KR101458456B1 - Device and method for analyzing traction power supply system using parallel process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철도 급전 시스템을 해석하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 열차 주행 시뮬레이션을 수행할 때 전차선 전압에 따른 견인력 감소를 반영하기 위하여, 열차 주행 시뮬레이션, 운행 다이어그램 및 조류 계산을 동일한 타임 스텝(time step)에서 병렬 처리하도록 하는 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for analyzing a railway feed system, and more particularly, to a train running simulation, a travel diagram and an algae calculation in order to reflect a reduction in traction force due to a line voltage when a train running simulation is performed, and parallel processing at a time step in a parallel processing.
철도 급전 시스템의 해석은 급전 시스템을 구성하는 모든 설비에서의 전력, 전압, 전류를 해석하는 급전 시스템의 전기적 해석을 의미한다.The analysis of the railway feed system implies the electrical analysis of the feed system that analyzes power, voltage, and current in all the facilities that make up the feed system.
급전 시스템의 해석이 일반 전력계통의 조류해석과 다른 점은 시스템의 부하인 철도 차량이 이동 및 시변 특성을 가지는 것이다. 그러므로 급전 시스템에서 부하는 시간에 따라 그 위치와 소비전력이 달라지고, 조류계산 이전에 시뮬레이션 대상 시간의 부하(차량)의 위치와 용량을 열차주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 작성을 통하여 미리 확보해야 한다.The analysis of the feed system differs from that of the general power system in that the railway vehicle, which is the load of the system, has movement and time-varying characteristics. Therefore, in the power supply system, the position and the power consumption of the load change with time, and the position and capacity of the load (vehicle) of the simulation target time must be secured in advance through the train running simulation and the operation diagram generation before the algae calculation.
이렇게 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램을 순차적으로 실행한 후 시간별 부하의 위치와 용량이 확보되고 나서 조류계산을 실행하여 전기적 해석 결과를 얻게 된다.After the train running simulation and the operation diagram are sequentially executed, the position and the capacity of the load are secured by time, and then the algae calculation is executed to obtain the electrical analysis result.
철도 차량의 이동에 필요한 견인력은 철도 차량의 전기적 출력을 의미한다. 만약, 전차선의 전압이 강하 하였을 때, 정상 전압일 때와 동일한 출력을 내기 위해서는 다음 수학식1에 따라 전압이 떨어진 만큼 전류가 커지게 된다.The traction force necessary for the movement of the railway vehicle means the electric output of the railway vehicle. If the voltage of the catenary drops, the current increases as the voltage decreases according to the following equation (1) in order to produce the same output as the normal voltage.
여기서, S는 전력을 나타내고, V는 전압, I는 전류를 나타낸다.Here, S represents power, V represents voltage, and I represents current.
철도 차량의 각종 전장품은 각기 정격 전류용량이 있으므로 전압이 강하함에 따라 출력 유지를 위해 무조건 부하전류를 증대시킬 수 없다.Since the various electric products of railway vehicles have rated current capacity, the load current can not be increased unconditionally to maintain the output as the voltage drops.
따라서, IEC62313 “Power supply and rolling stock . Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock”에서는 도 1과 같이 전차선 전압에 따라 철도 차량의 견인력(출력)을 제한하고 있다. 도 1은 전차선 전압에 따른 철도 차량의 견인력(출력)을 제한하는 예를 나타낸 그래프이다. Therefore, IEC62313 "Power supply and rolling stock. In the technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock, the traction force (output) of a railway car is limited according to the voltage of a line as shown in Fig. 1 is a graph illustrating an example of limiting the traction force (output) of a railway vehicle according to a voltage of a line.
도 1에서, Un은 공칭전압, Umax2는 비지속성 최고전압, 그리고 Umin2는 비지속성 최저전압을 의미한다. 또한, A 영역은 견인을 못하는 부분이며, B 영역은 전류한계를 벗어난 부분이고, C 영역은 허용되는 전류한계 부분이다. 즉, 굵은 실선 아래 영역에서만 차량이 전류를 공급받아 견인을 할 수 있는 것이다. 여기서, a는 견인력을 제한하게 되는 공칭전압대비 비율이며, IEC 62313에서 규정하는 값은 아래 표 1과 같다.In Fig. 1, U n denotes a nominal voltage, U max2 denotes a non-sustainable maximum voltage, and U min2 denotes a non-sustainable minimum voltage. Also, region A is the portion that can not attract, region B is outside the current limit, and region C is the allowable current limit. That is, the vehicle can receive the electric current only in the area under the bold solid line, and traction can be performed. Here, a is the ratio of the nominal voltage that limits the traction force, and the values specified in IEC 62313 are shown in Table 1 below.
