자동 열차 정지 장치

1. 개요

자동 열차 정지 장치(ATS)는 열차의 안전 운행을 위해 사용되는 자동 열차 제어 시스템의 일종이다. 1969년 대한민국에 처음 도입되었으며, 일본의 ATS-S와 유사한 형태를 갖추고 있다. 1974년 수도권 전철화 이후 다변주파수점 제어 차상 연속 속도 감시식 ATS가 도입되었으며, 현재 한국철도공사 관할 노선과 서울교통공사 일부 노선에서 사용되고 있다. 일본에서는 1921년 최초의 기계식 ATS가 도입되었으며, 이후 다양한 형태의 ATS가 개발되어 사용되고 있다. ATS는 열차의 속도를 감시하고, 정지 신호를 위반할 경우 자동으로 제동을 걸어 사고를 예방하는 역할을 한다. 하지만 기관사의 확인 조작에 따라 안전성이 취약하다는 문제점이 있으며, 이를 개선하기 위해 ATP(유럽형 열차 제어 시스템) 또는 ATS-P로의 개량이 진행되고 있다.

2. 역사

자동 열차 정지 장치(ATS)의 역사는 과거에 발생한 철도 사고와 그 교훈에 의한 개선의 반복이라고 할 수 있다.

2.1. 대한민국

코레일 및 지하철 노선 일부에 자동 열차 정지 장치(ATS)가 설치되어 있다. 해당 노선은 1호선, 4호선(금정역과 오이도역 사이 지상 구간), 수인·분당선(고색역과 인천역 사이), 경의·중앙선, 경춘선이다. 한국 최초의 ATS 시스템은 1969년 코레일 네트워크에 설치되었으며, 1974년에는 서울 지하철 1호선에도 설치되었다. 이는 일본의 ATS-S와 유사한 방식이다.

2.2. 일본

일본에서는 1921년 도카이도 본선에 최초의 기계식 ATS 시스템이 도입되었고, 1927년 도쿄 메트로 긴자선에도 도입되었다. 1962년 미카와시마 사고 이후 1960년대 후반까지 일본에서 ATS가 보편화되었다.

일본의 ATS 시스템은 미국의 시스템과 유사하지만, 현재는 주로 트랜스폰더 기반이다.

일본에만 특화된 ATS 시스템은 다음과 같다.

* ATS-B (S형 트랜스폰더로 보완, 2009년 이후 사용 중단)
* ATS-Dx (D형 트랜스폰더 사용, ATS-DF (JR 화물), ATS-DK (JR 큐슈) 또는 ATS-DN (JR 홋카이도)로 보완)
* ATS-S(x) (S형 트랜스폰더 사용, ATS-SF (JR 화물), ATS-SK (JR 큐슈), ATS-SM (미즈시마 린카이 철도), ATS-SN (JR 동일본 및 JR 홋카이도), ATS-SS (JR 시코쿠), ATS-ST (JR 도카이) 또는 ATS-SW (JR 서일본)로 보완)
* ATS-P (패턴 갱신 트랜스폰더 사용, ATS-PF (JR 화물), ATS-PN (저비용 도입형), ATS-PT (JR 도카이) 및 ATS-Ps (주파수 변경 차내 신호 타입, 센세키선 및 센다이 공항선과 운행 중인 증기 기관차에 사용))
* D-TAS (2012년 JR 서일본에서 도입, 개발 중에는 ATS-M 및 ATS-DW라고 불림)
* H-ATS (EF66 기관차에 사용)

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1960년대부터 여러 민간 철도 및 지하철 노선에서도 자체적인 ATS 시스템을 도입했다. JR 그룹에서 사용되는 ATS 시스템과 마찬가지로 트랜스폰더 기반이지만, 일반적으로 JR에서 사용하는 ATS 시스템과는 호환되지 않는다.

* C-ATS/ATS 1형 (게이큐 전철, 게이세이 전철, 신케이세이 전철, 호쿠소 선, 나리타 스카이 액세스선 및 도영 아사쿠사선에서 사용)
* i-ATS (2007년부터 시즈오카 철도에서 사용)
* K-ATS (2015년부터 게이한 전기 철도에서 사용)
* 메이테츠 ATS (M-ATS) (메이테츠에서 사용)
* OM-ATS (과거 오다큐 전철에서 사용)
* D-ATS-P (디지털 ATS-P) (오다큐 전철에서 사용, JR ATS-P와 호환되지 않음)
* T-ATS (과거 도영 미타선에서 사용, 토부 철도 ATS와 유사, ATC-P로 대체됨)
* 토부 ATS (TSP) (토부 철도에서 사용, 토부 도조선의 이케부쿠로~오가와마치 구간 제외)
* 한큐 전철, 한신 전기 철도, 긴테쓰, 산요 전기 철도, 세이부 철도 및 도큐 전철 (이케가미선/다마가와선 한정)은 자체적인 ATS 시스템을 사용한다.
* 소테츠는 자체 시스템을 JR 동일본의 ATS-P로 교체했다.
* 게이오 전철은 자체 시스템을 ATC로 교체했다.

ATS의 역사는 과거에 발생한 철도 사고와 그 교훈에 의한 개선의 반복의 역사라고도 할 수 있다.

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궤도 회로식은 좌우 2개의 레일을 전송선으로 하여 신호 전류를 보내고, 차상에서는 수전기로 신호 전류를 수신하여 정보를 얻는 방식이다. 연속 제어가 가능하며, 신호 현시 변화에 대한 추종성이 좋다.

궤도 회로에 흐르는 신호 전류의 종류에 따라 상용 주파수 궤도 회로, 분배 주파수 궤도 회로, AF 궤도 회로로 나뉜다. 지상에서 차상으로 정보를 보내는 방법으로는,

* 지상 측에서 일정 시간 신호 전류를 차단하고, 차상 측에서는 신호 전류 차단을 검지하여, 차단 시간으로 정보를 식별하는 것 (ATS-B, 1호형 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서 각 신호 현시에 대응하는 주파수의 신호 전류를 흘리고, 이를 수신하는 것 (세이부 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서, 일정 주파수의 반송파를 각 신호 현시에 대응하는 변조 주파수로 변조한 신호 전류를 흘리고, 이를 수신하는 것 (한큐 ATS, 아날로그 ATC 등)
* AF 궤도 회로에서 디지털 신호를 흘리고, 이를 수신하는 것 (C-ATS 등)이 있다.

2.3. 세계

실패 방지형 철도 공기 제동 장치의 발명은 대기 중으로 브레이크 라인 밸브를 여는 물리적 객체를 통해 열차를 정지시키는 외부 수단을 제공했다. 1878년 프랑스에 최초의 기계식 ATS 시스템인 "열차 정지 장치" 또는 "트립 스톱"이 설치되었고, 1880년에는 러시아의 일부 철도에서 유사한 시스템을 사용했다. 1901년 유니온 스위치 앤 시그널(Union Switch and Signal)사는 보스턴 엘리베이티드 철도를 위해 북미 최초의 자동 열차 정지 시스템을 개발했다. 이 시스템은 곧 뉴욕 지하철 및 미국의 다른 도시 철도 시스템에서 채택되었다.

