는 열차 ATO 모드 를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 역간 열차 정 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차를 확인한다. 차상제어장치는 열차 출입문 상태를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 EB 상태를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차 화재 또 는 연기발생 상태를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 재출발을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 허가한다
1.5 Train Location Determination
1.5.1 Train location initialization
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 제어영역 기동시 장비 전원 램프 확인 차상제어장치 전원을 인가한다. DMI 기동 확인 양호할것 차상제어장치는 기동을 완료한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 후 열차 위치를 초기화 한다. 2 제어영역 진입시 차상제어장치가 제어영역 진입 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 확인한다. 차상제어장치는 제어영역 진입 을 확인한 후 열차 위치를 초기 MMI 화면 표시 확인 양호할것 화 한다. 3 제어영역 내 고장복구시 차상제어장치 고장을 복수한다 MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 고장 복구를 완료한 후 열차 위치를 초기화 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.5.2 Train length determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 조회
MMI 화면에서 열차정보 화면 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 선택한다. MMI 화면에서 열차 길이를 확 인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 2 수정
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순번 구분 점검항목 기준 결과 MMI 화면에서 열차 길이 변경 을 선택한다. MMI 화면 표시 확인 MMI 숫자 패널에서 열차 길이 를 입력한 후 확인을 선택한 MMI 화면 입력 확인 양호할것 다. MMI 화면에서 열차 길이를 확 인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.5.3 Train location calculation
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 위치 계산 차상제어장치는 열차 주행을 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 TACHO 정보를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 수신하여 열차 위치를 계산한다. 차상제어장치는 TAG 정보를 수 신하여 오차를 보상한 열차 위 DMI 입력화면 현시 양호할것 치를 계산한다. MMI에 열차 위치 정보를 표시 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한다. ATS로 열차 위치 정보 메시 지를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 2 TAG 오류
차상제어장치는 열차 주행을 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 지상 SIM 모듈에서 TAG ID를 오류로 전송한다. 지상 SIM 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 수신한 TAG ID DMI 입력화면 현시 양호할것 가 상이한 경우 EB를 출력한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 3 TAG 미인식 차상제어장치는 열차 주행을 확인한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 지상 SIM 모듈에서 TAG 정보 지상 SIM 표시 확인 양호할것 전송을 중단한다. 차상제어장치는 TAG 정보 1회 미 인식을 확인한다. DMI 입력화면 현시 양호할것 차상제어장치는 TAG 정보 2회 DMI 입력화면 현시 미 인식을 확인하고 EB를 출력 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.5.4 Position report
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 위치 보고
차상제어장치 열차 주행을 확 지상 SIM 표시 확인 양호할것 인한다. 차상제어장치는 주기적으로 노 선에 운행중인 BCT 차상장치로 DMI 화면 표시 확인 양호할것 위치 정보를 전송한다.
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1.5.5 Parted train detection
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 기동
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 열차 분리 정보를 설정한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차 분리를 DMI 입력화면 현시 양호할것 확인한 후 EB를 출력한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 MMI에 열차 무결성 정보를 표시 한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 열차 무결성 정보 메 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 시지를 전송한다.
1.6 Limit of movement protection and target point determination
1.6.1 Limit of movement authority determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 이동권한 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 선로전환기 상태를 확인하여 안전한 전방진 MMI 화면 표시 확인 양호할것 로의 한계를 확인한다. 차상제어장치에서 선행열차의 점유구간을 확인하여 안전한 열 차 간격에 기반을 둔 한계를 확 MMI 화면 표시 확인 양호할것 인한다. 차상제어장치에서 선로의 끝을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인하여 한계를 확인한다. 차상제어장치에서 방호 구간을 확인하여 한계를 한계를 확인한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. MMI에 열차 이동권한 정보를 표 MMI 화면 표시 확인 양호할것 시한다. ATS로 열차 이동권한 정보 메시지를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 2 이동권한 증가 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 전방 상황이 변경되어 이동 권한 증가가 요구 MMI 화면 표시 확인 양호할것 되는 경우 한계를 변경한다. MMI에 열차 이동권한 정보를 표 시한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 열차 이동권한 정보 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 메시지를 전송한다. 3 이동권한 철회
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치에서 전방 상황이 MMI 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 변경되어 이동 권한 축소가 요구 되는 경우 한계를 철회한다. MMI에 열차 이동권한 정보를 표 MMI 화면 표시 확인 양호할것 시한다. ATS로 열차 이동권한 정보 메시지를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.6.2 Target point determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 정지 목표 설정
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치에서 이동권한을 기반하여 열차의 정지목표점 거 MMI 화면 표시 확인 양호할것 리 정보를 설정한다. MMI에 열차 정지목표점 기리 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정보를 표시한다.
1.7 ATP Profile Determination
1.7.1 Permanent infrastructure speed limits
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 노선 허용속도 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 노선 정보를 기반으로 선로 위치별 최대 허용 MMI 화면 표시 확인 양호할것 속도를 결정하여 표시한다.
1.7.2 Permanent train speed limits
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 열차 최대속도
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 철도 차량의 유형에 맞는 최대 운전속도를 결 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정하여 여 표시한다.
1.7.3 Permanent infrastructure data base
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순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 노선 정보 MMI에서 노선 정보 화면을 선택 한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 MMI에서 지상자 정보를 선택한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다 MMI에서 노선 구배 정보를 선택 한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.7.4 Temporary infrastructure speed limits
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 설정 차상제어장치에서 전원 기동을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 임시속도제한 설정 메 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 시지를 전송한다. 차상제어장치에서 임시속도 설 정하여 MMI에 표시한다. MMI 입력화면 현시 양호할것 ATS에 임시속도제한 설정 정보 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 를 전송한다, 2 중복 설정 차상제어장치에서 전원 기동을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 동일 구역에 대한 임 시속도제한 설정 메시지를 다시 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 전송한다. 차상제어장치에서 동일한 임시 속도 설정 중 가장 제한적인 임 시속도를 선택하여 MMI에 표시 MMI 입력화면 현시 양호할것 한다. ATS에 임시속도제한 설정 정보 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 를 전송한다, 3 해제 차상제어장치에서 전원 기동을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 임시속도제한 해제 메 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 시지를 전송한다. 차상제어장치에서 임시속도제 한을 해제하고 MMI에 표시한다. MMI 입력화면 현시 양호할것 ATS에 임시속도제한 설정 정보 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 를 전송한다,
1.7.5 Temporary train speed limits
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 열차 임시속도제한
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순번 구분 점검항목 기준 결과 차상제어장치에서 전원 기동 을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 열차에서 degrade 상황 발생을 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 전송한다. 차상제어장치는 degrade 상황을 고려하여 열차의 임시속도를 설 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정하고 MMI에 표시한다. ATS에 임시속도제한 설정 정보 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 를 전송한다,
1.7.6 Static speed profile determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 정적 프로파일 결정
차상제어장치에서 전원 기동을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차 데이터 및 인프라 데이터를 기반으로 정 적 프로파일을 결정하여 MMI에 MMI 화면 표시 확인 양호할것 표시한다. 2 정적 프로파일 속도 감속
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 정적 열차속도프 로파일이 더 낮은 속도 수준으 로 감소하는 경우 선두차량 진입 전 허용속도를 넘지 않도록 정적 MMI 화면 표시 확인 양호할것 프로파일을 계산하여 MMI에 표시한다. 3 정적 프로파일 속도 증가
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 정적 열차속도프 로파일이 더 높은 속도 수준으 로 증가하는 경우 후미차량 진입 하기 전까지 허용속도를 넘지 MMI 화면 표시 확인 양호할것 않도록 정적 프로파일을 계산하 여 MMI에 표시한다.
1.7.7 Dynamic speed profile determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 속도제한에 대한 제동 프로파일 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 임시속도 제한 메시지 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 를 전송한다. 차상제어장치에서 선로 데이터 및 열차 데이터를 적용하여 속도 MMI 화면 표시 확인 양호할것 제한에 따른 제동프로파일을 계
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순번 구분 점검항목 기준 결과 산하여 MMI에 표시한다. 2 목표지점에 대한 제동 프로파일
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. ATS에서 이동권한 취소 메시지 를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 선로 데이터 및 열차 데이터를 적용하여 목표 MMI 화면 표시 확인 양호할것 지점 변경에 따른 제동프로파일 을 계산하여 MMI에 표시한다.
1.8 Actual Train Speed/Train Travel Direction Determination
1.8.1 Train speed determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 속도 결정 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 두 대의 TACHO 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 정보를 정상으로 제공한다. 차상제어장치는 2대의 TACHO 정보를 비교하여 허용치 이내인 경우 열차 속도를 결정하여 MMI 화면 표시 확인 양호할것 MMI에 표시한다. 2 속도 결정 오류
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 1 대의 TACHO 정 보는 정상, 1대의 TACHO 정보 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 는 오류로 제공한다. 차상제어장치는 2대의 TACHO 정보를 비교하여 허용치를 초과 MMI 화면 표시 확인 양호할것 하는 경우 EB를 출력한다.
1.8.2 Zero speed state determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 영속도 결정
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 열차의 속도를 감 속하여 정차한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 허용한도 이 내의 속도인 경우 영 속도를 결 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정하여 MMI에 표시한다.
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1.8.3 Train travel direction determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 전진 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 열차를 전진방향 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 으로 주행한다. 차상제어장치는 TACHO 정보를 기반으로 열차가 전진방향을 인 MMI 화면 표시 확인 양호할것 지하고 MMI에 표시한다. 2 후진
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 열차를 후진방향 으로 주행한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 TACHO 정보를 기반으로 열차가 후진방향을 인 MMI 화면 표시 확인 양호할것 지하고 MMI에 표시한다.
1.9 Supervise/Enforce Authorized Speed and Travel Direction
1.9.1 Authorized Speed Determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 허용속도 결정 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 동적 속도프로파 일로부터 열차의 허용된 속도 MMI 화면 표시 확인 양호할것 제한을 결정하여 MMI에 표시한 다.
