TGIS와 TCMS를 알아보자

[787-ARIAKE]

요즘 전동차의 운전실에 보면 모니터 하나씩은 꼭 달려있습니다. 내용은 여러가지가 있지만 주로 열차 한 편성의 모든 상태를 한눈에 볼수있게 해주는 아주 중요한 시스템이죠. 이번엔 그 시스템중 하나인 TGIS와 TCMS에 대해서 알아볼까 합니다.

1. 서문

TGIS와 TCMS가 태어나기 전에는 TIS(Train Information System)라는것이 있었습니다. 이것은 모니터 조차 없었고, 주로 운행속도기록, 고장기록등의 기능만을 가지고 있었습니다. 철도공사 저항차에는 오통과 방지장치와 연동되어 조그마한 모니터가 추가된 정도입니다.

그리고 93년, VVVF전동차와 함께 등장한 것이 바로 TGIS(Train General Information System)입니다. 이것은 처음엔 철도공사는 도시바, 서울메트로는 미츠비시에 의해 개발된 제품을 사용했습니다. 철도공사의 경우엔 후에 우진산전이 국산화 시켜 대규모의 성능개량을 거치며 지금에 이르고 있지만 어찌 서울메트로는 그냥 그대로 쓰고있는것이 특징입니다.

그리고 서울 도시철도를 시작으로 하여 ATO에 의한 무인/1인 운전 형태가 본격적으로 도입되면서 열차의 컴퓨터가 스스로 판단하고 조치하는 능력이 중요시 하게 여겨지기 시작해 드디어 6호선 전동차를 시작으로 우진산전에 의해 국산화 되어 개발된 TCMS라는것이 채용되기 시작했습니다. 이것은 1인승무 혹은 무인운전에 알맞는 자체 판단과 자체 제어기능을 강화시킨 형태의 시스템입니다.

 2. 기본적인 시스템의 개념설명

TGIS와 TCMS는 기본적인 개념은 같지만 TGIS에서 부족했던 "자체적인 판단과 제어"의 기능을 추가시킨 형태가 TCMS라는 시스템입니다. 그 개념은 다음과 같습니다.

일단 각 Tc부에 메인 컴퓨터 격인 열차전체를 통제하는 열차 컴퓨터(Train Computer 이하 TC)을 제어하는 차량 컴퓨터(Car computer 이하 CC)가 서로 연결된 하나의 링 형태로 구성하고 있으며 각 TC에는 운전사에게 정보를 제공하는 모니터와 운전상태를 기록하는 메모리 카드리더기등을, 각 CC는 각종 전기기기와 제동장치, 공기계통 장치, 서비스기기등을 연결하여 각 장치들의 상태를 실시간으로 모니터링 하여 그 내용을 TC에 전달하는 역할을 합니다. 선 하나가 끊어져도 계속적인 통신은 가능하며 CC가 고장나면 다른 CC가 시스템을 백업하여 기능을 유지할 수 있도록 해서 Fail-Safe가 가능하도록 되어있습니다.

- TGIS의 Car Computer

- TGIS의 Train Computer 부분

각 TC와 CC간의 연결수단은 동축케이블 등을 사용하는 고속 통신선을, CC에서 각 기기들을 연결하는 통신선은 RS-485와 20V루프신호등을 사용합니다. 이상은 기본적인 시스템의 개요입니다. 여기에서 TGIS와 TCMS가 서로 차이가 나는것은 바로 "기기들을 컴퓨터 스스로 판단하고 제어할 수 있는가"입니다.

예를 들어 TGIS는 고장 발생시 "어디어디에 고장이 났습니다"라고 운전사에게 통보하면 운전사는 열심히 고장난 부분을 찾아 그 부분을 차단하고 계속 운행하여야 하며 그러고도 해결되지 않을경우 결국은 기동검수반을 부르거나 결국 정상적 운행을 포기해야 합니다. 하지만 TCMS는 고장이 발생하면 스스로 고장의 위치를 파악하고 판단하여 고장 유니트를 스스로 차단한 뒤 옆 유니트 부분으로 기능을 백업시켜 작동합니다. 그와 동시에 고장내역을 운전사에게 알려주게 됩니다.

