초판발행 2021.01.10

도시철도는 시민의 발이다. 이는 도시철도는 도시에서 시민들이 매일 이용하는 핵심 대중교통수단이기 때문이다. 도시철도는 우리의 도시생활과 밀접하게 연관되어 있어서 철도 분야와 관련된 철도 전문가뿐 아니라 일반 도시민들의 뜨거운 관심을 받고 있는 교통수단이기도 하다. 이런 의미에서 도시철도시스템 분야에 대한 관심이 증폭되면서 주목의 대상이 되고 있다. ‘도시철도 일반’이 제2종철도차량 운전면허시험과목에 포함된 배경이기도 하다.
저자들은 도시철도시스템이란 과목을 좀 더 독자들에게 가깝게 다가가기 위하여 책 곳곳에 다양한 그림과 표를 집어넣으면서 가급적 알기 쉽게 풀어보았다. 이는 어디까지나 학생(철도차량 운전면허수험생)의 편의에서 조금이라도 도움이 되었으면 하는 의도에서이다.

첫 번째, 도시철도와 운전일반에서는 도시철도의 과거와 현재를 이해하기 위한 도시철도의 연혁, 도시철도의 특성, 그리고 도시철도의 운영현황을 다룬다. 여기서는 광역철도 도시간 철도 경량전철, 노면전차, 모노레일, 안내 궤도식 철도, 자기부상열차란 무엇인지에 대해 알아본다. 또한 대형전동차와 중형전동차로 구성된 중량전철에 대해서도 알아본다.
운전일반에서는 열차운행의 종류와 기관사의 정체성(3가지)와 기관사의 업무특징에 대해 설명한다. 아울러 전기동차의 승무사업 준비과정과 동력차 인수인계를 논한다. 운전취급에서는 기동절차라고 불리우는 출고준비과정과 기능시험 준비과정을 설명한다. 그리고 전기동차 운전에 있어서 운전취급, 제동취급, 열차운행 중 주요사항에 대해 독자들의 이해를 돕는다.

두 번째, 차량 및 주요기기에서는 우선적으로 차량유니트와 전동차 추진 원리를 비롯한 전기동차의 종류와 특성을 논한다. 이어서 특고압 기기의 구성 및 기능을 하나씩 살핀다. 그리고 제동장치와 제동의 종류 및 작용(SELD, HRDA, KNORR)에 대해 설명한다.

세 번째 신호제어설비에서는 신호기의 개발 연혁, 열차간격제어시스템(ATS/ATC/ATO), 신호기, 표지의 종류, 선로전환기, 궤도회로 폐색장치를 기술한다. 아울러 연동장치에서는 신호기와 선로전환기 상호 간의 연쇄, 선로전환기 상호 간의 연쇄 등에 대해 논하고, 여러 가지 쇄정방법에 대한 내용도 다룬다.

네 번째, 전기설비 일반은 전기, 전기철도에 대한 이해에 우선적으로 초점을 맞춘다. 전기철도의 개념 및 연혁, 교직류 특성 분류, 급전방식, 절연구간, 전차선 및 구분장치에 대한 내용을 논한다. 독자의 입장에서 보면 ‘전기철도’를 배우는 것이라 낯설고 이해가 잘 안 갈 수 있으나 그림과 표를 동원하여 가급적 쉽게 설명하려고 노력해 보았다. 전기설비는 시험에 자주 출제가 되므로 전기철도 관련 내용을 꼼꼼히 살펴 볼 필요가 있다. 따라서 전기에 대한 개념정리를 확실히 하고, 교직 급전계통, 전차선 가선방식 및 설비, 표지 등의 설치 조건을 이해해야 한다. 특히 에어조인트, 에어섹션, 익스펜션조인트, 앵커링 등 구분장치들은 외우는 것이 도움이 된다.

다섯 번째, 토목일반에서는 우선적으로 철도토목에 대한 이해. 궤도, 노반, 구조물에 대한 학습을 한다. 철도선로의 구조, 궤간, 완화곡선(크로소이드), 슬랙, 기울기(구배), 건축한계와 차량한계, 레일과 침목의 종류 등등 철도토목에 대한 기본적인 지식을 쌓는 내용들로 구성되어 있다. 분기기의 구성 3요소, 차량 및 건축한계 수치, 궤도의 구성요소 등과 레일의 종류(장척, 단척 표준 등) 등 시험에 자주 출제되는 내용을 정확히 이해하는 것이 필요하다.

