| 3차년도 |
【주관연구기관 : 한국철도시설공단】○ 시스템 통합 및 사양개발 - 열차제어시스템 개발요구사항 조사 및 분석 - 열차제어시스템을 구성하는 하부시스템 개발 요구사항 작성 및 검증○ 실용화 지원 기술 - 제/개정이 필요한 기술기준 및 규격 조사○ 정량적 연구성과 - 논문 발표/게재 2건 【1세부-공동연구기관 : 한국철도기술연구원】○ 레일절손 검지기술 개발 - 요구사항 분석 및 개념 설계【1세부-공동연구기관 : 철도신호사업연구조합】○ 열차 진로 제어 기술 개발 - 이동폐색을 지원하는 일반？고속철도 전자연동장치의 요구사항 분석 및 개념 설계【1세부-공동연구기관 : 한국전자통신연구원】○ 무선통신망 안정성 및 가용성 향상기술 연구 - 열차제어시스템용 무선통신망 요구사항 정의 - 열차제어 무선통신 기술 동향 연구【2세부-협동연구기관 : 한국철도기술연구원】○ 차상ATP/ATO, 지상ATP개발요구사항 조사 및 분석 - 1세부에서 작성한 ‘열차제어시스템 개발요구사항’ 분석 - KRTCS1 및 KRTCS2, 현재 철도노선에 구축된 ATP(ETCS L1)와의 상호운영을 위한 요구사항 분석 - 차상ATP/ATO, 지상ATP의 성능 및 기능 요구사항 정의【2세부-공동연구기관 : 대아티아이(주)】○ 이동 폐색용 지상 ATP개발 - 지상 ATP시스템 요구사양 분석 및 ATP시스템 개념설계○ RAM 및 안전성 인증 활동 - 안전성 계획 수립 - 위험원 분석 및 안전요구사항 도출 - 단계 별 Verification 수행【2세부-공동연구기관 : 현대로템㈜】○ - 【2세부-공동연구기관 : 유경제어(주)】○ 차상ATP/ATO, 지상ATP 개발명세서 검증계획 작성 - 검증계획 수립을 위한 요구사항 검토 - 개발사양 검증항목 수립 및 계획서 작성【3세부-협동연구기관 : 한국철도공사】○ - 【3세부-공동연구기관 : 한국전자통신연구원】○ - 【3세부-공동연구기관 : 대아티아이㈜】○ - 【3세부-공동연구기관 : 유경제어㈜】○ -
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【주관연구기관 : 한국철도시설공단】○ 열차제어시스템 개발요구사항 조사 및 분석서 - 열차제어시스템 자동화수준 정의 - 열차제어시스템 성능요구사항 정의 - 열차제어시스템 기능요구사항 정의○ 열차제어시스템 개발명세서 - 열차제어시스템 개념 및 구성 정립 - 열차제어시스템 성능명세 - 열차제어시스템 기능명세 작성 및 기능배치(기본설계)○ 열차제어시스템 인터페이스 명세서 - 열차제어시스템 하부장치 간 인터페이스 명세서 작성 및 검증 - 열차제어시스템과 타 시스템 간 인터페이스 명세서 작성 및 검증○ 열차제어시스템 하부장치 간 개발요구사항 - 관제설비, 전자연동장치, 지상 및 차상제어장치【1세부-공동연구기관 : 한국철도기술연구원】○ 레일절손 검지기술 요구사항 분석 - 현재 궤도회로의 레일절손 기능 분석 - 요구사항 수집 - 요구사항 분석○ 레일절손 검지장치 개념설계 - 검지 개념 설계 - 기능 분석 및 할당 - 기본 설계(시스템 구성(안) 도출)【공동연구기관 : 철도신호사업연구조합】○ 이동폐색을 지원하는 일반？고속철도 전자연동장치의 요구사항 분석 및 개념 설계 - 전자연동장치 구성 및 기능 분석 - “IP기반 철도 전자연동장치 실용화”과제 연구결과 활용방안 제시【공동연구기관 : 한국전자통신연구원】○ 무선통신망 안정성 및 가용성 향상기술 연구 - 열차제어시스템용 무선통신망 요구사항 정의 : ETCS L3 열차 제어 신호 전달을 위한 무선 통신망 요구사항 연구 : 열차제어시스템 무선통신망 요구사항 정의서 작성 - 열차제어 무선통신 기술 동향 연구 : UIC(국제철도연맹) 열차 제어용 무선통신 기술 동향 연구 : 열차제어 무선통신 기술 동향 분석서 작성【2세부-협동연구기관 : 한국철도기술연구원】○ 차상ATP/ATO, 지상ATP개발요구사항 조사 및 분석 - 1세부에서 작성한 ‘열차제어시스템 개발요구사항’ 분석 ㆍ기획보고서의 열차제어시스템 요구사항 분석 ㆍ1세부의 열차제어시스템 개발요구사항 조사내용 검토 ㆍ1세부의 열차제어시스템 개발요구사항 분석 - KRTCS1 및 KRTCS2, 현재 철도노선에 구축된 ATP(ETCS L1)와의 상호운영을 위한 요구사항 분석 ㆍKRTCS 1의 지상신호설비구성, 차상-지상간 프로토콜 등 조사 및 분석 ㆍKRTCS 