ATS

신호기1.jpg

Auto Train Stop의 약자로, 폐색(차량간격)을 신호기에 의해서 조절하는 방식이다. 넓은 의미에서는 열차자동방호장치에 해당하나, 특정한 기술규격을 통칭하는 이름으로서 ATS가 사용된다. 현재 우리나라에서는 서울지하철 1, 2호선과 대개의 코레일 운영 노선에서 사용한다.

1 역사[편집]

기계식 Train Stop

기관사의 급병, 이상 등 인적 오류로 인해 정지신호를 돌파해 버리는 신호모진의 문제는 철도 신호가 보급된 초기부터의 문제였으며, 이를 해결하기 위한 시도는 일찍부터 있어왔다. 프랑스러시아 철도에서 19세기 말에 비슷한 장치를 개발하여 적용하였던 바가 있다.

이런 종류중에서 Automatic Train Stop이라는 이름으로 상용화된 것은 미국 유니언 스위치 앤 시그널 사에서 보스턴 고가철도에 공급하여 1901년에 설치된 것으로, 전형적인 기계식 열차정지 장치였다. 이 장치는 철도 차량 하부에 공기제동과 연동되는 트립 밸브를 설치하여 두고, 정지 신호에 연동하여 돌출되는 지상측의 접촉자가 이 밸브를 타격하여 제동을 동작하도록 하는 방식으로, 미국은 물론 독일의 S-Bahn이나 일본의 지하철 등지에서도 20세기 초에 사용되었다.

이후, 2차대전 이후에 발전된 전기전가 기술에 기반하여 기계식 동작을 전기회로로 대체하는 방식이 시도, 보급되기 시작하였다. 여러 국가의 열차방호 장치는 이런 시도에서 비롯되었다. 특히 일본에서는 1962년 발생한 미카와시마 사고를 계기로 기존에 전동차 운전구간 등에 제한적으로 적용되던 자동 경보장치를 전 노선에 설치하고[1], 여기에 확인취급이 없을 경우 제동 동작을 하도록 하는 이른바 자동열차정지장치, 현재의 ATS를 개발하여 보급하게 된다.

한국에서는 철도청에서 관광호 객차와 전용의 기관차를 도입, 고속운전을 추진하면서 도입되었다. 1968년도 추경예산경부선 ATS설치 예산이 반영되어 그 설치가 개시되었으며[2], 1969년 4월 5일부터 경부선 전 구간에는 지상자를, 그리고 40대의 기관차에 차상장치 설치를 완료하여 그 사용을 개시하였다.[3] 당시에 도입된 장치는 일본 국철에서 사용되고 있던 ATS-S형으로 점제어식에 해당하는 장비였다.[4] 그러나, 경부선 정도에 설치를 계획하던 ATS는 1969년 1월 31일에 발생했던 천안역 열차 추돌 사고가 크게 물의를 빚으면서, 그 적용노선의 확대 압력을 받게 되어 주요 간선에도 설치가 추진되었다.[5]

이후 1974년에 서울 지하철 1호선이 개통되면서, 현재 지하철 및 한국철도공사 광역철도에서 사용하고 있는 4현시 ATS방식이 처음으로 도입되었다. 이 방식은 정지 신호(R)가 2구간에 걸쳐 연달아 현시되는 방식으로 이른바 정지신호 중복 방식(R-LAP)라 불리웠다. [6]

한편으로, 5현시 ATS방식은 한국철도의 독자적인 방식으로 1987년에 경부선에 처음으로 적용되었다.[7] 이 방식은 3현시에서 쓰이던 점제어방식을 탈피하여, 확인취급 후에 재가속하여 지정된 속도를 초과할 경우에도 동작하는 속도조사식이 적용되었으며, 또한 3현시 및 4현시 구간에서도 호환 동작할 수 있도록 개발되었다. 이후 이 방식은 주요 간선구간에 확산 적용되면서 표준으로 자리매김하게 되었다.

여기서 더 나아가 2003년에는 청각 경고만 제시되던 차상장치의 불편함을 개선한 "정보형 ATS"(ATPS)가 개발되었다. 차내 모니터에 전방 신호가 현시되는 차내신호폐색식을 도입하여 고속화에 한걸음 더 다가섰다.[8]

2 종류[편집]

아래 구분은 주로 일본 철도산업에서 기인한 것이다. 한국의 경우는 3현시형이 점제어식(KTX 운행시 속도조사식)이고 4현시 및 5현시에서는 속도조사식을 적용하고 있으며, 근래 주요 간선은 ATS와 별개인 차상연산식으로 업그레이드했다.

