(단위 : 인 ) | ||||||
구 분 |
1992 |
1998 |
2003 |
2008 |
2011 |
2018 |
인 구 |
2,038,578 |
2,426,641 |
2,731,850 |
2,959,009 |
3,068,975 |
3,226,490 |
(2) 수송수요 전망
(단위 : 통행 ) | |||||||
구 분 |
1992 |
1998 |
2003 |
2008 |
2011 |
2018 | |
기존교통체계 |
승 용 차 버 스 도시철도 |
1,120,353 2,253,469 512,656 |
1,444,146 2,929,089 629,118 |
1,799,509 3,641,733 765,816 |
2,085,507 4,138,920 955,968 |
2,269,462 4,442,334 1,095,093 |
2,594,363 4,913,863 1,401,619 |
계 |
3,886,478 |
5,002,353 |
6,207,780 |
7,180,397 |
7,806,889 |
8,909,845 | |
향 후 |
승 용 차 버 스 도시철도 |
- - - |
1,438,871 1,765,774 1,797,708 |
1,811,304 1,514,701 2,988,539 |
2,098,377 1,384,728 3,823,065 |
2,288,095 1,485,437 4,186,164 |
2,618,270 1,656,183 4,826,088 |
계 |
- |
5,002,343 |
6,296,539 |
7,306,170 |
7,959,696 |
9,100,541 |
주) 1호선 + 수인선 + 신공항철도 + 3호선 + 2호선 건설시
2. 현재 추진중인 내용
(1) 설계 및 건설현황
구 분 |
구 간 |
연장(km) |
정거장 |
건설기간(예정) |
주요 경유지 |
비 고 |
1호선 |
귤현동∼송도 |
30.4 |
26 |
'93∼'99 (건설중) |
계산, 부평, 간석오거리 |
송도신도시 구간(장래) |
2호선 |
검단∼남동공단 |
31.5 |
28 |
'98∼'02 (설계중) |
가좌, 석바위, 남부소방서 |
송도지선 9.5㎞ (구상중) |
3호선 |
신월, 온수∼시흥 |
38.2 |
34 |
'03∼'07 (설계중) |
만수, 용현, 송림R, 갈산 |
(2) 1호선 예정공정계획
구 분 |
소요기간 |
공 정 계 획 ( 예 정 ) | |||||||||||||||||||
'92 |
'93 |
'94 |
'95 |
'96 |
'97 |
'98 |
'99 | ||||||||||||||
계 |
7년 6월 |
||||||||||||||||||||
설 계 |
2년 5월 |
⑦ |
⑪ |
||||||||||||||||||
보 상 |
2년 8월 |
⑤ |
⑫ |
||||||||||||||||||
토목,궤도 |
5년 2월 |
⑦ |
⑧ |
||||||||||||||||||
건 축 |
2년 8월 |
③ |
⑨ | ||||||||||||||||||
전기,기계 |
3년 2월 |
⑤ |
⑥ | ||||||||||||||||||
차량제작 |
2년 8월 |
⑦ |
② | ||||||||||||||||||
신호,통신 |
3년 2월 |
⑤ |
⑥ | ||||||||||||||||||
차량기지 |
2년 11월 |
⑫ |
⑩ |
||||||||||||||||||
시 운 전 |
6월 |
④ |
⑨ | ||||||||||||||||||
(3) 연도별 차량운행 방법 및 소요 차량수(1호선)
년 도 |
수송수요(명) |
운 행 방 법 |
소요편성수/차량수 |
비 고 | |
편성량수 |
운전시격 | ||||
1999 |
24,099 |
8 량 |
4.0분 |
25/200 |
|
2003 |
34,923 |
8 량 |
〃 |
25/200 |
|
2008 |
43,849 |
8 량 |
2.5분 |
41/328 |
|
2011 |
50,003 |
8 량 |
〃 |
41/328 |
|
2018 |
58,345 |
10 량 |
〃 |
41/410 |
|
이 후 |
10량 |
2.0분 |
51/510 |
3. 기대효과
○ 지하철 수송분담 비율 45%로 증가 (1,2,3호선 및 경인 전철 포함)
○ 인천 교통난의 획기적인 개선과 도시 균형 발전 유도
○ 공해문제 저감 (대기오염, 소음, 분진 등)
1. 변전설비
(1) 변전소 전력 공급 계통
전차선 급전용 전력과 고압배전부하에 공급하기 위한 변전소 전력 공급설비는 특별고압 수배전반, 정류기용 변압기, 정류기, 직류 고속도차단기반, 고압배전용 변압기, 고압 배전용 차단기반, 소내용 변압기반, 저압 배전반, 직류제어 전원반, 기타 부대설비 등으로 구성되어 있다.
(2) 전차선 급전 계통
도시철도에서는 계통의 신뢰도가 우선 확보되어야 하고, 운영측면에서는 운영조건이 짧은 운전시격에 의한 대량의 수송력을 요하므로 구간 선로사고시 계통의 조작 없이도 건전선로로의 연속운전에 의한 수송력을 확보할 수 있는 방식으로 상·하행선 구분 방면별 분리급전방식을 채택하였다.
(3) 정류상수
전차선 급전용 정류기에서 많은 고조파가 발생하면 전력계통에 악영향을 미친다. 이에 대한 대책으로 filter에 의한 고조파 전류를 억제하는 방법도 있지만, 근본적인 고조파 전류 발생 자체를 억제하는 방법의 하나로 정류 상수를 증가시키는 방법이 유용하므로 범용3상 변압기를 사용한 12상 정류방식을 채택하였다.
(4) 변전기기 형식
① 22.9kV 계통 교류 차단기 : 가격은 비교적 고가이지만, 전기적으로 신뢰성, 안전성이 있고 외형적으로 작아 변전소의 면적 축소가 가능한 GCB를 채택하였다.
② 정류기용 변압기 : mold방식이 안전성 및 유지보수 면에서 유리하고, 소요면적도 작은 3권선 변압기(△/△-Y)로 채택하였다.
③ 정류기 : 부하 변동이 심한 직류 전기철도 차량 급전시 부하증가에 따른 전압강하의 증가로 전동차 최저사용 전압유지에 유의하여야 하는 단점이 있으나 설비가 간단하고 운전방식이 매우 단순한 diode 정류기를 채택하였다.
④ 직류 고속도 차단기(HSCB) : 고도의 신뢰성과 안전성이 있고, 사용실적이 풍부한 cubicle 수납형 기중 차단기 방식을 채택하였다.
(5) 보호계전 계통
① 특고압(교류 22.9kV)계통 보호계전기 : 각 차단기반에는 과부하, 단락사고 및 지락사고 보호를 위하여 과전류계전기 및 지락과전류계전기를 설치한다. 연락 급전반에는 연락 급전선의 가압상태를 확인할 수 있는 무전압계전기을 설치하여 양측의 다른 계통과의 혼촉사고를 예방할 수 있도록 한다. 주모선에는 저전압시 동작하는 저전압 계전기를 설치하여 변전소의 정전에 대비하여 대응하는 조치를 할 수 있도록 한다.
② 직류 1.5kV계통 보호계전기 : 급전계통 과부하 보호용으로 직류 과전류계전기, 역류방지를 위한 역류방지계전기, 운전중에 나타나는 전류변화량과 사고시 전류 변화량의 상호비교를 통해 사고를 식별하는△I(di/dt) 계전기, 또한 사고차단기 트립 이후 복구시 사고의 잔존여부를 확인하여 투입을 결정하도록 하는 선로시험장치를 구비하여 급전신뢰성을 향상시켰으며, 인접 변전소와의 병렬급전에 따라 전차선구간내 사고시 상호 연락차단이 될 수 있도록 연락차단장치를 설치하여 사고확대를 방지하도록 한다. 그리고 부모선반에는 지락사고를 검출하기 위하여 직류접지계전기를 설치한다.
③ 고압배전(교류 6.6kV)계통 보호계전기 : 각 차단기반에는 과부하 및 단락사고 검출을 위하여 과전류계전기와 변압기 2차측의 정전검출을 위하여 부족전압계전기를 설치하며 지락사고 검출을 위하여 영상전압 계전기를 설치한다. 또 고압배전선의 지락사고시 선택차단을 위하여 지락선택계전기를 설치하며 고압 배전 부하의 연장 급전시 서로 다른 계통의 급전충돌을 방지하기 위하여 단로기 2차측에 무전압계전기를 설치한다.
(6) 변전소 수
1호선의 변전소는 본선구간에 8개소로 이중 1개소는 차량기지 급전용을 겸하고 있으며, 이중 한전으로 부터 전력을 공급받는 수전변전소는 5개소이며, 수전변전소로 부터 연락급전받는 연락변전소는 3개소이다.
(7) 수전전압
한전측 전력 수전 가능성, 신뢰도, 변전소 부지확보, 건설기간 및 경제성 등을 고려하여, 수전단 2차측 연락급전으로 신뢰도를 향상시킬 수 있고 건설기간이 짧으며 별도의 부지확보가 불필요한 22.9kV 전압을 수전전압으로 결정하였다.
