主桿制御器
1. 개요
주간제어기는 철도차량에서 열차를 운전할 때 취급되는 장치로, 열차의 운전방향과 가감속을 제어하는 장치다. 자동차로 비교하면 엑셀러레이터와 브레이크의 역할을 하는 장치다.자동차의 운전대에 해당되는 조향장치가 없는데, 이는 궤도에 맞물려 달리는 열차의 특성상 조향장치가 필요없기 때문이다. 같은 이유로 방향지시등도 없다.
크게 원핸들 타입과 투핸들 타입으로 나뉘며, 원핸들은 하나의 핸들로 가감속을 제어하고, 투핸들 타입은 동력핸들과 제동핸들이 분리된 형식을 말한다.
흔히 마스콘(マスコン Mascon)이라고 부르는데, 일본식 영어로써 Master Controller(마스터 콘트롤러)의 앞 부분만 따서 마스콘이 된 것이다. 미국식 표현으로 스로틀 레버(Throttle lever) 또는 영국식 표현으로 파워 핸들(Power handle)이라고 불린다.
2. 구성
- 투핸들 방식
- 역전간 / Reverser
열차의 운전방향을 정하는 장치로 자동차로 치면 자동변속기의 기어봉에 해당한다. 전진(F)-중립(N)-취거(OFF)-후진(R) 4개의 위치가 있으며, 전진(F) 위치에 놓으면 앞으로, 후진(R) 위치에 놓으면 뒤로 간다. MC키를 투입하여야 역전간을 취급할 수 있다.
'전후진제어기' 라고도 한다. - 가감간 / Throttle
열차에 동력을 제어하여 가속하는 장치로, 자동차로 비교하면 엑셀러레이터에 해당된다. 보통 중립, 1~4단 총 5개 위치가 있으며, 핸들을 아래로 누른 상태에서 움직여 동력핸들의 위치에 따라 열차의 견인력이 결정된다. 숫자가 높을 수록 출력이 커지며, 속도가 빠르게 올라간다. 일부 차량은 DSD가 설치되어 있어 계속 눌러줘야만 하며, 만약 손을 때면 "안전운전 합시다." 라는 경고방송과이 송출되며 5초 이내에 입력이 없는 경우 기관사에 이상이 생긴 것으로 판단하여 비상제동을 체결한다.
'역행기', '스로틀' 또는 '동력핸들' 이라고도 한다. - 제동간 / Brake Controller
열차의 제동력을 제어하여 감속을 하거나 멈추는 장치로, 자동차로 비교하면 브레이크에 해당된다. 완해(풀림), 상용1~7단, 비상, 취거 등 총 10개의 위치가 있으며, 제동핸들의 위치에 따라 제동력이 조절된다. 뿐만 아니라 제동핸들은 전/후부 운전실 결정, 전동차 기동등의 기능을 갖추고 있다. 투핸들 방식의 주간제어기에서, 제동핸들의 손잡이 부분이 분리가 가능하며, 최초 기동시 제동핸들을 넣고 비상 위치로 옮기면, 직류모선이 가압되면서 운전실의 일부 표시등, 모니터장치가 켜지고 잠깐 알람벨이 울리는 초기상태가 된다. 거기에 전/후부운전실을 결정하는 HCR계전기가 작동되어 제동핸들을 넣은 쪽이 앞쪽, 즉 전부운전실이 되고 넣지 않은 쪽은 뒷쪽, 후부운전실이 된다.
또한 운전보안장치와 연동이 되어 있어, 속도초과 후 일정 시간동안 확인제동을 하지 않으면 열차를 완전히 정지한다. ATS의 경우 5초 이내에 4단 이상으로 놓지 않으면(R1, R0, 감속 신호 제외) 자동으로 비상제동이 걸리고, ATC의 경우 속도초과시 자동으로 상용만제동이 체결되며 1단 이상 확인제동을 취급하기 전까지 만제동을 유지한다.
'제동핸들' 이라고도 한다.
