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궤도신호

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      신호설비 소개

      신호설비란 선행열차의 위치와 신호조건(곡선,구배)에 따라 후속열차에 안전한허용신호(속도)를 제공하고 허용속도 초과시 자동 또는 수동으로 감속하는 안전장치 입니다.
       

      신호시설물 현황

      지하철 1~4호선 신호시설물 현황
      설 비 명 단위 총계 호 선 별
      1호선 2호선 3호선 4호선
      합 계 각종 14,468 782 7,473 3,658 2,555
      선로전환기 516 24 228 163 101
      융설장치 90 - 44 20 26
      자동폐색 ATS구간 Km 136 19 117 - -
      ATC구간 Km 148 - - 81 67
      ATO구간 Km 117 - 117 - -
      연동장치 운전조작반 개소 33 4 11 10 8
      연동장치역 개소 36 4 11 12 9
      기기집중역 개소 34 - 18 9 7
      신호기장치 지상신호기 1,267 114 842 191 120
      차상신호기 개소 2,205 - 1,077 668 460
      궤도회로 가청주파수 개소 1,557 100 662 471 324
      상용주파수 개소 484 20 188 179 97
      전원장치 측전지 74 4 30 23 17
      UPS 57 4 30 13 10
      ATS 지상자 829 126 703 - -
      미니본드(CB-BOX포함) 2,324 118 1,077 671 458
      전선로 Km 3,367 146 1,698 863 660
      기구함 896 103 608 114 71
      PDT설비 개소 238 - - 143 95
      감시장치 개소 83 5 35 24 19
       

      신호보안설비의 개요

      구성

      신호기장치, 선로전환기장치, 궤도회로장치, 연동장치,신호제어시스템(ATS, ATC, ATO), 열차종합제어장치(TTC), 열차집중제어장치(CTC), 전원장치 등
      ※ 용어설명
         - ATS(Automatic Train Stop) : 자동열차정지 장치
         - ATC(Automatic Train Control) : 자동열차제어 장치
         - ATO(Automatic Train Operation) : 자동열차운전 장치

      신호장치 기초 원리

      폐색, 폐색장치
      - 국어사전을 찾아보면 [폐색]이란 단어는“닫아막음”이며, [폐색장치]는 “철도에서 일정한 구간에 하나의 열차가 있을 때에는 다른열차가 그 구간에 들어가지 못하게 하는 장치” 라고 쓰여 있음.
      ※ 철도수송이 시작되면서 [폐색]을 확보하기 위한 최초방식은 말(馬)을 타고, 열차의 전방에서 기를 흔들면서 달리는 방식부터유래 됨.

      폐색장치가 필요한 이유
      - 열차는 자동차와 같이 급제동이 불가하며, 사고 시는대형사고가 발생됨.
       현재의 새마을열차가 최고속도인 150㎞/h에서 제동 시 평균 954m 후에 정지함.
       열차는 자동차와 같이 전방열차를 우회하여 대피운행을 할 수 없음.
       기관사가 전방 수 백미터, 지하터널 내, 악천후 시 선행열차의 이동이나 정지 상태 등 지장물을정확히 발견하고 사전 대응한다는 것은 매우 어려움.
      - 선행열차의 위치에 따라 적정 신호지시를 기관사에게 하여 감속 또는 정지하도록 조치하는 것이 [폐색장치]임.
      - 따라서 열차의 방향전환, 선로변경의 안전기능은 운전자(기관사)의 몫이 아니라 폐색장치가 수행함.
      ※ 철도의 발전은 고속, 고밀도 운전을 지원하는 고성능의 폐색장치가 없이는 불가능 함.

      폐색장치의 종류
      - 고정폐색장치(FBX : Fixed Block System)
       역과 역사이를 1개 구역(폐색)으로 분할하고 역 사이에 1개 열차만 운행 할 수 있는 신호장치(초기폐색장치)

      고정폐색장치(FBX : Fixed Block System)
      - 자동폐색장치(ABS : Automatic Block System)
       역과 역사이를 다수구역(폐색)으로 분할하고 구역마다 설치된 신호기가 자동적으로 속도를 지시하여열차운행 밀도가 향상된 신호장치

      자동폐색장치(ABS : Automatic Block System)
      - 이동폐색장치(MBS : Moving Block System)
       역과 역사이를 구역으로 분할하지 않고 선행열차와 후속열차가 상호위치 등 운행정보를 송수신하여후속열차가 선행열차를 최대한 접근 가능토록 하여 고밀도운전이 가능한 신호장치

