1. 서론

● 철도 안전 운영 시스템은 사고 방지와 사고 경감 목적 시스템으로 구성

● 고속철도의 경우 Conventional-Speed 철도에 비해 운영 시의 원칙과 요구 사항이 훨씬 엄격

● 지금까지 PTC(Positive Train Control) 등과 같은 사고 방지 운영 환경 설계를 통해 사고 빈도와 심각성을 감소하기 위한 노력이 이루어졌으나, 잠재적인 위험을 가진 시나리오 분석 또한 운영 시스템의 안전성 제고를 위해 병행될 필요

- 본 논문에서는 고속 철도 운영 시스템의 설계시 중요하게 고려해야할 사고 시나리오를 소개

- PTC 시스템에 의해 방지될 수 없는 사고 또는 PTC 시스템이 있더라도 발생하는 사고에 대한 소개

2. PTC 예방 가능 사고

● PTC는 사고 빈도와 사고의 심각성을 낮추기 위한 방지책으로 PTC 시스템에 의해 제어할 수 있는 사고를 PTC-preventable이라 부름

3. PTC 예방 불가능 사고

● PTC의 한계를 벗어난 사고의 발생 가능성에 대한 고려가 필요

(1) 운영 환경 1

 

● 운영 환경 1은 지정된 전용 선로를 운행하는 고속 철도 시스템을 의미

● PTC 이상의 Capability를 요구하는 교통 통제 시스템이 필요

● 운영 환경 1에서의 일반적인 위험은 탈선, 열차 간격 유지를 위한 통제 시스템 실패, 선로 보수 장비의 문제, 선로 상의 잔해 문제 등이 있음

 

① 탈선사고 예: Grayrigg, 영국(2007)

 

● 시속 95 마일로 달리고 있던 열차가 선로 상의 스위치 결함으로 인해 탈선

● 사고로 인해 승객 1명이 중태에 빠지고, 21명의 승객과 2명의 승무원이 중상

● 다행히 객차 내의 측면 벽의 강도와 내부 설비의 안전성 때문에 사고의 부정적인 효과를 경감할 수 있었음

● 이 사고로 사고 당시의 스위치와 동일한 상태 여부를 확인하기 위해 1,473개의 스위치가 검사에 들어감

● 다행히 다른 스위치에서는 동일한 상태가 확인되지 않았고, 다른 사고 징후도 발견되지 않음

● 이는 선로의 부품의 면밀한 유지보수 노력이 사고를 막을 수 있는 방법임을 확인한 사례

 

② 선로 통제 실패 예: Washington, DC, 미국(2009)

 

● 뒤따르던 열차의 Stop Signal과 관련한 기능이 오작동하면서 앞선 열차의 후미를 들이받는 사고 발생

● 앞선 열차의 후미에 뒤따르던 열차의 앞 부분이 겹쌓이면서 뒤따르던 열차에서 9명의 사망자가 발생함. 이는 열차가 심하게 손상되면서 최소한의 생존 공간(Survival Space) 미확보로 인해 피해가 커진 것

● 유사 사고가 2005년에도 발생했는데 이는 통제 시스템의 개선에도 불구하고, 이를 실제로 수행하는 기술자들의 비숙련성에서 발생

● 통제 시스템은 두 열차가 같은 블록에 진입하는 것을 막지 못했고, 기술자들은 이러한 시스템의 조작에 익숙하지 못했고, 열차는 심하게 손상됨으로서, 최소한의 생존 공간(Survival Space)를 유지하지 못하는 악재가 겹치는 상황이 발생

 

③ 선로 보수 장비 문제 예: Lathen, 독일(2006)

 

● 자기부상열차 실증 선로에서 작업자를 태운 자기부상열차가 유지보수 차량을 시속 120마일의 속도로 추돌

● 23명의 승객이 사망하였으며, 10명이 중태에 빠짐

● 해당 실증 선로는 안전 장치가 제대로 마련되어 있지 않았으며, 당시 열차에는 사고 방지 기능(두 열차간의 간격이 좁아질 경우 자동 브레이킹 시스템 작동)이 내장되어 있었으나, 안전 시스템 및 내충격성의 부재로 사고의 피해가 커진 것으로 판단

 

④ 선로 상의 잔해 문제 예: Selby, 영국(2001)

 

● 차량을 견인 중이던 SUV가 건널목에서 선로를 가로막는 사고가 발생하였는데, 미처 철도회사에 알릴 새도 없이 시속 125Mile의 열차가 SUV를 추돌하면서 탈선사고가 발생

● 이 열차는 인접 선로의 마주오던 화물 열차와도 충돌하면서 10명이 사망하는 사고로 이어짐

● 영국 HSC(Health and Safety Commission)은 다른 유사 사고에 대한 분석을 통해 열차와 자동차의 추돌을 방지하는 방법은 건널목에서 자동차에 우선 통과권(Right of Way)을 주는 것이 최선이라는 결론에 도달

