정책

터널모니터링시스템

등록일 2014-05-16 분류 교통 글쓴이 scaadmin
소속
서울특별시도시철도공사 종합관제센터 시스템운영부
작성일
2014-05-16
최종수정일
2016-11-23

도시철도 터널 내 시설물 점검 과학화 실현

터널모니터링시스템

정책 시행 전(‘09)

정책 시행 후(‘14.3)

  • 운행종료 후 심야점검(주간점검 불가)

  • 어두운 터널 육안 점검

  • 관행적인 일상점검

  • 일상점검을 위한 모터카 운행

  • 열차장애 발생 시 현장조사

  • 시설물 점검 24시간 가능

  • 사무실에서 영상 데이터 반복/정밀 분석

  • 사전점검을 통한 인력활용 및 작업효율 증대

  • 불필요한 운행축소로 터널환경 개선 및 유류비 절감

  • 터널출입 전 사전점검 및 추이분석 용이

정책 개요/비전

  • 터널시설물모니터링시스템(TMS : Tunnel Monitoring System)

    • 차량에 장착한 특수 카메라를 이용하여 터널 내 시설물의 영상 및 소음·진동 정보를 수집하는 장치를 의미한다.

    • 5·6·7·8호선 운행 열차 각 1편성에 시스템을 구축하고 영상·소음·진동 데이터를 수집하여 서버에 저장 및 관련부서와 정보를 공유한다.

    • 터널시설물모니터링시스템은 열차운행 중 터널 내 출입이 불가능한 상황에서 터널 내 시설물의 이상을 확인할 수 있고, 열차첨승 및 도보형식의 점검에서 탈피하여 과학적인 점검으로 근본적인 장애를 예방할 수 있으며, 효율적 인력운영 및 모터카 운행을 축소하여 점검 시 발생하는 매연으로부터 터널환경을 개선할 수 있다.

  • 차상장치

    • 전차선, 구조물, 궤도 점검 카메라 6대, 실시간용(WiBro)카메라 1대, 소음·진동 측정 장치 각 1대, 거리 및 위치정보 시스템, 영상저장장치 등으로 구성되어 있다.

  • 센터장치

    • 모니터링 스시템 서버, 서버전송용 PC, 점검 및 분석 프로그램 등으로 구성되어 있다.

  • 터널장치

    • 역사 승강장에 역 위치 정보(RFID Tag)가 부착되어 있다.

통신기계실의 저장장치를 중심으로 광케이블을 통하여 기술통합관제와 연결되어있고 열차와 연결되어있으며 사내전산망을 통해 자료조회나 활용, 필요부서 사용 또는 자료 분석을 할 수 있다.

<터널시설물모니터링시스템의 핵심 개념>

추진배경

  • 시간적 제약 탈피

    • 열차운행 종료 후 단전되는 약 3시간에 불과한 점검시간을 탈피하여 상시 점검시스템의 필요성이 대두되었다.

  • 효율성 제고 필요

    • 터널 내 점검이 심야 시간에 이루어짐에 따라 점검 직원의 집중력이 저하되고 안전사고의 우려도 있어 터널 내 시설물 점검의 효율성 제고가 필요하였다.

  • 점검환경 열악

    • 터널 내 시설물 점검 시 어두운 환경 및 각종 지장물로 어려움이 있었고, 점검 직원의 불안전한 자세로 시설물 점검환경이 매우 열악하였다.

  • 데이터 관리 미흡

    • 각종 장애발생 시 직원이 직접 현장에 가서 확인하는, 육안에 의한 데이터 관리로 정밀점검이 불가능하여 데이터베이스 축적 및 과학적 관리가 필요하였다.

  • 터널 구조물, 전차선 및 궤도 시설물을 도보 또는 전동차 운전석에 첨승하는 터널 내 점검방식은 어두운 터널 내에서 장애 사전징후 파악이 어려운 문제점과 열차 운행시간에 터널출입이 곤란한 구습의 점검방식을 탈피하고, 첨단 적외선 특수카메라와 소음/진동계를 전동차에 탑재하여 고감도 영상정보와 측정치의 기술분석을 통한 과학적 예방정비 시스템 구축하였다.