supply systemPower
supply system
25000V
50Hzac
25000V
50Hz
15000V
16.7Hzac
15000V
16.7 Hz
3000Vdc
3000V
1500Vdc
1500V
750Vdc
750V
따라서, 기존 철도 급전 시스템의 해설 절차에서 열차 주행 시뮬레이션의 결과에는 전차선 전압에 따른 견인력 감소가 반영되어야만 정확한 결과를 도출할 수 있게 된다.Therefore, accurate results can be obtained only when the traction force reduction according to the voltage of the line is reflected in the results of the train running simulation in the comment procedure of the existing railroad feed system.
하지만, 기존 철도 급전 시스템의 해석 절차에서 가장 먼저 시행되는 열차 주행 시뮬레이션에서는 전차선 전압을 알 수가 없는 문제점이 있었다.
However, there is a problem that the voltage of the electric wire can not be known in the train running simulation which is executed first in the analysis procedure of the existing railway feed system.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 철도 급전 시스템에서 열차 주행 시뮬레이션을 수행할 때 전차선 전압에 따른 견인력 감소를 반영하기 위하여, 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류 계산을 동일한 타임 스텝(time step)에서 병렬 처리하도록 하는 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법 및 장치를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a railway power supply system and a railway power supply system, in which a train running simulation, a traveling diagram, the present invention provides a method and an apparatus for analyzing a railway feed system by parallel processing.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 개별 열차에 대해 대상 구간에서 열차 주행 시뮬레이션을 통해 예측하여, 각 열차의 위치, 속도, 소비전력을 산출하는 열차주행 시뮬레이션 실행부; 상기 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성하는 운행 다이어그램 처리부; 상기 각 개별 열차에 대해, 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량(집전전압)을 산출하는 조류계산 처리부; 동일한 시뮬레이션 시간(t=0)에, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부를 통해 열차 주행 시뮬레이션을 실행하고, 상기 운행 다이어그램 처리부를 통해 열차 운행 다이어그램에 따라 열차별 스케줄 정보를 산출하며, 상기 조류계산 처리부를 통해 각 개별 차량의 전기량을 산출하도록 제어하고, 차량의 집전전압이 특정 기준(IEC 62313)에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합한지를 판단하여, 적합하면 다음 시간 단계로 넘어가고, 적합하지 않으면 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하도록 제어하는 제어부; 및 상기 열차 주행 시뮬레이션을 실행한 결과와, 상기 운행 다이어그램에 의해 생성된 열차별 스케줄 정보, 각 차량 별로 산출한 급전 시스템의 전기량 정보를 저장하고, 상기 차량전압/견인력 배정 적정성을 판단하기 위한 철도 차량의 집전전압-견인력 특성 정보를 저장하는 차량정보 데이터베이스를 포함하는 철도 급전 시스템 해석 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a train driving simulation execution unit for predicting individual trains through train running simulations in a target section and calculating the position, speed, and power consumption of each train; A travel diagram processing unit for arranging travel results of the individual trains obtained through the train running simulation according to time to generate schedule information for each train; An algae calculation processing unit for calculating the electricity quantity (current collection voltage) of the power supply system from the train substation to each individual vehicle for each of the individual trains; At the same simulation time (t = 0), the train running simulation is executed through the train running simulation executing section, the schedule information for each train is calculated according to the train running diagram through the running diagram processing section, It is determined whether or not the current collector voltage of the individual vehicle meets the 'vehicle voltage / tractive force allocation adequacy' indicated in the specific criterion (IEC 62313), and if appropriate, A control unit for controlling the process of re-calculating the traction force and recalculating the traction force; And a controller for storing the result of executing the train running simulation, the train-specific schedule information generated by the running diagram, the electricity quantity information of the power feeding system calculated for each vehicle, and determining the vehicle voltage / There is provided a railway feed system analysis apparatus including a vehicle information database for storing current-voltage-traction characteristic information of the railway power supply system.
또한, 상기 제어부는 다음 수학식에 나타낸‘차량전압/견인력 배정 적정성’을 판단하는 기준(ε)에 따라 상기 차량 전압/견인력 배정 적정성을 판단할 수 있다.Also, the controller may determine the vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness according to a criterion (?) For determining the 'vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness' shown in the following equation.
