문서번호		차량품질관리센터-569		부장		P/L(파트장)	센터장	본부장		사장
등록일자		2021.02.03.
										02/03
결재일자		2021.02.03.
공개여부		대시민공개
				협조	차량품질관리센터 P/L(파트장)
					차량정비처 처장
방침번호		사장-112
					차량운영처 처장
					차량계획처 처장
					예산처 처장
					승무본부 본부장
					기술본부 본부장
					안전관리본부 본부장(직무대행)
				일상감사 NO 111 / 2021.02.03. / 감사 / 안연환 /
	『3·4·5·7호선 제작구매 신조전동차』 차상신호장치(ATC) 기능개선 방안
2021. 1.
차량본부(차량품질관리센터)

<사전검토 항목>

<해당 사항에 체크 ‘■’, 비고 : 필요시 검토내용 기재>

구분	사전 검토항목	검토 완료	해당 없음	비고
대내외관 계	▪대외기관(정부기관,서울시, 시의회)과 충분한 협의를 거쳤습니까?	□	■
	▪기타 이해당사자 간 갈등발생 가능성을 검토하였습니까?	■	□
	▪직⦁간접적으로 관련 있는 부서와 충분한 협의를 거쳤습니까?	■	□
타당성 검 토	▪추진 상 법령, 조례 등 법적 검토를 하였습니까?(사규 등 내부검토 항목)	■	□
	▪계약관계에서 ‘갑질’조항은 없습니까?	■	□
	▪투자심사 등 예산운영의 적정성을 검증하였습니까?	□	■
	▪시민 안전 위험요인과 안전대책을 검토하였습니까?	■	□
	▪일상감사의 범위를 확인하였습니까?	■	□
	▪사업조정(실무)위원회의 검토 사항입니까?	□	■
대시민홍 보 및 정 보 공 개	▪사업 홍보방안을 검토하였습니까? (보도자료, 설명회, 공청회 등)	□	■
	▪공개여부를 “비공개”로 설정시 법적근거는 명확합니까?	□	■

『3·4·5·7호선 신조전동차』

차상신호장치(ATC) 기능개선 방안

열차 운행 중 지상신호 무코드 시 정지후진행(S&P) 모드에서 열차 속도제한, 관제알림, 정보저장, 알람기능 등에 대한 차상신호장치(ATC)의 기능을 개선하여 전동차 안전운행을 확보하고자 함.

【관련근거】

① 상계역 추돌사고 관련 차상신조장치 기능개선 사장 구두지시(’20.06.14.)

② 안전조사처-3954(’20.11.09.)「상계역 열차추돌사고 관련 대책 통보」

③ 종합관제단-4866(’20.11.20.)「차상신호장치 기능개선 의견 송부」

④ 승무시스템처-4895(’20.11.20.)「차상신호장치 기능개선 의견 제출」

⑤ 차량운영처-6983(’20.11.23.)「차상신호장치 기능개선 의견제출」

⑥ 우진산전 SMV-OD-20973(’20.10.23.)「5‧7호선 336칸 ATC 기능개선 검토서 제출」

⑦ 다원시스 DWST-196-2101-001(’21.1.27.)「3호선 150칸 전동차 ATC 차상신호장치 기능개선 검토서 제출」

Ⅰ		현 황

신조전동차 계약 및 신호장치 제작

○ 신조전동차 계약 및 차상신호장치 부품공급사 (3개 사업 제작, 설계중)

구 분	제작수량	사업기간	계약자	신호장치 제작사	비 고
3호선	196칸(150칸)	’18.10월~’22.3월	㈜다원시스	ATC(히다지)	제작 중
5,7호선	336칸	’19.5월~’23.1월	㈜우진산전	ATC/ATO(히다지)	제작 중
4호선	210칸	’20.6월~’24.5월	㈜다원시스	ATC/ATS(미 선정)	설계 중

○ 차상신호장치 설계 및 제작 경과사항 (’21.1.4. 기준)

구 분	설계적합성	합치성검사	양산수량	설치수량	비 고
3호선	’19.10.14.	’20.11.2.	6set	2set	’20.10월 제작
5,7호선	’20.10.30.	’21.2월 예정	4set	2set	’20. 09월 제작

