1. 도입

가. 국제대중교통연합(UITP)은 대중교통 분야가 2025년까지 두 배로 증가할 것으로 예측하고 있음
  1) 궤도회로에서 차륜 검지 및 액슬 카운팅 시스템으로의 기술적 이동이, 철도와 관련된 대중교통시스템에서 명확히 보임
  2) 새로운 노선 및 프로젝트에서 이미 현대식 액슬 카운팅 시스템이 적용되고 있으며, 그 명확한 장점은 기능성과 운영비용 측면임
나. 이 보고서는 대중교통 시스템의 핵심 특성을 검토하고 차륜 검지 및 액슬 카운팅 시스템의 적용분야를 보여주며, [Frauscher Sensortechnik]사가 제공하는 솔루션에 대한 검토를 진행함

2. 대중교통 시스템의 특별한 요구사양

가. 대중교통시스템 요구사양은 표준궤간 철도나 장거리 철도와는 아래 점에서 상당히 다르며, 법률 프레임워크, 차량에 따른 영향 그리고 노반과 환경에 대한 정밀한 평가가 필요함
나. 법률적 프레임워크 : EBO와 BOStrab
  1) 독일 철도건설 및 운영규칙(EBO)은 독일에서의 철도 건설과 운영 시에 적용되는 법률임
  2) 독일 철도건설 및 운영규칙(EBO)은 일반적으로 국제적인 수준에서 벤치마킹 대상으로 사용되며, 이 규정의 목적은 모든 철도시스템과 차량을 안전 요구조건에 만족하게 하고 필요한 경우 호환될 수 있도록 건설하는 것임
    가) 플랫폼, 건널목, 신호기, 전철기와 같은 수많은 철도시설의 건설과 운영을 규정하고 철도시스템과 운영 분야의 수많은 용어를 규정함
  3) 독일 철도건설 및 운영규칙(EBO)은 국제 철도 네트워크에 사용되고, 트램 건설 및 운영규칙(BOStrab)은 모든 사용자의 표준 규칙으로 디자인됨
다. 철도차량
  1) 특히 대중교통 분야에서, 세계적으로 차륜과 대차의 크기, 서비스 차량, 차륜 플랜지 치수, 전자기 브레이크 그리고 IGBT 주파수 컨버터는 매우 다름
  2) 차륜 센서는 상세하게 규정되어 있고, 민감한 부분과 결정적으로 영향을 미치는 형태를 보이게 됨
    가) 이것 때문에, 접근하는 강철의 중량에 대한 민감도는 경우마다 달라짐
    나) 차륜 플랜지의 높낮음, 주행 표면의 넓고 좁음 그리고 다양한 형태의 차륜 지름이 존재하기 때문에, 이러한 차륜 형태와 플랜지 형태는 신뢰성 있는 차륜 검지에 직접적인 영향을 미침
  3) 트램, 도시철도, 지하철, 도시 간 철도의 경우, 전자기 브레이크와 결합한 최적화된 대차 형태가 종종 안전하고 신뢰성 있는 차륜 검지에 문제를 일으키기도 함
  4) 모든 이러한 기존 조건은 프로젝트마다 다르며, 그것에 맞게 분석되어 정확한 부품이 선택되어 적용되어야 함
라. 노반과 환경
  1) 대중교통 시스템의 노반과 그 환경은 표준궤간 철도의 그것에 비해 많은 요소가 상당히 틀림
    가) 노반, 전력, 통신과 관련된 요구사항과 함께, 그루브 레일, 불헤드 레일 그리고 비그놀 레일과 같은 다양한 레일 프로파일이 고려되어야 함
    나) 대중교통 시스템에서의 개별 교류전류 구동에 더불어, 직류구동 시스템 사용이 증가하고 있는데, 그 범위는 600V~1,500V까지 다양함
  2) 트램의 차륜과 차륜 플랜지는 그루브 레일 상을 주행하는데, 그루브 레일은 철도 상부 인프라시설에 의해 둘러싸여 있음
    가) 차륜 검지 구성품은 반드시 차량 주행으로 말미암은 스트레스, 도보 활동, 오염, 홍수와 침수에 견뎌야 함