여기서, 
또한, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부는, 상기 각 차량의 차량번호, 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 포함하는 차량 운행조건을 입력받는 운행조건 입력부와, 각 차량의 운행조건에 기반하여 운행역사, 운행선로, 운행신호를 포함하는 운행 요소로 모델링하는 운행 모델링부; 및 상기 운행조건과 모델링에 기반하여 차량 운행을 시뮬레이션하는 운행 시뮬레이션부를 포함할 수 있다.The train running simulation executing unit may include a driving condition input unit that receives vehicle driving conditions including a vehicle number of the vehicle, a departure time, an arrival time, and a stopping time of each vehicle, , A running line, and a traffic signal; And a driving simulation unit for simulating the vehicle operation based on the driving condition and the modeling.
또한, 상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 상행 선로는 그대로 두고 하행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.In addition, the driving condition input unit may receive a change driving condition in which the ascending line is left for each vehicle number of the vehicle, and the departure time, the arrival time, and the stopping time of the descending line are changed for each specific time.
또한, 상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 하행 선로는 그대로 두고 상행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.In addition, the operating condition input unit may receive a change driving condition in which the departure line, the arrival time, and the stopping time of the upcoming line are changed for each specific time, without leaving the down line according to the vehicle number of each vehicle.
그리고, 상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 특정 역사에서 출발시각, 도착시각, 정차시각 중 하나 또는 그 이상을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.
The driving condition input unit may receive a change driving condition in which one or more of the departure time, the arrival time, and the stopping time are changed for a specific time in the specific history by the vehicle number of each vehicle.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 열차주행 시뮬레이션 실행부와 운행다이어그램 처리부, 조류계산 처리부, 차량정보 데이터베이스 및 제어부를 포함하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법으로서, (a) 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 동일한 시간(t=0)에, 개별 열차에 대해 대상 구간에서 열차 주행 시뮬레이션을 통해 예측하여, 각 열차의 위치, 속도, 소비전력을 산출하는 단계; (b) 상기 운행 다이어그램 처리부가 동일한 시간(t=0)에, 상기 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성하는 단계; (c) 상기 조류계산 처리부가 동일한 시간(t=0)에, 상기 각 개별 열차에 대해, 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량(집전전압)을 산출하는 단계; (d) 상기 제어부가 동일한 시간(t=0)에, 각 차량의 집전전압이 특정 기준에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합한지를 판단하는 단계; 및 (e) 상기 제어부가 상기 판단 결과, 적합하면 다음 시간 단계(t+Δt)를 수행하고, 적합하지 않으면 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하는 단계를 포함하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a railway feed distribution system including a railway running simulation executing section, a traveling diagram processing section, a tide calculation processing section, a vehicle information database, and a control section, (A) the train running simulation executing section predicts individual trains through train running simulation at the same time (t = 0), calculates the position, speed, and power consumption of each train step; (b) generating the train-specific schedule information by arranging the traveling results of the individual trains obtained through the train running simulation at the same time (t = 0) by the traveling diagram processing unit according to time; (c) calculating the electricity quantity (current collection voltage) of the power supply system from the train substation to each individual vehicle for each of the individual trains at the same time (t = 0); (d) determining, at the same time (t = 0), that the control unit is suitable for the 'vehicle voltage / tractive force allocation adequacy' indicated in the specific criteria; And repeating the process of re-calculating and recalculating the vehicle traction force if it is not satisfied, if the control unit determines, as a result of the determination, that the next time step (t +? T) A method of analyzing a railway feed system by processing is provided.
또한, 상기 (d) 단계는 상기 제어부가 다음 수학식에 나타낸‘차량전압/견인력 배정 적정성’을 판단하는 기준(ε)에 따라 상기 차량 전압/견인력 배정 적정성을 판단할 수 있다.In the step (d), the control unit may determine the vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness according to a criterion (?) For determining 'vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness' shown in the following equation.
여기서, 
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호, 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 포함하는 차량 운행조건을 입력받고, 각 차량의 운행조건에 기반하여 운행역사, 운행선로, 운행신호를 포함하는 운행 요소로 모델링하며, 상기 운행조건과 모델링에 기반하여 차량 운행을 시뮬레이션할 수 있다.In the step (a), the train running simulation execution unit receives the vehicle driving conditions including the vehicle number, the departure time, the arrival time, and the stopping time of each vehicle, and based on the driving condition of each vehicle The operation history including the service history, the service line, and the service signal, and the vehicle operation can be simulated based on the service conditions and the modeling.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 상행 선로는 그대로 두고 하행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.In the step (a), the train running simulation execution unit may be configured to execute the train running simulation by changing the departure time, the arrival time, and the stop time of each train with respect to the descending line, Can be input.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 하행 선로는 그대로 두고 상행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.In the step (a), the train running simulation execution unit may change the departure time, the arrival time, and the stop time of each train with respect to the ascending line, Can be input.
