표제지
목차
약어표 12
요약 16
I. 서론 18
1. 연구배경 18
2. 연구방법 19
II. 국내·외 열차제어시스템 현황 21
1. 국내 열차제어시스템 현황 21
2. 국가철도망 열차제어시스템 구축 현황 24
3. 국외 열차제어시스템 현황 37
가. ERTMS/ETCS(유럽철도관리시스템/열차제어시스템) 38
나. PTC(미국철도 열차제어시스템) 45
다. ATACS(일본철도 열차제어시스템) 48
라. CTCS(중국철도 열차제어시스템) 52
4. 열차자동운전 사례 연구(Case study) 56
가. 사례연구 1(벨기에 시험노선) 56
나. 사례연구 2(ERTMS/ETCS ATO 도입 연구) 59
다. 사례연구 3(멕시코 ATO 도입 연구) 68
5. 국외 열차제어시스템 정책 동향 71
가. 유럽연합의 경우 71
나. 미국의 철도정책 74
다. 중국의 철도정책 75
라. 일본의 철도정책 76
III. 열차자동운전 적용을 위한 시스템 구성 78
1. 열차자동운전장치의 구성 및 기능 78
2. 열차자동운전 적용 기준 88
3. 자동화수준(GoA) 단계별 시스템 구성 방안 102
가. 자동화수준 GoA 2에서 시스템 구성 방안 103
나. 자동화수준 GoA 3에서 시스템 구성 방안 105
다. 자동화수준 GoA 4에서 시스템 구성 방안 108
4. 혼용 운행구간 열차 정위치 정차 기술 분석 111
가. 혼용 운행구간 정거장 구조 및 현황 111
나. 혼용 운행구간 정위치 정차 기술 113
5. 차량종류에 따른 지상장치간 인터페이스 구성 방안 119
IV. 열차자동운전 적용성 시험 126
1. 열차자동운전 적용성 시험 결과 126
2. 결과 고찰 133
V. 결론 134
참고문헌 136
ABSTRACT 140
표 2-1. 국내 일반철도 열차제어시스템 24
표 2-2. 광역 전동차구간 열차제어시스템 25
표 2-3. 국내 고속철도 열차제어시스템 26
표 2-4. ERTMS/ETCS 각 레벨의 신호설비 적용 및 특징 44
표 2-5. 미국 주파수별 사용 내역 48
표 2-6. ATACS 주요사양 51
표 2-7. CTCS와 ERTMS/ETCS Level 비교 56
표 2-8. 주행당 이동 시간 및 에너지 소비 58
표 3-1. 열차자동운전장치(ATO)의 일반적인 설비구성과 기능 79
표 3-2. ATO 적용 기준 96
표 3-3. ATO장치의 자동화 수준(GoA) 단계 102
표 3-4. 국내 고속철도 운행차량 현황 119
표 3-5. 디젤기관차 현황 119
표 3-6. 전기기관차 현황 120
표 3-7. 간선형 전기동차 현황 120
표 3-8. ATO 적용을 위한 기술 기준 123
표 4-1. 열차 차종별 파라메터 126
그림 2-1. 열차자동정지장치(Automatic Train Stop) 개요도 21
그림 2-2. 열차자동방호장치(Automatic Train Protection) 개요도 22
그림 2-3. 열차자동제어장치(Automatic Train Control) 개요도 22
그림 2-4. Speed Step방식 열차제어시스템 개요도 23
그림 2-5. Distance To Go방식 열차제어시스템 개요도 23
그림 2-6. CBTC방식 무선기반 열차제어시스템 개요도 24
그림 2-7. 지상신호방식의 ATS장치 시스템 구성과 동작원리 27
그림 2-8. ATP장치(ERTMS/ETCS-L1) 시스템 구성과 동작원리 28
그림 2-9. ERTMS/ETCS Level 2 시스템 구성과 동작원리 29
그림 2-10. ERTMS/ETCS Level 3 시스템 구성과 동작원리 30
그림 2-11. 고속철도 열차자동제어(ATC)장치 시스템 구성과 동작원리 31
그림 2-12. 도시 및 광역철도용 열차자동제어(ATC)장치 시스템 구성과 동작원리 32
그림 2-13. ATC/ATO장치(속도코드방식) 시스템 구성과 동작원리 33
그림 2-14. ATC/ATO장치(DTG방식) 시스템 구성과 동작원리 34
그림 2-15. ATC/ATO장치(CBTC방식) 시스템 구성과 동작원리 35
그림 2-16. KTCS-2 시스템 구성과 동작원리 36
그림 2-17. ERTMS의 정의 및 구조 38
그림 2-18. ERTMS/ETCS 표준화 단계별 과정 39
그림 2-19. ERTMS/ETCS 시스템 구성방식 40
그림 2-20. ERTMS/ETCS Level 1 구성방식 41
그림 2-21. ERTMS/ETCS Level 2 구성방식 42
그림 2-22. ERTMS/ETCS Level 3 구성방식 43
그림 2-23. 세계 ERTMS/ETCS 도입 현황 45
그림 2-24. 세계 ERTMS/ETCS 차상과 지상설비 구축 현황 45
그림 2-25. PTC 시스템 개요 46
그림 2-26. PTC 서브시스템 및 망구조 46
그림 2-27. ATACS 지상설비 구성도 49
그림 2-28. ATACS 시스템 구조 50