1.9.2 Supervise/enforce authorized speed
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 경고
차상제어장치에서 열차 주행 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 확인한다. 열차 SIM에서 속도를 서서히 증 가시킨다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차속도가 허용속도에 근접하는 경우 경고 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정보를 MMI에 표시한다. 2 FSB 출력
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순번 구분 점검항목 기준 결과 열차 SIM에서 속도를 계속하여 증가시킨다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 열차속도가 FSB 프로파일을 초과하는 경우 FSB MMI 화면 표시 확인 양호할것 를 출력한다. 차상제어장치는 열차속도가 감속하여 FSB 프로파일 미만으 로 복귀하면 자동으로 FSB 출력 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 해제한다. 3 EB 출력
열차 SIM에서 속도를 계속하여 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 증가시킨다. 차상제어장치는 열차속도가 EB 프로파일을 초과하는 경우 EB를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 출력한다. ATS에 EB 출력 정보를 전송한 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 열차속도가 감속하여 영속도가 되는 경우 MMI 화면 표시 확인 양호할것 EB 출력을 해제한다. ATS에 EB 해제 정보를 전송한 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 다.
1.9.3 Supervise/enforce train roll back and reverse movement
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 롤백
차상제어장치에서 열차 주행 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 확인한다. 열차 SIM에서 상구배에서 롤백 으로 진행한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 퇴행거리가 2m 를 초과하는 경우 EB를 출력하 MMI 화면 표시 확인 양호할것 고 MMI에 표시한다. ATS에 롤백에 의한 EB 출력을 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 2 퇴행
차상제어장치에서 열차 주행 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 확인한다. 열차 SIM에서 퇴행으로 진행한 다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 퇴행거리가 2m 를 초과하는 경우 EB를 출력하 MMI 화면 표시 확인 양호할것 고 MMI에 표시한다. ATS에 퇴행에 의한 EB 출력을 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.10 Door Control Interlocks
1.10.1 Door open interlocks train doors
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다.
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순번 구분 점검항목 기준 결과 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 출입문 개발
열차 SIM에서 출입문 개방을 선 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다.. 차상제어장치는 열차가 영속도 상태 검지를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 정위치 정차 MMI 화면 표시 확인 양호할것 여부를 확인한다 차상제어장치는 출입문 개방 방향을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 출입문 개방을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 허가한다. 열차 SIM에서 출입문 개방을 확 인한다.. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 ATS에 출입문 개방 정보를 전송 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.10.2 Door open interlocks platform doors
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 PSD 개방
열차 SIM에서 출입문 개방을 선 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다.. 차상제어장치는 정위치 정차 여부를 확인한다 MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 PSD 개방을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 허가한다. PSD SIM에서 PSD 개방을 확인한다.. PSD SIM 화면 표시 확인 양호할것 ATS에 PSD 개방 정보를 전송 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.10.3 Disable train door opening
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 출입문 방호
열차 SIM에서 출입문 닫힘을 선 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다.. 열차 SIM에서 출입문 개방을 확 인한다.. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 출입문 닫힘을 수신한 후 출입문 개방을 방호한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다.
1.10.4 Disable PSD opening
순번 구분 점검항목 기준 결과
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순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 PSD 방호 열차 SIM에서 출입문 닫힘을 선 택한다.. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 PSD SIM에서 PSD 개방을 PSD SIM 화면 표시 확인 양호할것 선택한다.. 차상제어장치는 PSD 닫힘을 수 신한 후 PSD 개방을 방호한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.10.5 Response to loss of PSD status
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 PSD 감시 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 진입하는 역에 정차 열차가 없는 경우 PSD 상 MMI 화면 표시 확인 양호할것 태를 감시하여 MMI에 표시한 다. ATS에 PSD 상태를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 2 PSD 방호 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 PSD SIM에서 PSD 개방을 PSD SIM 화면 표시 확인 양호할것 선택한다. 차상제어장치는 진입하는 역에 정차 열차가 없을 때 PSD 가 개 방을 검지하고 방호구역을 설정 MMI 화면 표시 확인 양호할것 하여 MMI에 표시한다. ATS에 PSD 개방에 따른 방호 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 구역 설정을 전송한다.
1.10.6 Door open interlock override
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 개방 우회
열차 SIM에서 출입문 열림을 선 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다.. 열차 SIM에서 출입문 닫힘을 유 지한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 출입문 개방 오버라이 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 드를 선택한다. 차상제어장치는 출입문 오버라 이드를 확인하고 출입문 개방 연 MMI 화면 표시 확인 양호할것 동을 우회한다.
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1.10.7 Departure interlock override
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 출발 우회 열차 SIM에서 출입문 닫힘을 선 택한다.. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 열차 SIM에서 출입문 개방을 유 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 지한다 ATS에서 출발 인터록 오버라이 드를 선택한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 출발 오버라이드 를 확인하고 출발 연동을 우회 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한다.
1.10.8 Response to loss of train door status between stations
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 기동
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 열차 SIM에서 출입문 개방을 선 택한다. 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 역간 출입문 MMI 화면 표시 확인 양호할것 개방을 확인하고 EB를 출력한다. ATS에 EB 출력을 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.10.9 Verify train precision stop
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 정위치 정차
차상제어장치에서 열차 정차 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 열차의 영 속 도를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 PSM 센서 정보 로 정차지점의 허용한계를 확인 MMI 화면 표시 확인 양호할것 하여 MMI에 표시한다.
1.11 Report Train Status
순번 구분 점검항목 기준 결과
1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다.
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순번 구분 점검항목 기준 결과 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 상태 보고
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 주기적으로 열 차의 운전모드, 속도, 제동체결상 태, 고장정보, 화재, 출입문 상 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 태 등의 정보를 ATS로 전송한다.
1.12 Failure Management
1.12.1 Protection of train with loss of the position report
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 추적 실패
차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. SIM에서 선행열차 위치보고를 중단한다. SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 선행열차 수신 오류를 확인하고 이전의 정보를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 토대로 안전하게 정차한다. ATS로 선행열차 위치추적 실패 정보를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.13 Management of emergency situations
1.13.1 React to detected train equipment failure
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 고장 감시 차상제어장치는 열차 주요 장 비의 고장을 감시한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 열차 주요 장비의 고장 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 정보를 전송한다.
1.13.2 React to detected fire/smoke
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 화재 감시
차상제어장치는 화재/연기 상태 MMI 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 를 감시한다. ATS로 화재/연기 상태 정보를 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 전송한다.
1.13.3 React to emergency brake command
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 ATS 명령
ATS SIM에서 EB 명령을 선 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다. 차상제어장치는 ATS EB 명령을 수신하는 경우 EB를 출력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 2 열차 분리 검지
열차 SIM에서 열차 분리를 선택 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다. 차상제어장치는 열차분리를 검 지한 경우 EB를 출력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 3 출입문 상태 정보 손실
열차 SIM에서 출입문 상태 전송 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 을 중단한다. 차상제어장치는 출입문 상태 정보 손실을 검지한 경우 EB를 MMI 화면 표시 확인 양호할것 출력한다. 4 롤백/역주행
열차 SIM에서 역주행을 진행한 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 역주행을 검지 한 경우 EB를 출력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 5 제한속도 초과
열차 SIM에서 제한속도를 초과 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 하여 진행한다. 차상제어장치는 제한속도 초과 를 검지한 경우 EB를 출력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
1.13.4 Reset of emergency brakes
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 ATS EB 해제 차상제어장치의 EB 출력 후 열차 정차를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 EB 해제 명령을 선택 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다. 차상제어장치는 EB 해제 명령을 수신하는 경우 EB를 해제한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 2 기관사 EB 해제
차상제어장치의 EB 출력 후 열차 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정차를 확인한다. 열차 SIM에서 EB 해제 버튼을 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 취급한다 차상제어장치는 EB 해제 버튼을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 수신하는 경우 EB를 해제한다.
1.13.5 Protect zones
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방호 설정 차상제어장치는 설정된 방호영 역 내의 열차들에게 EB 명령을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 전송한다. 차상제어장치는 설정된 방호영 역으로 접근하는 열차에게 단축 MMI 화면 표시 확인 양호할것 된 이동허가를 전송한다.
1.13.6 Prevent collision with obstacles
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방호 설정 선로변 설비에서 장애물 침입 이 보고되면 방호구역을 설정하 MMI 화면 표시 확인 양호할것 고 MMI에 표시한다. ATS로 방호구역 설정 정보를 전 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 송한다.
1.13.7 React on emergency stop request from platform
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방호 설정 ATS에서 역 플랫폼 비상정지 요 청을 수신한 경우 방호구역을 설 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정하고 MMI에 표시한다. ATS로 방호구역 설정 정보를 전 송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.13.8 Protect staffs on the track
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1 기동 ATS에서 선로 작업자 보호를 위 한 방호구역 설정을 수신한 경우 방호구역을 설정하고 MMI에 MMI 화면 표시 확인 양호할것 표시한다. ATS로 방호구역 설정 정보를 전 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 송한다.
1.13.9 Protection by operator
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방호 설정 ATS에서 방호 영역을 수신한 경 우 방호구역을 설정하고 MMI에 MMI 화면 표시 확인 양호할것 표시한다. ATS로 방호구역 설정 정보를 전 송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.13.10 Supervise emergency brake requests
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 EB 체결 ATS에서 EB 체결 명령을 수신 한 경우 EB를 출력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 EB 체결 정보를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 2 EB 해제
ATS에서 EB 해제 명령을 수신 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한 경우 EB를 해제한다. ATS로 EB 해제 정보를 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
1.13.11 Driver MMI
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1 정보 표시
차상제어장치는 MMI에 ATP 상 MMI 화면 표시 확인 양호할것 태를 표시한다.
