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과제기본정보

ETCS L3(이동폐색)급 열차제어시스템 기술 및 성능 검증1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 광역 일반 및 고속철도용 열차자동운전시스템 개발 과제번호 21KTCS-C163166-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도신호통신기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 기계 | 자동차 철도차량 | 시스템제어 통합기술 실용화대상여부 실용화
3순위 정보 통신 | 정보보호 | 네트워크 시스템 보안 과제유형 개발
과제명 ETCS L3(이동폐색)급 열차제어시스템 기술 및 성능 검증
주관연구기관 국가철도공단
총괄연구 책임자 성명 성동일
소속 국가철도공단 직위 부장
전화번호 042-607-3392 FAX 042-607-3629
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2024-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 4,788,000,000 57,301,000 437,700,000 495,001,000 5,283,001,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ■ 개발된 차세대 열차제어시스템(KTCS-3) 실용화를 위한 성능검증
○ KTCS-3 열차제어시스템 개발명세서 검증 및 보완
○ 현차시험을 통한 하부시스템 ATP/ATO 인터페이스 명세서 검증
* ATP/ATO 장치는 열차제어시스템(KTCS-3)의 하부시스템이며, 이동폐색기술과 자동운전(GoA2)을 지원함
- 지상ATP장치 및 지상ATO장치의 인터페이스 명세서 검증
· 지상ATP장치와 연계되어 있는 차상ATP/ATO장치 및 지상의 다른 하부시스템(관제설비, 전자연동장치)와의 인터페이스명세서를 검증
- 차상ATP장치 및 차상ATO장치의 인터페이스명세서 검증
· 차상ATP장치와 연계되어 있는 지상ATP/ATO장치 및 열차 내 다른 장치(열차분리검지장치, 출입문장치, 제동장치, 추진장치 등)와의 인터페이스명세서를 검증
○ KTCS-3 열차제어시스템 시험을 위한 시스템 구축 및 성능검증
○ 레일절손 검지 현차 성능 검증
○ 오송 종합시험선로를 활용한 KTCS-3 기술의 현장시험 지원

■ KTCS-3 열차제어시스템 적합성 평가 기반 마련
○ 지상/차상 통합시험용 시뮬레이터 개발
- 현재 국내에는 지상장치와 차상장치를 시험할 수 있는 공인된 시험장비가 없음
- 현재 국내에는 기 개발된 KTCS-2에 대한 공인된 시험장비를 유럽의 벨기에에 위치한 ISO 17025 규격을 인정받은 Multitel이란 업체에서 제작중에 있음
- KTCS-2는 ATO장치가 없으며, 본 과업에서는 KTCS-3 열차제어시스템에 사용되는 ATO에 국한되는 통합시험 시뮬레이터 개발을 하고자 함
- KTCS-2에서 개발하는 시뮬레이터와 본 과업을 통한 ATO Simulator의 개발을 통하여 KTCS-3 열차제어시스템의 통합시험 수행을 정확히 하고자 함
○ ETCS L3급 기술분야에 대한 KOLAS 공인 시험기관 인정을 위한 기반 마련
- 철도신호시스템의 실질적인 국제표준은 유럽의 ETCS 기술표준으로 유럽을 중심으로 전 세계적으로 이 기준을 확대 적용 중에 있으며, 세계무역기구 WTO/TBT 협정에 따라 국제표준화되고 있는 ETCS 기술표준에 따른 국제 공인시험 등 적합성 평가가 국제적으로 상호인정되고 있는 환경이 구축되고 있음.
- 국내 철도신호시스템도 ETCS 기술기반을 따라가고 있으며, ETCS L2 기술사양 수준으 표준을 인용하고 있는 "철도노선간 연계운행을 위한 철도시설 기술기준"에서는 이 기준 준수여부를 22년부터 공인시험 등을 통해 확인하도록 적합성 평가를 법적으로 강제화할 예정이며, 후속으로 ETCS L3 기술의 국내 신호시스템 개발연구도 진행하고 있어 향후 ETCS L3 신호시스템에 대한 공인시험도 법적으로 강제화될 전망임
- 따라서 국가 간 시험성적서를 상호인정해 주기 위한 국제 시험기관 인정협의체로부터 인정된 KOLAS를 기반으로 하는 ETCS L3 기술 수준의 국내 공인시험에 대한 인정 기반 마련이 시급함
- 한국철도기술연구원은 KOLAS로부터 공인시험기관으로 인정받았고 정기적으로 KOLAS 사무국으로부터 품질체계가 KS Q ISO/IEC 17025의 요구사항에 적합한지 여부를 평가받고 있음.
- 이에 다라 본 과제에서 진행한 결과물들에 대한 시험평가를 KOLAS 인정체계로 확대하여 국내 기술적용 철도신호시스템 및 하부시스템 적합성 평가를 국내 공인시험으로 가능하도록 하여 국내 기술기준 준수 여부 및 해외 수출을 위한 국내 산업 지원에 활용이 필요함
○ 시험절차 개발 및 KRS 제정(안) 마련
- 1단계에서 개발한 KTCS-3 열차제어시스템의 차상/지상 통합시험 절차 개발