 3. 차륜 검지 시스템의 사용

가. 차륜 센서와 지능형 평가 알고리즘 PCB가 결합한 현대의 궤도회로 장치는, 이동방향, 속도 그리고 차륜 직경과 같은 실제 차륜 검지에 관한 일련의 추가 정보를 제공할 수 있으며, 그 분야는 다음과 같음
나. 철도건널목 보안 : 철도건널목 스위칭을 위한 차륜 센서가 전철기 방식 시작 때부터 사용되어 옴
  1) 현대의 차륜검지시스템의 도움으로, 건널목 안전시스템은 이중 센서를 통해 안전하게 작동할 수 있음
  2) 세계적인 수준에서는, 액슬 카운팅 회로와의 결합을 포함한 아주 다양한 시스템 사양이 존재함
다. 속도 관리 : 특정 궤도 섹션은 구조적인 한계 때문에 특정 최고속도를 초과해서는 안 됨
  1) 속도 측정용 센서로 사용될 수도 있다는 사실 때문에, 차륜 센서는 탈선과 사고를 막을 수 있음
라. 고장 신호의 취소
  1) 정거장 책임자가 궤도 섹션을 클리어하기 이전에, 궤도 섹션이 정말로 클리어되었는지를 확인해야 함
  2) 시간을 줄이고자, 정거장 책임자는 고장 신호를 세팅하고 열차가 궤도 미점유 검지 섹션 내부로 수동운전하게 할 수도 있음
  3) 이 고장 신호는 열차가 차륜 검지시스템을 지나갈 때 반드시 리셋되어야 하며, 그렇게 해야 다음 열차 이동 제어가 가능함
마. 전철기 분야
  1) 이 본보기로는 핫-박스 검지시스템(HOA, hot box detection systems), 차륜 찰상 검지시스템(flat spot systems), 차량 중량 측정기(track scales), 세척시스템, 게이트, 터널 조명 또는 승객정보시스템 등이 있음
  2) 현대의 차륜검지 시스템은 이러한 것에 대한 정밀한 실시간 스위치 온-오프를 가능케 함

4. 액슬 카운팅(Axle counting) 시스템

가. 차륜검지 시스템의 기본적 기능은 궤도 미점유 검지를 위한 것으로서, 차량 축의 기록과 카운팅에 대한 보장과 안정성이 필요하며, 현대의 모듈화된 액슬 카운팅 시스템은 여러 운영환경에서도 사용 가능함
나. 철도 교통 중 궤도와 무관한 신호시스템
  1) 표준궤간 철도와 비슷하게, 액슬 카운팅 시스템은 일반 철도 교통의 궤도 미점유 검지용 시스템으로 사용되기도 함
  2) 만약 이 시스템이 선택되면, 열차는 신호에 의해 제어되는 공간적 거리를 이동하며, 신호 간의 공간은 블록이나 궤도 미점유 검지 섹션으로 묘사됨
  3) 표준궤간 철도와는 달리, 대중교통시스템에서 선택되는 섹션은 일반적으로 짧은데, 200미터 이하의 섹션도 흔하고 열차의 빈번한 이동도 가능하며, 일부 경우에 시격은 2분 이하이기도 함
다. 전철기 체인지오버 보호
  1) 전철기 동작을 모니터링하는 전철기 블록킹 회로가 광범위하게 보급되어 있는데, 궤도회로로 구성되는 이러한 블로킹 회로는 전철기의 점유 여부를 표시하는 것임
  2) 그에 따라 전철기는 작동되고, 이러한 기능/체인지오버에 대한 보호는 액슬 카운팅 시스템으로 매우 신뢰성 있고 이용성 높은 방법으로 제공 가능함
라. 측면 보호
  1) 측면 보호장치는 선로로 돌진하는 자동차의 측면 충돌로 말미암은 차량 보호를 목적으로 하는 시스템으로, 이 측면 충돌 위험은 궤도 교차로에서 발생하며 입환 작업 때문임
  2) 전철기 보호, 궤도 블록이나 블로킹 신호 등의 다양한 솔루션이 존재하는데, 블로킹 신호로서 액슬 카운팅 시스템 사용이 가능함
마. CBTC
  1) 통신 기반의 열차제어시스템(CBTC, Communication Based Train Control)은 자동 열차제어 및 보호시스템의 영역으로, 신호를 사용하지 않고 열차와 궤도 장치 간의 데이터 통신을 통해 열차 이동을 보장하는 것임
  2) 결국, 이 시스템은 수동으로 모니터링되는 것보다 궤도 섹션을 더욱 긴밀하게 운행하는 것이 가능함
  3) CBTC 시스템은 고장을 대비하여 [fall-back] 계획이 반드시 필요한데, 액슬 카운팅에 기반을 둔 궤도 미점유 검지시스템이 그 역할을 할 수 있음

