1. 소개

 

승강장/ 궤도시설 보호시스템(PTP 시스템)에 관한 이 연구목적은 지하철 설비에서 승강장/ 궤도시설 보호를 위한 장치를 설치 필요성을 이해하고 이 장치들을 배치할 때 기술, 운영 및 재무적 고려사항을 알아보는 것이다. 이를 위해 전기안전소위원회는 다음과 같은 사항에 관한 다른 PTP 시스템을 비교 평가 할 목적으로 조사를 실시했다.

 

 여객의 보호를 보장

 궤도로 임의 침입을 차단하고, 자살수를 제한하며, 오염을 방지하며, 터널 내 화재 발생가능성을 감소

 열차가 승강장에 좀 더 빠른 속도로 진입하도록 하여 교통흐름을 개선

 영업서비스의 품질을 개선

 이용 가능한 승강장 공간 활용을 개선

 냉난방설비 가동에 유리, 환기의 공간 구획, 에너지 소비 감소

 

12개의 철도노선이 이 조사에 응답했다 : TMB 바로셀로나, STIB 브루셀, Metrorex 부카레스트, MTR & KCRC 홍콩, TL 로잔, 리스본 지하철, 런던 지하철, NYCT 뉴욕, RATP 파리, LTA 싱카포르 및 바르샤바 지하철. 이 요약서는 조사결과를 압축하여 설명하는 것이며 상세한 연구결과는 UITP 회원에게 이용가능하다.

2. 승강장/ 궤도시설 보호 시스템 (PTP System)

 

조사결과는 응답노선의 58%가 승강장 스크린도어(PSDs)를 설치한 것으로 나타났다[전체높이 및 절반높이 PSDs와 자동승강장출입문(APGs)을 포함]. PSDs는 PTP에 사용된 싱글도미넌트 형이다. 그러나 일부 운영자들은 대체 해결방안을 사용하거나 고려하고 있다.

 

 

3. 벤치마킹 기술과 응용

 

비디오

 

이 기술의 원리는 연속사진 또는 현재의 사진과 참고사진을 비교하는 것을 기반으로 한다. 이 기술에 의존하는 많은 자동 사고 감지 시스템은 이미 도로에 사용 중이다. 사용하는 알고리즘은 필요한 검출의 형태에 따라 달라진다. 비록 그들 중 일부는 그것에 대한 인식뿐 만 아니라 전반적인 안전을 상당히 개선하지만 기존의 활용도 가운데 어떤 것도 안전만큼 중요하지는 않다. 이 기술의 한계는 주변 밝기 및 대비에 지나친 민감도와 기후 조건과 관련되어 있다. 때때로 행동 비디오 시스템으로 불리는 지능형 비디오 시스템(IVS) 기술은 가장 유망한 신흥 기술 중 하나이다. IVS가 유망하다고 여겨지는 이유가운데 하나는 그것이 실제 이례적인 다양한 것들을 감지하도록 구성할 수 있다는 것이다. 기존의 영상 감지 시스템과는 달리, 특정한 행동 패턴이 나타나지 않는 한 경보가 발생되지 않도록 이 시스템은 프로그래밍 할 수 있다. 이 기술은 철도노선에 PTP에 적용될 수 있다.

 

능동적 적외선 빔

 

이 시스템은 자동출발 에스컬레이터용으로 개발된 장치에서 나온 것이다. 승강장 아래에 궤도 축에 수직으로 전송된 변조 적외선 빔이 온오프상태를 감지한다. 전송과 수신 다이오드의 조합은 모든 침입이 수신 다이오드 도달에서 신호를 차단하므로 높은 수준의 보안을 보장한다. 그럼에도 불구하고 이 시스템은 특히 무료신문, 비닐봉지 등의 원인으로 거짓 경보에 취약하다.

 

중량 센서

 

중량 센서는 궤도 위와 승강장 전체 길이 방향으로 가장자리에 압력감지 매트를 사용한다. 매트에 압력이 가해지면 경보가 울린다. 매트의 전기용량의 변화에 따라 달라짐으로서 검색이 가능하다. 이 매트는 두 도체간 전위차의 비가 적용 압력에 따라 달라지는 콘덴서용의 두 개의 금속판으로 되어있다. 그러나 이 장치도 종종 궤도의 형상, 더러운 환경 및 레일이 복잡하게 되어 있기 때문에 기존 역에 부적절한 경우가 있다.