(8) 전력운용계획
① 22.9kV 수전계통 : 정상운전시에는 수전계통에 의하여 한전변전소로 부터 정상 수전한다. 한전변전소 고장시 혹은 수전선로 고장시 도시철도 수전변전소는 인근 도시철도 변전소로부터 연락송전계통에 의하여 연락송전을 받게 된다.
② 6.6kV 배전계통 : 2대의 고배변압기중 1대는 1,2호계 부하(전등, 전열 및 동력)를 공급하고, 나머지 1대는 3호계(냉방 및 본선 환기)부하를 공급한다. 2대의 고배변압기중 1대 고장인 경우에는 3호계부하중 냉방부하를 차단시키고, 나머지 1대의 정상적인 고배변압기가 1,2,3호계 부하를 공급한다. 2대의 고배변압기 모두가 고장인 경우에는 인근 연락배전변전소의 고배변압기가 고장변전소의 1,2,3호계 부하를 변압기 여유분 범위내에서 각각 분리 공급하는 것으로 한다.
(9) 원방제어설비
변전소 및 전기실은 운전자가 상주하지 않고 각 전기설비를 중앙제어실에서 집중 제어토록 하였다. 각 변전소 및 전기실에는 있는 RTU가 모든 전기설비의 제어, 감시, 경보, 적산에 필요한 전기적 신호를 전송용 신호로 변환하여 중앙제어실의 주전산기로 통신선로를 경유하여 전송토록 한다. 이 전송신호는 중앙제어실의 주전산기에서 program을 실행하여 운전에 필요한 각종 정보를 내보내며 운전자는 이 정보를 참고하여 계통의 운전상태, 이상유무 파악 및 이상시 대응조치를 취하도록 한다.
원방제어 대상설비는 교류 22.9kV. 교류 6.6kV 및 직류 1.5kV계통을 감시 제어하며, 본 1호선 구간의 변전소 8개소, 22개역사와 본선 중앙환기실 22개소, 종합관제실의 전기실 및 차량기지의 전력계통을 제어하도록 하였다.
2. 전차선설비
(1) 급전방법의 종류
① 전기방식 : DC 1,500V 채택
② 급전방식 : 상하행선 방면별 분리 병렬급전방식 채택
③ 가공방식에 따른 분류 : 가공선 방식
(2) 전차선 가선방식
1) 지하구간 전차선 가선방식의 선정
지하구간에서는 전차선 가선방식으로 가장 많이 사용되고 있는 강체전차선 가선방식을 선정하였다. 강체전차선은 급전선을 겸한 알미늄 합금 압출 T형재로서 단면적이 2,100㎟ 형재에 trolley wire 170㎟를 알미늄 long ear에 연속 고정한 복합도체로서 지지금구와 supporting insulator(254㎜)로 tunnel 천정에 매달은 구조로서 전기적 및 기계적인 성능을 가지고 있고 동시에 전차선으로서도 사용할 수 있는 단면적이 큰 도체를 이용하고 있다. 따라서 통전용량이 크며 전차선에 있어서 전압강하를 경감할 수 있는 방식으로 서울1∼8호선, 대구1호선에 채택된 방식이며 전차선에서 요구되는 제조건을 만족하는 설비로서 구조가 간단하며 단선 우려가 없고, 특히 곡선당김장치, 진동방지장치, 인류장치 등이 불필요하고 지하구간에서의 교차구간 같은 복잡한 장소에서는 catenary 방식에 비하여 간단한 구조의 설비이다.
2) 지상구간 가선방식의 선정 지상구간중 본선구간에는 열차운전밀도가 많은 점을 고려 Cu 170㎟ 전차선을 겸비한 heavy simple catenary 가선방식으로 하고, 열차유치를 목적으로 하는 차량기지내 유치선 및 비교적 열차밀도가 적은 건넘선 등에서는 Cu 110㎟의 전차선을 겸비한 simple catenary 가선방식으로 하였다. 특히 이행구간 즉 tunnel 내의 가선방식과 지상부의 가선방 식이 서로 교행하는 개소에는 pantograph의 급격한 압상력으로 인한 마모를 적게 하기 위하여 double simple catenary 가선방식으로 선정하였다.
3. 일반전기설비
(1) 역사부하의 종류
① 일반부하 : 일반조명 및 일반동력으로서 정전에 따른 특별한 구분이 요구되지 않는 부하(역사내 일반조명, 업무용 간판조명, 광고용 간판조명, 자동판매기, 에스컬레이터, 환기 등)
② 상시부하 : 상시조명과 상시동력으로서 어느 한쪽 전력공급 계통이 정전이 될 경우 다른 전력공급 계통으로 부터의 전력공급이 필요한 부하(역사 상시조명, 방송, 통신, 방재, 터널조명, 오·배수펌프, 비상전원설비 등)
③ 비상부하 : 전 전력계통이 정전되었을 경우에도 승객의 안전을 위하여 지속적으로 공급되어야 하는 전기설비로 주로 축전지로 부터 공급되는 부하(비상조명, 전기실 배전반 제어용 등)
(2) 전력공급방안
조명, 전력 및 신호용 변압기를 각각 2대씩 설비하여 한쪽 전력계통에 이상이 생길 경우 다른 전력계통으로 부터 상시부하에 전력공급이 가능하도록 구성하며, 냉난방용 chiller, tunnel내의 환기용 fan 및 관련 보조동력은 별도의 전력공급을 받는 것으로 하였고, 비상전원설비는 상시 공급계통의 전원으로 부터 전력을 공급받도록 하며 이 계통은 ATS(자동절체)에 의해 1,2호계중 하나로부터 지속적인 전원이 확보되는 설비로 계획하였다.
(3) 조명설비
역사의 조명설비는 승객의 안전 및 쾌적감에 직접적인 영향을 미치는 설비이므로 건축디자인설계와 연계하여 종합 검토한 후 적합한 광원 및 조명방식을 선정하였으며, K.S 기준을 근거로 조도기준을 설정하였다.
1) 역사 조도기준 및 등기구
(KSA 3011)
장 소 |
기준조도(lux) |
등 기 구 |
조명방법 | ||
A급역사 |
B급역사 |
C급역사 | |||
방 송 실 신호취급실 사 무 실 |
300 |
300 |
300 |
형 광 등 |
전반조명 |
숙 직 실 직원통로 등 |
100 |
100 |
100 |
형광등 및 백 열 등 |
전반조명 |
전기실, 변전실 |
200 |
200 |
200 |
형 광 등 |
전반조명 |
대합실, 승강장 |
400 |
300 |
200 |
형 광 등 |
전반조명 |
집·개찰구 매 표 창 구 |
700 |
500 |
300 |
형 광 등 |
국부조명 |
세면장, 화장실 |
150 |
150 |
150 |
형 광 등 |
전반조명 |
비 상 등 |
2∼5 |
2∼5 |
2∼5 |
백 열 등 |
전반조명 |
※ A급 : 하루이용승객이 15만명이상, B급:10만이상 15만미만, C급:10만미만 |
2) 본선 및 차량기지 조명
① 본선조명 : 열차의 안전운행 및 궤도의 유수보수 작업을 위해 터널내부는 5-10 lux정도의 조도를 유지하고 전철기 위치개소에는 열차운전원의 진로확인을 위해 국부적으로 조도를 보강하도록 하며 주로 형광등을 설치한다.
② 차량기지 구내조명 : 신호등과의 착오를 방지하기 위하여 고 연색성의 메탈할라이드를 사용하고 궤도부근에는 열차운전원의 시야에 방해되지 않도록 배치한다.
3) 역사설비의 종합제어 방식
① 역사 조명설비 : 역사 조명설비는 역무관리실에서 일괄 조명제어할 수 있도록 하며 각 현장에 설치된 분전반에서도 조작할 수 있게 하였다.
② 역사 및 본선용 환기 설비 : 종합사령실 및 역무실과 설비분소에서 감시 제어하며, 각 환기실에서도 제어할 수 있도록 하였다.
③ 급배수 설비 : 이 설비는 상시 자동 운전되도록 하고 현장에서도 수동 운전이 가능하도록 한다. 역무관리실과 종합사령실(설비)에는 운전상태를 표시하는 표시반을 설치하였다.
1. 신호방식 선정
신호방식은 안전, 정확, 신속의 목적을 달성하기 위하여 기기의 Fail-safe 원칙을 기반으로 한 운전효율성이 높은 시스템을 도입하였다. 대량 수송 및 운전효율의 향상을 도모하기 위하여 지상으로 부터 Telegram 전송방식 을 통하여 각종 정보를 수신하여 차상에서 제한속도를 연산하고 현시 확인할 수 있는 차상신호방식으로 채택하였으며 폐색방식은 Distance-to-go(Semi-moving Block 개념)방식을 선정하였다.
(1) 특징
차상신호방식은 지상의 사령실 또는 신호기계실에서 궤도회로를 통해 Telegram을 차상으로 전송하여 차상내에 정보 및 제한속도를 현시하는 방식으로 그 특징은 다음과 같다.
① 신호현시(제한속도) 확인 용이
② 제한속도의 다변화로 고밀도 운전 가능
③ 역간 가·감속 주행 및 정위치 정차 자동제어 방식
④ 지상신호방식에 비해 건축한계에 여유
⑤ 신호기·TTC등과 연결되는 Cable 불필요로 생력화
(2) 차상신호방식의 구성
① ATC (Automatic Train Control) : ATC는 자동열차 제어장치로서 열차운행에 관련된 Data를 지상에서 차상으로, 또한 차상에서 지상으로 전송하여 자동으로 열차제어를 수행하는 총체적인 신호 System으로 ATP, ATO, TTC 등의 System을 가지고 있다.