기계식 ATS는 간선 철도 운영에서 발견되는 복잡성 증가, 파편 등으로 인한 부주의한 작동 위험, 고속에서 비상 제동 적용의 위험 때문에 화물 또는 장거리 여객 노선보다 도시 철도 시스템 및 전용 통근 철도에서 더 인기가 있었다. 게다가 물리적인 트립 동작과 관련된 힘은 시속 70mph 이상의 속도에서 노변 및 차량 탑재 장비에 손상을 주기 시작할 수 있다.

1910년 펜실베이니아 철도와 롱아일랜드 철도는 파편으로 인한 부주의한 작동을 방지하도록 설계된 특허받은 홀 트립 밸브를 사용하여 뉴욕 펜 스테이션으로 이어지는 노선에 기계식 ATS 시스템을 설치했지만, 이 시스템은 펜 스테이션으로 운행하는 기관차와 다중 유닛에만 설치되었으며 더 이상 채택되지 않았다.

전 세계의 기계식 시스템은 작동 방식이 유사하지만, 차량 치수 및 궤도 간격이 매우 다양하여 기계식 정지 장치가 탑재된 밸브를 작동시키지 못하므로 일반적으로 호환되지 않는다.

전자 시스템은 전류 또는 전자기장을 사용하여 기관차 운전실에서 특정 작업을 수행하도록 한다. 기계식 시스템은 일반적으로 브레이크 파이프를 배출하고 비상 정지를 유발하는 데 제한되었지만, 전자 시스템은 운전자의 응답, 동력 차단 또는 더 가벼운 브레이크 작동과 같은 다른 작업을 유발할 수 있다. 물리적 접촉 없이 전자 시스템은 더 높은 속도로 사용할 수 있으며, 이는 정지 장치에서 신호를 감지하는 장비의 능력에 의해서만 제한된다.

최초의 전자 시스템은 1872년부터 프랑스 철도에 설치된 크로커다일(열차 제어 시스템)로, 전기가 흐르는 접촉 레일을 사용하여 운전자의 응답을 유발했다. 5초 이내에 응답이 없으면 열차가 정지한다. 영국에서는 그레이트 웨스턴 철도가 1906년에 자동 열차 제어라는 유사한 시스템을 구현했는데, 이는 자기 기반의 자동 경고 시스템의 템플릿 역할을 했으며, 결국 1950년대부터 이 시스템을 대체했다.

미국에서는 제너럴 철도 신호가 1920년대에 간헐적 유도 자동 열차 정지 시스템을 도입했는데, 이 시스템은 주행 레일 외부에 장착된 "슈"에 있는 유도 루프를 사용했다. 이 시스템도 응답 유형이었으며 여러 철도에서 채택되어 2013년까지 계속 사용되었다.

1954년 일본은 최초의 ATS 변종인 ATS-B를 도입했다. 1967년에는 최초의 비접촉식 ATS인 ATS-S(및 다양한 보완 장치)가 발명되었고, 1974년에는 ATS-P가 처음 사용되었으며, 1986년에는 H-ATS가 발명되었다.
미국에서 자동 열차 정지 장치(Automatic Train Stop, ATS)의 정의를 충족하는 시스템의 대다수는 20세기 전반에 건설된 도시 철도 노선과 관련된 기계식 트립 정지 시스템이다. 1951년 이후 ATS는 여객 열차가 79mph의 속도 제한을 초과하는 것을 허용하는 최소 안전 요구 사항으로 주 간 통상 위원회(Interstate Commerce Commission, ICC, 이후 연방 철도청(Federal Railroad Administration, FRA))에 의해 요구되었다. 규제 요구 사항은 열차가 제한적인 측면 신호를 통과할 때마다 기관차의 객실에서 경고를 유발하고, 그 후 기관사가 브레이크가 자동으로 작동되기 전에 정해진 시간 내에 경고에 응답해야 하는 시스템을 의미한다.

간선 철도 산업에서 ATS의 가장 인기 있는 구현은 1920년대부터 제너럴 철도 신호(General Railway Signal) 사에서 제작되었으며, 이동 방향에 따라 오른손 레일 바로 바깥쪽에 장착된 유도 코일로 구성되었다. 철도 운행 서적에서는 단순히 ATS라고 불리는 경우가 많지만, 이 시스템의 전체 이름은 당시 제공되던 기계식 시스템과 구별하기 위해 간헐적 유도 자동 열차 정지 장치(Intermittent Inductive Automatic Train Stop)이다. 열차 보호 메커니즘으로서의 ATS의 인기는 1930년대에 펄스 코드 객실 신호(Pulse code cab signaling)가 도입된 후 감소했다.

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📌 열 고정 해제

시스템	운영사	노선	운행 시작	비고
자동 열차 정지 장치	뉴욕 지하철	A 노선 (IRT)	1904–현재	오른쪽으로 작동
		B 노선 (BMT 및 IND)	1915–현재	왼쪽으로 작동
	포트 오서리티 교통 공사	전체 시스템	1908–현재	왼쪽으로 작동
	SEPTA	브로드 스트리트 지하철	1928–현재	왼쪽으로 작동
		마켓-프랭크포드 선	?-현재	왼쪽으로 작동, 궤도변 신호에만 적용
	MBTA	블루 라인	1925–현재	양쪽으로 작동
		오렌지 라인	1901–현재	오른쪽으로 작동, 궤도변 신호에만 적용
		레드 라인	1912–현재	궤도변 신호에만 적용
	시카고 교통국	시카고 'L'	?-현재	왼쪽으로 작동, 궤도변 신호에만 적용
	펜실베이니아 철도/롱아일랜드 철도	뉴욕 터널 연장선	1911-?	오른쪽으로 작동, 열차에 홀 트립 밸브 사용
	롱아일랜드 철도	던턴에서 플랫부시 애비뉴까지	?-1970년대	오른쪽으로 작동, 열차에 홀 트립 밸브 사용
IIATS	BNSF 철도	산타페 시카고에서 로스앤젤레스까지 "슈퍼 치프" 노선	1930년대–현재	노선의 일부 구간에서 ATS가 제거됨
	메트로링크 및 코스터	이전 ATSF 샌디에이고 간선.	?-현재	179마일에서 249마일까지 운행
	뉴욕 센트럴	뉴욕에서 시카고까지의 수위 노선	1920년대-1971	후계자인 펜 센트럴에 의해 제거됨
	사우스턴 철도	2700 마일의 간선	1920년대-1971	CTC 사용 증가를 위해 제거됨
	유니언 퍼시픽	이전 시카고 & 노스웨스턴 노스 라인, 노스웨스트 라인	1952–2019	유니언 퍼시픽에서 Metra 통근 열차도 운행하는 노선에서 사용. 화물 및 통근 열차 기관차 모두 장착되어야 함, 일부 예외 적용.
	뉴저지 교통	리버라인	2003–현재	연동 장치에만 설치. 정지 강제.
웨스트캡	앨러게니 카운티 항만국	피츠버그 경전철 42S 라인 시내에서 사우스 힐스 빌리지까지.	1985–현재	Route 47 라인에 설치된 자동 열차 제어 시스템과 일부 중복됨.

