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 토목일반

제1장 선로

제1절
철도선로란? 3
1. 궤도의 구성요소 및 기능_4
2. 궤도의 구비조건_5

제2절
선로의 구성요소 6

제3절
궤간 7
1. 궤간(軌間, rail gauge)_7
2. 궤간의 종류_7

제4절
곡선 9
1. 곡선의 종류_9
2. 곡선의 표시(Indication of Curve)_9
3. 최소곡선반경(Minimum Radius of Curve)_10
4. 완화곡선(Transition Curve)_11
5. 슬랙(Slack: 확대 궤간)_14
6. 캔트(Cant)_16

제5절
기울기(구배) 18
1. 기울기 표시_18
2. 최급기울기_19
3. 구배의 분류_20
4. 종곡선_22
5. 곡선보정_24

제6절
분기기 26
1. 분기장치의 뜻_26
2. 분기기의 대향과 배향_27
3. 포인트의 정위와 반위_28
4. 분기기의 종류_30

제7절
차량한계 및 건축한계 37
1. 차량한계와 건축한계_37
2. 차량한계_37
3. 건축한계_37

제8절
궤도중심간격 38
1. 궤도 중심간격_38

제9절
선로제표 40
1. 건식표_40

제2장 궤도

제1절
궤도의 구조 41
1. 궤도의 구비조건_42

제2절
레일 44
1. 레일의 역할_44
2. 레일의 구비조건_45
3. 레일의 변위_45
4. 레일의 종류_46
5. 레일의 선정_48
6. 레일의 수명_49
7. 레일의 길이_50
8. 특수레일_52
9. 레일의 훼손_53
10. 레일의 마모_53

제3절
침목(Railroad Tie) 54
1. 침목의 역할 및 조건_54
2. 침목의 종류_55
3. 목침목 _56

제4절
도상 57
1. 도상의 역할_57
2. 자갈도상의 궤도_58
3. 콘크리트 도상 궤도_60
4. 슬래브 궤도(Slab Track) B2S Track_62

제5절
레일 체결장치 63
1. 레일체결장치_63
2. 레일 체결장치의 기능 및 조건_64
3. 레일 체결장치의 종류_64

제2부 정보통신

제1장 정보통신

제1절
통신과 정보 69

제2절
아날로그와 디지털 신호 70
1. 아날로그 신호_70
2. 디지털 신호_71

제3절
전송매체 72
1. 유선전송매체_72
2. 무선전송매체_78

제2절
정보통신망 81
1. 통신망의 개요_81
2. 통신망 구성에 필요한 요소_81
3. 통신방식_82

제3절
무선통신기술 84
1. 개요_84
2. 무선통신에서의 신호_84
3. 전파(주파수)의 구분_86
4. 무선통신의 응용_88
5. 무선통신 시스템의 구성_90

제2장 열차무선전화장치

제1절
수도권 TRCP(Train Radio Control Panel) 91
1. 열차무선전화장치의 개요_91
2. 무선국종류 및 통신 상대방_93
3. 열차무선전화장치 사용법_94
4. 전동차 무전기_102
5. Control Head와 무전기(송수신기)_105
6. 감청수신기의 운용_106
7. 터널용 무선중계장치_107
8. 사용자 준수사항_108

제2절
서울교통공사 열차무선설비 109
1. 서울교통공사(1, 3, 4호선) 열차무선전화 장치 개요_109
2. 이동국 장치_110

제3절
서울교통공사 열차무선설비(서울교통공사5,6,7,8호선) 116
1. 운영현황_116

제3장 화상전송설비

제1절
개요 119

제2절
LS(Local System) 120
1. CAMERA_120
2. MONITOR_120

제3절
행선안내게시기 121
1. 설치목적_121
2. 설치현황_121

제4절
시스템구성 내역 122
1. 중앙장치(HSE)_122
2. 역 장치(LSE)_122
3. 안내게시기(TDI)_123

제4장 복합통신장치

제1절
설치목적 124

제2절
운영현황 124
1. 재방송 설비_124
2. 소방 무선통신보조설비_124
3. 경찰지휘통신설비_125

제5장 방송장치

제1절
설치목적 126

제2절
자동방송장치 126

제3절
관제방송장치 126
1. 개요_127

제4절
방송순서 127
1. 방송의 우선순위_127
2. 각 역사를 그룹 또는 전체그룹 및 개별적으로 선택하여 방송 가능_127
3. EM방송_127

제3부 관제 장치

제1장 관제 장치의 변천

제1절
개요 131
1. 폐색구간_131
2. 열차의 승강장 진입진출 운전_132
3. 열차관제의 필요성_132

제2절
도시철도 관제장치의 특징 133

제3절
관제 장치의 발달 136
1. 역 취급 중심의 관제(역에서 직접 관제(과거 방식))_136
2. 열차집중제어장치(CTC)_136
3. 열차운행종합제어장치(TTC: Total Traffic Control System)_139

제2장 관제장치의 구성

제1절
TTC장치 구성도 142

제2절
주요 기기(TTC내부) 144
1. 운행관리컴퓨터(MSC)_144
2. 주컴퓨터(TCC)_147
3. 정보전송장치(DTS: Data Transmission System)_149
4. 대형 표시반(LDP: Large Display Panel)_151
5. 운영자 콘솔(Operator Console)_153
6. CTC 제어 키(CTC Control Key)_155
7. SCADA(전력원격제어감시장치Supervisory Control and Data Acquisition)_156
8. 제어탁(Work Station)_156
9. 주변기기_157

제3절
관제장치의 제어 과정 158
1. TTC 제어과정_158
2. 현장설비 동작상태 수신과정_159
3. 안내 게시기 및 안내방송 제어 과정_160

제3장 시스템 제어모드

제1절
시스템 제어모드의 종류 161
1. TTC(Total Traffic Control) 제어모드_161
2. CTC(Centralized Traffic Control) 제어모드_161
3. LOCAL 제어모드(현장제어모드)_162

제2절
제어모드의 변경 163
1. TTC ↔ CTC모드 변경_163
2. TTC/CTC ↔ LOCAL 모드 변경_164
3. 열차집중제어장치(CTC: Centralized Traffic Control System)고장의 경우 제어모드 변경_165

제4장 관제사의 업무

제1절
관제사 167
1. 관제업무의 범위_167
2. 관제업무 종사자_168

제2절
관제사의 주요업무 168
1. 운전정리 시행_168
2. 운전정리의 주요사항_168
3. 운전명령의 발령_173
4. 폐색방식의 변경_173
5. 열차종합제어장치(TTC)운영_176
6. 사고접수 및 보고_177
7. 열차운행기록 관리_178
8. 운전시각의 기록_179
9. 전차선 급단전_179