2010.05

1. 서울지하철 신호시스템 소개 2010.05 도시철도설비부 (신호팀)

2. 도시철도건설 공정과정 관제실 본선구간 정거장 토목공사 토목공사 토목공사 건축 및 설비 공사 궤도 및 전차선 시공 건축 및 설비 공사 관제실 설비 설치 현장설비공사 기능실 설비 설치 기능실 개별시험 및 현장과 기능실간 연동검사 관제실 개별시험 및 관제실과 기능실 간 연동검사 레일연마 및 건축한계 입선 집전 시험(차량투입) 차량성능시험 시운전 개 통 2

3. 송변전 / 전차선 분야 한전전원공급 22.9kV 한전전원공급 22.9kV A변전소 B변전소 변압기 1기 AC 22.9kV / 1.2kV 2기 AC 22.9kV / 590V 변압기 1기 AC 22.9kV / 1.2kV 2기 AC 22.9kV / 590V 정류기 DC 1500V 정류기 DC 1500V 전차선 정급전선 정급전선 궤 도 부급전선 부급전선 3

4. 열차운행제어설비 종합관제센터 설비 신호제어설비 설비제어설비 사무자동화설비(MIS) 전력제어설비 디지털전송설비(MAIN-DCCE) 관리역 설비 전송로(광케이블) 디지털전송설비 (SUB-DCCE) 전송로(광케이블) 역 단위 설비 열차무선기지국 자동방송장치 전력감시장치 화상전송설비 (전기분소) 신호감시장치 디지털전송설비 행선안내게시기(LSE) (신호분소) (LOCAL-DCCE) AFC 누설동축케이블(LCX) 설비감시장치 게이트 스피커 카메라 (설비분소) 승강장 감시 모니터 행선안내게시기(TDI) 열차무선 편의시설 감시 • 통신분야 4

5. 전차(전기 자동차) 구동방식 5

6. 전차(전기 자동차) 구동방식 DC 1500V 6

7. M 인버터 • 전차(전기 자동차) 구동방식 직류 1500V 인버터 - 변조방식 : PWM(Pulse Width Modulation) - 출력전압 : 교류 3상 380V 주파수 f = 1/T 120 * f(주파수) T(주기) 유도전동기 회전수 N(rpm) = p(극수) ∴ 유도전동기 회전속도 N(rpm) ∝ f(주파수) 7

8. 전차(전기 자동차) 구동방식 인버터 - 변조방식 : PWM(Pulse Width Modulation) - 출력전압 : 교류 3상 380V 120 * f(주파수) 유도전동기 회전수 N(rpm) = p(극수) ∴ 유도전동기 회전속도 N(rpm) ∝ f(주파수) 1 주파수 f 1 = 주기 T1 주파수 f 1 > 주파수 f2 주기 T1 회전속도는 주파수 f1일 때 빠르다 즉, 열차가 주파수 f1일 때 빠르다 1 주파수 f2 = 주기 T2 주기 T2 8

9. 직류 1500V M 인버터 인버터 3상 유도전동기 • 회생제동 원리 9

10. 인버터 3상 유도전동기 • 회생제동 원리 인 버 터 출 력 전 압 모 터 발 전 전 압 모터 회전수 (rpm) 모터 회전수 (rpm) 10

11. 인버터 3상 유도전동기 • 회생제동 원리 –감속하는 경우 회생전류 인 버 터 출 력 전 압 모 터 발 전 전 압 모터 회전수 (rpm) 11

12. 인버터 3상 유도전동기 • 회생제동 원리 –하구배인 경우 회생전류 인 버 터 출 력 전 압 모 터 발 전 전 압 모터 회전수 (rpm) 12

13. 지상연산폐색방식 차상연산폐색방식 이동폐색 고정폐색 • 철도신호 변천사 CBTC 신 호 방 식 Distance to Go 9호선 우이신설경전철, 신림선` ATP + ATO 5 ~ 8호선` ATP 3, 4호선` ATS 1, 2호선 시 간 13

