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과제기본정보

철도차량 배선절감 기술개발4년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 18RTRP-B103466-04
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도차량기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도신호통신기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 엔지니어링 과제유형 개발
과제명 철도차량 배선절감 기술개발
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 이강미
소속 한국철도기술연구원 직위 선임연구원
기관 대표번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 2015-06-26 ~ 2019-05-31
당해연도 연구기간 2018-01-01 ~ 2019-05-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
4차년도 3,192,000,000 111,801,000 954,041,000 1,065,842,000 4,257,842,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 철도차량내 전장장치 전자화?통신I/F 적용기술개발을 통한 운영?유지보수 효율성 향상
- 차량내 기계식 전기장치의 전자? 통신화를 통한 실시간 모니터링
- IEC 61375기반 철도차량네트워크 기술 선점을 통한 철도차량 시장경쟁력강화

○ 연구목표
- (1세부_지능형 배전반) 차량 제어배전반 자가진단 및 실시간 상태감시 가능
- (1세부_운전실 전자입출력장치) 운전실 데스크-차량제어 배전반 전자식 입출력 기능
- (2세부_IEC 기반 철도차량 네트워크) IEC 61375기반 차량내 단일 Ethernet 네트워크
- (3세부_통신기반 주간제어기) 경량화된 통신기반 주간제어기
- (4세부_차량간 무선전송기술) 차량간 정보전송 무선화기술
최종목표 [연구단]
철도차량내 전장장치 전자화?통신I/F 적용기술개발을 통한 운영?유지보수 효율성 향상
○ 차량내 배선절감
○ 차량내 전장장치 실시간 모니터링
○ 차량 제작양산성 및 운영 유지보수 효율성 향상

[1세부 ? 로직제어회로 개발]
○ 철도차량 로직화를 통한 배선절감 기술개발
○ 철도차량 운영 및 유지보수 효율성 향상을 위한 배선절감 기술 성능평가

[2세부 ? 차량내 단일 유선 네트워크 개발]
○ 철도차량 운영유지보수 효율성 향상을 위한 배선절감 기술개발
- IEC 61375 기반 TCN 기술개발
- Ethernet으로 단일화된 철도차량 네트워크를 통한 차상 통신배선절감 기술개발
- 통신 배선 가닥수 50% 절감을 위한 차상 망 구조 설계

[3세부 ? 차량내(운전실) 통신적용 기술 개발]
○ 철도차량 운전실 배선절감을 위한 통신기반 주간제어기 개발

[4세부 ? 차량간 무선전송기술 개발]
○ 철도차량 배선절감을 위한 무선전송 송수신기 개발
- 철도차량에 적합한 주파수 대역별 전파환경 분석 및 선정
- 배선절감을 위한 무선송수신기 설계 및 개발
- 철도차량내 유선네트워크(TCN)와 무선네트워크간 통합 인터페이스 설계/개발
- 공인기관 환경시험 (철도차량 성능시험 기준 준용)
- 시험차량 설치 및 자체 검증
연구내용 및 범위 [1세부]
○ 각 세부과제의 연구수행 총괄관리 및 성과 통합관리

○ 철도차량 배선절감 방안 및 현황분석
- 철도차량별(고속, 일반, 도시, 경전철) 배선 현황 조사 및 분석
- 철도차량별(고속, 일반, 도시, 경전철) 배선절감 대안제시
- 철도차량별(고속, 일반, 도시, 경전철) 배선절감 효과분석
※ 착수 후 3개월 이내 효과분석을 통해 대상차량 선정

○ 철도차량 배선절감 로직제어회로 기술개발
- 철도차량 배선절감용 로직회로 설계
- 철도차량 배선절감을 위한 로직회로 개발
- 로직제어 회로 안전성 분석
- 공인기관 환경시험(철도차량 성능시험 기준 준용)
- 시험차량 설치 및 자체검증 시험

○ 철도 배선절감 기술 성능평가를 위한 시험인프라 구축 및 운영
- 시험선 및 시험차량 선정
- 시험선 구축 및 시험차량(개조) 구축 및 운영

○ 철도차량 배선절감기술 검증을 위한 성능평가
- 철도차량 배선절감 기술사양서(로직회로) 작성
- 철도차량 배선절감기술(로직회로) 성능시험기준 및 절차서 개발
- 철도차량 배선절감기술(로직회로, 차량내 네트워크, 통신기반 마스콘, 차량간 무선통신) 현차검증 (정적/동적)

