경량전철시스템 현황 및 전망 - koura.or.kr · 고속철도 : 장거리 지역 사이의 간선형 교통수단 지 하 철 : 6대도시 간선형 교통수단 경량전철

미래지향적 신교통 시스템1

경량전철시스템 현황 및 전망경량전철시스템 현황 및 전망

이 안 호

한국철도기술연구원한국철도기술연구원

KRRI


목 차

Ⅰ 경량전철의 개요

Ⅲ 경량전철의 국내 도입배경

Ⅱ 경량전철의 유형별 특징

Ⅵ 국내 경량전철 추진방향

Ⅳ 국내 경량전철사업 추진현황

Ⅴ 한국형 경량전철 기술개발


Ⅰ 경량전철 개요

1. 경량전철의 정의

2. 경량전철의 특징 및 장점

3. 경량전철시스템의 유형


1. 경량전철의 정의

버스와 중량전철(지하철)의 중간규모 수송수요를 갖는 첨단 궤도교통시스템버스와 중량전철(지하철)의 중간규모 수송수요를 갖는 첨단 궤도교통시스템

저렴한 건설비(지하철의 60% 수준)

도시환경에 적합한 환경 친화적

첨단도시교통 시스템

완전자동 무인운전을 통한 운영비 절감

유연한 노선계획 실현

전세계적으로 50여개국에서 350여종

의 경량전철시스템이 운행중

성능(최고속도, 수송능력)

투자

및건

설비

/ 노

선길

이

버 스

경량전철

중량전철(지하철)


2. 경량전철의 특징 및 장점고속철도 : 장거리 지역 사이의 간선형 교통수단

지 하 철 : 6대도시 간선형 교통수단

경량전철 : 대도시의 지선형 및 중소 도시의 간선형 교통수단

- 대도시와 위성도시의 연계형 노선

- 대규모 시설(공항, 항만)의 접근형 및 내부 순환형

- 중소 도시의 간선형 교통수단

- 관광지 (예: 속초-설악산)

고속철도 : 장거리 지역 사이의 간선형 교통수단

지 하 철 : 6대도시 간선형 교통수단

경량전철 : 대도시의 지선형 및 중소 도시의 간선형 교통수단

- 대도시와 위성도시의 연계형 노선

- 대규모 시설(공항, 항만)의 접근형 및 내부 순환형

- 중소 도시의 간선형 교통수단

- 관광지 (예: 속초-설악산)

고속철도

지 하 철

경량전철


경

량

전

철

시스템

분류

신호·운전

수송노선

궤도방식

전용타입

부분공용타입

공용타입

유궤도방식

무궤도방식

특수궤도방식

유인·수동방식

신호·수동방식

완전자동방식

도입공간

고 가

지 상

지 하

타 교통수단과 분리(고가교)

타 교통수단과 동일평면

타 교통기관과 분리(지하)

궤도의 유도에 따라 주행

자동보도, 로프 등을 이용

운전사의 조정에 따라 주행

전용 주행로

타 교통과 분리, 교차로 제외

타 교통, 보행자와 동일

운전사 육안으로 판단 운행

신호에 따라 운전사가 운행

자동운전시스템, 무인운전

구동방식

내연기관

전기모터

기 타

일반 버스 등에 사용

지하철, 전철, 경량전철 등에 사용

선형모터, 자기부상 등

3. 경량전철시스템의 유형


Ⅱ 경량전철의 유형별 특징

1. 고무차륜 AGT 시스템

2. 철제차륜 AGT 시스템

3. 노면전차(Tramway)

4. LIM AGT 시스템

5. 모노레일 시스템

6. 상전도 자기부상식 경량전철(Maglev)

7. 소형궤도열차시스템


• 전용 고가궤도 위에서 운행, 고무타이어를 주행륜으로 사용, 별도의 안내장치 및

분기장치를 가지며, 소형·경량화된 차량이 무인운전으로 운행되는 경량전철 시스템


• 고무타이어를 사용하므로 저소음/저진동의 환경친화적인 주행특성을 가지며 급구배,

급곡선에 대한 대응성이 우수하여 도심지 노선 또는 신도시 개발지역에 적합함

• 우수한 점착특성으로 가감속도를 향상시킬 수 있음

• 적설 및 결빙에 대한 대책이 요구되고 분기방식이 기존의 철도보다 복잡한 것이 단점


시스템 구성 및 특징

• 평면궤도를 고무타이어 주행륜으로 주행

• 주행궤도에 설치된 가이드레일/안내륜으로 차량 유도

• 급구배 등판능력, 차량의 곡선주행성능 우수

• 차량의 주행소음과 진동 저감



• 시 스 템 : 고무차륜 AGT

• 개통시기 : 1995년

• 노선연장 : 12.1km

• 정 거 장 : 12개소

• 차량대수 : 13량(6량 편성)