2의 지상신호설비구성, 차상-지상간 프로토콜 등 조사 및 분석 ㆍATP(ETCS L1)의 지상신호설비구성, 차상-지상간 프로토콜 등 조사 및 분석 ㆍ고속철도용 ATC의 지상신호설비구성, 차상-지상간 프로토콜 등 조사 및 분석 - 차상ATP/ATO, 지상ATP의 성능 및 기능 요구사항 정의 ㆍ차상ATP/ATO, 지상ATP의 성능 및 기능 요구사항 정의를 위한 관련 자료 조사 분석 : NGTC의 기능요구사항, 열차운영시나리오 등 ㆍ차상ATP/ATO, 지상ATP의 열차제어원칙 정의 ㆍ차상ATP/ATO, 지상ATP의 기능요구사항 정의 ㆍ차상ATP/ATO, 지상ATP의 성능요구사항 정의 ㆍ기존 열차제어시스템(KRTCS1, KRTCS2, ATP(ETCS L1) 및 고속철도용 ATC(TVM 430)) 연계하는 소프트웨어 구성원칙 정의【2세부-공동연구기관 : 대아티아이(주)】○ 지상 ATP시스템 요구사양 분석 및 개념설계 - 요구사항 적용 범위 및 ETCS Level 3 지상 RBC(SRS 230d) 개발을 위한 ERTMS/ETCS Baseline 2 규격 분석 - 이동폐색 알고리즘 적용을 위한 소프트웨어 요구 사양 분석 및 개념설계 - 지상 ATP와 관제 설비간 인터페이스를 위한 사양서 분석 - 지상 ATP와 전자연동장치간 인터페이스를 위한 사양서 분석 - 지상 ATP와 인접 지상 ATP간 안전한 Handover를 위한 인터페이스 사양서 분석 - 지상 ATP와 차상 ATP/ATO간 안전 전송 적용을 위한 인터페이스 사양서 분석 - SIL 4 인증을 위한 EN규격 ○ 안전성 계획 수립 - 지상 ATP 품질 향상 및 관리를 위한 품질 관리 계획서 작성 - 지상 ATP 안전성(RAMS) 계획서 작성 ○ 위험원 분석 및 안전요구사항 도출 - 안전요구사항 및 Safety function 도출을 위한 시스템 위험원 분석 수행 - 안전요구사항 도출(Safety function, Safety Integrity)○ 단계 별 Verification 수행 - 계획 및 요구사항 단계에 대한 Verification 수행【2세부-공동연구기관 : 현대로템㈜】○ - 【2세부-공동연구기관 : 유경제어(주)】○ 차상ATP/ATO, 지상ATP 개발명세서 검증계획 작성 - 검증계획 수립을 위한 요구사항 검토 ㆍ개발 검증 관련 규격 및 표준사양 조사 ㆍ개발명세서 검증을 위한 요구사항 검토 - 개발명세서 검증항목 수립 및 계획서 작성 ㆍ수명주기를 고려한 검증 항목 수립 ㆍ개발명세서에 대한 검증계획서 작성
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 자동운전을 지원하는 ETCS L3급 열차제어시스템 개발을 통한 국내 철도산업의 대외 경쟁력 강화 및 세계 시장 선도 - 도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템 개발(2010.12~2014.6), 일반·고속철도용 열차제어시스템 개발(2014.12~2017.6)을 통하여 ‘열차 신호시스템 표준화방안 통보(국토부, 2010.11)’의 KRTCS 구축 단계별 추진전략을 완료하였음 - 유럽의 철도산업혁신전략 등 외부환경의 변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 고속철도의 자동운전을 포함한 ETCS L3급 열차제어시스템을 개발하기 위한 연구개발사업의 지속적인 추진이 요구됨○ 이를 위하여 수송능력(효율성), 경제성, 서비스, 안전성을 열차제어시스템의 핵심기술 개발 - 보다 빠르고 보다 높은 밀도로 승객을 수송하고, 위험요인을 사전에 감지하여 사고를 예방할 수 있도록 자동운전을 지원하는 ETCS L3급 열차제어기술을 개발하여 효율성과 안전성을 확보 - 해외시장 선점과 국내 기존 신호설비와의 연계를 위해 기존 시스템과의 상호운영성 확보 - 무선통신망 및 제어장치에 심각한 장애가 발생하여도 최소한의 열차운행을 보장하는 장애 대응기술 적용