※ 개선 협의 시점 설계적합성(철도연): 3, 5, 7호선 완료 / 4호선 진행 예정

호선별 신호장치 운영 현황

구 분		ATS ATS (Automatic Train Stop): 자동열차정지시스템	ATC ATC (Automatic Train Control): 자동열차제어시스템	ATC/ATO ATC/ATO (Automatic Train Control/Automatic Train Operation): 자동열차제어운전시스템	ATP/ATO ATP/ATO (Automatic Train Protection/Automatic Train Operation): 자동열차보호운전시스템
호 선		1, 4호선	3, 4호선	5~8호선	2호선
운영 모드	정상	∘진행: Free ∘주의: 45㎞/h ∘경계: 25㎞/h	∘80, 70, 60 모드 ∘40, 25 모드 ∘Yard 모드	∘전자동: FA 모드 ∘자동: ATO 모드 ∘수동: MCS 모드	∘전자동: FA 모드 ∘자동: ATO 모드 ∘수동: MCS 모드
	특수	∘45㎞/h 모드 ∘15㎞/h 모드	∘무코드 ∘S & P 모드 S&P (Stop ＆ Proceed): 지상·차상신호장치 이상 시 정지 후 열차를 15km/h 이하로 운행	∘YARD 모드 ∘S & P 모드	∘ YARD 모드 ∘ AR 모드
비 고		∘1호선 전체 구간 ∘4호선 금정~오이도	∘3호선 전체 구간 ∘4호선 당고개~금정		∘’22년 전구간 ATO 운영가능

ATC 차상신호장치 구성 및 정지후진행 모드

○ 주요 구성부품 규격 및 기능

구성부품	규 격	기 능	비고(사진자료)
ATC 랙	∘제어 PCB 11매 ∘전원공급 PCB	∘이중계 ATC ∘고장 시 이중계 자동절체
ADU	∘액정: TFT 8인치 ∘터치: 정전용량식	∘자동모드 등 상태현시 ∘현재․제한속도 등 표시
ATC/TWC 안테나	∘TC차 전방 대차 2개 ∘송․수신 코일 내장	∘지상 속도코드 수신 ∘차량과 지상 간 통신
타코 메타	∘비접촉식 센서	∘차량속도, 주행방향 감지

○ 정지후진행(S&P) 모드 동작(현재)

➣ 동작순서: 지상신호 No Code ⇨ 열차 자동정지(FSB) ⇨ 확인제동 ⇨ 15㎞/h 스위치 취급(ADU 터치) ⇨ 15㎞/h 이하 운행 ⇨ 지상신호 변경 시 자동추종

FSB (Full Service Brake): 제동력을 조절할 수 있는 상용제동 중 최대값의 제동상태

ADU (ATC Display Unit): 차상신호장치의 동작상태 및 조작 가능한 LCD 표시장치

➣ 상태알림: ADU 점등(FSB체결 후□⑮□램프 또는□정지후진행□) 및 비프음 발생

LTE-R 열차무선시스템 구축 현황 (정보통신처 사업 주관)

구 분	사업기간	계약자 / 장치사	비 고
3호선	2020. 09월 ~ 2022. 02월	LGU+ / 대연	구축 중
4호선	2020. 05월 ~ 2021. 03월	LGU+ / 대연	구축 중
5호선	2018. 07월 ~ 2019. 12월	LGU+, SK / K1, 에스트래픽	구축완료
7호선	2020. 10월 ~ 2021. 08월	LGU+ / K1	구축 중

Ⅱ		현 실 태

4호선 열차추돌사고 발생

○ 열차추돌사고 개요

일시	장소	내용	열차지장	피해내역	언론, 민원
’20.6.11.(목) 10:43경	4호선 상계역 하선 승강장	S461편성과 K23편성 추돌	당고개~노원 5시간 운행중지	106백만원 (연결기 등 파손)	언론: 다수보도 민원: 191건

○ 사고원인: 기관사 전방주시 미흡 및 ATC 정지후진행 모드 자동설정

○ ATC 개량 지시사항(사장 주관회의 / ’20.6.14.)

