전기전자/정보통신

HITACHI Inspire the Next_2016.Vol.98 10-11 Overview (p11~14)

환경부하가 적고,, 효율적 수송이 가능한 철도에 기대
차세대 교통을 지원하는 철도 시스템
Omura Masafumi (히타치 제작소 철도 비즈니스 운송시스템 본부)

글로벌 트랜드에 있어서, 철도분야에서 요구되는 히타치의 역할
현대의 세계적인 과제에 대한 대응으로, 환경문제에 있어서의 CO₂절감 및 대기오염 방지, 도시로의 인구 집중에 의해 발생하는 혼란 완화 및 이동에 소비되는 에너지의 절감이 운송기관에 요구됨으로써, 철도의 역할에 대한 관심이 높아지고 있다.

또한, 전자ㆍ통신기술의 발달로, 정보 활용을 통한 업무개혁 및 신규사업이 급속도로 전개되고 있다. 철도분야에 있어서도 안전, 운전, 서비스, 영업 등에 새로운 기술이 응용되어, 나아가서는, 철도분야를 넘어선 시스템 제휴가 시도되고 있다.

이런 배경으로부터, 세계적 철도시장의 신장이 보여지며, 특히 대 도시간을 연결하는 도시간의 고속철도 및 대도시에서의 도시교통 인프라 정비가 다수 계획되고 있다.

히타치는 중기 영업계획에 있어서, 오랜 시간 쌓아 온 기술을 발전시켜 가면서, 디지털 기술을 활용한 진화된 사회이노베이션 사업으로 고객과 함께 만들어 가기 위해, 서둘러「글로벌」,「서비스」,「이노베이션」의 3개의 테마를 내걸고, 차량사업의 통합, 기술혁신과 가치창조, 히타치 그룹으로써의 혁신기술의 결과에 의한 제품ㆍ서비스 체제 솔루션의 개발 및 제공을 지향하며 활동을 추진하고 있다. 이하, 3개의 테마에 관련된 철도 비즈니스 유닛(Unit)에 관한 대응방안을 소개한다.

고객과 함께 만들어가는 서비스 창출
히타치는 진화한 사회의 이노베이션 사업과의 공조를 가속화 시키는 것을 목표로, 공조에 따른 사회 및 고객의 니즈(Needs)에 맞춘 기술ㆍ서비스 혁신 및 새로운 사업의 창출에 주력하고 있다.

리얼타임의 복수(複數) 경로선 도착안내 시스템
철도의 운송능력 향상 및 편리성을 위해, 특히 대도시에 있어서의 상호직통운전이 복잡한 노선, 운전형태, 열차의 종류를 창출해 왔다. 이것에 의해, 운송시스템에서는 안전ㆍ안정 운송을 위한 열차운행 관리기능뿐 아니라, 승객으로의 명확한 안내 서비스가 필요 불가결하다. 동일본(東日本) 여객철도주식회사와 히타치와는, 우에노 도쿄라인과 쇼난신주쿠 라인끼리, 갈아타지 않고도 2개의 루트가 선택 가능하게 된 오오미야 – 요코하마 구간을 대상으로, 오랜 시간 축적해 온 여객 안내장치의 경험을 충분히 활용한 리얼타임의 복수경로도착안내 시스템을 개발했다. 도쿄권 운송관리 시스템(ATOS: Autonomous Decentralizes Transport Operation Control System)에서 열차운행 정보 및 재선(在線)열차정보를 실시간으로 제공함으로써, 열차 운행시간이 혼동될 때도, 운행시간의 변경 열차지연을 반영한 선착안내를 가능하게 만들었다.

축전지 가동 시스템
철도차량에 있어서도 대형 리튬이온 전지를 탑재하여, 차량의 구동용 전력으로 이용하는 기술의 실용화를 추진하고 있다. 특히, 비전화(非電化) 노선을 주행하는 차량에서는, 축전지를 탑재함으로써, 기존의 기동차와 비해, 성(省)에너지화, 저(低)소음화, 성(省)보수화가 가능해 진다.

히타치는 교류가선(交流架線)에서 축전지를 충전하여, 그 에너지로 비전화구간을 주행하는 교류가선식 축전지전차를 제품화했다. 또한, 하이브리드 차량에서는, 소용량의 비상축전지를 준비하여, 메인 축전지가 사용되지 않을 경우에 비상용 축전지를 사용하여, 전기식 기동차로 동작이 가능한 기능을 개발했다.