• 차량제작 : Kawasaki

• 운전시격 : 5분(첨두시)

• 수송인원 : 27.4백만명/1997년

동경의 도심과 부도심을 연결하는 대중교통수단으로 정착동경의 도심과 부도심을 연결하는 대중교통수단으로 정착

일본 동경 임해신교통 유리카모메



• 기존의 노면전차를 개량한 경량전철로서 우수한 급곡선 추종성을 위해 관절대차를

사용하여 2량을 기본 편성으로 구성하며 전용 고가궤도 위에서 운행되는 무인운전

경량전철 시스템

• 고무차륜 AGT에 비해 소음과 진동이 크고 급구배에 대한 대응성이 낮으므로 도심지

보다는 대도시-위성도시 연계형 또는 대규모 시설(공항, 항만)의 접근형 노선에 적합

• 강우, 강설 등 기후 환경적 측면에서는 고무차륜 AGT 시스템보다 안정적인 운행 가능


철제차륜 AGT 시스템


• 시 스 템 : 철제차륜 AGT

• 개통시기 : 1987년


• 정 거 장 : 28개소

• 차량편성 : 2량, 4량 1편성

• 차량제작 : GEC Alsthom, Bombardier

• 운전방식 : 완전 무인자동운전

• 운전시격 : 최소 2분

• 수송인원 : 23백만명/1998년

영국 도클랜드 경량전철

도클랜드 재개발 지역과 런던시내를 연결하는 연결형 노선임.도클랜드 재개발 지역과 런던시내를 연결하는 연결형 노선임.



• 도시철도에 비해 수송능력, 정시성, 평균 주행속도(타 경량전철의 절반수준) 등은 낮

으나 기존 도로를 공용노선으로 사용하므로 역설비, 인프라 구조물, 신호시스템을 단

순화하여 건설비를 대폭 절감할 수 있고 승객의 승하차 편의성을 향상시킨 경량전철


• 도로교통시스템과의 인터페이스가 충돌하므로 대도시의 경우 교통혼잡 유발 가능성

• 일반적으로 인구가 적은 중소형 지방도시에 적합한 시스템

• 주요 운행노선 : 유럽 대부분의 도시, 미국의 세인트루이스, 포틀랜드 등 여러 도시,

홍콩, 일본 등



• 철제레일 주행, 철제탄성차륜 및 관절형 차체/관절대차 이용

• 기존전동차와 유사하여 국내 기술 접근성 유리

• 건설비 저렴

• 국내 도시철도 운영경험으로 운영 안정성 우수



STRASBOURG-EUROTRAM


SYDNEY-TRAM


• 주행궤도와 차륜사이의 점착력으로 차량을 구동하는 기존 철도와 달리 선형유도모터

(LIM: Linear Induction Motor)를 사용하여 전자력으로 차량을 구동하는 무인운전

경량전철 시스템

• 리니어 모터를 사용하므로 차량 바닥에 충분한 공간을 확보하면서 차량의 저상화가

가능하여 터널 단면적을 감소시킬 수 있고, 차륜과 레일의 비점착 구동방식이므로

급구배 등판능력이 우수함

• 기존 철도보다 에너지 소모가 다소 높음




• 선형유도전동기로 구동, 비점착 구동방식

• 구조 단순, 터널 단면적 감소 ⇒ 건설비 저렴

• 급구배 등판능력 우수, 기후적인 영향이 상대적으로 적음



• 시 스 템 : LIM 형식

• 개통시기 : 1990년


• 정 거 장 : 5개

• 차량제작 : Kawasaki

• 배차간격 : 4분

• 수송인원 : 23,400명/시간/방향

일본에서 최초의 선형유도모터 구동·중량규모 지하철

일본 최초로 VVVF 인버터 제어에 의한 리니어모터 구동방식을 채택하였다.(유인운전)

일본에서 최초의 선형유도모터 구동·중량규모 지하철

일본 최초로 VVVF 인버터 제어에 의한 리니어모터 구동방식을 채택하였다.(유인운전)

일본 Osaka 시영지하철



• 단일 궤도 또는 빔(beam) 위를 과좌식(跨座式: Straddled Type) 또는 현수식(懸垂式:

Suspended Type)으로 주행하는 단일 궤도형 경량전철 시스템

• 시스템 점유면적과 구조물의 폭이 적어서 도심지의 제한된 공간을 유효하게 활용

• 급구배와 급곡선 노선에 대응성이 우수

• 강설 및 결빙 등에도 거의 영향을 받지 않음

• 화재 등과 같은 긴급시 승객의 신속한 대피가 곤란


모노레일(Monorail) 시스템


▶ Operational Characteristics

• Speed : 60-90kph

• Ride

Better than cars and buses.

