| <rowcolor=#ffffff> 철도 보안장비 |
| 통표폐색 - 타자식 ATS - AWS - ATS - ATP - ATC/TVM/LZB - CBTC/ATACS |
| 번외: ATO[주의], TASC |
| [주의] ATO는 '신호보안장비'가 아님. 위 장비들은 개발시기 순이 아닌, 도입시기 순으로 정렬됨. |
1. 개요2. 특성3. 종류4. CBTC와 자동운전5. 브랜드 및 사용노선
5.1. Thales SelTrac™ 계열5.2. Alstom Urbalis™ 계열5.3. Bombardier CITYFLO™ 계열5.4. Nippon Signal SPARCS™ 계열5.5. Siemens Trainguard MT™ 계열5.6. Ansaldo(Hitachi) STS™ 계열5.7. 한국형 철도신호시스템(KRTCS) 계열5.8. ATACS 계열5.9. RSIC(铁科智控) MTC-I 계열5.10. CASCO(卡斯柯) Urbalis 888 계열5.11. Kyosan signal(京三製作所) 계열 5.12. 기타
6. 관련 문서1. 개요
Communication-Based Train Control철도 신호 시스템의 일종으로, 말 그대로 중앙관제센터에서 통신을 기반으로 열차를 중앙집중 원격제어한다는 뜻이다. '통신기반열차제어' 정도로 번역할 수 있다. 기존 신호시스템과 달리 VOBC[1]라는 완전한 컴퓨터 형태를 갖춘 차상자를 사용한다. 때문에 차상자 크기가 서버로 꽉 찬 10개들이 랙마운트와 맞먹으며, 비용도 매우 비싸다.
한국에서는 분당선에서의 시범 설치 계획이 있었으나 무산되어 부산김해경전철이 최초의 CBTC 기반 노선이 되었다.
2. 특성
2.1. 장점
ATC까지의 기존 시스템과의 차이점이자 장점으로는, 지상자(발리스)를 통한 고정 폐색식 점제어를 사용하기 때문에 통표 시절부터 해결되지 못했던 한 폐색 안에는 한 편성밖에 들어올 수 없다는 점을, 편성 자체가 폐색으로 취급되며 폐색의 전후 안전거리만 존재하는 방식인 이동폐색식을 사용하는 연속제어로 개선하여 조금 더 정밀한 열차위치 추적과, 폐색이 사실상 사라지고 안전거리의 개념만 존재하기 때문에 더욱 조밀한 초 단위 급의 배차간격을 제공할 수 있게 되었다. 이동폐색식 구현에는 가상폐색을 구현하는 Logic Block 방식과 폐색 자체가 이동하는 것으로 취급되는 Moving Block 방식이 있다. 극단적인 사례로 사이쿄선의 경우 ATACS 도입 이후로 이렇게 앞 열차가 육안으로 보일 정도로 가깝게 붙어서 운행하기도 한다. 물론 저런 운행은 기존에도 케이오 전철이 하던 것이긴 했지만, 그쪽은 고정폐색식이기 때문에 저렇게 서로 보일 정도로 가깝게 달리는 도중에 간격을 조절하는 것이 더욱 어렵다.또한 설비의 단순화 및 소량화를 들 수 있다. ATP 방식의 차량 검지 및 속도 제어의 경우에는 차량 검지를 위해 굉장히 많은 장비를 요구한다. 지상자 뿐만 아니라 궤도마다 회로를 이용하여 단락 검지를 하는 방식도 있고, 차상에 신호 조사를 위하여 몇백미터마다 정보교환용 발리스가 추가로 설치되는데, 이를 제어하기 위한 장치가 많이 필요하므로 지상 설비가 굉장히 많고 이는 초기 설치비 및 유지보수비용이 그대로 들어가게 된다.
