열차 자동 정지 장치 (ATS : Automatic Train Stop)

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열차 자동 정지 장치는 열차가 신호위반을 할 경우 경고음 등으로 기관사에서 알려주고 일정한 시간(약 5초) 안에 제동을 사용하지 않으면 열차를 자동으로 정지시키는 장치입니다. 코레일 모든 구간에 설치되어 있으며, 지금은 ATS에서 안전성을 강화한 ATC, ATP 등으로 개량 중입니다.

 

ATS 장치

열차 자동 정치 장치란

열차 자동 정치 장치는 차상 장치와 지상 장치로 구성되어 있습니다. 열차 하부에 설치된 차상자가 궤도회로에 설치된 지상자를 통과하면 서로 정보를 교환합니다. 여기에는 선로, 신호, 통신 등 다양한 정보들이 포함돼 있으며 여기서 받은 차내 신호를 열차가 초과하여 운행하였을 때 알림으로 경고합니다. ATS는 열차를 정지시켜 열차 충돌이나 사고를 방지할 수 있는 등 장점이 있지만, 기관사가 확인 제동을 취급하고 계속 운행할 수 있다는 단점이 있습니다.

 

1) 점 제어 방식 ATS

점 제어 방식 ATS는 정지 신호에서만 동작합니다. 정지신호에 운행하는 열차를 정지시키기 때문에 서행이나 주의 신호에 대한 통제가 어려워 안전도가 낮다는 단점이 있습니다. 3현시 신호기에 주로 적용하고 있습니다.

 

열차가 선로를 운행한다고 가정해 봅니다. 열차의 차상자가 궤도에 설치된 지상자에 접근하게 되고, 차상자의 공진주파수를 통해 약 130Hz에서 정보를 교환할 수 있게 됩니다. 평상시에는 105Hz를 유지하고 지상자와 결합할 때 증폭회로를 통해 130Hz로 변경됩니다. 

 

열차 정지 신호에 열차를 운행하면 경보기를 동작하여 기관사에게 주의를 줍니다. 5초 이내에 기관사를 제동 취급을 하고, 확인 버튼을 눌러야 합니다. 이러한 대응이 없으면 열차는 비상제동이 체결되어 정지합니다. 

 

- 지상 장치

지상 장치는 궤도회로에 설치되어 열차에 정보를 보내주는 장치입니다. 지상자, 지상자 계어계전기 그리고 케이블 등으로 구성되어 있습니다. 

 

• 지상자 : 지상자는 코일과 콘덴서로 이루어진 LC 회로로, 130Hz의 공진주파수로 설정되어 있습니다. 
• 지상자 제어 계전기 : 1W 소량의 전력을 소비하는 계전기로 정위접점을 구성하고 접점에 지상자 리드선을 접속하여 제어합니다. 예를 들어 신호기가 정지신호를 현시하면 지상자 제어 계전기의 전원이 끊겨 계전기가 동작하지 않고, 연결된 코일의 일부분이 단락되면서 공진주파수를 맞추지 못하게 됩니다. 그렇게 공진특성을 잃어 차상 장치와 정보교환을 하지 못하면서 정지하라는 신호를 보내는 것입니다. 
• 제어케이블 : 신호기와 지상자 제어계전기를 연결하는 굵은 전선입니다.

 

- 차상 장치

열차 하부에 설치된 기기로 차상자와 수신기, 경보기, 표시기 등으로 구성되어 있습니다. 지상자와 공진특성을 이용해 정보교환을 하고 열차 안전 운행을 위해 정상 작동이 필수적인 장치입니다.

 

• 차상자 : 주로 2개의 코일을 이용해 지상자로부터 정보를 받아 수신기에 전달합니다. 세부 제어는 조정판을 상하로 이동시켜 자속의 변화를 이용해 조절합니다. 
• 수신기 : 차상자와 지상자가 공진회로를 통해 주고받은 정보를 받는 기기로 운전실에 설치됩니다. 
• 경보기 : 수신기의 제어로 경보음을 발생시키는 기기입니다.
• 표시기 : 보통 적색 등과 백색 등으로 표시하고, 정보를 수신하였을 때 적색등이 점등됩니다. 

 

2) 차상 속도 조사방식 ATS

차상 속도 조사방식 ATS는 주로 4,5현시 신호기에 적용됩니다. 여기서는 제한속도 이상으로 열차가 운행될 때 제동을 체결하므로 점 제어방식의 정지신호 제어보다는 안전성이 향상된 장치입니다. ATS의 조건은 다음과 같습니다. 

• 다른 열차 운행에 지장을 주지 않도록 설계합니다.
• 열차가 정시신호나 제한을 주는 신호기 앞에 정지해야 합니다.
• 제한속도 이내로 열차를 운행하지 않으면 일정 시간 기관사에게 알리고, 이를 취급하지 않으면 비상제동이 동작하도록 합니다.

속도 조사방식은 지상자에서 전달된 신호기 정보를 기억해 항상 열차 속도와 비교하여 제어하고 있습니다.

 

- 지상 장치

차상 속도 조사방식 ATS도 점 제어방식과 거의 유사한 구조로 되어 있습니다. 지상 장치와 차상 장치의 정보 교류를 통한 열차제어를 목적으로 합니다. 차이점은 차상 장치의 공진주파수를 다양하게 설정하여 많은 제한 속도를 제어할 수 있다는 점입니다. 지상 장치는 지상자, 지상자 제어계전기 등으로 이루어져 있습니다.

 

- 차상 장치

기존의 130Hz 하나의 공진주파수가 아닌 95~130Hz의 다양한 공진주파수를 사용합니다. 차상자와 수신기, 속도조사부, 계전기 논리부, 운전실의 경보기 등으로 구성되어 있습니다. 차상자는 차량 하부의 중앙에서 약 30cm 오른쪽에 설치되어 지상자의 정보를 수신기에 전달합니다. 수신기는 발진기, 대역여파기, 3초 한시계전기 등으로 구성되어 있습니다.

 

3) 절연구간 예고장치

열차에 동력을 전달하는 전차선은 교류와 직류 모두를 사용하고 있습니다. 코레일의 경우 대부분 25,000V 교류를 사용하고 있지만, 일부 구간에서는 직류 1,500V를 사용하고 있습니다. 절연구간 예고장치는 이렇게 전차선 극성이 다른 곳에 설치되는 예고장치로 미리 기관사에게 알림을 현시하여 안전한 운행을 할 수 있게 합니다. 

 

열차 운행 관리 장치의 정의, 기능, 구성