첫째 지침 :

1) 터널 시스템 외부 : 표준 기후조건 하에서 유지관리를 위한 접근이 용이

예) : 동력용 전기를 위한 변전소

2) 다기능 정거장 : 표준 기후조건 하에서 외부로부터 직접 접근 및 환기. 건설 기간 중에 반입구로 사용된 곳이 재사용될 수 있다.

예) : 연동장치와 전력배분

3) 연결통로 : 터널에서 어느 정도 물리적으로 독립되어져 있음.

기본적으로는 터널과 같은 기후조건. 접근성은 취약.

예) : 데이터 망을 위한 중계기, 낮은 전압분포

4) 터널 내부 : 최악의 기후 및 기계조건, 더럽고, 접근성이 떨어짐.

철도 운영과 안전에 절대적으로 필요한 장비만 거기에 있어야 할 것임.

예) : 전차선, 선로, 차축검지기, 누설동축케이블, 전원공급케이블, 데이터 전송

장비의 가용성과 효율성에 관한 목표는 아래 그림에 표시하였다.

경제적 목표를 실현하는 것은 사용가능한 예산에 의해서 정해지며, 전체 교통시스템의 구축 및 운영을 위한 글로벌 수명주기 비용은 가능한 낮게 유지되어야 하는데 이것은 합리적인 최소한으로 장비의 양을 규제하는 것을 의미한다.

터널시스템의 고유의 복잡성과 극한의 기후 및 운영조건을 고려하고, 단순화한 기술시스템이 복잡한 것 보다 훨씬 실패할 가능성이 덜 하다는 것을 고려해 볼 때,

사업이 설정한 매우 높은 가용성 목표는 장비의 복잡성을 제한함으로서 도달할 수 있다. 동시에 매우 높은 안전목표도 모든 환경에서 통제하에 지켜질 수 있는 절차와 시스템을 사용함으로서 달성될 수 있다. 과거 사고에서 거의 발생하지 않았으며, 예기치 못한 상황이 발생되는 것은 경험에 미루어 보면 종종 아주 복잡한 시스템이 숙달되지 않은 것이 원인으로 나타난다. 예전의 장대철도 터널과 신설 터널을 비교해보면 복잡성과 가용성 사이에 근본적인 상충성이 있는 반면에 단순성과 가용성은 시너지효과가 있는 것으로 보여 진다.

이런 생각의 결과로 고트하르트 간선터널의 전기기계 장비에 대한 지침은 다음과 같다.

5.2 궤도

낮은 유지관리비와 높은 신뢰성이 주요 장점인 무도상궤도가 사용될 계획이다. 이들 무도상궤도의 장점들은 높은 건설단가로 인해 일부의 경우에만 가격적으로 균형을 이룬다. 전철선로에 분기점 수는 최소한으로 줄어든다. 이 분기점 감소는 유지관리 양의 감소와 고장 및 탈선의 대참극 발생 가능성을 줄여준다. 분기점의 수는 운영상의 유연성 확보에 필요하므로 완전히 제거될 수는 없다. 곡선반경이 4km 이상인 아주 크게 회전할 때만 설계에 적용되는데 고속여행과 승객의 안락함을 보장할뿐더러 궤도마모 경감, 신뢰성 향상 및 유지관리비 감소도 가져오게 한다.

5.3 열차 동력용 전기공급과 전기기계 장비

모든 전기시스템은 현장의 유지관리의 복잡성을 가능한 낮추고 한결같은 운영원리를 유지하고 설치를 단순화해서 표준 모듈로 만든다.

모든 요구조건이 적절하게 식별되었는지와 전력공급시스템의 체계가 적절했는지를 확인하기 위해서 모든 다른 협력주체간에 특히 그러한 시스템의 설계기간 중에 전력 사용자와 공급 업자간에 원만한 협조관계가 필요하다.

공급망에 쓸모없는 중복을 방지하기 위해, 전원이 필요한 모든 장비는 양과 품질 둘 다를 고려해서 결정되지 않으면 안된다. 더불어 두 개의 완전히 독립된 시스템이 완공되어야만 한다.

 첫째 터널 내 열차동력 공급 시스템은 그 특성이 근본적으로 노선의 단면(경사도, 공기역학)과 운영개념(열차의 운행횟수, 중량 및 속도)에 달려있는 변전소, 케이블, 스위치 및 전차선으로 주로 구성된다. 16⅔Hz 열차 견인동력시스템과 통상 50Hz의 공공전력 공급 망 사이의 비호환성으로 인해 스위스 연방철도 자체의 고전압망이 사용되는 것은 주목할 가치가 있다.