- 원핸들 방식
- 주제어간 / Master Controller
가감간과 제동간을 구분하지 않고 하나의 제어간으로 역행과 제동을 모두 제어한다. 주제어간 손잡이는 축 내부의 DSD 센서와 연결되어 있어 손잡이를 잡고 눌러야 센서가 동작한다. - 역전간 / Reverser
열차의 운전방향을 정하는 장치로 전방(F) - 중립(N) - 후방(R) 3개의 단수로 구분된다. MC키를 투입하여야 역전간을 취급할 수 있다.
3. 사용 현황
취급 방식에 따라 원(One)핸들과 투(Two)핸들로 나뉘며, 하나의 핸들로 역행[1]과 제동이 모두 가능하면 원핸들, 역행과 제동이 각각 분리되어 있으면 투핸들이라 한다. 투핸들의 제동제어기는 통상적으로 직류모선을 가압하는 용도로 사용하며, 자동차로 치면 차키에 해당한다.보통 영국, 북미를 제외한 대부분의 국가에서 투핸들은 좌측이 가감간, 우측이 제동제어기로 구성되어 있는 경우가 대다수다. 하지만 사용하는 빈도나 중요도에 따라서 TGV와 신칸센처럼 좌측이 제동제어, 우측이 역행으로 된 방식도 있다.[2]
대한민국, 일본, 북미, 영국의 철도차량의 경우 원핸들은 대부분 중립(N)위치를 기준으로 몸쪽으로 당기면 역행, 앞으로 밀면 제동이 걸리도록 되어있다. 이는 기관사가 운전중 쓰러졌을 때 열차가 정지하게끔 동작하기 위한 것으로, Fail-Safe 개념이다. 보통 앉아있는 사람이 쓰러지면 앞으로 넘어지기 때문이다.
유럽권 국가에서는 이와 반대로 밀면 역행, 당기면 제동으로 되어있다. 대한민국에서는 극히 드문 사례로 ITX-새마을 전동차와 누리로 전동차에서는 유럽식 원핸들 주간제어기 처럼 앞으로 당기면 제동, 뒤로 밀면 역행이 되게 해놓았다. 이는 디젤동차와 전기기관차의 영향을 받았는데, 제동간은 몸쪽으로 당기면 체결되었고 가감간은 앞으로 밀어야 역행하였기 때문이다(단, 제동과 역행이 분리된 투핸들 방식이다.). 누리로는 2018년경 개량 사업으로 주간제어기를 ITX-새마을과 동일한 제품으로 교체하였다.
대한민국에서는 한국철도공사(1호선, 경의·중앙선, 수인·분당선), 서울교통공사(1, 4호선) 수도권 노선 차량에서 투핸들 주간제어기가 사용되고 있으며 차장이 없어 기관사가 차장업무를 함께 담당하는 지방 도시철도 노선 및 서울도시철도공사 출신 노선들, 9호선 등이 원핸들을 채택하고 있다. 최근 한국철도공사나 서울교통공사(1~4호선)에 반입되는 신차의 경우도 2인승무가 이루어지지만 2005년 이후부터 원핸들을 채택하는 경우가 많고[3]1인 승무이지만 투핸들 주간제어기인 전동차들도 있다. 바로 한국철도공사 경의·중앙선, 수인·분당선에서 운행되고 있는 일부 전동차들이(321C01~321C14, 351F23~351F28) 투핸들 방식이다.[4] 향후 2031년까지 투핸들을 사용하는 전동차는 전량 신형 원핸들 전동차로 교체 될 예정이다.
운전실이 양쪽에 있는 전기동차는 주간제어기 키를 양쪽에서 투입하면 어떻게 될까? 기동을 위해 한쪽에서 주간제어기 키(투핸들의 경우 제동핸들)를 처음 투입하면 그곳의 HCR 계전기에 의해 전부 운전실로 선택되는데, 그 상태로 반대쪽에서 주간제어기 키를 투입해도 바뀌지 않는다. 이는 어느 한 쪽의 운전실이 선택되면 반대편 운전실 선택 회로는 끊어지도록 설계되어 있기 때문이며 잘못해서 후부에서 주간제어기 키를 투입해도 제어권(팬터그래프 상승, 동력운전, 상용제동)이 후부로 넘어가지 않는다. 이런 특성 때문에, 회차 시간을 줄이기 위해 입환승무원이 운전하는 경우 기관사가 주간제어기 키를 먼저 뺀 다음에 입환승무원이 주간제어기 키를 꽂아야 한다.