• Switching

Bulky and slower operation

(15 seconds compared to 0.6 s for rail)


• 시 스 템 : 과좌형 MONORAIL

• 개통시기 : 1990년, 1997년(연장)


• 정 거 장 : 16개소

• 차량제작 : Hitachi/Kawasaki

• 운전시격 : 5-12분

• 수송인원 : 8.4백만명/1994년

방사선형 도시철도 6개 노선을 서로 연결하는 외곽 환상형 순환철도

6량 편성 차량이 3분의 배차간격으로 운행되도록 설계

방사선형 도시철도 6개 노선을 서로 연결하는 외곽 환상형 순환철도

6량 편성 차량이 3분의 배차간격으로 운행되도록 설계

일본 오사카 모노레일



• 시 스 템 : 현수식 모노레일

• 개통시기 : 1호선(1988년), 2호선(1996년)


• 정 거 장 : 19개소

• 차량제작 : MITSUBISHI

• 운전간격 : 5분

• 수송인원 : 15.5백만명/1996

각 역에 신호설비를 원격제어하는 CTC를 설치하여 안전 운전효율을 향상

구조물의 지상 점유율을 최소화하여 토지이용율을 극대화

각 역에 신호설비를 원격제어하는 CTC를 설치하여 안전 운전효율을 향상

구조물의 지상 점유율을 최소화하여 토지이용율을 극대화

일본 지바 모노레일



• 전자석으로 차량을 부상시키고 리니어 모터로 차량을 구동하는 경량전철 시스템

• 저소음 주행과 고속주행이 가능, 급곡선과 급구배 노선에 대한 대응성 우수

• 개발중인 주요 Maglev 시스템 : 일본 HSST, 독일 TransRapid Maglev System,

한국 UTM (Urban Transit Maglev) 등

6. 상전도 자기부상식 경량전철

상전도 자기부상식 경량전철

• 독일, 일본, 국내에서 실용화를 위해 개발 중


6. 상전도 자기부상식 경량전철

일본 HSST-100L

항목 내용

차량편성 3량 고정편성(Mc1-M-Mc2) - 보유차량수 : 27량

차량크기 (L) 14.0 × (W) 2.6 × (H) 3.45 [m]

승차정원 244명/편성, (좌석정원 104명)

차량중량 17.3 ton(Mc), 17.3 ton(M)

부상장치 상전도 전자석 부상 및 안내 겸용방식(부상 갭 8mm)

추진장치 선형유도전동기(S-LIM 10대/량), VVVF 인버터(1대/량)

제동장치 상용 : 전기+유압, 비상 : Caliper형-6units/car

전기설비 고주파 DC-DC 컨버터(전차선: DC1500V)

최대가속도 4.0㎞/h/s차량성능

상용최대감속도 4.0㎞/h/s, 비상감속도 4.5㎞/h/s

최대구배 60‰ – 무인자동운전 정거장수 : 9개역선로구조

최소곡선반경 75m, 최소종곡선반경 1500m


• 모든 궤도구간과 역사를 네트워크로 구성하여 1∼6명의 승객을 수송하는 미래형

경량전철시스템

7. 소형궤도열차 시스템

소형궤도열차시스템

• 역사에서 승객의 호출시 차량이 운행되고 승객은 무인운전 차량에 탑승하여 가고자

하는 목적지까지 정차하거나 갈아탈 필요 없이 논스톱으로 운행

• 최근 미국이나 유럽의 여러 선진국들에서 개발되고 있음.

• ‘06년 이후 연구사업에 포함 개발 예정. 관련 기업의 참여 필요

• 개발중인 주요 소형궤도열차시스템: 미국 Taxi2000, PRT2000, 영국 ULTra,

호주 Austrans, 덴마크 RUF, 한국 SkyCar 등


7. 소형궤도열차 시스템

History • 1995. 8 Test track construction started (540 m) in Raytheon company

• 1996. 6 Prototype car and Guideway manufacturing Completed and Testing

Car builder Raytheon Speed (km/h) 50

Max. Gradient 10 %

18 m

600V DC

Side Guidance

Min. Curvature

Power supply

Guide type

PRT

3.96(L)×1.83(W)×1.65(H)

4 person

1car/train

Type

Dimension(m)

Passenger Capacity

Arrangement

Technical

Specification


Ⅲ 경량전철의 국내 도입배경


교통문제의 심화 = Motorization

• 자동차 보유대수 급증

• 도로확충에 의한 해결 한계

1970 1975 1980 1985 1990 1995 20000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

도로연장

도로

연장

(km)

(년)

자동차등록대수

자동

차등

록대

수 (

1,00

0대)

