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로봇 열차라는 것은 마치 영화 속 이야기 같지만 현실 속 이야기입니다. 호주에서 광물 등의 자원을 취급하는 리오 틴토와 히타치레일 STS과의 협창(協創)*으로 중량 화물 수송 시스템 ‘AutoHaul™’을 개발해 세계 최초의 무인 화물열차 주행을 실현했습니다. 무인 화물열차는 지금 이 순간에도 호주에서 광산에서 항구까지 수천㎞를 달리고 있습니다.

안전하고 효율적인 화물 수송은 지역 번영에 꼭 필요합니다. AutoHaul™의 개발은 전 세계 중량 화물철도 업계에 큰 전환기가 되었습니다. 중량 화물 수송과 자원 산업의 미래를 바꾼 화물철도의 자율 주행화 프로젝트의 힌트가 된 것은 무인 운행 지하철이었습니다. AutoHaul™를 통해 운행 시간과 기관사의 이동 거리를 줄이고 더 높은 안전성 추구와 업무 효율 개선을 실현하고 있습니다.

동영상: AutoHaul™: Creative collaboration between Hitachi Rail and Rio Tinto - a Global First in Freight Rail Automation

사례 개요

  • 과제
    장거리 중량 화물 수송 열차를 자동화하여 업무의 효율성, 안전성, 경제적인 지속 가능성을 향상시킬 것.
  • 솔루션
    리오 틴토와 히타치레일 STS에서 선정한 멤버가 국경을 초월하여 6년 이상 협력해 자율주행 기술 프로그램인 AutoHaul™를 개발, 실용화했다.
  • 성과
    2018년 7월, 2만 8천 톤의 철광석을 실은 무인 열차가 채광장에서 항만 시설까지 280㎞를 달려 자율주행을 통한 첫 주행을 성공. 매년 150만㎞를 자동차로 이동하던 운전사의 이동을 삭감한 것으로 효율성이 향상, 종업원의 안전성도 개선되었다.
  • 전망
    AutoHaul™는 협창(協創)*과 고도의 디지털 기술을 통해 구현된 새로운 솔루션으로 앞으로도 더욱 새로운 안전성과 업무 효율화를 추구해 나 갈 것이다.

과제

철도 시스템의 자동화를 위하여

리오 틴토는 200량 이상의 화물열차를 기관차로 견인해, 16곳의 채광장에서 4곳의 항만 시설로 1,700㎞ 이상의 거리를 주행해 철광석을 운반하고 있습니다. 화물의 하역을 포함하면 광산과 항구를 왕복하여 전체 운행을 마치기 위해서는 약 40시간이 걸립니다. 또한, 중량 화물열차의 운행을 위해서는 기관사가 근무 교대를 위해서 연간 합계 150만㎞ 이상을 자동차로 이동해야 합니다.

리오 틴토 철광석 부문의 아이반 베라 씨는 “필바라와 같이 먼 지역을 포함한 규모의 철도망을 자율주행화해 업무의 안전성과 효율을 개선하는 것이 과제였다”라고 합니다.

※필바라 지역은 호주 웨스턴오스트레일리아주를 9개로 나눈 지역 단위 중 하나

솔루션

리오 틴토와 히타치레일 STS의 협창(協創)*으로 중량 화물 수송의 미래가 바뀐다

히타치레일 STS는 자율 주행을 위한 시험과 연구를 본 프로젝트 이전부터 시행하고 있었습니다. 그리고 2010년, 광산 철도망의 완전 자율 주행에 필요한 신호, 통신기기, 열차의 제어·감시 시스템, 자동화 시스템 등을 개선해 AutoHaul™를 실현하기 위해서 리오 틴토와 제휴를 맺고 통신 시스템과 인프라 관리 기술을 제공했습니다. 개발 시에는 호주, 미국, 이탈리아, 프랑스 등 멀리 떨어진 지역에 있는 전문가들이 각 연구소를 같은 환경으로 정비하여 연구를 실시했습니다. 그리고 자유롭게 정보를 공유함으로써 세계 최초※의 시스템을 실현했습니다. 이는 ‘기술 혁신 프로젝트’인 동시에 많은 전문가들이 시차와 거리를 극복하여 단결한 협창(協創)* 프로젝트이기도 했습니다.