2 정보 입력 차상제어장치는 MMI를 통해 운 전자 입력정보를 입력한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
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2. EI 기능 시험
2.1 Limit of safe route determination
2.1.1 Route control interlocks
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1 진로 제어 ATS는 해당열차의 진로정보를 전송한다 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 ATS로부터 진로 MMI 화면 표시 확인 양호할것 명령을 수신 받는다 차상제어장치는 PM의 제어가 가 능한 경우 OC로 Key 값을 요청 MMI 화면 표시 확인 양호할것 한다. OC는 Key 값 요청을 수신한 경 OC SIM 화면 표시 확인 양호할것 우 Key 값을 전송한다. 차상제어장치는 OC로부터 Key 값을 수신하고 Key 값을 이용 하여 해당 PM의 쇄정상태 설정 MMI 화면 표시 확인 양호할것 및 제어 명령을 전송한다. OC는 제어명령을 수신하는 경우 OC SIM 화면 표시 확인 양호할것 해당 PM 제어를 수행한다. 차상제어장치는 PM 제어 상태를 MMI에 표시한다 MMI 화면 표시 확인 양호할것 ATS로 PM의 제어상태를 전송한 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 다 2 진로 제어 불가 ATS는 해당열차의 진로정보를 전송한다 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 ATS로부터 진로 MMI 화면 표시 확인 양호할것 명령을 수신 받는다 차상제어장치는 PM의 상태가 쇄 정 또는 고장의 경우 MMI에 해 MMI 화면 표시 확인 양호할것 당 상태를 표시한다 ATS로 PM의 제어불가 상태를 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 전송한다 3 진로 해정 차상제어장치는 PM의 관할 영역 을 완전히 통과한 후 Key 값을 이용하여 해정 명령을 전송한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. OC는 Key 값 요청을 수신한 경 OC SIM 화면 표시 확인 양호할것 우 Key 값을 접수한다. ATS로 PM의 제어상태를 전송한 다 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
2.1.2 Disable route unlock/route unlock override
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
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순번 구분 점검항목 기준 결과
1 해제 ATS는 구성된 진로의 해정 명령 을 전송한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 ATS의 진로 해 정 명열을 수신한 경우 제동거 리를 고려하여 분기영역에 진입 MMI 화면 표시 확인 양호할것 하지 않음을 확인하여 진로를 해 정한다. 차상제어장치는 진로 해정에 따른 이동권한을 갱신한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 2 거절
ATS는 구성된 진로의 해정 명령 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 을 전송한다. 차상제어장치는 ATS의 진로 해 정 명열을 수신한 경우 제동거 리를 고려하여 분기영역 침범하 MMI 화면 표시 확인 양호할것 는 경우 진로 해정 요청 거절을 전송한다. ATS는 진로해정요청 거절 메시 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 지를 수신한다.
2.1.3 Route/switch status information
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 상태 보고 차상제어장치는 진로 구성에 따른 진로정보, 진로쇄정 정보, MMI 화면 표시 확인 양호할것 분기기 상태 정보를 ATS로 주기 적으로 전송한다. ATS는 진로상태보고 메시지를 수신한다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것
2.1.4 Loss of switch status
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 방호 차상제어장치는 분기기 상태정 보 수신이 없는 경우 해당 구역 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 방호하여야 한다. ATS로 분기기 상태 미확인에 따 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 른 방호구역 설정을 전송한다.
3. ATO 기능 시험
3.1 Awake train / set trains to sleep
3.1.1 Awake train
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순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 Awake 열차 SIM에서 AUTO 모드를 선 택한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 ATS에서 Awake 명령을 선택 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 한다. 차상제어장치는 Awake 명령을 수신하는 경우 TCMS로 Awake MMI 화면 표시 확인 양호할것 명령을 전송한다. 열차 SIM에서 Awake 수신을 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다
3.1.2 Set trains to sleep
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 기동
열차 SIM에서 AUTO 모드를 선 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 택한다 ATS에서 Sleep 명령을 선택한 다. ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 Sleep 명령을 수 신하는 경우 TCMS로 Awake 명 MMI 화면 표시 확인 양호할것 령을 전송한다. 열차 SIM에서 Sleep 수신을 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것
3.2 Determine train's ATO profile
3.2.1 ATO profile determination
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 ATO 프로파일 생성 열차 SIM에서 AUTO 모드를 선 택한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 정차지점을 반 영하여 ATO 프로파일을 생성한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 운전모드를 확 인하여 ATO 프로파일을 생성한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 제동성능을 반 영하여 ATO 프로파일을 생성한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 저크제한을 반 영하여 ATO 프로파일을 생성한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다. 차상제어장치는 열차 시격조절을 MMI 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 반영하여 ATO 프로파일을 생성 한다. 차상제어장치는 철도차량 반응 시간을 반영하여 ATO 프로파일 MMI 화면 표시 확인 양호할것 을 생성한다. 차상제어장치는 ATS로부터 다음 역 정차 명령을 반영하여 ATO MMI 화면 표시 확인 양호할것 프로파일을 생성한다. 차상제어장치는 ATS로부터 다음 역 통과 명령을 반영하여 ATO MMI 화면 표시 확인 양호할것 프로파일을 생성한다. 차상제어장치는 역간 정차시 출발허가를 수신하면 열차를 출 발시키도록 ATO 프로파일을 생 MMI 화면 표시 확인 양호할것 성한다.
3.3 Inching Control
3.3.1 ATO Inching
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 정위치정차 지점 이전 정차
열차 SIM에서 정차지점 이전에 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정차한다. 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 자동으로 전진 하여 정위치정차 지점에 정차한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다.
2 정위치정차 지점 통과 정차 열차 SIM에서 롤백 허용한계 미 만에서 정차지점을 통과하여 정 MMI 화면 표시 확인 양호할것 차한다. 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다 차상제어장치는 롤백 허용한계 미만으로 통과한 것을 확인한 후 자동으로 후진하여 정위치정차 MMI 화면 표시 확인 양호할것 지점에 정차한다.
3.3.2 ATS Inching
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 요청 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 ATO Inching 수 행 후 열차가 정위치에 정차하지 MMI 화면 표시 확인 양호할것 못한 경우 ATS로 원격 인칭을
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순번 구분 점검항목 기준 결과 요청을 전송한다. 2 대기 차상제어장치는 ATO 원격인칭 을 요구한 후 ATO 인칭 명령이 MMI 화면 표시 확인 양호할것 수신될 때 까지 대기한다. 3 ATS Inching ATS에서 차상제어장치의 원격인 칭 요청을 수신한 경우 ATO 인 ATS SIM 화면 표시 확인 양호할것 칭 명령을 전송한다. 차상제어장치는 ATO 인칭 명령 을 수신한 후 정차위치를 확인하 MMI 화면 표시 확인 양호할것 여 자동으로 정위치정차 지점에 정차한다.
3.4 Regulate Train Speed
3.4.1 Regulate train speed
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 가속 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 열차 주행을 MMI 화면 표시 확인 양호할것 확인한다. 차상제어장치는 운행 속도 프 로파일에 따라 가속이 요구되는 경우 견인장치로 가속 신호를 송 MMI 화면 표시 확인 양호할것 출하여야 한다. 2 감속
열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다 차상제어장치에서 열차 주행을 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 운행 속도 프 로파일에 따라 감속이 요구되는 MMI 화면 표시 확인 양호할것 경우 제동장치로 상용제동으로 감속 신호를 송출하여야 한다.
3.5 Door control
3.5.1 Command doors opening
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 자동
열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다 차상제어장치에서 열차의 정위 MMI 화면 표시 확인 양호할것
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순번 구분 점검항목 기준 결과 치 정차를 확인한다. 차상제어장치는 출입문이 자동 열림으로 설정된 경우 출입문 및 MMI 화면 표시 확인 양호할것 PSD 열림 신호를 송출한다. 2 수동 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 열차의 정위 MMI 화면 표시 확인 양호할것 치 정차를 확인한다. 차상제어장치는 출입문이 수동 열림으로 설정된 경우 기관사의 출입문 개방 요청을 확인한 후 MMI 화면 표시 확인 양호할것 출입문 및 PSD 열림 신호를 송 출한다. 3 ATS 명령
열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다 차상제어장치에서 열차의 정위 치 정차를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 출입문이 자동 열림으로 설정된 상태에서 ATS 의 출입문 열림 요청이 있는 경 MMI 화면 표시 확인 양호할것 우 출입문 및 PSD 열림 신호를 송출한다. 4 동기화 차상제어장치는 출입문과 PSD 열림의 동기화를 감시하여야 한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다.
3.5.2 Command doors closing
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 1 수동 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 열차의 정위 MMI 화면 표시 확인 양호할것 치 정차를 확인한다. 차상제어장치는 출입문이 수동 닫힘으로 설정된 경우 기관사의 출입문 닫힘 요청을 확인한 후 MMI 화면 표시 확인 양호할것 출입문 및 PSD 닫힘 신호를 송 출한다. 3 ATS 명령
열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 인한다 차상제어장치에서 열차의 정위 치 정차를 확인한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 출입문이 자동 닫힘으로 설정된 상태에서 ATS 의 출입문 닫힘 요청이 있는 경 MMI 화면 표시 확인 양호할것 우 출입문 및 PSD 닫힘 신호를 송출한다. 3 동기화 차상제어장치는 출입문과 PSD 닫힘의 동기화를 감시하여야 한 MMI 화면 표시 확인 양호할것 다.
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3.5.3 Train door operation disabled without PSD
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 특정 출입문 고장 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 열차의 정위 MMI 화면 표시 확인 양호할것 치 정차를 확인한다. 차상제어장치에서 특정 출입문 의 고장에 의해 수동 정지가 있 어도 정상적으로 전체 출입문 MMI 화면 표시 확인 양호할것 자동 열림/닫힘을 수행한다.
3.5.4 Train door operation disabled with PSD
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 특정 출입문 세트 고장 열차 SIM에서 AUTO 모드를 확 인한다 열차 SIM 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치에서 열차의 정위 MMI 화면 표시 확인 양호할것 치 정차를 확인한다. 차상제어장치에서 특정 출입문 세트의 고장에 의해 수동 정지가 있어도 정상적으로 전체 출입문 MMI 화면 표시 확인 양호할것 자동 열림/닫힘을 수행한다.
3.6 Driver MMI
3.6.1 Driver MMI
순번 구분 점검항목 기준 결과 1. 특별한 언급이 없는 한 이전 검사에 이어서 검사를 실시한다. 2. 차상제어장치 메인 전원이 인가된 상태에서 실시한다. 3. ATS, 열차, OC 등의 외부 장치는 시뮬레이션 프로그램을 활용한다.
1 정보 표시
차상제어장치는 MMI에 ATO 상 MMI 화면 표시 확인 양호할것 태를 표시한다. 차상제어장치는 MMI에 다음 정 차역 정보를 표시한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것 차상제어장치는 MMI에 종착역 MMI 화면 표시 확인 양호할것 정보를 표시한다. 차상제어장치는 MMI에 가속 또 는 감속 상태를 표시한다. MMI 화면 표시 확인 양호할것
2 정보 입력
차상제어장치는 MMI를 통해 운 MMI 화면 표시 확인 양호할것 전자 입력정보를 입력한다.