이에 비해 CBTC가 되면 구현방식에 따라 다소 차이는 있지만 극단적으로 말하면 차량 제어를 위한 컴퓨터형 차상자와 여기다 전파를 쏴서 현재 상황을 알려주는 지상 통신장치와 제어장치, 그리고 전파를 쏘기 위한 기지국만 있으면 땡이다. 위의 ATP 방식은 이런 것들을 거추장스러운 전자회로로 들어찬 랙마운트형 제어장치를 주렁주렁 달고 있어야 하고, 선로측에 궤도회로같은 보조적인 장치를 매설해야 하는 등 들어가는 장비가 매우 많고 번잡한데, 요새같이 컴퓨터 성능이 올라간 현재에는 이런 것들을 서버형 컴퓨터 몇대와 통신설비로 갈음할 수 있는 점이 큰 메리트다.
2.2. 단점
그런데도 아직 CBTC가 유행하지 못하는데는 두가지 단점이 가장 크게 작용한다. 첫째는 통신 불안정성, 둘째는 보안 취약성이다.통신 불안정은 굉장히 큰 문제다. CBTC는 폐색 검지를 통신으로 받는 정보에 의존하게된다. 이를 뒤집어 말하면, 통신에 어떤 문제가 생겨서 열차나 지상설비에서 오는 통신이 오랫동안 응답이 없게 되면, 통신이 두절되기 시작한 지점부터의 폐색은 쓸 수 없게 된다. 이는 꽤 치명적인 문제이다. CBTC의 장점이 이동폐색식으로 열차 위치를 검지하여 고밀도 배차가 가능하다는 점인데, 통신이 끊어진 순간 고밀도 배차들은 다 막혀버리게 된다. 통신 불량 차량이 점유한 폐색은 그 위치에 열차가 없더라도 후속 차량은 더 진행할 수 없기 때문이다.
물론 CBTC용 통신 회선은 전용망을 이용하고 높은 신뢰성을 자랑하긴 하지만 열차가 운행되는 동안에 계속해서 안정적 로밍을 제공하는 것은 결코 쉬운일이 아니다. 또한 현재 사회의 무선에 대한 의존도를 생각해보면 알겠지만, 열차 근처에도 수도 없이 많은 무선파가 날아다니고 있다. CBTC 신호 시스템을 만드는 회사마다 CBTC 통신망의 주파수 대역이 모두 제각기 다른데, 만에하나 특정 제작회사의 CBTC 신호 시스템용 통신망의 주파수 대역과, 스마트폰을 비롯한 휴대전화에 쓰이는 이동 통신망용 주파수대역이 서로 겹칠 경우, 재수없으면 무선 혼선등으로 인한 신호 오류도 발생할 수 있다.[2]
보안취약성도 문제이다. 열차제어의 모든 기능을 무선 통신정보에 집중시켜놨기 때문에, 외부에서 해킹했을 경우 열차 제어권 전체를 공격 받을 수 있다. 이는 운행 안전성에 큰 위협이 될 수 있다.
이러한 문제 때문에 CBTC 시스템에는 보조열차검지를 설치하는 방법으로 해결하려는 움직임이 있지만, 이것도 근본적인 해결책이 아니다. 보조열차검지와 무선으로 받는 열차 정보가 불일치 하면 안전을 생각해 열차를 세워야 한다. 그러면 오히려 이 보조열차검지가 정상운행을 방해하는 장애물이 되므로 본말전도다.