AutoHaul™는 전체 차량의 정확한 위치, 속도, 진행 방향을 계측하는 드라이버 모듈을 각 열차에 탑재했으며, 그 정보는 인터넷을 통해 1,500㎞ 떨어진 퍼스에 있는 중앙관리센터에 자동 전송됩니다. 그 관리센터의 기능도 개선되어 열차의 안전 주행을 자동으로 제어·감시하는 60개의 무선기지국이 선로 옆에 설치되었습니다. 또한, 40개 이상의 건널목을 개량하고 CCTV 카메라(감시 카메라)도 도입했습니다.

또한, 열차 자동 운전 장치(ATO)의 인터페이스 소프트웨어를 통해 완전 자율주행으로 열차를 제어할 수 있게 되었습니다. 나아가 건널목 보호장치를 설치하여 안전성을 높였습니다. Hi-Rail(선로의 궤도를 검사하고 측정하는 특별한 장치)에는 위치추적장치가 장착되어 전방의 안전 확인을 위한 주행 허가 위치정보 등을 전달하는 자동 열차 방호장치도 설치되었습니다. 이와 함께 현지 통신 시스템과 인프라 기술의 엄격한 규제 기준에 맞추기 위해 AutoHaul™는 정밀하게 개발되어 유럽전기표준화위원회(CENELEC)의 국제안전규격에 준거하여 호주의 전국철도안전규제기관(ONRSR)으로부터 인가를 받았습니다. 이러한 신기술을 통해 고도의 안전 대책과 업무 효율화를 실현했습니다.

※2018년 7월 시점

성과

세계 최초의 중량 화물열차 시스템의 자율주행화 실현

2018년 7월, 톰프라이스 광산에서 케이프램버트항까지 280㎞ 거리를 2만 8천 톤의 철광석을 실은 열차가 처음으로 완전 자율 주행으로 운행되었습니다. AutoHaul™ 덕분에 지금까지 기관사 교대에 20분씩 걸렸던 시간을 줄일 수 있게 되어 1회 운행시 약 1시간을 단축할 수 있었습니다. 나아가 기관사 근무 교대에 소요되었던 연간 합계 150만㎞분의 자동차 이동 거리를 삭감해 종업원의 업무 방식과 안전성도 개선되었습니다. 세계 최대 철광석 산지인 웨스턴오스트레일리아주 필바라에서 운행 시간과 기관사의 이동 거리를 줄여 효율성과 경제적인 지속 가능성이 향상된 것은 큰 성과였습니다.

리오 틴토의 베라 씨는 “이 프로젝트의 실현을 통해 생산성 개선, 시스템의 유연성 향상을 도모할 수 있었습니다”라고 평가했습니다.

히타치레일 STS의 프로덕트 매니저인 로즈린 스튜어트는 “이 프로젝트가 성공한 이유 중 하나는 프로젝트 멤버입니다. 2012년의 프로젝트 시작 당시부터 지금까지 멤버가 거의 바뀌지 않았습니다”라고 말했습니다. 리오 틴토와 히타치레일STS은 앞으로도 새로운 시스템 개선을 위해 계속 협창(協創)*해 나갈 것입니다.

전망

화물철도 기술의 새로운 무대를 향해

AutoHaul™는 호주뿐만 아니라 전세계 기업에서 철도 운영 사업의 지침이 되고 있습니다. 이 장거리 중량 화물 수송 열차의 자동화는 향후 화물 철도의 발전에 빼놓을 수 없는 대응이라 할 수 있을 것입니다.

“전 세계 수송과 인프라 사업의 개발자에게는 자극적인 도전이었습니다. 자율주행 실적을 쌓으면서 계속 개발해 갈 수 있다면 새로운 시스템 통합으로도 이어질 것입니다”라고 히타치레일STS의 화물 부문 대표인 미켈 플래키오라는 말합니다.

리오 틴토는 AutoHaul™를 더욱 개선하기 위해 히타치레일 STS와 전략적 파트너십을 맺었습니다. AutoHaul™개발에서 이루어진 협창(協創)*은 화물철도 기술의 새로운 무대를 향해 나아가고 있습니다.

*협창(協創):협력하여 창조한다.(collaborative creation)

공개일:2020년 3월(원문은 2020년 1월에 공개)
솔루션담당:히타치레일STS