전철화

1. 전철화 시설개량
① 단선철도에서 전철화 하는 시설개량은 전기기관차가 견인하는 여객열차 및 화물열차와 전동열차가 일정한 속도로 안전하게 운행할 수 있도록 시설한다.
② 전철화를 위한 시설개량은 전력설비, 통신설비, 신호설비를 개량하는 것이다. 그러나 전철화의 효율을 증대하기 위해 정거장의 유효장 확대 및 교행·대피선 신설, 정거장간 신호장 신설, 신호장 신설 조건에 따라 일부 노선개량 후 신호장 신설 등을 전철화 할 때 포함하여 개량 할 수 있다.

 

 

2. 전력설비
① 전기기관차가 견인하는 열차와 전동열차의 동력원인 전력을 공급하기 위한 설비를 해야 한다.
② 전기기관차와 전동차는 전력을 수전하기 위해 집전장치(Pantagraph)를 설비한다.
③ 선로에는 전기기관차가 견인하는 열차와 전동열차의 집전장치를 접촉하여 전력을 공급하기 위해 전차선(Contact Wire)을 설비한다.
④ 한국전력으로부터 공급받는 154kV 또 345kV 초고압전력을 전기기관차나 전동차의 전기 시스템에 따라 교류(AC) 또는 직류(DC)의 적정전력으로 변전하여 공급하기 위한 전철전용변전소를 시설하고 선로구간별 구분소를 시설한다.
⑤ 한전변전소에서 전철변전소를 송전하는 초고압전력을 송전하기 위해 초고압송전선로를 시설해야 한다.

 

 

3. 통신설비
① 전철화 후 열차가 안전하게 운행하고 여객에게 서비스를 제공하기 위해 종합정보처리시스템으로 통신설비를 개량한다.
② 유선통신망은 양질의 음성과 화상, 자료 등을 전송하기 위해 광섬유케이블을 부설하고 이에 따른 통신장비를 개량한다.

③ 무선통신망은 운행하는 열차의 기관차와 차장, 사령실간 운전정보를 교환하고 여객공중 서비스를 제공하기 위해 무선통신장비를 설비한다.
④ 그리고 승차권예약, 여객정보 및 MIS(Management Information System) 등을 위한 종합정보처리시스템에 필요한 통신장비를 설비한다.

 

4. 신호설비
① 단선철도에서 신호설비를 개량하는 방법은 1단계로 기계신호를 전기신호로 개량한다.
② 중앙선 망우～봉양간은 전철화하기 전에 자동폐색식에서 열차집중제어장치(CTC : Centralized Traffic Control Device)를 시설하여 열차안전운행을 도모한 사례가 있다.
③ 단선철도를 복선철도로 개량 한 후 전철화 하면서 신호설비를 최신시스템으로 시설하는 것이 바람직하나 중앙선은 산악지대를 관통하는 철도이므로 복선화 할 경우 노선개량에 따라 터널과 교량 등 막대한 개량비가 소요되어 부득이 단선철도에서 전철화 이전에 신호설비를 한국철도에서 처음으로 영국으로부터 CTC 기술을 도입하여 1968. 6. 1. 시설을 완료하고 시운전을 실시하였다.

 

 

5. 단선철도를 전철화 할 때 유의할 사항
① 단선철도에서 전철화하고 CTC까지 하였을 경우는 복선화 할 때 각 정거장, 구내배선이 복선철도 정거장 구내배선규모를 대폭 개량해야 하기 때문에 중복 투자비중이 크다는 것을 유의해야 한다.
② 단선철도 전철화 후 복선화 하는 공사는 AC25kV 고압의 전차선이 있는 선로에 열차가 수시로 운행하는 조건에서 열차안전방호시설을 하고 열차상간에 또는 야간에 1일 4시간 동안 차단공사를 해야 하는 어려운 영업선 근접공사는 공사기간과 공사비가 더 소요되고 공사완료 할 때까지 안전에 최선을 다해야하는 취약한 공사임을 유의해야 한다.
③ 또한 단선철도 전철화와 CTC 까지 한 선로를 복선전철화 할 경우는 CTC 조작반을 개량해야 하고 자동열차폐색장치(ABS : Automatic Block System)와 CTC 설비를 개량 보완해야 함을 유의해야 한다.
④ 단선철도의 전철화는 특수한 경우를 제외하고는 노선개량 및 정거장 개량 복선화한 다음 전철화 하는 것을 정상적인 수송능력 증강대책으로 검토해야 한다.

