표제지
목차
약어표 13
요약 16
I. 서론 18
1. 연구 배경 18
2. 연구 내용 21
II. 연동장치의 상호운용성 및 신뢰성 22
1. 연동장치 22
2. 상호운용성 28
3. 상호운용성 확보를 위한 표준 통신 인터페이스·텔레그램 30
1) SCI-LS 신호기 인터페이스 종류 및 텔레그램 33
2) SCI-P 선로전환기 인터페이스 종류 및 텔레그램 40
4. 신뢰성 43
1) 고장 45
2) 신뢰성 예측 49
III. IP기반 전자연동장치 입력/출력 시스템 설계 및 제작 56
1. 시스템 구성과 기능 56
2. 시스템 설계 61
1) 운용사 요구사항에 근거한 설계 61
2) 입력/출력 시스템의 모듈 62
3. 시스템 제작 80
IV. 시스템 성능 분석 및 상호운용성 시험 83
1. 시스템 RAM 분석 83
1) 신뢰성 분석 85
2) 유지보수성 분석 89
3) 가용성 분석 91
2. KRS 시험 92
1) 시스템 동작주기 1.2 sec 이하 테스트 92
2) 연동논리부의 다중계간 절체 소요시간 0.02sec 이내 테스트 96
3) 부정출력 차단소요시간 2sec 이내 테스트 99
3. 현장 상호운용성 시험 103
1) 시험장소 및 기간 103
2) 설치 및 연동도표 104
3) 시험 검증 방법 108
4) TS-03역 신호 기계실 설치 110
5) CPU 모듈과 입력/출력 시스템과의 구성방안 및 통신 프로토콜 111
4. 현장 상호운용성 시험 결과 113
1) 하행방향 열차운행 시험 113
2) 상행방향 열차운행 시험 118
3) 현장 상호운용성 시험 사진 123
5. 결과 고찰 126
V. 결론 130
참고문헌 133
ABSTRACT 137
표 2.1. 표준 통신 인터페이스(SCI) 텔레그램 구조 30
표 2.2. SCI 텔레그램 바이트와 비트 구조 31
표 2.3. 00Byte 정의된 텔레그램 값과 장치명 31
표 2.4. 01·02Byte 메시지 타입의 텔레그램 값과 목적 32
표 2.5. SCI-LS 신호기 01·02 Byte 텔레그램 값 33
표 2.6. 명령어 "신호 현시" 텔레그램 세부 구조 34
표 2.7. 명령어 "신호 현시" 신호별 43Byte 텔레그램 세부구조 35
표 2.8. 명령어 "신호 현시" 45, 46Byte 텔레그램 세부 구조 37
표 2.9. 명령어 "신호 현시" 47Byte, 48Byte 텔레그램 세부 구조 38
표 2.10. 명령어 "밝기 설정" 텔레그램 세부 구조 38
표 2.11. 명령어 "밝기 설정" 43Byte 텔레그램 세부구조 39
표 2.12. SCI-P 선로전환기 01, 02Byte 텔레그램 값 40
표 2.13. 명령어 "선로전환기 전환" 텔레그램 세부 구조 41
표 2.14. 명령어 "선로전환기 전환" 텔레그램 43Byte 세부 구조 41
표 2.15. 메시지 "선로전환기 위치" 텔레그램의 세부 구조 42
표 2.16. 메시지 "선로전환기 위치" 43Byte 텔레그램 세부 구조 42
표 3.1. Active Signal Bit Pattern 64
표 3.2. 각 Chassis Health Signal Bit 역할 66
표 3.3. 각 Module Health Signal Bit 역할 67
표 4.1. 한국철도공사 열차지연 배상 금액 83
표 4.2. 한국철도공사 RAM 정량 요구사항 84
표 4.3. RAM 분석 검증 수식 85
표 4.4. 유지보수성 분석 결과 90
표 4.5. 가용성 분석 결과 91
표 4.6. 테스트 노선 규모 104
표 4.7. 시험 검증 방법, 인터페이스 시험 및 검증대상 108
표 4.8. TS-02역 열차 출발 전 시험 결과 113
표 4.9. TS-02역 진로 취급 시험 결과 114
표 4.10. TS-02역 열차 출발 시험 결과 115
표 4.11. 폐색 궤도 진입 시험 결과 116
표 4.12. TS-03역 장내궤도 진입 시험 결과 116
표 4.13. TS-03역에 열차 도착 시험 결과 117
표 4.14. TS-03역 열차 출발 전 시험 결과 118
표 4.15. TS-03역 진로 취급 시험 결과 119
표 4.16. TS-03역 열차 출발 시험 결과 119
표 4.17. 폐색 궤도 진입 시험 결과 120
표 4.18. TS-02역 장내궤도 진입 시험 결과 121
표 4.19. TS-02역에 열차 도착 시험 결과 122
표 4.20. 열차운행 상호운용성 시험, 통과 결과 122