연번	지 시 사 항
1	∘15㎞/h 스위치 취급 유지 시 운행속도를 10㎞/h 이하로 제한 검토
2	∘15㎞/h 스위치 취급 시 통신수단을 이용하여 관제사가 인지토록 검토
3	∘15㎞/h 스위치 이동설치 및 취급 시 경보․알람기능 구현
4	∘15㎞/h 스위치 취급 시 열차관리제어장치(TCMS)에 저장

※ 안전관리본부(안전조사처) 열차추돌사고 관련 예방대책과 동일

ATC 차상신호장치 문제점

➊ S&P 모드: 아날로그 방식 설계의 경우 무코드 시 S&P 자동설정

➣ 기존 3, 4호선은 S&P  자동설정 제한을 위해 15㎞ 스위치를 설치하였으나, 노이즈 등의 영향으로 간헐적 S&P 모드 자동설정 현상 발생

➋ 제한속도 및 정지속도: 제한, 정지속도 대비 약 2㎞/h 초과 운행가능

➣ 제한속도 15㎞/h는 속도센서 오차범위로 약 17㎞/h까지 운행 가능

➣ 정지속도 5㎞/h이나 완전 정지상태가 아닌 7㎞/h까지 운행 가능

➌ 관제 알림: S&P 모드 운행, 이례상황에 대한 관제 알림기능 부재

➣ 운행 승무원이 S&P 모드 조작 전, 관제사에게 신고 후 운행이 가능하나, 승무원 미보고 시 인지 불가능(이례상황 통제 곤란)

➍ 경보 기능: S&P 모드 운행 시 램프, 비프음에 따른 경각심 고취 미흡

➣ ADU 램프 점등 및 비프음이 표출되고 있으나, 전방주시․운행소음에 따라 승무원에게 경각심 고취에는 다소 미흡함

➎ 열차종합제어장치 저장: S&P 모드, 15㎞/h 스위치 동작상태 저장기능 부재

➣ S&P 모드, 15㎞/h 스위치 취급상태 TCMS내 저장기능이 없어 고장 또는 이례상황 발생 시 정밀분석 불가

➏ S&P 모드 설정: S&P 모드 1회 취급 운행 시 승무원 실념 우려

➣ S&P 모드 활성화를 위해 15㎞/h 스위치 1회 취급(또는 ADU 터치) 후 운전 중 이례상황 실념에 따른 안전사고 우려

관계부서 협의 --- 차량운영처, 승무시스템처, 종합관제단(’20.10월~11월)

○ 차량운영처: 운행속도 하향에 따른 서행운전 및 기존차량 개량비용 소요예상

○ 승무시스템처: 투핸들의 경우 10㎞/h  스위치 누름유지 시 지적확인환호 곤란

○ 종합관제단: 알림기능 강화로 운전감시에 효과, 저장기능 추가 시 정밀분석 용이

Ⅲ		검 토

【개량방안 기술검토】

정지후진행 모드 자동설정 예방

○ 검토내용: 기존 아날로그 제어방식에서 노이즈 간섭 최소화를 위해 카드 랙을 디지털회로(ON, OFF 제어)로 변경

○ 적용시기: 3, 4, 5, 7호선 신조전동차 디지털회로 설계적용 완료

제한속도 및 정지속도 하향

○ 검토내용: 제한속도 15㎞/h에서 10㎞/h 하향 및 정지속도 5㎞/h에서 3㎞/h(3호선 150칸) 또는 1㎞/h(5‧7호선 336칸) 하향

※ 제어스위치는 15㎞/h 스위치에서 10㎞/h 스위치로 명칭변경

○ 적용시기: 납품 후 속도제한 관련, 소프트웨어 수정 및 개조승인 추진

관제 알림

○ 검토내용: LTE-R 열차무선시스템 활용 S&P 모드 취급상태 관제 전송

No Code	⇨	관제 신고, 10㎞ 취급	⇨	A T C 송․수신	⇨	TCMS 송․수신	⇨	LTE-R 송․수신	➡	관제사 수 신
차량 확인		기관사		차량 통신		차량 통신		무선 통신		관제 통제