 

6. 전기철도의 급전방식
① 전기철도의 급전방식은 직류(DC) 600V, 1,500V, 3,000V와 교류(AC) 15,000V, 20,000V, 25,000V로 세계 여러 나라에서 사용하고 있다.
② 우리나라에서는 과거 철거된 서울시 내 노면전차가 직류 600V 이었고 지하철이 대부분 직류 1,500V로 시설하고 있으나 국가철도의 산업선 전철 및 수도권전철, 고속철도에서는 교류 25,000V로 시설하였다.

 

6.1 단선철도를 복선화(비전철)
(1) 복선화개량검토
① ｢해설 2의 2. 개량계획 사전검토해야 할 사항｣을 검토한다.
② ｢해설 2의 3. 기존철도개량 기본방향｣과 같이 열악한 선로조건에서 단계별 개량을 검토한 결과 부득이 복선화로 개량해야하는 사유를 정리하여 복선화 개량을 계획한다.
6.2 단선전철을 복선전철화 할 경우
(1) 단선전철을 복선전철화 할 때 유의사항
① 단선전철을 복선 전철로 개량을 계획한다.
② 단선전철을 복선전철화로 개량할 때는 기존 철도시스템과 동일한 것으로 검토해야 2중 투자를 최소화할 수 있다. 그러나 속도 향상한 주요간선으로 개량할 경우는 부분적으로 개선하여 목적을 달성할 수 있도록 계획한다.
③ 기존 단선전철은 열차를 운행하면서 복선전철화해야 되기 때문에 기존철도 열차운행에 지장 없이 안전하게 복선전철화해야 하므로 기존철도의 전철시설은 가능한 그대로 두고 복선전철화를 계획해야 한다.
④ 정거장구 내 개량은 열차를 운행하면서 단계적으로 시공할 수 있도록 기존단선전철 정거장을 복선전철 정거장으로 개량하도록 계획해야 한다.
⑤ 가능한 기존교량, 터널 등 활용할 수 있도록 기존전철노선을 따라 병행하여 복선전철화 노반을 구축해야 한다.
⑥ 열차운행 최고속도 향상과 화물열차 운행특성을 고려 선로기울기로 개선을 위해 부득이 기존철도 노선을 변경하여 개량하거나 정거장 위치를 변경하여 개량할 경우는 가능한 복선전철 노반구축방안으로 개량한다.
⑦ 기존철도 노선을 변경하여 개량할 경우 장대터널은 본선터널로 개량하는 것이 시공성과 경제성이 양호하나 재해대책을 생각하여 단선병열로 계획한다.
⑧ 전철로 운행중인 영업선 근접공사를 안전하게 시공할 수 있는 방안과 보수유지관리를 생각한 개량방안으로 계획한다.

 

6.2 복선철도인 경우
6.2.1 열차속도향상
(1) 궤도보강
① 궤도구조보강
가. 열차속도를 향상하려면 반드시 궤도구조와 선로조건을 검토하여 궤도구조를 보강해야 한다.
나. 궤도구조보강은 철도건설규칙 등 관련기술 기준을 종합적으로 검토하여 종합적인 궤도구조 보강계획을 수립하고 이에 따라 시행해야 한다.
② 레일장대화
가. 레일장대화는 궤도보강계획을 수립할 때 선로조건 장대레일 궤도구조, 설정온도, 레일 용접방법, 장대레일부설 등 관련기준을 종합적으로 검토하여 레일장대화 계획을 수립하고 이에 따라 시행해야 한다.