다만 팬터그래프 하강, 출입문 조작, 비상제동, 보안제동 등은 운전실 선택 회로와 독립되어 있어서 주간제어기 키가 없는 운전실에서도 작동이 가능하다. 그래서 2인 승무에서는 뒤쪽 운전실에 탄 승무원(차장)이 출입문을 취급하며 비상상황 시 비상제동 스위치를 취급해 열차를 세울 수도 있다.[5]
대부분의 주간제어기는 운전자 경계장치(Driver Safety Device)를 함께 포함하고 있는데, 주간제어기를 취급할 때 주간제어기 내 데드맨 스위치를 일정 간격 내로 눌렀다 떼는 것을 반복하지 않고 5초를 초과하면 비상제동이 체결되는 방식이다. 떼고 있어도 안되며 기관차의 경우에는 계속 누르고 있어도 안된다. 이에 대한 자세한 항목은 데드맨 스위치 항목을 참고바람. 데드맨 스위치라면 모르는 사람이 많을텐데, 일본 철도차량을 운전하다가 1분 이상 입력이 없으면 EB 점등과 같이 부저가 울리고 5초 후에 비상제동이 체결되는데 이게 그 방식이다.
4. 주간제어기 사진
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| 서울 지하철 7호선 7000호대 전동차 운전제어대 | ||
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| 대구교통공사 2000호대 전동차 운전제어대 | ||
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| KTX-산천 운전제어대[6] | ||
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| EMD SD40-2 디젤기관차의 운전제어대. AAR-105 라는 규격으로 표준화 된 제어대의 형태로, 왼쪽의 검은 레버가 26L 자동제동변, 그 아래의 빨간 레버는 SA-26 단독제동변이다. 오른쪽 주황색 라벨은 발전제동 핸들, 오른쪽의 녹색 라벨이 붙은 레버가 가감간이다. 자동제동변은 운전-상용제동-억제-핸들취거-비상 순서로, 단독제동변은 운전-제동-신속완해(눌러서 동작)으로, 발전제동은 off-stan by-제동 순으로 되어있고, 가감간은 정지-유전-1~8 순으로 되어있다. 7600호대를 제외한 대한민국의 모든 디젤기관차들도 AAR-105 규격을 따른다. | GE 에볼루션 시리즈의 주간제어기. 마찬가지로 AAR-105규격을 따른다. |
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| E233계 전동차의 주간제어기[7] | |
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| 도큐 5000계 전동차의 주간제어기[8] | |
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| 오다큐 8000형 전동차의 주간제어기와 제동제어기. 좌측이 개선공사 전, 우측이 개선공사 후이다. | |
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| 103계 전동차의 투핸들 주간제어기[9] 저런 식의 투핸들 주간제어기는 주로 오래된 차량에서 볼 수 있다. | |
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| 신칸센 N700S계 전동차의 투핸들 주간제어기. 단순하게 왼쪽부터 브레이크, 기압계와 역행 핸들이 있다. 이 외 장치들은 왼쪽 벽면에 있다. | |
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| SNCF TGV 듀플렉스 전동차의 프랑스 철도 표준형 운전제어대 [10] | |
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| SNCF TGV 쉬드-에스트 전동차의 운전제어대 [11] | |
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| SNCF TER VTU B5uhx 형 운전제어객차의 운전제어대. 듀플렉스와 마찬가지로 프랑스 철도 표준형 운전제어대의 형태를 하고 있다. | |
