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철도차량 운전 안전성 확보를 위한 IEC 62278 기반 운전실 HUD 설계의 안전/신뢰성 확보 연구

On securing safety/reliability of IEC 62278-based driver’s room HUD design for securing railroad vehicle driving safety

  • 박세권 (아주대학교 일반대학원)

초록/요약

도시철도는 산업의 근대화에 따라 1974년 서울교통공사 1호선 개통을 시작으로 비약적인 발전을 거듭하여 현재는 수도권의 광역 전철 망 개통과 부산, 인천, 대구, 대전의 도시철도 개통, 공항철도 및 서울시 9호선의 개통 및 대도시 교통 망으로 확정되고 있고 또한 도시와 도시간의 교통 네트워크 및 중소도시의 경량전철이, 계획되고 있으며 향후 쾌적한 환경조성과 생활의 질적 향상으로 인하여 더욱 발전이 예상되고 있다. 세계는 지금 과학기술의 발달 속도가 상상을 초월할 만큼 빠르게 변화하고 있다. 산업혁명이 영국에서 증기기관의 발달로 급격한 변화를 가져왔지만 지금의 기술발전은 과거의 몇 십년이 요즘은 며칠 단위로 변화하므로 이에 적응하기가 벅찰 정도이다. 철도차량의 기술발전도 예외는 아니 여서 잠시 눈 돌릴 사이에 다른 기술로 대체되는 가운데 저항 제어차에서 쵸펴제어차, VVVF제어차, ATP/ATO제어 방식으로 변화되었으며 기존의 철도차량 견인전동기는 직류직권 전동기라는 등식도 이미 깨져 버렸음은 물론이고 교류에서는 회생제동이 불능이라 하는 것도 컴퓨터 제어기술 발전으로 가능하게 되었음은 철도 차량의 기술이 첨단을 가고 있다. 이러한 도시철도의 발전과 기술의 진보는 전동차 운전방식에 변화를 가져오고 있으며 초창기 이후로 1세대적 전동차의 2인 승무제에서 현재는 1인승무제가 보편화되고 차세대 전동차는 무인 운전을 추구하는 최신형 전동차가 도입, 개발되고 있다. 이렇게 도시철도는 대중교통의 핵심으로 도시민의 필수적 생활매체로 자리 잡고 있는 현실이 되었다. 수도권 도시교통의 핵심 역할을 담당하고 있는 서울교통공사의 전동차와 시설설비는 차량의 내구연한 도래 및 시설설비의 교체 등의 전환점에 있는 관계로 전동차의 노후화와 신조 전동차의 초기고장 등의 부분적 장애가 발생되고 있고 시설설비의 교체로 이한 불편 등으로 승객 서비스 향상 및 고객만족에 일부 장애요인이 되고 있는 것은 현실이므로 이를 사전에 방지하고자 연구하여 고객 만족과 안전운행을 확보하고자 한다. 본 논문에서는 IEC62278에서 제시한 RAMS 기본개념 및 고장의 정의를 정량적 RAMS 요구사항 도출에 더욱 적합하도록 철도차량의 정량적인 RAMS요구사항을 설정할 때 고려해야 할 사항들을 바탕으로 운전자가 철도 차량운전 중 전방을 주시하면서 응급상황을 알리는 계기판의 신호를 인지하지 못하여 발생할 수 있는 철도 사고를 예방할 수 있는 방법으로써 HUD(Head Up Display) 시스템을 제안하였다. 이를 위하여 확인 빈도가 높은 정보와 식별을 실패하였을경우 심각한 사고를 유발할 수 있는 정보를 식별하였다. 식별된 정보를 확인빈도와 심각도를 기준으로 우선순위를 결정하고 우선순위에 따른 HUD 배치를 제안하였다. 본 연구를 통해 철도 차량 운전 중 응급상황을 알리는 정보를 인지하지못하여 발생하는 운전자의 인적오류로 인한 철도 사고를 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

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초록/요약

With the modernization of the industry, Seoul Metro Line 1 opened in 1974, the metropolitan area has opened wide-area subway networks in Busan, Incheon, Daegu, Daejeon, Airport Railroad Line 9, and metropolitan transportation networks are planned, and small and medium-sized trains are expected to develop more.The world is changing so fast that the pace of development of science and technology is beyond imagination. Although the Industrial Revolution has brought about rapid changes in the development of registered institutions in the UK, current technological development is difficult to adapt to as the past few decades change every few days these days. The technology of railway vehicles has changed from resistance control vehicles to VVF control vehicles, ATP/ATO control, and DC direct motor. The technology of railway vehicles has already broken, and regenerative braking is impossible in AC. The development and technological progress of urban railroads are changing the way trains are operated. In the early days, a one-person flight system is common in the two-person flight system of the first-generation trains, and the latest trains that pursue unmanned driving are being developed. In this way, urban railroads have become a reality that has become an essential living medium for urban residents as the core of public transportation. Train and facility facilities of the Seoul Metro, which play a key role in urban transportation, are at a turning point, such as the aging of trains and the initial failure of new trains, and some obstacles to passenger service improvement and customer satisfaction.

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목차

제１장 서 론 １
제１절 연구의 배경 １
제２절 연구주제 및 범위 ２
제１항 연구주제 ２
제２항 연구범위 ２
제３항 연구방법 ３
제３절 연구 결과의 요약 및 공헌평가 ３
제４절 논문의 구성 ３
제２장 연구동향 분석 ５
제１절 철도 차량의 주행 안전 관련 선행 연구 ５
제２절 산업 분야 국제 안전 표준의 이론적 고찰 1０
제１항 철도 산업의 국제 안전 표준 １０
제２항 타산업분야의 국제 안전 표준 １１
제３절 국내 기관사 직무 양성 교육과정의 고찰 １２
제１항 철도차량 운전 제어 교육 과정 12
제２항 철도차량 안전 교육 과정 １５
제３항 철도차량 사고 대응 교육 과정 １７
제 3 장 철도 차량의 주행 제어기반 안전성 평가 모델 생성 ２３
제１절 철도 차량 주행 제어 안전성 평가 요소 식별 ２３
제２절 안전성 평가 요소의 절차 방안 수립 ２４
제１항 열차 기관사가 운행 중 확인이 필요한 정보 식별 ２４
제２항 안전과 관련된 정보 식별 ２５
제３항 확인 빈도 및 심각도 기반의 우선순위 결정 ２6
제 4 장 운전실 내 제어기 위험원 분석을 통한 적용사례 28
제１절 실제 사고사례 분석 ２８
제２절 철도차량 주행 제어 기반 안전성 평가 모델의 HUD 적용 ３０
제３절 한국형 철도 차량의 HUD 표시적용을 위한 설계 제안 ３１
제 5 장 결론 ３３
참고문헌 34

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