Andaldo STS는 이탈리아의 새로운 고속/고용량 철도 네트워크에 필요한 2개의 확장성이 뛰어난 CompactPCI 시스템 플랫폼을 개발했다. 이들 플랫폼은 신호원과 중앙통제장치 사이에 중요한 물리적 접점을 담당하는 운영자 인터페이스와 연동, 알람 보고를 위한 중앙사령장치다. 이 두 가지 시스템을 위해 Ansaldo는 뛰어난 성능과 신뢰성을 제공하면서 비용상의 이점과 확장성을 함께 제공할 수 있는 임베디드 하드웨어 플랫폼을 찾고 있었다. 최적의 플랫폼을 찾는 중에 Andaldo는 Sanval Electronic과 임베디드 컴퓨팅 전문 기업인 Kontron의 도움을 받았다
[Kontron Ingrid Einsiedler 마케팅 매니저]
[번역 : MDS테크놀로지 고영화 차장(youngwha@mdstec.com)]
이탈리아의 신규 고속/대용량 철도 네트워크는 전후 이탈리아에서 실시되는 가장 대규모 프로젝트라고 볼 수 있는데, 이탈리아의 큰 도시들을 직접 연결하는 선로의 신설 네트워크로 이뤄진다. 이탈리아의 철도는 북서부의 토리노(Turin)에서 남서부의 살레르노(Salerno)를 잇는 국가의 중심축 위에 이미 유럽 철도 수송 관리 시스템/유럽 열차 제어 시스템(이하 ‘ERTMS/ETCS’) 레벨 2를 적용한 바 있다. 이는 순수하게 이탈리아에서 디자인하고 개발해 EU의 신규 고속 네트워크를 위한 공통 참조 표준으로 채택된 시스템이다.
이 시스템은 사람의 실수 가능성을 차단하고 열차의 이동 중에도 끊임없는 제어를 보장한다. 결과적으로 최고의 속도에서 최고의 안전도를 낳았고, 불과 몇 분 간격으로 열차들이 빈번하게 교대 운행할 수 있게 해줬다. 이탈리아는 여타 대안 체계 없이 ERTMS 레벨 2를 철도의 유일한 신호체계로 정착시키기로 결정했다. ERTMS 레벨 2는 선로 쪽에 조명신호가 필요 없어 의미 있는 비용 절감을 이뤘고 수송 능력에 있어서도 의미 있는 성과를 가져왔다.
컴퓨터 기반 경로 관리
Ansaldo STS가 책임지고 있는 여러 기술 시스템의 중에 하나는 신설 HS/HC 선로에 대한 경로 관리 시스템을 들 수 있다. 경로 관리 시스템은 신호 보안 기능을 갖추고 있으며, 최근에는 선로의 중앙사령장치에 설치된 단일화된 중앙 고정 장치를 포함한다. 중앙사령장치는 역들에 설치된 현장 장치들을 관리한다. 고속의 광 네트워크로 서비스 지역들과 연결된 중앙사령장치는 내부 운영장치 관리와 선로상의 모든 기술적인 장치들에게 진단 정보를 전달한다.
Ansaldo는 운영자와 중앙사령장치 간의 아주 중요한 물리적 인터페이스인 운영자 인터페이스를 개발하기도 했다. 이 운영자 인터페이스는 원전의 운영 장치에 견줄 만하다. 여러 개의 디스플레이 패널들에 가시적인 피드백을 주고, 필요시 운영자가 중요한 명령을 입력할 수 있도록 해주기 때문이다.
중앙사령장치 캐비닛
중앙사령장치 캐비닛은 다양한 셋업과 장소에 쉽게 도입될 수 있도록 확장이 가능한 플랫폼으로 디자인됐다. 캐비닛은 통제지역에 대한 연동, 감시와 진단을 망라해, 중앙연동장치, MMI를 갖춘 적어도 2개의 이중화된 ART와 외부 감시 시스템과의 링크들로 구성된다. 중앙사령장치는 CIU와 MMI가 연결된 보안을 갖춘 랜과 진단 및 운영 정보를 위한 개방된 랜을 가지고 있다.
안전의 핵심인 CIU는 중앙사령장치의 심장으로 연동과 폐색 제어를 담당한다. 중앙사령장치는 운영자와 (사람이나 자동 조정) 필드에 설치된 장치들을 통제 제어하는 현장 장치와 계속 통신한다.
