전기공사산업기사 열차운전 및 제어 — 폐색장치·열차저항·속도제어

신호 보안장치는 각각의 정의를 구분하는 것이 핵심이다. 폐색장치는 선로를 일정 구간(폐색구간)으로 나누고, 한 구간에 두 열차 이상이 진입하지 못하도록 신호로 막는 장치다. 연동장치는 정차역 구내에서 신호기와 전철기를 상호 연관시켜 놓는 장치고, 자동열차정지장치(ATS)는 과속 시 경보와 정지를 걸며, CTC(집중제어장치)는 중앙제어실에서 열차 운행을 집중 원격제어한다.

열차가 받는 저항은 세 그룹으로 분류된다. 정지 상태에서 움직이기 시작할 때 생기는 출발저항, 달리는 동안 받는 주행저항(곡선·구배·공기·터널저항 등), 속도를 올릴 때 관성 때문에 생기는 가속저항이다. '복선'은 선로가 왕복 두 줄로 깔린 구조를 뜻하는 선로 용어일 뿐, 저항의 종류가 아니다.

전차가 구배를 오를 때 필요한 견인력은 열차저항을 무시하면 전차 중량에 구배를 곱해 구한다. 구배 40/1000은 1000m 나아갈 때 40m 올라간다는 뜻이므로, 견인력은 중량[kg] × 구배로 계산한다.

속도 제어 쪽에서는 메타다인(metadyne) 방식이 대표 사례다. 메타다인은 회전증폭기의 일종으로 부하가 변해도 출력 전류를 거의 일정하게 유지하므로, 직류 정전류 제어법에 해당한다. 전동기 여러 대를 직렬로 묶어도 같은 전류가 흐르므로 전동기들이 고르게 힘을 낸다. 전차용 전동기로는 직권 전동기가 알맞은데, 기동 토크가 크고 입력 변동이 적기 때문이다. 직권형은 계자와 전기자가 직렬 연결되어 토크가 전류의 자승에 비례해 커진다.

열차 자동제어(ATC 등)의 목적은 안전 확보, 운전 조작 단순화, 경제성 향상, 고속화, 열차밀도 증가다. 앞뒤 열차 간격을 안전하게 좁혀 수송 능력을 높이는 방향으로 작용한다. 전기철도의 직접적인 효과로는 수송력 증대, 수송 원가 절감, 환경 개선이 꼽히며, 에너지는 효율이 좋아 오히려 절감되는 방향이다.