■ 한국형 열차제어시스템 기능 개선
○ KTCS-2 열차제어시스템 열차자동운전(ATO) 기술개발 및 성능검증
○ 차상/지상장치 SIL 인증 및 Baseline 업그레이드

■ 광역 일반 및 고속철도용 열차자동운전시스템 시험실 통합시험을 위한 I/F 구축 및 성능평가 지원
○ 이동폐색 및 자동운전 기반 열차제어시스템 통합시험실 구축
○ 지상 및 차상 핵심 장비 간 인터페이스 구축
○ 호남고속선 및 오송철도종합시험선 시나리오 상세 설계 및 시험실 데이터베이스 구축
- 현차시험 전 지/차상 핵심 장비에 대한 시험실 통합시험 및 성능 검증 지원
○ 광역 일반 및 고속철도용 열차자동운전시스템 시험선 현장시험을 위한 I/F 구축 및 성능평가
- 시험선 지상 열차제어 인터페이스 설계/구축 및 성능시험 지원
- 열차자동운전을 위한 차상 열차제어 인터페이스 설계/구축 및 성능시험 지원
최종목표 ■ 400Km/h급 ETCS L3(이동폐색) 열차제어시스템 및 자동운전기술의 실차 성능검증과 적합성평가 기술개발

○ ETCS L3급 열차제어시스템(KTCS-3) 현차시험 및 성능검증
- 열차제어시스템 개발명세서 검증 및 보완
- KTCS-3 시험을 위한 관제설비, 연동장치, 통신장치 등 구축 및 현차 성능검증
- KTCS-3 열차제어시스템 차상 및 지상 ATP/ATO 구축과 현차 성능 검증
- ATP/ATO 인터페이스 장치 제작, 설치 및 현차 성능검증
○ ETCS L3급 적합성 평가 기반 마련
- 통합시험 시뮬레이터 개발 및 공인시험 (KOLAS 등) 인정 기반 마련
- KTCS-2용 열차자동운전 기술개발, 현차시험 및 성능검증
- KTCS-2 열차자동운전 표준(KRS 등) 제정(안) 마련
- 차상/지상장치 SIL 인증 및 기능 요구사항 개선(Baseline 업그레이드)
○ 광역 일반 및 고속철도용 열차자동운전시스템의 성능검증을 위한 지상 및 차상 시험 인프라 구축 및 성능평가
- 열차자동운전시스템 시험실 통합시험을 위한 인터페이스 구축 및 성능평가 지원
- 열차자동운전시스템 시험선 현장시험을 위한 인터페이스 구축 및 성능평가 지원
연구내용 및 범위 ○ ETCS L3급 열차제어시스템(KTCS-3) 현차시험 및 성능검증
- 열차제어시스템 개발명세서 검증 및 보완
- KTCS-3 열차제어시스템 시험, 검증을 위한 열차 관제설비, 연동장치, 통신장치 등 구축 및 현차 성능검증
- KTCS-3 열차제어시스템 차상 및 지상 ATP/ATO 구축과 현차 성능검증
- ATP/ATO 인터페이스 장치 제작, 설치 및 현차 성능검증
- 이동폐색 열차제어시스템 실용화를 위한 레일절손 검지 및 열차무결성 검지 기술 개발과 현차 성능검증