      이동폐색장치(MBS : Moving Block System)

      장치별 기능

      신호기 장치
      모양, 색등을 이용 전방열차 위치 및 선로조건에 따라자동적으로 진행 신호부터 정지신호까지 운행조건을 지시하여 안전하게 운전할 수 있게 하는 장치

      열차진입 전 신호현시 열차진입 후 신호현시
      궤도밀착형 철도용 LED신호기
      - 투시가 용이한 궤도 중앙부에 밀착 신호기 개발
      - 고휘도 LED를 이용하여 시인성이 뛰어나도록 신소재 적용
      <지하(터널)>
      지하 터널 내부에 설치된 신호기
      <지상(차량기지)>
      차량기지 내 선로에 설치된 신호기
      <특허청 지식재산권 취득>

      · 발명의 명칭 : 선로 밀착형 철도용 신호등
      · 출원인 : 서울메트로
      · 등록일 : 2011.10.04
      철도용 신호등 특허등록증
      선로전환기장치
      열차의 운행선로를 다른 선로로 전환하는 장치
      텅 레일을 이동(전환)시키고 밀착을 유지하는 것으로 어떠한 조건에서도 열차운행 시는 기계적, 전기적으로 쇄정되어 안전하게진로를 확보하는 장치

      선로전환기장치

      신호제어시스템

      ATS장치(지상신호방식 1,2호선)
      ATS장치(지상신호방식 1,2호선)

      ATS(Automatic Train Stop)장치 : 점 제어방식
      서울메트로 1,2호선에 도입되어 운영 중인 신호장치로서 기관사가 선로변에 설치된 지상신호기 조건에 따라 그 지점에서 제공받은정보를 다음구간까지 기억하고 운전하며, 제한속도를 3초 이상 초과시는 비상제동체결로 자동정지 되어 안전사고를 예방

      지상신호기 ATS장치
       
      - 운행 현황
      ATS(Automatic Train Stop)장치 운행 현황
      호 선 별 연장운행 운전시격 개통일자
      1호선 9.9km 2.5분 1974. 8
      2호선 62.1km 2.5분 1984. 5
       
      ATS장치(차상신호방식 3,4호선)
      ATS장치(차상신호방식 3,4호선)

      ATC(Automatic Train Control)장치 : 연속제어 방식
      서울메트로 3,4호선에 도입되어 운영 중인 신호장치로서 열차운전지령을 지상장치를 통하여 전동차 Pick-Up코일에서 수신하여차내신호기에 지시된 제한속도와 실제 운전속도를 연속적으로 비교하여 안전속도를 유지하며 운행

      지상신호 송신장치 ADU:차내신호기
       
      - 운행 현황
      ATC(Automatic Train Control)장치 운행 현황
      호 선 별 연장운행 운전시격 개통일자
      3호선 37.7km 2.5분 1985. 10
      4호선 33.4km 2.5분 1985. 10
       
      2호선 ATO화 개량
      2호선 ATO화 개량

      - ATO개량 전, 후 비교

      ATO개량 전, 후 비교

      -ATO개량 효과  ※ ATO (Automatic Train Operation) : 열차자동운전장치
      ATO개량 효과
      구 분 현행 (ATS장치) 개량 (ATP/ATO장치)
      운전방식 Speed Step(속도중심 제어)
      - 절대안전거리 확보
      - 열차간 운행간격이 길다
      Distance to go(거리중심 제어)
      - 상호 안전거리 확보
      - 고밀도 운전 기능
      열차제어 다단제어 (수동 감속)
      - Free, 65, 45, 25, 0km/h
      일단제어 (자동 감속)
      - 80 ▷ 0km/h로 한번에 제동
      개량효과 - - 자동운전시스템 채택으로 1인 운전가능
      - 일단제어로 속도향상에 따른 열차운행 효율 향상
      - 무절연궤도회로/레일장대화(승차감 향상)
       
      열차 운행 중단없이 시행되는 세계 최초 신호설비 개량
      서울메트로 2호선은 순수 서울메트로만의 구간으로 매일약 100만 명의 승객이 이용하고 있으며 아침 8~9시, 교대-강남구간은 아침 출근시간 대한민국 철도 노선 중 최고의혼잡률인 223%의 혼잡률을 보여주는 것으로 알려져 있다. 2호선 순환선의 전동차의 정원은 1576명이므로, 이는 이시간동안 한 편의 전동차가 평균 3514.5명의 인원을 수송했음을 나타내 준다. 따라서 시스템 개량에 의한 운행중단은 시민편의의 입장에서는 상상할 수 없는 일이며 결국 영업운전 구간의 차단없는 시스템 개량 필요성이 대두되었다.