 둘째 신호, 통신, 조명 등 대부분의 기술 장비에 사용되는 터널 내 50Hz의 전력공급. 고도의 안전성과 신뢰성을 위해 이 이중전력 공급 망은 모든 입구 및 중간 접속구에 위치한 50Hz의 공공전력 공급 망으로 연결되어진다.

토목공사의 간접비용을 예방하기 위하여 터널단면은 최소화되어야만 한다. 전차선이 터널단면에 가장 큰 영향을 미치는 전기적 요소라는 것을 감안할 때 그것은 최적화해야 했다. 이것은 200kn/h 이상의 속도에 맞게 설계되고 성공적으로 시험된 고속철도와 고출력 운행에 적합한 소형의 이중 전차선 시스템 설계를 반영한 것이었다.

5.4 신호 및 통신

고트하르트 간선터널에서 사용될 예정인 혁신적인 주요기술은 다음과 같이 요약할 수 있다.

각 열차의 위치와 속도가 끊임없이 통제되고 있는지 보장하는 캡 신호시스템(광신호없는 ETCS/ERTMS LEVEL 2). 이 고장안전시스템은 현재의 철도망에 비해 과속 및 몇 가지 크기 정렬 순에 의해 충돌의 위험을 줄여준다.

열차와 종합관제소 간의 영구자료와 음성 연결. 이 연결은 캡 신호방식과 유럽의 이동통신 기술방식(GSM)의 자료송신에 주로 사용된다. 비상상황의 경우에는 그 시스템에 대한 우선순위에 따른 접근이 구조팀에게 할당될 수 있다.

터널운영관련 모든 정보와 안전이 중앙 집중화 된 고도로 자동화된 종합관제소

터널입구에서 외부로 몇 km 전방에 설치된 과열 브레이크 검지장치와 같은 열차 점검 장치로 이상이 없는 열차만이 터널내로 진입한다.

5.5 유지관리

새로운 세대 유지관리 개념이 신설 스위스연방 고속철도 노선에 특히 터널 내에 시행될 것이다. 그 주요 특징은 유지관리 단계 기간 중에는 선로에 작업편의를 위해서 상업운행이 완전히 중단된다. 적절한 시간표가 임시로 조정되어야 함을 고려해야만 한다.

고트하르트 간선터널에서 유지관리 활동은 한 개의 터널 당 1/3 정도로 평상시 운행이 단절되는 년간 약 200일 정도 발생할 것이며, 하루 7시간 동안 계속해서 유지관리 작업이 가능하다.

위 그림에 표시된 바와 같이 유지관리 작업을 하는 동안에는 터널 일부만 사용가능할 것이다. 이것은 수송능력의 중대한 감소 요인이 되지만 여객이 거의 없는 야간에 유지관리 작업이 발생하며 이 정도 감소는 유지관리 작업으로 인한 고효율과 안전이 확보된다는 측면에서 받아들일 만하다.

5.6 추가 장비

“간단하게”라는 지침에 따라 터널내의 전기기계장비는 최소화되어야 한다. 그럼에도 불구하고 철도장비라고 할 수 없는 몇 가지 시스템은 다음과 같은 사유로 필요시 설치되어야 할 것이다.

비상시 정거장에 배연설비 뿐만 아니라 다기능역사의 몇몇 장비실 등에 적절한 기후조건 보장에 필요한 환기설비. 기후예측에 따라 인공적인 환기설비는 터널이나 연결통로에 불필요하다.

그 밖의 다양한 전기기계 설비 들(즉 자동기능이 요구되는 곳에 자동문 등)

6. 결론

위에 언급한 절차와 그에 따른 기술적 해결대안들은 57km 길이의 고트하르트 간선터널에 철도노선을 건설하고 운영하는데 있어서의 과제에 대한 현실적 답변을 나타낸다.

몇 가지 근본적인 지침에 이어, 기술자들은 생태문제 및 자금조달 뿐만 아니라 용량, 속도, 가용성 및 안전에 관한 요구조건을 실현하는 교통시설을 건설하는 것이 가능할 것이다.

▣ 원문제목 : Building a modern railway in the Gotthard Base Tunnel