| 연구개발개요 |
○ 철도의 입환작업은 동력차(기관차)로 차량을 연결, 분리, 이동하여 열차를 조성하거나 해체하는 작업을 말함 - 입환작업의 대부분은 물류수송 철도차량인 화차 입환작업이 차지하고 있으며, 화물을 운송·정비하기 위해 열차를 조성하거나 해체하는 작업은 작업 내용과 방법이 상황에 따라 수시로 달리지는 동적인 작업임○ 물류수송용 화차입환은 기계식 연결장치와 공압용 호스로 차량을 연결·분리하는 시스템으로 100% 입환작업자 개입을 통해 수동으로 입환 작업을 수행함에 따라 인적 오류에 의한 안전사고의 원인이 되고 있음 - 현재까지 수동으로 차량 입환 작업을 수행하면서, 작업자가 차량간 연결기 사이에서 작업해야하는 과정이 필요하고 이 작업에서 접근하는 차량사이 협착, 입환작업 이동 시 실족/낙상사고, 차량과의 충돌, 부품 튀어오름에 의한 작업자 타격 등 다양한 위험요인들로 인해 지속적인 안전사고가 발생하고 있어 근본적인 개선 대책이 필요한 실정임 ※ 국내 철도물류수송을 전담하고 있는 한국철도공사에서는 출범(2005년) 이후 철도차량 입환 관련 산업재해가 32건(사망6명, 부상26명)으로 입환 작업은 안전사고 위험도가 매우 높은 편으로 분석됨○ 미국에서의 입환 작업은 입환취급자가 기관차 주변 거리에서 이동 조정관을 이용한 기관차의 원격조종으로 작업효율 증대뿐만 아니라 안전사고가 저감되는 효과를 입증함○ 국내에서도 2016년 화차 무선조정 입환을 위해 해외제품을 소량 수입하여 성능테스트를 수행한 사례가 있으며 일부 안전대책으로 원격조정 입환작업을 수행하고는 있으나 대량으로 해당 시스템을 도입할 경우 해외 제품에 의존하게되어 장기적인 측면에서 외화유출이 예상되며 근본적인 해결방안으로는 부족한 실정임○ 최근 2018년에 철도선진기술보유국인 독일에서는 화차를 관제실에서 제어하는 통신 및 제어시스템 체계를 연구하여 완전 무인화 입환시스템 개발을 진행 중이며, 2021년까지 시스템 테스트 단계를 통해 개발 성공 시 전 유럽에 상용화 시키는 것을 목표로 두고 있음 ○ 유럽에서 시도 중인 무선원격 물류자동입환 시스템은 입환 기술자가 로컬 관제원과 인접한 공간에서 직접 정보를 상호 교류하며 원격제어로 기관차를 제어하여 입환 작업을 수행함으로서 입환 작업 시 철도차량 및 운영 인력의 안전 사고를 전면 차단하고 작업효율 향상시키는 효과가 있음○ 본 연구개발을 통하여 국내에서도 입환제어실에서 원격으로 기관차를 제어하여 기관차-화차 간 자동 연결·분리가 이뤄질 수 있는 체계를 구축하는 무선원격 물류자동입환 시스템을 시작으로 해외 선진기술에 발맞춰 나아가 함 - (무선원격 제어콘솔 개발) 자동 연결·분리 종합제어장치는 각 제어시스템의 상태 모니터링, 정속도 운행상태, 각 화차의 연결 및 분리 명령 및 상태를 확인 - (기관차 제어 모듈 개발) 무선원격 제어콘솔의 자동 연결·분리 통신 제어 명령을 수신하고 기관차 정속도 운전, 충격저감 제어 등을 처리하는 기관차 제어장치 개발 - (화물입환 자동 연결/분리가 가능한 연결기 개발) 제어 지령에 따라 화차의 연결 분리를 자동으로 수행하는 자동 연결기 개발○ 향후 대륙철도 구축을 통한 사회간접자본(SOC) 기반의 경제협력으로 한반도·동북아·유라시아·유럽대륙에 걸쳐 철도물류 시장이 급팽창되는 것을 대비하여 