전기전자/정보통신

Mitsubishi Electric_2016_Vol.90 No.9 (p2~34)

미쓰비시전기 기보
교통 시스템의 장래 전망


[권두 논문]
● 교통 시스템의 장래 전망
Hideki Fukushima / 伊丹製作所 소장

철도는 환경부하가 적고, 안전하고 안정된 대량수송이 가능한 지극히 중요한 사회 인프라다. 그 기본이 되는 안전성∙신뢰성에 대한 지속적인 요구와 함께 인구감소, 저출산, 고령화, 천재지변을 이유로 한 에너지 제약, 노년층이나 외국인 관광객을 포함하는 이용자의 편의성 향상 등 현대 사회의 요구는 다양화되고 있다. 또한 다양한 분야의 기술을 통합한 시스템 기술이 요구되고 있다.

미쓰비시전기에서는 이와 같은 요구에 응하기 위해 정보통신기술이나 Power Electronics기술을 이용하여 각종 제품과 시스템을 개발해 왔다. 기간제품인 차량시스템에서는 소형∙경량화, 성(省) 에너지화나 Maintenance化의 향상을 도모했다. 또한 지상시스템에서는 스마트 커뮤니티 등 에너지 유효 활용에 대한 시도, 실적 있는 기술을 융합한 시스템을 제공하여 왔다. 또한 ICT(information and Communication Technology)를 이용한 차상(車上)∙지상(地上)시스템의 seamless한 연계를 통해 철도시스템 전체의 최적화를 도모하는 “차세대교통솔루션”을 내세워 교통시스템분야에서 세계 No.1을 목표하고 있다.

이 특집호는 “교통시스템의 장래전망”을 테마로, “차세대교통솔루션”을 구성하는 열차제어, Maintenance, 에너지, 환경, 여객서비스의 각 솔루션을 실현하는 미쓰비시전기의 차상, 지상 시스템의 최신기술 특집이다.

1. 머리말
2. 교통사업을 구성하는 각종 시스템
 2.1 차량 시스템
 2.2 전력 시스템
 2.3 교통정보 시스템
 2.4 이동체 통신 시스템
3. 철도 토탈 솔루션의 대응
 3.1 열차제어 솔루션
 3.2 Maintenance 솔루션
 3.3 에너지∙환경 솔루션
 3.4 여객서비스 솔루션
4. 향후 전망
 4.1 해외시장 공략
 4.2 신호 시스템의 확대
5. 맺음말


[논문]

● 무선열차제어 시스템의 최신기술과 향후 전망
Masashi Asuka 외 4인 / 伊丹製作所 공학박사

지상설비가 주체였던 종래의 열차제어시스템을 대신하여, 무선송신에 의해 지상과 차상을 연계시켜 보안기능을 실현하는 무선열차제어 시스템의 실용화가 진행되고 있다. 무선열차제어 시스템에서는 차상에서 열차의 위치를 검지하여 지상에 무선으로 전송하기 때문에, 지금까지 지상에 있었던 열차위치검지기(궤도회로)가 필요 없게 된다. 이 때문에 지상설비를 삭감할 수 있으며, Maintenance효율화나 라이프사이클 비용을 절약할 수도 있다. 또한 종래 시스템과 비교하여 열차의 상세한 위치를 관리할 수 있기 때문에, 열차간격 단축에 따라 운행고밀도화를 실현하는 이동폐색이라고 불리는 열차제어방식을 도입할 수 있다.

무선열차제어시스템은 해외에서는 CBTC(Communications-Based Train Control)라고 불리는 보안기능에 더해 자동열차운전장치(Automatic Train Operation: ATO)나 운행관리시스템을 통합한 시스템으로서 IEEE로 규격화되어 있다. 미쓰비시전기는 IEEE규격에 근거하여, 또한 다양한 사업자로부터의 요구에 유연히 대응할 수 있는 CBTC시스템을 개발하여 시장전개를 진행하고 있다. 미쓰비시전기의 CBTC시스템의 제어장치는 철도시스템 설계에서 가장 높은 안전레벨을 의미하는 SIL4(Safety Integrity Level 4)의 안전인증을 취득하였다.

무선장치에 대해서는 2.4GHz대에서 내 간섭성(耐干渉性)을 향상시키는 독자기술을 적용하여 도시의 열악한 전파환경에서도 지상∙차상제어장치 사이의 전송 품질을 확보하고 있다. 미쓰비시전기의 CBTC시스템의 시장전개 사례로서 뉴욕시 교통국이 관리하는 뉴욕 지하철 전용 시스템이 있으며, 현재 그 지상제어장치, 차상제어장치, 전자연동장치를 개발하고 있다.

1. 머리말
2. CBTC 시스템
 2.1 CBTC시스템의 열차제어방식
 2.2 CBTC시스템 도입 효과
3. 보안장치 안전설계
 3.1 설계순서
 3.2 시스템 Architecture
 3.3 정보전송의 안전설계
 3.4 보안장치
4. CBTC 무선장치
 4.1 내간섭성(耐干渉性)을 향상시킨 통신방식
 4.2 전파환경 감시기능
5. 뉴욕시 교통국 전용 CBTC시스템 개발
6. 맺음말


● 철도차량보수지원 시스템의 최신기술과 향후 전망
Tetsuo Komura 외 4인 / 伊丹製作所

철도차량의 보수는 지금까지 사후보전(Breakdown Maintenance: BM)과 예방보전(Time Based Maintenance: TBM)의 두 축으로 운용되어 왔지만, 최근에는 상태감시보전(Condition Based Maintenance: CBM)의 도입이 검토되고 있다. 이들 3개의 보전 목적은 다음과 같다.