[2세부]
○ IEC 61375 기반 TCN 기술개발
- 철도차량 내부 통신 방식을 Ethernet으로 단일화
- 통신 선로 50% 절감을 위한 차상 망 구조 설계
- TTDP/TRDP기능이 구현된 ETB 노드 및 ECN 개발
- TTDP/TRDP 기능 S/W 구현
- TTDP/TRDP기능에 대한 S/W 검증(정적/동적분석)

○ TCN 기술 검증용 하부장치 제작
- TCMS 및 하부 전장품 Interface용 gateway 제작
- 철도차량용 TCN 기술 검증을 위한 주변기기 제작

○ 철도차량 성능시험기준 환경시험 및 현차검증
- 공인기관 환경시험(철도차량 성능시험 기준 준용)
- 시험차량 설치 및 자체검증 시험

[3세부]
○ 통신기반 주간제어기 설계 및 제작
- 배선 절감을 위한 통신기반 주간제어기 기술력 확보(접점구성 → 통신기반 방식)

○ TCMS 인터페이스 설계 및 검증
- 주간제어기 내부 배선 절감을 위한 차량 내 전장품과의 인터페이스 구축
- 주간제어기와 TCMS 간 동작 로직 구축
- 주간제어기와 TCMS 간 인터페이스 기능 설계

[4세부]
○ 철도차량에 적합한 주파수 대역별 전파환경 분석 및 선정
○ 배선절감을 위한 무선송수신기 설계 및 개발
○ 철도차량내 유선네트워크(TCN)와 무선네트워크간 통합 인터페이스 장치 설계/개발
○ 공인기관 환경시험 (철도차량 성능시험 기준 준용)
○ 시험차량 설치 및 자체 검증
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
4차년도 [1세부]
○ 과제총괄 및 세부과제별 인터페이스
○ 현차검증을 위한 시험차량 개조 설계
○ 배선절감 로직회로 S/W 개발 및 S/W 테스팅
○ 배선절감 로직회로 성능시험 기준 및 성능시험 절차서 개발
○ 배선절감 로직회로 H/W, S/W 통합검증
○ 배선절감 로직회로 안전성 분석
○ 배선절감 로직회로 H/W 2차 시제품 개발
○ 배선절감 로직회로 공인환경시험
○ 배선절감 로직회로 H/W, S/W 통합검증도구 개발
○ 로직회로 S/W 개발환경 고도화
○ 정형적 명세 기반의 로직회로 S/W 검증모델 개발
○ 배선절감기술 성능평가 및 시험선 인프라 구축계획 수립
○ 시험선 운영계획 보완(필요시 시험선 운영환경 일부 구축 운영)
○ 연구개발기술 실용화 전략 수립

[2세부]
○ ETB/ECN 시험을 위한 시험기 제작
○ ETB 노드에 대한 기능 및 성능 시험
○ ECN 노드에 대한 기능 및 성능 시험
○ 하부장치용 Gateway에 대한 기능 및 성능시험
○ TTDP/TRDP 기능에 대한 S/W 검증 (정적/동적 분석)
○ ETB 노드 시제품 보드 및 S/W 제작
○ ECN 노드 시제품 보드 및 S/W 제작
○ 하부장치용 Gateway 시제품 보드 및 S/W 제작

[3세부]
○ 제품 설계보완 및 제작
○ 차량 인터페이스 검토 및 신뢰성 자료(RAMS) 작성
○ TCMS 인터페이스 설계

[4세부]
○ 2차년도 개발 결과물(SyRS, 설계서)을 기반으로 철도차량 간 통신에 최적화된 안테나와 무선 송수신기를 개발
○ 자체 성능/기능 검증 및 환경시험/공인인증 시험
[1세부]
○ 과제총괄 및 세부과제별 인터페이스
○ 현차검증을 위한 시험차량 개조 설계
○ 철도차량 제어회로 로직화(S/W)(2)
○ 배선절감 로직회로 성능시험 기준 및 성능시험 절차서 개발
○ 배선절감 로직회로 H/W, S/W 통합검증
○ IEC 62278기준 로직회로 안전성 분석(2)
○ 배선절감 로직회로 H/W 2차 시제품 개발
○ 배선절감 로직회로 공인환경시험
○ 배선절감 로직회로 H/W, S/W 통합검증도구 개발
○ 로직회로 S/W 개발환경 고도화
○ 정형적 명세 기반의 로직회로 S/W 검증모델 개발
○ 철도차량(대상차량) 배선절감 시제품 개발기술 검토
○시험선 구축 및 운영 계획 검토
○ 연구개발기술 실용화 전략 수립