3. 종류
CBTC에도 IL-CBTC와 RF-CBTC가 있는데 이 중 IL 방식은 인천 도시철도 1호선의 LZB처럼 리니어 지상자를 통해서 통신하는 방식이고, RF-CBTC는 기존에 있던 발리스 혹은 리니어 형태의 지상자가 아닌 RFID 태그 형태의 지상자와 노선 곳곳에 일정한 간격으로 설치된 RF Beacon과 차상 안테나를 통해서 무선으로 통신하는 방식이다. 2016년 현재, 대한민국에 IL-CBTC 노선은 없으며, 전 세계적으로도 IL-CBTC를 사용하는 노선은 많지 않고 대부분 RF-CBTC를 사용하고 있다. 다양한 철도 신호시스템 업체가 CBTC 시스템을 공급하고 있으며, 한국에서는 Thales SelTrac과 Bombardier CITYFLO 650, Siemens Trainguard MT[3], Nippon Signal SPARCS홍보영상, KRTCS[4] LS산전은 KRTCS 기반으로 이미 수주 중이며 LTran-CX 란 브랜드로 홍보하고 있다.[5]ETCS(유럽열차제어시스템)이 추구하는 최종 단계인 ETCS level-3이 CBTC와 같은 이동폐색 형태다. 일종의 간선형 CBTC다. 일본에서 개발한 ETCS level-3에 해당하는 열차 제어 방식이 ATACS고, 국내에서 개발하는 KRTCS-3역시 ETCS level3에 해당되는 이동폐색 기반의 시스템이다.
4. CBTC와 자동운전
CBTC는 기본적으로 선행 차량과의 간격을 유지하고 선구의 제한속도에 맞춰 안전하게 운행할 수 있는 정보를 제공하는 역할을 하며, 다른 신호 시스템에 비해 정보량이 비교적 풍부하므로 자동운전 기능을 추가하는 것이 용이하여 사례가 많을 뿐 CBTC에 반드시 자동운전 기능이 있는 것은 아니다.한편, ATO나 CBTC에 딸린 자동운전 기능의 승차감에 관해 신호 시스템의 특성으로 착각하는 일이 자주 있으나, 열차가 정상적으로 운행 중이라면 승차감은 차량의 성능이나 차량 측 신호 처리 장치의 특성에 따라 달라지는 것일 뿐 신호 시스템의 특성과는 관련이 없다.
신호 처리 장치는 지상측에서 보내오는 신호를 기반으로 현재 차량이 주행해야 할 목표 속도를 정할 뿐 이에 맞춰 차량을 제어하는 것은 기본적으로 차량의 몫이며 다만 설계에 따라 신호 처리 장치와 통합되는 일이 있는 것이나, 현재 국내의 통근형 전동차에는 비교적 정밀하게 일정 속도를 유지하는 정속운행장치를 장비하고 있지 않기 때문에 일정 범위를 정해 가속하거나 중립으로 유지하거나 감속하면서 적절한 속도를 유지하게 된다. 이때 속도 제어를 사람이 하는 경우 경험의 누적에 따라 어느정도 선구의 제한속도 정보와 시간대에 맞춰 적정 속도를 유지하며 운전하게 되지만, 자동운전장치가 차량을 제어하는 경우 승차감이 그렇게까지 중요한 고려 사항은 아니기 때문에 이를 달성하는데에 큰 노력을 들이지는 않으므로 목표 속도로부터의 오차 범위를 지정해 범위를 벗어나려 할 때 가속하거나 감속하며 범위 내로 속도를 제어하는 비교적 단순한 제어를 하게 되며, 이 과정 중에 주기적인 가감속으로 인한 승객의 피로가 누적되게 되는 것을 승차감의 저하로 느끼게 되는 것이다.
이쯤 읽었으면 알 수 있겠지만 승차감의 저하는 정속주행장치의 탑재나 더 정밀한 선행 차량의 동작 예측, 선구의 정보 반영 등을 통해 기술적으로 극복하는 것이 어려울 수는 있겠으나 불가능한 것은 아니고, 이는 신호 보안 장치와는 큰 관련이 없다.
5. 브랜드 및 사용노선
- ☆ 표시가 된 것은 현재 미개통이거나, CBTC 사용 예정인 노선들이다.