② ATP (Automatic Train Protection) : 자동열차 보호장치인 ATP는궤도점유 검지, 속도의 결정과 감시, 비상브레이크 사용, 열차 간격, 출입문 해정 등과 같은 중요한 역할을 수행함으로써 열차운행의 안전을 보장한다.
③ ATO (Automatic Train Operation) : 차상ATO System에 의한 열차의 출발 제어, 역간 주행, 정위치 정차, Door 개폐 등을 자동으로 수행한다.
④ TTC (Total Traffic control) : TTC System은 운행제어 및 감시에관한 일을 하며, ATO에서 사용할 수 있는 현재의 시간표를 작성하고 운영상의 관리처리 사항을 모니터 한다. ATR (Automatic Train Regulation)은 TTC 일부분이며 자동으로 시간표에 따라서 ATO에 필요한 운행시간을 제공한다. TTC System의 작업은 열차에서 지상으로 단방향 통신인 TWC(Train to Wayside Communication)에 의해 지원된다.
(3) 지상설비
① 본선 궤도회로 장치(AF궤도회로) : 궤도회로는 열차의 유무를 검지하고 Rail을 통하여 Telegram 방식으로 차상에 Speed Command연산에 필요한 각종정보 등을 전달하는 전송매체로서의 기능을 가지며 무절연 방식의 AF 궤도회로를 사용한다. AF 궤도회로는 독일 SiemensFTG S(Remote-Fed and coded jointless Audio Frequency Track Circuit) 917 Type의 방식으로 궤도 공간감지 시스템에서 S-bond에 의해 전기적으로 구분되고 전차선 귀선전류를 보정한다.
② 차량기지내의 궤도회로 장치 : 분기기의 밀집과 저속 입환운전으로 Speed Command 기능은 없고 단순 열차검지용으로 유절연 PF(Power Frequency : 상용주파수)궤도회로를 설치하며 단궤조 방식이다.
③ 신호기 장치 : 열차의 입환 등을 위한 분기개소에 신호기를 설치한다. 신호기는 색등식 다등형 2위식(진행:Y, 정지:R)으로 하고 3진로 이하의 진로표시기는 화살표로 표시하며 4진로 이상의 진로표시기는 문자형으로 설치한다.
④ 전철기장치 : 선로의 분기개소에 설치되는 장치로서 Point부, Lead부, Crossing부로 나누어진다. 전철기는 단상 교류 105V/220겸용 NS-AM 형 전기 전철기로서 콘덴서 기동 2상 4극 유도전동기를 사용한다.
⑤ ATO Positioning Loop : 열차가 Auto mode로 운행중 정차장에 진입하면 정위치에 정차시켜야 하는데 이를 위해 Platform하부의 궤도 전구간에 Loop를 설치한다.
⑥ TWC (Train to Wayside Communication) Loop : TWC는 차상에서 지상으로 단방향 정보인 열차 번호, 열차 편성량, 행선지, Door의 개폐정보, 운전모드, 정위치 정차 정보, 열차 상태 및 고장정보 등을 신호기계실 및 종합사령실로 전송한다. TWC Loop는 Platform의 정차점 부위에 설치하며 아래 그림과 같다.
2. 운전계획
(1) 운전제어 방식 : ATP/ATO에 의한 1인 승무운전
(2) 열차운전 Mode 별 기능
MODE |
기 능 |
비 고 | |
영 문 |
한 글 | ||
FA (Full Auto) |
전자동 운전 |
- ATO에 의한 역간 자동주행 - 정차장의 정위치 정차 - Door 자동개폐 - 자동출발 |
|
AUTO |
자동운전 |
- ATO에 의한 역간 자동주행 - 정차장의 정위치 정차 - Door 자동 Open, 자동 및 수동 Close - 수동출발 |
- 1인운전 |
MCS (Manual with Cab Signal) |
수동운전 |
- ATP에 의한 수동운전으로 자동 감속, 수동 가속 |
- 본선구간의 역구내 입환 - 정차장 수동 정차 - Door Open : 자동, 수동 - Door Close : 수동 |
YARD |
입환운전 |
- 비 ATC구간인 차량기지내 입환 운전으로 25㎞/h 이하의 제한속도 운행 |
- 필요시 본선 운전에도 가능 |
E (Emergency) |
비상운전 |
- AUTO, MCS, YARD Mode의 고장시 또는 긴급 필요시의 비상 운전으로 운행속도는 Free |
- 기관사에 전적으로 의존하는 운전 |
3. 신호기계실 설비
(1) 전자 연동장치
전자 연동장치는 2 out-of 3 SICAS(Siemens Computer Aided Signalling) System이다. SICAS는 모듈방식에 유연한 연동설계로서 장거리철도, 도시철도, 산업철도, 지선철도의 연동장치로 사용되고 있으며, 연동논리장치는 검증된 2 out-of 3 시스템에서 작동되는 연동로직의 신호처리를 하며 사령실 Computer와 상호 Communication, 전철기 신호기 등 현장기기 제어명령 전송 및 각종 표시정보에 의한 감시, 고장진단 등의 기능을 갖고 있다.
(2) Local Control Console (LCC)
LCC는 Control Computer, Monitor, Function Keyboard 및 Printer로구성되며 Console에는 사령전화 등 각종 통신장비가 설치되어 있다.
(3) 궤도레벨 검지장치(TLDS)
TLDS(Track Level Detecting System)는 송수신 Level을 측정하고 궤도회로 장치의 고장상태를 검지하는 장치로서 궤도회로 장치의 고장사전예방과 신속한 장애복구를 할 수 있는 System이다. 이 설비의 구성은 송 수신 Level을 측정하는 Analog/Digital Converter와 CPU Board 및 Monitoring Panel로 구성한다.
4. 열차운행 종합제어장치
열차운행 종합제어장치(TTC)는 ATC의 Computer Program에 의한 자동제어 방식과 DTS(Data Transmission System)에 의한 수동제어 방식이 있다.
(1) 제어 및 감시범위
① 제어 및 감시구간 : 본선 22개역과 차량기지 입.출고선
② Operator의 감시구간 : Zone 1(귤현-동수, 차량기지 입출고선 포함)
Zone 2 (부평삼거리-동막)
③ Supervisor의 감시구간 : 전체구간
(2) 설비의 구성
사령실의 TTC설비는 Computer, Control Console, LAN설비, LDP, DTS 등으로 구성되며 Computer는 Main Computer와 MSC Computer가 있다. Main Computer는 2 out-of 3 의 Fault Tolerant Type으로 안전성 을 기하였으며 DTS는 사령실에 설치되는 CDTS와 신호기계실에 설치되는 LDTS로 구성되고 상호간의 전송매체는 광 Cable로 되어 있다.
(3) TTC 설비의 기능
열차운전 제어 기능은 조작 Mode, 진로 제어, 열차번호 삽입 이동 삭제, Dwell Time 제어, 열차 Diagram 전송, 운행계획의 조정, 차량기지 입·출고 열차 제어, 자동방송 및 열차 행선안내 제어 등이며, 열차 감시 기능은 열차번호 선택, 열차이동 인식, 출발열차 예고 표시창(3개열차), 차량기지의 입출고 열차감시 등이다. 또한 사령실의 열차운행 조회, 연동장치의 제어, Dwell Time 제어 및 사령실에서의 Command 개입 등을 위하여 System Monitoring을 한다.Monitoring 내용으로는 열차추적, 신호기, 전철기, 궤도회로 감시, 설비경보, SOP(Standard Operation Procedure), System 이력관리, Event Log Data 표시, 자동절체 기능, 운영 관리, 운영계획의 수립, 운행실적의 통계관리, 전차선 가압상태 감시 (SCADA지원) 등이다.
1. 통신설비 시설개요
지하철에서의 통신설비는 열차의 운전과 시설의 운영 관리에 필요한 정보를 송수신하기 위하여 사용되어지는 설비로서 다음과 같다.
