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과제기본정보

도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 분석시스템2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 18RTRP-C136506-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 유지관리기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 궤도토목기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 전철 전력기술 과제유형 개발
과제명 도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 분석시스템
주관연구기관 투아이시스(주)
총괄연구 책임자 성명 박종국
소속 투아이시스(주) 직위 대표이사
전화번호 031-360-7480 FAX 031-629-7480
총 연구기간 2017-09-29 ~ 2019-12-31
당해연도 연구기간 2018-01-31 ~ 2018-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 825,400,000 32,014,000 243,120,000 275,134,000 1,100,534,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 Ⅰ. 연구개발의 배경 및 필요성

가.
지원 대상기술의 정의
최근 고도화된 머신비전 기술과 ICT 기술을 적용하여, 열차 주행중에 도시철도 터널 시설물 상태정보를 자동으로 검측/분석하여, 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계를 개선할 수 있는“도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 분석 시스템”개발을 목표로 한다.

(1) 기술의 우수성 및 독창성
○ 영업열차를 이용한 도시철도 시설물(터널시설, 전차선로 및 궤도)의 상태정보 취득 및 분석, 알람 보고 기능을 갖춘 도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 솔루션 개발
(2) 기술의 활용 가능성
○ 영업열차를 이용하여 열차 운행 안전설비(강체 전차선로, 터널시설, 궤도, 신호)를 주간에 자율점검(Auto Scanning)하고, 화상 및 검측데이터 분석 결과를 바탕으로 야간에 포인트 정비 등 집중적 보수를 수행함으로써, 자율 점검 시스템에 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계를 개선할 수 있음.
최종목표 영업열차를 통한 도시철도 선로(터널)내 열차운행 안전설비의 상태정보를 자동으로 계측하고 분석함으로서 유지보수 업무를 과학화하여 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계를 개선할 수 있는 “도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 분석시스템” 개발

? 도시철도 선로(터널) 설비 유지보수 실태조사 및 수요기관 요구사항 분석
? 도시철도 차상 시설물 검측모듈 기술개발
- ‘지하부 강체 전차선로 변형’ 검사모듈 개발
- ‘지하부 제형 강체전차선 마모’ 검측모듈 개발
- ‘터널 상부 벽면’ 검사모듈 개발
- ‘STEDEF 궤도 시설물’ 검사모듈 개발
- ‘궤도 분기기’ 검측모듈 개발
- ‘동적 판토자세’ 검측모듈 개발
? ATC 지상신호 검측 기술개발
- ‘지상 ATC용 열차검지신호 및 차상속도신호’ 검지장치 기술개발
? 도시철도 강체설비 및 터널벽면 분석 기술개발
- ‘강체설비 및 터널벽면’ 검사 알고리즘 개발
? 도시철도 집전장치 발열검지 분석기술 개발
- ‘지하부 집전설비’ 발열검지 알고리즘 개발
? 현차시험 및 성능검증
연구내용 및 범위 ? 도시철도 선로(터널) 설비 유지보수 실태조사 및 수요기관 요구사항 분석
? 도시철도 차상 시설물 검측모듈 기술개발
- ‘지하부 강체 전차선로 변형’ 검사모듈 개발
- ‘지하부 제형 강체전차선 마모’ 검측모듈 개발
- ‘터널 상부 벽면’ 검사모듈 개발
- ‘STEDEF 궤도 시설물’ 검사모듈 개발
- ‘궤도 분기기’ 검측모듈 개발
- ‘동적 판토자세’ 검측모듈 개발
? ATC 지상신호 검측 기술개발
- ‘지상 ATC용 열차검지신호 및 차상속도신호’ 검지장치 기술개발
? 도시철도 강체설비 및 터널벽면 분석 기술개발
- ‘강체설비 및 터널벽면’ 검사 알고리즘 개발
? 도시철도 집전장치 발열검지 분석기술 개발
- ‘지하부 집전설비’ 발열검지 알고리즘 개발
? 현차시험 및 성능검증

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[ 1차년도 ]
? 도시철도 운영기관 요구사항 분석
? 지하부 강체 전차선로 변형검사
- 상세설계서
? 지하부 제형 전차선 마모검측
- 상세설계서
? 터널 상부 벽면 검사
- 상세설계서
? STEDEF 궤도 시설물 검사
- 상세설계서
? 궤도 분기기 검측
- 상세설계서
? 동적 판토자세 검측
- 상세설계서
? ATC 지상신호 검측
- 상세설계서
? 강체설비 및 터널벽면 검사 알고리즘
- 변형분석 알고리즘 설계
? 지하부 집전설비 발열검지 알고리즘
- 열상검사 알고리즘 설계