14. 구 분 지상신호방식 차상신호방식 신호 확인 • 안개, 우천 시 신호의 확인이 어려움 • 구배와 커브 등 선로 조건에 따라 신호 확인이 어려움 • 차내에 제한 속도 및 신호의 현시가 표시되므로 신호의 확인이 용이 신호 오인 • 기관사가 실수로 신호기의 현시내용을 오인할 수 있음 • 신호가 차상으로 표시되고 차상 ATC가 • 기관사의 실수로 과속할 경우 제동을 걸어 안전사고를 예방할 수 있음 적합성 • 저밀도 운전 • 고밀도 운전 형 태 • 지상신호방식 vs 차상신호방식 14

15. 지상신호방식 vs 차상신호방식 15

16. 1, 2호선 운전방식 및 신호시스템 개요 • 운영사 : 서울메트로 • 고정폐색방식(Fixed Block System) • 수동운전(1인 승무, 2인 차장) • 신호기에 의한 지상신호방식 + ATS(자동열차정지장치) 점제어 차상신호방식 16

17. 1, 2호선 운전방식 및 신호시스템 개요 대형표시반 종합 관제실 컴퓨터(TCC) 제어반(console) CDTS 신호기계실 운전취급실 LDTS 전원장치 연동장치 Local 제어반 현장 신호시설물 신호기 ATS장치 선로전환기 신호 기구함 임피던스본드 17

18. 1, 2호선 신호설비 소개 –임피던스 본드 두 개로 하나의 궤도회로를 이루며, 열차 검지를 하는 장치 기호

19. 1, 2호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 Audio Frequency 즉, 20 ~ 20,000Hz 주파수 영역대를 이용하여 전기절연 없이 열차를 검지하는 회로 F3(Hz) F5(Hz) F1(Hz) 등가회로 F1(Hz) F3(Hz) F5(Hz) 센서 센서 센서 센서 + - + - + - + -

20. F1(Hz) F1(Hz) F1(Hz) F1(Hz) • 1, 2호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 열차의 차륜을 이용하여 열차검지 등가회로 센서 센서 + - + -

21. 1, 2호선 신호설비 소개 –신호기 • 신호기 – 지상신호 모양, 색등을 이용 전방열차 위치 및 선로조건에 따라 자동적으로 진행 신호부터 정지신호까지 운행조건을 지시하여 안전하게 운전할 수 있게 하는 장치 [열차진입 전 신호현시(YG)] [열차진입 후 신호현시(R)]

22. 1, 2호선 신호설비 소개 – ATS • 자동열차정지장치 ATS(Automatic Train Stop) 신호현시를 무시하고 허용최고속도를 3초 이상 초과 시 비상제동 체결로 자동정지 되어 안전사고를 미연에 방지하는 장치

23. 1, 2호선 신호설비 소개 – ATS • 자동열차정지장치 ATS(Automatic Train Stop) ATS 차상자 : ATS 지상자에서 송신한 허용최고속도를 수신하여기관사가 과속하는 경우 차량을 비상정지 시킴 신호기 ATS 지상자 : 신호현시와 연동하여 허용최고속도 송신

24. 1, 2호선 폐색방식 소개 • 지상신호방식+차상신호방식(ATS에 의한 점제어) G YG Y YY R1 R0 80Km/h 60Km/h 45Km/h ATS허용속도 25Km/h 0Km/h ATS장치

25. 3, 4호선 운전방식 및 신호시스템 개요 • 운영사 : 서울메트로 • 고정폐색(Fixed Block System) • 수동운전(1인 승무, 2인 차장) • ATP(자동열차방호장치)에 의한 연속제어방식

26. 대형표시반 종합 관제실 컴퓨터(TCC) 제어반(console) CDTS 신호기계실 운전취급실 LDTS 전원장치(UPS) 연동장치 / 자동열차제어장치(ATP) / AF 궤도회로 Local 제어반 현장 신호시설물 신호기 (출발, 정지용) 선로전환기 신호 기구함 임피던스본드 • 3, 4호선 운전방식 및 신호시스템 개요 임피던스본드 26