[2세부]
○ ETB/ECN 시험을 위한 시험기 제작
○ ETB 노드에 대한 기능 및 성능 시험
○ ECN 노드에 대한 기능 및 성능 시험
○ 하부장치용 Gateway에 대한 기능 및 성능시험
○ TTDP/TRDP 기능에 대한 S/W 검증 (정적/동적 분석)
○ ETB 노드 시제품 보드 및 S/W 제작
○ ECN 노드 시제품 보드 및 S/W 제작
○ 하부장치용 Gateway 시제품 보드 및 S/W 제작

[3세부]
○ 차량 인터페이스 검토
○ 차량 운행 시나리오 분석을 통한 차량 인터페이스 검토
○ 설계 자료 분석 및 2차년도 설계 보완
○ 성능 시험
○ 고장 해석 및 FTA/RBD 작성
○ Maintenance Analysis
○ FMEA
○ RAMS 보고서
○ TCMS 인터페이스 설계 및 검증
○ 제품 제작/설계보완 및 구성품시험
○ 제품 제작/설계보완
○ 시험 절차서 작성 및 구성품 시험
○ 주간제어기과 TCMS 인터페이스 조합시험

[4세부]
○ 철도차량 무선통신을 위한 최적 안테나 개발
○ 철도차량간 무선통신을 위한 무선 송수신기 개발
○ TCN WTB Gateway 연동 기능 개발
○ 철도차량 로직회로 통신 연계 기능 개발
○ 철도차량내 유선네트워크(TCN) 시뮬레이터 개발
○ 철도차량 네트워크 모니터링 기능 개발
○ 무선 송수신기 기능검증
○ 환경시험 및 유/무선 적자파적합 인증
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면 : 철도차량 전자화를 통한 차량 기술 Upgrade
- 국제표준 및 인증을 기반으로 국내외 차량의 TCMS, Infotainment 프로젝트에 Ethernet을 기반으로 한 차량 내부 통신망 구축가능
(국외 철도운영회사에서 IEC 61375 표준 규격을 만족하는 차상 통신망 요구)
- IP기반 고속 철도통신 네트워크 기술 확보를 통한 새롭고 다양한 철도서비스 제공함으로서 철도의 대중교통 경쟁력 강화
- 열차운영효율화를 위한 가변편성시 편성간, 차량간 정보송수신 기술 활용
사회 경제적 파급효과 ○ 경제산업적 측면 : 철도차량 경쟁력 강화
- 철도차량 배선절감기술적용에 따른 차량 경량화
- 철도차량 로직화에 따른 모듈화 설계기술 확보
- 철도차량 로직화에 따른 자체 점검 및 모니터링으로 제작 양산성 향상
- 국내 철도차량 및 전장분야의 해외 진출을 위한 기술적 기반 확보
- 철도 ICT 융합을 통한 고부가가치 철도기술로 철도관련 산업체의 신성장동력으로 국내 산업의 활성화 및 수출경쟁력 강화 가능

○ 사회적 측면 : 철도교통 대국민 서비스 향상
- 철도차량 전장 모듈화 경량화 기술적용으로 차량내 승객 공간 확대
- 철도 IT융합으로 새롭고 다양한 고품질 대국민 교통서비스 제공으로 철도의 대중교통 경쟁력 강화
활용방안 ○ (활용분야) 국내 운영 중인 전동차를 대상으로 공인환경시험 및 현차검증을 통한 신뢰성 확보한 이후, 국내 신형 전동차 설계 및 기존 전동차 개량시 적용
- 철도차량 네트워크 실시간 모니터링을 통한 운영 및 유지보수 편의성 향상
- 유무선 통합인터페이스 장치를 활용한 기존 철도차량 무선연계 적용
- 대용량 고속 정보전송이 가능함에 따라 영상 등 대용량 데이터 통신요구 신규 철도기술 적용 가능
- 신규 제작 및 개조 차량의 TCMS, Infotainment 프로젝트에 Ethernet을 기반으로 한 차량 내부 통신망 구축
○ (기술이전) 전동차 운영사의 요구사항을 반영한 설계, 국제 규격에 근거한 기술개발 및 현차를 대상으로 한 검증된 기술을 산업체에 이전하여 국내 전동차 실용화
○ (추가연구) 전동차를 대상으로 개발된 배선절감 기술 검증이후, 고속/일반/경전철에 확대적용을 위한 추가연구 필요
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 철도차량 배선절감 로직회로 IEC61375 통신기반주간제어기 차량간 무선전송
영문 Wiring reduction for railway vehicle logic circuit IEC61375 (TCN) Communication based Master Controller Wireless transmission between vehicles
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