사 용 목 적 |
통 신 설 비 명 |
주 요 구 성 품 |
비 고 |
1. 지하철용 주 통신설비 |
1. 정보통신용 전송로 2. 화상전송용 전송로 3. 주 전송 설비 |
- 다중화 가능 전송케이블 - 광대역주파수 전송케이블 - 다중화 전송설비 |
- 정보통신용 - 화상통신용 - 정보통신용 |
2. 운영관리를 위한 통신설비 |
1. 자동교환기설비 2. 경영정보관리 전산설비 3. 데이터 전송 설비 |
- 자동 전자 교환기 - 전산망 구축 가능 전산설비 - 팩시밀리 설비 |
|
3. 열차운전을 위한 통신설비 |
1. 열차무선전화 설비 2. 사령전화 설비 3. 직통전화 설비 4. 화상전송 설비 |
- 일제, 개별호출 가능 설비 - 전용회선구성 직통전화 - 음성, 데이터통신 무선설비 - 카메라 및 화상전송 설비 |
- 직통 전화 - 관련 기관 |
4. 승객을 위한 서비스용 통신설비 |
1. 자동 방송설비 2. 열차행선 안내게시기 3. 지하 재방송 설비 4. 전기시계설비 5. 공중전화설비 |
- 자동, 수동, 비상 방송설비 - 열차운전프로그램 연동설비 - 국내표준방송 재방송 설비 - 자동보정가능 전기시계설비 - 한국통신 국선 공중전화 |
|
5. 설비보전을 위한 통신설비 |
1. 연선전화설비 2. 휴대용 무선전화기 3. 토크백(Talk Back) |
- 자동교환가입 연선 전화 - 자동교환가입자 호출가능 휴대용무선 전화기 - 스피커를 통한 음성 송수신 가능 설비 |
- 열차무선과 병용 |
6. 역사 시설 종합 관리 설비 |
1. 역사설비 종합 집중 관리설비 |
- 역사 제설비의 종합집중 감시 제어 설비 |
|
7. 차량기지 통신 설비 |
1. 차량기지 전용 설비 |
- 정보통신용 전송로, 전송설비 - 구내자동교환기 설비 - 열차무선설비 - 사령, 직통전화 설비 - 구내 방송설비 - 전기시계 설비 - 연선전화 설비 - 토크백 설비 - 정비용 부품 및 자재관리 전산설비 |
|
8. 통신설비용 전원 설비 |
1. 통신설비용 무정전 전원 장치 |
- 통신설비용 무정전전원설비(UPS) |
2. 주요설비 요약
(1) 정보통신용 전송로
광섬유 케이블을 이용하여 전송품질 및 효율의 향상, 신뢰성 제고 등을 고려하여 2중화 방식의 Double Ring Network로 구성한다.
구 분 |
내 역 |
전송망 형태 |
4 Fiber Double Ring Network방식 |
전 송 속 도 |
155Mbps(동기식 전송방식) |
단 말 접 속 |
CCITT 규격, G703 |
(2) 디지털 전송설비
장거리, 광대역 전송에 적합한 광섬유 케이블과 Interface가 용이한 시분할 다중화 디지털 전송설비를 시설하고 향후 통신망 발전 추세를 고려하여 CEPT 규격을 적용한 설비로 시설한다.
구 분 |
기 능 |
설 치 장 소 |
주디지탈 회선분배장치 및 전송망 관리장치(ADM/NMS) |
* 망관리 전산설비를 이용하여 설비별 Traffic 및 동작상태 감시 * 전전자 교환설비와 접속 |
종합제어실 |
분기결합 다중화장치(ADM Multiplexer) |
* 각 역 설비별 송수신 회선을 수집, 분배 |
각 역 및 기지 |
(3) 경영 정보 전산시스템 설비
각 역 및 운영본부에 전산망 및 전산설비를 구축하여 경영관리에 일익을 담당케 한다.(운영주체 창립후 구축)
경영정보 시스템의 체계도
(4) 열차무선 전화설비
종합제어실과 운행중인 열차 승무원 상호간에 운전관련 협의를 수행하기 위하여 무선전화설비를 시설하며 비상시 열차내 승객과도 연락이 가능하다.
구 분 |
내 역 |
전 파 방 식 |
고주파 무선 공간파 방식 |
안테나 방식 |
누설동축케이블, 안테나(기지) |
주파수 대역 |
VHF 145∼174MHz 대역 |
제 어 방 식 |
그룹별 및 단독, 전체기지국의 중앙제어방식 |
(5) 사령전화 설비
운전 관련지령과 각 설비 분야별 긴급 또는 비상시 신속한 업무수행을 위해 사령전화를 시설한다.
순 번 |
분 야 |
대 상 |
1 |
운 전 |
역무관리실, 운전취급실 등 |
2 |
전 력 |
변전소, 전기실, 전기분소 등 |
3 |
신 호 |
신호기계실, 신호분소 등 |
4 |
통 신 |
통신기계실, 통신분소 등 |
5 |
설 비 |
설비기계실, 설비분소 등 |
1. 역무처리 계획
역무처리는 지하철을 이용하려는 승객의 원활한 흐름을 돕는 업무로서 승차권의 매표, 개표, 집표 및 매표수입을 처리하기 위한 회계업무 등이 있다. 최근의 역무처리는 사용이 간편한 자동화 기기의 채택으로, 이용승객에게 양질의 서비스를 제공하고 있는 추세이다.
초기 시설투자비가 증가하는 단점은 있으나, 향후 2∼3호선의 확장 및 서울 수도권 전철과의 연계수송 등을 고려하여, 승차권의 매표에서 개표, 집표까지 자동화설비에 의해 수행하는 밀폐형 역무처리(Closed Type) 체계로 선정하였다.
2. 역무자동화 기기 계획
(1) 기기 운용 계획
역무자동화 기기(AFC)의 시방 및 기능은 다음의 기기운용 계획에 따라 설계하였다.
비 고 |
기기 운용 계획 |
검 토 방 향 |
비 고 |
운용방식 |
완전 자동화 |
- 발권기 운용에만 역무원 필요 |
|
매표방법 |
발매기 위주(97%) - 정액권 전용(57%) - 보통권 전용(40%) |
- 정액권 사용 장려 유도, 발매기 위주(보너스 혜택) - 발권기(3%) : 무임권, 단체권, 할인권 및 특수권, 기 타 |
|
승차권 검표 |
완전 자동화 |
- 월승 및 금액 미달시 정산기에서 정산(발권기에도 정산 기능 포함) |
|
승차권 종류 |
보통권, 정액권, 특수권 |
- 서울 및 수도권 전철과의 혼용, 연계사용 - 자성띠 보자력을 300 ∼ 600 Oe 또는 2700 ∼ 3300 Oe으로 유지 |
* Oe : Oersteds (자기 보자력) |
(2) 자동 개·집표기
개·집표기는 승객이 지하철을 이용하기 위해 승강장으로 들어가는 출입구에 위치하여 승차권의 소지 유·무 및 금액여부를 확인하는 기기로서 형태별 특성과 선정내용은 다음과 같다.
<Gate의 형태별 특성 및 선정> | |||
구 분 |
FLAP 형 |
BIPARTING-LEAF 형 |
TURNSTILE 형 |
1. 승객처리 속도 |
60명/분 (최대) 48명/분 (평균) |
60명/분 (최대) 48명/분 (평균) |
30명/분 (최대) 24명/분 (평균) |
2. Door 방식 |
Flap |
Biparting-Leaf |
Tripod Arm |
3. Door 개폐 |
자동 (모터) |
자동 (모터) |
수동 (인력) |
4. 승객통과 방지 |
광센서 (10개) |
광센서 (4개) |
없음 |
5. 운영 형식 |
개방/폐쇄(가변형) |
개방/폐쇄(가변형) |
폐쇄형(고정형) |
6. 설치도시 |
동경, 오사카, 센다이, 런던 |
샌프란시스코, 워싱턴, 싱가폴 |
파리, 홍콩, 시드니, 필라델피아, 서울, 부산, 몬트리올 |
7. 제작 가능업체 |
일본 : - OMRON - TOSHIBA - NIPPON SIGNAL 미국 : - CUBIC |
프랑스 : - CGA - DASSAULT - CROUSET 미국 : - CUBIC |
프랑스 : - CGA - DASSAULT - CROUSET 미국 : - CUBIC |
8. 설치폭(1대) |
0.95m |
0.83m |
0.8m |
9. 외형도 |
|
|
|
10. 선정 |
O |
(3) 자동 발매기 및 발권기
승차권 자동발매기의 경우 동전 및 지폐의 사용과 승차권 연속 발매 기능, 정액권 발행 등 이용승객의 편익을 적극 수용하는 방향으로 검토하였다. 발권기의 경우는 역무원에 의해 승차권을 판매하는 기기로서, 모든 종류의 승차권을 발행하도록 하며, 부정 또는 월승 승객에 대한 정산기능을 포함한다.
〈기존노선 지하철 과 인천 지하철 1호선〉
기존노선 지하철 |
인천 지하철 1호선 |
비 고 |
○ 발권기에 의한 인력 매표위주 - 약 85% 정도 - 역무인원 증가 요인 |
○ 자동발매기에 의한 매표 처리 - 약 97% 정도 - 역무인원 절감 |
인원절감 |
○ 자립형으로 유지관리 및 승객이용 불편 - 발매기의 크기가 크다 (기기폭 : 약 120 cm) - 승차권 및 동전 반환구가 낮다(바닥에서 65cm) 유지관리 및 거스름돈 공급을 일반인의 노출상태에서 실시 |
○ 매립형으로 설치하여 거스름돈 공급 및 유지 관리 용이 - 발매기의 크기 축소(기기폭 : 약 50 cm) - 승차권 및 동전 반환구의 높이를 바닥에서 약 100 cm로 계획 - 거스름돈 공급, 현금인출 및 유지 관리를 일반인과 격리실시 |
이용편리 |
○ 발매기에서의 승차권 발매 종류가 1가지로 정액권 및 할인권 발매 불가 - 보통권 전용으로 설치 - 동전 전용으로 설치 - 1회 조작으로 1매 발매 |
○ 승차권 종류에 따라 발매기의 종류를 다양하게 계획 - 정액권 발매 기능 부여 - 동전 및 지폐 겸용 사용 - 1회 조작으로 4매까지 발매 |
이용편리 |
(4) 자동정산기
월승 승객 및 무표 승객 정산 업무를 수행하는 것으로 가능한 한 매표소와 개집표구를 인접 설치하여 발권기에서 정산업무를 수행하되 역사의 기능 및 구조상 매표소와 개·집표구가 분리된 개소에는 정산기를 설치한다.