27. 3, 4호선 신호설비 소개 – ATP(자동열차방호장치) • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 1) 차상 ATP 장치 (운전실)- 차상 ATP 안테나 수신내용(허용최고속도) 해독- 운전자가 허용최고속도보다 빨리 갈 경우 비상정지- 지상으로부터 허용최고속도를 3초간 못 받을 경우 비상정지 차상 ATC(ATP) 27

28. 3, 4호선 신호설비 소개 – ATP(자동열차방호장치) • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 2) 차상 ATP 안테나 (차량밑) - 궤도로부터 허용최고속도 수신 ATP antenna (Pick-up coil) 28

29. 3, 4호선 신호설비 소개 – ATP(자동열차방호장치) • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 3) 궤도회로 (궤도) - 궤도를 통하여 열차에 허용최고속도를 송신 4) 지상 ATP 장치 (신호기계실)- 선행열차와의 거리를 고려하여 궤도를 통하여 열차에 허용최고속도 송신하여 열차 추돌사고 예방 29

30. 3, 4호선 신호설비 소개 –임피던스 본드 임피던스 본드 두 개로 하나의 궤도회로를 이루며, 열차 검지 및 열차에 허용최고속도를 송신하는 장치 기호

31. 3, 4호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 궤도회로는 열차검지 및 열차에 허용최고속도를 송신 F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) • F1(Hz) : 열차검지용 주파수 • FC(Hz) : 열차용 속도코드 주파수 F1(Hz) FC(Hz) T/2 T/2 T

32. F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) • 3, 4호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 열차의 차륜을 이용하여 열차검지 등가회로 센서 센서 + - + -

33. 3, 4호선 신호설비 소개 – ATP • 자동열차방호장치 ATP(Automatic Train Protection) FC(Hz) : 열차에 송신하는 허용최고속도 주파수 차상 ATP 안테나 F1+FC(Hz) F3+FC(Hz)

34. 3, 4호선 폐색방식 소개 • 차상신호방식(궤도에 의한 연속속도제어) • 수동운전 80Km/h 60Km/h 45Km/h ATP속도코드 25Km/h 0Km/h 0Km/h F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz)

35. 5 ~ 8호선 운전방식 및 신호시스템 개요 • 운영사 : 도시철도공사 • 고정폐색(Fixed Block System) • ATP(자동열차방호장치)에 의한 연속제어방식 • ATO(자동열차운전장치)에 의한 자동운전(1인승무)

36. 5~8호선 운전방식 및 신호시스템 개요 대형표시반 종합 관제실 컴퓨터(TCC) 제어반(console) CDTS 운전취급실 신호기계실 LDTS 전원장치(UPS) 연동장치 / 자동열차제어장치(ATP/ATO) / AF 궤도회로 Local 제어반 현장 신호시설물 신호기 (출발, 정지용) TWC(지상 및 차상신호간 통신장치) ATO marker (차량신호위치보정용 센서) 선로전환기 신호 기구함 임피던스본드 임피던스본드 36

37. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 궤도변 신호설비 Auxiliary Signaling 지상 자동열차제어장치 Wayside ATC 차상 자동열차제어장치 On-Board ATC 자동열차운전장치 ATO 자동열차운전장치 ATO TWC ATO marker 자동열차방호장치 ATP 자동열차방호장치 ATP AF 궤도회로 선로전환기 연동장치 신호기 37

38. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 – ATP(자동열차방호장치) • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 • 차상 ATP 장치 (운전실) - 차상 ATP 안테나 수신내용(허용최고속도) 해독- 운전자가 허용최고속도보다 빨리 갈 경우 비상정지- 지상으로부터 허용최고속도를 3초간 못 받을 경우 비상정지 차상 ATC(ATP/ATO) 38

39. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 – ATP(자동열차방호장치) • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 • 차상 ATP 안테나 (차량밑) - 궤도로부터 허용최고속도 수신 ATP antenna (Pick-up coil) 39

40. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 – ATP • 자동열차방호장치 ATP 구성요소 • 궤도회로 (궤도) • - 궤도를 통하여 열차에 허용최고속도 송신 • 지상 ATP 장치 (신호기계실) • - 선행열차와의 거리를 고려하여 궤도회로를 통하여 열차에 허용최고속도 송신 40

41. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 – ATO • 자동열차운전장치 ATO 구성요소 • 차상 ATO 장치 (운전실) • - 정해진 운행패턴과 지상에서 수신 받은 허용최고속도를 비교하여 가감속 및 정위치를 자동으로 가능하게 하는 장치 • - 열차문을 개폐하는 장치 • - 타행을 조절하여 열차 간격을 제어하는 장치 • 차상 ATO 안테나 • - 지상 ATO marker 및 TWC의 송신내용을 수신하는 장치 • 지상 ATO marker • - 열차에게 현재의 위치를 알려주는 장치 • 지상 TWC • - 지상 ATO와 차상 ATO간 양방향 통신을 가능케 하는 송수신기 41

42. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 –임피던스 본드 두 개 임피던스가 하나의 궤도회로를 이루며, 열차 검지 및 열차에 허용최고속도를 송신하는 장치 기호

43. 5 ~ 8호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 궤도회로는 열차검지 및 열차에 허용최고속도를 송신 F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) • F1(Hz) : 열차검지용 주파수 • FC(Hz) : 열차용 허용최고속도 주파수 F1(Hz) FC(Hz) T/2 T/2 T

44. F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) • 5 ~ 8호선 신호설비 소개 –아날로그 AF궤도회로 열차의 차륜을 이용하여 열차검지 등가회로 센서 센서 + - + -

45. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 – ATP • 자동열차방호장치 ATP (Automatic Train Protection) 차상 ATP 안테나 FC(Hz) : 열차에 송신하는 허용최고속도 주파수 F1+FC(Hz) F3+FC(Hz)

46. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 – ATP • 자동열차방호장치 ATP (Automatic Train Protection) 80Km/h 60Km/h 45Km/h 허용최고속도 25Km/h 0Km/h 0Km/h F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) F3+FC(Hz) F5+FC(Hz) F1+FC(Hz) F1+FC(Hz) 46

47. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 – ATO • 차상 자동열차운전장치 ATO (On-board Automatic Train Operation) 80Km/h 80Km/h 정해진 주행커브(Run Curve) 허용최고속도 50Km/h 차량주행속도 출발시 차량에서 해당역 주행커브 생성 A역 ATO marker (정위치정차용 표시기) B역 47

48. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 – ATO • 차상 자동열차운전장치 ATO (On-board Automatic Train Operation) wayside ATO ATO antennal On-board ATO 역간 운행패턴 TWC On-board ATO 현재속도 + 목표속도 ∑ TCMS C - Tachometer wayside ATP On-board ATP 허용 최고속도 Pick-up coil Rail 48

49. 5 ~ 8호선 신호시스템 소개 – ATO • 지상 자동열차운전장치 ATO (Wayside Automatic Train Operation) ATO 차상 자동열차운전장치 • 역번호 • 정차시간 • 다음역 번호 • 다음역 출입문 방향 • 열차번호 제어 • 열차번호 • 편성번호(캡번호) • 열차길이 • 정차확인(0~4km/h) • 차량문 개폐 정보 • 자동/수동 모드 TWC 양뱡향 송수신기 ATO 지상 자동열차운전장치 역 신호기계실 49

50. 9호선 운전방식 및 신호시스템 개요 • 운영사 : 서울시메트로9호선㈜ • 향상된 고정폐색(Fixed Block System) • ATP(자동열차방호장치)에 의한 연속제어방식 • ATO(자동열차운전장치)에 의한 자동운전(1인승무) • ATS(자동열차감시장치)에 의한 자동열차간격제어 50