앞으로도, 운전구간 및 사용용도에 따라, 다양한 전원공급방법 및 충전방식 등을 조합하여 대응해 나갈 방침이다. 밧데리로 인한 주행거리가 한 층 길어진다면, 적용선 구간도 확대될 것으로 기대된다.

인류(人流)기술
인류 기술은, 철도관련의 OT(Operational Technology)인, 열차의 운행관리 시스템 및 자동 개찰에서의 정보, 감시카메라 영상 등, 기존의 철도 인프라의 빅데이터에 대해, 히타치가 제공하고 있는 Lumada(루마다)를 시작으로 하는 IT를 구사하여, 분석, 예측, 시뮬레이션 등을 실행하는 기술이다. 전차 내의 혼잡상황으로부터 역 구내를 걷는 인류(人流)까지도, 다각적인 분석 및 가시화 하는 것이 가능하다. OT와 IT의 융합에 따른 인류(人流)기술은, 새로운 가치를 제공하는 사회 이노베이션의 하나로 받아들여, 철도사업자 및 마을조성에 공헌해 가는 것을 목표로 하고 있다.

이 기술을 활용하여, 역 안의 안전을 확보하기 위한 고객 유도지원 및 혼잡을 해소하기 위한 열차 운행표 작성에 연계하는 등, 기존의 시스템과 인류(人流)기술의 융합에 의한 시너지 효과를 만들어 냄으로써, 지금까지 없었던 새로운 가치를 제공하여, 사회 이노베이션의 일익을 담당해 나갈 것이다.

이노베이션을 견인하는 기술 개발
IoT(Internet of Thing)의 활용에 대하여, ATI장치에서의 기록 및, 지상으로의 데이터 송신에 의해, 차량에 탑재된 장치 및 시스템의 가동상태를 파악ㆍ감시하여, 제어방식의 개선 및, 보수관리의 피드백, 이상이 발생했을 때의 원인규명에 적용하는 기술이 검토ㆍ실시 되고 있다. 또한, 심도 있는 고객 니즈의 이해와 빠른 도입 및, 히타치그룹 전체의 기술(IoT 응용)ㆍ리소스(Resource)의 활용에 따른 이노베이션의 구체적 사례를 올린다.

열차 긴급주행기능 탑재 회생전력 저장장치
동일본 대지진 이후, 성(省)에너지 및 재생 에너지로의 관심도가 늘고 있는 방면, 전력회사로부터의 공급이 다운될 경우, 승객의 안전유도가 과제가 되고 있다. 그 수단으로써, 리튬 이온전지에 축전한 전력을 활용하여, 승객이 승차한 체로, 전동차를 가장 가까운 역까지 자력으로 주행시키는 열차긴급주행기능을 추가한 회생전력 저장장치(B-CHOP 시스템)을 개발했다.

SiC 인버터
메인 회로제어시스템에 요구되는 기술 중, 성(省)에너지 기술은 상당히 높은 요구사항이며, 현재, 고객의 제품선정의 최상위 기준이라고 해도 과언이 아니다. 이것은 고객의 경영 개선에 기여할 뿐 아니라, 사회적으로, 성 에너지에 매진하는 자세가 사업자에게 요구되는 바가 크다. 철도차량용 가동시스템은, 파워 일렉트로닉스의 코어기술인 파워디바이스의 진보 및 유도전동기의 고효율화에 의해, 고성능, 고효율, 소형ㆍ경량, 높은 신뢰화 등이 시도되어 왔다. 소형화의 실현에는 신재료의 SiC(Silicon Carbide)를 사용한 저 손실의 파워디바이스의 적용, 고효율의 유도전동기 및 그 제어기술의 개선을 지향하고 있다. 히타치는 신개발의 SiC 인버터에 의해, 질량을 40%, 체적을 40% 줄였다.

주요 변환 장치ㆍ보조 전원장치 일체형 수냉시스템
주요 변환 장치ㆍ보조 전원장치에 대해서도, 바닥 스페이스가 한정되어있기 때문에, 유럽에서는 일반적인 일체형 수냉시스템을 개발하여, 장치를 소형화시켰다.

DS-ATC 차상장치의 기능향상
DS-ATC 차상장치에 있어서는, 신간선 차량의 회사간 상호직통운전에 따른 고객 니즈에 대응하기 위해, (1)차상 데이터베이스(고속조사(照査)패턴)를 회사별로 분할 관리한다, (2)회사 경계에서 주행 중에 차상 데이터베이스의 전환을 실행하는 신기능을 개발했다.