그리고, 상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 특정 역사에서 출발시각, 도착시각, 정차시각 중 하나 또는 그 이상을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.
In the step (a), the train running simulation execution unit receives a change driving condition in which one or more of the departure time, the arrival time, and the stop time in the specific history is changed for each vehicle number .
본 발명에 의하면, 철도 급전 시스템에서 열차 주행 시뮬레이션을 수행할 때 전차선 전압에 따른 견인력 감소를 반영할 수 있다.According to the present invention, when a train running simulation is performed in a railroad feeding system, it is possible to reflect a reduction in traction force depending on a voltage of a line.
또한, 철도 급전 시스템의 해석 절차에서 먼저 시행되는 열차 주행 시뮬레이션에서 전차선 전압을 알 수가 없는 문제점을 해결하여 각 차량별 집전전압을 산출할 수 있다.In addition, it is possible to calculate the collector voltage of each vehicle by solving the problem that the voltage of the line can not be known in the train running simulation which is performed first in the analysis procedure of the railroad feed system.
그리고, 철도 급전 시스템에서 동일한 시간에 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류계산이 병렬적으로 처리하게 됨에 따라 각 차량의 견인력을 산출하기 위한 전차선 전압을 확인할 수 있다.
In addition, as the train running simulation, the operation diagram and the algae calculation are processed in parallel in the railroad feed system at the same time, the voltage of the line for calculating the traction force of each vehicle can be confirmed.
도 1은 전차선 전압에 따른 철도 차량의 견인력(출력)을 제한하는 예를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도 급전 시스템 해석 장치의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.1 is a graph illustrating an example of limiting the traction force (output) of a railway vehicle according to a voltage of a line.
2 is a block diagram showing functional blocks of a railway feed system analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of analyzing a railway feeding system by parallel processing according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that it is not intended to be limited to the particular embodiments of the invention but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명에 따른 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법 및 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a method and an apparatus for analyzing a railway feed system by parallel processing according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
먼저, 본 발명의 실시예에서 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류 계산에 대해 다음과 같이 정의할 수 있다.First, in the embodiment of the present invention, train running simulation, running diagram and tidal calculation can be defined as follows.
열차 주행 시뮬레이션(Train Performance Simulation ; TPS)은 개별 열차의 주행 성능을 대상 구간에서 시뮬레이션을 통해 예측하여 열차의 위치, 속도, 소비 전력을 얻게 된다. 이때, 열차의 견인력은 열차별로 제시된 100% 출력을 기준으로 속도를 예측하게 된다.Train Performance Simulation (TPS) predicts the trajectory performance of individual trains through simulation in the target section to obtain the position, speed, and power consumption of trains. At this time, the traction force of the train predicts the speed based on the 100% output presented for each train.
운행 다이어그램은 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행결과를 대상구간의 시뮬레이션 시간 동안 열차별로 스케줄을 만드는 것이다. 즉, 운행 열차종류별로 주행 시뮬레이션 결과를 시간에 따라 배열하여 급전 시스템의 시간에 따른 부하의 위치와 그 용량이 배열되는 것이다. 단, 동일한 열차를 출발 시간별로 배열할 때 배열되는 데이터는 동일한 것으로 사용한다.The operation diagram is to create a schedule for trains for each train during the simulation time of each train obtained by train running simulations. That is, the driving simulation results are arranged according to the train type according to the time, and the position and the capacity of the load are arranged according to the time of the power supply system. However, when arranging the same train by departure time, the data arranged is the same.
조류 계산은 전철 변전소로부터 차량까지 급전 시스템의 전기량을 해석하는 것으로 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램으로부터 받은 차량부하 데이터와 전원 등 입력데이터를 바탕으로 계산한다.
The algae calculation is based on the input data such as the vehicle load data and the power from the train driving simulation and the operation diagram by analyzing the electricity quantity of the power supply system from the substation to the vehicle.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도 급전 시스템 해석 장치의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing functional blocks of a railway feed system analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도 급전 시스템 해석 장치(100)는, 열차주행 시뮬레이션 실행부(110)와 운행 다이어그램 처리부(120), 조류계산 처리부(130), 차량정보 데이터베이스(140), 제어부(150) 및 UI(User Interface)부(160) 등을 포함한다.2, a railway feed
본 발명의 실시예에서는 '철도 급전 시스템 해석 장치'를 그 의미상 '철도 급전 해석 장치'로 칭할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the 'railway feed system analyzer' may be referred to as 'railway feeder analyzer'.