? 시스템 사양 적합성 검토(시스템 요구사양)
? 터널시설물 세부 검사대상 정의(사양서)
? 검사장치 구성설계(카메라,조명,수집장치)
? 시뮬레이터 설계(광학장치 광원분포)
? 제형 전차선 검측대상 및 정밀도 확정
? 레이저 및 카메라장치등 단위 구성 설계
? T-Bar 전차선 시료 설계 및 제작
? 터널벽면 검사범위 확정(장치 사양서)
? 장치 구성설계(카메라,조명,수집장치)
? 시뮬레이터 설계(광학장치 광원분포)
? 궤도검사대상 정의(장치 사양서)
? 검사장치 구성설계(카메라 및 조명)
? 궤도분기기 검측대상 및 정밀도 확정
? 레이저 및 카메라장치등 단위 구성 설계
? 트롤리 제작 및 스뮬레이터 설계
? 장치 사양 확정 및 상세설계
? 판토자세 측정속도 및 정밀도 시뮬레이션
? 장치 사양서
? 상세설계서 및 도면 설계
? 변형검사 알고리즘 설계
-기계 학습 및 패턴인식 설계
? 열상검사 알고리즘 설계
- 습판체 인식 및 팬터자세(Roll)


[ 2차년도 ]


? 강체전차선로 검사 장치 제작
? 검측장치별 단위 성능시험
? 동적시험을 위한 시험절차서 작성
? 마모 검측장치 제작
? 소프트웨어 설계 및 구현
? 마모 검측장치 단위 성능시험(정밀도)
? 터널상부 검사 장치제작
? 검측장치별 단위 성능시험
? 동적시험을 위한 시험절차서 작성

? 궤도 시설물 검사장치 제작
? 소프트웨어 설계 및 구현
? 테스트베드 또는 트롤리 현장 적용시험
? 궤도분기기 검측장치 제작
? 소프트웨어 설계 및 구현
? 단위시험: 테스트베드(트롤리) 현장시험
? 판토자세 검측장치 제작
? 소프트웨어 설계 및 구현
? 단위시험: 가진기 충격시험(가속도, 정밀도)
? 장치별 제작도면 및 검측장치 제작
? 시스템 소프트웨어 설계 및 구현
? 검측장치별 단위 성능시험
? 강체설비 및 터널벽면 영상 트레이닝
? 검사 알고리즘 선정 및 평가
? 열화상 이미지 분석(습판체, 절연설비)
? 검지 알고리즘 선정 및 평가

[ 3차년도 ]