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| 독일철도 101형 전기 기관차의 운전제어대 | 독일철도 185형 전기 기관차의 운전제어대 |
| 독일의 철도차량에서 흔히 볼수 있는 형태의 운전제어대로, 왼쪽에서부터 왼쪽 가장자리의 레버는 AFB[12] 레버로, 크루즈 컨트롤 지정속도 조절을 담당하며, 두번째 레버가 주간제어기. 밀면 역행, 당기면 중립이다. 세번째 레버는 공기제동변, 네번째 레버는 회생제동변이다. 공기제동변을 당기면, 회생제동변이 함께 움직이는 구조로 되어있다. 회생제동변만 따로 사용할 수도 있다. 대한민국의 8200호대 전기기관차, 8500호대 전기기관차가 위 구조를 좌우 반전시키고 AFB 기능이 빠진 형태이다. 8200호대가 유로스프린터의 수출형이고, 8500형도 그 영향을 받았기 때문에 이 같은 마스콘이 설치된 것이다. 독일 운전실 영상을 보면 일본이나 한국과 달리 레버가 크게 무겁지는 않은지 힘을 크게 들이지 않고 운전하는 모습을 볼 수 있다. | |
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| 독일철도 BR 403형 전동차의 운전제어대 [13] | |
[1] =동'력'운전. '역행'의 '역'은 힘을 뜻하는 '力'이다. 거스르다를 뜻하는 '逆'이 아니다. 일반적인 도로교통에서의 역주행, 즉 후진은 철도에서는 '퇴행'이라고 하는데, 이전 수준으로 뒤떨어진다는 의미가 아니다.[2] 신칸센은 제동보다 역행제어가 빈도수가 많기 때문이다.[3] 서울메트로 출신 전동차의 경우 2004년식 전동차까지는 투핸들을 적용하고 2005년부터 원핸들로 전향했으며 한국철도공사는 뱀눈이의 경우 초기형(2005~2006년식)은 투핸들이다.[4] 이는 2인 승무로 운행되다가 1인 승무로 전환되었기 때문이다. 실제로 중앙선과 분당선은 초창기 운행 당시엔 2인 승무였다.(중앙선은 2008년부터, 분당선은 2002년부터 1인 승무 전환)[5] 종착역에서 기관사와 차장이 운전실을 교대하기 위해 반대편 운전실로 가는 모습을 보다 보면 가끔 차장도 열쇠를 쥐고 있는 모습을 볼 수도 있을 것이다. 이게 출입문 취급 키.[6] TGV의 영향을 받아 프랑스 철도 표준형 제어대와 매우 흡사하나 일부 배치가 다르다. 기기배치로는 왼쪽에 제동간과 예비 제동간이 있고, 가운데에 주간제어기 조립체가 있다. 이외에도 오른쪽에 경적 레버, 팬터그래프 선택기, 가운데에 신호장치 MMI가 있고, 아래쪽에는 VDS 압력페달이 있다.[7] JR과 직결운행하는 도쿄메트로 토자이선·치요다선, 오다큐, 토요 고속철도 차량도 해당 주간제어기와 같은 형태의 것을 사용한다.[8] 도큐와 직결운행하는 도쿄메트로, 도쿄도 교통국, 도부, 세이부, 소테츠, 사이타마 고속철도, 요코하마 고속철도 차량과 도큐와 직결운행하지 않는 케이큐, 케이세이 차량, 그리고 부산교통공사 1000호대 1세대 전동차도 해당 주간제어기와 같은 형태의 것을 사용한다.[9] 저운전대 차량의 마스콘으로, 고운전대 차량의 주간제어기는 201계와 비슷하다.[10] 중앙의 조립체가 주간제어기고, 조립체 양쪽으로 붙은 레버가 주제어간이다. 레버가 두개지만 기기취급상 양손을 번갈아가며 쓸 수 있도록 서로 같은 축에 고정되어 있다. 전방으로 밀면 동력운전, 몸쪽으로 당기면 전기제동이 동작한다. 기타 기기로는 왼쪽부터 비상제동버튼, 예비 제동간(백업제동), 제동간이 있다.[11] 초기 TGV 전동차는 이런 핸들 형태의 주간제어기를 썼다. 현지 용어로 'Cerclo'라고 부르며 TGV 아틀랑티크, TGV 레조까지 이 방식을 쓰다가 위의 듀플렉스부터 현행 표준형 운전제어대로 교체됐다.[12] Automatische Fahr- und Bremssteuerung :자동 역행 및 제동제어[13] 투핸들 구조로, 회생제동과 공기제동이 하나의 레버로 통합되었다(오토매틱). 왼쪽 가장자리의 레버는 마찬가지로, AFB 레버이다.