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제4장
목표 달성도 및 관련분야에의 기여도
제1절 목표 달성도 제2절 관련분야에의 기여도 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도
제1절 목표 달성도
1. 성과목표 대비 추진실적
성과목표 성과지표 추진실적 달성율
(1) 국내외 현황분석 ∙국외현황 - 미국의 CBTC 프로젝트, 유럽의 ETCS 프로젝트, 중국의 CTCS 프로젝트 분석 - Alstom의 차세대 CBTC 프로젝트 ∙국내현황 - 열차제어시스템 연구개발 현황분석 : 한국형 무선통신기반 열차제어시스템 (KRTCS) 개발 현황 등
(2) 시스템 개발범위 및 방안도출 ∙개발범위 - ATP/ATO/EI 기능을 포함하는 BCT 차상시스템
∙적용범위 - 도시철도 노선에 적용 - 기존 열차제어시스템과 연계운행 BCT 구현을 □열차자율주행제어 - 제어범위 : 영업선로, 회차구역, 정차구역, 환승 위한 핵심기술 시스템 개발전략수 100% 선로, 세차장 등 포함 설계 립 ∙개발방안 - BCT 구현을 위한 열차자율주행 제어핵심기술을 포함한 차상시스템 설계 및 구현 - 시뮬레이터를 이용한 차상시스템 기능 및 성능 검증
(3) 시스템 개발요구사양 도출 ∙ 시스템 정의 사양도출 - 시스템 개요 - 시스템 성능요구사양 - 시스템 안전요구사양 - 시스템 환경요구사양 - 시스템 기능요구사양
[증빙] 시스템 정의 사양서(SDS: System Definition
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
Specification)
<중략>
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
(1) 기존 MANET과 VANET 사례분석
∙MANET 사례분석 -지계를 고려해 무결성을 향상시킨 이웃노드 탐지 기법 -에너지 소모를 최소화하는 이웃노드 탐지기법 -이웃노드 탐지 및 위치정보 검증기법
∙VANET 사례분석 -보안을 고려한 이웃 차량의 위치 탐지 기법 -차량 이동패턴을 고려한 802.11p 연결 간소화 프 로토콜
(2) 이동통신 M2M Solution 분석 ∙LTE D2D (Device to Device) 기법 -Device-to-device(D2D)통신은 LTE 네트워크의 성 능을 향상시키기 단말들이 기지국을 거치지 않고 통신하는 기법으로 기지국의 주도하에 각 단말의 위치정보를 기반으로 이웃한 단말간 이웃노드 탐 지기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음. -Inband D2D는 cellular spectrum을 사용하는 통 신으로 Underlay와 Overlay로 구분됨. -Underlay D2D 통신은 cellular와 D2D통신이 같은 무선자원을 공유하지만 overlay D2D 통신은 전용 □열차간 연결 무결 cellular 자원이 주어지게 됨. 성 확보시스템 설 -이때 Inband D2D통신을 사용하면 무선자원을 재 100% 계 사용하고 D2D 사용자에게 적용 무선자원을 할당 함으로써 주파수이용의 효율성을 향상시킬 수 있 음. -하지만 D2D와 cellular통신이 같은 무선자원을 공 유하기 때문에 간섭이 발생할 수 있다는 단점이 존재 -Outband D2D는 D2D와 cellular통신간의 발생하 는 간섭을 제거하기 위해서 제안되었으며 unlicensed spectrum을 이용. -이때 unlicensed spectrum를 사용하는 것은 추가 적인 인터페이스와 Wi-Fi Direct, Bluetooth같은 기술을 요구함. -하지만 허가되지 않은 주파수를 사용할 경우, 통 제할 수 없는 특성 때문에 controlled D2D와 autonomous D2D로 구분이 되어 연구가 진행되 고 있음.
∙Spectrum efficiency -현재 적절한 간섭관리, 자원할당 그리고 network coding기법을 사용함으로써 간섭을 줄여 spectrum의 효율성을 향상시킨 연구가 있음.
∙Energy efficiency -에너지 효율성을 높이기 위해서 cellular와 D2D모 드를 switch하여 향상된 에너지를 얻는 많은 알
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
고리즘이 제안
∙Performance with QoS/Power constraints -많은 연구들은 QoS를 보장하고 제약되는 에너지 를 고려하여 performance를 향상시키는 연구가 진행되고 있음.
(3) 시스템 개발요구사항 작성 ∙임무의 시작에 따른 열차 등록 -열차의 기동시 노선 상에 운행하고 있는 열차에 게 자신을 등록 -기동된 열차는 노선 상에 운행하고 있는 열차로 부터 운행정보 요청 -노선 상에 운행하고 있는 열차는 운행정보 요청 메시지를 수신하게 되면 자신의 운행정보를 제공 -열차는 등록정보를 운전자 MMI 및 ATS 관제로 제공
∙열차간 정보의 송수신 -열차는 주기적으로 노선상에 운행하고 있는 열차 에게 자신의 정보를 제공 -열차는 해당정보를 수신하여 운행정보에 반영 -열차는 특정 열차의 주기적인 정보제공이 두절되 었음을 판단
∙선행열차 탐색 -열차는 주기적으로 수신되는 운행정보를 통해 자 신의 주행방향과 경로 상에 가장 가까운 선행열 차를 결정 -열차의 합류 또는 분기상황에서 새로운 선행열차 를 결정
∙선행열차 탐색의 무결성 확인 -열차는 탐색된 선행열차의 무결성을 확인 -열차는 선행열차의 무결성이 훼손된 경우 즉시 안전하게 열차를 정지
∙열차의 고장상황 -열차의 고장상황으로 인해 운행불가인 경우 고장 열차의 후행열차와 선행열차 간 연결을 재구성
∙열차의 운행 종료에 따른 열차 등록 해제 -열차의 운행 종료시 노선상에 운행하고 있는 열 차에게 자신의 등록 해제를 요청 -모든 열차로부터 등록해제에 대한 승인 메시지를 수신할 때까지 해당 요청을 반복 -열차의 해제정보를 운전자 MMI 및 ATS 관제로 제공
(4) 열차간 연결 상황에 대한 시나리오 도출 ∙임무의 시작에 따른 열차의 등록
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
-열차는 노선에 운행중인(주기적으로 위치보고를 수행중인 모든 열차)로 NS(multicast) / NA(unicast)를 통해 자신이 새롭게 등록되었음을 알림
∙열차간 정보 송수신 방법 -노선상의 모든 열차는 주기적으로 Position report (진행방향, 위치, 경로)를 multicast로 송수신
∙선행열차 탐색방법 -열차는 노선에 운행중인 열차의 주기적인 Position report를 통해 자신의 진행방향/경로 상 가장 가까운 선행열차를 탐색
∙분기상황 발생 -열차의 분기상황시 선행열차의 진로(경로)가 변경 되므로 후행열차는 더 이상 선행열차의 위치보고 를 listening 하지 않음. 즉, 선행열차가 고장이 아 니라 경로가 변경됨을 확인. -후행열차는 곧바로 선행열차 탐색을 수행하며 선행열차는 진로(경로)가 변경되자마자 해당 경로 에서 선행열차 탐색을 수행.
∙열차의 고장상황 -열차가 고장에서 복구된 경우 자신의 위치와 방 향을 초기화 한 후 다시 선행열차 탐색을 수행함. -열차는 영업노선에서 제외되며, 고장 열차에 대한 열차데이터를 ATS에서 삭제, 후행열차는 선행열 차 탐색을 수행함.
(5) 열차간 연결 이례상황 정의 및 상황별 해결방안 수립 ∙열차의 분기 및 합류상황 ∙열차의 고장 상황 - 고장복구 불가 및 대피선 견인후 운행재개 상황 - 고장복구 후 운행재개 상황
(6) 열차간 연결 무결성 확보를 위한 관련 알고리즘
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
유형분석 ∙Neighbor discovery in MANET -미국 MIT 대학교에서는 무선 이동 네트워크 (Mobile Ad-Hoc Network, MANET) 의 노드 이동 으로 인한 연결 관계가 빈번하게 단절되는 환경 에서 충분한 시간 동일 지역 내에 머물 것으로 예상되는 이웃 노드와 그렇지 않은 단말들을 분 류하고 이러한 분류를 활용해 데이터 전달의 신 뢰성과 신속성을 향상시키는 basic neighbor discovery algorithm과 uniform neighbor discovery algorithm을 제안하고 기존의 TCP/IP 계층구조에 결합시키는 방안을 연구함.
∙Neighbor discovery in VANET -인도에서는 VANET(Vehicular Ad-Hoc Network)에 서 collision attack을 detect하고 correct하는 것 에 대한 문제점을 해결하고 차량(Node)의 보안 을 향상시키는 방법에 대해서 다루는 새로운 방 법을 제안. -본 연구에서 제안된 충돌탐지기반의 이웃탐색 모 델(collision detection-based neighbor discovery model)은 이웃차량(노드)의 행동을 관찰하기 위 해서 local monitoring을 사용. -NDA-CDC(Neighbor Discovery and Aloha based Collision Detection and Correction)은 충돌하는 차량(노드)들을 correcting하는데 걸리는 delay를 줄이기 위해서 aloha기반의 collision correction 을 사용.