○ 적용시기: 무선장치 통신 프로토콜 변경 제작(LTE-R 개량사업 연계추진)

※ 종합관제단 LDP 판넬 개선은 관계부서(관제, 신호, 통신) 협의 추진

경보기능 강화

○ 검토내용: 운전실 방송장치 알람보이스 구현(운전분야 음원제공 협조)

○ 적용시기: 납품 이전, 방송장치 기능 개선

열차종합제어장치 정보 저장

○ 검토내용: “S＆P 모드”와 “10㎞/h 스위치 동작” 신호 TCMS 저장

○ 적용시기: 납품 이전, 열차종합제어장치(TCMS) 기능 개선

정지후진행 모드 유지

○ 검토내용: 운전실 의자 중앙에서 주간제어기와 10㎞/h 스위치까지의 거리가 150칸은 548㎜, 336칸은 783㎜로 설치 시 안전운행 가능

구 분	3호선 150칸	5, 7호선 336칸
위 치
거 리	좌측 260㎜(스위치), 우측 248㎜(주간제어기)	좌측 516㎜(스위치), 우측 267㎜(주간제어기)

※ 승무분야 협의 완료(승무시스템처-4895호 / ’20.11.20.)

배전반 내 10㎞/h 모드 스위치 설치 시 약 1,200㎜ 이격 및 스위치 누름 유지조건에 따라 전방주시 곤란(데스크 설치 안전운행 확보에 유리)

○ 적용시기: 데스크 10㎞/h 스위치 설치 제작반영(승인 시 기능구현)

※ 10㎞/h 스위치 누름유지 해제 시 상용만제동(FSB) 체결

【검토결과】

➊ 기존 3, 4호선 차상신호장치(ATC)는 아날로그 방식으로 지상 노코드 시 정지후진행 모드가 자동활성화 되었으나, 신조전동차 ATC는 디지털 제어방식 설계로 정지후진행 모드에서 10㎞/h 스위치 취급 시에만 활성화 구현

➋ 10㎞/h 속도 제한 및 스위치 기능구현은 법령, 규제조건에 따라 제작지연(약 1년)이 예상되어 신조전동차 납품 이후 공사에서 개조승인 추진

➌ 정지후진행 모드, 10㎞/h 스위치 취급 시 관제사 인지는 LTE-R 열차무선장치 구축과 연계하고, 경보 및 기록저장은 안전운행 확보를 위해 납품 시 기능구현

【제작사 검토의견】(4호선 210칸은 설계 및 제작 시 반영예정)

구분	개선내용		3호선 150칸	5, 7호선 336칸	비 고
기술검토	자동설정 예방		․카드 랙 디지털 설계	․카드 랙 디지털 설계	차상신호장치
	속도 하향	제한속도	․10km/h 하향 (개조승인 시 반영)	․10km/h 하향 (개조승인 시 반영)	차상신호장치
		정지속도	․3km/h 하향	․1km/h 하향
	관제 알림		․제작 시 전송기능 반영	․제작 시 전송기능 반영	열차종합제어장치 열차무선장치
	경보기능 강화		․제작 시 알람기능 추가	․제작 시 알람기능 추가	방송장치
	열차종합제어장치 정보 저장		․제작 시 저장기능 반영	․제작 시 저장기능 반영	열차종합제어장치
	S&P 모드 유지		․제작 시 스위치 설치 (개조승인 시 구현)	․제작 시 스위치 설치 (개조승인 시 구현)	누름유지 스위치 설치
행정검토	개선비용		비예산 (5.2억 소요, 제작사 부담)	비예산 (3억 소요, 제작사 부담)	8.2억 예산절감
	개조승인기간		’22.1월~12월	’22.12월~’23.11월	12개월 소요

※ 신호장치 소프트웨어 변경은 차량 납품 이후 적용, 이외 사항 신조차 제작 시 반영

【개조에 따른 관련법령 검토】

검토대상: 차상신호장치(ATC) 개조승인

○ 제한속도 설정 값 소프트웨어 수정

○ 신호장치 통신 프로토콜에 10㎞/h 스위치 신호 추가

○ S&P 모드 활성화 입력신호를 ADU에서 10㎞/h 스위치로 변경

관련법령: 철도안전법, 철도차량기술기준 part 51

○ 철도안전법 (개정 ’18.10.25.)