 

레이저 스캐너

 

레이저 거리 측정기는 레이저 광 펄스가 발신 장치에서 수신 장치까지 이동하는 시간을 측정한다. 레이저 스캐너는 각도와 거리의 다양한 구성과 함께 필요한 해상도에 따라 측정세트로 되어 있다. 회전거울은 초당 78회의 속도로 회전하면서 레이저 광선을 반사시킨다. 시스템의 해상도는 대상과 레이저 사이의 거리에 따라 달라진다. 이 기술은 극단적인 기후여건과 대상의 색상에 민감하지만, 적절한 설치 갯수(예 : 승강장 당 4개)로 이러한 제약을 없앨 수 있다.

 

능동형 레이다 빔

 

액티비 레이더 빔 시스템의 기술은 적외선 빔과 비슷하지만 25GHz 주파수 대역에서 작동한다. 그 주된 장점은 신문, 비닐봉지 등에 의한 신호 교란에 반응하지 않는다는 것이다. 침입 탐지를 위해 대상물체의 양과 밀도가 적합한지에 따라 민감하다. 민감도는 레이저 빔과 선택된 임계치 사이의 간격에 따라 달라진다(임계치는 조정가능).

 

승강장 스크린도어(PSD)

 

PSD는 가장 널리 사용되는 PTP 시스템이다. 이것은 궤도로 떨어지는 것을 막고 다른 설비보다 더 필요로 하는 설비이다. 단순히 탐지만 하는 설비가 아니고, 승강장과 궤도부의 열 이동을 차단하며, 열차가 좀 더 빠른 속도로 역에 진입하는 데에도 유리하다. 전체높이형과 절반높이형의 두 가지 종류의 PSD가 있다. 절반높이형은 시설측면에서 보다 가볍고 덜 부담스러운 장점이 있으나, 사람들이 뛰어넘을 수 있다는 단점이 있다. 또한 이 절반높이형은 운영자들이 필요로 하는 열 또는 소리를 차단하지도 못한다. PSD가 PTP용으로 가장 값비싼 시설인 반면에 또한 높은 안전도를 제공한다.

 

PTP 시스템의 선택과 PSDs

 

기관사 없이 운행하는 노선에서의 안전 확보는 필수이며, 법적인 사유가 되기도 한다. 대부분의 운영자들은 주무관청과 협약체결 시 PTP 시스템 또는 기관사가 없이 운행하는 노선은 PSDs를 요구한다.

오히려 다른 PTP 시스템 보다 PSDs를 사용하는 것은 확인된 필요사항과 연계된 제약조건을 기반으로 추진해야 한다. 아래 표는 각각의 형태별 제한사항과 특성을 요약한 것이다. 이런 자료를 감안할 때, 운영자들은 단지 몇 가지 기능만 갖는 값싸고 설치가 용이한 것과 비싸지만 다용도인 것 사이에서 선택을 해야 한다.

 

대부분의 운영자들은 PTP 시스템을 설치하면 완전자동 운영을 위한 전제조건이 된다는 것을 고려하여 대부분 PSDs를 채택한다. 그러나 연구에 따르면 용도에 따라 다른 해결책이 있으며, 제약사항, 성능 및 비용 측면에서도 개소별로 적정한 시스템은 다르다고 한다. 그러므로 선택은 경우에 따라 결정되어야 하며, 아래 표는 가능한 방법과 평가에 관해 나타내고 있다.

 

시스템 선택 기준>

 

4. PSD : 설계와 기능성

 

PSDs에 대한 주요 설계 및 기능적 요구사항은 다음과 같다.