일본의 많은 열차에는 이 시스템이 장착되어 있다. 일본의 ATS 시스템은 미국의 시스템과 약간 유사하지만, 현재는 주로 트랜스폰더 기반이다. 일본 최초의 기계식 ATS 시스템은 1921년 도카이도 본선에 도입되었고, 1927년 도쿄 메트로 긴자선에도 도입되었지만, 1962년에 발생한 미카와시마 열차 충돌 사고의 결과로 1960년대 후반까지 ATS는 일본에서 보편화되지 못했다.

다음은 일본에만 특화된 ATS 시스템 목록이다.
* ATS-B (S형 트랜스폰더로 보완; 2009년 이후로 사용 중단)
* ATS-Dx (D형 트랜스폰더를 사용하는 ATS; 항상 ATS-DF (JR 화물), ATS-DK (JR 큐슈) 또는 ATS-DN (JR 홋카이도)로 보완)
* ATS-S(x) (S형 트랜스폰더를 사용하는 ATS; 항상 ATS-SF (JR 화물), ATS-SK (JR 큐슈), ATS-SM (미즈시마 린카이 철도), ATS-SN (JR 동일본 및 JR 홋카이도), ATS-SS (JR 시코쿠), ATS-ST (JR 도카이) 또는 ATS-SW (JR 서일본)로 보완되며, 마지막 두 글자는 S형 트랜스폰더와 함께 사용되는 트랜스폰더 유형에 해당)
* ATS-P (패턴 갱신 트랜스폰더를 사용하는 ATS; 변형으로는 ATS-PF (JR 화물), ATS-PN (저비용 도입형), ATS-PT (JR 도카이) 및 ATS-Ps (주파수 변경 차내 신호 타입; 예를 들어, 센세키선 및 센다이 공항선과 운행 중인 증기 기관차에 사용)이 있음)
* D-TAS (2012년 JR 서일본에서 도입; 개발 중에는 ATS-M 및 ATS-DW라고 불림)
* H-ATS (EF66 기관차에 사용되었음)

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1960년대부터 여러 민간 철도 및 지하철 노선에서도 자체적인 ATS 시스템을 도입했다. JR 그룹의 철도에서 사용되는 ATS 시스템과 마찬가지로 트랜스폰더 기반이지만, 일반적으로 JR에서 사용하는 ATS 시스템과는 호환되지 않는다.

*C-ATS/ATS 1형 (게이큐 전철, 게이세이 전철, 신케이세이 전철, 호쿠소 선, 나리타 스카이 액세스선 및 도영 아사쿠사선에서 사용)
*i-ATS (2007년부터 시즈오카 철도에서 사용)
*K-ATS (2015년부터 게이한 전기 철도에서 사용)
*메이테츠 ATS (M-ATS) (메이테츠에서 사용)
*OM-ATS (과거 오다큐 전철에서 사용)
*D-ATS-P (디지털 ATS-P) (오다큐 전철에서 사용, JR ATS-P와 호환되지 않음)
*T-ATS (과거 도영 미타선에서 사용, 토부 철도 ATS와 유사, ATC-P로 대체됨)
*토부 ATS (TSP) (토부 철도에서 사용, 토부 도조선의 이케부쿠로~오가와마치 구간 제외)
*한큐 전철, 한신 전기 철도, 긴테쓰, 산요 전기 철도, 세이부 철도 및 도큐 전철 (이케가미선/다마가와선 한정)은 자체적인 ATS 시스템을 사용한다.
*소테츠는 자체 시스템을 JR 동일본의 ATS-P로 교체했다.
*게이오 전철은 자체 시스템을 ATC로 교체했다.

웰링턴에서는 수렴 교차로의 몇몇 신호에만 기계식 ATS가 장착되어 있다. 모든 전기 열차에는 ATS가 장착되어 있다.

일부 코레일 및 지하철 노선에 다음과 같이 이 시스템이 장착되어 있다. 1호선, 4호선(금정역과 오이도역 사이의 지상 구간), 수인분당선(고색역과 인천역 사이), 경의중앙선, 경춘선. 한국 최초의 ATS 시스템은 1969년 코레일 네트워크에 설치되었으며, 1974년 서울 지하철 1호선에도 설치되었다(일본의 ATS-S와 유사).

부에노스아이레스 지하철 C선과 H선에는 자동 열차 정지 장치(ATS)가 설치되어 있으며, A선, B선, D선, E선에는 더 발전된 통신 기반 열차 제어가 적용되어 있다.

로카선은 1985년부터 전철화된 구간에 ATS가 설치되었다. 이 노선의 ATS는 일본 회사인 일본 신호에서 제공했다.

타이완 철도 관리국의 많은 열차는 1970년대 후반부터 에릭슨이 개발한 ATS 시스템(일본의 ATS-SN 및 ATS-P와 유사)을 갖추고 있다. 이 시스템은 2006년에 도입된 봄바디어 운송이 설계한 ATP 시스템(ETCS 레벨 1과 동일)의 백업 역할을 한다. 후자의 시스템은 1978년 EMU100 및 EMU200 특급 열차에 처음 도입된 구형 AWS 시스템을 대체했다.

맨체스터 메트로링크 열차의 Firema T-68 및 Bombardier M5000 트램 일부에 ATS가 장착되었지만, 시야 신호 시스템 도입으로 인해 점차적으로 폐지되고 있다.

런던 지하철 노선에는 보편적으로 ATS 장비가 장착되어 있다. 이는 오른쪽 주행 레일 바깥쪽에 있는 트립 암과 열차의 선두 대차에 있는 트립콕이라는 에어 밸브로 구성된다. 해당 신호가 '위험'을 표시하면 트립 암은 스프링에 의해 위로 유지된다. 열차가 신호를 통과하려 하면 트립 암이 트립콕과 접촉한다. 이로 인해 에어 브레이크의 열차 배관에 연결된 트립콕이 열리고 비상 브레이크가 작동한다. 신호가 '진행'을 표시하면 정지 암이 압축 공기에 의해 내려간다.

중국철도의 많은 간선 철도 노선은 1980년대 후반에 도입된 ATS 시스템을 사용하며, 이는 일본의 ATS-P 및 ATC와 원리가 유사하다.

3. 종류

자동 열차 정지 장치(ATS)는 다양한 방식으로 분류할 수 있는데, 크게 신호와의 연동 여부와 운전 취급 방법에 따라 나눌 수 있다.

* 신호 연동 여부에 따른 분류
* 충돌 방지 ATS: 신호기와 연동되어 작동한다.
* 과속 방지 ATS: 신호기와 독립적으로 작동하여 열차의 과속을 방지한다.