여섯 번째, 정보통신에서는 우선적으로 아날로그와 디지털, 유무선 매체, 전파 주파수 등에 대한 이해도를 높인다. 정보통신에서 다루는 내용은 많은데 기존에 출제된 시험문제를 보면 주로 ‘정보통신 일반’의 앞부분에서 출제되는 경향이 있다. 따라서 정보통신 일반초반부에 집중하여 이해하면서 열차 고정형 무전기 등에 대해서는 심도 있게 다루지 않아도 될 듯하다(단 후반부 C, M, Y 채널은 외워야 한다.).

일곱 번째, 관제장치에서는 우선 “관제장치는 어떤 역할은 하는가?”를 이해해야 한다. 관제장치의 본질적인 기능은 (1) 자동으로 열차운행 제어한다. (2) 한 곳에서 집중 제어한다. (3) 열차안전운행을 위해 보안기능을 활용한다. (4) 서비스제공이다. 관제장치에서는 이런 관제장치의 역할을 다하기 위한 CTC, TTC제어, MSC, TTC 등 관제설비의 종류, 관제 주요기기, 로컬/중앙제어, 관제사의 업무 및 운전명령, 사고 및 장애 관리 등에 대해서 살펴본다. 여기서는 전반적으로 관제장치별 개념을 이해하고 외워야 한다. 특히 TTC와 TCC는 서로 기능이 다르므로 헷갈리지 말아야 한다.

이 책을 출판해 준 박영사의 안상준 대표님이 호의를 배풀어 주신 것에 대해 감사를 드린다. 아울러 이 책의 편집과정에서 보여준 전채린 과장님의 정성과 열정에 마음 깊이 고마움을 느낀다.
아무쪼록 이 책을 통해 더 많은 철도면허시험 준비하는 분들이 국가고시에 합격하게 된다면 저자로서는 이를 커다란 보람으로 삼고자 한다.

      
저자  원제무·서은영

원제무
원제무 교수는 한양 공대와 서울대 환경대학원을 거쳐 미국 MIT에서 도시공학 박사학위를 받고, KAIST 도시교통연구본부장, 서울시립대 교수와 한양대 도시대학원장을 역임한 바 있다. 도시재생, 도시부동산프로젝트, 도시교통, 도시부동산정책 등에 관한 연구와 강의를 진행해 오고 있다.

서은영
서은영 교수는 한양대 경영학과, 한양대 공학대학원 도시SOC계획 석사학위를 받은 후 한양대 도시대학원에서 ‘고속철도개통 전후의 역세권 주변 토지 용도별 지가 변화 특성에 미치는 영향 요인분석’으로 도시공학박사를 취득하였다. 그동안 부동산 개발 금융과 지하철 역세권 부동산 분석 등에도 관심을 가지고 강의와 연구논문을 발표해 오고 있다.
현재 김포대학교 철도경영과 학과장으로 철도정책, 철도경영, 서비스 브랜드 마케팅 등의 과목을 강의하고 있다.

제1부 도시철도와 운전일반

제1장 도시철도의 특징

제1절
도시철도시스템의 유형별 특징 3
1. 철도교통수단이란?_3
2. 철도교통의 특징_4
3. 철도의 장점_5
4. 철도의 장점_5
5. 도시철도의 특징 및 유형_6
6. 수송용량 공급수준과 도시철도 유형_7

제2절
경량전철(LRT: Light Rail Transit) 10
1. 노면전차(SLRT: Street Light Rail Transit)_10
2. 모노레일(Monorail)_11
3. 선형유도모터(LIM:Linear Induction Motor)_12
4. 안내궤도식철도(Automated Guided Transit: AGT)_13
5. 도시형 자기부상열차(Magnetic Levitation: Maglev)_14
6. 궤도승용차(Personal Rapid Transit: PRT)_15
7. BRT(Bus Rapid Transit)_16

제3절
도시철도 노선별 운영 현황 17
1. 경부, 경인, 경원, 경의, 경춘, 경의중앙, 1호선_17
2. 서울교통공사 2호선_17
3. 일산 3호선_18
4. 안산 과천선 4호선_18
5. 서울교통공사 5,6,7,8호선_19
6. 인천지하철 1호선_19
7. 인천 국제공항 철도_19

제2장 운전일반

제1절
운전일반·열차운행 종류·기관사업무 특징 27
1. 운전일반_27
2. 열차운행의 종류_28
3. 기관사의 정체성(Identity: 무엇을 하는 전문가인가?)_29
4. 기관사의 업무특징_30
5. 도시철도의 특징과 역할_31

