CBTC

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철도 보안장비

통표폐색 - 타자식 ATS - AWS - ATS - ATP - ATC/TVM/LZB - CBTC

번외: ATO^[주의], TASC

_{[주의] ATO는 '신호보안장비'가 아님.}
_{위 장비들은 개발시기 순이 아닌, 도입시기 순으로 정렬됨.}

1. 개요2. 특성

2.1. 장점2.2. 단점

3. 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 문서

1. 개요

Communication-Based Train Control

철도 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 SPARCS 홍보영상, 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

원격제어라고 해서 자동운전도 CBTC의 범주로 넣고 승차감이 다르다 등등을 CBTC의 특성으로 생각하는 경우가 많지만 실제로는 상관 없다. CBTC는 신호보안장치이고 일본식 분류에 따르면 ATC에 해당하는 열차보안기능을 실시간 통신으로 중앙에서 제어하는 것을 말하는 것이다. 즉 'CBTC=자동운전'이라는 공식은 틀린 것이다.[6]

따라서 승차감에 관한 얘기를 하자면 그냥 신호 공급사가 기존에 가진 ATO의 특성에 의존할 뿐이다. 승차감이라는 것은 결국 열차의 가감속도를 조종하는 노치 제어에 기인하는 부분인데, 수동운전과 자동운전은 이 노치 제어를 인간이 하느냐 기계가 하느냐의 차이에서 나오는 것이다. 이걸 기계가 하는게 ATO인데 ATO 입장에서는 자동운행을 위해 지상측에서 보내오는 정보는 ATC가 됐든 CBTC가 됐든 현재로써는 그게 그거다. 이 정보를 처리하는 방식이 신호 공급사에 따라 다르기 때문에 승차감이 다를 뿐인 것이다. 열차를 운전하는 사람 입장에서 신호등이 1킬로 간격으로 박혀 있는 선로와, 눈앞에 모니터에서 실시간으로 앞차와의 간격과 진입할 수 있는 폐색이 업데이트되는 모니터가 놓여져있어서 그게 신호기 대응으로 쓰는 선로가 있다고 가정해 보면 후자가 물론 정보가 많으니 좀더 과감하게 앞 차량과의 거리를 좁힐 수는 있겠지만 결국 운전 하는 사람은 노치 땡기고 밀어서 속도를 높이거나 줄이거나 한다. 그렇다면 두 선로에 있어서 승차감의 차이는 없을 것이다. 이걸 자동운전으로 다시 바꿔보면 전자가 ATC, 후자가 CBTC에 빗대본 것이지만 운전자(ATO)는 바뀐 것이 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)	광저우 지하철 9호선 · 광저우 지하철 14호선 · 광저우 지하철 21호선 둥관 궤도교통 2호선 · 선전 지하철 9호선 · MTR 튄마선
	싱가포르	싱가포르 MRT 남북선 · 싱가포르 MRT 동서선
	말레이시아	RapidKL 암팡 선 · RapidKL 클라나자야 선
북미	캐나다	밴쿠버 스카이트레인 · 토론토 지하철 3호선
북미	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
	호주	시드니 지하철 노스웨스트선
북미	캐나다	토론토 지하철 1호선
북미	멕시코	멕시코시티 도시철도 12호선
남미	칠레	산티아고 지하철 1호선
남미	파나마	파나마 지하철 2호선

5.3. Bombardier CITYFLO™ 계열

CITYFLO 650

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	~~수도권 전철 서해선~~[7]
	중국 (특별행정구 포함)	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
아시아 태평양	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 [8] · 사이쿄선 · 야마노테선☆[9] · 케이힌토호쿠선 오미야역~히가시카나가와역 구간☆[10]

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)[11] Urbalis 888 계열

권역	국가	노선
아시아 태평양	중국	베이징 지하철 2호선 선전 지하철 2호선 · 선전 지하철 5호선 · 선전 지하철 6호선 선전 지하철 8호선 · 선전 지하철 11호선 · 선전 지하철 16호선 쿤밍 궤도교통 1호선 · 쿤밍 궤도교통 2호선 · 쿤밍 궤도교통 3호선 · 쿤밍 궤도교통 6호선 샤먼 궤도교통 1호선

5.11. Kyosan signal(京三製作所) 계열

권역	국가	노선
아시아 태평양	중국	마카오 경전철 타이파선
아시아 태평양	대한민국	인천공항 자기부상철도

5.12. 기타

6. 관련 문서

철도 관련 정보

[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] 차량에 설치된 컴퓨터의 성능만 좋다면 ATS 구간에서도 자동운전을 할 수는 있는데, 카시선에서 이를 실험하고 있다.[7] 통신사 5G 서비스와의 간섭 오류로 인해 잦은 고장이 발생하면서 2023년 4월 22일부로 ATP 시스템으로 교체되었다. 관련 게시글, 출처: 디시인사이드 모노레일 마이너 갤러리[8] 시범 도입 노선이며, 지금은 정식으로 운용되고 있다.[9] 2028~2031년경 도입 예정이며, 도입과 함께 1인 승무 체제로 전환 예정이다.[10] 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.[11] 프랑스 알스톰과 중국철로통신신호(CRSC)가 공동투자한 회사로 상하이에 본부를 두고 있다.[12] ATACS와 유사한 시스템이지만 로컬선에 맞게 개량된 '무선식 열차 제어 시스템'을 사용하고 있다.