영국 버밍엄대학교 연구진이 200년 넘게 사용해 온 전통적인 디자인을 개선한 새로운 첨단 철도 스위치(포인트) 기술인 리포인트(Repoint)를 연구하고 있다.

기존의 철도 스위치는 한 쌍의 테이퍼링 레일을 수평으로 밀어 한 선로에서 다른 선로로 열차를 안내하는 반면, Repoint라고 불리는 새로운 설계는 지점이 제자리에 있을 때 수동 잠금 장치를 포함하는 리프트 및 이동 메커니즘을 사용합니다.이는 스텁과 결합됩니다.스위치다양한 상황에서 이점을 제공하는 유형 레이아웃.중요한 점은 스위치가 "내결함성"을 갖추고 있어 포인트의 이동을 제어하는 ​​3개의 액추에이터 중 2개가 고장난 경우에도 계속 작동한다는 것입니다.

연구출판됨~에철도공학과팀(현재 University of Birmingham, Leeds, Loughborough 및 Network Rail 소속)이 개발한 디지털 트윈(동적 시뮬레이션 모델)에 대해 설명합니다. 이 모델은 설계가 속도와 성능에 대한 요구 사항을 충족하거나 초과한다는 것을 보여주는 데 사용되었습니다.

이 연구에서는 레일 굽힘과 물리 기반 액추에이터 및 제어 시스템 모델을 결합한 트랙 시스템 동작을 시뮬레이션하는 새로운 방법을 사용하여 스위치의 성능을 조사했습니다.시뮬레이션 시나리오에는 다음 중 하나가 포함되었습니다.정전액츄에이터를 구동하는 모터 6개 중 4개를 사용하여 단일 액츄에이터로 포인트를 원하는 위치로 들어 올리고 이동할 수 있음을 보여주었습니다.

Repoint는 2018년까지 Loughborough University에서 팀을 이끌었고 현재 Birmingham Center for Railway Research and Education(BRCCE)의 제어 시스템 엔지니어링 교수인 Roger Dixon 교수가 개발했습니다.

새로운 철도 스위치를 향한 여정은 Loughborough의 제어 시스템 연구 그룹 책임자였던 Roger가 EPSRC(Engineering and Physics Research Council)와 RSSB(UK Rail Safety and Standards Board)의 공동 요청에 응답하면서 시작되었습니다.기존 라인의 용량을 개선하는 것입니다.

용량 증가에 대한 중요한 제한 요소 중 하나가 철도 선로 전환이라는 것이 분명했기 때문에 전환을 재구상하는 프로젝트가 제안되었고 이후 자금이 지원되었습니다(콜에 대한 동료 평가에서 1위를 차지함).

Dixon 교수는 "스위치가 철도 선로 마일의 5% 미만을 차지하지만 영국에서는 지연 시간의 18%, 지연 비용의 17.5%에 기여합니다"라고 말했습니다.

팀은 기존 스위치 기술의 한계와 문제를 이해하기 위해 운영자, 유지 관리 담당자 및 설계자와 협력했습니다.

가장 중요한 발견 중 하나는 기존 스위치와 해당 감지 시스템에 내장된 "단일 오류 지점"이므로 새 스위치에는 내결함성 설계가 포함되어 있다는 것입니다.

항공기 제어 시스템에서 영감을 받아 팀은 구성 요소 3개 중 2개가 고장나더라도 작동 상태를 유지하는 스위치를 설계했습니다.

딕슨 교수는 이렇게 말했습니다.철도네트워크는 계속해서 더 많은 승객과 화물을 운송하므로 새로운 선로를 건설하는 것은 항상 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 신뢰성을 높이고 기존 경로의 용량을 활용하는 것이 일반적으로 선호되는 옵션입니다."

리포인트 작동은 기술 준비 수준(TRL) 4~5입니다.이는 테스트 트랙에서 성공적으로 테스트되었으며, 이는 기존 스위치 레일 배열과의 호환성 및 기능을 입증했습니다.연구원들은 이제 액추에이터, p-way 및 신호 인터페이스를 포함한 전체 리포인트 시스템을 설계하고 완전히 테스트하기 위해 파트너와 자금을 찾고 있습니다.

추가 정보:Saikat Dutta 외, 스위치 블레이드, 액추에이터 및 제어 시스템을 고려한 철도 선로 스위치의 동적 모델링을 위한 프레임워크,철도공학과(2024).DOI: 10.1007/s40534-023-00324-2