열차제어설비의 발전
열차제어에 관여하는 시스템은 크게 ATC, ATP, ATO, ATS 등으로 분류할 수 있다
국내 철도의 열차제어시스템 중 시기 상 처음으로 도입된 것은 ATS이다
ATS-Automatic Train Stop은 즉, 의미 그대로 자동 열차 정지 창지인데
레일 중앙에 설치된 ‘지상자’에 의해 신호기에서 지시하는 속도를
초과하여 운행하는 열차에 경보 신호를 보내는 방식으로 이 경보 신호에 따라
철도의 기관사가 열차의 가속 혹은 감속을 수동으로 제어하는 방식이다
이후 ATC 장치가 도입되었다.
ATC 장치는 지상으로부터 열차의 속도, 선행 열차와의 간격, 진로의 상태 등의 정보를 수신 받아
최대 허용 속도를 계산하여 열차의 실제 속도가 허용 속도보다 빠를 경우
허용 속도 이하로 감속시켜 열차의 안전 운행을 확보하는 장치이다.
여러 종류의 ATC 시스템 중 일부 도시철도 구간에서는 ATC 기능에
열차자동보호기능(ATP-Automatic Train Protection)과 열차자동운전기능(ATO-Automaic Train system)을 추가한
시스템을 사용하고 있다
또한 일부 구간에서는 ATC/ATS를 연계하여 도입된 시스템도 있다
지상 설비가 ATC 구간과 ATS 구간으로 구분되어 설치됨으로써
두 시스템의 인터페이스를 자동 변환하여 작동하는 방식을 적용하고 있다
열차제어설비의 기능
ATS(자동열차정치장치)
ATS 장치는 신호기 전방 일정 구간에 유도 코일을 설치하여
신호기의 허용 속도를 초과하여 운행하는 경우 경고음을 울리고
일정 시간 내에(일반적으로 5초) 기관사가 감속을 하지 않을 경우
ATS는 자동으로 비상 제동을 걸어 열차를 정지시키게 되는 장치이다
기관사가 확인 후 정지 신호를 지나서 운행할 수 가능성이 있어 안전성이 취약하다
한국과 일본 내 기존 선 전체 구간에서 설치되어 있는데
안전성 향상을 위하여 한국은 유럽표준 ATP 장치로
일본은 일본 국내 기술인 ATS-P형으로 개량되는 중이다
운행 속도는 일반적으로 150㎞/h이며 KTX는160㎞/h인데 이 이상의 속도에서는
지상자가 반응하지 않거나 작동하지 않을 수 있기에 사용할 수 없다.
사용 주파수는 정지는 130Khz, 감속은 122Khz, 주의는 114Khz, 경계는 106Khz, 진행은 98Khz를 사용한다
ATC(자동열차제어장치)
ATC 장치는 지상신호기가 보여주고 표시의 상태를 확인하기에 시간적 여유가 없는
고속철도를 위하여 개발되었다
궤도 회로를 따라 레일 또는 루프코일을 사용하여
구간 별 속도 정보를 철도 시스템에서 사용되는 고주파 신호로 차상장치(제어장치)에
전송하는 방식이다.
열차 운행 속도가 비교적 느리고 운행 패턴이 단순한 일부 지하철구간에는
ATC장치의 열차 방호기능 외에 열차 정지 위치와 가속 및 견인력을 자동으로 제어하는기능을 추가하여
ATO장치로 사용하고 있다.
과천, 일산/분당선은 속도코드 방식(S-ATC)으로 궤도 회로의 오디오 신호 주파수를 사용
디지털 정보전송를 전송하고 있으며
고속철도는 디지털 방식(D-ATC)으로 전송 데이터는 속도 정보와
철도 선로를 특정 구간으로 나눈 폐색 길이 선로의 경사로에 관한 정보를 전송한다
운행속도가 허용속도 초과 시 자동으로 감속하여 고속, 고밀도 운행 시 충돌 사고 방지 할 수 있다
ATP(자동열차방호장치)
ATP장치는 차내 신호의 지시 속도에 따라 운행하는 열차가
지시 속도를 초과할 경우 감속 또는 정지시키는 열차자동방호장치로서
국내의 경우 KTX 운행에서 사용되고있으며
열차운행에 필요한 각종 디지털 정보(선로제원, 신호기정보 등)를 차량으로 전송하며,
차량의 제원(길이, 종별)에 따라 운행속도(제동거리)를 계산하기 때문에
서로 다른 크기와 무게 속도를 가진 열차가 같은 선로를 공유하여 운행하는 다종열차 시스템에 적합하다
전방 선로의 정보를 기관사 모니터에 표시하고 속도 초과 시에 경보, 기관사 제동 , 비상 제동 순차적으로 승인한다.
열자 자체에 설치된 장치를 통해 신호 정보를 수신하는 방식으로 변경되어
열차 운행간격과 운행 속도를 최대 500㎞/h까지 향상 시킬 수 있다
ATO(자동열차운전장치)
ATO 장치는 지상에서 열차의 운전 조건을 차량으로 전송하여
열차의 출발, 정차, 출입문 개폐 등을 자동으로 동작하도록 하여
기관사 없이도 운행할 수 있는 장치이다
CBTC(통신기반열차제어시스템)
기존의 궤도 회로가 아닌 무선 통신을 이용하여 실시간으로
열차위치를 인식하여 간격을 조정한다
통신 기반 열차 제어 시스템으로 속도 제어가 가능하다
우리나라에서 CBTC 운영 구간으로는 부산-김해 경전철이 있으며
또한 신분당선, 용인경전철 등이 있다.
각 열차의 위치와 속도에 따라 실시간으로 간격을 조정하는 방식을 사용하며
열차위치 인식정보를 얻기 위해 궤도 회로를 사용하기 않으며
지상 장치와 열차간 2.4GHz ISM대역 무선통신망 구축하여
열차위치 결정, 운행속도 및 열차간격 제어를 하는 것이 특징이다.
자동운행시스템으로 기관사 없이 열차운행을 특징으로 하고
열차가 특정 지점을 통과 후 다음 열차가 같은 지점을 통과할 때까지의 시간 간격을 단축하기 때문에
고밀도 열차운행이 기능하다.
설비가 비교적 간소하기 때문에 유지 및 관리비 절감 효과가 있다.