표제지
목차
약어표 12
요약 15
I. 서론 18
1. 연구배경 및 필요성 18
2. 논문의 구성 및 연구방법 20
II. 철도 물류(화물) 22
1. 철도물류사업 개요 및 동향 22
가. 국가물류비 지표 22
나. 철도물류(화물) 운송 동향 23
다. 화물수송실적 및 수송분담률 24
2. 철도물류사업의 문제점 26
가. 지나치게 높은 도로수송 의존도 26
나. 철도화물 적하능력 미흡 27
다. 철도화물취급 장비 부족 경쟁력 저하 28
라. 철도화물취급 소요시간 감축 미흡 28
3. 국내외 사례 분석 연구 30
가. 일본(E&S 시스템) 30
나. EU(E&S 시스템) 30
다. 스위스 30
라. 프랑스 31
마. 한국 31
4. 철도물류사업의 발전방향 33
가. 국내 철도화물 일반현황 33
나. 전철화 필요성 37
다. 철도물류사업의 발전방향 38
III. 입환생략을 위한 이동식 전차선 시스템 44
1. 이동식 전차선 시스템 개요 44
가. 이동식 전차선 시스템 메커니즘 44
나. 작동방식에 의한 분류 46
2. 이동식 전차선로 시스템 구성 51
가. 구동장치 52
나. 급·단전장치 57
다. 부하개폐기(LBS) 57
라. 절연구분장치(Section Insulator) 58
마. 제어장치 59
바. 시스템 보호장치 62
3. 이동식 전차선 시스템 적용에 따른 경제성 분석 66
4. 입환생략(E&S) 방식 68
5. 이동식 전차선 시스템 적용 사례 71
가. 철도물류기지 컨테이너 야드 71
나. 특수건널목 이동식 전차선 73
다. 차량기지 검수고 경간 최적화 75
라. 이동식 전차선 시스템 표준규격 제정 76
IV. 이동식 전차선 시스템 최적화 설계 78
1. 전차선로 가선방식 78
가. 직접 가선방식 78
나. 커티너리 가선방식 79
다. 강체 가선방식 81
라. 제3궤조방식 (Third rail system) 93
마. 모노레일 방식 94
2. 브래킷 내구성 및 경량화 95
3. 이동식 전차선 시스템의 경량화 102
가. 전차선로의 이선 발생의 원인 102
나. 전차선 습동면에 발생하는 요철형태 102
다. 강체 전차선의 요철형태 경감 대책 103
라. R-bar 처짐과 경간 및 속도 관계 103
라. 이동식 전차선 시스템 지지점 경간 최적화 106
마. R-bar 최적화를 위한 국·내외 형상 및 재질 고찰 107
4. 제어장치 전기적 효율 111
5. 급·단전 장치 최적화 113
가. 부하개폐기 개요 113
나. 부하개폐기 국산화 동향 114
다. 전기적 특성 122
라. 통신선로 구성 128
마. 통신단말장치(Remote Terminal Unit) 129
바. CPU(Central Processing Unit)모듈 129
3. 부하개폐기(LBS) 최적화 적용 130
가. 국산 개발 부하개폐기 적용 130
나. 단로기형 부하개폐기 적용 132
V. 이동식 전차선 시스템 검증 133
1. 인터페이스 평가 133
가. 열차감지 133
나. 펜터그래프 감지 135
다. 컨테이너 간섭감지 136
라. 전압감지 137
마. 부하개폐기 및 제어장치와 인터페이스 137
2. Test-bed 구축 139
3. 입환생략 성능검증 시험 140
가. 사용전(使用 前) 성능검증시험 결과 141
나. 급·단전 점검 성능검증시험 결과 141
다. 연결 분리 이동 성능검증 시험 결과 143
라. 성능검증을 위한 적합성 시험 144
마. 성능검증 시험결과 종합 145
4. 결과 고찰 147
VI. 결론 149
참고 문헌 151
ABSTRACT 154
표 2-1. 국가물류비 추이 22
표 2-2. 철도화물 운송 현황 23
표 2-3. 철도화물 수송량/분담율 24
표 2-4. 국내 철도역 현황 33
표 2-5. 철도화물취급 역 현황 34
표 2-6. 지역권역별 화물취급 역 현황 35
표 2-7. 철도차량 보유현황 35
표 2-8. 철도화물 화차 현황 36
표 2-9. 국내 철도영업거리 36
표 2-10. 년도별 전철화 현황 38
표 2-11. 전철구간 주요역 추가가선 대상 현황 41
표 3-1. 국외 이동식 전차선 시스템 운용현황 45
표 3-2. 국내 이동식 전차선 시스템 운용현황 46
표 3-3. 이동식 전차선 시스템 구성 51