○ ETCS L3급 적합성 평가 기술개발
- 지상/차상 통합시험용 시뮬레이터 개발
: 현재 국내에는 지상/차상장치를 시험할 수 있는 공인된 시험장비가 없음
: 현재 국내에는 기 개발된 KTCS-2에 대한 공인 시험장비를 유럽 벨기에의 ISO 17025 규격을 인정받은 Multitel 업체에서 제작 중
- ETCS L3급 기술 분야에 대한 KOLAS 공인 시험기관 인정을 위한 기반 마련
: 본 과제에서 진행한 결과물들에 대한 시험평가를 KOLAS 인정체계로 확대하여 국내 기술적용 철도신호시스템 및 하부시스템 적합성 평가를 국내 공인시험으로 가능하도록 하여 국내 기술기준 준수 여부 및 해외 수출을 위한 국내 산업지원에 활용이 필요함
- 시험절차 개발 및 KRS 제정(안) 마련
: 1단계에서 개발한 KTCS-3 열차제어시스템의 차상 및 지상 통합시험 절차 개발

○ ETCS L2급 열차제어시스템(KTCS-2)에 적용 가능한 열차자동운전 기술개발 및 기능요구사항 개선
- KTCS-2용 열차자동운전 기술개발, 현차시험 및 성능검증
- KTCS-2용 열차자동운전 표준(KRS 등) 제정(안) 마련
- 차상/지상 장치 SIL 4 인증
- Baseline 업그레이드 2 → 3

○ 광역 일반 및 고속철도용 열차자동운전시스템 시험실 통합시험을 위한 I/F 구축 및 성능평가 지원

○ 1단계 목표 : 안전성 인증 개념단계 검증
- SIL4 인증 범위 및 대상 정의
- 안전성 평가 계획수립 및 지원체계 구축
- ISA 기관 선정기준 수립 및 ISA 기관 선정
- 유럽 규격(EN) 기본 교육
- KTCS-3 차상 및 지상장치(휴대용 시험기 포함) 개념단계 검증
- KTCS-2용 ATO(Automatic Train Control, 열차자동운전) 개념단계 검증
- Baseline 업그레이드 개념단계 검증

