철도 신호 시스템의 종류와 기능

1. ATS(Automatic Train Stop, 열차자동정지장치)

가. 개요
1) 신호기 전방 일정구간에 유도코일을 설치하여 신호기의 허용속도를 초과하여 운행하는 경우 경고음을 울리고 5초 이내에 감속이 되지 않을 경우 비상제동을 체결하는 장치
2) 기관사가 확인 취급 후 정지신호를 지나서 운행할 수 있어 안전에 취약한 약점이 있다.
- 한국, 일본 내 기존선 전 구간에서 설치되어 있으며, 안전성 향상을 위하여 한국은 ATP장치(유럽표준장치)로, 일본은 ATS-P형(일본국내기술)으로 개량하고 있다.

 

나. 구성도(동작원리)
1) 지상/차상간 아날로그 주파수에 의해 정보를 전송합니다.(점 전송)
2) 운행 속도 150㎞/h(단, KTX 160㎞/h) 이상시 사용 불가(무 응동)

다. 주요기능
기관사 신호 오인 방지(안개 등 악천후 시)

 

 

2. ATC(Automatic Train Control, 열차자동제어장치)

가. 개요
1) 지상신호기의 현시상태를 확인하는데 시간적 여유가 없는 고속철도를 위하여 개발되었으며, 궤도회로를 따라 레일 또는 루프코일을 사용하여 구간별 속도정보를 AF신호로 차상장치에 전송하는 차상신호장치입니다.
2) 열차 운행속도가 낮고 운행패턴이 단조로운 일부 지하철 구간은 ATC장치의 열차방호기능 이외에 열차 정지위치와 가속, 견인력을 자동으로 제어하는 기능을 추가하여 ATO장치를 사용합니다.

 

나. 구성도(동작원리)
1) 고속열차, 지하철 등 운행패턴이 동일한 차량의 제동특성에 맞게 지상의 폐색구간을 설정하고, 구간별 속도코드를 단계별로 부여합니다.
- 동종 단일패턴 열차운행에 적합 (고속철도, 과천, 일산, 분당선 등)
2) 궤도회로 AF신호 주파수 4가지(인접, 반대선 구분)를 사용하여 디지털 정보로 전송합니다.
- 전송 데이터 : 속도정보(실행, 명령, 예고), 폐색길이, 구배정보
3) 운행속도가 허용속도 초과 시 자동으로 감속하게 되어 있습니다.

다. 주요기능
1) 고속ㆍ고밀도 운행 시 충돌사고 예방 (경부고속선 305㎞/h)
2) 궤도회로를 통한 연속적인 정보 전송

 

 

3. ATP(Automatic Train Protection, 열차자동방호장치)

가. 개요
차내신호의 지시속도에 따라 운행하는 열차가 지시 속도를 초과할 경우 감속 또는 정지시키는 열차자동방호장치로서, KTX 운행구간 등에서 적용 중인 유럽표준 차상신호시스템입니다.

 

나. 구성도(동작원리)
1) 열차운행에 필요한 각종 디지털 정보(선로제원, 신호기정보)를 발리스를 통해 차량으로 전송하며, 복합 다종 열차 운행에 적합합니다.
2) 차량의 제원(길이, 종별)에 따라 운행속도(제동거리)를 계산하고, 전방선로의 지리정보(10종)를 기관사 모니터(MMI)에 표시해 줍니다.
- 속도 초과 시 경보, 상용, 비상제동을 순차적으로 인가(단제동 사용)

다. 주요기능
1) 열차 운행간격 단축
2) 운행 속도 향상 (최대 500㎞/h - 기존 ATS : 최대 160㎞/h)
3) 안전도 향상 (지상신호→차상신호, 안전 최고수준-SIL4, 국제기준)

 

 

4. CBTC(Communication Based Train Control System, 통신기반 무선열차제어시스템)

가. 개요
궤도회로가 아닌 무선 주파수만을 사용하여 실시간으로 열차위치 검지하고, 속도 제어가 가능한 무인 무선열차제어시스템입니다.

 

나. 구성도(동작원리)
1) 열차와 지상 간에 고용량 양방향 데이터 무선통신기술이 사용됩니다.
- 2.4GHz ISM대역
2) 열차위치를 결정하고 운행속도 및 열차간격을 제어할 수 있습니다.
- 열차 최고속도 : 120Km/h 이하

다. 주요기능
1) 기관사 없이 열차운행(Driverless)
2) 운전시격 단축 (Moving Block System)
3) 선로변 현장 시설물 감소(유지보수 경감)

 

5. ATACS(Advanced Train Administration and Control System, 차세대 열차제어시스템)

가. 개요
1) 기존 궤도회로의 단점을 보완하기 위해 무선주파수와 컴퓨터 기술을 이용한 무인 열차제어시스템입니다.
2) 개발목적 : 비용(건설, 유지, 개량) 감소, 안전성 향상, 수송효율 향상(양방향, 건널목 등)

 

나. 구성도(동작원리)
1) 무선기지국 간격 : 3Km (기지국 당 12개 열차 제어)
- 열차위치 검지 주파수 : 400Mhz (대역폭 : 6.25Khz)
- 통신방식 : TDMA(지상 3W, 차상 1W, 정보전송율 576bits/초당)
2) Hand-Over(경계) 구간의 통신 제어기능 보완

다. 주요기능
1) 열차간격제어, 구배ㆍ곡선 속도제어, ATP기능
2) 건널목 제어, 고장 시 열차보호, 임시속도제한, DB 전송기능 등