환경문제, 경제사회적 문제,

국토공간 관리문제


- 현재 12개 노선 411.5㎞가 운행 중

기존 도시철도 건설‧운영의 문제점 대두

• 지자체의 재정능력에 비해 과중한 지하철의 경쟁적 건설

- 12조8천4백39억원, ‘03. 9월 기준

• 도시철도 네트워크 미형성으로 이용율 저조, 운영적자 가중


새로운 대안 부각

- 지하철에 비해 건설비는 60%, 운영비는 25%이상 절감가능하며, 건설기간도 단축가능

• ‘90년대 초부터 경량전철시스템을 검토

- 특히 대중교통수단의 확충이 필요한 중∙소도시의 간선 및 인근 대도시와의 연결노선으

로 활용가능

• 지자체의 재정능력∙교통수요∙도시환경에 맞는 다양한 시스템으로 경량전철이 적합


도입 부진사유

- 경량전철에 대한 검토도 ‘90년대 중반 이후 정부시범사업 및 IMF 외환위기 이후에

본격적으로 추진

• 90년대 이전에는 지자체에서 대규모 수송수단인 지하철위주의 교통정책을 수립 시행

- 외국기술 도입시 가격, 유지보수, 호환성 등에서 불리 하고 도입이후에도 외국 도입사에

의존 필요

• 90년대 초반까지는 지하철에 대한 국내기술수준도 국제수준에 미달

• 일반적으로 지하철을 선호


민간투자사업 부진

- 민간의 철도사업 운영경험이 거의 없어 민간투자사업 참여에 어려움

- 높은 기술수준을 요구함에도 국내 기술수준 및 경험이 초기단계여서 외국기술의존이 일

정부분 불가피

• 철도사업은 도로 등과는 달리 차량시스템 등 초기투자비가 높고 직접 운영을 해야하는

등 위험부담이 높음

• 명확한 재정지원 기준 등 수익성 확보를 위한 지원방안 부족


Ⅳ 국내 경량전철사업 추진현황


• 지자체의 재정능력, 민간부문의 효율성 도입, 경량전철 기술 및 경험전파 등을 고려

하여 민간투자사업을 적극 추진

국내 경량전철사업 추진현황

민간투자사업

• 부산∼김해은 정부시범사업으로 추진하고 여타사업은 지자체주관 사업으로 추

진중

• 부산교통공단에서 부산지하철 3호선 2단계 사업으로 미남∼반송간 사업을 추진중

재정사업


경량전철기술개발의 적시성경량전철기술개발의 적시성

외국시스템의 국내시장 독점 방지외국시스템의 국내시장 독점 방지

서울

부산

전국 21개 노선, 340km (05.12 기준)

대부분 민자사업 추진

외국 차량시스템 선정사- 의정부, 부산 초읍(VAL)

- 광명(미츠비시)

- 용인(봄바르디에) 등

시장규모 : 12조(추산)

지자체 추진 주요 경량전철 사업현황

기술을 보유로 외국시스템 도입 시에도 가격 절감 가능기술을 보유로 외국시스템 도입 시에도 가격 절감 가능


V. 한국형 경량전철 시스템 개발


대중교통수단 현황 : 매력도 저하

- 버스 운행속도 : 12.8km/h(서울 도심 및 첨두시,’04 기준)

- 지하철 혼잡율 : 최대 224%(2호선, 사당-방배)

수단별 분담율(서울,’04)

승용차 : 25% / 시내버스 27.6% / 지하철 35% /기타 5.1%

※ 수송효율이 낮은 승용차의 분담율이 높은 문제점

※ 유럽, 일본 주요도시의 대중교통수단 분담율 : 약 70%(첨두시)

대중교통수단 서비스 수준 저하(자동차 보유대수 급증)

<승차감 불쾌> <도로 정체> <환승 불편> <수송능력 부족>

환경/경제/

사회적

문제

환경/경제/

사회적

문제

국토

공간

관리

문제

국토

공간

관리

문제


외국시스템은?외국시스템은?

새로운 시스템의 성격은?새로운 시스템의 성격은?

지하철은?지하철은?