∙Clustering in VANET -A Fast Clustering Algorithm for VANETs: VANET(Vehicular Ad-Hoc Network)에서의 차량의 특징들로 인한 연결상태가 좋지 않고 네트워크 토폴로지가 빈번하게 변하는 환경에서 클러스터 구조를 안정화 시키기 위해 클러스터 헤드 (Cluster head)와 클러스터 멤버(Cluster member) 들의 선출과정을 최소화 하는 Fast Clustering scheme을 제안 -Vehicular Multi-hop algorithm for Stable Clustering in Vehicular Ad Hoc Networks (VMaSC) : multi-hop 통신을 통해서 이웃 차량들 과 속도 차이가 제일 작은 차량을 선택하는 새로 운 clustering technique을 제안하였다. 기존의 연 구들은 차량간의 거리와 위치와 같이 유사성을 가진 차량들끼리 one hop으로만 클러스터를 형 성하는 연구를 수행
(7) 열차간 연결 무결성 확보 알고리즘 개발 ∙연결 테이블 공유 방법 -선행열차의 무결성 확인을 위해 등록 테이블을 공유, 열차가 신규 등록 또는 고장에서 복구되는
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
경우 NS(Neighbor Solicitation)/NA(Neighbor Advertisement) 형태로 열차 연결 테이블을 공유
∙D2D 통신이용 방법 - 선행열차와의 거리를 후행열차의 D2D 커버리지 내에 접근하는 경우 자신의 선행열차임을 재확인
(8) 열차간 연결 무결성 확보시스템 프레임워크 설계 ∙Wakeup(Registration)
∙Failure management
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
∙Position update
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(1) 시스템 기능정의 및 분배 ∙시스템 기능정의 -Train localization :BCT 차상장치는 주행거리계(odometer)를 이용하 여 현재 열차위치에 대한 데이터를 계산 :BCT 차상장치는 열차의 위치를 계산함에 있어 주 행거리계에서 발생하는 에러를 보정 :BCT 차상장치는 해당 열차의 위치를 계산함에 있 어 주행거리계에서 발생하는 에러를 보상하여 열 차가 점유하고 있는 영역을 계산 □열차자율주행 제어 핵심 알고리즘 설 -Train-to-train communication management 100% 계 :BCT 차상장치는 노선에 운행 중인(주기적으로 위 치보고를 수행중인 모든 열차)로 NS(multicast) / NA(unicast)를 통해 자신이 새롭게 등록되었음을 알림. :노선상의 모든 BCT 차상장치는 주기적으로 Position report(진행방향, 위치, 경로)를 multicast 로 송수신 :BCT 차상장치는 노선에 운행 중인 열차의 주기적 인 Position report를 통해 자신의 진행방향/경로 상 가장 가까운 선행열차를 탐색
- 368 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
성과목표 성과지표 추진실적 달성율
:BCT 차상장치는 탐색된 선행열차의 무결성을 확인 -Limit of safe route determination :BCT 차상장치는 ATS로부터의 진로의 구성 명령 (진로의 시작과 끝, 그리고 포함된 PM의 리스트와 각 PM 별 동작 방향)을 수신하여 해당열차의 진 로를 구성 :ATS의 진로설정 명령은 열차의 이동권한이 소진 되어 열차가 제동을 잡지 않도록 충분한 여유를 가지고 제공 :BCT 차상장치는 선로변 OC(Object Controller)를 통해 PM의 상태정보의 수신과 제어정보의 전달을 수행 :노선의 모든 OC는 단일 멀티캐스트 주소에 등록 되어 있다. BCT 차상장치는 해당 통신 주소를 통 해 노선의 모든 OC의 주기적인 상태보고 메시지 를 통해 PM의 상태를 확인 -Limit of movement authority and target point determination :열차 사이의 열차안전간격을 제어하기 위해 개발 된 ATP는 이동폐색을 토대로 하여 열차간격을 제 어하기 위해 기능을 수행 :BCT 차상장치는 열차의 제동곡선, 비상제동 곡선 을 반영한 안전마진(safety margin)을 계산하여 목 표점(TP)를 결정 :열차의 이동권한은 감시 하에서 열차가 다음까지 이동하는 것을 승인 ➝목표속도가 0인 경우 EOA(End Of Authority) 까지 ➝목표속도가 0이 아닌 경우 LOA(Limit Of Authority) 까지
:계산된 이동권한은 열차제어통신망의 열차제어무 선장치를 통하여 후행열차의 BCT 차상장치로 전 송
-Static speed profiles calculation :BCT 차상장치는 다음과 같이 열차 종속적인 데이 터, 열차 독립적인 데이터를 이용하여 정적속도프 로파일을 계산 ➝영구/임시 선로제한속도, 영구/임시 열차제한
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
속도 :BCT 차상장치는 ATS로부터 임시속도제한 명령을 수신한 경우 해당구간을 정적속도프로파일 생성에 반영
-Dynamic speed profiles calculation :BCT 차상장치는 열차의 제동특성을 반영하여 EB/FSB/Warning 프로파일을 계산
-Comparison of actual train speed and authorized speed :BCT 차상장치는 열차의 속도센서로부터 실제속도 를 결정 :BCT 차상장치는 계산된 동적속도프로파일을 이용 하여 열차의 현재위치에 해당하는 허용속도를 결 정 :BCT 차상장치는 열차의 실제 속도와 계산된 허용 속도를 비교하여 허용속도 초과시 전상용제동 또 는 비상제동을 투입
(2) 열차자율주행 안전간격제어 및 자동주행 알고리 즘 설계 ∙위치불확실성 보상 알고리즘 설계 -열차가 시점 지상자를 읽음으로써 측정구간에 진 입하였음을 확인하고 두 대의 타코미터로부터 수 신된 출력 pulse를 카운트 함. -이후 주행하면서 측정 구간 내에 기본 단위거리 만큼 떨어진 지상자를 읽을 때마다 이전 구간에 대한 주행거리계(타코미터) 오차를 계산하고 다시 타코미터로부터 수신된 출력 pulse를 카운트 함. -하나의 단위구간()을 대상으로 계산된 pulse 개
수 는 다음과 같이 표현이 가능함.
-번째 단위구간에서의 타코미터 1과 2에 대해 실 제 측정에 의한 이동거리와 계산에 의한 이동거 리의 차이 즉, 주행거리계 측정오차를 각각
와 라 할 때 가 동일한 값이므로
는 일정한 값이며 로 표현함.
≤ ≤
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
≤ ≤
-과 는 각각 단위구간 동안 측정된 타코미터
1과 2의 pulse 개수를 의미하고 는 타코미터의 사양에 정의된 차륜 1회전 당 출력 pulse를 의미 함. -각 단위구간에서의 오차는 타코미터 1과 2에 대 한 오차 중에서 보수적인 값을 택한다. 만약
와 가 모두 + 값인 경우 큰 값이 over-reading distance error 값이고 under-reading distance error 값은 0이 됨. -각 단위구간에서 발생된 타코미터 1과 2에 대한 오차를 비교하여 over-reading distance error 값 과 under-reading distance error값으로 선택하는 비교연산자를 각각 ⊓와 ⊔로 표현한다면 번째 구간까지 누적된 over-reading distance error 값
와 under-reading distance error 값 는 다음과 같이 표현이 가능함.
⊓
⊔ -측정구간에 대해서 누적된 over-reading distance error와 under-reading distance error는 다음과 같이 표현 가능함. ⊓ ⊔ -하나의 pulse 당 over-reading distance error와 under-reading distance error 값은 다음과 같이 표현이 가능함.
-열차는 전두부 위치계산에 있어 두 대의 타코미 터 펄스의 평균값을 이용 -즉 현재 열차가 측정한 타코미터 1의 펄스 개수
를 , 타코미터 2의 펄스 개수를 라 하면 열 차가 이용하는 펄스 개수 는 다음과 같이 표현 가능함. -열차가 영업노선에서 임의의 구간에 존재한다고 가정할 때 열차의 전두부 위치는 다음과 같이 표 현 가능함.
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-열차의 전두부의 신뢰구간 는 다음과 같이 정의함. ≤ ≤
≤ ≤
∙간격제어 알고리즘 설계 -이동권한(MA)은 속도와 거리에 대한 한계 값을 의미함.
-이동권한의 거리 한계 는 EI에서 제공하는 진
로의 종점 , ATS에서 설정한 방호구간의 시
점 , 선행열차의 위치불확실성을 반영한 후
미부 중에서 최솟값을 의미함
min
-이동권한의 속도한계 는 만약 이동권한의 거
리한계가 또는 에 의해서 결정된 경우
이동권한의 속도한계는 0. 하지만 에 의해 거리한계가 결정되는 경우 이동권한의 속도한계
는 임.
i f or i f
-는 이동권한의 속도한계, 는 선행열차의 주행속도를 기반으로 한 속도계산오차, 통신지연, 노선 및 제동특성을 반영하여 계산된 속도를 의 미함.
-여기서 은 선행열차의 속도측정 오차를,
와 는 각각 통신지연시간과 선행열차의 최대 감속도를 의미함. -하지만 직접통신에 대한 통신지연시간은 열차가 저크한계를 반영한 제동변화 시간에 비해 매우
작으므로 무시할 수 있으므로 는 다음과 같이 표현 가능함.
-후행열차가 수신한 선행열차 현재 속도를 제동시 간으로 변환하면 다음과 같이 표현이 가능함.
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(3) 열차자율주행 진로제어알고리즘 및 ATS 자동감 시 알고리즘 설계 ∙시스템 구성 -선로 변 Object Controller(OC)가 스스로 무선통 신이 가능한 경우
-구성장치간 송수신 정보 :ATS의 진로설정 명령은 열차의 이동권한이 소진 되어 열차가 제동을 잡지 않도록 충분한 여유를 가지고 제공 :차상 EI는 ATP로부터 열차의 위치와 방향, 그리고 열차의 노선구간 점유정보와 이동권한을 수신 :또한 쇄정조건을 판단하기 위해서 열차의 현재위 치와 속도에서의 제동거리를 수신 :차상 EI는 ATP로 안전한 진로의 끝을 제공하며 OC를 통해 PM(Point Machine)의 상태를 확인하 여 해당 PM의 제어를 명령. :OC는 PM의 실시간 상태정보를 수신하여 차상 EI 에 제공
-Object Controller의 상태정보 :정위 또는 반위 :쇄정(lock) 또는 해정(unlock) :고장 또는 정상 -쇄정 또는 해정은 Mutex의 개념으로 차상 EI가 OC를 통해 특정 PM을 제어하기 위해서는 해당
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
PM이 타 열차의 차상 EI에 의해서 중복제어가 되 지 않도록 해당 리소스(여기서는 PM)에 대한 lock/unlock을 수행하는 것을 의미 -OC와 차상 EI간 통신 :노선의 모든 차상 EI와 OC들은 각각 단일 멀티캐 스트 주소에 등록되어 있다. 차상 EI는 해당 통신 주소를 통해 OC와 제어정보를 송수신
-PM 분기영역의 표현 :기준 TAG ID인 TG_K에 offset A 만큼 떨어진 점 이며 종점은 TG_K로부터 offset B 만큼 떨어진 점 으로 표현이 가능
∙진로제어 알고리즘 설계 -열차자율주행제어시스템의 EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 노선의 모든 PM의 상태를 수신 -PM은 공유자원이면서 한 번에 한 대의 열차만 점유 되어야 하는 세마포어 요소임 -EI가 PM을 자신의 리소스로 확보하기 위한 쇄정 과 해정 알고리즘은 다음과 같음. ⅰ. 열차 T1의 EI는 OC로부터 수신된 PM의 상태가 해 정상태임을 확인하고 OC에 key를 요청을 전송 ⅱ. OC는 해당 PM의 상태를 쇄정으로 변경 후 자신의 고유 key를 새롭게 생성하여 차상 EI에 전송
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
ⅲ. EI는 key 값을 이용하여 OC에 PM의 전환 명령을 전송 ⅳ. EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 해당 PM이 쇄정되었고 정상적으로 전환이 이루어졌음을 확인 ⅴ. EI는 ATP로부터 열차의 위치를 수신하여 열차 T1이 PM의 분기영역을 완전히 빠져나오면 OC에 key 값 을 이용하여 해정 명령을 전송 ⅵ. EI는 OC의 주기적인 상태보고를 통해 해당 PM이 정상적으로 해정되었음을 확인
-OC가 생성하는 key 값은 PM이 해정 상태이며 EI 로부터 쇄정 요청이 있을 때마다 새롭게 생성되 며 서로 다른 OC가 중복된 key 값을 생성하지 못하도록 충분히 긴 값으로 생성함.