  • 점제어식
    정지 신호에서 지상자를 통과할 때만 반응한다. 신호기 현시 형태와 상관없으며, 기관사가 확인취급시 비상제동조차 하지 않는 가장 기초적인 형태. 이때 해당 신호기에 따라 동작하는 지상자는 상당 거리를 떨어져서[9] 설치되어, 다음에 설명하는 각 방식과 달리 동작 방식이 약간 다르다. 정지신호를 넘어서더라도 확인취급으로 경보를 무력화할 수 있기 때문에 현재는 주로 기존 단선 구간에만 유지되고 있다시피 하다.
  • 속도조사식
    가장 최근에 지상자에서 받은 속도값과 현재 속도값을 비교하여 과속일 경우 비상제동을 취급하는 형태. 속도값을 기억해서 차량이 지정 속도를 넘는 경우에도 동작하며, 정지신호에 대해서도 일단 확인취급을 하더라도 지상자로부터 새로 속도 업데이트를 받아야만 제한이 해제되는 등 점제어식 보다는 안전이 확보되어 있다. 한국에서는 전동차 운행 구간의 4현시 신호구간 및 경부선 등의 5현시 신호구간의 ATS는 동작방식의 일부 차이가 있으나 모두 속도조사식이 적용되어 있다.
  • 패턴조사식
    속도조사식에서, 과속할 때 비상제동 대신 적정속도까지 상용제동을 취급하는 방식.

3 동작[편집]

3.1 원리[편집]

ATS 지상자 위를 차량이 통과할 때 차상자에서 송출된 주파수가 지상자에 수신되면, 신호기의 현시상태에 맞춰 주파수를 변조 송출한다. 이를 차상자가 수신하면 해당 주파수에 맞는 신호상태를 인식하여 차량을 제어하는 방식.

신호기와 연동되므로 신호기 종류에 따라 작동이 다소 상이하다. 특히 3현시 신호기 운용 구간의 경우 점제어식을 사용하기 때문에 정지 신호 외에 ATS 신호 발신이 없다. 단, KTX가 운행하는 3현시 구간은 정지 신호에 한해 속도조사식을 적용하여 신호모진시 특수신호를 취급해야 한다.

"절대정지"의 경우, 신호모진을 위해 확인취급 이외의 특수 신호를 추가로 취급해야 하는 신호를 말한다. R-LAP이 적용된 4현시 구간에 적용된다. 통근형 전동차의 경우 5현시 구간에서도 4현시처럼 동작한다.

한국철도공단 시설 기준
절대정지(R0) 정지(R) 경계(YY) 주의(Y) 감속(YG) 진행(G)
3현시 0km/h ATS 동작 없음
4현시 0km/h 15km/h 25km/h ATS 동작 없음
5현시 0km/h 25km/h 65km/h 105km/h 지시속도

이외에 일본의 호쿠에쓰 급행 호쿠호쿠선, 게이세이 전철 스카이라이너 운행 구간 중 나리타 고속철도 액세스 소유 구간에서는 녹색 2개(GG)로 130km/h 이상 주행이 가능한 '고속진행'이라는 신호를 사용하기도 한다.

역방향 신호장치가 있는 경우, 신호기는 적-녹의 2현시로 운영되나 지상자 발신신호는 일반 신호와 동일하게 적용된다.

3.2 위반시의 동작[편집]

정지 신호가 현시되어 있는 신호기의 지상자를 통과하거나, 신호가 지시하는 속도 이상으로 지상자를 통과하는 경우에는 일정 시간 이내에 감속을 위한 조작을 하거나, ATS 확인버튼을 누르는 등(확인취급) ATS에 의한 비상정차를 막을 수 있도록 되어 있다. 단, 정지신호를 넘어가는 경우나 절대정지 지상자를 통과하는 경우 바로 비상정지하기도 한다(4현시 및 5현시). 5현시 ATS는 확인 취급을 하더라도 다음 지상자까지는 해당 구간의 신호 속도 이상으로 가속할 수 없도록 보안조치가 되어 있다.

한편 이렇게 속도초과로 지상자를 통과하면 운전실 내에 경종이 울리게 되며, 만일 확인취급을 하지 않았거나 절대정지를 통과했다면 재차 경종과 함께 에어 빠지는 소리가 나면서 비상제동이 체결된다. 워낙 강렬한 경험인지라 기관사들의 은어로 "똥 밟았다"고까지 할 정도.

