연동장치의 정의, 쇄정과 연쇄

목차

  철도 신호 시스템에서 연동장치는 매우 중요합니다. 다른 신호 보안 시스템 간 상호 연동이 있어야 안전성을 더욱 향상할 수 있으며, 더욱 빠르고 효율적인 열차 운영이 가능해지기 때문입니다. 연동장치를 이해하려면 쇄정과 연쇄라는 개념적 이해도 필수적입니다. 여기서는 연동장치의 정의에 대해 알아보고, 중요한 개념인 쇄정과 연쇄에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

본선과 측선, 신호기

 

 

연동장치의 정의 (Interlocking System)

 

  연동장치는 문자 그대로 철도 신호 보안 장치를 상호 간 연동시켜 설정된 로직에 의해 쇄정 하는 기기를 말합니다. 한정된 선로에서 최대한 많은 열차를 보다 안전하고 빠르게 운행할 수 있도록 하고 설비들의 오동작 등을 방지하도록 설계합니다. 철도 신호 시스템에는 신호기, 궤도회로 장치, 선로 전환기 시스템 등 많은 신호 보안 장치들이 있고 이 기기들을 기계적 또는 전기적으로 상호 연결하여 어떤 상황에서도 열차 충돌이나 큰 사고로 이어지지 않도록 하는 것입니다.

 

열차는 타 교통수단에 비해 정말 많은 승객을 취급하기 때문에 안전성 확보는 필수적인 부분입니다. 그렇기 때문에 열차 안전은 기관사나 관제사 등 몇 사람의 숙련도나 작업 능력에 맡길 수 없습니다. 예를 들어 '정지'를 알리는 신호를 발견하지 못하고 열차를 진행하였을 때 열차자동제어장치나 다른 폐색 장치로 열차를 정지하도록 명령하거나, 열차의 진행 방향으로 설정되지 않은 선로전환기 전방에서는 '진행' 신호가 현시되지 않도록 연동하는 방법 등이 있습니다.

 

다음에 설명해 드리겠지만, 철도에서는 'Fail-Safe'라는 개념이 중요한데 간략히 설명하면 어떤 기기가 오동작하거나 사람의 조작이 미숙하더라도 다른 보안 장치들이 어떤 상황에서도 사고가 나지 않도록 설계하는 것을 말합니다. 연동장치는 이 Fail-safe 시스템을 대표하는 장치라고 생각하시면 되겠습니다.

 

쇄정과 연쇄

 

연동장치 시스템에 대해 이해하려면 쇄정과 연쇄라는 개념 이해가 꼭 필요합니다. 쇄정은 영어로 표현하면 lock으로 신호 보안 장치를 기계적, 전기적 또는 전자적으로 동작하지 않도록 잠금 상태를 유지하는 것을 말합니다. 어떠한 기준을 설정하고 이를 충족시키지 못하면 반응하지 않도록 하는 것입니다. 

 

연쇄는 순차적으로 발생한다는 뜻인데, 열차 진행에 필요한 조건들을 가진 기기들을 서로 쇄정 관계에 설정하는 것을 말합니다. 예를 들면 차내신호에 '진행' 신호를 보내기 위해서는 궤도회로 장치에서 진행 방향 선로에 열차가 없음을 확인해 줘야 진행할 수 있도록 연결한다는 것입니다. 하나의 기기가 동작하기 위해서 연결된 다른 기기가 일정한 조건에 충족되고 동작해야 하고 연결된  모든 기기들이 정상적일 때 비로소 전체 시스템이 동작하게 되는 것입니다.

 

1) 쇄정의 종류

 

쇄정은 크게 기계적 쇄정과 전기적 쇄정으로 구분할 수 있습니다. 전자식 쇄정도 있지만 여기서는 전기적 쇄정에 포함하여 말씀드리도록 하겠습니다. 