-EI가 진로를 구성하기 위한 쇄정과 해정 알고리즘 은 다음과 같음. ⅰ. EI는 OC_21B, OC_23, OC_25의 주기적인 상태보고 를 통해 각 PM이 해정상태임을 확인하고 제어 key 를 확보함으로써 쇄정함 ⅱ. EI는 key를 이용하여 선로전환기 동작시간을 감안 하여 열차 T1으로부터 지리적으로 먼 곳에 위치한 PM 순으로
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(4) 기존 열차제어시스템과 연계시스템 설계 ∙신호기 현시방식과 연계방안 -신호기 현시방식: 지상에 EI와 ATS가 존재하며 궤 도회로를 기반으로 열차위치를 판단하고 신호기 를 현시함으로써 열차 간격을 제어하는 방식 -연계방안 :BCT 차상시스템은 궤도 기반 시스템이 정의한 궤 도 영역과 같은 데이터를 가지고 있어야 하며 열 차 위치를 해당 데이터 영역과 연동하여 궤도의 점유, 해정을 결정하여야 함 :전환된 궤도 기반 데이터는 궤도 기반 시스템의 연동장치와 연동할 수 있도록 인터페이스 해주는 시스템을 통해 연동장치로 전달되어야 함. :BCT 차상시스템이 통신을 통해 해당 인터페이스 장비에 TAG 기반의 열차 위치를 전달하면, 인터 페이스 장비가 궤도 데이터로 변환하고 궤도 기 반 시스템의 연동 장치가 입력 받을 수 있는 형 태인 릴레이 출력 형태로 인터페이스를 수행 :연동장치가 궤도 상태 입력을 기반으로 연동 로직 에 의해 신호기 현시를 결정 :인터페이스 장치는 기존 시스템의 궤도 기반 선로 정보와 TAG 기반 선로 정보를 모두 가지고 있으 므로, 열차의 현재 위치에서부터 신호기까지의 거 리와 선로 제한 속도 값을 알고 있으므로, 인터페 이스 시스템은 해당 열차에 신호기까지의 이동권 한을 생성할 수 있음.
∙속도코드 방식과 연계방안 -속도코드 방식: 신호기 현시 제어 시스템의 신호 기 현시 내용을 차량으로 전달함으로써 열차 간 격을 제어하는 방식 -연계방안 :신호기 속도 제어 시스템은 신호기 현시 내용을 신호기에 접근한 열차에 전달하는 방식으로 BCT 차상시스템은 신호기 속도 전송 방식을 사용하지 않음 :해당 속도 제어 신호를 인터페이스 시스템으로 전
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
송하여 해당 구간의 속도 제어를 생성하도록 하 며 신호기 현시 제어 시스템과 같은 방식으로 동 작가능함.
∙고정폐색 ATP 방식과 연계방안 -고정폐색 ATP방식: 열차가 존재하는 궤도와 전방 진입 궤도의 속도를 제어 즉, 열차는 현재 속도와 전방 궤도 진입속도 그리고 진입까지 남은 거리 를 기반으로 열차의 프로파일을 생성하며 해당 속도 프로파일을 이용하여 운전자의 운전을 감시 하며, 안전을 방호하는 방식 -연계방안 :궤도 회로 송신기를 통해 차량으로 전달되는 속도 제어 값을 인터페이스 시스템으로 전송. :해당 궤도 회로 송신기가 담당하는 궤도의 영역에 대한 데이터를 가지고 있으므로, 제어가 가능하고 인터페이스 시스템은 고정폐색을 위한 연동장치 가 속도 코드를 생성하여 전달하므로, 따로 선로 제한 속도 데이터를 갖지 않아도 됨. :각 궤도 회로로 전달되는 고정폐색 속도 제어 정 보를 연결하여 EOA를 생성할 수도 있으며, 개별 궤도 정보만을 사용하여 LOA를 생성할 수 있음.
∙KRTCS와 연계방안 -KRTCS 방식: 궤도가 존재하지 않으며, 열차의 이 동을 실시간으로 업데이트하여 열차의 이동에 따 라 폐색이 업데이트 되며 열차의 현재 위치와 전 방 열차와의 안전 간격 그리고 전방 선로 조건에 따라 해당 열차의 최대 안전을 보장하는 이동권 한 생성하고 이에 따라 동적 속도 프로파일을 생 성하여 열차의 운전을 감시하고 안전을 방호하는 방식 -연계방안 :BCT 차상시스템에 KRTCS와의 연계운행을 위한 별도의 동작모드를 정의함. :BCT 차상장치 내부를 설계할 때 열차의 위치보고 즉, onboard message에 대응하는 프로세스를 정 의하고 KRTCS 지상 ATP로부터 수신하는 wayside message에 대응하는 프로세스를 정의하면 BCT 외
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
부의 KRTCS 지상 ATP와 메시지 교환이 가능하여 KRTCS 탑재열차와 간격제어가 이루어질 수 있음. :이때 내부적으로 설계한 열차의 상태 및 위치보고 프로세스는 타 BCT 탑재열차뿐 만 아니라 KRTCS onboard message로써 KRTCS 지상 ATP가 인식이 가능하도록 설계함.
(1) 시스템 기능요구사양 작성 ∙ATP/EI/ATO 기능사양서 작성 [증빙] 시스템 기능요구 사양서(FRS: Functional Requirements Specification)
□열차자율주행 제어 100% 시스템 설계
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
<중략>
(2) 시스템 개발요구사양 작성 ∙H/W 개발요구사양 -H/W 요구사양 :렉 :전원공급 :서브렉 :전원모듈 :CPU모듈 :통신모듈 :입출력 인터페이스 모듈 -인터페이스 요구사양 :무선 인터페이스 :PWM 인터페이스 :펄스입력 인터페이스 :시리얼 인터페이스 :디지털 입출력 인터페이스 :사용자 인터페이스 -성능요구사양 :CPU 성능 :주 메모리 :프로그램 메모리
∙S/W 개발요구사양 -기능 요구사양 -인터페이스 요구사양
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
-프로세스 구성 : 전체 프로세스 구성
:BCT Onboard Computer 모듈 프로세스 구성
:COM 모듈 프로세스 구성
(1) 안전성 활동체계 수립 ∙목적 □열차자율주행제어 -BCT 시스템의 안전성을 확보하기 위해서는 100% 시스템 안전성활동 시스템엔지니어링 기반의 설계적 산출물을 기반을 안전요구사항이 분석 및 도출되어야
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하며 설계적 측면과 안전성 확보 측면이 독 립된 이원화된 영역이 아닌 하나된 접근 안 에서 수행 되어야 보다 확고한 안전성 확립 을 통한 시스템 신뢰성 확보가 가능함. ∙시스템 안전권한 -시스템 안전조직
-시스템 안전프로세스 :과제인 BCT 개발에 관한 안전성 분석 수행의 목적은 RAMS 관리를 위한 안전 요구사항의 만족을 위해 개발 프로세스 가이드라인으로 제시된 EN 50126(IEC 62278)에서 언급한 국 제 표준 사항을 기반으로 수행
∙안전 마일스톤
(2) 위험원 분석 및 설계단계 안전성 활동 ∙PHA 수행결과 :Set in/set off operation
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:Train-to-train communication management
<중략> :Door control
∙SHA 수행결과
<중략>
∙FMEA 수행결과
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
<중략>
(1) 검증방안 및 항목 도출 ∙검증방안 -시스템 통합 시험 환경은 아래의 그림과 같 □열차자율주행제어 이 실제 현장 역의 설비들과 유사한 형태의 시스템 검증방안 시뮬레이션 환경을 구성하여 시험을 진행 100% 연구
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∙시험항목 도출 -Start up and self test
-Train and driver Data Entry
-Shut down
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<중략> -Driver MMI
(1) PCT 출원 1건: 열차간 연결기반 열차자율주 행제어시스템을 위한 차상기반 연동시스템 및 그 방법(PCT/KR2016/008548)
□특허출원 -달성치 7건/ 목표치 6건 117% (PCT 출원 1건 포 함)
(2) 중첩구간을 가지는 교통수단 제어시스템의 핸드오버 방법(10-2016-0057111)
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(3) 열차간 연결기반 열차제어시스템에서 인접 열차 탐색 및 ATP 핸드오버 방법 (10-2016-0079973)
(4) 무선통신기반 열차제어시스템에서 열차 위 치불확실성 계산 및 보상방법 (10-2016-0094357)
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
(5) 열차간 연결기반 열차자율주행제어시스템 을 위한 차상기반 연동시스템 및 그 방법 (10-2016-0096257)
(6) 열차간 통신기반 열차제어시스템의 선행열 차 탐색 및 무결성 확인방법 (10-2016-0099050)
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
(7) 멀티레벨 광신호 생성 장치 (10-2016-0100704)
(1) 차상중심 열차제어시스템 개발에서 모델기 □논문게재 반 접근을 통한 안전성 향상에 관한 연구 -달성치 5건/ 목표치 125% (한국산학기술학회논문지 Vol. 17, No. 7 4건 PP. 573-584, 2016)
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(2) 안전분석 기법과 SysML 기반의 아키텍처 산출물의 연계성 확보를 통한 BCT 시스템 의 안전 무결성 확보에 관한 연구 (한국산학기술학회논문지, Vol. 17, No. 8, pp. 352-362)
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(3) DSM기법에 따른 안전 관리를 통한 차상중 심 열차제어시스템 개발프로세스의 개선에 관한 연구 (한국산업경영시스템학회논문지, Vol. 39, No. 3, pp. 129-138)
(4) FMEA 안전분석 기법을 활용한 차상중심 열차제어시스템의 아키텍처 무결성 향상을 위한 검증 방법론 구축에 관한 연구 (한국산학기술학회논문지, Vol. 17, No. 10)
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
(5) 열차자율주행제어시스템을 위한 간격제어 와 차상중심 분산형 연동 알고리즘 (한국산학기술학회논문지, 11월 30일 게재 예정)
(1) 철도 사이버 보안의 필요성 및 대응방안 관련 전문가 세미나 개최 ○일시: 2016년 8월 17일(수), 16:00~18:00 ○장소: 연구원 5동 1층 회의실 ○전문가: 국가보안기술연구소 민병길 실장 ○내용 - 사설망 사이버 공격사례 및 유형 - 기존 제어시스템 보안 취약 유형 - 사이버 공격에 대한 대응방안 □세미나 개최 -달성치 1건/ 목표치 100% 1건