* 운전 취급 방법에 따른 분류
* 경보 후 제동 방식: 정지 신호에 접근할 때 경보를 울리고, 승무원이 정해진 조치를 취하지 않으면 자동으로 열차에 제동을 건다. (국철 B형·S형)
* 이상 취급 시 제동 방식: 승무원이 신호에 따라 정상적으로 운전하는 경우에는 개입하지 않지만, 승무원이 신호를 무시하거나 잘못된 조작을 하는 등 이상 상황이 발생하면 자동으로 열차에 제동을 거는 안전 장치이다.

ATS 장치는 그 구조가 다양하며, 같은 노선에서도 여러 종류의 장치가 함께 사용되거나 기능을 분담하는 경우도 있다. 대표적인 구조와 그에 따른 분류는 다음과 같다.

* 변주식: 차량에 설치된 수신기(차량자)가 특정 공진 주파수를 가지는 LC 회로로 구성된 지상자를 통과할 때, 전자 결합에 의해 차량자의 발진 주파수가 지상자의 공진 주파수로 바뀌는 현상을 이용한다. 지상자의 공진 주파수는 각 신호에 대응하며, 단변주 지상자는 LC 회로의 개폐 여부로, 다변주 지상자는 각 신호에 대응하는 공진 주파수를 가진 LC 회로로 전환하여 차량에 정보를 전달한다.

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국철에서 개발한 ATS-S형은 차량자가 평상시 105 kHz의 주파수를 발신하고, 지상자는 130 kHz의 LC 공진 회로로 구성된다. 정지 신호가 켜지면 지상자의 LC 공진 회로가 작동하여 차량자의 발진 주파수가 130 kHz로 바뀌고, 이를 통해 정지 신호임을 알린다.

최근에는 지상자 제어용 릴레이 박스 내 케이블에 컨덴서를 연결하여, 지상자가 작동하지 않을 때의 공진 주파수를 103 kHz 부근으로 변경하여 차상에서 계측이 가능하도록 개선되었다.

개량된 지상자는 여러 개의 공진 주파수를 가질 수 있는 다변주 방식이며, 공진 주파수에 따라 신호 정보를 보낸다. 게이오 전철, 오다큐 전철, 도부 철도 등은 다변주 방식의 신호 ATS를 사용하며, 도부 ATS (TSP)는 주파수의 일부를 패턴 발생 지상자에 할당한다.

최근에는 '다변주 - 단변주'라는 용어 대신 '다정보 - (단정보)'라는 용어를 사용한다. ATS 시스템으로서는 여러 개의 변주 주파수를 사용하더라도, 단일 기능 지상자로서 1개의 주파수만을 사용할 수도 있다.

JR 서일본의 ATS-SW2형은 탈변주식으로, 스펙트럼 확산 방식을 사용한다. 차상 장치에서 여러 개의 주파수를 송신하고, 지상자와 전자 결합이 일어나면 지상자에서 공진 전류가 흐른다. 차량자에서는 지상자에서 발신되는 공진 주파수의 신호 스펙트럼 수신 레벨이 상승하며, 이를 FFT 방식의 스펙트럼 해석으로 검출하여 공진 주파수를 파악한다.

3.1. 제어 방식에 따른 분류

대한민국에서는 현재 두 가지 방식의 ATS가 널리 알려져 있다.

* 점제어식 ATS: 3현시 신호 방식에서 사용되며, 신호기 전방에 설치된 지상자를 통해 열차의 제동 성능에 맞춰 정지 신호 앞에서 정지할 수 있도록 한다. 지상 장치와 차상 장치로 구성되어 지상 정보를 차상으로 전달한다.

* 속도조사식 ATS (ATS-S2): 차량의 속도를 검출하여 설정된 속도보다 높을 경우 비상 제동을 작동시킨다. ATC와 유사하지만, ATC는 차량 통과 시간까지 검출하는 반면, 속도조사식 ATS는 속도만 검출한다. 3현시 및 5현시 방식으로 구분되며, 차량 속도가 지상 신호보다 높을 때 감속 시간을 주고, 시간 내 감속이 이루어지지 않으면 비상 제동이 작동한다.

ATS는 크게 다음과 같이 분류할 수 있다.

* 충돌 방지 ATS: 신호와 연동하여 작동한다.
* 과속 방지 ATS: 신호와 독립적으로 작동한다.

운전 취급 방법에 따른 분류는 다음과 같다.

* 정지 신호 접근 시 경보를 울리고, 승무원이 조치를 취하지 않으면 브레이크를 작동시키는 장치 (국철 B형·S형)
* 승무원이 신호에 따라 운전 취급을 할 경우 개입하지 않고, 이상 취급 시에만 개입하여 브레이크를 작동시키는 안전 장치.

ATS 장치에는 다양한 구조가 있으며, 같은 노선에서도 다른 장치가 병용되거나 기능이 분담되기도 한다.

* 변주식: 차량 측 수신기인 차량자가 특정 공진 주파수를 갖는 LC 회로로 구성된 지상자를 통과할 때, 전자 결합으로 차량자의 발진 주파수가 지상자의 공진 주파수로 변하는 원리를 이용한다. 지상자의 공진 주파수는 신호 명령에 대응하며, 단변주 지상자는 LC 회로 개폐, 다변주 지상자는 신호 명령에 대응하는 공진 주파수의 LC 회로로 전환하여 정보를 전달한다.

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국철이 개발한 ATS-S형은 차량자가 105 kHz를 발신하고, 지상자는 130 kHz의 LC 공진 회로로 구성된다. 정지 신호 시 지상자의 LC 공진 회로가 구성되어 차량자의 발진 주파수가 130 kHz로 변하고, 이를 통해 정지 정보를 알린다.

최근에는 지상자 제어용 릴레이 박스 내 케이블에 컨덴서를 접속하여 불작동 시 공진 주파수를 103 kHz 부근으로 만들어 차상 계측을 가능하게 한다.

개량된 지상자는 복수의 공진 주파수를 갖는 다변주 방식이며, 공진 주파수에 따라 신호 명령을 보낸다.

게이오 전철, 오다큐 전철, 도부 철도 등은 다변주 방식의 신호 ATS를 사용하며, 도부 ATS (TSP)는 주파수 일부를 패턴 발생 지상자에 할당한다.

최근에는 '다변주 - 단변주' 대신 '다정보 - (단정보)'로 분류한다.

JR 서일본의 ATS-SW2형은 탈변주식으로, 스펙트럼 확산 방식을 사용한다. 차상 장치에서 여러 주파수를 송신하고, 지상자와 전자 결합 시 지상자의 공진 주파수 신호 레벨 상승을 FFT 방식의 스펙트럼 해석으로 검출한다.

* 트랜스폰더식: 트랜스폰더(지상자)는 디지털 정보 송수신 지상자를 말하며, ATS-P형에서 사용된다.

ATS-P형은 부호 처리기(EC), 중계기(RP), 지상자로 구성된다. 지상자와 차상자 간 송수신 주파수는 유/무전원 지상자에 따라 다르며(1708 kHz, 3000 kHz, 245 kHz), FSK 변조를 사용한다. 통신 방식은 이중 통신 방식이며, 64 kbps 전송 속도로 HDLC 프레임 구성에 준거한 디지털 신호를 전송한다. 모뎀을 사용하여 변조 및 복조를 통해 정보를 얻는다.