(5) 전산 시스템 (Computer System)
역무 자동화설비의 전산 시스템은 지하철 운영에 따른 매표, 개·집표 및 이와 관련한 각종 회계, 통계자료의 처리를 위해 중앙 전산기(Central Computer), 호선별 전산기(Front System Processor), 관리역 전산기 (Managing Station Computer), 역단위 감시 시스템(Station Monitoring System) 및 유지 보수 전산기(Maintenance Work Station)가 필요하다.
이 시스템은 운영요원이 사용하기에 편리하게 전산시스템의 한글화가 되도록 하였으며 소스 프로그램(Source Program)등의 공개가 이루어져서 프로그램변경 등 유지관리가 쉽도록 하였다. 장래 신설되는 2-3호선의 연결도 가능하도록 확장성을 고려하였으며, 사용이 빈번한 key는 조작이 간편하도록 단순 menu화하고 업무 수행 중에도 보조시스템에서 자료를 접수할 수 있는 복수작업(Multi-Tasking) 기능을 갖추었다. 사용자 Group 정의나 Password에 의해서만 자료의 처리가 가능하도록 하였고 정비요구 데이터(Data)는 실시간(Real-Time)으로 전송되도록 한다.
3. 설비배치 기본계획
(1) 기능실 배치계획
역무자동화설비는 지하철을 이용하는 승객의 첫 관문으로서 이용승객의 편의도, 첨두시의 교통수요 처리, 관리의 효율성 측면 등을 고려하여, 다음과 같이 계획하였다.
① 매표소 : 가능한 gate 입구방향(Free Area) 에서 오른쪽에 배치하되 매표소와 gate는 인접시켰으며 자동발매기 및 발권기 설치 (발권기는 정산기능 포함, 매표원 1인 상주)
② 역무관리실 : 승객움직임 감시 및 제어가 용이한 장소 (투시창 설치)
(2) 설비 배치 계획
승객의 원활한 흐름과 관리요원의 감소 및 기기의 효율적 활용 측면에서 다음과 같이 계획하였다.
① 승차권 자동 발매기는 매립형으로 매표소 안쪽에서 유지 보수토록 계획
② 지하철 이용승객과 지하통로 이용승객이 별도 분리되어 유동되도록 정거장 구조를 설계하되, 셧터(shutter)등을 설치하여 AFC기기 시설을 보호할 수 있는 구조로 계획
③ 비상 gate 설치로 비상시 및 장애자 출입이 가능토록 계획
④ 이용승객이 적은 역(승하차 각각 7,500인 정도)은 가능한 출입구의 gate를 한 곳으로 계획하여 자동기기를 집중 이용토록 계획 (관리요원및 기기 설치수량 절감가능)하되 역세권 개발 및 지형적인 영향에 따른 보행자 동선을 우선 고려
1. 설계용 온습도 조건
(1) 설계용 외기 온습도
외기조건 구분 |
건구온도 (℃ DB) |
습구온도 (℃ WB) |
상대습도 (% RH) |
절대습도 (㎏/㎏') |
전열량 (㎉/㎏) |
비 고 | |
냉방 |
07-09 |
26.5 |
24.3 |
86 |
0.01883 |
17.83 |
출근시 rush hour |
14-16 |
29.7 |
25.4 |
72 |
0.01899 |
18.73 |
평 시 | |
18-20 |
26.4 |
24.3 |
85 |
0.01849 |
17.60 |
퇴근시 rush hour | |
겨 울 철 (난방, 환기실) |
-11.2 |
-11.9 |
73 |
0.00117 |
-2.07 |
(2) 설계용 실내 온습도
외기조건 구분 |
건구온도 (℃ DB) |
습구온도 (℃ WB) |
상대습도 (% RH) |
절대습도 (㎏/㎏') |
전 열 량 (㎉/㎏) |
비 고 | |
냉방 |
승강장 |
28 |
23.6 |
70이하 |
0.01667 |
16.89 |
|
대합실 |
28 |
22.9 |
65이하 |
0.01545 |
16.14 |
||
직원근무지역 및 설비분소등 |
26 |
18.7 |
50이하 |
0.01049 |
12.63 |
||
부속기기실 |
40이하 |
- |
- |
- |
- |
환 기 | |
난방 |
직원근무지역 및 설비분소등 |
20 |
11.7 |
35이상 |
0.00509 |
7.89 |
이동용 가습기 |
(3) 냉난방 설계용 지중온도
(단위 : ℃)
깊 이 구분 |
지표면 |
지하 1m |
지하 3m |
지하 5m |
설 계 기 준 |
겨울철 (난방시) |
-1.8 |
5.6 |
13.4 |
15.0 |
15.0 |
여름철 (냉방시) |
28.1 |
23.8 |
17.9 |
15.3 |
15.0 |
(4) 설계용 본선내 온도조건
구 분 시 각 |
본선 건구온도(℃) |
비 고 |
07-09 |
30.5 |
외기 온도차 4℃ 기준 서울, 부산, 대구지하철 |
14-16 |
33.7 | |
18-20 |
30.4 |
2. 정거장 기계설비 시스템
이용승객의 증가와 열차의 고밀도 운전에 따라 승객과 열차로 부터의 발생열이 급증하게 되었고 이 열은 지하철 계내의 공기와 주위의 토양에 축적되어 계내의 온도를 지속적으로 상승시키게 되므로, 이의 해소를 위하여 적극적인 기계환기 및 공조설비를 적용키로 하고 정거장내의 냉방설비, 선로로 부터 열차 발생열량의 유입을 억제키 위한 승강장 유막급기 및 하부 배기의 설비 등을 계획하였으며 정거장의 화재시에 대비한 제연설비를 갖추었다. 최근 지하철 환경의 고급화 추세에 따라 실내 공기질 중에 사회적인 문제로 등장한 오염 물질인 분진의 감소를 위한 대책을 중점 강구하였다.
(1) 열원설비
지하철은 난방수요가 적고 냉방수요가 큰 특징이 있는 지하공간이므로, 주요 열원으로는 승강장 및 대합실용으로 사용되는 냉동기와 직원근무지 역, 신호, 통신기계실에 대한 냉방방안에 대하여 검토하였다.
① 승강장 및 대합실 열원설비 : 대합실 및 승강장의 냉열원 설비는 일반적으로 정거장 냉방부하 규모에 비추어 볼 때 터보식 냉동기와 빙축열 냉동기설비 및 가스직화식 냉온수 유니트 등을 검토하였다. 이중에서gas를 열원으로 사용하는 직화식 냉온수유니트 1대 설치로 냉, 온열원 기능을 동시에 수행할 수 있으나, 겨울에도 난방이 필요하지 않고 다수의 공중이 이용하는 지하공간의 특수성을 감안하여 제외하고, 터보식냉동기와 빙축열 냉동기설비를 대상으로 검토한 바 경제성, 유지관리성 및 신뢰성이 우수한 터보냉동기로 선정하였다.
② 직원근무지역 열원설비 : 직원근무지역의 열원설비는 냉난방 겸용으로서 히트펌프 방식과 팩케이지 에어콘 겸 전기히팅코일 방식이 일반적으로 지하철에서 사용되고 있어 이 두방식을 비교 검토한 바 히트펌프 방식이 경제성면에서 유리하나 장치 신뢰도가 낮고 난방부하가 최대가 되는 외기조건에서 난방이 곤란한 치명적인 결함이 있어 비교적 온난한 기후인 남부지방에 적절한 방식인 팩케이지 에어콘 방식으로 선정하였다.
③ 신호, 통신기계실 냉방방식 : 신호, 통신기계실의 부하특성은 24시간 운전하는 곳으로서 중앙 열원 기기를 공용으로 사용할 수 없어 별도의 시스템을 구성해야 되므로 중앙공조실에 PAC를 설치하고 덕트로 연결, 공조 급기하는 방식과 실내기를 기계실내에 설치하고 실외기를 공조실에 설치하여 냉매 배관으로 연결하는 방식에 대하여 검토하였는바 닥트 연결 방식은 공조 급기등에 포함된 미세분진에 의한 전자기기의 오동작 우려와 초기투자비 및 유지관리비등 경제적 이득이 적고 해당실에 사람이 상주하지 않는 점을 감안하여 공조실에 실외기를 설치하고 각 기계실에 PAC에어콘 실내기를 설치, 냉매배관으로 연결하는 방식을 채택하였다.