그림 2-29. CTCS Level 3 시스템 구조 54
그림 2-30. CTCS Level 전환운전 예 55
그림 2-31. 밸켄래트-베르니에 구간 시험결과 58
그림 2-32. ERTMS/ETCS ATO 도입 전체 개념 60
그림 2-33. ATO 및 ERTMS/ETCS 베이스라인 3 제동커브 61
그림 2-34. ATO에 의한 장점 61
그림 2-35. ERTMS/ECTS Level 1 시스템 또는 Packet-44를 위한 ATO 개량방식 62
그림 2-36. ERTMS/ECTS Level 1 시스템 또는 Packet-44를 위한 ATO 구성방식 예 62
그림 2-37. 크로스레일 프로젝트 노선현황과 열차운행 방식 63
그림 2-38. 크로스레일 및 템즈링크 노선 시스템 구성 및 열차운용 방식 64
그림 2-39. 크로스레일 열차운용 방식 64
그림 2-40. 템즈링크 열차운용 방식 65
그림 2-41. 템즈링크 네트워크 선로용량 증대 65
그림 2-42. ERTMS/ETCS/ATO/DAS 기능 구조 66
그림 2-43. 템즈링크 ATO/DAS 구성 67
그림 2-44. 멕시코 Toluca 도시철도 68
그림 2-45. 멕시코 Toluca 도시철도 열차제어시스템 구성방식 69
그림 2-46. 멕시코 Toluca 도시철도 열차제어시스템 인터페이스 방식 69
그림 2-47. 멕시코 Toluca 도시철도 열차제어시스템 구성도 70
그림 2-48. 유럽 사용자 요구사항과 'Shift2Rail' 72
그림 2-49. 일반/고속철도 자동운전을 위한 기능 구조 73
그림 3-1. ATO 장치 및 열차제어시스템과의 연계 구성방식 78
그림 3-2. 열차제어시스템 방식별 ATO 특성 80
그림 3-3. ATO 장치의 운전패턴 81
그림 3-4. ATO 장치에 의한 역간 속도제어 패턴 82
그림 3-5. 역간 자동운전 절차 82
그림 3-6. 자동운전 Mode 84
그림 3-7. ATO 정속도 운행제어 85
그림 3-8. ATO 장치에 정위치 정차 운전패턴 86
그림 3-9. ATO 감속제어 87
그림 3-10. ATO장치와 열차출입문/승강장 안전문과의 인터페이스 구성도 88
그림 3-11. 열차제어시스템(ATO 포함) 구성 및 자동화 등급 89
그림 3-12. 주요 ATO 기능 90
그림 3-13. 속도코드 방식 열차자동제어(ATC)장치 시스템 구성 및 동작원리 92
그림 3-14. ATP장치(ERTMS/ETCS Level 1) 시스템 구성도 93
그림 3-15. KTCS-2 차상/지상장치간 정보전송 설명도 94
그림 3-16. KTCS-2 차상/지상장치 구성도 95
그림 3-17. ERTMS/ETCS 기반 ATP장치/KTCS-2 ATO 적용 시스템 구조 98
그림 3-18. ATO장치 시간, 장소, 기반시설 업데이트 99
그림 3-19. ATO 속도프로파일 생성 100
그림 3-20. ATP장치의 ATO 시스템 구조 101
그림 3-21. KTCS-2의 ATO 시스템 구조 101
그림 3-22. 자동화수준 GoA 2에서 열차운전 패턴 103
그림 3-23. 자동화수준 GoA 2에서 열차운행 절차 104
그림 3-24. GoA 2를 위한 ATO장치 구성방식 104
그림 3-25. GoA 2를 위한 열차제어시스템 구성방식 105
그림 3-26. 자동화수준 GoA 3에서 열차운전 및 운행 절차 106
그림 3-27. GoA 3를 위한 열차제어시스템 구성방식 108
그림 3-28. 자동화수준 GoA 4에서 열차운전 및 운행 절차 109
그림 3-29. GoA 4를 위한 열차제어시스템 구성방식 111
그림 3-30. 전동차 및 일반열차 혼용 운행구간 정거장 구조 112
그림 3-31. 경부선 혼용 운행구간 역사의 선로 및 정거장 구조 113
그림 3-32. 열차제어시스템 정위치 정차 패턴 114
그림 3-33. 도시철도 정위치 정차 패턴 및 PSM 배치 115
그림 3-34. 혼용 운행구간 정위치 정차용 발리스 배치방안 116
그림 3-35. 지상신호방식의 1단계 개량 및 운용방안 117
그림 3-36. 지상신호방식의 2단계 개량 및 운용방안 118
그림 3-37. 지상신호방식의 3단계 개량 및 운용방안 118
그림 3-38. 차상장치에 ATO 추가를 위한 구성도 121
그림 3-39. KTCS-2에 ATO 추가를 위한 구성도 122
그림 3-40. 지상여건에 대한 인터페이스 대상설비 122
그림 3-41. ATO장치와 PSD종합제어반 연계 구성도 124
그림 4-1. 선로배선 약도(단선 Case) 127
그림 4-2. 적용성 시험 결과 선로용량 변화 그래프(단선) 128
그림 4-3. 선로배선 약도(일반철도 복선 Case) 129
그림 4-4. 적용성 시험 결과 선로용량 변화 그래프(복선) 130
그림 4-5. 선로배선 약도(고속철도 Case) 131
그림 4-6. 적용성 시험 결과 선로용량 변화 그래프(고속철도) 132