* 속도 감시: 열차 속도가 허용 범위 내에 있는지 확인하는 것을 말한다.

3.2. 기술 방식에 따른 분류

대한민국에서는 현재 두 가지 방식의 ATS가 주로 알려져 있다.

기계식 ATS는 1878년 프랑스에서 처음 설치되었고, 1880년 러시아에서도 유사한 시스템이 사용되었다. 1901년 유니온 스위치 앤 시그널(Union Switch and Signal)사는 보스턴 엘리베이티드 철도를 위해 북미 최초의 자동 열차 정지 시스템을 개발했다. 이 시스템은 뉴욕 지하철 등 미국의 다른 도시 철도 시스템에도 도입되었다.

기계식 ATS는 도시 철도 시스템과 전용 통근 철도에서 주로 사용되었는데, 이는 간선 철도 운영의 복잡성, 파편 등으로 인한 오작동 위험, 고속에서 비상 제동 작동의 위험 때문이었다. 또한, 물리적인 트립 동작과 관련된 힘은 시속 70mph 이상의 속도에서 장비 손상을 유발할 수 있었다.

1910년 펜실베이니아 철도와 롱아일랜드 철도는 뉴욕 펜 스테이션으로 이어지는 노선에 기계식 ATS 시스템을 설치했지만, 이 시스템은 펜 스테이션으로 운행하는 기관차와 다중 유닛에만 설치되어 더 이상 채택되지 않았다.

전 세계의 기계식 시스템은 작동 방식은 유사하지만, 차량 치수 및 궤도 간격이 다양하여 호환되지 않는 경우가 많다.

전자 시스템은 전류 또는 전자기장을 사용하여 기관차 운전실에서 특정 작업을 수행한다. 기계식 시스템이 일반적으로 비상 정지만을 유발하는 데 비해, 전자 시스템은 운전자의 응답, 동력 차단, 가벼운 브레이크 작동 등 다양한 작업을 유발할 수 있다. 전자 시스템은 물리적 접촉 없이 더 높은 속도에서 사용할 수 있다.

최초의 전자 시스템은 1872년부터 프랑스 철도에 설치된 크로커다일(열차 제어 시스템)이었다. 이 시스템은 전기가 흐르는 접촉 레일을 사용하여 운전자의 응답을 유발하고, 5초 이내에 응답이 없으면 열차를 정지시켰다. 영국에서는 그레이트 웨스턴 철도가 1906년에 자동 열차 제어라는 유사한 시스템을 구현했는데, 이는 자기 기반의 자동 경고 시스템의 템플릿 역할을 했다.

미국에서는 제너럴 철도 신호가 1920년대에 간헐적 유도 자동 열차 정지 시스템을 도입했다. 이 시스템은 주행 레일 외부에 장착된 "슈"에 있는 유도 루프를 사용했으며, 여러 철도에서 채택되어 2013년까지 사용되었다.

1954년 일본은 최초의 ATS 변종인 ATS-B를 도입했다. 1967년에는 최초의 비접촉식 ATS인 ATS-S가 발명되었고, 1974년에는 ATS-P가 처음 사용되었으며, 1986년에는 H-ATS가 발명되었다.

ATS는 신호와 연동하는 충돌 방지 ATS와 신호와 독립적으로 작동하는 과속 방지 ATS로 나뉜다. 또한, 운전 취급 방법에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

* 정지 신호에 접근할 때 경보를 울리고, 승무원이 경보에 따른 조치를 하지 않으면 열차 브레이크를 작동시키는 장치 (국철 B형·S형)
* 승무원이 신호에 따라 운전하고 있을 때는 개입하지 않고, 승무원의 이상 조작이 있을 때만 개입하여 열차 브레이크를 작동시키는 안전 장치.

ATS 장치는 다양한 구조가 있으며, 동일 노선에서도 다른 장치가 병용되거나 기능이 분담되는 경우가 있다.

변주식은 차량 측 수신기인 차량자가 특정 공진 주파수를 갖는 LC 회로로 구성된 지상자를 통과할 때, 전자 결합에 의해 차량자의 발진 주파수가 지상자의 공진 주파수로 변하는 원리를 이용한다. 지상자의 공진 주파수는 각 신호 명령에 대응하며, 단변주 지상자에서는 LC 회로의 개폐, 다변주 지상자에서는 각 신호 명령에 대응하는 공진 주파수의 LC 회로로 전환하여 차량에 정보를 보낸다.

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국철이 개발한 ATS-S형은 차량 측에서 차량자를 포함한 공진 회로로 105 kHz를 발신한다. 지상자는 130 kHz의 LC 공진 회로로 구성되어 있으며, 신호기가 정지 신호일 때 LC 공진 회로가 구성되어 차량자의 발진 주파수가 130 kHz로 변한다. 그러면 차량자로부터의 발진 출력이 필터 회로를 통과할 수 없어 릴레이가 작동하고, 정지 정보를 벨과 표시등으로 알린다.

처음에는 공진 주파수가 1종류여서 단변주라고 불렀지만, 현재는 전기 검측차의 검사를 위해 지상자 제어용 릴레이 박스에 컨덴서를 접속하여 불작동 시 공진 주파수를 103 kHz 부근으로 변경했다.

개량된 지상자는 복수의 공진 주파수를 갖는 다변주 방식이 되었다. 게이오 전철, 오다큐 전철, 도부 철도 등의 신호 ATS가 다변주 방식이며, 도부 ATS (TSP)는 주파수 일부를 패턴 발생 지상자에 할당하고 있다.

최근에는 다정보 - (단정보)로 정리하며, ATS 시스템으로서는 다수의 변주 주파수를 사용하더라도 단 기능 지상자로서 1 주파수일 수 있다.

JR 서일본의 ATS-SW2형은 탈변주식으로, 스펙트럼 확산 방식을 사용한다. 차상 장치에서 차량자에 ATS 지상자에서 사용되는 공진 주파수 대역의 복수 주파수를 보내고, 차량자와 지상자가 전자 결합하면 지상자에서 공진 전류가 흐르고, 차량자에서는 지상자에서 발신되는 공진 주파수의 신호 스펙트럼 수신 레벨이 상승한다. 이를 FFT 방식의 스펙트럼 해석으로 검출하여 공진 주파수를 확인한다.

트랜스폰더(지상자)는 철도에서 디지털 정보 송수신 지상자를 말하며, 송신 기능만 있는 것도 포함한다. ATS-P형으로 알려졌지만, 그 이전에도 신칸센에 많이 사용되었다. 원래는 송신기(transmitter)와 응답기(responder)로 구성된 통신 장치로, 문의에 응답하거나 중계기를 지칭하며, 많은 정보를 빠르고 정확하게 전달한다.

