| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 ◼ 전체 내용 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB - 가속도계, 자이로, GPS와 같은 각종 센서를 활용한 저비용 On-board 지진 계측 기술 개발 - 열차 내 On-board 센서를 활용한 열차 진동 하중 및 지진 하중 시간이력 계측 시스템 구축 - 열차 하중 및 지진 하중에 대한 Database 구축 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 - 기계학습을 이용하여 열차의 상시 진동하중과 지진의 진동하중을 구분하는 알고리즘 개발 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 - 지진 진동하중으로부터 지진의 크기를 예측하는 모델 개발 - 지진진동 하중의 크기와 열차의 주행 방향 및 지진파의 전파 방향을 고려하여 열차탈선 위험예측모델 알고리즘 개발 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 - On-board 지진조기경보용 안전 운행 시스템 개발 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 - 가상현실 시뮬레이션을 활용하여 On-board 센서의 지진 감지 후 기관사의 열차 운행 의사판단에 걸리는 소요시간을 실제 계측하여 시스템의 실효성 판단 ◼ 1년차 ❏ 목표 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB 1) 선행 연구 사례 조사 2) On-board용 동적하중 계측 센서 연구 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 1) 선행 연구 사례 조사 2) 진동 하중 피처 추출 기술 개발 3) 지진-열차 진동 하중 판별 기계학습 베이스라인 모델 구현 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 1) 선행 연구 사례 조사 2) 철도 주행 안전 기준 파악 3) 지진 유발 열차 피해 유형 분석 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 1) 선행 연구 사례 조사 2) 데이터 수집 프로세스 설계 3) 데이터베이스 설계 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 1) 선행 연구 사례 조사 2) 열차 주행 평상시 360도 영상 편집 및 완성 클립 데이터베이스 구축 3) 열차 주행 진동시 360도 촬영 영상 편집 및 완성 클립 데이터베이스 구축 ❏ 내용 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB - On-board용 계측 센서 사례 조사 - 열차 진동 하중 및 지진 하중에 대한 DB 구축 사례 조사 - 기존 계측 센서를 활용하여, 열차 진동 하중 및 지진 하중을 계측할 수 있는 저비용 On-board 계측 센서 연구 - On-board 용 센서를 활용한 열차 진동 하중의 시간이력 계측 기술 개발 - 기계학습용 DB 구축에 대한 기본계획 수립 - 열차하중 및 지진하중에 대한 스펙트럼 분석 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 - 진동 데이터 처리 기술 사례 조사 - 진동 데이터 처리 기술 사례 조사 - 기계학습 모델 학습에 사용하기 위한 피처들을 진동 데이터에서 추출하는 기술 개발 - Snapshot 데이터를 처리하는 지진-열차 진동 하중 판별 기계학습 모델 구현 - Logistic Regression, SVM, Random Forest, XGBoost, LightGBM 등 다양한 기계학습 모델을 고려 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 - 움직이는 이동수단에서 지진파 계측 사례 조사 - 지진유발 철도피해 사례 조사 - 지진유발 철도 취약도 모델 선행 연구 조사 - 주행 안전을 위해 제안되어 있는 기준 및 연구 파악 - 지반 붕괴, 구조물 붕괴, 산사태, 철로 변형, 열차 전복 등 열차의 주행을 불가능하게 하는 피해 원인 유형별 분석 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 - On-board 센서 계측 데이터베이스 사례 조사 - Online/Offline 계측데이터 수집사례 조사 - 데이터 전송 프로토콜 정의 - 무선통신을 활용한 데이터 수집방안 개발 - 데이터베이스 체계 설계 - On-board 계측데이터의 적재 양을 고려 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 - 국내 자동차 운전시뮬레이터 시스템에서 가상현실을 활용한 선행연구 사례조사 및 분석 - 해외 철도차량 운행 가상현실 시뮬레이션 시스템 선행연구 사례조사 및 분석 - 가상현실 평상시 철도 운행 시뮬레이션 시스템 콘텐츠로 사용될 360도 영상 촬영 편집 및 데이터베이스 구축 - 실제 기관차 운전석에 탑승하여 360도 카메라를 사용하여 영상 데이터수집 - 가상현실 지진 방생시 철도 운행 시뮬레이션 시스템 콘텐츠로 사용될 360도 영상 촬영 편집 및 데이터베이스 구축 - 철도기술연구원에서 보유하고 있는 6 자유도 진동대 시험기를 활용하여 영상 데이터 촬영 및 편집 ◼ 2년차 ❏ 목표 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB 1) On-board 용 계측 센서 고도화 2) 지진 하중 계측기술 개발 3) 열차 진동하중 및 지진하중 Database 구축 4) 기계학습용 DB 구축방안 수립 및 분석연구 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 1) 지진-열차 진동 하중 판별 기계학습 실시간 모델 구현 2) 모델 성능 평가 및 하이퍼 파라미터 튜닝 3) 앙상블 알고리즘을 통한 기계학습 모델 고도화 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 1) 지진에 의한 열차 피해 모델 개발 2) 철도 피해정도 예측모델 개발 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 1) 위치기반 계측데이터 처리기술 개발 2) 실시간 경보 메시지 전달체계 개발 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 1) 평상시 열차주행 가상현실 시뮬레이터 개발 2) 지진발생시 열차주행 가상현실 시뮬레이터 개발 ❏ 내용 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB - 저비용 On-board 센서 고도화 - On-board용 센서를 활용한 지진 하중 계측 기술 개발 - 기계학습 적용을 위한 진동대를 이용한 실지진파(장주기 및 단주기 지진파) 및 정현파의 지진 하중 계측 - 열차하중 및 지진하중에 대한 스펙트럼 분석 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 - 연속적 데이터에 대한 실시간 기계학습 모델 정확도 80% 이상 개발 - 판별 처리 속도 1초 이내로 학습 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 - 경험적 데이터로 개발된 지진 취약도 모델의 검증 - 철도 시스템 구조물 별 대표 지진 취약도 모델 정립 - 철도 피해 확률 계산 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템 - GPS 위치 처리 기술 개발 - 이벤트 발생에 따른 메시지 전파 자동화 방안 연구 - 경보 자동화 시간단축 방안 연구 5. 운행 의사판단 가상현실 시뮬레이션 구축 - 열차 주행 360도 영상 편집 및완성 클립 데이터베이스 구축 - 지진발생 열차 주행 가상현실 소프트웨어 개발 ◼ 3년차 ❏ 목표 1. On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB 1) 열차 진동하중 및 지진하중 Database 구축 2) 기계 학습 알고리즘 및 지진 경보 시스템과의 DB 연계방안 수립 2. 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘 1) 다중 기기 활용 실험 환경 구축 2) 다중 기기 활용 실험 환경 구축 3. 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델 1) 철도 피해정도 예측모델 개발 2) On-board 경보 시스템 탑재를 위한 모델 최적화 4. 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능 |