정책 소개

  • 터널시설물모니터링시스템은 터널 내 시설물의 영상과 데이터를 제공하는 설비로써, 주요 모니터링 대상은 선로, 구조물, 전차선, 열차 내 소음/진동이다. 터널 내 시설물을 모니터링 하기 위해 5·6·7·8호선 각 1개 편성에 7개의 카메라를 설치하였다.

  • 선로 카메라는 열차의 전면에 좌, 우 2대로 구성하여 선로를 촬영하고, 구조물 카메라는 열차의 전면에 좌, 우 2대로 구성하여 터널 내부와 구조물을 촬영하며, 전차선 카메라는 열차의 상부에 좌, 우 2대로 구성하여 전차선과 전차선 지지물을 촬영한다. 와이브로 카메라는 열차의 전면에 1대를 설치하여 운행하고 있는 열차에서 무선전송을 통하여 실시간으로 관제에 영상을 전송할 수 있다.

열차의 전면에 구성되어있는 선로 카메라 사진과 전차선 영상장치 사진

  • 열차 내 객실에 소음/진동 장치를 설치하여 소음과 진동을 측정 및 소음과 승차감에 관한 데이터를 수집한다.

소음계

진동계

소음계 사진

진동계 사진

  • 영상점검 프로그램 주화면(UI)에서는 영상 데이터 및 소음/진동 데이터를 동시에 확인할 수 있으며, 영상속도 제어, 카메라(영상) 선택, 역사 정보, 구간 선택 등, 각종 기능을 제공하여 사용자의 편익을 제고하였고, 영상 데이터 점검의 효율성을 높였다.

  •  

    거리·위치정보(타코: TACHO) 시스템은 열차바퀴의 회전수를 감지하여 운행거리를 산출하는 방식으로, 역사 승강장에 설치되어 있는 태그(Tag)의 역정보(역명, 상/하선, 시/종점)를 리더기(Reader)가 읽어 저장장치에 저장한다.

  • 6대의 카메라가 촬영한 영상자료는 객차 내부에 탑재한 영상저장장치에 저장된다.

차량 선반에 설치된 데이터 저장장치

데이터 저장장치 내부 모습

차량 선반에 설치된 데이터 저장장치 사진

데이터 저장장치의 내부 모습 사진

 

  • 선로, 구조물, 전차선 카메라 및 소음/진동 장치에서 수집한 데이터는 본사의 서버에 저장 후 영상을 점검하고 있으며, 관련부서에서는 공사 전산망을 통해 영상 및 데이터를 공유하여 일상점검을 터널시설물 모니터링으로 대체하고 있다.

결과 및 평가

  • 터널시설물모니터링시스템 도입에 따른 시설물 고장건수의 감소 및 터널 내 시설물 점검 및 조치건수는 증가하였고, 시설물 점검량 증가에 따라 발생 가능한 장애를 사전에 예방하는 효과가 있었다.

  • 터널시설물모니터링시스템 구축 전에는 점검 직원이 열차첨승 또는 모터카를 이용한 터널점검이 관행적으로 시행되었으나, 시스템 구축 이후에는 영상정보를 활용한 분석점검으로 변모하였다. 또한 시설물의 장애 전조증상을 사전에 인지하여 조치하는 예방점검 시스템으로 정착되었다.

  • 터널모니터링시스템 구축으로 시설물의 24시간 점검 및 터널 출입 전 사전점검이 가능해졌고, 영상 데이터의 반복/정밀 분석이 가능하여 인력활용 및 점검효율이 향상되었으며, 모터카의 운행축소로 터널 내 환경개선 및 유류비 절감의 효과가 있었다.

