철도종합기술연구소에서는 중장기에 걸친 활동의 기본적인 방침을 기본계획으로서 정하고 이것에 기초하여 연구개발 사업을 수행하고 있다. 2005년부터 2009년까지는 기본계획 RESEARCH 2005에 기초하여 연구개발을 추진하였다. 이번 보고서는 “철도의 장래를 위한 연구개발”, JR 각 회사로부터 구체적으로 지정 받은 과제를 주체적으로 단기 실용화를 목표로 한 “실용적인 기술개발” 및 철도 고유의 현상 해명 등에 관한 “철도 기초연구” 등 세 가지이다.

그 중에서 장래 지향과제는 약 5년에서 10년 이후의 실용화를 목표로 철도의 미래를 향한 시스템 전환, 기술적인 혁신을 목적으로 설정한 과제이다. RESEARCH 2005년 에서는 신뢰성이 높은 철도로 4건, 편리성이 높은 철도로 3건, 저비용 철도로 3건, 환경과 조화된 철도로 3건 등 전체 13건의 테마를 설정하였다.

(1) 하이브리드 시뮬레이터에 의한 차량운전 특정 평가법의 개발

  - 댐퍼(damper) 등 차량부품 시험장치와 자동동정시스템, 실시간 시뮬레이션을 조합시켜 본선 주행에서의 상태를 벤치시험에서 재현하는 시스템을 개발

  - 한 개의 차량을 대응하는 차량 시험장치에 차체간 운동 모의장치를 부착시켜 실시간 시뮬레이션과 조합시킨 편성 주행 모이시험을 실현

  - 임의의 특성을 가진 가상 차량을 이용한 제작 전 특성 평가방법을 개발

(2) 이미 설치된 철도시설의 내진성 평가와 대책

  - 활단층에서 발생, 전파되는 지진동을 예측하여 구조물 등의 시설 및 차량거동을 평가하는 시뮬레이션 방법을 구축

  - 구조물 및 궤도, 전차선주 등에 대한 내진대책 공법을 제안

  - 대책에 의한 라이프 사이클 비용 저감효과에 의한 내진대책 우선 순위 결정방법을 개발

(3) RAMA 지표에 의한 신호시스템 구성법과 그 응용

  - 신호 시스템의 안전성을 충분히 확보하여 신뢰성 및 보전성을 잃지 않고 능력을 향상시키기 위한 대책기술의 평가방법을 제안

  - 초기 비용, 보수 비용, 장치고장에 의한 손실을 평가하여 총 비용이 최소가 되는 신호시스템 구성을 선택하는 방법을 제안

(4) 설비관리 업무에 센싱기술, IT의 응용

  - 터널 및 철교의 파열 검지센서 등 각종 구조물 상태 감시센서를 개발

  - 검사원이 휴대할 수 있는 단말기, 영업열차 또는 각종 지상 네트워크를 이용한 센서 데이터를 수집, 전송하는 방법을 개발

(5) 철도의 고속 대용량 정보통신 기술 개발

  - 지상, 차량 간 고속, 대용량 통신을 실현하는 수단으로서 레이저광을 추적하는 기술 및 지상국을 순차적으로 통신하는 핸드오버(hand-over) 기술을 이용한 통신시스템을 개발

(6) 동적 수요 추정에 기초한 전송계획의 효율화

  - 자동개찰기 데이터에 의한 이용자 수 예측방법, 예측인수에 대응한 운송계획 작성방  - 운송계획안 및 운전정비안의 평가 도구로서 열차운행, 여객 운동 시뮬레이터를 개발

(7) 안전성, 쾌적성을 향상시키는 휴먼시뮬레이션 기술

  - 이상발생 시의 운전행동을 의식시키는 등에 의한 운전사의 이상발생 시 대응능력을 향상시키기 위한 교육 프로그램을 개발

  - 역 시뮬레이터 및 실제 역에서의 실측 결과를 기본으로 역구내의 여객 유동평가 시뮬레이션 및 피난행동 시뮬레이션 등을 개발

(8) 집전계의 고성능화와 보수의 고도화에 관한 연구

  - 트롤리선의 마모, 피로수명의 예측방법을 제안, 피로수명을 연장하는 새로운 형태의 트롤리선을 개발

  - 신간센 고속주행을 위한 전차선 가설기준을 제안, 가설 정밀도를 향상시키는 새로운 지지구조를 개발

  - 지상에서 팬터그래프(pantagraph)의 난선 및 접촉력을 모니터링하는 방법을 개발, 차량에서 트롤리선의 결함을 진단하는 수법을 개발

(9) 보수비용이 적고, 저소음의 신형 궤도 개발

  - 유지관리가 대폭적으로 저감되며, 주변환경을 고려한 신형식 궤도를 개발

  - 시공성과 강도를 고려하여 상부 콘크리트 부분을 단섬유 보강 콘크리트를 이용하여 일체화시킨 구조를 개발

  - 시험 부설한 궤도에서의 모터 차량 주행에서 슬라브 궤도와 비교하여 소음 수준이 대폭적으로 저감된 것을 확인

(10) 레일 손상, 발라스터 궤도 노화 모델의 구축과 보수 저감기술 평가

  - 레일 파손의 발생 수명, 짧은 금이 가는 것과 마모 등 다양한 손상을 예측하는 방법을 제안

  - 발라스터 궤도의 동적 응답 특성을 파악하여 대책공법의 효과를 예측하는 방법을 제안

  - 침목 구조 변경의 방향성을 제시

(11) 연료전지 차량의 개발

  - 100kW급 연료전지를 탑재한 차량을 개발하여 주행시험에 의한 차량구동용 에너지원으로서 구성 가능성을 확인

  - 연료전지와 이차전지의 하이브리드 구성방법을 개발하여 주행시험에 의한 에너지 효율 및 충방전 특성을 확인

(12) 전동음, 구조물음의 예측 도구와 저감대책 방법의 개발

  - 전동음 및 구조물음의 발생 메커니즘을 해명하여 예측방법을 구축

  - 저감책의 지침을 제시하여 각 대책 효과를 정량적으로 제시

(13) 재래방식 철도에 리뉴얼 기술을 적용

  - 초전도 벌크체와 초전도 코일을 조합시킨 플라이 호일 축전

  - 장치용 초전도축수를 개발하여 2톤의 플라이 호일의 고속회전이 가능함을 확인

  - 교류여자방식의 채용으로 레일 온도상승을 제어한 새로운 제동장치를 고안, 제작