5.1. Thales SelTrac™ 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 대한민국 | 신분당선 · 부산김해경전철 · 인천 도시철도 2호선 |
| 중국 (특별행정구 포함) | 베이징 지하철 4호선 · 베이징 지하철 다싱선 광저우 지하철 9호선 · 광저우 지하철 14호선 · 광저우 지하철 21호선 둥관 궤도교통 2호선 · 우한 지하철 1호선 · 선전 지하철 9호선 · MTR 튄마선 | |
| 싱가포르 | 싱가포르 MRT 남북선 · 싱가포르 MRT 동서선 | |
| 말레이시아 | RapidKL 암팡 선 · RapidKL 클라나자야 선 | |
| 북미 | 캐나다 | 밴쿠버 스카이트레인 · |
| 미국 | 뉴욕 지하철 7호선 (플러싱 선) |
5.2. Alstom Urbalis™ 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 중국(홍콩) | MTR 남부섬선 |
| 대만 | 타이중 첩운 녹선 | |
| 싱가포르 | 싱가포르 MRT 동북선 · 싱가포르 MRT 톰슨-이스트코스트선 · 싱가포르 MRT 서클선 | |
| 베트남 | 하노이 메트로 3호선 | |
| 호주 | 시드니 지하철 노스웨스트선 | |
| 북미 | 캐나다 | 토론토 지하철 1호선 |
| 멕시코 | 멕시코시티 도시철도 12호선 | |
| 남미 | 칠레 | 산티아고 지하철 1호선 |
| 파나마 | 파나마 지하철 2호선 |
5.3. Bombardier CITYFLO™ 계열
- CITYFLO 650
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 대한민국 | 용인 경전철 |
| 중국 | 선전 지하철 3호선 · 톈진 지하철 2호선 · 톈진 지하철 3호선 · 광저우 지하철 APM선 | |
| 대만 | 타이베이 첩운 원후선 | |
| 태국 | 방콕 MRT 퍼플 라인 · 방콕 MRT 옐로 라인 · 방콕 MRT 핑크 라인 | |
| 말레이시아 | RapidKL MRT 숭아이불로-카장 선 · RapidKL 푸트라자야선 | |
| 북미 | 캐나다 | 토론토 지하철 5호선 |
| 미국 | 시애틀 타코마 국제공항 · 새크라멘토 국제공항 · 샌프란시스코 국제공항 피닉스 스카이 하버 국제공항 · 라스베이거스 해리 리드 국제공항 | |
| 남미 | 브라질 | 상파울루 메트로 5·15호선 |
| 유럽 | 스페인 | 마드리드 지하철 1·6호선 |
5.4. Nippon Signal SPARCS™ 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 대한민국 | 김포 골드라인 · 광주 도시철도 2호선☆ |
| 중국 | 베이징 지하철 15호선 | |
| 인도 | 델리 메트로 마젠타라인 (8호선) | |
| 인도네시아 | 자카르타 MRT 남북선 | |
| 남미 | 브라질 | 상파울루 메트로 6호선 |
5.5. Siemens Trainguard MT™ 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 대한민국 | |
| 중국 (특별행정구 포함) | 베이징 지하철 8호선 · 베이징 지하철 10호선 광저우 지하철 4호선 · 광저우 지하철 5호선 · 광저우 지하철 8호선 · 광포선 난징 지하철 2호선 · 난징 지하철 3호선 · 난징 지하철 4호선 · 난징 지하철 5호선 선전 지하철 1호선 · 선전 지하철 4호선 · MTR 동철선 | |
| 대만 | 타오위안 공항 첩운 · 가오슝 첩운 황선☆ | |
| 북미 | 미국 | 뉴욕 지하철 L선 (카나시 선) |
| 남미 | 브라질 | 상파울루 메트로 4호선 |
| 유럽 | 프랑스 | 파리 지하철 1호선 · 파리 지하철 4호선 · 파리 지하철 14호선 |
| 스페인 | 바르셀로나 지하철 9호선 | |
| 헝가리 | 부다페스트 지하철 M2·M4호선 | |
| 불가리아 | 소피아 지하철 3호선 |