● 고속 철도의 주행 속도가 빨라지면서 완전 정지에 필요한 거리도 길어지는 상황

● 초기 속도를 시속 200마일로 설정했을 때, 초당 2마일씩 속도를 낮추는 경우 총 제동 거리가 최소 15,000피트를 요구

 

(2) 운영 환경 2

 

● 운영 환경 2는 지정된 선로를 운행하는 고속 철도 시스템을 의미하며, 운영 환경 1에 비해 운행 속도는 다소 낮음

- 운행 속도가 다소 낮은 이유는 선로를 공유하지는 않으나 인접한 선로에 화물 또는 Conventional Speed 열차가 운행하기 때문

● 운영 환경 2에서도 운영 환경 1과 유사한 강도의 유지보수 기준과 safety-plan을 요구

● 운영 환경 2에서의 일반적인 위험은 운영 환경 1에 기존 열차의 부착물(fouling) 탈선이 추가

 

① 기존 열차의 부착물(적재물) 탈선 예:, Littleton, 콜로라도(2007)

 

● 2007년 12월 11일 경전철 선로에 인접한 선로를 달리던 석탄을 실은 화물열차가 20량 정도 탈선하면서, 싣고 있던 석탄이 경전철 선로 상에 쏟아짐

● 당시 주행 중이던 경전철은 정지하지 못했고 쏟아진 석탄과 추돌하면서 탈선하였으나 다행히 사망자는 발생하지 않음

● 이 사고는 인접 선로에 다른 열차 시스템의 존재가 줄 수 있는 잠재적 위험을 강조한 것으로 주행 경전철과 이미 탈선한 열차 간의 상호 영향력에 따른 사고 가능성을 낮추기 위한 노력도 필요함을 시사

● 더불어 유사한 사고 발생시 경전철의 내충격성에 대한 문제도 고려할 필요성이 제기됨

 

(3) 운영 환경 3

 

● 운영 환경 3은 기존 철도 시스템 상에서 운영되는 고속 철도 시스템을 의미

● 이 환경은 고속 철도의 기존 철도 속도 주행을 의미하며, 해당 선로는 통근 열차, 화물열차, 도시간 열차 등과 공유됨에 따라, 선로의 부하 증가 및 적절한 유지보수를 요구함

● 운영 환경 3에서의 잠재 위험은 운영 환경 1~2에서의 위험과 함께, 자동차와 고속철도의 건널목 상에서의 충돌, Conventional Equipment(기존 열차)와의 충돌 등이 추가

 

① 고속 열차와 자동차 간의 추돌, Bierne, 프랑스(1997)

 

● 프랑스 TGV의 경우 고속 철도 전용 선로 뿐 아니라, Conventional 선로에서도 운영 중

● 고속 철도 전용 선로에서 Conventional 선로로 변경 주행할 시에는 주행 속도 또한 감소하는데 변화하는 주요 운영 환경은 바로 차량 건널목임

● 1997년 9월 TGV는 아스팔트 포장 기계와 충돌하였는데, 충돌 당시 속도는 시속 81마일로 보고됨

● 이 사고에서 사망자는 없었고, 이는 TGV의 내충격성 때문으로 보고

● 건널목에서 차량이 옴싹달싹하지 못하는 가능성을 줄이기 위한 Roadway 설계 강화 방안이 연구되고 있으며, 열차가 곧 도착하는 상황에서의 차량의 건널목 진입을 막기 위한 연구도 확대되는 계기

● 점차적으로 건널목 수를 줄이는 것 또한 사고를 방지하는 한 방법

 

② 기존 열차와의 충돌, Canton, 메사추세츠(2008)

 

● Siding에 정차해있던 화물차의 제동장치가 풀리면서 통근 열차와의 충돌 발생

● 충돌 당시 화물열차의 속도는 시속 25~40마일로 보고되었고, 당시의 충격은 통근 열차의 입석 승객에게 강한 충격이 전달

● 당시 사망자는 없었으나, 150명의 사람이 다친 것으로 보고

● Precaution과 Signal System이 정상적으로 작동되었고, 통근열차 기관사가 적절히 대처했음에도 불구하고 충돌을 피할 수 없었음

● 따라서 이 사고는 열차 통제 시스템의 환경에서도 내충격성 열차의 도입이 필요함을 시사

 

4. 요약

● PTC와 같은 열차 통제 시스템만으로는 모든 유형의 열차 사고를 방지할 수 없음

● 따라서 시스템의 총 안전성은 위에서 제시한 다양한 운영 환경에서의 사고 방지 측정과 사고 경감 전략 결합으로 달성 가능 

▣ 원문제목 : Potential scenarios of concern for high speed rail operations 

  

▣ 원문의 주요목차*******************************************************************

1. 서론

2. PTC 예방 가능 사고

3. PTC 예방 불가능 사고

(1) 운영 환경 1

(2) 운영 환경 2

(3) 운영 환경 3

4. 요약