 

(2) 정거장 통과속도 향상
① 정거장 구내 기존시설능력 파악
가. 본선, 부본선, 대피선, 측선, 분기기, 크로싱, 유효장 등 구내배선 현황
나. 정거장구내 배선을 개량할 경우 가능여부의 현장조건
다. 여객열차 및 화물열차의 정거장구내 통과속도향상에 제한조건이 무엇인지 실태파악
② 정거장구내 통과속도향상 방안 검토
가. 정거장구내 본선, 부본선, 통과대피선 등 배선개량 계획
나. 본선, 부본선, 통과대피선에 부대 하는 분기기형식, 분기기의 고번화, 가동크로싱 등 개량계획
다. 궤도재료 및 분기기, 가동크로싱 등 생산, 조달 가능성

(3) 선로개량
① 기존철도 현황 파악
가. 기존철도의 열차운행 최고속도
나. 기존철도의 최소곡선반경크기와 분포현황
다. 기존철도 선로최급기울기와 분포현황
라. 기존철도의 정거장간격
마. 기존철도의 건널목 평면교차현황과 입체교차현황 및 입체교차조건
② 선로개량 목표설정
가. 여객열차의 운행최고속도는 얼마로 할 것인가
나. 화물열차의 운행최고속도는 얼마로 할 것인가
다. 정거장구내 통과속도는 얼마로 할 것인가
라. 선로개량기준을 ｢철도건설규칙 제5조｣에 의한 설계속도를 얼마로 할 것인지
마. 정거장유효장은 얼마로 할 것인지
바. 여객전용열차 또는 화물전용열차, 여객 및 화물열차 혼용으로 운행할 것인지 등의 열차운행 조건검토
사. 열차운행계획에 따른 1개 열차 편성길이를 얼마로 할 것인지
아. 기관차 중련운전을 계획할 것인지
자. 차량장비는 개선되는 것인지, 개선하면 차량의 성능과 적용설계하중 검토

③ 선로개량 방안계획
가. 대안노선별 최소곡선반경크기와 곡선반경크기별 분포, 선로최급기울기와 기울기별 분포
나. 대안노선별 기존정거장입지 활용가능여부와 개량 시 개량조건
다. 대안노선별 노반구축물 토공, 교량, 터널 등 비교
라. 대안노선별 공사비, 공기 등 공사규모 비교
마. 대안노선별 열차운행 TPS 검토 및 운행소요시간, 최고속도, 평균속도, 운전경비 비교
④ 최적개량방안 제시
가. 전항의 선로개량방안계획을 비교 검토하여 최적대안 설정
나. 최적대안 설정사유와 목표설정의 만족도 분석
다. 개량효과

(4) 신호설비 개량
① 기존철도 신호설비 현황파악
가. 기존철도의 폐색방식파악
나. 기존철도의 신호시스템파악
② 신호설비 개량방안
전기1종 쌍신폐색식(Manual Block System)을 자동열차정지 ATS(Automatic Train Stop), 전기연동폐색방식(Controlled Manual Block System) 등 기능성, 호환성 등을 고려 최적시스템으로 개량

(5) 차량성능향상
① 기존 운행차량의 성능자료수집
가. 차량의 종별, 차량종별별 속도, 견인력 등 제원
나. 차량종별 차량하중 자료
② 성능향상차량의 제원 파악
가. 차량의 운행최고속도와 견인능력
나. 차량의 가속 및 감속장치, 대차구조 등 성능향상
③ 성능향상에 따른 효과검토
가. 최고운행속도 향상
나. 가속 및 감속
다. 견인능력
라. 제동거리
마. 열차편성 수송능력 등

6.2.2 후속열차간격 단축
(1) 폐색신호기 증설
① ATS, 전기연동폐색방식 : ATS, 자동폐색방식인 ABS(Automatic Block System)로 개량

② ATS, ABS : ABC 간격을 열차운행 최소시격으로 단축개량(예 : 3분 또는 2.5분)
(2) 신호현시 성능향상
① 3현시 → 5현시로 개량
② 진행(파랑, G), 주의(주황, Y), 정지(빨강, R) → 진행(파랑, G), 감속(주황, 파랑, Y.G), 주의(주황, Y), 경계(주황, 주황, Y.Y),
정지(빨강, R) 로 개량