표 3-4. 구동장치 이동식전차선 시스템 방식 비교 52
표 3-5. 구동장치 구성 53
표 3-6. 디젤 및 전기기관차 동력비 비교 66
표 3-7. 동력비 산출근거 67
표 3-8. 인건비 산출근거 67
표 3-9. 국내 주요 철도물류기지 컨테이너 야드(CY) 현황 71
표 3-10. 국내 철도관련 표준규격 운용현황 77
표 4-1. 커티너리 가선방식 79
표 4-2. 국외 강체전차선 운용 현황 82
표 4-3. R-Bar 및 T-Bar 특성 비교 83
표 4-4. 국내 강체전차선 운용 현황 84
표 4-5. R-Bar 시스템 구성 86
표 4-6. R-bar 연결금구 전기적 특성 89
표 4-7. 현수식 및 이동식 가선방식 93
표 4-8. 처짐 해석 결과 95
표 4-9. 브래킷 구성품별 중량 비교 101
표 4-10. 경간에 따른 적용 가능속도 106
표 4-11. 각국의 R-bar 특성 계산 결과 108
표 4-12. 알루미늄별 특성 110
표 4-13. 정격 절연강도 118
표 4-14. 정격전류 및 정격단시간 내전류 118
표 4-15. 부하개폐기 전기적 특성 비교표 123
표 4-16. 부하개폐기 특성 비교표 131
표 5-1. 열차감시센서의 형상 및 제원 134
표 5-2. 팬터그래프 감지센서 형상 및 제원 135
표 5-3. 컨테이너 간섭감지센서 형상 및 제원 136
표 5-4. 부하개폐기 주요 제원 138
표 5-5. 국내 철도화물 물동량 139
표 5-6. Test-bed 구축 장소 입지여건 139
표 5-7. 전차선 가압 전압감지 142
그림 2-1. 국내화물 수송량 추이 25
그림 2-2. 국내화물 수송분담률 추이 25
그림 2-3. 한국형 이단 적재차량(K-DST) 32
그림 2-4. 철도 전철거리 및 전철화율 38
그림 2-5. 철도망 구축계획(전철, 비 전철) 40
그림 2-6. 대전조차장(3,755m) 약도 42
그림 2-7. 영동역(739m) 약도 42
그림 2-8. 물금역(4,912m) 약도 43
그림 2-9. 평택역(2,327m) 약도 43
그림 3-1. 이동식 전차선 시스템(연결) 44
그림 3-2. 이동식 전차선 시스템(분리) 45
그림 3-3. 회전형 이동식 전차선 시스템(경부선 옥천역) 47
그림 3-4. 횡행 슬라이딩형 이동식 전차선 개념도 48
그림 3-5. 주행 슬라이딩형 이동식 전차선 개념도 49
그림 3-6. 미국 도개교(Bascule bridge)의 오픈(리프팅)형 50
그림 3-7. 미국 암트랙(Amtrack) 해상 이동식 전차선 이행장치 50
그림 3-8. 이동식 전차선 시스템 구성 52
그림 3-9. 회전형 이동식 전차선 구성 53
그림 3-10. 구동 브래킷의 구성품 54
그림 3-11. 구동형 브래킷(Motorized bracket) 상세도 54
그림 3-12. 구동브래킷(Hinge bracket) 상세도 55
그림 3-13. 이동식 전차선 경간 설치 표준도 56
그림 3-14. 고정형 브래킷 구성 56
그림 3-15. 급·단전 표시등 57
그림 3-16. 화물취급선용 부하개폐기 구성 58
그림 3-17. 절연구분장치 구조 59
그림 3-18. 화물취급선용 이동식전차선 제어장치 메인화면 60
그림 3-19. 이동식 전차선 시스템 분산형 제어방식 결선도 61
그림 3-20. 이동식 전차선 작동 Flow Chart 62
그림 3-21. 전압감지 방식 63
그림 3-22. 열차감지 카메라 63
그림 3-23. 팬터그래프 감지도 64
그림 3-24. 컨테이너 간섭 감지도 65
그림 3-25. 입환생략 방식의 구성 및 특징 69
그림 3-26. 임곡역 컨테이너 야드(CY) 화물측선 72
그림 3-27. 광주(송정리)역 컨테이너 야드(CY) 화물측선 73
그림 3-28. 대불산업단지 건널목 이동식 전차선 개념도 74
그림 3-29. 수원 세류정거장 비행장 건널목 75
그림 3-30. 고양차량기지 검수고 이동식 차선시스템(420m) 76
그림 3-31. 국내 표준규격 제·개정 절차 77
그림 4-1. 전차선로 가선방식 78
그림 4-2. 강체전차선 도체(Conductor bar)의 구성 87
그림 4-3. 이행장치 87