4 특징[편집]

  • 높은 신뢰성
    신호기 + 궤도회로 + 연동장치만 설치하면 되므로, 설계와 장비 등이 보수적이라 신뢰성이 높고 ATC라던가 ATO에 비해 비교적 간단하고 저렴?하게 설치할 수 있다. 또한 신호보안장치가 고장이더라도 자동폐색식에 의거 신호기를 보고 운전할 수 있으므로 다른 신호방식에 비해 지연이 확대될 가능성이 적다.
  • 물리적인 제한
    신호기에 의해 열차 및 폐색을 결정하므로, 연속적인 속도의 제어가 불가능하다. 예를 들자면 4현시 노선의 경우, 신호에 따라 0(R) - 45(Y) - 65(YG) - Free(G)의 4단계를 갖는 데 비해, ATC의 경우 0-25-40-60-70-80의 6단계로 조금 더 세부적인 속도제어가 가능하고, ATP에선 멈춰야 할 지점만 기억해두면 최대 속도로 달릴 수 있으며 감속제어도 연속적이다.
    또한 신호기와 함께 설치된 지상자를 통과할 때에만 차량의 제어가 가능하므로, 같은 거리에서 신호기의 간격이 넓으면 넓을수록 차량을 많이 투입할 수 없고, 속도제어를 세분화하려고 할 경우 신호 현시 종류를 늘려야 하므로, 신호의 인식도가 떨어져 신호모진의 위험성이 증가한다. 한국의 경우 속도조사식 구간에 "정보형 ATS"를 도입하여 차상연산식의 장점을 일부 가져왔다.
  • 낡은 방식
    점제어식 ATS의 경우는 경보 이후 확인취급(제동 동작 및 확인버튼 동작)으로 보안동작이 해제되고 이후 재가속을 하더라도 이를 방어하지 못한다. 그 결과 습관적으로 확인취급 후 운행할 경우 ATS의 방호기능이 무력화되는 문제가 생긴다. 또한, 확인취급을 제대로 하지 않을 경우 무조건 비상정차를 하게 되므로, 지연이 발생할 가능성이 크다.
    열차가 고속으로 달릴수록 기관사가 신호를 관찰할 수 있는 시간이 줄어들어 신호를 보기 힘들다. 즉 ATS로 달릴 수 있는 속도에 한계가 있다는 것이며, 이를 개선하기 위해 열차자동방호장치가 등장했다.

5 설치현황[편집]

5.1 광역전철[편집]

5.2 일반철도[편집]

고속선을 제외하면 거의 대부분의 노선에서 사용중이다. 참고로 노선명 옆의 (P)는 전 구간 ATP 겸용노선, (p)는 일부 구간 ATP 겸용노선이다.

  • 경부고속선 : 금천구청 ~ 광명 간에서만 광명셔틀 열차의 운행을 위해 사용중.
  • 경부선(P)
  • 호남선(P)
  • 전라선(P)
  • 장항선(p)
  • 경북선
  • 중앙선(p)
  • 동해선(p)
  • 경전선(p)
  • 경원선(p)
  • 영동선(p)
  • 태백선
  • 경의선(p)
  • 경춘선(P)
  • 충북선
  • 경인선
  • 안산선
  • 기타 지선노선

6 같이 보기[편집]

  • KR S-07020 열차자동정지장치, 국가철도공단, 2015.07.

7 각주

  1. ATS-B(궤도회로 방식) 또는 ATS-S(지상자 방식)라고 부르지만, 실은 당초엔 경보기능만 있고 정지 기능은 없는 장치였으며, 이후 자동정지 기능을 추가하면서 ATS의 이름을 부여받았다.
  2. "추예, 국회본회의 상정". 매일경제 1968년 6월 29일 보도
  3. "열차자동정지장치 경부선 전구간 설치". 동아일보, 1969년 4월 5일 보도.
  4. "열차자동정지장치 ATS 「철마 사고」의 안전변". 동아일보, 1969년 2월 11일 보도.
  5. "강 교통 불러 추궁". 동아일보 1969년 2월 1일 보도.
  6. "수도 서울의 대동맥이 뚫린다". 동아일보, 1974년 4월 10일 보도.
  7. '세계유일의 5현시 ATS가 탄생하기 까지'[1]
  8. 기존선 속도향상과 선로용량 증대를 위한 정보형 ATS 차상장치 개량, 2003 학술대회논문집, Pp.456-461, 한국철도학회, 2003.05.
  9. 약 800m 정도. 경보음 동작 후 확인취급 대기 시간만큼의 주행거리+비상제동 동작시의 제동거리+신호기까지의 여유 거리를 합친 만큼이다.