6.2.3 복선철도를 전철화
(1) 복선철도를 전철화 할 때 유의사항
① 복선철도를 전철화 할 경우는 복선철도를 전철화 하는 계획을 수립한다.
② 복선철도의 전철화 계획을 수립할 때에는 전철시스템을 기존전철시스템에 대해 기능성과 호환성 등을 검토 최신시스템을 적용하여 현대화하여 보완을 검토 결정해야 한다.
③ 기존복선철도에서 전철화만 하는 것이 바람직하나 기존복선철도 선로조건이 열악하여 개량하지 않으면 속도향상이 불가능하거나 정거장구내 유효장과 통과대피선 등 개량해야할 문제점들이 있을 경우는 복선철도를 개량, 보완 및 전철화 하는 계획을 수립해야 한다.
④ 시속 300km/h 이상 고속철도 차량을 기존철도와 연결운행하기 위해 복선을 전철화 할 때는 전철전압, 신호체계 등 호환성이 있는 시스템으로 계획해야 한다.
- 우리나라 철도는 기존철도와 고속철도가 같은 표준궤간이고 전기시스템도 AC 25kV, 신호체계도 큰 틀에서 호환성을 갖추고 있어서 큰 문제없이 효율적으로 계획 할 수 있다.
- 고속철도와 기존철도가 서로 연결운행이 가능하여 철도수송능력 철도서비스의 질을 향상시키고 있다.
⑤ 기존복선철도의 터널단면크기가 전철화에 부족할 경우 터널단면크기를 보완개량하고 전철화를 계획한다.
⑥ 특히 도로횡단개소는 전철화에 따른 안전대책을 확실하게 계획하여 시행해야 한다.
⑦ 기존복선철도의 토공, 교량, 구교, 터널 등 노반구축물이 노후되거나 전철화에 곤란한 구축물은 보강한 후 전철화를 해야 한다.
⑧ 운행중인 복선철도를 전철화하는 사업이므로 안전하게 시공할 수 있는 방안과 보수 유지관리를 생각하여 계획해야 한다.

(2) 전차선로
① 철도건설규칙의 전차선로 기준에 따라 시설기준을 정하여 전철화를 계획한다.
② 현재 운행 중에 있는 기존전철과 건설 중에 있는 전철화 등 복선사업의 전차선로 시설기준을 설정하고 전철화를 계획한다.

(3) 신호설비
가. 철도건설규칙의 통신 및 신호기준에 따라 시설기준을 정하여 전철화의 신호설비를 계획한다.
나. 현재 운행 중에 있는 기존전철과 건설 중에 있는 전철화 등 복선전철사업의 신호 설비를 검토하여 시설기준을 정하고 신호설비를 계획한다.

(4) 통신설비
가. 철도건설규칙의 통신 및 신호기준에 따라 시설기준을 정하여 전철화의 통신설비를 계획한다.
나. 현재 운행 중에 있는 기존전철과 건설 중에 있는 전철화 등 복선전철사업 통신설비시스템을 검토하여 시설기준을 정하고 통신설비를 계획한다.

(5) 복선전철을 2복선 전철화 할 경우
① 복선전철을 2복선 전철화 할 때 유의사항
가. 복선전철을 2복선 전철화계획을 수립한다.
나. 복선전철과 2복선전철은 열차가 운행할 때 같은 방향으로 전선운행 할 수 있도록 계획해야 한다.
다. 터널단면크기는 상행터널, 하행터널별로 계획한다.
라. 복선전철이 운행 중에 2복선전철을 건설해야 하므로 안전을 절대 우선으로 하여 계획한다.
마. 정거장 홈은 상선, 하선 홈으로 계획하고 통과본선은 가능한 중앙에 상․하선으로 기준 하여 계획한다.

바. 통과본선의 분기기는 고번화하고 크롯싱은 가동크롯싱으로 계획한다.
사. 신호설비는 가능한 회신설비인 ATC 또는 ATP, ET3 등 CTC 시스템으로 계획해야한다. 그러나 차량마다 차상장치를 해야하는 문제들을 검토한 후 계획해야한다.
아. 기존복선전철노선의 선로조건이 불량할 경우는 개량하여 2복선을 계획한다.
자. 장거리 고속열차, 도시간 셔틀열차, 화물열차, 대도시권 급행·완행 전동열차, 도시형 전동차 혼용·전용을 종합적으로 열차운행계획을 검토한 후 계획하여야 한다.