ATS-P형의 기본적인 지상 설비는 부호 처리기(EC), 중계기(RP), 지상자로 구성된다. 지상자와 차상자 간 송수신 주파수(반송파)는 유전원/무전원 지상자에서 차상자로 보낼 때 1708 kHz, 차상자에서 유전원 지상자로 보낼 때 3000 kHz, 차상자에서 무전원 지상자로 보낼 때 245 kHz를 사용하며, FSK 변조(주파수 편이) 방식을 사용한다. 통신 방식은 양방향 정보 전달이 가능한 이중 통신 방식이며, 64 kbps의 전송 속도로 HDLC 프레임 구성에 준거한 전문 구성에 의해 1 프레임당 88 또는 96비트의 디지털 신호가 반복 전송된다. 지상 장치와 차상 장치 사이에서는 디지털 신호를 변환(변조)하여 송수신하며, 변조기(MOD)와 복조기(DEMO)를 사용하여 송신 시에는 변조기에 디지털 신호를 입력하여 변조파를 출력하고, 수신 시에는 복조기에 변조파를 입력하여 디지털 신호를 복원한다.

열차 속도를 측정하여 허용 속도 범위 내에 있는지 확인하는 것을 속도 감시라고 한다.

3.3. 대한민국에서 사용되는 주요 ATS

대한민국에서는 현재 두 가지 방식의 ATS가 주로 사용되고 있다.

코레일 및 지하철 노선(1호선, 4호선(금정역과 오이도역 사이 지상 구간), 수인분당선(고색역과 인천역 사이), 경의중앙선, 경춘선)에 ATS 시스템이 설치되어 있다. 한국 최초의 ATS 시스템은 1969년 코레일 네트워크에 설치되었으며, 1974년 서울 지하철 1호선에도 설치되었다(일본의 ATS-S와 유사).

ATS는 지상 장치와 차상 장치로 구성된다. 지상 장치는 지상에 설치되어 신호 및 속도 제한 등의 정보를 열차에 보내는 장치이며, 차상 장치는 차량에 탑재되어 지상 장치가 보낸 정보를 수신하여 조건에 따라 자동으로 브레이크를 작동시키는 장치이다.

ATS는 지상 장치와 차상 장치의 차이에 따라 다음과 같이 나눌 수 있다.

* 타자(うちこ)식: 신호와 연동하는 궤도상의 트립 암(가동 타자)으로, 기계적으로 열차의 브레이크 코크를 조작하는 방식.(점 제어)
* 지상자식: 궤도상에 설치된 "지상자"를 사용하여 전기적으로 점으로 열차에 정보를 보내는 방식.(점 제어)
* 궤도 회로식: 레일에 흐르는 신호 전류를 사용하여 전기적으로 열차에 정보를 보내는 방식.(연속 제어)
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궤도 회로식은 좌우 2개의 레일을 전송선으로 하여 신호 전류를 보내고, 차상에서는 수전기로 신호 전류를 수신하여 정보를 얻는 방식이다. 궤도 회로에 흐르는 신호 전류의 종류에 따라 상용 주파수 궤도 회로, 분배 주파수 궤도 회로, AF 궤도로 나뉜다. 지상에서 차상으로 정보를 보내는 방법으로는 다음과 같은 방식들이 있다.

* 지상 측에서 일정 시간 신호 전류를 차단하고, 차상 측에서는 신호 전류 차단을 검지하여, 차단 시간으로 정보를 식별 (ATS-B, 1호형 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서 각 신호 현시에 대응하는 주파수의 신호 전류를 흘리고, 이를 수신 (세이부 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서, 일정 주파수의 반송파를 각 신호 현시에 대응하는 변조 주파수로 변조한 신호 전류를 흘리고, 이를 수신 (한큐 ATS, 아날로그 ATC 등)
* AF 궤도 회로에서 디지털 신호를 흘리고, 이를 수신 (C-ATS 등)

4. 구성 요소

ATS 장치에는 다양한 구조가 있으며, 동일 노선에서도 다른 장치가 병용·기능 분담되는 경우가 있다. 크게 나누어 신호와 연동하여 작동하는 충돌 방지 ATS와 신호와 독립적으로 작동하는 과속 방지 ATS로 나뉜다.

* 정지 신호에 접근할 때 경보를 발하고, 승무원이 경보에 따른 소정의 취급을 하지 않을 경우 열차의 브레이크를 작동시키는 장치.(국철 B형·S형)
* 승무원이 신호에 따른 운전 취급을 하고 있을 경우에는 그 운전에 개입하지 않고, 승무원의 (컨디션 불량, 착오, 고의 등 이유를 불문하고) 이상한 취급이 행해졌을 경우에만 개입하여 열차의 브레이크를 작동시키는 안전 장치.

=== 변주식 ===
변주식은 차량 측 수신기인 차량자가 특정 공진 주파수를 갖는 LC 회로로 구성된 지상자를 통과할 때, 전자 결합에 의해 차량자의 발진 주파수가 지상자의 공진 주파수로 끌어올려지는(이를 변주 작용이라고 한다) 원리를 이용한다. 이 주파수를 차상 장치의 필터 회로에서 검출하여 지상 정보를 얻는다. 지상자의 공진 주파수는 각 신호 명령(신호에 대응하는 지령)에 대응하며, 단변주 지상자에서는 LC 회로의 개폐에 따른 공진 유무로, 다변주 지상자에서는 각 신호 명령에 대응하는 공진 주파수의 LC 회로로 전환함으로써 차량에 정보를 보낸다.

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국철이 개발한 ATS-S형의 경우, 차량 측에서는 차량자를 포함한 공진 회로에 의해 상시 발진 주파수 105 kHz를 발신하며, 그 출력의 일부는 필터 회로(105 kHz 부근의 주파수만 통과할 수 있는 대역 통과 필터)를 거쳐 릴레이를 항상 시킨다. 지상자는 내부가 코일과 컨덴서가 직렬 접속된 공진 주파수 130 kHz의 LC 공진 회로로 구성되어 있으며, 그 공진 회로에 지상자 내장 제어 릴레이 또는 지상자 제어용 릴레이 박스를 통해 케이블이 신호기의 제어용 계전기와 연결되어 있다.

지상자가 불작동 시(신호기가 정지 신호 이외)에는 지상자 제어 릴레이가 항상되어 지상자의 공진 회로가 무효화되어 있기 때문에, 차량자에 의한 상호 유도에 의한 발진 주파수의 인입(변주 작용)은 일어나지 않고, 차량자의 발진 주파수는 105 kHz로 유지된다. 작동 시(신호기가 정지 신호)에는 지상자 제어 릴레이가 낙하하여 지상자의 LC 공진 회로가 구성되고, 차량자의 발진 주파수가 지상자의 공진 회로에 끌려들어가 105 kHz에서 130 kHz로 변화한다。이 때, 차량자로부터의 발진 출력은 필터 회로를 통과할 수 없기 때문에 릴레이가 낙하하고, 정지 정보를 벨 울림 및 표시기의 적색등으로 알린다.