ART 시스템은 설치 유형에 따라 충분히 설정을 변경할 수 있고 연동시스템의 서버 역할을 수행한다. ART 기능은 역사 설비에 일반적인 안전 기능을 포함하지 않아 ‘Non Vital’이라고 부른다. 대신 시스템 진단, 이벤트 기록, 신호기와의 연동 그리고 통제시스템과의 연결을 위해 역 운영에 반드시 필요하다.
ART는 기본/접속 두 가지 유형 중 하나에 속하게 된다. ART의 중심인 기본 기능은 안전의 핵심인 커뮤니케이션을 위한 모든 설비, 경보 발생, 통계 분석, 저하된 상태 처리, 이벤트 기록과 프로세스 감시 등을 포함한다. 인터페이스 기능은 다른 서브시스템과 함께 원할 경우, 설치 유형에 따라 포함하거나 요구에 따라 변형할 수 있다. 다른 서브시스템과 함께 기능을 수행하는 인터페이스는 설치 유형에 따라 그대로 두거나 요구에 따라 변형할 수 있다.
중앙사령장치 캐비닛 구성 Andaldo의 CompactPCI 기반의 새로운 QMR(4중화) 안전의 핵심은 2개의 이중화된 CompactPCI 서버로 구성된다(하나는 온라인, 나머지는 백업). 각 서버는 2개의 Kontron CompactPCI 프로세서 보드를 장착하고, 몇 개의 통신용 보드들과 필수적인 워치독 기능을 갖추고 있다. 통신용 보드들은 외부와의 통신과 CPU와의 데이터 교환을 제어하는데 필요하다. 서로 다른 플랫폼 기술을 사용해야한다고 명시된 안전성 요구 때문에 프로세서 보드 하나는 인텔 펜티엄 M 기반이고 다른 하나는 AMD Geode 기반이다. 2개의 프로세서 보드의 결과가 일치하지 않을 경우, 워치독은 랙으로 가는 전원 공급을 차단하고 백업시스템으로 대체하도록 한다. ART 시스템은 동일한 CompactPCI 서버로 구성되는데 이 경우에는 2개의 인텔 펜티엄 M 프로세서 보드를 장착했다. 이 둘은 스위치보드와 전원보드로 연결돼 있다. ART 시스템은 경보, 저장, 원격 제어 기능들을 수행하고(ART), 선택적으로 두 번째 ART를 통해 진단과 유지보수 그리고 분류 기능(DMS)을 맡기도 한다. 이 시스템이 개발됐을 때, Sanval은 인텔 펜티엄 M을 장착한 Kontron의 CP306를 활용했다. CP306의 사양을 살펴보면 최대 1.8GHz CPU, 최대 1GB DDR SDRAM, 내장 3D VGA 컨트롤러, 2×USB 2.0, 1×FE, 1×GbE를 지원한다. 후면 I/O에는 2×USB 2.0, 1×FE, 2×COM, VGA, E-IDE 포트들을 갖추고 있다. |
운영자 인터페이스
Andaldo STS가 도입한 운영자 인터페이스는 운영자와 중앙사령장치 간의 핵심적인 물리적 인터페이스다. 운영자 인터페이스 대신 각 신호원의 데스크에서 핵심 명령어나 일반 제어 신호를 입력하기 위한 중요한 시스템으로 기능적인 키보드가 있다. 핵심 명령어들은 신호수가 특수한 제어신호를 보낼 수 있도록 해준다. 제어 신호의 반복이나 표시는 신호원이 눌린 키를 확인할 수 있도록 운영자의 터미널 인터페이스에 나타난다. 시스템은 원격 비디오 감시, 승객 대상의 오디오 방송과 안내 혹은 선로 감시 등과 같은 보조 서비스들과 기능을 관리할 수 있다.
운영자 인터페이스 구성
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운영자 데스크의 중앙 시설물에 놓여있는 CompactPCI 랙은 2개의 이중화된 Kontron의 CP306과 PSU(전원 공급 모듈), 데스크와 신호망을 연결하기 위한 스위치 모듈, 그리고 워치독 회로를 갖추고 있다. 여러 신호원이 있는 통합 운영 환경에서 46인치 와이드 스크린 패널은 선로의 상태 정보를 나타내준다. 24인치의 작은 디스플레이 패널에 나타나는 그래픽 인터페이스와 연관된 조직도의 축소판은 운영자가 감시 하에 보낸 핵심 명령어들의 효과를 추적할 수 있도록 해준다. 두 시스템에 대한 높은 요구사항들
두 시스템에 대한 요구사항들은 3가지 결정적인 요소들인 높은 효율, 신뢰성 그리고 확장성에 따라서 우선적으로 결정됐다. 오랜 시간 공급이 가능해야 함은 철도 설비의 예외적인 장기 서비스 기간을 고려할 때 보장해야 할 또 다른 이슈였다. 게다가 Ansaldo STS는 쉬운 물류와 비용 절감을 위해 COTS가 가능한 플랫폼을 원했다. 여기에 안전성 요구는 두 시스템에 대해서 이중화된 하드웨어 배치를 명시했다. 중앙사령장치의 안전성 핵심의 경우, 안전성 요구사항은 컴퓨팅 코어에 있어 서로 다른 플랫폼을 이용하도록 추가 명시했다.