○ 2단계 목표 : 안전성 인증 상세단계 검증 및 인증서 획득
- KTCS-2용 ATO(Automatic Train Control, 열차자동운전) 상세단계 검증
- Baseline 업그레이드 상세단계 검증
- ISA 평가 보고서 및 인증서 획득
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 안전성 평가 계획수립 및 지원체계 구축
○ 통합시험실 시험
○ 이동형 차상장치 제작
○ SIL 4 안전성 활동
○ 지상 ATP/ATO 통합시험 설계 및 호남고속선 통합시험
○ KTCS-3 전자연동장치 개발 및 제작
○ 지차상 ATP/ATO 통합시험/현차시험 인프라 구축 및 시험실 성능검증
○ KTCS-3 현장시험 인프라용 관제설비 현장설계 및 제작
○ KTCS-2 열차자동운전 개발명세서 작성, 시험차량 협의
○ 지상/차상신호장치 Baseline 업그레이드 요구사항 자료조사 및 검토
○ 주관, 공동 및 참여 연구기관 협의하여 작성 및 검토
 ○ 안전성 평가 계획수립 및 지원체계 구축
- SIL4 인증 범위 및 대상 정의
- 안전성평가 계획수립 및 지원체계 구축
- ISA 기관 선정기준 수립 및 ISA 기관 선정
○ 통합시험실 시험
- 시험실 환경에서의 차지상 인터페이스 및 기능 시험
○ 이동형 차상장치 제작
- 이동형 차상 ATP/ATO 장치 상세설계 및 구현
- 이동형 차상 ATP/ATO 장치 제작
○ SIL 4 안전성 활동
- 설계 변경사항 분석
- 시스템 위험원 분석
- 시스템 구조 및 디자인
- 신뢰성 입증
○ 지상 ATP/ATO 통합시험 설계 및 호남고속선 통합시험/KTCS-3 전자연동장치 개발 및 제작
- 호남고속선, 오송시험선 통합시험 설계
- 지상 ATP/ATO 호남고속선 통합시험
- 지상 ATP-지상 ATP용 STU 제작 (1대)
- 오송시험선 기준 H/W 및 S/W 현장설계, KTCS-3 전자연동장치 H/W 및 S/W 개발
- KTCS-3 전자연동장치 시제품 제작(2식), LAB 기반 단위 및 통합시험, 공인기관 환경 시험
○ 지차상 ATP/ATO 통합시험/현차시험 인프라 구축 및 시험실 성능검증
- 통합시험 시나리오 데이터베이스 구축(호남고속 및 오송 시험선), 통합시험실 검증대상 장비 인터페이스 구축(KTCS-3)
- 지상/차상 시험선 시나리오 통합시험 지원(KTCS-3)
- 지상 시험 인프라 실시설계 및 구축(호남고속, 오송 시험선)/차상 시험 인프라 실시설계 및 차상ATP/ATO 구축(선두차량, 후위차량)
- 현차시험 검증을 위한 지상 및 차상 종합계측설비 구축
○ KTCS-3 현장시험 인프라용 관제설비 현장설계 및 제작
- KTCS-3 현장시험 인프라용 관제설비 오송시험선 분석 및 현장설계
- 지상 통합시험용 관제설비 인터페이스 Emulator 장치 개발
- KTCS-3 현장시험 인프라용 관제설비 LAB 시험환경 구축
- KTCS-3 현장시험 인프라용 관제설비 제작 및 LAB 기반 기능시험
○ KTCS-2 열차자동운전 개발명세서 작성, 시험차량 협의
- 기능요구사항, 성능요구사항에 대한 관계기관 자료조사, 시험차량 협의
- 기능/성능요구사항을 반영한 개발명세서 작성
- 개발명세서, 시험차량 협의내용에 대해 자문회의를 통한 검토 및 보완/개발명세서 확정
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기대효과
- (운전시격 단축) 고속선 적용 시 약 26% 안전거리 단축 예상과 이로 인해 철도 운영기관 운영수익 증대효과 및 이용자 통행시간 절감효과 기대
- (상호운영성 확보) 열차 자동운전시스템의 상호운용성 확보를 통해 경쟁력 제고
- (안전성 향상) 열차 운행스케줄에 맞추어 열차이동을 자동으로 처리하여 운영자의 간섭을 최소화 할 수 있으며, 열차위치를 정밀하게 추적하고, 열차상태정보를 실시간으로 확인할 수 있어 인적 및 장치오류로 인한 사고 예방이 가능하며 선진 철도기술 및 안전시스템 구축을 통한 철도 안전 서비스 보급 기대
- (세계시장 진출) 열차자동운전시스템 인터페이스 기술의 세계시장 진출 기반 마련
사회 경제적 파급효과 ○ 기대효과
- (설비 투자비용 절감) 지상설비 절감을 통해 설비 투자비용 및 유지보수비용 20% 절감 기대
- (승객 편의성 향상) 열차 자동운전기술과 이동폐색기술 적용으로 열차 운영 중 발생하는 열차 스케줄 지연과 이례상황 발생을 최소화하여 승객에게 높은 정시성을 제공하고, 열차운행정보를 실시간으로 제공하여 편의성 향상 효과 기대
- (운영 편의성 향상) 지상 시설물을 최소화하여 노선연장, 역 추가 등의 열차운행계획 편성 시 짧은 기간 내 시스템을 조정할 수 있어 운영자 편의성 향상 효과 기대
활용방안 ○ 활용방안
- KTCS-2 시범사업 이후 '32년 까지 96개 신규노선(4,848Km)에 KTCS 신호시스템이 확대 구축될 예정으로, 이에 대한 열차자동운전 도입이 가능함
· 열차 자동운전기능(GoA2)을 통하여 인적오류를 방지하고 열차운영 안전성 및 효율성 제고
- 이동폐색(무궤도회로) 방식을 통한 열차 위치 검지에 따라 정확하고 세밀한 열차 점유 정보를 바탕으로 효율적이고 경제적인 열차 운행 제어 가능
- '27년 완공 예정인 남부내륙철도 노선에 이동폐색 적용 및 자동운전차량 적용 가능
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 이동폐색 열차제어시스템 통합시험 현장시험 자동운전
영문 Moving Block Train Control System Laboratory test Field test Autonomous operation
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