새로운 교통시스템의 개발 필요 대두

건설비 및 운영비 부담 과중(지역주민 세부담 증가)

※ 한국대도시 도시철도 부채총액 :

약 13조원(’03말)

一石二鳥교통문제(효율적 수단)환경문제(CO2 저감)

“기술종속, 유지보수 문제점”

“국산 경량전철 개발”


차량시스템 개발 신호제어시스템 개발- 고무차륜 AGT 차량개발

- 철제차륜 AGT 및 LIM AGT

표준사양(안) 연구

- 무인운전 신호시스템

- 무선통신에 의한 열차제어시스템

종합시스템 엔지니어링 기술

- 인터페이스 기술

- 신뢰성/안전성 기술

- 시험선로 건설

- 시험평가 기술선로구축물 개발 전력공급시스템 개발

- 건설비 절감 시공(Module화)- 강/합성형, RC/PC 교량개발

- 제3궤조(DC 750V) 급전시스템 개발- SCADA(보안, 방재, 진단) 개발

연구개발 성과 : 실용화 가능한 경량전철 시스템 개발


경량전철시스템 차량, 전력, 신호, 선로 개발품에 대한 종합성능, 안전성 및 신뢰성 평가 수행

국내 건설 및 운영경험이 전무한 고무차륜 AGT 시스템에 대해 한국형 표준시스템의 구축 및 제시목 적

시험선건설 개요

위 치 : 경북 경산시 경부선 폐선(삼성~남성현 구간)

연 장 : 단선 2.37km(정거장 4개, 고가 0.4km, 구배 58‰, 곡선 40 m)

고무차륜 AGT 경량전철 시스템의 안전성 및 신뢰성 확보를 위해 요구되는 다양한 시험평가를

수행하는 시험선으로 활용

고무차륜 AGT 경량전철에 사용되는 부품 및 기기에 대한 국산화 개발 및 품질인증 시험을 위한

시험선으로 활용

도시철도 운영기관 및 지자체에 국내 최초 무인운전 경량전철의 견학/기술교육에 활용

고무차륜AGT 시험선

향후활용계획


건설 및 운영 중 특이사항

안내레일 사양 변경

당초 H200 x 200 x 8 x 12t

변경 H150 x 150 x 7 x 10t

곡선부 횡구배(캔트) 재검토 필요

현재 6% 횡구배를 고려하였으나 향후 도심의

기존 도로를 이용 노선계획을 감안 6%이상 검토

- 초과 원심 가속도(0.08g)등 고려


승강장 플레폼 slab 두께 조정

- 제3궤조 방식 간섭 발생

- 당초 120mm(마감재 포함)에서 100mm로 제한

즉 마감재 50mm를 제외하면 순수slab 두께 50mm 이하

주행로 표면처리

- 시험선에서는 현장타석 콘크리트 주행면 사용

- 정밀 시공의 어려움으로 승차감 악화요인

- 습윤시 마찰저항력 45 ~ 65 bpn





가이드 레일 설치

- 3m 간격으로 양측에 볼트로 정착

- 12m길이, 높이 ±5mm , 간격 0 ~+5mm 공차

- 교량의 신축이음부에서의 가이드레일 조인트 처리 문제

- 현재 시험선에서는 분기구간과 동일하게 시공

- 고속으로 통과시 횡방향 흔들림 발생

- 고속철도에서 사용하는 분기기와 유사하게 시공 등

- 다른 공법으로 시공 검증



좌우방향 가속도(carbody center)

0.175 불량

0.125 주의

보통0.075

0.04우수

양호

0

0.1

0.2

0.3

0.4

10 20 30 40 50 60train velocity(km/h)

vibr

atio

nal a

ccel

erat

ion(

g)

C역 → B역

B역 → C역

C역 → B역(보수후)

B역 → C역(보수후)

신뢰성 방안 확보신뢰성 방안 확보

교량 신축이음부의 가이드레일 처리방안 검토교량 신축이음부의 가이드레일 처리방안 검토

AGT시스템은 궤도 및 구조물로 구성됨AGT시스템은 궤도 및 구조물로 구성됨

승차감 향상(주의→보통)승차감 향상(주의→보통)

가이드레일을 사각으로 절단하는 타입으로 교체가이드레일을 사각으로 절단하는 타입으로 교체

차량정차 및 비상 안전장치 작동차량정차 및 비상 안전장치 작동

분기기 장애발생분기기 장애발생

진동가속도 측정결과 개선진동가속도 측정결과 개선

선로구축물 신뢰성 관련 시험

교량신축이음부 가이드레일 처리

안내레일교체 후 변화

변경된 안내레일


교량신축이음부 가이드레일 신축이음







분기기

- 측방안내방식 분기기 사용

분기기(측방안내방식)



U-type 측벽

- 두께 17.5cm 현장타설 시공

- 프리캐스트나 H-Beam 등의 다양한 방법 적용 필요

- 천공시 철근과의 간섭 고려 설계/시공

- 미관을 고려 높이를 약 20cm 낮추는 방안

기초콘크리트 타설 U-Type 구조물



주요 연구개발 내용 (1/5)

종합시스템엔지니어링

(시험선 구축)

무인운전경량전철 시스템 통합 및 인터페이스 연구

종합시험선 건설 및 성능, 안전성 평가

개발시스템에 대한 국제 안전인증 취득

차량, 전력, 신호, 선로 조합성능 분석

상행선

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2000 4000 6000 8000 10000

거리[m]