어떤 형태의 선로에나 쉽게 적용할 수 있어야 한다는 것을 보장하기 위한 시스템 플랫폼의 융통성 또한 요구사항이었다. 바퀴의 정지 마찰력, 선로 속도나 궤간 게이지의 형태에 상관없이 장착이 가능해야 하고, 수많은 역과 다양한 길이의 선로들에서 제어할 수 있어야 했다. 제어의 경계는 시스템에 좌우되는 곳이 아니라 소유주가 운영상의 이유로 원하는 곳에 위치해야 한다.
열악한 환경에서의 운영자 인터페이스에 필요한 추가적인 요구사항에는 적어도 4개 이상의 디스플레이 패널을 지원하기 위한 멀티스크린을 가지는 공간 활용이 뛰어난 설계도 포함돼 있다. 또한 모든 케이블링은 시스템 뒤쪽에서 이뤄져야 했다. 하지만 3U 그래픽은 시장에서 드물 뿐 아니라 후면 I/O를 지원하지 않는다. 그래서 그래픽 보드와 모든 새로운 후면 I/O 모듈 디자인이 필요했다.
어떤 하드웨어 플랫폼이 가장 적합할까?
이 2가지 시스템을 위해, Ansaldo STS는 표준화돼있고 오랜 기간 공급이 가능하면서 비용 절감 효과가 뛰어난 플랫폼을 찾고 있었다. 또한, COTS 형태가 가능하면서 다양한 활용에 도입하기에 적합한 플랫폼이어야 했다. 최적의 솔루션을 찾던 중 Ansaldo STS는 비즈니스 파트너인 Sanval Electronic에 조언을 구했다. 확장이 쉽고 강한 시스템 콘셉트뿐 아니라 높은 대역폭과 가용성에 대한 요구사항에 따라 최적의 선택으로 CompctPCI 기술을 가진 플랫폼 구성으로 결정하게 했다. PICMG가 스펙을 정하고 폭넓게 자리 잡은 CompactPCI 표준은 이전의 VME 기술과 비교해 저렴한 비용으로 PCI 버스의 성능에 높은 가용성, 신뢰성, 고성능, 그리고 유지보수 및 업그레이드의 편리성을 더했다. 이는 CompactPCI 제품들이 대량 생산돼 범용적으로 활용 가능한 실리콘 제품을 주로 이용하기 때문이다.
최적의 하드웨어 제조업자를 찾다
하드웨어 품질에 대한 높은 요구사항들로 인해 모든 하드웨어 제조 회사가 적합하진 않았다. 이상적인 제조 회사는 사전에 19인치 랙에 통합된 최고 품질의 Compact PCI 파트들을 공급할 수 있어야 할 뿐 아니라, 프로젝트 관리의 부담을 줄여주도록 하나의 공급원에서 다른 플랫폼 기술을 적용한 CPU 모듈까지 제공할 수 있어야 했다.
중요한 부분은 운영자 인터페이스 랙 후면에서의 멀티스크린 지원 문제도 있었다. 이것을 지원하기 위해서는 그래픽 보드를 완전히 새로 디자인하는 등의 일부 커스터마이징 작업이 필요하기 때문에, 하드웨어 제조업자는 대규모 ODM(Original Design and Manufacturing) 서비스 공급이 필요했다. Sanval과 Ansaldo는 Kontron이 폭넓은 COTS 하드웨어 포트폴리오와 철도 장비를 위한 맞춤형 전문지식을 공급할 수 있을 뿐 아니라 새로운 디자인 요구까지 맡을 수 있어 하드웨어 공급에 최적의 비즈니스 파트너라는 것을 알았다. 이 모든 사항 외에도 Kontron은 One-Stop-Shopping의 편리함과 시간 절감효과를 제공한다.