- 서울메트로 TGIS의 Car Coumputer가 들어있는 박스유니트

3. TGIS의 주요기능

TGIS는 이미 도입된지 10여년이 지났기때문에 시스템 자체는 많이 낙후되 보일지도 모르지만 도입후 전혀 개량이 이루어지지 않는 서울메트로에 비해 철도공사의 TGIS는 우진산전에 의해 국산화 된 후 수많은 기능개선을 거쳐가며 최근에 까지 도입된 신형 전동차들(일명 마티~즈 라고 부르죠)에 까지 장비되어 있습니다. 처음에는 DOS기반에 CC와 TC간의 통신속도는 1000bps에 불과했던 시스템이 요즘에는 Windows기반의 시스템과 2Mbps 정도의 통신속도를 가지는 강력한 시스템으로 개량되었으며, 3시간에 불과했던 운행기록 시간이 180시간까지 기록이 가능해 졌고, 행선표시기, 안내방송, 서비스 기기 제어기능까지 추가해 지금은 TCMS 못지않은 강력한 기능을 제공하고 있는것이 특징입니다. TGIS의 기본적 기능은 다음과 같습니다.

(1) 승무원 지원 및 서비스기기 제어기능

- 모니터에는 승무원용 운행시각표와 각 기기의 상태, 객실 내 상태(조명, 온도, 승차율)등을 실시간으로 표시합니다.

- 운행중 각 기기의 상태를 실시간으로 모니터링 하며 고장시 고장 내역 및 처리 방법(매뉴얼, 플로우 차트)을 승무원에게 표시합니다.

- 각종 서비스기기(냉난방기, 행선표시기, 안내방송기, 차내 안내모니터)를 제어(승무원의 컨트롤)하며 안내방송기, 차내 안내모니터 등은 열차에 위치에 따라 자동적으로 방송지령을 보냅니다.

- 급행열차 운용시 실수로 정차역을 통과하는 사고를 방지하기 위해 정차역 접근시 승무원에게 경보를 전달합니다.

(2) 검수지원 기능

- 출고 시 승무원의 지령에 따라 출고점검을 자동적으로 시행하여 그 결과를 모니터에 표시하며 검수용 메모리 카드에 기록합니다.

- 운행중 운행속도, 운행거리, 고장발생시 고장 내역을 자동적으로 검수용 메모리 카드에 기록합니다.

- TGIS의 모니터 부분, 정차역 통보장치를 갖추고 있는 타입

4. TCMS의 주요기능

- TCMS는 주제어 컴퓨터와 모니터 외에도 마스콘을 포함한 대부분의 운전실 기기와도 연동된다(사진제공 : Techno_H님)

위에서 언급한 것과 같이 서울시의 2기 지하철서 부터는 무인운전을 고려하여 스스로 판단하고 제어하는 능력을 부여한 시스템이 바로 TCMS입니다. TCMS는 5호선에서 부터 시작하나 이것은 미츠비시사의 제품을 이용했으며(이하 초기형) 제한적인 판단과 제어능력만을 가지고 있었으나 6호선 차량에서 부터는 국산화와 더불어 기능이 더욱 강화된 형태의 시스템입니다(이하 신형). 시스템은 윈도우 기반, TC와 CC간의 통신속도는 2.5Mbps정도를 가지고 있는것이 특징입니다. 기능은 위에서 언급한 TGIS의 기능을 포함하며 TCMS가 가지는 특성은 다음과 같습니다.

(1) 자동운전 기능

- 전원 투입시 자동적으로 전동차 전원공급 절차를 시행하여 전원 연결 뒤 자동적으로 출고점검을 시행합니다.

- 일반 운전시 ATO에서 오는 신호를 받아 현재 속도와 대조해, 적절한 제동/역행을 시행합니다. 초기형의 경우 제동,역행 지령은 마스콘과 연결되는 별도의 지령선을 사용하여 전기기기를 제어 했으나 신형에 와서는 마스콘의 지령이 바로 TCMS와 연결되어 있기때문에 별도의 지령선 없이 TC-CC의 통신선 만으로도 역행/제동 지령이 이루어 지기 때문에 차량의 응답성이 더욱 좋아졌습니다.

- 운행 중 서비스기기(출입문, 냉난방기기, 방송장치, 행선표시기 등)를 직접 제어합니다. 정차역 정차시 출입문 자동조작, 설정된 온도에 맞춘 자동 냉/난방, 방송기기 조작, 종착역 도착시 자동적인 행선표시기 조작 등을 스스로 판단하여 제어합니다.