원래는 공진 주파수가 1종류였기 때문에, 이를 특별히 단변주라고 불렀지만, 현재에는 전기 검측차의 차상으로부터의 지상자 양부 검사를 가능하게 하기 위해, 지상자 제어용 릴레이 박스 내의 제어 케이블에 컨덴서 (외장 컨덴서)를 접속하여, 지상자 제어 릴레이가 항상되고 단락되어 있는 불작동 시의 공진 주파수를 차상 장치의 필터 회로를 통과하는 주파수인 103 kHz 부근으로 함으로써, 차상 계측을 가능하게 하고 있다.

이후, 개량된 지상자는 복수의 공진 주파수를 갖게 하는 공진 회로 구성이 되었으며(이를 다변주라고 부름), 공진 회로의 공진 주파수에 따라 지상자로부터의 신호 명령을 보내는 시스템이 되었다. 어느 쪽이든 차량자의 단독 발진 주파수의 변화 또는, 후술하는 탈변주식에서는 복수의 주파수를 차량자로부터 송신하고, 특정 주파수의 상승을 검지하여 지상자의 정보를 얻는다.

게이오 전철, 오다큐 전철, 도부 철도 등의 신호 ATS가 이 다변주 방식이며, 도부 ATS (TSP)는 주파수의 일부를 패턴 발생 지상자에 할당하고 있다(신호 ATS와는 별도로 과속・과주 방지 ATS가 있다).

최근 분류에서는 의미가 옅어진 다변주 - 단변주를 피하고 다정보 - (단정보)로 정리되었다. 또한 ATS 시스템으로서는 다수의 변주 주파수를 사용하더라도, 단 기능 지상자로서 1 주파수일 수도 있다.

JR 서일본이 개발한 ATS 차상 장치인 ATS-SW2형은 탈변주식이라고 불리는 공진 주파수 검출 방식을 채용하고 있으며, 스펙트럼 확산 방식에 의해, 차상 장치로부터 차량자에 ATS 지상자에서 사용되고 있는 공진 주파수 대역의 복수의 주파수를 항상 송신하고 있으며, 차량자와 지상자가 전자 결합하면, 지상자에서는 공진 전류가 흐르고, 차량자에서는 지상자에서 발신되는 공진 주파수의 신호 스펙트럼의 수신 레벨이 상승하여, 그것을 FFT 방식에 의한 스펙트럼 해석으로 공진 주파수 대역의 복수의 주파수마다의 신호 스펙트럼의 수신 레벨 변화에 따른 피크 주파수를 검지하여 공진 주파수를 검출하고 있다。

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* A: 증폭기(105 kHz를 발신), B: 차량자, C: 지상자, D: 필터 회로(105 kHz만 통과), E: 릴레이, 적색 화살표 선은, 증폭기로부터 발신되는 상시 발진 주파수 105 kHz의 흐름, 흑색 화살표 선은, 지상자로부터의 공진 주파수 130 kHz의 흐름.
* A: 코일, B: 내부 저항, C: 컨덴서, D: 외장 컨덴서, E: 지상자 제어 릴레이 (QR 릴레이)의 접점, F: 지상자 제어 릴레이(QR 릴레이), G: 케이블.

=== 트랜스폰더 ===
트랜스폰더(지상자)는 철도에서 디지털 정보 송수신 지상자를 말하며, 송신 기능만 있는 것도 포함하여 부른다. ATS-P형으로 알려지게 되었지만, 그 이전에도 신칸센에는 다수 사용되고 있다. 원래는 트랜스미터(송신기)와 레스폰더(응답기)로 구성된 통신 장치로, 문의에 응답하거나 중계기를 지칭하며, 많은 정보를 고품질과 고속도로 전달하는 기능을 가지고 있다.

트랜스폰더식 지상자를 사용하는 ATS-P형의 기본적인 지상 설비는 부호 처리기(EC)와 중계기(RP) 및 지상자로 구성되어 있으며, 지상자와 차상자 간의 송수신에 사용되는 주파수(반송파)는, 유전원 지상자 또는 무전원 지상자에서 차상자로 송신할 때는 1708 kHz, 차상자에서 유전원 지상자로 송신할 때는 3000 kHz, 차상자에서 무전원 지상자로 송신할 때는 245 kHz를 사용하고 있으며, FSK 변조(Frequency Shift Keying: 주파수 편이)를 사용하고 있다.통신 방식은 양방향으로 정보 전달이 가능하도록 이중 통신 방식을 사용하고 있으며, 64 kbps의 전송 속도로, HDLC의 프레임 구성에 준거한 전문 구성에 의해, 1 프레임당 88 또는 96비트의 디지털 신호가 반복 전송되고 있다. 또한, 지상 장치와 차상 장치 사이에서는 해당 디지털 신호를 일단 변환(변조)한 다음 송수신을 하기 때문에, 해당 변환 수단으로서 모뎀을 사용하고 있으며, 해당 변조기(MOD)와 복조기(DEMO)를 사용하여, 송신 시에는 변조기에 디지털 신호를 입력하여 변조파를 출력시키고, 수신 시에는 복조기에 변조파를 입력하여 디지털 신호를 복원함으로써 정보를 얻을 수 있도록 되어 있다.

=== 속도 감시 ===
열차의 속도를 측정하여 해당 속도가 허용된 속도 범위 내에 있는지 여부를 확인하는 것을 속도 감시라고 한다.
지상 측에서 차량 측으로 제한 속도에 관한 정보를 전송하고, 차량 측이 보유한 거리나 속도에 관한 정보와 대조하여 열차를 감속 또는 정지시키는 방법. 연속적인 조사가 가능하며, 나아가 제한 속도를 운전 곡선에 따라 서서히 낮추는 패턴 조사[검사]가 가능하다는 점, 그리고 상용 제동 기능을 부가할 수 있다는 점에서 우수하지만, 차량 측의 거리나 속도에 관한 정보는 기본적으로 차축의 회전으로부터 얻기 때문에 어디까지나 이론값이다. 1960년대에 도쿄 급행 전철·게이힌 급행 전철·게이세이 전철이 채택한 외에, 1980년대 이후 패턴 조사를 도입한 사업자는 모두 이 방식이거나, 혹은 이 방식과의 병용이다.

5. 문제점 및 개선 방향

ATS는 기관사가 확인 취급 후 정지 신호를 무시하고 운행할 수 있어 안전성이 떨어진다는 단점이 있다. 대한민국에서는 이러한 ATS의 안전성 문제를 보완하기 위해 ETCS의 일종인 ATP(Automatic Train Protection)를 도입하여 사용하고 있으며, 일본에서도 ATS-P로 개량하고 있다.

ATS 도입 이전에는 '차내 경보 장치'(차경)가 사용되었는데, 이 장치는 경보만 울릴 뿐 열차를 자동으로 멈추는 기능은 없었다. 과거 도쿄, 오사카, 나고야의 일부 지하철 노선에서는 '타자식 ATS'가 사용되기도 했다.

5.1. 문제점

ATS는 기관사가 확인 취급 후 정지 신호를 지나서 운행할 수 있어 안전성이 취약하다는 문제점이 있다. 이러한 안전성 향상을 위해 한국은 ATP라고 불리는 ETSC로, 일본은 ATS-P로 개량하고 있다.