(1)사후보전: 차량탑재기기의 고장발생 후에 실시하는 보수를 말하며, 수송서비스의 저하 억지를 목적으로 한다.
(2)예방보전: 차량기지에서 실시하는 정기점검에 해당하는 보수를 말하며, 고장발생빈도의 억제를 목적으로 하고 있다.
(3)상태감시보전: 차량탑재기기의 가동상태에 맞춘 보수를 말하며, 기기에 따라 보수를 실시할 최적의 시기와 적절한 처치 내용을 결정하는 것을 목적으로 한다.

미쓰비시전기는 승무원, 감독자, 검수원에 대한 BM/TBM 지원을 열차통합관리장치(Train Control and Monitoring System: TCMS)의 기능으로서 제공해 왔다. 최근에는 원격보수지원시스템(Wayside Monitoring and Diagnostic System: WMDS)을 활용한 CBM에 대한 대응도 진행하고 있다.

1. 머리말
2. 보수지원 시스템의 기술변천
 2.1 모니터링
 2.2 地車간 연계 시스템
 2.3 열차통합제어
 2.4 전송의 대용량∙고속화
3. 보수업무를 지원하는 기능
 3.1 고장발생통지기능
 3.2 모니터화면 전송기능
 3.3 기기 Trace 취득기능
 3.4 고장처치 지원기능
 3.5 기기동작 회수 관리기능
4. 향후 전망
 4.1 동태감시에 의한 CBM의 실현
 4.2 검사업무의 생력화(省力化)
5. 맺음말


● 저 탄소사회를 지원하는 철도에너지∙환경솔루션
Kenji Horiuchi 외 2인 / 사회시스템사업본부

1. 머리말
2. 철도에너지∙환경솔루션
3. 에너지 관리시스템에 대한 대응
 3.1 차량 에너지 관리시스템(TEMS; Train Energy Management System)
 3.2 노선 에너지 관리시스템(REMS; Railway Energy Management System)
 3.3 역(繹) 에너지 관리시스템(SEMS; Station Energy Management System)
 3.4 차량기지 에너지 관리시스템(FEMS; Factory Energy Management System)
4. 맺음말


● 열차통합관리 시스템의 최신기술과 향후 전망
Tetsuo Komura 외 3인 / 伊丹製作所

1. 머리말
2. TCMS(Train Control and Monitoring System)의 기술변천
 2.1 제1세대(1980년~) : 모니터 시스템
 2.2 제2세대(1990년~) : 차량정보제어 시스템
 2.3 제3세대(1995년~) : 차량정보 통합관리 시스템
 2.4 제4세대(2015년~) : 열차 통합관리 시스템
3. TCMS의 최신기술
 3.1 TCMS의 시스템 구성
 3.2 네트워크 국제규격에의 준거
 3.3 기능안전 인증레벨 SIL2에의 적합
 3.4 소프트웨어의 오픈化
 3.5 地車간 네트워크를 활용한 열차운용 지원
4. TCMS를 중심으로 한 네트워크에 의한 통괄 관리
5. 향후 전망
6. 맺음말


● Train Vision의 최신기술과 향후 전망
Masahito Chihira 외 1인 / 伊丹製作所

1. 머리말
2. 제4세대 TVS(Train Vision System)의 장점
 2.1 표시기기의 Variation
 2.2 선행안내
 2.3 광고표시
 2.4 省 에너지∙省 스페이스化
3. TVS의 향후 전망
4. 맺음말


● 철도차량용 영구자석 동기전동기의 구동제어 기술의 개발과 향후 전망
Hisanori Yamasaki 외 3인 / 첨단기술총합연구소

1. 머리말
2. PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 구동제어 시스템
 2.1 철도차량용 PMSM의 구동 주회로 구성
 2.2 구동제어 시스템의 기본구성
 2.3 고주파 중량에 의한 극저속 Sensorless제어
 2.4 정지 시부터의 기동에서의 자극위치 검출 기능
 2.5 타행(惰行)에서의 재기동 기능
3. 철도차량구동용 제어기능에의 대응
 3.1 필터콘덴서 전압 안정화 제어
 3.2 평가시험 결과
 3.3 고주파중량기능에서의 저소음화 대책
4. 맺음말


● SiC파워 모듈의 주 회로 소자에의 적용 기술
Tetsuo Sugahara 외 2인 / 伊丹製作所

1. 머리말
2. Full SiC 파워 모듈의 장점
3. Full SiC 파워 모듈 적용의 효과
 3.1 철도차량의 소비전력 분석
 3.2 省 에너지화의 방책과 설계
 3.3 실제 안건에의 적용
4. 보조전원장치의 최신기술과 SiC적용 시의 기대
5. 맺음말

      -- 끝 --