철도 물류시장에 대한 다각화 전략이 필요하며, 무선원격 자동 연결·분리 물류자동입환 시스템은 그 전략의 중추적인 역할을 담당하게 될 것으로 판단됨○ 또한 자동 연결·분리시스템은 사물인터넷을 기반으로 한 4차 산업혁명의 흐름에 맞으며 전근대적인 작업환경을 획기적으로 개선하여 작업 안전성 및 효율성 확보를 위한 개발이 시급함○ 본 연구개발 착수 시 연구개발 목표 자체를 미래선도기술 확보에 그치지 않고 필수적으로 사용자(운영기관)요구사항 및 국내/외 관련 성능 표준/규격 요구사항 등을 개발 전 연구목표에 추가 반영하고 1차 연구개발품의 검·인증 성공에 이어 “전자동 입환/관제시스템 (안)”을 제시하며 실용화 연계한 2차 연구개발이 체계적으로 이어질 수 있도록 연구 수행 내용 수립
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| 최종목표 |
○ 원격제어 입환시스템 개발 및 성능검증 - 기술기준(용품 및 철도차량) 및 관련 국내외 표준/규격 부합 설계/제작, 성능검증 - 이중화된 거리측정 센서와 기관차의 속도제어를 통한 연결？분리시스템 충격저감 제어 기능 확보 - 입환제어실 ↔ 기관차간 100 Mbps(TBD) 이상 데이터 전송 구현 - 차상 ↔ 차상 간 및 원격제어장치 ↔ 기관차 간 1 Mbps 이상 데이터 전송 구현 - IEC 62498-1, IEC 61373, KS R 9145 국내외 표준에 부합한 내환경성능 확보○ 국내외 관련 인증획득 - 용품형식승인 - 안전무결성등급2(SIL 2) 인증 - 제품성능인증 - 국제품질경영시스템(ISO/TS 22163) 인증○ 입환 자동화 관련 법/제도, 형식승인 기술기준(안) 가이드라인 제시 - 입환 자동화 관련 법/제도 개정(안) 제시 - 입환 자동화 관련 형식승인 기술기준(안) 가이드라인 제시
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| 연구내용 및 범위 |
(1) 1단계- 연구개발 통합 모니터링 체계 구축- 연구개발 통합 모니터링 수행 연구- 자동 연결？분리 시스템 인터페이스 최적 설계 요구사항 도출 연구- 연구개발 통합 모니터링 수행 연구- 철도차량 입환 주요 사고사례 조사 및 원인 분석 연구- 통합 테스트베드(기관차, 화차, 화물입환역 등) 구축을 위한 사전조사 및 현장적용성 연구- 연구개발 통합 모니터링 수행 연구- 자동 연결？분리 시스템 현차/현장 통합 테스트베드 구축 지원 연구- 통신 및 제어시스템 기본, 상세설계- 자동입환 취급자 제어대(자동 연결·분리 종합제어장치) 기본, 상세설계- 물류차량 실시간 추적 시스템 기본, 상세설계- 역구내 영상감시시스템 기본, 상세설계- 훈련용 자동 연결·분리 시뮬레이터 기본, 상세설계- 개발품 시험 종합 시뮬레이터 기본, 상세설계- 통신 및 제어시스템 시작품 및 1차 시제품 제작, 설계보완- 자동입환 취급자 제어대(자동 연결·분리 종합제어장치) 1차 시제품 제작, 설계보완- 물류차량 실시간 추적 시스템 1차 시제품 제작, 설계보완- 역구내 영상감시시스템 1차 시제품 제작, 설계보완- 훈련용 자동 연결·분리 시뮬레이터 개발- 개발품 시험 종합 시뮬레이터 제작- 기관차 제어장치 안전무결성등급(SIL) 인증 컨셉 설정 및 RISK 설계 분석- 기관차 제어장치 안전무결성등급(SIL) 대상 기능 안전 기술검토- 연결기 자동 연결·분리 시스템 구현을 위한 자료조사 및 기본설계- 연결기 시스템 상세설계, 시작품 제작 및 시작품 평가- 연결기 시스템 고도화 설계- 테스트베드 구축 준비 - 연결기 형식승인/TSI 인증 추진- 국내？