(2) 공조 및 제연 설비
① 공조설비 : 정거장은 기본적으로 좌 우측 2개 구역으로 구분하여 공조설비를 계획하였으며 정거장 양단에 공조실을 설치하였다. 중앙환기실의 채택이 불가피한 경우에만 공조실을 1개소로 계획하였다. 승강장 지역은 외기덕트에서 도입된 외기 100%를 공조기에서 냉각 급기하여 냉방만 수행하며 열차발열 및 열차 냉방기 등의 발열이 승강장 부로 유입하는 것을 차단하고 열차풍 유입의 영향을 줄이기 위하여 유막급기 및 승강장 상·하부 배기시스템을 도입하였다. 대합실지역은 정풍량 단일덕트 방식을 채택하여 대합실 상부의 닥트취출구로 공조공기를 균일하게 공급하며 외기(공조급기량의 약 30%도입) 및 환기를 혼합, 공조기에서 냉각 급기하여 냉방만 수행토록 하였다. 직원근무지역의 공조설비는 직팽식공조기를 설치, 냉방부하를 처리하고 난방시에는 공조기내 전열코일을 내장하여 온풍을 급기하고, 공조풍량과 실내부하의 불균형에 의한 실내부족분 난방부하는 별도의 전기방열기를 설치하였다.
② 환기설비 : 승강장, 대합실 및 직원 근무지역은 동절기 등 비냉방시에 외기 냉방이 가능토록 전외기방식을 채택하였고, 공조실, 전기실, 물탱크실 등 환기만 필요한 곳에는 별도의 송풍기를 설치하였으며, 각 실 별 용도에 맞는 환기량을 충분히 확보하여 승객 및 직원의 보건위생을 배려하였다. 변전실은 전외기 환기방식을 채택하였고, 초기개통 년도 이후 승객 수요증가로 인한 부하증가 추이에 따라 냉방설비(PAC 형 에어콘)가 추가될 수 있는 공간을 확보하였다.
③ 제연설비 : 대합실 및 승강장의 공조설비는 화재발생시 운전모드를 전환하여 제연설비로 사용할 수 있도록 시스템을 구성하였고, 각 구역별 제연풍량 부족시에는 별도의 제연송풍기를 설치하여 효율적인 제연이 가능하도록 하였다. 또한 각 제연구역을 구분하는 제연경계벽을 계획하였다.
(3) 주요 시스템별 기술검토
1) 승강장 공조방식
열차 상부방향 및 승강장 하부에서 배기하는 환기방식과 열차 상부에서 급기하고 하부에서만 배기하는 환기방식을 비교하였는 바, 승강장 상하부배기 환기방식은 열차상부(냉동기)에서 발생되는 고온의 공기를 상부에서 배출하고 승강장하부에서는 열차 보조기기 및 제동발열을 배출토록하는 발생열의 자연적 이동현상을 이용한 환기방식으로써 승강장 상·하부 배기방식이 초기투자비 및 연간운전비 면에서 유리하여 선정하였다.
2) 승강장 상하부 배기풍량비율 설정
승강장 상·하부배기 풍량설정은 여러 변수에 의해 정확한 산출은 쉽지 않으나 선로부 열부하 분포, 열차정차시와 비정차시의 공기유동 및 송풍기의 급기 풍량 등 전반적인 상황을 고려할 때 상부와 하부의 배기 풍량 비율은 40% : 60%으로 설정한다.
3) 변전실 환기설비 방식
변전실 환기방식은 변전실내 유지온도, 기기발열량, 외기조건 및 향후 발열부하 변동추이를 고려하여, 설비용량을 검토하여 전외기 환기 방식으로 기본부하를 처리하고 장래 운전시격 단축 등 변동부하는 별도의 PAC에어콘으로 처리하는 방안에 대하여 검토하였다.
변전실 발열부하를 초기 개통 년도에는 전외기 환기방식으로 처리가 가능하고 장래 부하 증가분은 별도의 PAC설치로 변전실 실내온도를 유지할 수 있으며 장비배치계획은 변전실내의 전기장비의 배치 및 기류분포를 감안하여 급기송풍용 공기는 바닥의 콘크리트 덕트에서 상부로 토출토록 하며, 배기는 별도 덕트를 설치하지 않고 배기송풍기에 흡입된 공기를 환기탑을 통하여 외부로 배출토록 하였다.
4) 공기여과장치
공기여과장치는 급기부분에 설치하여 초기 년도부터 운영토록 하고 배기 공기는 장차 년도에 대비하여 통합 공기여과장치를 설치할 수 있는 공간을 배기환기구에 확보하였다. 공기여과장치는 여러 단계로 나누어지고 공조기기의 특성과 실내환경 유지목표 및 시스템 구성과 연관되므로 복잡한 구성이 이루어진다. 실내 분진환경 유지목표치는 환경부권고치에 의해 TSP 300㎍/㎥로 일정하며 여과기능의 단계별 장치는 낙엽·휴지여과장치, PRE-PRE 분진여과장치, PRE-MID 분진여과장치 및 FINAL 분진제거장치로 구성하였다.
① 1차 공기여과장치(낙엽·휴지여과장치) : 낙엽·휴지등 큰 이물질을 여과하기 위한 filter로서 demister가 wire mesh보다 담뱃불 유입 방지도 할 수 있어 선정하였다.
② 2차 공기여과장치(PRE-PRE 분진여과장치) : 입경 5㎛이상의 분진제거가 가능한 filter로서 기존 지하철에서 사용중인 여과장치인 auto filter와 roll filter를 비교한 바 경제성 면에서는 roll filter가 유리하나 환경 폐기물 처리량이 많고 유지관리 인력이 많이 소요되며 유지관리가 불편하다. 지하철은 지하시설물이므로 기계설비가 복잡하고 유지관리 공간이 적절히 확보되기 어려운 점을 감안하여 경제성보다 유지관리에 중점을 두어야하므로 auto filter로 선정하였다.
③ 3차 공기여과장치(PRE-MID 분진여과장치) : 공조기내에 설치하는 3차필터는 리턴공기와 혼합 급기하는 것을 고려하여 오터필터를 설치토록 계획하였으나, 비공조기간중 100% 전외기환기인 점을 감안할 때 동일성능의 필터를 중복설치 함으로서, 3차 필터의 설치효과가 미흡하고 직팽식공조기의 경우 공조기의 규모가 소형으로 오터필터의 설치가 곤란하다. 기존 지하철의 조사보고에 의하면 본선에서 많은 분진이 열차풍과 함께 승강장으로 유입되고 있어 이를 희석하고 배출할 필요가 있다. 3차필터는 기존 지하철의 오토필터 방식과 중성능의 분진제거 효율을 갖는 유니트필터(정전 세정형)중 분진제거 효율, 경제성 및 유지관리 측면을 검토하였는바, auto filter가 유지관리 측면에서는 다소 유리하나, 실내분진농도가 정전식 판넬형에 비하여 약 30% 높고 초기 투자비를 감안한 년간 총 경비도 62% 증가하는 등 경제적 이득을 기대할 수 없어 정전식 판넬형으로 선정하였다.
④ 4차 공기여과장치(final 분진제거장치) : 4차 filter는 1㎛이상의 입자를 포집하면서 급기 공기중의 분진함유량을 감소시키기 위해 설치하며 기존지하철에서 사용되고 있는 대전미립자방식과 아직까지는 부착분진 청소문제로 지하철에 사용되지는 않았지만 백필터 방식을 비교 검토하였는바 대전 미립자 방식이 분진포집 효율은 다소 낮으나 미세분진의 응집으로 실내분진 배출효과가 높아서 실내 부유분진이 bag filter보다 40% 이상 절감 가능하고 유지관리가 용이하며 미세분진 및 악취제거 효과와 수명이 길어 경제적인 장점이 있는 대전미립자 방식으로 선정하였다.
5) 진공청소설비
진공청소설비는 건물 바닥면에 축적된 먼지나 작은 쓰레기를 진공을 이용해서 흡수 제거하는 설비로서 개별식과 중앙집중식 진공청소 방식을 비교하였다. 중앙집중식 진공청소 설비가 년간 유지 경비면에서 집진장치는 환기실에 설치하여 포집된 먼지는 백필터 및 세퍼레이터를 거쳐(3㎛·99.9%) 포집 후 옥외로 배출하고 실내 소음이 작고 동력비 면에서는 불리하나 인건비 면에서는 유리하다. 장비가 공조실에 설치되므로 청소작업시 운전소음이 적고 승강장, 대합실내 많은 승객의 신발에서 유입된 흙, 먼지 등의 완전 포집이 가능하여 실내공기의 청정도를 유지할 수 있다. 단위 면적당 청소능력이 개별식에 비하여 크므로 청소인력 감소로 인한 경제성과 유지관리가 용이한 중앙집중식 청소방식을 일부역에 선정하였으나 초기투자비를 감안 개별식으로 한 정거장도 있다.
6) 환기탑 형식
지하철 정거장 및 본선환기는 지하 정거장내의 쾌적한 환경유지 및 본선의 축열을 방지하는데 목적이 있고 외부구조물의 형태에 따라 지상에서 2m 높여 설치하는 환기탑(Ventilating Tower)과 지상에서 30㎝로 설치하는 환기구(Ventilating Grating)방식을 검토하였다. 지하철내의 환경은 외기의 공기질에 좌우되며 장래 승객 및 노면 교통의 증가 (자동차 배기가스 등의 증가)에 따른 지하철 내 환경 악화가 예상되고, 이에 반하여 이용승객의 지하 환경 요구수준 및 환경 관련법규나 관행 등이 강화되는 추세이므로 환기탑의 높이는 가능한 지상에서 1.5 ∼ 2m 이상으로 설치하였다.