 

▪ 모듈형 설계

▪ 승강장과 궤도 사이에 제연 칸막이 벽 설치

▪ 열차의 움직임에 따라 자동 작동

▪ 선로변 광고에 미치는 영향을 최소화하기 위해 큰 유리판넬을 사용

▪ 문의 위치에 따른 고장기록 전산화

▪ 조정 가능한 문 열림 및 닫히는 힘

▪ 문 닫힐 때 장애물 감지

▪ 수동으로 문 닫고 운영 가능

▪ 문이 닫혀야 할 때 개방된 문 감지

 

위 목록에서 “모듈형 설계”와 “수동으로 문 닫고 운영 가능”사항은 모든 시스템에 필요한 보편화된 설계이다. “문의 위치에 따른 고장기록 전산화”도 또한 소규모 승강장을 제외하고 모든 설치물에 적용 가능한 것이다. “승강장 갭 위험 감지기”는 흔한 것은 아니며, 홍콩과 로잔에만 필요하다.

 

대부분의 PSDs는 신규노선 이나 신규확장 시에 설치된다. 이것은 재개발 현장에서 원래 없던 것을 신규 장착하는 경우 추가비용을 정당화하는데 어려움이 있기 때문이다. 기존 노선에서는 신규로 장착하는 작업이 하루 중 열차운행이 없는 4시간 정도 이내의 짧은 시간으로 제한되어 있다. 이런 이유로 PSDs를 설치한 14개 노선 가운데 10군데는 신규 노선 공사나 확장공사 시 설치된 것이다. 원래 없던 곳에 신규로 장착하는 경우는 기존 노선에 PSDs를 설치한 홍콩과 바로셀로나 두 군데 정도로 아주 드물다.

 

 

5. 도시철도 도심구간의 PSD 신규 장착 전후 비교

 

PSDs의 사용은 열차서비스의 운영 및 이용가능성에 긍정적인 효과가 있다. 아래 표는 홍콩의 PSD 설치 이전과 이후의 사례를 나타내고 있다.

 

열차 서비스의 운영 및 이용가능성에 대한 영향	이전	이후
여객 사망 사고 (자살 포함)	12건 (2000년)	0
여객침입으로 손실된 운영시간	0.75분/일	0
궤도로 물건이 떨어져 손실된 운영시간	0.075분/일	0
궤도상에서 인명충돌 사고 후 정신적 충격으로 인한 기관사의 병가일수	4일/년 (2005년)	0

 

설치 제한

 

PSD를 설치할 때 제한은 기존노선에 신규로 PSD를 장착하는데 장애가 있는 것 같으며, 현재 PSDs는 주로 신규노선에 필요하다. 또한 분명히 유사한 기능에 대해 SIL(안전 무결성 등급 - Safety Integrity Level) 0등급에서 SIL 4등급까지 안전요건의 해석에 있어서 국가별로 차이가 상당하다는 것은 흥미로운 사실이다.

 

6. 결론

 

다른 PTP 설비와 비교하여 PSDs는 철도레일로 이용객이 침입하는 것을 막는데 좀 더 효과적이다. 그러나 운영자들은 적절한 PTP 설비를 선택할 때 그들 자신의 특수한 필요성을 고려해야 한다. 평가절차를 통하여 추진할 것을 권고한다.

 

PSDs를 이미 설치한 운영자들의 경험을 근거로 PSD 작동이 열차운행과 연계되어 있기 때문에 PSD가 제대로 작동하지 못할 때 열차운행에 지장을 초래할 수도 있다는 것을 알아야 한다. PSD 설비가 선택될 경우 이 설비의 설계 시 이와 같은 점에 특별히 주의하는 것이 좋다. 특히 설계에는 다음과 같은 사항에 포함되어야 한다.

▪ 예비 및 고장 시 대책 등(즉, PSD 출입문의 수동 개방 등)

▪ 오류 모니터링 시스템(즉, 개별 출입문에 대한 경보 표시)

▪ 안전장치(출입문 닫히는 힘을 제한, 장애물 감지 장치 등)

 

운영자는 침입감지 제공 만 위해 PTP 설비를 선택하는 경우 보호지역 내에 침입을 예방할 목적을 달성하고 침입 이후 열차운행 복구를 위해서는 추가적인 조치들이 취해져야 한다.

 

▣ 원문제목 : Platform/ Track Protection Systems