      서울메트로에서는 1999년도 서울시가 2호선 ATO도입방안을 확정함으로써 본격적으로 2호선 신호설비 개량 방안을 수립하여2002년부터 현장 구 신호설비들을 ATO 설비들로 교체작업을 시행하였고 현재까지 지상신호 설비 공사를 모두 끝마쳤다.이러한 일련의 복합 신호시스템 절체 공정을 최신 신호시스템으로 통합하여 개량 하되 영업 운전 구간의 차단 없이 최적의개량방안을 채택하여 시스템을 절체 함으로써 2호선 도심구간을 운행하는 서울메트로 이용승객 불편의 최소화는 물론 신호시스템신뢰성 향상을 바탕으로 완벽한 시스템 개량이 가능하도록 방안을 수립했다.

      ATO 지상장치는 차상장치의 설치가 완료되는 2020년까지 계전연동장치와 전자연동장치를 이용한 시스템 개량 시행 방안을활용하여 우리나라 지하철 역사상 최초로 신호시스템 통합 개량사업을 무사히 완료하였고 ATS/ATO궤도회로 병행 제어를 하게될 것이다. 이러한 시행 방안은 신호시스템 개량사업 적용의 큰 사례로 남을 것이다.

      신호설비 개량전 신호설비 개량후
       
      -ATS 차상장치 오동작 방지시스템 특허출원
      본 발명은 열차점유검지시스템 및 그 방법에 관한 것으로중대형 도시의 대중교통의 핵심을 차지하고 있는 지하철은 초창기 신호설비의 설치 이후 많은 발전을 이룩해 왔다. 특히 지하철의이용 목적이 인적 자원의 이동 기능에 있기 때문에 고객의 안전과 편의 서비스를 최종적으로 지향하고 있다. 이에 따라 지하철운행 시스템의 신호설비는 안전하고 고객 편의적인 시스템의 개발과 교체가 수시로 이루어져왔고 오늘날에 와서는 신호취급의편의성까지 고려된 신호설비가 등장하였다.

      최근에는 이러한 지하철 운행 시스템의 자동화를 위하여 ATS 차량을 ATO 차량으로 교체하기 위한 단계적인 차량 교체가이루어지고 있으며, 앞으로는 모든 차량이 ATO 차량으로 대체될 예정이다. 따라서 현재는 ATS 차량과 ATO 차량이 혼용투입되고 있어 ATS 신호설비와 ATO 신호설비를 혼용 운행하고 있으나, 기존 ATS 신호설비와 ATO 신호설비를 혼용운행하는 경우 ATO 신호설비의 S-본드 송출주파수(9.5~16.5㎑)에 의해 ATS 차상자가 주파수 인식 오동작(ATS주파수 범위를 벗어나는 ATO 차량용 S-본드의 주파수 범위를 인식함으로 발생하는 오동작)을 발생시켜 운행중인 ATS 차량이급정거되거나 속도가 저하되어 지하철을 이용하는 고객에게 많은 불만과 사고를 유발할 수 있는 상황을 발생시키고 있다. 그러므로이에 대한 조속한 해결을 위한 방안이 필요한 실정이다.

      따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운행열차의 궤도점유검지 및 열차의 종류(ATO 또는ATS)를 판별하여 ATS 차량이 점유된 궤도회로만 ATO 지상설비 출력정보의 송출신호를 차단시킬 수 있도록 한열차점유검지시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. 운행열차의 궤도점유검지 및 열차의 종류(ATO 또는 ATS)를 판별하여ATS 차량이 점유된 궤도회로만 ATO 지상설비 출력정보의 송출신호를 차단시킴으로써, ATS 차량의 급정거나 속도 저하로인한 안전사고를 사전에 차단할 수 있다. 또한, 기존의 설비들에 대한 교체나 폐기사항 없이 ATS 차상자에 의한 사고 발생을억제하여 ATS 차량의 정상적인 열차운행을 유도할 수 있게 되는 효과가 있다.

      * ATS(Automatic Train Stop) : 자동 열차 정지 장치
      ** ATO(Automatic Train Operation) : 자동 열차 운전 장치

      계전기부 제어부