열차주행 시뮬레이션 실행부(110)는 개별 열차에 대해 대상 구간에서 열차 주행 시뮬레이션을 통해 예측하여, 각 열차의 위치, 속도, 소비전력을 산출하게 된다.The train running
운행 다이어그램 처리부(120)는 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성한다.The travel
조류계산 처리부(130)는 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량을 산출하게 된다.The algae
차량정보 데이터베이스(140)는 열차 주행 시뮬레이션을 실행한 결과와, 운행 다이어그램에 의해 생성된 열차별 스케줄 정보, 각 차량 별로 산출한 급전 시스템의 전기량 정보 등을 저장하고, 차량전압/견인력 배정 적정성을 판단하기 위한 철도 차량의 집전전압-견인력 특성 정보를 저장하고 있다.The
제어부(150)는 동일한 시뮬레이션 시간(t=0)에 열차주행 시뮬레이션 실행부(110)를 통해 열차 주행 시뮬레이션을 실행하고, 운행 다이어그램 처리부(120)를 통해 열차 운행 다이어그램에 따라 열차별 스케줄 정보를 산출하며, 조류계산 처리부(130)를 통해 각 개별 차량의 전기량을 산출하도록 제어하고, 차량의 집전전압이 특정 기준(IEC 62313)에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합한지를 판단하여, 적합하면 다음 시간 단계로 넘어가고, 적합하지 않으면 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하도록 제어하게 된다.The
UI부(160)는 차량 운행조건을 입력받기 위한 화면을 제공하거나, 모델링 현황을 디스플레이하거나, 차량 운행의 시뮬레이션 결과를 디스플레이한다. 즉, UI부(160)는 예컨대, 터치 스크린 형태로 데이터의 입출력을 담당한다.
The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a method of analyzing a railway feeding system by parallel processing according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도 급전 시스템 해석 장치(100)에서, 제어부(150)는 동일한 시간(t=0)에, 열차주행 시뮬레이션 실행부(110)를 통해 열차 주행 시뮬레이션을 실행한다(S310).Referring to FIG. 3, in the railway feed
즉, 시뮬레이션 시간을 t라 하고, 타임 스텝(time step)을 Δt라고 할 때, t=0일 때 열차 주행 시뮬레이션이 실행되는 것이다.That is, when the simulation time is t and the time step is Δt, the train running simulation is executed when t = 0.
여기서, 열차주행 시뮬레이션 실행부(110)는 각 차량의 차량번호, 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 포함하는 차량 운행조건을 입력받는 운행조건 입력부와, 각 차량의 운행조건에 기반하여 운행역사, 운행선로, 운행신호를 포함하는 운행 요소로 모델링하는 운행 모델링부; 및 운행조건과 모델링에 기반하여 차량 운행을 시뮬레이션하는 운행 시뮬레이션부를 포함한다.Here, the train running
이때, 운행조건 입력부는, 각 차량의 차량번호별로 상행 선로는 그대로 두고 하행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 지연(Delay)시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.At this time, the driving condition input unit can receive the changing driving condition in which the ascending line is left for each car number of each vehicle and the departure time, the arrival time, and the stopping time are delayed by specific time with respect to the descending line.
또한, 운행조건 입력부는, 각 차량의 차량번호별로 하행 선로는 그대로 두고 상행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 지연(Delay)시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.In addition, the driving condition input unit can receive a change driving condition in which the downward track is not provided for each vehicle number of each vehicle, and the departure time, the arrival time, and the stop time for each upcoming track are delayed by specific times.
그리고, 운행조건 입력부는, 각 차량의 차량번호 별로 특정 역사에서 출발시각, 도착시각, 정차시각 중 하나 또는 그 이상을 특정 시간씩 지연(Delay)시킨 변경 운행조건을 입력받을 수 있다.The driving condition input unit may receive a change driving condition in which one or more of a departure time, an arrival time, and a stop time are delayed by a specific time in a specific history for each vehicle number of each vehicle.