3. 본선 환기 시스템
본선에서는 열차의 운행에 소용되는 다량의 전기적 에너지가 열에너지로 전환되며 승객, 지하철 설비 기기로부터의 발생열등에 의하여 터널내 열이 확산, 축적되어 계내의 온도가 상승되고 습도도 높아져 매년 그 불쾌도가 높아지는 경향이 있다. 따라서 지하철 본선내의 적정한 환경수준을 유지키 위하여는 본선내 환기 설비가 설치, 운전되어야 하며 이를 위한 본선의 환기방식으로는 터널중앙에서 급기하고 정거장 양단에서 배기하는 기계환기 방식을 도입하였으며, 송풍기의 역회전 운전 및 종합적인 원격제어 구성을 통하여 본선내 화재시 승객 및 열차의 대피를 원활하게 유도하도록 제연설비로서의 기능을 부여토록 하였다.
(1) 환기설비
① 환기용 환기탑 : 지하철 정거장 및 본선의 환기 및 공조를 위한 외기취입구와 실내 공기 배출구의 형태는 지상에서 일정높이 이상 높여서 설치하는 환기탑으로 적용하였다. 그러나 부득이하여 지상부 조건에 따라 침수지역이 아닌 곳에 배기구만을 Grating으로 설치할 수도 있겠으나 이 경우 Grating의 설치 소요면적은 Tower에 비하여 2배이상 증가시켜야한다.
② 본선 환기실 여유공간 확보 : 본선 터널내 열 부하는 열차로부터의 주행 및 보조 기기에 의한 발열이 대부분을 점유하게 되는데 열차운행 횟수 에 따라 영향을 받게 된다. 1호선의 열차 운행은 목표년도인 2018년을 기준하여 단계별로 증차되고 목표년도 이후는 2분 운전시격으로 운행되는 것으로 계획되어 있다. 지하 토목구조물은 반영구적인 시설물로서 추후확장이 불가능한데 비해 기계시설물은 장비의 교체가 불가피한 점을 고려하여 본선 환기실은 목표년도 2018년 이후 2분 운전시격을 기준하여 그 크기를 설정토록 하되 송풍기 용량은 2018년 목표년도 10량 편성 2.5 분 운전시격을 기준으로 개통 초기년도에 설치토록 하였다.
(2) 제연설비
① 본선 및 승강장 제연 : 본선내에서 열차에 화재가 발생하면 열차화재가 순차적으로 이루어지므로 열차가 승강장을 향해 출발하면서 운전사령에 화재열차와 지점을 통보하면 운전사령은 정거장 제연운전과 인접배기 송풍기를 수동 가동하여 적절한 제연운전을 수행(송풍기의 역전운전 가능) 하게 된다.
② 정거장 내부제연 : 정거장 공조용 닥트를 제연닥트로 겸용하되 배기닥트를 우선 이용하였으며 공조용 송풍기 용량이 제연용량보다 적은 경우에는 별도의 제연송풍기를 두어 배기닥트를 흡입닥트로 하여 제연토록 하였다. 대합실 제연 시스템 구성에 있어서 제연구역이 2개이상 구획된 지역을 1대의 공조용 송풍기로 제연코자하는 경우에는 MFD (motorized damper)를 설치하였고 승강장 계단부와 외부계단을 통해 외기를 자연급기토록 하고 강제 제연하는 방식으로 구성하였다. 승강장 제연은 승강장부분을 4구역으로 제연구획하고 승강장 상부 배기와 하부배기 송풍기를 1조로 하여 2구역을 담당케 하되 MFD를 설치하여 2구역 중 1구역을 선택적으로 제연토록 함으로서 승강장 전체로 보아 2조의 제연용 송풍기를 계획하였다. 소방기술기준에 관한 규칙 제 114조에 의하여 제연 구역은1,000㎡ 이내로서 직경 60m이내가 되도록 하고있다. 승강장과 대합실의 제연 풍량은 제연 경계 수직거리 2.5∼3m를 적용하며 1개 예상 제연구역 의 풍량은 대합실 50,000CMH, 승강장 55,000CMH로 한다.
1. 기술개발 현황
(1) 최근의 전기설비 기술개발 동향
소수의 운영요원, 보수가 적은 설비, 초기투자비 및 운전경비의 절감, 신뢰성·안전성의 향상 등을 염두에 둔 설계가 필요한 시대가 도래되었다.
① 변전소 : 2회선 수전, 가스차단기, 주설비의 2중계화, 배전반의 무접점화등 신뢰성의 향상과 주간 보수가 가능하도록 하며, 점검개소를 줄여, 보수인력의 cost절감 도모
② 전기실 : 신뢰성, 보수의 주간화 등 보수성 향상을 위해 변압기, 차단기, 배전반등 주요기기를 2중계화 하고 마이크로 컴퓨터로 제어하는 시스템 도입
③ 신호보안장치 : 마이크로 컴퓨터를 이용하여 릴레이 접점을 최대한 배제시켜 신뢰성 향상, 메인테난스 후리화를 도모하고, 운전시간 단축을 위한 다현시화, 운전시격 단축을 위한 1단제동, 보수성 향상을 위한 자기진단기능 등을 채용
④ 운행관리시스템 : 여러 노선의 운전지령실을 통합하여 대형 영상프로젝타로 유연성을 갖는 표시반, 워크스테이션을 이용한 기능분산시스템 등 개발
⑤ 전력관리시스템 : 대형 영상프로젝타의 채용, 이상시 계통운용의 자동화 등
⑥ 승객이용 편이성 향상 : 수평에스컬레이터 설치 및 지상까지 이용할 수 있도록 구상, 장애인용 승강기 증설 추진
⑦ 기타 : 승강장 스크린도아 설치로 승객 안전확보 및 환경개선 도모
(2) 전기설비 개량 및 신기술 개발
① 열차운행의 종합적 체계 구축 : 열차운전시간대의 원활한 운용을 위해 야간 종차 후 본선상의 작업과 야간의 본선관리를 일원화시키고, 열차운행에 관여하는 모든설비의 운전상태도 일원화하여 관리될 수 있도록 열차운행에 관한 모든 설비(열차운행관리시스템, 전력관리시스템, 설비관리시스템, 차량운전상태관리시스템 등)를 총합적으로 관리하는 시스템도입 예상
② 省에너지化 추진 : 회생기능차량도입에 따른 회생된 전력의 유효이용을 위한 인버터 검토, 지하철 터널, 정거장부에서 발생하는 열 회수로 냉난방 열원으로 이용가능성 연구
③ 기기설치공간의 확보곤란 문제 해소방안 : 기존설비의 교체시 등의 기기설치 공간부족에 따른 기기의 축소화(省space化), 변압기와 정류기의 일체화, 제어반의 소형화, 공조기계실의 소음장치 등의 소형화 추진
④ 메인테난스 후리의 전차선 개발 : 카테나리 전차선의 인장강도를 향상, 구조의 간소화, 마모센사와 장력자동조정장치를 조합시켜 수명연장을 도모하고, 강체전차선의 경우에는 트롤리선의 단면적 증가, 롱이어볼트의 개량, 강체T형재의 접속공법 검토
⑤ 수송력증강으로 혼잡 완화 : 이 문제 해결은 신호기술이 아니면 해결이 거의 불가능하므로 새로운 신호시스템을 검토(차상과 지상간의 다정보전송기능, 이동폐색의 적용, 지상정보수집과 지상판단방식에서 차상정보발신 및 차상자율제어 방식으로 전환 등)
2. 도시철도의 장래시스템
종래에는 철도의 기본개념이 「대량 고속수송」「에너지 효율의 향상」 「안전, 정확」등 이였다. 그러나 요즘에는 철도가 사회환경의 변화(가치관의 다양화, 정보사회진전, 환경과의 조화, 고령화와 인력의 부족, 인간존 중 및 국제화의 진전 등)에 부응하기 위하여는 고객만족의 실현, 승객요구 의 유연한 대응, 집단을 위한 서비스에서 개인을 위한 서비스로의 지향 등 스스로 나아가야 할 방향을 설정하여야 한다. 따라서 앞으로는 도시철도의 개념이「안전·정확·신속한 철도」「사람과 환경이 조화를 이루는 철도」「경영효율이 좋은 철도」로 바뀌어 가고 있다.