제2절
전기동차 승무원교육 31
1. 교육의 방법과 종류_31
2. 신규자·전입자 양성교육 및 신규차량 적응교육_33
3. 승무지도교육_33

제3절
전기동차 승무사업 준비 34

제4절
동력차 인수 인계 35
1. 동력차 인수_35
2. 동력차 인수 인계_36

제3장 운전취급

제1절
전동차 추진원리와 운전실 38
1. 전동차 주진원리_39
2. 과천선과 4호선 전동차의 열차별 장치 구성도_39
3. 전기동차 운전실_40

제2절
전동차의 기동과정 40
1. 전동차 기동과정_40
2. 기관사들이 전동차 운행 전 확인 사항_41

제3절
출고준비 42
1. 전동차 기동 요령_42
2. 전동차 기능시험_43

제4절
구내운전 45
1. 구내운전_45

제5절
전기동차운전 46
1. 운전취급_46
2. 열차운행 중 주의사항_52

제2부 차량 및 주요기기

제1장 전기동차 일반

제1절
전기동차란? 55

제2절
전기동차의 유형별 특징 60
1. 동력 분산_60
2. 총괄제어운전_62
3. UNIT_63

제2절
전기동차의 종류 64
1. 전력제어방식에 따른 분류_64
2. 전력제어 방법에 따른 전기동차의 종류_66

제3절
전기동차의 차종 및 편성 81
1. 전기동차 차종(과천선)_81
2. 전동열차의 편성(차량들이 모여서 편성이 된다)_82
3. 승객정원_82
4. 주요성능_83
5. 제어회로 전압_83
6. 제어 공기 압력_83
7. 속도제어및 제동방식_83

제2장 전기동차 주요회로 및 주요기기의 기능

제1절
특고압회로, 주회로, 고압보조회로 85
1. 4호선의 특고압회로_86
2. 4호선 VVVF 특고압 회로_89

제2절
과천선 특고압회로 90
1. 교류구간_91
2. 직류구간_91

제3절
4호선 주회로 92
1. 4호선 주회로_92
2. 4호선 주회로 직류구간_93

제3장 주요기기 구성

제1절
특고압 기기 구성 및 기능 94
1. 팬터그래프(Pantagraph)_94
2. 주차단기(MCB: Main Circuit Breaker)_96
3. 교직절환기(ADCg: AC-DC Change Over Switch)_99
4. 주휴즈(Main Fuse: MFS)_100
5. 비상접지스위치(EGS: Emergency Ground Switch)_102
6. 계기용 변압기(PT: Potential Transformer)_103
7. 교류피뢰기(ACArr)_106
8. 직류피뢰기(DCArr)_107
9. 교류과전류 계전기(ACOCR: A.C. Over Current Relay)_108
10. 주변압기(Main Transformer: MT) (전압을 변환시키는 장치)_110
11. 접지브러쉬(GB)(저항제어차)_111
12. 보조 제어함(AC Control Box)_111
13. 필터 리엑터(FL: Filter Reactor)_112
14. 변류기(CT: Current Transformer) (전류를 변환시키는 장치)_114
15. 주변환기(C/I)_116
16. VVVF 대차 제원_119
17. 밀착연결기_123

제2절
주요 장치 구성 및 기능 124
1. SIV(Static Inverter: 정지형 인버터) 장치(보조전원장치)_124
2. CM(공기압축기: Compressor Motor) 장치 주요기기_130
3. 모니터 장치(TGIS: Train General Information System)_132
4. ATS(Automatic Train Stop: 열차자동정지장치)(운전보안장치)_138
5. 제동장치_143
6. 안전루프회로 _153
7. 방송장치_154
8. 승객안내장치_156
9. 전동차 냉난방_156
10. 조명장치(Light Circuit Diagram)_157
11. 각종 계기류 및 표시등_160

제4장 전동차 유지관리

제1절
자동차 유지관리 161
1. 전동차 구조상 특징_161
2. 전동차 고장의 특징_161

제2절
전동차 검사 162
1. 자동차 검사방법_162
2. 전동차 검사의 분류_162
3. 검사주기의 적용_163
4. 하위검사 시행_163

제5장 저항제어 및 쵸퍼제어차

제1절
개요 167

제2절
저항제어차 168
1. 차량편성_168
2. 저항제어차 속도제어 방식_168
4. 저항제어차 사양 및 성능(저항제어차)_170
5. 저항제어차 운전실 기본개요_170
6. 운전준비_172
7. 발전제동 제어_174
8. 비상제동_175

제3절
쵸퍼(Chopper)제어차 175
1. 쵸퍼저어차란?_175
2. 차량정격(Chopper 제어차)_178