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성과목표 성과지표 추진실적 달성율
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제2절 관련분야에의 기여도
1. 차세대 열차제어기술 확보
○ 차상중심 ATP 제어기술, 차상중심 분산형 EI 및 분기제어기술, 지능형 ATO 및 차상중 심 열차위치검지 기술 등 차세대 무선통신기반 열차제어시스템 기술인 열차자율주행기 반 열차제어시스템 핵심기술 확보 가능 - 열차자율주행 안전간격제어 및 방호시스템 - 열차자율주행 진로제어시스템 - 열차자율주행 자동주행시스템 - 열차자율주행 자동감시시스템
○ 열차 자율주행의 고정밀 속도추종제어기술, 프로파일 설계기술 등 열차자율주행기반 제 어핵심기술 확보
○ 열차자율주행제어시스템의 고정밀 위치 및 속도 추정기술, 방호(protection) 프로파일 설 계 기술, 안전 마진 추정 및 설계기술은 타 교통 분야의 주행안전기술 및 지능형주행 자 동화기술 등 설계에 활용 가능
- 393 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
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제5장
연구개발 결과의 활용 계획
제1절 기대효과 제2절 활용계획 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다. 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
제5장 연구개발 결과의 활용 계획
제1절 기대효과
1. 경제적 기대효과 : 약 1,883억원/年 절감가능
가. 설비투자비용 절감효과 : 약 1,197역원/年 절감가능
○ 일반 및 고속철도의 영업거리는 [표 5.1.1]과 같이 3,277.2km이며 도시철도의 경우 영업거리는 [표 5.1.2]와 같이 715.67km로 이를 합하면 총 3,992.87km 임. ○ 열차자율주행시스템 개발로 인한 열차제어시스템 설치비용 절감효과는 기존의 무선통신 기반 열차제어시스템(CBTC)를 모든 노선에 적용하였을 경우 발생되는 비용의 20% 절 감을 기대할 수 있으므로 설비투자에 대한 전체 절감비용은 다음과 같이 계산이 가능함. - 열차자율주행시스템 설비투자비용 절감효과 : 20% - 1km당 CBTC 구축비용 : 22.5억 원/km8) - 전체구축비용 = 3,992.87km × 22.5억 원/km = 89,839.575억원 - 절감비용/내구연한 = 전체구축비용 × 20% = 89,839.575억원 × 20% = 17,967.915억원 ○ 철도운영기관에서 정의하고 있는 열차제어시스템 내구연한은 최소 10년에서 최대 20년으 로 정의하고 있으므로 이를 평균하여 15년으로 산정한 경우 열차자율주행시스템 도입으 로 인한 年평균 절감효과는 약 1,197억원을 기대할 수 있음. - 평균내구연한 = 15년 - 절감비용/年 = 17,967.915억원/15년 = 1,197.861억원/年
[표 5.1.1] 일반 및 고속철도 영업거리현황(2016.01.01 기준)
철도거리 영업거리(km) 철도노선 구간 (km) 여객 화물 합계 (95개 노선) 3,873.5 3,653.6 3,077 경부고속본선 서울 ~ 부산 398.2 398.2
8) 출처: 한국시설공단 건설기준단가, 2012
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호남고속본선 오송 ~ 광주송정 183.8 183.8 고속 연결선 12.5 12.5 시흥 연결선 시 흥 ~ 광 명 (1.5) (1.5) 대전남 연결선 옥천 ~ 고속선 (4.2) (4.2) 대구북 연결선 고속선 ~ 지천 (3.5) (3.5) 건천 연결선 고속선 ~ 모량 (3.3) (3.3) 기지선 광명, 오송, 영동 1.8 고 속 선 계 596.3 594.5 - 경 인 선 구 로 ~ 인 천 27.0 27.0 28.3 경 부 선 서 울 ~ 부 산 441.7 441.7 439.9 호 남 선 대전조~ 목 포 252.5 252.5 252.5 전 라 선 익 산 ~ 여수엑스포 180.4 180.4 180.4 중 앙 선 청량리 ~ 경주 373.8 373.8 373.8 경 전 선 삼랑진 ~ 광주송정 289.5 289.5 289.5 장 항 선 천 안 ~ 익 산 154.4 154.4 154.4 충 북 선 조치원 ~ 봉양 115.0 115.0 115.0 영 동 선 영 주 ~ 강 릉 192.7 192.7 192.7 모량 ~ 포항 35.1 35.1 동 해 선 부산진 ~ 포항 143.2 143.2 143.2 경 춘 선 망 우 ~ 춘 천 80.7 80.7 80.7
태 백 선 제 천 ~ 백 산 104.1 104.1 104.1
교 외 선 능곡 ~ 의정부 31.8 31.8 31.8 경 의 선 서울 ~ 도라산 56.0 56.0 56.0 분 당 선 왕십리 ~ 수원 52.9 52.9 - 일 산 선 지 축 ~ 대 화 19.2 19.2 - 경 원 선 용산 ~ 백마고지 94.4 94.4 94.4 대 구 선 가 천 ~ 영 천 29.0 29.0 29.0 경 북 선 김 천 ~ 영 주 115.2 115.2 115.2 정 선 선 민둥산 ~ 구절리 45.9 45.9 45.9 삼 척 선 동 해 ~ 삼 척 12.9 12.9 12.9 진 해 선 창 원 ~ 통 해 21.2 21.2 19.5 안 산 선 금정 ~ 오이도 26.0 26.0 26.0 과 천 선 금정 ~ 남태령 14.4 14.4 - 기 타 선 62개지선 368.2 150.1 291.8 일반선계 3,277.2 3,059.1 3,077 ※ 출처: 열차운행의 안전성 및 효율성 향상을 위한 도시철도 열차운영시스템 개량최적화 기 획연구, 국토교통부(2015)
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[표 5.1.2] 국내도시철도 영업거리
도시 호선 개통연도 영업거리(km) 1 1974 7.8 2 1984 60.2 3 1985 38.2 4 1985 29.5 서울 5 1995 52.3 6 2000 35.1 7 1996 57.1 8 1996 17.7 안산선 1988 26.0 과천선 1993 14.4 분당선 1994 52.9 수도권 일산선 1996 19.2 신분당선 2011 17.3 의정부경전철 2012 10.6
용인경전철 2013 18.5 1 1985 32.5 2 1999 45.2
부산 3 2005 18.1 4 2011 12.0 부산김해경전철 2011 23.4 1 1997 25.9 대구 2 2005 31.4 인천 1 1999 29.4 광주 1 2004 20.5 대전 1 2006 20.47 도시철도선계 715.67
나. 운영수익 증대효과 : 약 686억원/年 절감가능
○ 열차자율주행시스템 개발을 통한 운영수익의 증대효과의 경우 현재 운영노선 중 승객이 초과하여 열차의 공급이 승객 수요를 충당하지 못하는 열차의 첨두시간대 또는 이용률9) 100%를 초과하는 경우에 한하여 계산함.
9) 이용률 = 이용객수/공급좌석수 × 100%
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○ 고속철도 KTX 운영수익 증대효과 : 약 391억원/年 수익증대 - 이용률 100%를 초과하는 노선이 2015년 기준으로 경부선과 경전선이 있으며 이들 노 선에는 공급이 수요에 비해 부족하므로 열차의 증편을 통해 운영수익 증대효과를 얻을 수 있음. - 하지만 경전선의 경우 현재 고속철도에 적용된 열차제어시스템 기술로써 달성할 수 있 는 최소 운전시격인 5분에 준하는 열차가 운행하지 않아 이는 기존의 기술로도 열차의 증편이 가능하므로 계산에서 제외함. - 경부선에 한하여 최소 운전시격에 5분에 준하는 열차의 편성을 1주간을 토대로 조사한 결과 전체 898편성중 94편성이며 이는 전체운영 노선의 약 10.47%에 해당하는 수치임 - 따라서 열차자율주행시스템의 도입으로 운전시격 단축에 의한 운영수익 증대효과는 다 음과 같이 계산이 가능함. - 열차자율주행시스템 운전시격 단축효과 : 30% - 경부선 年간 이용객수(2015년 기준) : 41,702,000명 - 경부선 평균 이용요금 = (서울-부산)요금의 50% = 59,800원 × 50% = 29,900원 - 年간 운영수익 증대효과 = 41,702,000명 × 29,900원/명 × 10.47% × 30% = 39,164,808,618원/年 - 따라서 열차자율주행시스템 도입으로 인한 KTX 이용객 증가에 따른 운영수익 증대효 과는 약 391억원/年으로 예측할 수 있음.
[표 5.1.3] 연도별 KTX 여객 수송동향 [단위: 천명]
KTX 노선 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
여객수 30,191 30,979 31,533 31,010 34,342 39,060 39,896 42,005 43,621 41,702 경부선 KTX 이용률 83 82 79 78 87 103 101 96 103 102
여객수 6,299 6,305 6,482 6,384 6,842 7,313 6,967 6,873 6,626 8,675 호남선 KTX 이용률 52 52 53 52 60 67 68 70 72 78
여객수 - - - 0 118 3,627 4,168 4,088 4,424 4,606 경전선 KTX 이용률 - - - 0 107 104 102 97 101 106
여객수 - - - - - 309 1,771 1,954 2,244 3,146 전라선 KTX 이용률 - - - - - 101 99 91 95 88
여객수 ------2,395 동해선 KTX 이용률 ------94
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다. 기타
○ 그 밖에 철도 이용객의 운전시격 단축을 통한 통행시간 절감에 따른 통행시간의 가치와 도로 이용객 수 감소로 인한 에너지 절감효과 안전성 향상을 통한 인적․물적 피해감소 등의 직간접 효과를 가짐.
2. 사회·문화적 기대효과
가. 기술적 기대효과
○ 차세대 열차제어 기술확보 - 차상중심 ATP 제어기술, 차상중심 분산형 EI 및 분기제어기술, 지능형 ATO 및 차상중 심 열차위치검지 기술 등 차세대 무선통신기반 열차제어시스템 기술인 열차자율주행기반 열차제어시스템 핵심기술 확보 가능
나. 사회․문화적 기대효과
○ 승객 편의성 향상 효과 - 열차자율주행제어시스템 기술개발을 통해 운전시격 단축이 가능하며 이는 철도 승객의 통행시간 절감효과 측면에서의 서비스 향상 효과 기대.