속도

[km/h]

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

구배

속도

제한속도

수정제한속도

구배



주요구성품 제작 및 시험평가 완료

(차체, 대차, 제동, 추진, 종합제어 등)

고무차륜 AGT 시제차량(2량 1편성)

제작 완료 및 시험 중

차량시스템주요사양

- 알루미늄 차체 및 고무차륜형식1축대차

- 설계최고속도 : 70 km/h

- 승차정원 : 57명/량

- 최대승차인원 : 100명/량

차체길이 : 9.14m

차체 폭 : 2.4m

실내디자인

종합제어장치대차 견인전동기

VVVF 인버터알루미늄 차체 보조전원장치

운행표시장치

MC1 MC2



DC 배전반 및 보안방재를 적용한 경량전철용 SCADA 개발

고무차륜 AGT용 제3궤조(DC 750V) 급전시스템 제작 및 시험선 설치완료

전력공급시스템

• 직류배전반 및 주요 구성품• 직류배전반 및 주요 구성품

▶ 직류고속도차단기( High Speed Circuit Breaker: HSCB )

▶ 직류단로기( Disconnect Switch : DS )

▶ 직류배전반( DC Switchgear)

• 보안 방재용 SCADA SYSTEM• 보안 방재용 SCADA SYSTEM

▶ 통신중계장치

▶ 원격감시제어장치



무인운전 신호시스템(자동열차제어장치, 열차무선데이터전송장치 등) 제작 완료

신호 및 통신시스템 시험선 설치 및 시험평가

신호제어시스템

시험선 사령실 내부 배치

(종합운행제어관리장치)

자동열차제어장치

(CBTC차상컴퓨터)열차무선데이터전송장치

(열차운행상태감시화면)



선로구축물 고무차륜 AGT용 교량의 설계, 시공 및 유지관리 기술개발

고무차륜 AGT용 궤도구성품 및 부대시설물 제작 및 시공 기술개발

합성강교각, 분기기, 안내레일, 신축이음장치 기술개발

합리화 2주형 판형교 상세설계 합성강교각 시험선 설계 및 시공 분기기 및 안내레일 개발 및 시험선 시공


교량 신축이음장치 개발 및 시험선 시공

교량 외장재 개발 및 시험평가

선굴착 스크류말뚝 시험시공

분기기 및 안내레일 개발 및 시험선 시공

선로구축물


토목구조물 설계기준 정립

토목구조물 설계기준 제작

기술개요 : 토목구조물 설계를 위한 기준으로 설계하중, 설계안전률, 선로선형기준, 상하부구조 적용지침 작성

기술특징 : 국내외 경량전철 및 철도 토목구조물 설계기준의 종합적 검토와 연구를 통한설계기준(안)의 개발


교량/부대시설물 설계, 유지관리기술합리화 2주형교 및 합성강교각 설계기술

기술개요 : 도심지 교량의 경제성과 미관을 확보한 합리화 2주형교와 합성강교각의 합리화 검증및 구조 안전성을 확보한 설계기술

기술특징 : (1) 거더수 절감, 보강재 생략 등의 구조적 합리화와 그에 대한 안전성 검증 완료, 여유도확보 설계기술개발을 통해 기존 교량대비 20% 경제성 향상 획득

(2) 강재와 콘크리트의 한계상태 설계기술을 통한 기둥 직경 20% 슬림화,앵커 기초부 및 우각부 설계기술

합리화 2주형교 상세설계 및 조감도

시험선의 합성강교각


교량/부대시설물 설계, 유지관리기술콘크리트교량 및 RC 교각의 경량전철 설계기술

기술개요 : 도심지 경량전철용 최적 콘크리트 교량 및 교각의 설계기술

기술특징 : 미관과 최적 경제성을 확보한 PSC교량(MSS)과 RC교각의 설계기술 개발

7.500

3.0003.000 2.000

8.000

2.750

CL PIER

100x50

R43

00

2.000 2.750

555

7.720

1.6601.100 1.100600600 600 175600

555175

PSC Box 및 PSC Slab교의 상세설계 횡단면도


교량/부대시설물 설계, 유지관리기술

복합바닥판 설계 및 제작기술

기술개요 : 도심 급속시공을 위해 형강-콘크리트의 합성효과를 이용한 교량바닥판 제품화 기술

기술특징 : H-형강재와 콘크리트를 합성한 바닥판으로 공장제작이 가능하여 급속 시공성을확보한 경량전철용 바닥판 시스템이며, 공사기간 40% 단축 가능