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 차상장치 개량비 절감비용 - 시스템 A는 현재 고속철도차량에 탑재된 차상ATC장치이며, 대당 단가가 7억원이며, 총 285량에 1,999억원이 설치되었음 - 시스템 B는 개발될 차세대 열차제어시스템의 차상ATP/ATP이며, 대당 단가가 5%정도 높은 7.35억원이며, 총 285량에 설치할 경우, 99.75억원의 비용 상승이 예상됨구분차량대수시스템A*시스템B**절감비용(A-B)대당 단가구축비(A)대당 단가구축비(B)고속차량285700199,500735209,475-9,975(단위: 백만원)* 한국형 신호시스템 구축계획(국토교통부, 2017.4)** ERTMS Level 3 Risks and Benefits to UK Railways(TRL, 2010)에서는 현 시스템 대비 5%비용증대가 예상되며, 열차자동운전장치는 포함하지 않음○ 지상장치 개량비 절감비용- 시스템 A는 현재 개발중인 KRTCS-2의 지상설비(연동장치 및 주변장치 포함)이며, km당 구축비가 22.25억원이며, 총 645km에 1조4,262억원의 구축비가 소요됨- 시스템 B는 개발될 차세대 열차제어시스템의 지상ATP(연동장치 및 주변장치 포함)며, km당 구축비가 25%정도 낮은 16.69억원이며, 총 641km에 설치할 경우, 3,563억원의 비용절감이 예상됨구분노선길이*(단위:km)시스템A**시스템B**절감비용(A-B)km당 단가구축비(A)km당 단가구축비(B)고속철도6412,2251,426,2251,6691,069,829356,396(단위: 백만원)* 경부고속철도, 호남고속철도, 수서-평택구간** 한국형 신호시스템 구축계획(국토교통부, 2017.4)의 KRTCS-2(ETCS L2)구축비용 반영*** ERTMS Level 3 Risks and Benefits to UK Railways(TRL, 2010), ETCS L2비용의 25%비용절감 반영○ 유비보수비 절감비용- 시스템 A는 현재 개발 중인 KRTCS-2의 지상설비(연동장치 및 주변장치 포함)이며, km당 유지보수비가 13.28억원이며, 총 581km에 104억원이 소요됨- 시스템 B는 개발될 차세대 열차제어시스템의 지상ATP(연동장치 및 주변장치 포함)며, km당 유지보수비가 50%정도 낮은 8.95억원이며, 총 581km에 적용할 경우, 52억원의 비용절감이 예상됨구분노선길이*(단위:km)시스템A**시스템B**절감비용(A-B)km당 단가유지비(A)km당 단가유지비(B)고속철도58117.9010,4008.955,2005,200(단위: 백만원)* 경부고속철도, 호남고속철도(‘15’년유지보수비를기준으로하여수서-평택구간제외)** 한국형 신호시스템 구축계획(국토교통부, 2017.4)의 KRTCS-2(ETCS L2) 유지보수비용 반영** CBTC before/after cost effectiveness study(미국 FTA, 2011), 궤도회로방식 대비 철도신호설비 유지관리 시간 및 유지관리비 50%이상 단축 다. 사회적 측면○ 선로수송용량 확대- 시스템 A는 ETCS L1이고, 시스템 B는 차세대 열차제어시스템이며, 고속전용선에서 58.1%의 선로용량 증가가 예상됨구분시스템 A의 선로용량(A)시스템 B의 선로용량(B)용량증가율(B-A)고속철도고속철도 100 %(고속선 전용)158.1 %*(고속선 전용)58.1* ‘Compendium on ERTMS(UIC, 2009), 고속전용선에서 차세대 열차제어시스템과 유사한 ETCS L3와ETCS L1간의 선로용량 비교결과 적용
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| 활용방안 |
○ ‘한국형 철도신호시스템 구축계획(국토교통부, 2017.4)’에 따라 신설 및 개량시기가 도래하는 노선에 단계적으로 설치하여 ‘29년까지 모든 신호시스템을 KRTCS_2로 교체함 - KRTCS_2의 차상장치는 기존 신호설비(ATS, ATP)와 상호운영성을 가지므로 ‘18년 이후 신규로 도입되거나 내구연한이 도래한 차상장치부터 개량 - 노선 간 연계운행을 할 수 있도록 국가 철도망 및 국가 철도망과 연계되는 모든 철도노선에 KRTCS_2 지상장치를 적용함 - 실용화 검증결과 및 중장기 구축계획(안)을 토대로 매년 철도공단ㆍ공사가 사업시행계획을 수립하고 국토교통부의 승인을 받은 후 추진(‘18∼)○ 본 과제의 열차제어시스템의 차상장치가 KRTCS_2를 포함한 기존 신호설비(ATS, ATP)와 상호운영성을 검증한 후, 차상장치부터 적용함 - 상용화를 위한 시범운행을 실시
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