1) 안전·정확·신속한 철도
① 시스템의 안전
· 열차간격, 선로형상 등 속도조건을 초과하지 않는 ATC
· 고신뢰성 급전 배전계통시스템
· 트롤리선과 차량의 사고시 전원차단시스템 等
② 승객에 대한 안전대책
· 비상시 승객 안내시스템
· 영상처리방식 열차도착감시, 출발감시시스템
· 스크린도아, 플랫홈 센사시스템
· 플랫홈 추락감지 장치
· ITV에 의한 심야의 승강장 감시, 차량내부 감시 等
③ 설비의 안전
· 시스템의 다중화
· 고신뢰성 소자의 채택
· 고장부분의 자동분리와 자동보수
· 사전예측의 자기시스템 等
④ 대규모 장애시의 운행유지대책
· ATC의 장구간 지장발생시 최소한의 운전확보를 위한 역간 폐색장치
· 중앙전력감시시스템에서 중앙기능 상실시에도 한 변전소에서 인접변 전소를 감시제어할 수 있는 시스템
· 주요시설이나 요주의 장소는 화상원격감시시스템 等
⑤ 정확하고 신속한 철도
· 이동폐색과 ATC를 이용한 초접근 운전
· 다이야 혼란을 최소한으로 제어하는 열차 군관리시스템
· 다이야 혼란을 조기회복시키는 운전정리시스템
· 과전류정전을 방지하는 동시발차 방지시스템
· 충분한 가속을 보장하는 정전압 전력안정공급시스템
· 도착예상 표시로 무리한 승차 등을 방지하는 안내표시시스템 等
2) 사람과 환경이 조화를 이루는 철도
· 비접촉 자동개찰기의 개발
· 프로그램식 역조명제어
· 문자나 영상으로 분실물, 미아 정보시스템
· 운행정보, 환승접속 등에 관한 안내 표시정보
· 고심도 지하역에 적당한 가변속형 고속 에스컬레이터
· 라디오, 휴대폰 등 사용을 위한 지하공간의 전파환경 개선 等
3) 경영 효율이 좋은 철도
· 정보의 일원화 및 전략적 활용을 목적으로 하는 고속·고기능 컴퓨터정보시스템의 통신네트워크의 구축
· 자동개찰기의 통과정보를 이용한 승객 유동상황 조사시스템
· 검사데이터와 통계분석을 처리하는 보수계획 관리업무의 자동화
· 통신·신호·전력 각 설비의 검사 측정업무의 기계화, 자동화 等
3. 종합의견
도시철도시스템은 대단히 많은 분야가 복합적이고 거대한 시스템이다. 그 중 전기부분이 점하는 부분은 매년 증가하고 있으며 근래에도 계속하여 현저한 기술진보가 있어 왔다. 과거에는 운영자가 판단하고 실행해 오던 부분을 전기관계 시스템들이 대신해 가고 있다. 장래 시스템은 앞에서 본 바와 같이 자동화 시스템 대부분이 전기관계시스템이며 따라서 전기 분야의 책임이 막중하다고 생각된다.
앞으로 도시철도의 역할과 사회적 중요성은 높아지고 서비스에 대한 이용자 등의 수요욕구(Needs)도 커져갈 것으로 예상된다. 그러므로, 전기철도 기술자들에게는 상대적으로 높은 능력과 실력을 갖출 것을 요구하고 있다. 따라서, 전기철도 기술자들은 자기개발은 물론 특히 타 기술분야와의 협조 체제를 강화해 가면서 신뢰받는 미래의 도시철도 total system을 구축하는데 있어 주역이 되길 비는 바이다.
<참고문헌> · 인천지하철 1호선 기본 및 실시설계 보고서 · 철도공학 핸드북(久保田博 著) (株)grand prix 出版 · 철도와 전기기술('95. 7) 사단법인 일본철도전기기술협회 · 論文「都市鐵道 驛勢圈開發의 活性化方案에 관한 硏究」(李重鎬'97.8) |
<부록 1> 주요 도시별 지하철 건설 현황
도시명 |
구 분 |
구 간 |
건설연장(km) |
역수 |
운영(건설)주체 |
비 고 |
서울 |
1호선 |
서울역∼청량리 |
9.9 |
9 |
서울지하철 |
제1기노선 (운행중) |
2호선 |
시청(순환선) |
62.7 |
49 | |||
3호선 |
지축∼수서 |
37.5 |
31 | |||
4호선 |
당고개∼남태령 |
33.0 |
26 | |||
5호선 |
방화∼고덕·거여 |
54.85 |
51 |
서울도시철도공사 (서울지하철건설본부) |
제2기노선(일부개통) | |
6호선 |
역촌∼신내 |
36.1 |
38 | |||
7호선 |
상계∼온수 |
46.1 |
41 | |||
8호선 |
암사∼모란 |
19.6 |
17 | |||
9∼12호선 |
4개노선 |
120 |
미정 | |||
부산 |
1호선 |
신평∼노포동 |
32.5 |
34 |
부산교통공단 |
1호선(운행중) 2호선(1단계 운행중, 2단계 건설중) |
2호선 |
호포∼좌동 |
39.1 |
37 | |||
3호선 |
대저∼반송·수영 |
29.5 |
26 | |||
양산선 |
호포∼북정 |
11.1 |
6 | |||
4호선 |
가덕∼대연 |
34.6 |
미정 | |||
김해∼하단선 |
신명∼하단 |
32.7 |
미정 | |||
대구 |
1호선 |
월배∼안심 |
28.3 |
30 |
대구지하철공사 (대구지하철건설본부) |
1호선(운행중) 2호선(건설중) |
2호선 |
성서∼고산 |
24.6 |
25 | |||
3호선 |
칠곡∼범물 |
29.5 |
24 | |||
4호선 |
만평R(순환선) |
25.2 |
29 | |||
5호선 |
서대구공단∼봉무동 |
27.5 |
17 | |||
6호선 |
파동∼효목동 |
12.9 |
15 | |||
인천 |
1호선 |
귤현동∼송도 |
30.4 |
26 |
인천지하철공사 (인천지하철건설본부) |
1호선(건설중) 2, 3호선 기본설계중 |
2호선 |
검단∼남동공단 |
31.5 |
28 | |||
3호선 |
시흥∼온수, 신월 |
38.2 |
34 | |||
송도지선 |
주안∼송도신도시 |
9.5 |
미정 | |||
광주 |
1호선 |
용산동∼옥동 |
20.1 |
19 |
광주지하철건설본부 |
1호선(건설중) |
2호선 |
각화동∼효천역 |
13.7 |
미정 | |||
3호선 |
광주역∼월정리 |
24.0 |
미정 | |||
4호선 |
광주역∼일곡지구 |
28.15 |
미정 | |||
5호선 |
남화빌딩앞∼월정리 |
16.6 |
미정 | |||
대전 |
1호선 |
고속버스터미널∼ 둔산, 유성 |
21.1 |
25 |
대전지하철건설본부 |
1호선(건설중) |
2호선 |
대전역(순환선) |
22.0 |
25 | |||
3호선 |
유성(순환선) |
23.7 |
23 | |||
전철 |
신탄진∼옥천,두계역 |
54.2 |
24 | |||
자료 : 서울, 부산, 대구, 인천, 광주시의 현황은 대한토목학회지(1995.11)에서 대전시 현항은 교통개발연구원의 대전시 도시철도 건설 타당성조사 최종보고서 (1993.10)로부터 발췌하였으나, 최근 재조정 검토중임 |
<부록 2> 주요 건설 방식 비교 요약
구 분 |
서울 지하철(1, 2기 노선) |
인천지하철(도시철도 1호선) |
비 고(서울 2기와 비교) |
궤 간 |
1,435m/m |
1,435m/m |
표준궤간 |
전기방식 |
직류 1,500V 가공선 |
직류 1,500V 가공선 |
|
도 상 |
(제 1기) : 자갈 (제 2기) : 콘크리트 |
콘크리트 |
|
구조물내공 |
(제 1기) : 폭 8.6m× 고 5.95m (제 2기) : 폭 8.6m× 고 5.30m |
폭7.8m×고5.30m |
폭 80cm 축소 |
정차장 길이 |
1∼4호선 : 205m 5∼7호선 : 165m 8호선 : 125m |
1호선 : 185m |
20∼60m 확대 |
차량크기 |
(제 1기) 폭3.12m×고4.5m×장20m (제 2기) 폭3.12m×고4.0m×장20m (정원 Tc148명,T.M160명) |
폭2.75m×고4.0m×장18m (정원 Tc 113명, T.M 124명) |
폭 37cm 축소 장 200cm 축소 |
운전방식 |
1, 2호선 : A.T.S 3, 4호선 : A.T.C 5∼8호선 : A.T.C/A.T.O(1인운전) |
A.T.C /A.T.O(1인운전) |
같 음 |
열차편성 |
1,3,4호선 : 10량 2.5분 2호선 : 10량 2.0분 5,6,7호선 : 8량 2∼2.5분 8호선 : 6량 2.5분 |
1호선 : 10량 2 ∼2.5분 |
개통초기 8량 4분 |
차량제어 방식 |
1호선 : 저항제어 2,3,4호선 : CHOPPER제어 5∼8호선 : V.V.V.F제어 |
1호선 : V.V.V.F 제어 |
온도상승방지 에너지 절약 |
차 체 |
(제 1기) : 강판(STEEL) (제 2기) : 경량스텐레스 (STAINLESS) |
경량스텐레스 (STAINLESS) |
내구연한 증대 유지비용 절감 DESIGN 개량 |
환기방식 |
1호선 : 자연환기 2,3,4호선 : 기계환기 5∼8호선 : 기계환기+자연환기 |
기계환기+자연환기 |
같 음 |
역사냉방 |
(제 1기) : 일부역사에 냉방시설 (제 2기) : 전 역사에 냉방시설 |
전 역사에 냉방설비 |
같 음 |
역무자동화(A.F.C) |
(제 1기) : TURNSTILE (1분 30명) (제 2기) : FLAP (1분 60명) |
FLAP(1분 60명) |
같 음 |