150

200

t

I 형강 150x75x5.5x9.5

200

복합바닥판 단면도 및 모식도 복합바닥판 피로시험 평가 성능검증


교량/부대시설물 설계, 유지관리기술교량 신축이음장치 개발

기술개요 : 경량전철 특수성을 고려한 전용 교량 신축이음장치 제품화 기술

기술특징 : 고무/철제/LIM AGT 궤도구조별 요구사항을 만족하는 최적 교량신축이음장치설계,

제작기술

고무차륜용 신축이음장치 상세설계 및 시험선 부설

철제/LIM용 도상/무도상용 교량신축이음장치 시작품


교량/부대시설물 설계, 유지관리기술교량 외장재 및 교량 유지관리시스템 개발

기술개요 : (1) 고가구조물의 경관성과 소음도 향상을 위한 교량 외장재 제품화 기술(2) 교량구조물의 유지관리 기준, 체계 및 보수보강 방안의 제시

기술특징 : (1) 미적인 형상과 색상의 각종 재료로 고가구조 주변을 감싸 경관성과흡음성을 향상, 도심의 새로운 환경 조성

(2) 효율성을 극대화한 전용 유지관리 기준과 시스템 제공, 보수보강 기법의 제공

외장재 시험평가(좌측), 표준도(중앙), 시뮬레이션(우측)


교량/부대시설물 제작, 시공기술

선굴착 스크류 말뚝공법 설계 및 시공기술

기술개요 : 도심 저소음, 저진동 기초시공법으로 선굴착후 스크류형의 말뚝을 회전압입완공하는 말뚝공법의 설계, 시공기술 개발

기술특징 : 타입하지 않고 선굴착공에 시멘트밀크와 교반되는 스크류형상의 말뚝을 회전압입하는 공법으로, 지반 지지력 증대, 저소음 및 저진동 효과를 달성함과 동시에 기존 매입말뚝대비 허용 지지력당 4%의 경제성 우위를 확보한 말뚝공법

현장재하 및 현장시공 시험스크류말뚝공법의 시공절차도


교량/부대시설물 제작, 시공기술

도심 급곡선부 구조물 건설 트러스 개발

기술개요 : 도심 급곡선부 교량 건설이 가능한 굴절형 트러스 건설 장비의 설계 기술

기술특징 : 급곡선부에서 원활히 교량 건설이 가능하도록 힌지 굴절시스템을 도입한 건설용트러스를 제공하고, 구조상세부의 사양 설계를 통한 시스템 개발

곡선부 건설트러스 활용 공법도

건설용 트러스 도면

트러스 실물 시험평가


궤도구조 및 구성품 개발분기기 및 안내레일 개발

기술개요 : 고무차륜형 측방안내방식 분기기, 신축이음 및 안내레일의 제품화 기술

기술특징 : (1) 인터페이스간 조화와 신뢰성이 확보된 L형 수평가동안내판식 분기기(2) 차량 주행성과 안전성 확보가 가능한 안내레일의 디테일 설계 및 곡선부 정밀

제작기술

안내레일 구조디테일시험선 부설완료안내레일 신축이음 및전철기 좌굴방지장치(산업재산권)


장대레일화 궤도설계기술

기술개요 : 주행성과 승차감 향상을 위한 전구간 장대레일화 기법제시와장대레일-교량 상호작용 해석을 통한 교량 경간 배치체계 구축

기술특징 : 경량전철의 특성을 고려한 분기부, 급곡선부 및 토공구간의 장대레일화 기법 개발,장대레일-교량 상호작용 해석에 의한 교량경간 배치체계 구축

장대레일 축력 해석 사례

공법

항목

보통체결구와 종방향활동체결구 혼용

신축에 따른 장대레일축력조정

종방향활동 체결구로 전구간 장대레일화

중간부 보통체결구, 신축부종방향 활동체결구

교량 전구간 체결구의 체결력 하향 조정

적용

가능

지간장

116m(100mm)

R=100m 40m+40m

가능

390m(고정점간 거리 스트로크 250mm 인경우)