? 시험결과 분석 및 보완(검사장치 운용 개선)
? 검측시스템 시운전 검증
- 실시간 알람 및 분석결과 산정
? 시험결과 분석 및 보완(검사장치 운용 개선)
? 검측시스템 시운전 검증
- 높이,편위,마모 정밀도(재현성 평가)
? 시험결과 분석 및 보완(검사장치 운용 개선)
? 검측시스템 시운전 검증
- 실시간 알람 및 분석결과 산정
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
- 볼트,체결구 변형모의 및 결함인식률 산정
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
- 분기기 검측 정밀도(재현성 평가)
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
? 검측장치 운용 매뉴얼 작성
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
- 시설물 변형모의 및 인식률(%) 평가
- 미인식률, 오인식률 산정
? 시험결과 분석 및 보완
? 검측시스템 시운전 검증
- 습판체 온도 트래킹 및 알람 검출
- 집전설비 온도 트래킹 및 알람 검출
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ? 도시철도 운영기관 요구사항 분석
? 지하부 강체 전차선로 변형검사
- 상세설계서
? 지하부 제형 전차선 마모검측
- 상세설계서
? 터널 상부 벽면 검사
- 상세설계서
? STEDEF 궤도 시설물 검사
- 상세설계서
? 궤도 분기기 검측
- 상세설계서
? 동적 판토자세 검측
- 상세설계서
? ATC 지상신호 검측
- 상세설계서
? 강체설비 및 터널벽면 검사 알고리즘
- 변형분석 알고리즘 설계
? 지하부 집전설비 발열검지 알고리즘
- 열상검사 알고리즘 설계
? 시스템 사양 적합성 검토(시스템 요구사양)
? 터널시설물 세부 검사대상 정의(사양서)
? 검사장치 구성설계(카메라,조명,수집장치)
? 시뮬레이터 설계(광학장치 광원분포)
? 제형 전차선 검측대상 및 정밀도 확정
? 레이저 및 카메라장치등 단위 구성 설계
? T-Bar 전차선 시료 설계 및 제작
? 터널벽면 검사범위 확정(장치 사양서)
? 장치 구성설계(카메라,조명,수집장치)
? 시뮬레이터 설계(광학장치 광원분포)
? 궤도검사대상 정의(장치 사양서)
? 검사장치 구성설계(카메라 및 조명)
? 궤도분기기 검측대상 및 정밀도 확정
? 레이저 및 카메라장치등 단위 구성 설계
? 트롤리 제작 및 스뮬레이터 설계
? 장치 사양 확정 및 상세설계
? 판토자세 측정속도 및 정밀도 시뮬레이션
? 장치 사양서
? 상세설계서 및 도면 설계
? 변형검사 알고리즘 설계
-기계 학습 및 패턴인식 설계
? 열상검사 알고리즘 설계
- 습판체 인식 및 팬터자세(Roll)
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 도시철도 설비의 결함유무를 신속ㆍ정확하게 검지하기 위한 검측 기술 확보
- 도시철도 설비의 결함 자동 검사를 통한 시설물 유지보수 분야 기술역량 강화
- 노선확대 및 열차운행횟수 증가와 고속화로 인한 철도사고를 예방진단 기술 확보
- 검측관련 데이터의 장기간 축적이 가능하여 향후 타 연구 개발시 활용
- 국내 자립기반 기술 및 제품 확보를 통한 도시철도 유지보수 핵심기술 향상
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적·산업전 측면
- 시설물 자동검측ㆍ분석을 통한 유지보수 효율성 제고 및 유지보수 비용 절감
- 기술이전 및 파급효과가 커서 철도기술의 저변확대(시설물, 차량, 신호, 전차선)
- 운영기관 정비 효율성 제고 및 시장 확대에 대비한 철도 전문 업체 육성
- 철도 시설물 유지보수 기술을 확립하여 고가의 외산장비를 대체하고 외화 절감
○ 사회적 측면
- 예방유지보수 기준 정립 및 철도 시설물의 안전에 대한 대국민 신뢰도 향상

(3) 연구성과 실용화 파급효과
본 연구 기술의 실용화로 검측시스템의 기반기술 확보 및 검측 데이터를 연계한 지식생산변화에 다음과 같은 긍정적인 효과가 예상된다.
활용방안 최종성과물의 활용방안 및 기대효과

가.
최종성과물의 활용방안
(1) 목표시장
○ 도시철도 설비에 대한 안전진단과 유지보수 분야를 사업화 목표 시장으로 선정
○ 검측데이터에 통합관리 및 공유를 통한 빅데이터 기반에 철도 시설물 유지보수를 위한 통합 인프라 구축
○빅데이터 기반의 종합적인 위험분석 및 예측으로 예방유지보수를 위한 의사결정지원

(2) 수요처 수요계획
○ 도시철도 선로(터널) 자율점검 분석시스템의 성능 및 신뢰성 확보시 서울교통공사에서 구매하여, 기존 운영노선 전동차에 탑재하고 과학적/효율적 터널시설물 관리예정
○ 또한, 서울특별시 도시기반시설본부 연장구간 차량발주시 도시철도 선로(터널) 자율점검 분석시스템이 구매 적용될수 있도록 노력예정
○ 전차선 점검용 유사시스템 기 발주(서울특별시 도시기반시설본부): 5호선 하남 연장구간(2016년)
(3) 국내 실용화 가능성
○ 선행 연구과제로 수행되었던 300km/h에서 철도 시설물에 대한 결함진단 기술의 노하우와 실용화 경험을 최대한 적용하여, 본 연구의 실용화 가능성을 높임.
○ 철도 안전을 위한 운용기관의 요구와 철도시설물에 대한 결함진단 기술(2D표면검사, 3D검측)의 노하우 축척을 통한 개발품 실용화
(4) 연구결과의 활용방안
○ 시제품 개발이 완료되면, 시연회 및 영업활동(구매자상담등), 국내외 박람회 참가, 각종 홍보매체(인터넷, 철도관련 홍보물등)를 통하여 제품을 홍보하여 판로를 확보함.
○ 또한, 제품 응용분야를 확대하여, 도시철도 운영기술과 함께 세계시장에 참여하기에 충분한 기술적, 경제적 경쟁력을 확보할 계획임.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 지하철 터널설비 강체전차선 영상처리 검사장치
영문 Subway Tunnel Facilities Rigid T-bar Image Processing Inspect equipment
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