외 자동 연결？분리 시스템 성능검증관련 동향 및 사례 조사 분석- 자동 연결？분리 시스템 장치별 성능검증 항목도출 및 검증방안 수립- 자동 연결？분리 시스템 통합 적합성 검증 체계 도출 및 적용- 자동 연결？분리 시스템 개발대상 장치 H/W 신뢰성(RAMS) 분석 및 목표수명 도출- 자동 연결？분리 시스템 부품(단품단위), 장치조합 적합성 검증 지원 연구- 자동 연결？분리 시스템 적용가능 인증대상별 요구사항 조사 분석- 자동 연결？분리 연결기시스템 제품성능인증획득 기술지원- 최신 기술동향 및 적용사례 조사 분석- 연결기 용품 형식승인 지원- 법/제도/차량형식 기술기준 검토 추진 관련 관계기관 협의체(기술자문단) 구성- 국내외 관련 법/제도 자료 조사 분석(2) 2단계- 연구개발 통합 모니터링 수행 연구- 자동 연결？분리 시스템 현차/현장 적용 지원 연구- 원격 입환 시스템 실용화 및 사업화 전략 수립 연구- 연구개발 통합 모니터링 수행 연구- 자동 연결？분리 시스템 현차/현장 적용 지원 연구- 전자동 입환/관제 시스템 실용화 및 사업화 전략 수립 연구- 구성장치간 연동 시험- 통신 및 제어 장치 공인기관 성능시험 수행- 현차시험용 통신/제어시스템 2차 시제품 제작 및 현장구축- 자동입환 취급자 제어대(자동 연결·분리 종합제어장치) 2차 시제품 제작 및 현장구축- 물류차량 실시간 추적 시스템 2차 시제품 및 현장구축- 역구내 영상감시시스템 2차 시제품 제작 및 현장구축- 훈련용 자동 연결·분리 시뮬레이터 시제품 제작 및 현장구축- 물류차 개조- 통신/제어시스템 현차시험 및 보완- 자동입환 취급자 제어대(자동 연결·분리 종합제어장치) 현장시험 및 보완- 물류차량 실시간 추적 시스템 현장시험 및 보완- 역구내 영상감시시스템 현장시험 및 보완- 훈련용 자동 연결·분리 시뮬레이터 현장시험 및 보완- 기관차 제어장치 안전무결성등급(SIL) 대상 기능 안전 검증- 기관차 제어장치 안전무결성등급(SIL) 인증 획득- 운용 매뉴얼 작성- 차량 개조 및 개발품 현차 설치- 테스트베드 구축- 현차 성능 검증- 연결기 형식승인/TSI 인증 획득- 자동 연결？분리 시스템 연계 기능 및 성능 요구사항 도출 연구- 자동 연결？분리 시스템 연계 성능검증 규격서 개발 및 적합성 검증 지원 연구- 자동 연결？분리 시스템 현차-입환제어실 적용 성능검증 규격서 개발 및 적합성 검증 지원- 자동 연결？분리 시스템 인증 컨설팅 및 획득 지원 연구- 입환 자동화 관련 법령/규정 제·개정(안) 도출 연구- 자동 연결·분리시스템 운영기술자 국가자격인증제도 운영(안) 도출 연구- 형식승인 기술기준(안) 가이드라인 검토(안) 작성- 입환 자동화 관련 법령/규정 제？개정(안) 제시 연구- 자동 연결？분리시스템 운영기술자 국가자격인증 제도화방안 도출 연구- 형식승인 기술기준(안) 가이드라인 검토(안) 제시 연구
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