이어, 제어부(150)는 동일한 시간(t=0)에, 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 운행 다이어그램 처리부(120)를 통해 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성한다(S320).Next, the
이어, 제어부(150)는 동일한 시간(t=0)에, 조류계산 처리부(130)를 통해 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량(집전전압)을 산출한다(S330).Next, the
이어, 제어부(150)는 차량정보 데이터베이스(140)에 저장되어 있는 철도 차량의 집전전압-견인력 특성 정보에 근거해, 각 차량의 집전전압이 특정 기준(IEC 62313)에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합한지를 판단한다(S340).Next, the
여기서, ‘차량전압/견인력 배정 적정성’이란 차량별로 입력한 견인력과 계산된 집전전압이 해당 차량의 집전전압-견인력 특성곡선(IEC 62313에서 제시된 형태의 그래프)과 부합하느냐를 판단하는 것이다. 즉, 입력한 견인력과 계산된 집전전압이 특성곡선에 제시된 것과 같다면 해당 시간에서의 계산은 종료되고 다음 시간 대의 계산으로 넘어가는 것이고, 그렇지 않다면 다시 열차 주행 시뮬레이션 단계로 귀환하여 차량 견인력 재조정 후 재계산하여 다시 집전전압과 견인력 간의 상관관계를 검토하는 반복 계산 단계를 거치는 것이다.Here, 'Vehicle Voltage / Tractive Power Assignment Appropriateness' is used to judge whether the traction force and calculated current collector voltage for each vehicle comply with the current collector voltage-traction characteristic curve (graph of the type presented in IEC 62313). That is, if the input traction force and the calculated current collector voltage are the same as those shown in the characteristic curve, the calculation at the corresponding time is ended and the calculation proceeds to the calculation of the next time period. Otherwise, the vehicle returns to the train running simulation stage, And then repeating the calculation of the correlation between the collector voltage and the traction force.
이때, 제어부(150)는 다음 수학식 2에 나타낸‘차량전압/견인력 배정 적정성’을 판단하는 기준(ε)에 따라 차량 전압/견인력 배정 적정성을 판단한다.At this time, the
여기서, 
이어, 제어부(150)는 각 차량의 집전전압이 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합하면(S350-예), 다음 시간 단계(t=t+Δt)로 넘어가서 다음 시간 단계의 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류계산을 수행한다(S360).Then, the
그리고, 제어부(150)는 계속적으로 다음 시간 단계의 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류계산을 수행하여 최종 시간 단계(tn)를 수행하면 최종 결과를 얻게 된다(S370).The
그러나, 각 차량의 집전전압이 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 적합하지 않으면(S350-아니오), 제어부(150)는 동일한 시간(t=0)에 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하게 된다.However, if the current collector voltage of each vehicle is not suitable for 'Vehicle Voltage / Tractive Force Assignment Appropriateness' (S350: No), the
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 철도 급전 시스템에서 열차 주행 시뮬레이션을 수행할 때 전차선 전압에 따른 견인력 감소를 반영하기 위하여, 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류 계산을 동일한 타임 스텝(time step)에서 병렬 처리하도록 하는 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법 및 장치를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, in order to reflect the reduction of the traction force due to the voltage of the line when performing the train running simulation in the railroad feed system, the train running simulation, the operation diagram and the tidal calculation are performed in parallel at the same time step The present invention can realize a method and an apparatus for analyzing a railway feed system by parallel processing.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
본 발명은 철도 급전 시스템에서 열차 주행 시뮬레이션을 수행할 때 전차선 전압에 따른 견인력 감소를 반영하기 위하여, 열차 주행 시뮬레이션과 운행 다이어그램 및 조류 계산을 동일한 타임 스텝(time step)에서 병렬 처리하도록 하는 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법 및 장치에 적용할 수 있다.
The present invention relates to a parallel processing for simulating a train running simulation, a running diagram and a tidal calculation at the same time step in order to reflect a decrease in traction force depending on a voltage of a line when a train running simulation is performed in a railroad feeding system The present invention can be applied to a method and an apparatus for analyzing a railway feed system.