그림 4-4. 이행장치(Transition device) 설치 상태 88
그림 4-5. R-bar 연결금구 89
그림 4-6. 장간애자, 고분자애자(Polymer insulator) 외형도 90
그림 4-7. 장간애자 머리금구 외형도 90
그림 4-8. T-bar 가선방식 91
그림 4-9. T-bar 현수애자(254㎜) 상세도 92
그림 4-10. 모노레일(좌 : 과좌형, 우 : 현수형) 94
그림 4-11. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 SS400... 96
그림 4-12. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 SS400... 96
그림 4-13. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 97
그림 4-14. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 97
그림 4-15. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 98
그림 4-16. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 98
그림 4-17. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 99
그림 4-18. 화물취급선용 이동식 전차선 브래킷 A16061... 99
그림 4-19. 화물취급선용 이동식 전차선 구동형 브래킷 100
그림 4-20. 화물취급선용 이동식 전차선 회전형 브래킷 100
그림 4-21. 화물취급선용 이동식 전차선 고정용 브래킷 101
그림 4-22. 지지물 간격에 따른 R-bar 처짐 104
그림 4-23. 팬터그래프 압상력[F(N)]과 전차선... 104
그림 4-24. R-bar 형상 107
그림 4-25. R-bar 부리(갭) 해석 결과 109
그림 4-26. 이동식 전차선 시스템 제어장치 인터페이스 구성도 111
그림 4-27. 이동식 전차선 시스템 제어장치 통신프로토콜(예) 112
그림 4-28. 부하개폐기 설치장소 113
그림 4-29. 부하개폐기(ⓐ 국산 2007년 이후 ⓑ 외국산 2007년 이전) 113
그림 4-30. 부하개폐기 구조 115
그림 4-31. 결선도 115
그림 4-32. T상과 M상간의 전위차 117
그림 4-33. 이종전압 존재 시 전압 예시도 118
그림 4-34. 절연 하우징의 구조 119
그림 4-35. 조작기(PMA+수동) 120
그림 4-36. PMA operating model(복권선형) 121
그림 4-37. 제어장치 122
그림 4-38. 전력케이블 진단기법(HFTC 사용) 123
그림 4-39. 전력케이블에 적용되고 있는 진단기법 124
그림 4-40. GIS에 적용되고 있는 진단 기법(UHF) 124
그림 4-41. UHF 센서 종류 125
그림 4-42. 부분방전 발생 장치 및 시험회로도 126
그림 4-43. 현장 측정 데이터 127
그림 4-44. 고장전류 검토기능 127
그림 4-45. 통신선로 구성도(단독) 128
그림 4-46. 통신선로 구성도(종합) 128
그림 4-47. 전철변전소 절연구간 부하개폐기 설치도 130
그림 4-48. 부하개폐기 동작 메카니즘(A Tape) 132
그림 4-49. 부하개폐기 동작 메카니즘(B Tape) 132
그림 5-1. 열차감지 방식 134
그림 5-2. 팬터그래프 감지 방식 135
그림 5-3. 컨테이너 간섭감지 방식 136
그림 5-4. 부하개폐기 부하측 이상 전압감지방식 137
그림 5-5. 급·단전 가압감지 개폐기 인터페이스 138
그림 5-6. 경부선 옥천역 Test-bed 구간 140
그림 5-7. 사용전 성능검증 시험 141
그림 5-8. 이동식 전차선 시스템(좌:분리, 우:연결) 143
그림 5-9. 이동식 전차선 분리이동 연결시험(좌:분리, 우:연결) 144
그림 5-10. 접속부 및 슬라이딩 성능 개선 145
그림 5-11. 이동식 전차선 E&S 절차 146
그림 5-12. 화물취급선 이동식 전차선 시스템 E&S 검증시험 146