 

• 기계적 쇄정 : 기계적 쇄정은 보통 선로전환기와 장내 신호기 사이에 주로 사용하고, 선로전환기와 분기기 등에도 적용되고 있습니다. 기계적 쇄정은 물리적인 접촉이나 연결이 있어야 하므로 설치 위치가 가까운 보안 장치 사이에 쇄정하는 방식입니다. 예를 들어 설명하도록 하겠습니다. 본선과 측선이 설치된 선로에서 선로전환기가 열차 진행 방향인 본선으로 진로 설정이 되어 있으면, 선로 전환기에 연결된 톱니바퀴나 레버가 장내신호기 장치에 연결되어 신호를 현시하는 하나의 조건으로 들어가는 것입니다. 장내신호기에는 선로 전환기뿐만 아니라 다양한 보안 장치들과 연동이 되어 있어 모든 조건이 만족한 경우에만 열차의 진행을 현시하고 그렇지 않으면 정지 신호나 주의신호를 현시하게 됩니다.
• 전기적 쇄정 : 물리적으로 가깝지 않아도 되기 때문에 거의 모든 쇄정은 전기적 쇄정으로 이루어진다고 생각하시면 됩니다. 이번에도 선로전환기를 기준으로 몇 가지 쇄정에 관해 설명하도록 하겠습니다. 
• 진로 쇄정 : 열차가 신호기 장치의 '진행' 신호를 수신하여 해당 선로에 진입하면 그 선로에 있는 선로전환기나 다른 기기들이 작동하지 않도록 쇄정하는 것을 말합니다. 열차가 그 구간을 지나갈 때까지 안전이 확보되도록 유지하는 것을 말합니다. 
• 접근 쇄정 : 접근 쇄정은 크게 두 가지 상황에서 이루어지게 됩니다. 첫 번째는 열차가 신호기 밖(신호기 적용 구간이 아님) 일정 지점에 진입해야 해당 신호기가 '진행' 신호를 현시하는 상황입니다. 이 거리는 열차 제동거리와 여유 거리를 확보해야 합니다. 두 번째 상황은 신호기가 먼저 '진행'을 현시하고 일정 지점에 열차가 진입한 상황입니다. 
• 시간 쇄정 : 연동으로 연결된 두 보안장치의 쇄정과 해정이 동시에 이루어지지 않고, 일정한 시간 간격을 두고 동작하는 것을 말합니다. 
• 철사 쇄정 : 열차가 선로전환기가 있는 궤도회로에 진입하면 그 선로전환기는 동작하지 않도록 하는 것을 말합니다. 그래야 열차의 탈선이나 다른 사고를 예방할 수 있기 때문입니다. 

 

2) 연쇄의 종류

 

연쇄를 가장 많이 적용하는 곳은 신호 관련 장치입니다. 상용신호기, 입환신호기 그리고 선로전환기 등 상호 간의 연쇄에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

 

- 신호기와 선로전환기의 연쇄

열차가 정거장에 진입하거나 정거장에서 출발하는 경우 많은 본선과 측선이 있어 주의가 필요합니다. 선로전환기가 열차 진행 방향으로 진로를 설정해 주면 신호기가 이를 확인하고 진행 신호를 현시하게 됩니다. 진로 확보뿐만 아니라 다른 차량이 열차 진행 방향으로 진입할 수 없도록 다른 선로전환기들의 상태도 모두 확인해야 안전도가 더욱 높아집니다.

 

여러 개의 선로전환기와 신호기가 연쇄되어 작용하면 그만큼 신뢰도도 높아지고, 어느 장치 하나가 고장 나더라도 큰 사고로 이어지지 않는 Fail-Safe 시스템이 확보되는 것입니다.

 

- 선로전환기 상호 간 연쇄

앞에서 말씀드린 것처럼 선로전환기가 열차 진로를 확보해 주고 쇄정을 해야 안전한 운행이 가능합니다. 하지만 한 폐색구간에 신호기는 하나이지만 선로전환기는 여러 개가 설치된 곳이 존재할 수 없습니다. 이런 구간에서는 선로전환기나 입환 표지가 단독으로 동작하고 열차의 진행을 지시하게 되는데, 근접한 선로전환기는 다른 진로를 구성하도록 해야 합니다. 

 

그 밖에도 신호기 상호 간의 연쇄, 신호기와 입환신호기의 연쇄 등이 있습니다.

 

열차의 선로, 분기기, 선로전환기 시스템