100 : 철도 급전 시스템 해석 장치 110 : 열차주행 시뮬레이션 실행부
120 : 운행 다이어그램 처리부 130 : 조류계산 처리부
140 : 차량정보 데이터베이스 150 : 제어부
160 : UI부100: railroad feed system analyzing apparatus 110: train running simulation executing section
120: travel diagram processing unit 130: algae calculation processing unit
140: vehicle information database 150:
160: UI section
Claims (12)
상기 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성하는 운행 다이어그램 처리부;
상기 각 개별 열차에 대해, 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량(집전전압)을 산출하는 조류계산 처리부;
동일한 시뮬레이션 시간(t=0)에, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부를 통해 열차 주행 시뮬레이션을 실행하고, 상기 운행 다이어그램 처리부를 통해 열차 운행 다이어그램에 따라 열차별 스케줄 정보를 산출하며, 상기 조류계산 처리부를 통해 각 개별 차량의 전기량을 산출하도록 제어하고, 차량의 집전전압이 특정 기준(IEC 62313)에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 부합한지를 판단하여, 부합하면 다음 시간 단계로 넘어가고, 부합하지 않으면 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하도록 제어하는 제어부; 및
상기 열차 주행 시뮬레이션을 실행한 결과와, 상기 운행 다이어그램에 의해 생성된 열차별 스케줄 정보, 각 차량 별로 산출한 급전 시스템의 전기량 정보를 저장하고, 상기 차량전압/견인력 배정 적정성을 판단하기 위한 철도 차량의 집전전압-견인력 특성 정보를 저장하는 차량정보 데이터베이스를 포함하며,
상기 제어부는 다음 수학식에 나타낸‘차량전압/견인력 배정 적정성’을 판단하는 기준(ε)에 따라 상기 차량 전압/견인력 배정 적정성을 판단하며,
여기서,
A train running simulation executing unit for predicting individual trains through train running simulation in a target section and calculating the position, speed, and power consumption of each train;
A travel diagram processing unit for arranging travel results of the individual trains obtained through the train running simulation according to time to generate schedule information for each train;
An algae calculation processing unit for calculating the electricity quantity (current collection voltage) of the power supply system from the train substation to each individual vehicle for each of the individual trains;
At the same simulation time (t = 0), the train running simulation is executed through the train running simulation executing section, the schedule information for each train is calculated according to the train running diagram through the running diagram processing section, It is determined whether or not the current collector voltage of the vehicle meets the 'vehicle voltage / tractive force allocation adequacy' specified in the specific standard (IEC 62313), and if the current voltage meets the following time period, A control unit for controlling the process of re-calculating and recalculating the vehicle traction force; And
And a controller for storing the result of executing the train running simulation, the train-specific schedule information generated by the running diagram, the electricity quantity information of the power feeding system calculated for each vehicle, and determining the vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness And a vehicle information database for storing current-voltage-traction characteristic information,
The controller determines the vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness according to a criterion (?) For determining 'vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness' shown in the following equation,
here,
상기 열차주행 시뮬레이션 실행부는,
상기 각 차량의 차량번호, 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 포함하는 차량 운행조건을 입력받는 운행조건 입력부와, 각 차량의 운행조건에 기반하여 운행역사, 운행선로, 운행신호를 포함하는 운행 요소로 모델링하는 운행 모델링부; 및 상기 운행조건과 모델링에 기반하여 차량 운행을 시뮬레이션하는 운행 시뮬레이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 급전 시스템 해석 장치.
The method according to claim 1,
The train running simulation executing unit,
A driving condition input unit for inputting a vehicle driving condition including a vehicle number of each vehicle, a departure time, an arrival time, and a stopping time of each vehicle based on a driving history, a running track, and a running signal, A driving modeling unit for modeling the driving elements; And a running simulator for simulating a vehicle operation based on the driving condition and the modeling.
상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 상행 선로는 그대로 두고 하행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도 급전 시스템 해석 장치.
The method of claim 3,
Wherein the operating condition input unit receives a change driving condition in which the ascending line is left for each vehicle number of the vehicle and the departure time, the arrival time, and the stopping time for the descending line are changed for each specific time. System analysis device.
상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 하행 선로는 그대로 두고 상행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도 급전 시스템 해석 장치.
The method of claim 3,
Wherein the operating condition input unit receives a change driving condition in which a departure line, a departure time, and a stopping time of each train are changed for each time, System analysis device.
상기 운행조건 입력부는, 상기 각 차량의 차량번호 별로 특정 역사에서 출발시각, 도착시각, 정차시각 중 하나 또는 그 이상을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도 급전 시스템 해석 장치.
The method of claim 3,
Wherein the driving condition input unit receives a change driving condition in which one or more of a departure time, an arrival time, and a stop time in a specific history is changed by a specific time for each vehicle number of the vehicle, .