표 4.21. 현장 상호운용성 시험시 투입된 열차 123
표 4.22. IP기반 전자연동장치의 선로전환기 및 신호기 제어 124
표 4.23. IP기반 전자연동장치의 신호기 제어상태 124
표 4.24. IP기반 전자연동장치의 TS-02역 신호기 제어 125
표 4.25. 신뢰성 검증 결과통과 126
표 4.26. 가용성 검증 결과통과 127
표 4.27. 유지보수성 검증 결과통과 127
표 4.28. KRS 요구사항 시험 결과통과 128
표 4.29. 열차운행 시험 결과통과 129
그림 2-1. 고장율의 기본적 패턴 47
그림 2-2. 복잡한 시스템의 고장률 곡선(bath-tub 곡선) 48
그림 2-3. 직렬계의 신뢰성 블록도 50
그림 2-4. 병렬계의 신뢰성 블록도 51
그림 2-5. 직렬계의 신뢰성 블록도 52
그림 2-6. 병렬계의 신뢰성 블록도 53
그림 2-7. m/n 다중계의 신뢰성 블록도 53
그림 2-8. 대기다중계의 신뢰성 블록도 54
그림 3-1. IP기반 전자연동장치의 시스템 전체구성도 56
그림 3-2. 입력/출력 시스템 상세 구성도 57
그림 3-3. 입력/출력 시스템 백플레인 실장도 59
그림 3-4. 내부 외부 인터페이스 구성도 60
그림 3-5. 절체기모듈 외부 인터페이스 다이어그램 63
그림 3-6. Health Signal과 ACT/STBY 신호 인터페이스 구성도 64
그림 3-7. Chassis Health Signal과 Module Health Signal 신호 송수신 Timing 65
그림 3-8. Chassis Health Signal Bit Pattern 66
그림 3-9. VRD Relay 인터페이스 H/W 구성도 69
그림 3-10. Chassis ID 설정도 69
그림 3-11. IOM 네트워크 인터페이스 블록 구성도 70
그림 3-12. FPGA-COM 내부 블록 구성도 71
그림 3-13. MCU 블록 구성도 72
그림 3-14. 환경감시 H/W와 MCU A/D converter 사이 인터페이스 73
그림 3-15. FPGA 내부 인터페이스 구성도 73
그림 3-16. FPGA A/B 간 비교 블록 인터페이스 구성도 74
그림 3-17. 자기진단 블록 인터페이스 구성도 75
그림 3-18. Health 인터페이스 블록 인터페이스 구성도 76
그림 3-19. MCU 인터페이스 블록 구성도 77
그림 3-20. 절체 제어 블록 인터페이스 구성도 78
그림 3-21. 표시 제어 블록 인터페이스 구성도 78
그림 3-22. 스위치모듈 외부 인터페이스 구성도 79
그림 3-23. 전원모듈 외부 인터페이스 79
그림 3-24. 입력모듈과 전원·통신·절체기 모듈,... 80
그림 3-25. 출력모듈과 전원·통신·절체기 모듈,... 81
그림 3-26. 선로전환기 모듈과 전원·통신·절체기 모듈,... 82
그림 4-1. 백플레인 신뢰성 블록 다이어그램 86
그림 4-2. 절체기모듈 신뢰성 블록 다이어그램 86
그림 4-3. 입력모듈 신뢰성 블록 다이어그램 87
그림 4-4. 출력모듈 신뢰성 블록 다이어그램 88
그림 4-5. 선로전환기 모듈 신뢰성 블록 다이어그램 89
그림 4-6. 4A 신호기 취급 후 폐색(BTR)입력 전 화면 93
그림 4-7. 4A 신호기 취급 후 폐색(BTR)입력 후 4A신호기 현시 화면 94
그림 4-8. 4A 신호기 취급 후 폐색(BTR)입력 낙하 후 4A신호기 정지현시 화면 94
그림 4-9. 시스템 동작주기 0.224sec(224ms) 결과 95
그림 4-10. 출력카드에서 4A HR 계전기 출력이 나간 화면 97
그림 4-11. Active system의 4A 신호기 출력카드 제거 97
그림 4-12. 입력/출력 시스템 절체 화면 98
그림 4-13. 절체 시간 0.008sec(8ms) 결과 99
그림 4-14. 4A 신호기를 취급 후 3A HR의 부정출력 발생 101
그림 4-15. 부정출력 차단 소요시간 1.825sec 결과 102
그림 4-16. 지도상 철도종합시험선로의 위치 103
그림 4-17. 철도종합시험선로의 트랙 지도 104
그림 4-18. TS-02역, TS-03역 설치 연결 구성도 105
그림 4-19. TS-03역 연동도표 1 106
그림 4-20. TS-03역 연동도표 2 107
그림 4-21. TS-03역 IP 전자연동장치의 입력/출력 시스템 110
그림 4-22. IP 통신망 구성도 112