○ 비용절감 효과 - 열차자율주행제어기술을 확보함으로써 지상설비 절감을 통한 철도 운영사의 설치비용 및 유지보수비용 절감가능
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제2절 활용계획
1. 대중교통 분야 자율주행의 원천기술로써 활용
○ 열차자율주행제어시스템의 자율주행기반 열차 운영시나리오는 향후 타 대중교통의 자율 주행 운영시나리오 및 상위개념의 시스템 설계에 활용 가능.
○ 열차자율주행제어시스템의 고정밀 위치 및 속도 추정기술, 방호(protection) 프로파일 설 계 기술, 안전 마진 추정 및 설계기술은 타 교통 분야의 주행안전기술 및 지능형주행 자 동화기술 등 설계에 활용 가능.
2. 관련 연구개발에 활용
○ 열차자율주행 제어핵심기술 확보를 통해 향후 차세대 무선통신기반 열차제어시스템 국가 연구개발 사업 도출시 활용
○ 개발된 열차간 연결 무결성 확보기술 및 자율주행 제어핵심기술은 자동차를 비롯한 타 교통 분야의 주행안전기술, 지능형 주행자동기술 등 관련 연구개발에 활용
3. 성과확산 계획
○ 개발 기술의 우수성과 성과 확산을 위해 성과발표회 및 기술세미나 개최
○ 확보된 열차자율주행 제어핵심기술에 대한 국내 열차제어시스템 제작사와의 기술이전 추 진과 함께 현장 검증을 위한 국가 연구개발사업 도출
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참고문헌
[1] IEEE 1474.1 IEEE Standard for Communication -Based Train Control(CBTC) Performance and Functional Requirements. [2] IEEE 1474.3 IEEE Recommended Practice for Communication-Based Train Control(CBTC) System Design and Functional Allocations. [3] Oh, Sehchan, et al. "Design of ATP functions and communication interface specifications for Korean Radio-based Train Control System." Control, Automation and Systems (ICCAS), 2013 13th International Conference on. IEEE, 2013. [4] Oh, Sehchan, Kyunghee Kim, and Minsoo Kim. "Preprocessing-based speed profile calculation algorithm for radio-based train control." Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 16.9 (2015): 6274-6281. [5] Oh, Sehchan, Yongki Yoon, and Jonghyen Baek. "Development of Wireless Communication based Train Separation Control Simulator." Conference of Korean Society for Railway. 2011. [6] Oh, Sehchan, et al. "Headway Calculation and Train Control Algorithm for Performance Improvement in Radio based Train Control System." Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 16.10 (2015): 6949-6958. [7] Parkinson, Tom, and Ian Fisher. Rail transit capacity. Vol. 13. Transportation Research Board, 1996. [8] Oh, Sehchan, et al. "ATP functional allocation for Korean radio based train control system." Control, Automation and Systems (ICCAS), 2012 12th International Conference on. IEEE, 2012. [9] Ryou, Sungkyun, et al. "A Study on Interface between Switch Machine and Axle Counter and Switch Locking for Operation of Driverless Train Safety Protection in Shinbundang Line." Conference of Korean Society for Railway. 2013. [10] Seungho Chang, et al. “Automation Program for Drawing and Examination of Locking Sheet.” Conference of Korean Society for Railway. 2008. [11] Kim, Hyunghoon, Yang Chanseok, Cho Yonggee. “A Study on the Mixed Usage of Logical Block and Moving Block in CBTC System." Conference of Korean Society for Railway. 2011.
- 401 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
[12] Lille Metropole: The world’s first UTO to TUO revamping project, Alstom, 2012, Saint-Ouen, France. [13] L. Zhu et. al, “Communication-Based Train Control (CBTC) Systems With Cooperative Relaying: Design and Performance Analysis,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 63, no. 5, Jun. 2014, pp. 2162-2172. [14] B. Bu et al., “Performance improvements of communication-based train control (CBTC) systems with unreliable wireless networks,” Wireless Networks, vol. 20, no. 1 pp. 53-71, Jan. 2014. [15] L. Lei et al., “Stochastic Delay Analysis for Train Control Servicesin Next-Generation High-Speed Railway Communications System,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 17, no. 1, pp. 1-17, Jan. 2016. [16] H. Wang et al., “Finite-State Markov Modeling for Wireless Channels in Tunnel Communication-Based Train Control Systems,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 15, no. 3, pp. 1-8, Jun. 2014. [17] M. Fiore et al., “Secure Neighbor Position Discovery in Vehicular Networks”, Ad Hoc Networking Workshop (Med-Hoc-Net), 2011 The 10th IFIP Annual Mediterranean, June, 2011. [18]Carlos H. Gañán et al.., "Secure handoffs for V2I communications in 802.11 networks." Proceedings of the 10th ACM symposium on Performance evaluation of wireless ad hoc, sensor, & ubiquitous networks. ACM, 2013. [19] Alejandro Cornejo et al., "Reliable neighbor discovery for mobile ad hoc networks." Ad Hoc Networks 12 (2014): 259-277. [20] Wei Sun et al.. "Energy-efficient neighbor discovery in mobile ad hoc and wireless sensor networks: A survey."IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, VOL. 16, NO. 3, THIRD QUARTER 2014 [21] M. Fiore et al., "Discovery and verification of neighbor positions in mobile ad hoc networks."IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING, VOL. 12, NO. 2, FEBRUARY 2013 [22] A. Asadi et al., “A Survey on Device-to-Device Communication in Cellular Networks,” IEEE COMMUNICATION SURVEYS & TUTORIALS, VOL. 16, NO. 4, FOURTH QUARTER 2014 [23] B. Kaufman and B. Aazhang, “Cellular networks with an overlaid device to device network,” in Proc. Asilomar Conf. Signals, Syst. Comput., 2008, pp. 1537
- 402 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
–1541. [24] R. Zhang, X. Cheng, L. Yang, and B. Jiao, “Interference-aware graph based resource sharing for device-to-device communications underlaying cellular networks,” in Proc. IEEE WCNC, 2013, pp. 140–145. [25] A. Osseiran et al., “Advances in device-to-device communications and network coding for IMT-Advanced,” in Proc. ICT Mobile Summit, 2009,pp. 1–8. [26] X. Xiao, X. Tao, and J. Lu, “A QoS-aware power optimization scheme in OFDMA systems with integrated Device-to-Device (D2D) communications,” in Proc. IEEE VTC-Fall, 2011, pp. 1–5. [27] M. Jung, K. Hwang, and S. Choi, “Joint mode selection and power allocation scheme for power-efficient Device-to-Device (D2D) communication,” in Proc. IEEE VTC-Spring, 2012, pp. 1–5. [28] M. Belleschi, G. Fodor, and A. Abrardo, “Performance analysis of a distributed resource allocation scheme for D2D communications,” in Proc. IEEE GLOBECOM Workshops, 2011, pp. 358–362. [29] D. Feng et al., “Device-to-device communications underlaying cellular networks,” IEEE Trans. Commun., vol. 61, no. 8, pp. 3541–3551,Aug. 2013. [30] C.-H. Yu, O. Tirkkonen, K. Doppler, and C. Ribeiro, “Power optimization of device-to-device communication underlaying cellular communication,” in Proc. IEEE ICC, 2009, pp. 1–5. [31] C.-H. Yu, K. Doppler, C. B. Ribeiro, and O. Tirkkonen, “Resource sharing optimization for device-to-device communication underlaying cellular networks,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 8, pp. 2752– 2763, Aug. 2011. [32] QualNet URL: www.scalable-networks.com [33] Train Director 3 URL: http://www.backerstreet.com [34] SimuRail URL: http://train-net.jp/simu/etc/window/mapE.shtml [35] A. Asadi et al., “A Survey on Device-to-Device Communication in Cellular Networks,” IEEE Communication Surveys & Tutorial, vol. 16, no. 4, pp. 1801-1819, 4th Quarter 2014. [36] J. Auerbach et al., “Multicast group membership management,” ACM/IEEE Transactions on Networking, vol. 11, no. 1, Feb. 2013 [37] K. B. Im et al., “Simple Local Multicast Tree Extension against Intermittently Disconnected State by Exploiting Motion Affinity,” IEICE Transactions on Communications, vol. E94-B, no. 2, Feb. 2011, pp. 565-568. [38] J. M Vella et al., “ A Survey of Multicasting over Wireless Access Networks,”
- 403 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
IEEE Communications Survey & Tutorials, vol. 15, no. 2, 2nd Quarter, 2013, pp. 718-753. [39] L. Junhai et al., “A survey of multicast routing protocols for mobile Ad-Hoc networks,” IEEE Communications Survey & Tutorials, vol. 11, no. 1, 1st Quarter, 2009, pp. 78-91. [40] P. Vijayakumar et al., “Chinese remainder theorem based centralised group key management for secure multicast communication,” IET Information Security, vol. 8, no. 3, May 2014, pp. 179-187. [41] S. Y. Han, “An Adaptive Hello Messaging Scheme for Neighbor Discovery in On-Demand MANET Routing Protocols,” IEEE Communications Letters, vol. 17, no. 5, Nov. 2013, pp. 1040-1043. [42] A. Eryilmaz et al., “Fair Resource Allocation in Wireless Networks Using Queue-Length-Based Scheduling and Congestion Control,” ACM/IEEE Transactions on Networking, vol. 15, no. 6, Dec. 2007, pp. 1333-1344. [43] Y. Gu, et al.,“ESWC: Efficient Scheduling for the Mobile Sink in Wireless Sensor Networks with Delay Constraint,” IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 24, no. 7, Jul. 2012, pp. 1310-1320. [44] E. Kupier et al., “Geographical Routing With Location Service in Intermittently Connected MANETs,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 60, no. 2, Feb. 2011, pp. 592-604. [45] IEC 62278 Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety(RAMS), 2002. [46] IEC 62279 Railway Applications - Software for Railway Control and Protection Systems, 2002. [47] EN 50128 Railway applications - Communications, signaling and processing systems – Software for railway control and protection systems
- 404 - 국가연구개발 보고서원문 성과물 전담기관인 한국과학기술정보연구원에서 가공·서비스 하는 연구보고서는 동의 없이 상업적 및 기타 영리목적으로 사용할 수 없습니다.
KRRI 연구 2016-119
제 목
발 행 인 김 기 환 발 행 일 2016년 12월 일 발 행 처 한국철도기술연구원 437-757 경기도 의왕시 철도박물관로 176 전화 : (031)460-5000 팩스 : (031)460-5029 홈페이지 : http://www.krri.re.kr ISBN : 979-11-87144-80-9 본 보고서의 내용은 無斷轉載․譯載․複寫를 금함.