폐색 방식

왜 배우는가: 폐색은 열차 간 충돌을 막는 가장 기본적인 안전 개념이며, 신호와 열차제어 시스템을 이해하는 출발점이다. 현장에서는 고정폐색과 이동폐색 중 어느 방식을 쓰느냐가 노선의 운전 시격과 설비 비용을 좌우한다. 시험에서는 개념 정의, 두 방식의 비교, 법령상 안전 확보 방법이 함께 묻기 때문에 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제136회 3교시 5번, 제116회 3교시 5번, 제104회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

폐색은 열차 간 충돌과 추돌을 막기 위해 선로의 일정 구간에 둘 이상의 열차를 동시에 운전시키지 않는 것, 또는 그렇게 하기 위한 구간 구분이다.

답안 키워드를 정리하면 다음과 같다.

• 폐색구간: 한 번에 한 열차만 운전할 수 있도록 나눈 선로의 구간이다.
• 고정폐색방식: 구간의 점유 상태에 따라 지정된 신호 현시 패턴으로 운전하는 방식이다.
• 이동폐색방식: 열차의 위치와 속도를 무선으로 파악하여 간격을 스스로 조정하는 방식이다.
• 간격법: 선행 열차와 후속 열차 사이의 간격을 시간이나 공간으로 확보하는 방법이다.
• 열차제어장치: 열차 간의 간격을 확보하는 장치로, 폐색과 함께 열차 간 안전을 확보하는 수단이다.
• 교행: 단선 구간에서 상대 방향 열차가 측선을 이용해 서로 비켜 가는 것이다.

2. 개념 풀이

폐색은 철도차량이 제동을 걸어도 먼 거리를 활주하기 때문에 자동차처럼 육안에 의존해서는 안전을 담보할 수 없다는 데서 출발한다. 그래서 선로를 일정 거리로 구분하고, 구분된 구간 안에는 반드시 한 대의 열차만 운행하도록 통제한다. 이때 구분된 구간을 폐색구간이라 하고, 이 구간을 단위로 열차 진입을 통제하는 방식 전체를 폐색이라 한다.

폐색은 구간의 점유 상태로 후속 열차의 진입 권한을 통제하여 열차 간 간격을 확보하는 방식이다.

열차 간 간격을 확보하는 방법은 간격법으로 나누어 이해하면 명확하다. 공간간격법은 열차와 열차 사이에 항상 일정한 공간(거리)을 두고 운행하는 방법이다. 선행 열차의 위치를 알 수 있어 고밀도·고속 운행에 적합하며, 거리간격법이라고도 한다. 반면 시간간격법은 선행 열차가 출발한 뒤 일정한 시간 간격을 두고 후속 열차를 연속으로 출발시키는 방법이다. 선행 열차가 도중에 정차하면 추돌 위험이 커서 보안도가 낮으므로, 천재지변 등으로 통신이 두절되는 특수한 상황이 아니면 쓰지 않는다.

폐색 방식은 구간을 나누고 제어하는 방법에 따라 고정폐색방식과 이동폐색방식으로 나뉜다. 고정폐색방식은 한 구간에 한 열차를 기본 원칙으로 하며, 역과 역 사이를 열차 운전 시격에 맞게 한 구간 또는 여러 구간으로 나눈다. 신호 현시별 속도 단계를 설정하여 구간의 열차 점유 상태에 따라 지정된 신호 현시 패턴으로 운전하게 하는 단계별 속도 코드 전송 방식이다. 이동폐색방식은 고정된 구간 개념과 관계없이 선행 열차와 후속 열차 상호 간의 위치 및 속도를 무선 신호 전송 매체로 파악한다. 이 정보를 바탕으로 차상 컴퓨터가 운행 간격을 조정하므로, 열차가 스스로 간격을 정하는 방식이다.

법령은 열차 간 안전을 확보하는 방법을 명시한다. 철도차량운전규칙 제46조 제1항은 열차 간의 안전을 확보하는 방법으로 폐색에 의한 방법, 열차제어장치에 의한 방법, 시계운전에 의한 방법을 든다. 열차제어장치는 열차 간의 간격을 확보하는 장치로 정의되며, 폐색은 이 세 방법 가운데 하나이다. 단선구간에서 폐색을 한 경우 상대역의 열차가 동시에 진입하도록 해서는 안 된다(같은 조 제2항).

복선 구간에서는 기본적으로 한 방향으로만 열차가 운행하므로 폐색은 열차 간 안전거리 확보에 적용된다. 반면 단선 구간에서는 서로 다른 방향의 열차가 같은 선로를 달리므로 폐색이 절대적인 조건이 된다. 그래서 단선 구간의 폐색은 교행이 가능한 역과 신호장 사이에만 설정된다.

3. 등장 배경과 필요성

철도차량은 제동거리가 길어서 운전자의 육안 확인만으로 앞차와의 간격을 안전하게 유지할 수 없다. 제동거리는 제동기를 완전히 작용시킨 시점부터 차량이 완전히 정지할 때까지 주행하는 거리이며, 속도가 높을수록 이 거리가 길어진다. 따라서 선로에 간격을 통제하는 규칙을 미리 정해 두어야 했다.

초기 철도에서는 선로에 인부를 배치하여 열차의 통과 시간을 재고, 일정 시간이 지나지 않았을 경우 뒤따르는 열차에 신호를 보냈다. 이 방식은 열차가 고장 나거나 예상보다 시간이 더 걸리면 사고로 이어지는 한계가 있었다. 먼 거리까지 통신이 가능한 시스템이 등장하면서 인부는 선로를 따라 정해진 위치에 있는 신호소로 대체되었다. 이때부터 선로는 일련의 폐색구간으로 나뉘었고, 열차는 앞 열차가 구간을 완전히 통과했음을 확인받아야만 그 구간에 진입할 수 있게 되었다.

폐색구간의 길이는 설계의 핵심 변수이다. 구간이 길면 필요한 신호기가 줄어들어 설비비와 고장 지점이 줄고, 열차가 정지할 공간이 넓어져 더 높은 속도를 낼 수 있다. 반면 배차 간격이 늘어나 노선 전체의 용량이 감소한다. 따라서 구간 길이는 속도, 용량, 설비비를 사례별로 균형 맞추어 정해야 하며, 모든 노선에 맞는 완벽한 구간 크기는 존재하지 않는다.