차상 데이터베이스는 안전에 관련된 중요한 요소이므로, 먼저, 차상 데이터베이스를 만들기 위한 조직체제를 정비하여, 고객 각사의 의견ㆍ희망사항을 도입하면서 제휴를 통해 개발을 추진해 왔다. 그리고, 기존의 DS-ATC 시스템의 변경을 경미하게 줄여나가면서, 또한, 시스템을 가동시키면서 신기능의 도입을 실현시켰다. 현재, 본 시스템은 후쿠리쿠(北陸)신칸센 및 홋카이도(北海道)신칸센의 회사간 상호직통운전을 순조롭게 가동 중에 있다.

향후, 차재 데이터베이스 타입의 시스템에서는, 회사간의 과제 외, 연장 및 고속화에 따른 데이터의 증가, 세이칸(青函)터널을 시작으로, 이와 같은 특수 노선으로의 대응 등이 요구된다. 데이터 베이스의 작성ㆍ변경 및 취급에 관한 고객과의 긴밀한 연대를 맺기 위해서는, 계속적인 관리체제 및 노하우의 유지가 필수라고 할 수 있다.

글로벌 전개
글로벌 전개에서는 스케일 메리트(Scale merit), 키 컴퍼넌트(key component), 턴키 프로젝트(Turn-key project)에 의해, 해외거점에서의 프로젝트 수행력 강화, 사업 포트폴리오의 변혁을 꾀한다.

표준형 근교차량
표준형 근교차량 AT-200은, 도시용 AT-300의 모체가 되는 디자인의 채용으로 부품을 공통화시켜, 부품 개수의 삭감을 시도했다. 그리하여, 경쟁력 있는 리드 타임을 실현시켜, 글로벌 시장에서의 스케일 메리트를 활용한다. 또한, 지역에 뿌리내린 정보의 수집력 및 이해관계사(Stakeholder)로의 영향력 강화에 의해, 글로벌화에 균형이 잡힌 프로젝트 포트폴리오를 형성한다. 또한, 생산과 서플라이 체인을 글로벌화에 최적화시켜, 생산능력과 프로젝트 수행능력을 강화함으로써, 글로벌 쉐어의 확대를 꾀한다.

유럽 통일규격 철도신호시스템
글로벌신호 비즈니스에서는, 키 컴퍼넌트로써, 세계 각지에서의 채용이 계획되고 있는 ETCS의 기술을 취득하기는 것이 필수이다. 이것은 장치의 개발뿐만 아니라, 인증기관으로부터의 규격적합증명취득에 따른 입찰자격의 취득, 장치의 규격적합증명, 차량탑재실험에 의한 차량인증, 운용인증의 취득이라는 일련의 활동을 통하여 제품을 납입하여 운용할 수 있다. 히타치는, 이것들을 실행한 유럽 이외의 유일한 기업이다.

2015년도는, 신호ㆍ운행관계에서는, 인도 화물전용선용(用) 신호시스템, 템즈(Thames) 링크용 운행관리 시스템을 수주했다. 향후, 히타치그룹이 된 안살도(Ansaldo)STS사와 신호사업을 함께 전개할 방침이다.

자율주행 시스템
한편, 히타치 레일 이탈리아사 및 안살도STS사는 메트로 시스템을 비롯한 턴키 프로젝트에 강하며, 글로벌 시장에 있어서, 대규모 수주를 따기 위한 충분한 경쟁력을 가진 체제이다.

모노레일 시스템
턴키 프로젝트에서는, 지금까지 히타치는 국내외의 모노레일의 코어제품인 차량, 분기, 신호시스템의 도입실적이 있으며, 최근에는 2015년 4월에 개업을 맞는 한국대구 도시철도 3호선용으로 납입했다. 해외 프로젝트에서는, 현지업체와의 협력, 법규ㆍ기준으로의 준거 등이 요구되어, 프로젝트 체제를 조직하여 수행한다.

변화점으로의 대응
「글로벌」,「서비스」,「이노베이션」에 나타나 있는 것처럼, 철도 비즈니스는 지금까지의 차량 및 시스템을 “핵심사업”으로 하면서, 그것들로부터 발생되는 서비스분야 및 정보활용에 의한 솔루션을 확대해 간다. 또한, 조직의 글로벌화를 달성하기 위해서도, 일본을 중심으로 한 개발 및 전략으로 기술적인 기반을 확립함과 동시에, 세계의 협력자 및 이해관계자(Stakeholder)와 일체가 되는 대응이 중요해진다.

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