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 신호제어설비

제1장 열차간격제어설비

제1절
ATS(자동열차정지장치: Automatic Train Stop) 3
1. ATS란?_3
2. 열차자동 정지장치(ATS) 작동절차_4
3. 지상장치와 차상장치_5

제2절
열차자동제어장치(ATC: Automatic Train Control) 10
1. ATC란?_10
2. 열차자동제어장치(ATC) 동작원리_13

제3절
자동열차운전장치(ATO: Automatic Train Operation) 15
1. 정위치 정차마커(PSM: Precision Speed Marker)_21
2. Fail Safe 원칙 _23
3. 시스템 안전도 비교_24

제2장 신호제어설비의 분류

제1절
신호기 장치 29
1. 신호_29

제2절
선로전환기 장치(분기기) 53
1. 분기부_53
2. 선로전환기_56
3. 노스(Nose)가동 분기기_58
4. 선로전환기의 종류_60
5. NS형 전기선로전환기_62

제3절
궤도회로장치 65
1. 궤도회로란?_65
2. 궤도회로의 종류_66
3. 궤도회로의 사구간_66
4. 궤도회로의 단락감도_68
5. AF 궤도회로(AF TrackCircuit)_70

제4절
폐색장치 72
1. 폐색장치란?_72
2. 열차운행방식_74
3. 폐색방식의 종류_78
3. 폐색장치의 구성 및 기능_81

제5절
연동장치 92
1. 연동장치_92
2. 쇄정의 종류(방법)_98

제6절
열차자동정지장치(ATS) 105
1. ATS 작동원리_105
2. ATS 열차제한속도_106
3. 차상속도 조사식 ATS특징_107

제7절
열차자동정지장치(ATO: Automatic Train Operation) 112
1. ATO란?_112
2. PSM(Precision Stop Marker)_114
3. TWC(Train to Wayside Communication)장치_116

제2부 전기설비일반

제1장 전기철도 일반

제1절
전기철도란? 127
1. 철도의 정의_127
2. 전기철도의 구성_127

제2절
전기철도의 효과 129

제2장 전기철도의 분류

제1절
전기방식에 의한 분류 131
1. 전기방식에 의한 직류와 교류_131
2. 직류와 교류의 성질_132
3. 직류와 교류전기철도의 특징_133
4. 직류와 교류전기철도의 급전계통_136

제2절
급전방식에 의한 분류 143
1. 직접급전방식(Simple Feeding System)_143
2. 흡상변합기(BT: Booster Transformer) 급전방식_145
3. 단권변압기 급전(AT: Auto-Transformer)방식_146

제3절
가공방식별 분류 148
1. 가공 단선식_148
2. 가공 복선식_148
3. 3궤조식_149
4. 전기차 형태에 의한 분류_150

제3장 전기철도의 급전계통

제1절
급전계통의 구성 및 특성 152
1. 급전계통의 구성_152
2. 급전계통의 특성_152

제2절
급전계통의 운용 및 분리 153
1. 급전계통의 운용조건_153
2. 급전계통의 분리_153
3. 본선과 측선의 분리_154
4. 차량기지와 본선과의 분리_155

제4장 전차선로와 열차운전

제1절
절연구간의 필요성과 설치 기준 156
1. 절연구간(Neutral Section)_156
2. 절연구간 산정기준_158

제2절
절연구간의 열차운전 159
1. 가선절연 구분장치의 구조_159
2. 운전관련 절연구간 각 표지류와 설치기준_160
3. 절연구간의 열차운전방법_161
4. 절연구간 운전 미 취급(판오바: Pan-Over)과 시설 장해_161
5. 절연구간 열차정지시 조치방법_162

제3절
열차운전관련 각종 표지류 164
1. 가선 종단표_164
2. 구분표_164

제4절
팬터 내림 예고표 및 팬터 내림표 165

제5절
전차선 작업표시 166

제5장 전차선로 설비

제1절
전차선로의 구비조건 169

제2절
전차선 높이와 편위 170

제3절
전차선 조가방법 172
1. 심플 커티너리 조가방식_173
2. 강체식 조가방식(지하구간)_175
3. 제3궤조 방식_179

제4절
구분장치(Section Insulator) 182
1. 에어섹션(Air Section)_184
2. 에어 조인트(Air Joint)_186

제6장 변전설비

제1절
변전설비의 구성 189
1. 직류변전설비_190
2. 교류변전설비_194
3. 수전측 설비(전기를 받는 측의 설비)_198
4. 변압기측 설비_198
5. 급전측 설비_199

제2절
주요 변전설비 200
1. 주변압기(교류)_200
2. 정류기(직류) (정류기: 교류→직류로 바꾸어 주는 역할)_200
3. 계기용 변성기_201
4. 개폐 장치_202
5. 가스절연 개폐 장치(GIS: Gas Insulated Switchgear)_203
6. 보호설비_204

제3절
원방집중 감시제어장치(SCADA: Supervisory Control andData Acquisition) 207
1. SCADA란?_207
2. SCADA 시스템의 구성_208
3. SCADA System 구성사양_208