적용가능성(파급효과)

  • 특허출원(출원번호 : 10-2010-0100198) : '궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템 및 방법'으로 타기관 시스템 적용 시 기술료 기대

국제평가 수상내역 등

  • The Best Technology and Innovation Award(신기술 혁신분야 최우수상) 수상(제59회 UITP(세계대중교통협회) 세계총회, 2011. 4. 13)

  • 기술혁신 및 대중교통 발전공헌 인증상 수상(UITP서울아태회의, 2011. 10. 24 ~ 26)

FAQ

  • Q.터널시설물모니터링시스템의 도입배경은?
    A. 답변내용

     

    열차 안전운행과 직결되는 터널 내 구조물, 전차선, 궤도 시설물의 주간점검의 어려움과 야간점검의 비효율성을 개선하고자 도입하게 되었다. 열차 운행 중에도 상시 점검이 가능한 시스템을 구축하여 문제 발생 시 신속한 조치와 주간에 사전 진단 및 야간에 근원적인 조치를 통해 반복 장애를 방지하고자 하였다. 레일 마모, 전차선 아크 등 이상 상태를 모니터링하고 데이터 분석을 통한 과학적 터널 시설물 관리로 열차 안전운행에 기여하고자 추진하였다.

  • Q.터널시설물모니터링시스템의 구축현황은?
    A. 답변내용

    전동차 1편성을 기준으로 전차선, 궤도, 구조물 점검 카메라 6대, 실시간모니터링 카메라 1대, 소음‧진동 측정 장치 1식, 영상저장장치 2식, 거리정보장치 1식 등을 탑재 하였다.

    분석시스템으로는 서버 전송용 PC 3대, 모니터링시스템 서버 1식, 점검 및 분석 프로그램 1식 등으로 구축하였다.

  • Q.터널시설물모니터링시스템의 도입성과는?
    A. 답변내용

    터널 내 각종 시설물은 주간점검이 어려워 열차 운행종료 후 심야에 점검이 가능했으나 시스템 도입으로 24시간 상시 점검이 가능하다.

    어두운 터널 내 시설물을 육안에 의존하여 점검했으나 시스템 도입 후에는 사무실에서 영상 데이터의 정밀분석이 반복 가능하다.

    터널 내 시설물은 관행적으로 일상점검을 시행하였으나 시스템 도입 후에는 사전 점검을 통한 인력활용 및 작업의 효율성이 증대되었다.

    일상점검과 점검인원 이동을 위해 모터카 운행이 필수적이었으나 시스템 도입 후에는 불필요한 운행축소로 터널 환경개선 및 유류비 절감이 가능하다.

    열차장애 발생 시에는 직원이 현장조사를 시행했으나 시스템 도입 후에는 터널 출입 전 사전점검 및 추이분석이 용이하다.

  • Q.터널시설물모니터링시스템의 주요점검사례는?
    A. 답변내용
    • 선로 : 레일파상마모, 레일두부손상, 레일호로우발생, 텅레일마모, 가드레일체결장치파손, 크로싱부나사스파이크 이완, 팬트롤탈락, 이음매볼트/너트탈락, 팬트롤탈락, 침목파손, 도유기주변오염, 자갈도상정리
    • 구조물 : 구조물누수, 유동동판부누수, 측벽배수정체, 승강장하부 슬러지적치, 송수관누수, 배수로덮개상태불량
    • 전차선 : 지지철물오염, 애자오염, 매립전볼트이완, 전차선아크발생, ALT-bar오염, 롱이어볼트 이완

    레일파상마모

    유동판부 누수

    잔차선 아크 발생

    레일파상마모된 사진

    유동판부가 누수된 사진

    잔차선 아크가 발생한 사진

     

추진조직 및 연락처

  • 해외도시협력담당관  /  02-2133-5264  /  policyshare@seoul.go.kr
  • 서울연구원 글로벌미래연구센터  /  02-2149-1418  /  ssunha@si.re.kr