5.6. Ansaldo(Hitachi) STS™ 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 중국 | 선양 지하철 1호선 · 선양 지하철 2호선 · 시안 지하철 1호선 |
| 대만 | 타이베이 첩운 환상선 | |
| 북미 | 미국 | BART☆ · SEPTA 101번 및 102번 |
| 유럽 | 스웨덴 | 스톡홀름 지하철 뢰다선 |
5.7. 한국형 철도신호시스템(KRTCS) 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 대한민국 | 서울 경전철 신림선 · 서울 경전철 동북선☆ |
5.8. ATACS 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 일본 | 센세키선[7] · 사이쿄선 · 야마노테선☆[8] · 케이힌토호쿠선 오미야역~히가시카나가와역 구간☆[9] |
5.9. RSIC(铁科智控) MTC-I 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 중국 | 광저우 지하철 7호선 · 광저우 지하철 18호선 |
5.10. CASCO(卡斯柯)[10] Urbalis 888 계열
5.11. Kyosan signal(京三製作所) 계열
| 권역 | 국가 | 노선 |
| 아시아 태평양 | 중국 | 마카오 경전철 타이파선 |
| 대한민국 | 인천공항 자기부상철도 |
5.12. 기타
6. 관련 문서
[1] Vehicle On-Board Computer[2] 실제로 본래 CBTC 시스템이 시공된 서해선에서 5G 통신망과의 간섭으로 결국 개통 후 얼마 안가 전체 시스템을 ATP로 교체했다.[3] 다만 지멘스의 해당 시스템이 유독 국내에서 서비스중인 5G 이동통신망과의 혼선으로 인한 오류 문제가 유독 심한 편이다.[4] Korea Radio Train Control System. CBTC 시스템 중 유일한 한국산 시스템이다. 엄밀하게는 KRTCS-1이라고 한다. 2016년부터는 ETCS-2와 호환되는 KRTCS-2가 개발 중이다. KRTCS-1은 CBTC를 지향하는 방식으로 개발되었으나, 국가재난통합망과의 비호환성이 발목을 잡아 1단계(도시철도) 사업 종료 후 2단계(간선열차), 3단계(고속철도)로 확장하는 연구를 중단하고 ATP-L2를 지향하고 기존의 ETCS와 호환되는 반무선 반유선 방식으로 국가재난통합망과 호환되도록 개발했다. 무선제어연구단 홍보 동영상 2018년 4월부터 KRTCS-3의 개발이 시작됐다. 3은 ETCS-3에 대응되는 기술로, 본래목적의 2,3단계의 목표와 같은 기술이다.관련 기사 참고로 용어 명칭이 제각각이다. 원래 개발명칭은 KRTCS였으나 프로젝트를 한 번 갈아엎으면서 KRTCS의 명칭을 KTCS로 바꿨다. 이때 KRTCS-1은 KTCS-M으로 변경되고 KRTCS-2는 KTCS-2로 바뀌었다. KRTCS-1은 ETCS-1을 뜻하는 것으로 변경되었지만, 국가철도공단에서 내부적으로 아직 KTCS와 KRTCS의 용어를 혼재하는듯 혼란이 있어 보인다.[5] LS산전 홈페이지, LS산전 홍보영상 중[6] 통신사 5G 서비스와의 간섭 오류로 인해 잦은 고장이 발생하면서 2023년 4월 22일부로 ATP 시스템으로 교체되었다. 관련 게시글, 출처: 디시인사이드 모노레일 마이너 갤러리[7] 시범 도입 노선이며, 지금은 정식으로 운용되고 있다.[8] 2028~2031년경 도입 예정이며, 도입과 함께 1인 승무 체제로 전환 예정이다.[9] 야마노테선과 마찬가지로 2028~2031년경 도입 예정이며, 도입과 함께 1인 승무 체제로 전환 예정이다. 히가시카나가와역 이남 구간은 요코하마선과의 공용구간인데, 요코하마선에는 아직까지 ATACS 도입 계획이 없는 관계로 도입이 보류되었다.[10] 프랑스 알스톰과 중국철로통신신호(CRSC)가 공동투자한 회사로 상하이에 본부를 두고 있다.[11] ATACS와 유사한 시스템이지만 로컬선에 맞게 개량된 '무선식 열차 제어 시스템'을 사용하고 있다.