150m(100mm) 표준값으로

제시

60+60(100mm)표준값으로

제시

장대레일화를 위한 교량경간 배치체계

궤도구조 및 구성품 개발


기술적 노하우

합리화2주형교 : 거더수 절감, 보강재 생략 등의 구조 합리화와 그에 대한 안전성 검증 기술,

여유도확보 설계기술과 경제성 20% 확보 설계기술

합성강교각 : 강재와 콘크리트의 한계상태 설계기술을 통한 기둥 직경 20% 슬림화

앵커 기초부 및 우각부 설계기술

콘크리트교량 : 경량전철 최적의 PSC 교량(MSS공법) 설계기술 및 RC 교각 설계기술

복합바닥판 : 합성구조 해석 및 제작 기술

스크류 말뚝공법 : 스크류 설계 및 말뚝 내하력 평가기술, 말뚝 회전압입 공법 및 장비기술

급곡선 가설공법 : 힌지굴절 건설용 트러스의 설계 기술

교량 유지관리 : 교량 유지관리 지침, 보수보강 기법 및 점검체계 구축 기술

분기기,안내레일 : 분야간 인터페이스 확보와 가동 신뢰성 확보기술

안내레일의 각종 디테일 설계 및 정밀도 확보 제작기술

교량 외장재 : 미적 우월성을 확보할 수 있는 경관설계 기술, 외장재의 설계 및 제작기술

교량 신축이음 : 각 궤도구조별 요구조건에 대응가능한 최적 신축이음장치의 설계 및 제작기술

장대레일화 기술 : 장대레일-교량 상호작용 해석기술과 선형조건별 장대레일화 기법


지상신호, 분기기

선로

전력

제어장치,분석장치

분야 계측시스템 채널수

차량성능 계측시스템 58

추진성능 계측시스템 9

제동성능 계측시스템 16

응력 계측시스템 66

전력 전력장치 계측시스템 42

차상신호 계측시스템 20

지상신호 계측시스템 7

분기기 계측시스템 28

선로 선로 계측시스템 21

합 계 267

신호

차량

성능시험을 위한 통합 계측시스템

가속도 센서

Strain Gauge

콘크리트용Strain gauge 3 Point 측정

선로분야 센서

실동 응력


세계 최고 수준과의 비교

항 목 동경 유리카모메 개발시스템 비 고

차량의 편성6량1편성

(고정편성)2량1편성

(가변편성)수송수요에 따라 2~6량 가변편성 (세계 최고수준 적용)

차량 형식 고무차륜무인운전 고무차륜무인운전

최소시격 180초 90초 획기적인 수송능력 대폭 증대효과

제어방식CI (Converter/Inverter 제어)

VVVF 인버터제어 가변전압 가변주파수방식을 사용(세계적 기술수준 보유)

신호방식 고정폐색방식 이동폐색방식이동폐색은 열차와 열차사이의 간격을 최소화(세계 최고수준 적용)

표정속도 29.6 km/h 30 km/h 차량의 운행시간이 단축되며, 수송수요 증대

최고속도 60 km/h 70 km/h

최소곡선반경 30 m 30 m 세계적 수준

실내감시시스템

없음 실시간 실내감시 차량내 CCTV 카메라를 설치(사고의 신속 대응)


한국형 경량전철 의의

혁신적혁신적 교통시스템교통시스템

기존기존 지하철의지하철의 대안대안 시스템시스템((저비용저비용, , 고효율고효율))

신뢰성신뢰성 높은높은 시스템시스템((국내외국내외 기술기술 인정인정, , 국내국내 A/S A/S 가능가능))

도시도시 및및 지역혁신의지역혁신의 견인차견인차

도시도시 및및 지역개발지역개발 유도유도

국토국토 균형균형 발전발전 기여기여

국가연구개발사업국가연구개발사업 패러다임패러다임 혁신혁신

산산//학학//연연//관의관의 N/W N/W 통한통한 실용화실용화 가능한가능한 기술개발기술개발


VI. 국내 경량전철 추진방향


국내 경량전철의 조건

첨단수단

경제적

수단

안전한

수단국내

경량전철

운영 조건

효율적

수단

환경친화적

수단

무인 자동운전

건설비 및 운영비 저렴

첨단제어시스템에의한 안전확보

수요에 따른 편성, 시격 최소화(1.5분)

저소음, 저진동


국내 경량전철의 도시 및 지역 개발 활용 방안

기존 N/W 연계 : 서비스 권역 확대

신개발지 대형건물 연계 : 접근성 제고. 이용자 증대

교통과 연계된 도시 및 지역정비 : 자동차 의존도 저감. 지속가능발전 유도


경량전철의 지역 발전 유발요소로 활용

한국형

경량전철과

지역발전

한국형

경량전철과

지역발전

교통 서비스개선

역 및 선로주변

발전

해당 도시

매력도 제고

지역내 중심성 확충지역 거점도시 발전 / 지방권역 강화

서울

부산1212

11

12

13

13

156

13

3

15

지역별 이전기관 숫자

현재 추진중인 주요 경량전철사업(05.4 현재)

공공기관

지역분산과

경량전철

공공기관

지역분산과

경량전철

공공기관 이전첨단교통시스템

건설

지역 유인력 제고 / 인구증대 유발국토균형발전


감사합니다.

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경량전철시스템 현황 및 전망 - koura.or.kr · 고속철도 : 장거리 지역 사이의 간선형 교통수단 지 하 철 : 6대도시 간선형 교통수단 경량전철