ATS 도입 이전에는 '차내 경보 장치'(차경)라는 자동 열차 보안 장치가 사용되었다. 이 장치는 '경보'를 발생시키는 기능만 있었고, 자동 열차 정지 기능은 없었다.

과거 도쿄, 오사카, 나고야의 각 지하철 일부 노선에서는 '타자식 ATS'가 사용되었다. 국철에서는 선구에 따라 A형, B형, C형의 3종류 차내 경보 장치가 사용되었으며, 이 중 B형은 ATS-B형으로, C형은 ATS-S형으로 발전했다.

5.2. 개선 방향

ATS는 기관사가 확인 취급 후 정지 신호를 지나서 운행할 수 있어 안전성이 취약하다. 안전성 향상을 위해 한국은 ATP라고 불리는 ETCS로, 일본은 ATS-P로 개량하고 있다.

6. 사용 노선

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자동 열차 정지 장치(ATS)는 미국에서 1951년 이후 여객 열차가 79mph의 속도 제한을 초과하는 것을 허용하는 최소 안전 요구 사항으로 주 간 통상 위원회(ICC, 이후 연방 철도청)에 의해 요구되었다.

미국에서 사용되는 ATS 시스템은 다음과 같다.

6.1. 대한민국

한국철도공사 관할 노선 중 경부고속선, 호남고속선, 과천선, 분당선, 일산선을 제외한 모든 노선과 서울교통공사의 서울 지하철 1호선(2024년 종료 예정), 서울 지하철 2호선(2022년 종료)에 자동 열차 정지 장치(ATS)가 설치되어 있다.

지하철 노선에는 1호선, 4호선(금정역과 오이도역 사이의 지상 구간), 수인분당선(고색역과 인천역 사이), 경의중앙선, 경춘선에 ATS 시스템이 설치되어 있다. 한국 최초의 ATS 시스템은 1969년 한국철도공사 노선에 설치되었고, 1974년 서울 지하철 1호선에도 설치되었다(일본의 ATS-S와 유사).
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6.2. 일본

일본의 많은 열차에는 자동 열차 정지 장치(ATS) 시스템이 장착되어 있다. 일본의 ATS 시스템은 미국의 시스템과 약간 유사하지만, 현재는 주로 트랜스폰더 기반이다. 일본 최초의 기계식 ATS 시스템은 1921년 도카이도 본선에 도입되었고, 1927년 도쿄 메트로 긴자선에도 도입되었지만, 1962년에 발생한 미카와시마 열차 충돌 사고의 결과로 1960년대 후반까지 ATS는 일본에서 보편화되지 못했다.

1960년대부터 여러 민간 철도 및 지하철 노선에서도 자체적인 ATS 시스템을 도입했다. JR 그룹의 철도에서 사용되는 ATS 시스템과 마찬가지로 트랜스폰더 기반이지만, 일반적으로 JR에서 사용하는 ATS 시스템과는 호환되지 않는다.

일본 철도 회사별 ATS 시스템



JR 그룹의 ATS 시스템

* ATS-B (S형 트랜스폰더로 보완; 2009년 이후로 사용 중단)
* ATS-Dx (D형 트랜스폰더를 사용하는 ATS, ATS-DF (JR 화물), ATS-DK (JR 큐슈) 또는 ATS-DN (JR 홋카이도)로 보완)
* ATS-S(x) (S형 트랜스폰더를 사용하는 ATS, ATS-SF (JR 화물), ATS-SK (JR 큐슈), ATS-SM (미즈시마 린카이 철도), ATS-SN (JR 동일본 및 JR 홋카이도), ATS-SS (JR 시코쿠), ATS-ST (JR 도카이) 또는 ATS-SW (JR 서일본)로 보완되며, 마지막 두 글자는 S형 트랜스폰더와 함께 사용되는 트랜스폰더 유형에 해당)
* ATS-P (패턴 갱신 트랜스폰더를 사용하는 ATS, ATS-PF (JR 화물), ATS-PN (저비용 도입형), ATS-PT (JR 도카이) 및 ATS-Ps (주파수 변경 차내 신호 타입, 센세키선 및 센다이 공항선과 운행 중인 증기 기관차에 사용)이 있음)
* D-TAS (2012년 JR 서일본에서 도입, 개발 중에는 ATS-M 및 ATS-DW라고 불림)
* H-ATS (EF66 기관차에 사용되었음)

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궤도 회로식 ATS

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궤도 회로식은 좌우 2개의 레일을 전송선으로 하여 폐색 구간 종단에서 입구 방향으로 보낸 신호 전류를 차축이 단락시킴으로써 폐색 입구에는 신호 전류가 도달하지 않게 되고, 지상에서는 재선을 검지하여 정지 신호가 되는 회로(궤도 회로)를 이용하여, 차상에서는 차축보다 앞에 설치된 수전기로 신호 전류를 수신함으로써, 지상에서 차상으로 정보를 보내는 방식이다. 연속 제어가 가능하며, 신호 현시의 변화에 대한 추종성이 좋다.

궤도 회로에 흐르는 신호 전류의 종류에 따라 상용 주파수 궤도 회로, 분배 주파수 궤도 회로, AF 궤도 회로로 나뉜다. 지상에서 차상으로 정보를 보내는 방법으로는,

* 지상 측에서 일정 시간 신호 전류를 차단하고, 차상 측에서는 신호 전류 차단을 검지하여, 차단 시간으로 정보를 식별하는 것 (ATS-B, 1호형 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서 각 신호 현시에 대응하는 주파수의 신호 전류를 흘리고, 이를 수신하는 것 (세이부 ATS 등)
* AF 궤도 회로에서, 일정 주파수의 반송파를 각 신호 현시에 대응하는 변조 주파수로 변조한 신호 전류를 흘리고, 이를 수신하는 것 (한큐 ATS, 아날로그 ATC 등)
* AF 궤도 회로에서 디지털 신호를 흘리고, 이를 수신하는 것 (C-ATS 등)이 있다.

1954년, 야마노테선·게이힌토호쿠선을 시작으로, 도쿄와 오사카의 전철 선구에서 사용되었다. 방식은 #B형(궤도 전류형)·S형(지상자형)(ATS-B형)을 참조.

도쿄 급행 전철에서도 1957년 11월 도요코선을 시작으로, 궤도선을 제외한 전 노선에 도입되었다。

1963년 한큐 전철의 전신인 게이한신 급행 전철에서 사용이 시작되었다. 객실 내에 신호기의 현시를 표시하고, 제한 속도를 초과했을 경우 경보가 울렸다. 이를 토대로 한큐형 ATS가 만들어졌다. 방식은 전술한 A형과 마찬가지로 AF 궤도 회로 방식(다만 사용하고 있는 주파수는 다르다)이다.

7. 관련 사고

ATS는 과거에 발생한 여러 철도 사고와 그 교훈을 바탕으로 개선되어 온 역사를 가지고 있다.

국철·JR에서는 실용으로 사용된 적은 없지만, 1927년(쇼와 2년)에 도쿄 지하철도(현재의 도쿄 메트로 긴자선)의 개업 시에 타자식 ATS가 채용되었다.

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