❑ 제26조(철도차량 형식승인)

③항 형식ㆍ변경승인을 하는 경우 철도차량의 기술기준에 적합한 형식승인검사 시행

❑ 제38조의2(철도차량의 개조 등)

④항 개조승인을 하려는 경우 철도차량의 기술기준에 적합한 개조승인검사 시행

❑ 제38조의3(철도차량의 운행제한)

①항1호 철도차량 개조승인을 받지 아니하고 임의로 철도차량 개조한 경우 운행제한

○ 철도차량 기술기준〔도시철도차량(전동차) 기술기준 Part 51〕

➣ 한국철도기술연구원과 개조방법, 시험항목 등 사전협의 후 추진

개량방법: 철도안전법에 따라 개조승인 추진(차량품질관리센터 주관)

Ⅳ		추 진 계 획

대상차량: 3호선 150칸(15개 편성), 5·7호선 336칸(42개 편성)

개선시기

구 분	차량제작 시 반영	납품완료 후 반영(개조승인)
장 치 별 개선내용	∘열차종합제어장치(TCMS) 기능 개선 ∘열차무선장치 기능 개선 ∘방송장치 기능 개선 ∘10km/h 스위치 설치	∘신호장치 소프트웨어 수정 (속도하향, 10㎞/h 스위치 기능구현)

소요예산: 약 1억원(사업별 0.5억) --- 차량 제작비용과 별도로 ’22년도 예산반영

○ 사용내용: 철도연 협의 및 설계적합성, 완성차 시운전시험 등 개조승인 수수료

※ 한국철도기술연구원 개조 및 시험방법 협의결과에 따라 비용 변동 가능

관련부서 협조

○ 정보통신처 및 신호처: 관제 LDP(표시반) 팝업 및 경고음 표출

➣ 알림내용: S&P 모드 및 10km/h 스위치 동작상태

○ 승무시스템처: S&P 모드 시 방송 음원 선정 및 제공

사업별 상세일정 (신호장치 개조승인 사업별 약 1년 소요 예상)

구 분	‘20년	2021년						2022년						2023년
	4분기	1분기			2분기	3분기	4분기	1분기	2분기	3분기	4분기			1분기	2분기			3분기	4분기
개선검토 및 방침수립
	(제작사 협의)
3호선 150칸 (15개 편성)
			(개선내용 반영 납품)					(개조승인 추진)
5,7호선 336칸 (42개 편성)
			(개선내용 반영 납품)										(개조승인 추진)

※ 4호선 210칸 설계 반영 제작:  ’20.06월~’24.05월

Ⅴ		결 론

▢ 신조전동차의 차상신호장치 무코드 시 안전운행 확보를 위하여

○ 3호선 150칸 및 5·7호선 336칸의 10㎞/h 속도제한과 동작 스위치 누름유지 개선은 공정지연 예방을 위해 납품 이후 개조승인 조치하고, 경보알람․정보저장 등은 납품 시 기능을 적용토록 하겠으며,

○ 신호장치 기능개선 비용은 제작사에서 무상으로 지원(예산절감 8.2억)하며, 개조승인 수수료(1억)는 적기에 예산을 반영하여 개조승인을 추진토록 하겠습니다.

○ 또한, 4호선 210칸은 현재 설계단계를 진행 중으로 개량 후, 납품 조치하여 열차의 안전운행이 확보될 수 있도록 조치하고,

○ 향후 제작사업의 관리는 금번 추진되는 안전 개선사항을 신조전동차 제작사양서에 반영하여 설계 단계부터 신뢰성이 확보된 차상신호장치가 납품될 수 있도록 관리에 만전을 기하도록 하겠습니다.

붙임  1. 기능개선 방안 요약보고 1부.

2. 신호장치 개선 관계부서 협의 문서 1식.

3. 3호선 150칸 신호장치 개선 검토서 1부.

4. 5,7호선 336칸 신호장치 개선 검토서 1부.

5. 3,4,5,7호선 696칸 신조전동차 납품일정 1부.  끝.