차. 정거장의 유효장은 장거리 여객전용열차의 중련운행과 화물열차의 운행을 검토하여 계획한다.
카. 다른 노선으로 분기하는 정거장은 반드시 상하선을 입체적으로 분기하여 열차안전 운행을 확보해야 한다.
타. 승강장 통로는 반드시 입체적으로 계획하여 여객의 안전을 확보하고 에스컬레이터와 엘리베이터 등 장애인를 위한 설비를 계획해야 한다.
파. 2복선의 시·종점 또는 중간분기 정거장은 중요한 거점정거장이므로 급행열차와 완행열차, 전동차, 지하철, 경전철, 버스, 택시, 승용차 등 편리하게 쉽게 환승 할 수 있도록 종합적으로 계획해야하며 화재 등 재해대책에 대한 설비를 반드시 계획해야 한다.
하. 2복선 선로횡단면을 계획할 때는 우기 시 배수가 잘되도록 종방향 배수로와 횡단면배수로를 유지보수를 생각하여 계획해야 한다.
거. 배수로계획은 본선수로, 비탈하수, 개천 내 기수로, 횡단하수 및 횡단구교, 맹하수 등을 적절하게 배치하여 우기 시 배수가 잘되도록 계획해야 한다.
너. 2복선전철 정거장의 역사 및 광장, 주차장, 횡단통로 등을 계획할 때는 지금까지는 투자비를 최소화하기 위해 선로양쪽 또는 한쪽 역사건물에서 계단식 또는 구름다리로 승객만 이용 할 수 있는 역사시설을 하였으나 이를 지양하고 최소한 승용차와 자전거 등 일반 통로가 선로양쪽을 횡단할 수 통로와 주차장 등 공간과 편의 시설을 할 수 있도록 계획해야 한다.
더. 전철역 입지를 선정할 때 이러한 시설을 생각하여 설정하고 반드시 지방자치단체와 협의하여 민원이 발생하지 않도록 유의해야 한다.
러. 송유관이나 통신동축케이블 및 광케이블 또는 고압전력케이블이 철도를 횡단할 경우는 반드시 구교나 지하함거(박스)를 설치하여 그 함거 내에 횡단하도록 하고 유지보수관리요원이 진출입할 수 있도록 계획한다.
② 2복선에서 복선으로 분기 또는 각 복선이 2복선으로 합할 경우
가. 2복선에서 복선으로 분기하거나 2개의 복선이 2복선으로 합류할 경우는 열차운용 효율향상과 안전을 확보하기 위하여 열차운행 방향별로 노선과 정거장 배선을 계획해야 하며 통과열차가 승강장에 있는 승객들의 안전을 위해 상선승강장과 하선승강장 사이에 본선 2복선으로 계획한다.

나. 열차가 고속으로 정거장을 통과할 때 승강장에 있는 승객들이 안전을 위해 발생하는 열차풍을 검토하여 하1․2선간과 상1․2선간의 선로간격을 넓히고 열차풍에 견딜 수 있는 방풍벽 등을 계획해야한다.

다. 2복선이 복선으로 분기하거나 합류하는 정거장에서 여객열차 전용역으로서 모든 열차가 정차 할 경우 또는 기존철도 조건상 부득이한 경우 계획할 수 있다.

③ 정거장 입지조건상 2복선 평면배선계획이 불가능한 경우
가. 정거장크기를 평면적으로 확장이 불가능하고 제한될 경우는 2복선노선과 정거장배선을 고가화 또는 지하화로 계획한다.
나. 기존정거장을 고가나 지하로 2복선을 계획 할 때는 가능한 기존정거장의 시․종점방향과 같은 방향으로 계획하여 환승조건을 쉽고 경제적으로 할 수 있도록 계획한다.

다. 상기한 바와 같이 기존정거장과 같은 방향으로 입체적으로 계획이 곤란할 경우는 직각방향으로 교차하여 환승설비 조건을 쉽고 경제적으로 계획한다.
라. 기존정거장의 입지조건상 부득이하여 사각방향으로 또는 기존정거장에서 이격된 거리에서 별도노선으로 정거장을 설치할 경우는 가능한 환승거리가 짧아지도록 환승통로를 입체적으로 계획해야한다.

 

출처-국가철도공단KEC-02010