인증형 열차 위치 추정 프로젝트(CLUG)를 위해 선정된 INS

운송 서비스의 디지털화와 함께 실시간 열차 위치 추정은 유럽 철도 부문과 유럽 여행객들에게 점점 더 중요해지고 있습니다.

현재 신호 목적을 위한 열차 위치는 철도 선로를 따라 특정 간격으로 설치된 궤도 회로(track circuit)나 차축 카운터(axle counter)와 같은 선로변 장비를 기반으로 합니다. GNSS의 도입은 유럽 철도망에 일대 변혁을 가져올 수 있습니다.

CLUG 프로젝트란 무엇인가요?

CLUG 프로젝트는 "Certifiable Localization Unit with GNSS"의 약어입니다.

철도 회사(SNCF, DB NETZ, SBB), 철도 신호 산업체(CAF, Siemens), 항법 전문가(Airbus Defense and Space, Naventik, FDC), 연구 기관(ENAC), 그리고 인증 전문가(Navcert) 등 다양한 파트너로 구성된 대규모의 완벽한 컨소시엄이 참여하여 2020년 1월부터 시작된 2년간의 프로젝트입니다.

이 프로젝트는 GNSS를 IMU 및 주행거리계와 같은 다른 센서와 결합하여 지속적이고 정확한 열차 위치 추정을 제공합니다. 또한, 이 위치 추정 기술은 향후 유럽 철도 교통 관리 시스템(ERTMS)에 원활하게 통합될 수 있습니다.

EU가 자금을 지원하는 CLUG 프로젝트는 다음 4가지 특성을 갖춘 페일 세이프(failsafe) 차내 위치 추정 유닛의 개발을 평가할 것입니다:

– GNSS, 선로 지도, 최소한의 기준점을 사용하여 기준을 설정하는 항법 코어(IMU, 타코미터 등)로 구성된 페일 세이프 차내 다중 센서 위치 추정 유닛;
– 열차의 위치, 속도 및 기타 동역학적 정보를 제공하는 차내 연속 위치 추정 시스템;
– 전체 유럽 철도망에서 운영 가능하고 상호 운용 가능;
– 현재의 ERTMS TSI 또는 향후 진화 버전과 호환 가능.

유럽 철도망에 게임 체인저가 될 수 있는 이유는 무엇인가요?

CLUG 프로젝트는 선로변 장비를 대폭 줄여(이는 곧 파손되기 쉽고 취약한 장비가 줄어든다는 것을 의미함) 위치 추정 성능을 향상시킴으로써 유럽 철도망의 게임 체인저가 될 수 있습니다.

궁극적으로 이 프로젝트는 미래 지향적인 열차 디지털화 및 자동화 개발을 위한 핵심 기반 기술입니다.

효율성, 정시성, 안전성: 이 미래형 열차 기술은 모든 유럽 여행객의 증가하는 이동성 요구에 부응하고 향상된 고객 경험을 제공할 것입니다.

주요 유럽 철도 기업들이 주도하는 인증형 열차 위치 추정 프로젝트(CLUG)

두 가지 서로 다른 관성항법장치가 CLUG 프로젝트 실험을 지원합니다. 또한 SNCF는 SBG Systems와 같이 신뢰할 수 있는 현지 공급업체와의 협력을 높이 평가했습니다.

첫째, Apogee-D는 3주파 GNSS 수신기가 장착된 올인원 INS입니다. 고정밀 자세(0.008°), 진북 방위각(0.015°), 그리고 위치 정보를 제공합니다.

둘째, Ekinox-E는 외장 보조형 INS 역할을 합니다. 사용자는 원하는 외부 GNSS 수신기에 이를 연결할 수 있습니다. 실시간으로 최대 0.02°의 자세를 제공하며, GNSS 수신기와 연동하여 GNSS 신호가 끊기는 동안에도 진북 방위각(0.05°)과 지속적인 위치 정보를 제공합니다.

CLUG 팀은 특히 긴 터널 내에서 정확도를 높이기 위해 두 INS에 오도미터(Odometer)를 연결합니다. 또한 성능 향상을 위해 INS 원시 데이터(Raw data)를 활용합니다.

마지막으로 에어버스 디펜스 앤 스페이스(Airbus Defense and Space)가 위치추정 알고리즘을 설계했습니다. 이들은 테스트의 기준으로 활용하기 위해 후처리된 Apogee 관성 및 GNSS 데이터를 사용합니다.

모든 SBG 관성 센서와 마찬가지로 Apogee-D와 Ekinox-E는 광범위한 테스트, 스크리닝 및 캘리브레이션 프로세스를 거칩니다.

각 센서는 -40°C에서 85°C까지 개별적으로 캘리브레이션되며 캘리브레이션 성적서와 함께 출하됩니다. 엄격한 테스트를 거쳐 사양을 충족하는 센서만 배송됩니다. 이 과정을 통해 최고 수준의 신뢰성이 보장됩니다.

열차 위치추정에 사용된 SBG Systems의 INS

Apogee 및 Ekinox INS는 실시간 융합 데이터를 제공하며 통합 데이터 로거를 통한 후처리를 지원합니다. 또한, SBG의 자체 PPK 소프트웨어인 Qinertia는 후과정을 간소화합니다. Qinertia에는 자동 보정 통합을 위한 고유한 VBS 기능이 포함되어 있습니다.

나아가 VBS는 수백 킬로미터에 달하는 철도 회랑 매핑 작업을 원활한 프로세스로 탈바꿈시킵니다. 이 실험의 최종 결과는 2021년 12월에 나올 것으로 예상됩니다.

마지막으로 CLUG 웹사이트와 소셜 네트워크에서 이 기술 여정의 모든 단계를 팔로우해 보세요.