5. 현대의 대중교통시스템 솔루션

가. 특수한 기능
  1) 맞춤형 평가 알고리즘
    가) 매우 다양한 차량 형식과 그것이 궤도에 설치된 센서에 미치는 영향이 중요한 도전으로, 차륜에 매우 근접하게 설치되는 낮게 설치되는 전자기 궤도 브레이크가 특히 문제임
    나) 아날로그 차륜 센서 신호의 해당 평가 수행을 통해, [Frauscher]사는 개별 사항에 맞게 평가 알고리즘과 트리거 오차범위를 적용할 수 있음
  2) 전두부 검지 기능(Counting head control)
    가) 강철 꼭지의 신발, 주석, 금속 먼지, 탱크로리나 자전거의 타이어 등과 같은 금속 물체가 차륜 검지 지점에 들어와서 잘못된 신호를 전송할 수도 있음
    나) 이러한 상황은 전체 시스템의 가용성을 감소시키는데, 이것은 전두부 검지 기능 (Counting head control)을 통해 해결할 수 있음
    다) 만약 차륜 검지 포인트에 인접한 궤도 미점유 검지 섹션이 클리어하다면, 차륜 검지 포인트는 스탠-바이 모드로 세팅할 수 있음
  3) 속도 측정
    가) 속도 결정 능력이 대중교통 시스템 분야에서 증가하고 있는데, [Frauscher]사의 [VEB] 측정시스템은 속도, 상태 그리고 진단 정보를 단순하고 비용효과적으로 CAN 인터페이스를 통해 실시간으로 제공함
    나) 통과속도의 평가는 단지 하나의 차륜 검지 포인트로 수행되고 정확도는 +/-3%임
  4) 리셋 프로세스의 진행 : 운영회사와 시스템 환경에 따라 아래와 같은 다양한 리셋 프로세스가 필요함
    가) 무제한 리셋, 제한 리셋, 사전준비 리셋, 사전인식을 통한 사전준비 리셋
  5) 부분 트래버싱 기능
    가) 특정 환경에서, 운영자 관점에서 몇 가지 부분적 트래버싱 프로세스를 금지하기 위해 액슬 카운팅 시스템이 필요할 수도 있음
나. 기계적 환경
  1) 그루브 레일 클로우 어셈블리(CLAW ASSEMBLY)
    가) 그루브 레일과 밀폐된 상부 인프라시설의 사용은 차륜 검지 포인트 설치를 위해 특수한 기계적인 솔루션을 요구함
    나) 그루브 레일에 의해 가드되는 차륜 플랜지는 반드시 신뢰성 있고 안정적으로 인식되어야 하며, 그루빙은 반드시 차륜 검지 포인트 지역 약 40cm 길이에서는 제거되어야 함
    다) 아래 그림은 그루브 레일, 차륜 플랜지, 그루브 레일 클로우 그리고 차륜 및 차륜 센서 어셈블리를 설명하는 것으로, 트램 노선에 설치된 상태의 그루브 레일 클로우와 [RSR180] 차륜 센서가 몇 십 년 동안 운영회사의 완벽한 만족을 제공함