(a) 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 동일한 시간(t=0)에, 개별 열차에 대해 대상 구간에서 열차 주행 시뮬레이션을 통해 예측하여, 각 열차의 위치, 속도, 소비전력을 산출하는 단계;
(b) 상기 운행 다이어그램 처리부가 동일한 시간(t=0)에, 상기 열차 주행 시뮬레이션을 통해 얻은 개별 열차들의 주행 결과를 시간에 따라 배열하여 열차별 스케줄 정보를 생성하는 단계;
(c) 상기 조류계산 처리부가 동일한 시간(t=0)에, 상기 각 개별 열차에 대해, 전철 변전소로부터 각 개별 차량까지 급전 시스템의 전기량(집전전압)을 산출하는 단계;
(d) 상기 제어부가 동일한 시간(t=0)에, 각 차량의 집전전압이 특정 기준에 제시된 '차량전압/견인력 배정 적정성'에 부합하는지를 판단하는 단계;및
(e) 상기 제어부가 상기 판단 결과, 부합하면 다음 시간 단계(t+Δt)를 수행하고, 부합하지 않으면 차량 견인력을 재조정하여 재계산하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하며,
상기 (d) 단계는 상기 제어부가 다음 수학식에 나타낸‘차량전압/견인력 배정 적정성’을 판단하는 기준(ε)에 따라 상기 차량 전압/견인력 배정 적정성을 판단하며,
여기서,
A method of analyzing a railway feed system by parallel processing of a railway feed simulation analyzing apparatus including a train running simulation executing section, a running diagram processing section, a bird's current calculating section, a vehicle information database, and a control section,
(a) calculating the position, speed, and power consumption of each train by predicting the train running simulation execution unit at the same time (t = 0) by train running simulation in the target section for each train;
(b) generating the train-specific schedule information by arranging the traveling results of the individual trains obtained through the train running simulation at the same time (t = 0) by the traveling diagram processing unit according to time;
(c) calculating the electricity quantity (current collection voltage) of the power supply system from the train substation to each individual vehicle for each of the individual trains at the same time (t = 0);
(d) determining, at the same time (t = 0), that the control unit meets the 'vehicle voltage / tractive force allocation adequacy' indicated in the specific criterion,
and (e) repeating the process of performing the next time step (t + t) if the control unit determines that the result of the determination is not satisfied, and re-calculating and recalculating the vehicle traction force if not,
In the step (d), the control unit determines the vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness according to a criterion (?) For determining 'vehicle voltage / tractive force allocation appropriateness' shown in the following equation,
here,
상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호, 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 포함하는 차량 운행조건을 입력받고, 각 차량의 운행조건에 기반하여 운행역사, 운행선로, 운행신호를 포함하는 운행 요소로 모델링하며, 상기 운행조건과 모델링에 기반하여 차량 운행을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법.
The method of claim 7,
In the step (a), the train running simulation execution unit receives the vehicle driving conditions including the vehicle number of each vehicle, the departure time, the arrival time, and the stopping time of each vehicle based on the driving conditions of each vehicle, , A running line, and a running signal, and simulating a vehicle operation based on the running conditions and the modeling. The method of analyzing a railroad feed system by parallel processing of a railroad feed analyzing apparatus.
상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 상행 선로는 그대로 두고 하행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법.
The method of claim 9,
In the step (a), the train running simulation execution unit inputs a change driving condition in which the ascending line is left for each vehicle number of each vehicle and the departure time, the arrival time, and the stop time are changed A method of analyzing a railway feed system by parallel processing of a railway feeder analysis apparatus.
상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 하행 선로는 그대로 두고 상행 선로에 대해 역사별 출발시각, 도착시각, 정차시각을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법.
The method of claim 9,
The step (a) may include inputting a change driving condition in which the train departure simulation execution unit changes the departure time, the arrival time, and the stop time of each train with respect to the ascending line A method of analyzing a railway feed system by parallel processing of a railway feeder analysis apparatus.
상기 (a) 단계는, 상기 열차주행 시뮬레이션 실행부가 상기 각 차량의 차량번호 별로 특정 역사에서 출발시각, 도착시각, 정차시각 중 하나 또는 그 이상을 특정 시간씩 변경시킨 변경 운행조건을 입력받는 것을 특징으로 하는 철도급전 해석장치의 병렬 처리에 의한 철도 급전 시스템 해석 방법.
The method of claim 9,
The step (a) is characterized in that the train running simulation execution unit receives a change driving condition in which one or more of the departure time, the arrival time, and the stop time in the specific history is changed for each vehicle number of the vehicle A Method of Analysis of Railway Feeding System by Parallel Processing of Railway Feeding Analysis System.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112446086A (en) * | 2019-08-27 | 2021-03-05 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Simulation method and device for magnetic suspension train |
| CN115498681A (en) * | 2022-11-08 | 2022-12-20 | 清华大学 | Approximate optimal power flow calculation method and device for flexible direct current traction power supply system |
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| JP2011031803A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Device and method for electric power simulation |
| KR101260152B1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-05-02 | 주식회사 포스코아이씨티 | Apparatus for Simulating Train Operation and System for Simulating Train Operation Comprising That Apparatus |
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2013
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