- 운행중 각종 전기기기, 공기장치, 서비스기기 등의 상태를 실시간으로 모니터링 하며, 고장시 해당 기기를 자동적으로 차단/개방 하며 필요시 주변 차량 기기에 의한 백업(연장급전 등)또한 자동적으로 실시합니다.

- 이 모든 사항은 운전사용 모니터에 표시되어 운전사 지원 기능또한 병행합니다.

(2) 강화된 검수지원 기능

- 위에서 언급한 모든 내용등은 검수용 메모리장치에 자동적으로 기록됩니다.

- 검수원의 지령하에 일상, 월상검사를 자동적으로 실시합니다.

- 또한 TCMS 자체의 시스템 자기진단 기능을 가지고 있으며 고장시 운행불능 상태를 방지하기 위해 TC시스템은 이중화 되어 있으며, CC 고장시 통신선상으로 인근에 연결된 CC가 기능을 백업합니다.

- 검수 후 시운전시 검수용 노트북을 연결하여 시운전 정보를 기록합니다.

TCMS는 다음의 차량에 장비되어 있습니다

- 서울도시철도공사 5,7,8호선 전동차(초기형) 

- 서울도시철도공사 6호선 및 7,8호선 2차분 전동차(신형)

- 한국형 표준 중형전동차와 이것을 기초로 도입된 전동차들(광주, 대전, 부산지하철 3호선, 대구지하철 2호선)

- 서울메트로 2호선 신형전동차 -> 서비스기기 제어기능이 삭제되었다. 이는 1인승무를 반대하는 서울메트로 노조에 의해 결정됨

- 인천공항철도 전동차

- 한국형 틸팅전동차(TTX)

5. 이 시스템도 보자 TIMS

TCMS도 시스템의 기원이 일본이다 보니 일본의 시스템에도 관심을 가질수 밖에 없는데 JR동일본, 도큐차량, 미츠비시가 개발한 E231계 전동차와 TIMS라는 시스템을 주목할수가 있다. TIMS의 개념은 우리나라의 TCMS와 비슷하나 여러가지 면에서 차이가 있다.

- 네트워크의 구성은 링 방식이 아니라 사다리 방식이다. 2중적인 통신이 가능하기 때문에 TC와 CC간의 통신속도는 5Mbps로 두배의 속도를 가진다.

- 1인/무인 승무보다는 차장의 승무를 전제로 한 시스템으로서 차장의 관리기능이 강화되어 있다. 특히 VIS(Visual Information System)과 연동되어 있기 때문에 실시간적인 각 노선 운행정보, 날씨/뉴스, 광고등의 정보제공 능력 또한 TIMS와 함께 이루어 진다. 특히 E231계의 그린샤(특실)에는 교통카드인 Suica 단말기를 각 좌석에 설치해 입력된 정보를 TIMS로 손쉽게 확인할 수 있는등의 기능이 특징이다.

- 고장시 자동적인 백업은 기본이며 특히 신형 E233계 전동차는 각 전기기기가 이중화 되어 있기때문에 상황에 따라 스스로 판단하여 백업을 실시한다.

TIMS는 채용된 운영회사에 따라 TICS(나고야철도, JR서일본), OTIS(오다큐전철)이라 불리며 이와는 별도로 니이가타 트랜스에서 개발한 DICS라는 시스템도 있는데, 이는 엔진의 전자제어(커먼레일, 혹은 ECU)기능 또한 가지고 있는것이 특징이다.

[Techno_H]

좋은 내용 잘 읽었습니다. TCMS가 TGIS에 비해 좀 더 제어범위가 넓고 자동화되어 있다는 개념적인 부분까지만은 알고 있었지만, 상세한 기능에 대해 정리된 글을 읽으니 더욱 좋네요. ^^

[유일수]

틸팅열차 시운전할때 운전실에서 화면을 볼때 항상 신기하고 궁금했는데 좋은 정보 감사합니다... 역시 철도동회회 카페는 최고입니다... ^^ 감솨~

[해피네]

좋은내용 잘보았읍니다

[철도짱짱맨]

궁금한게 있는데요 서문에 오통과 방지장치와 연동되다? 무슨 뜻인가요,,,?