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폐색

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목차

1. 개요

폐색은 열차 운행의 안전을 확보하기 위해 열차 간의 간격을 유지하는 방법으로, 열차의 충돌을 방지하는 데 목적이 있다. 폐색 방식은 크게 시간 간격법과 공간 간격법으로 나뉘며, 공간 간격법은 열차 간의 최소 거리를 보장하여 속도 및 하중 제한 내에서 운행하는 모든 열차가 앞쪽 열차에 도달하기 전에 정지할 시간을 갖도록 설정된다. 열차 운행 방식에는 고정 폐색 방식과 이동 폐색 방식이 있으며, 고정 폐색 방식은 역과 역 사이를 분할하여 신호 현시에 따라 운전하는 방식이고, 이동 폐색 방식은 열차 간의 위치 및 속도를 무선 신호로 파악하여 스스로 운행 간격을 조정하는 방식이다. 폐색 방식에는 자동 폐색 방식, 연동 폐색 방식, 차내 신호 폐색 방식, 통표 폐색 방식 등이 있으며, 상용 폐색 방식을 사용할 수 없을 경우 대용 폐색 방식을 사용하고, 이마저 불가능할 경우 폐색 준용법을 사용한다.

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폐색

2. 간격법

열차를 안전하면서도 신속하게 운행하려면 선행열차와 후속열차가 항상 일정한 간격을 유지해야 한다. 이를 위해 역과 역 사이에 일정한 구간, 즉 폐색구간을 설정하고 해당 구간에는 한 번에 한 대의 열차만 진입하도록 제한한다. 먼저 들어온 열차가 해당 구간을 완전히 벗어나야 다음 열차가 진입할 수 있다. ATS나 ATC를 사용하는 구간에서는 신호기 사이 또는 특정 주파수를 송신하는 장치(발리스) 사이의 구간이 폐색구간이 된다. 고속철도 구간에서는 TVM-430 시스템의 발리스 설치 구간을 기준으로 폐색을 구분한다. 통표폐색식과 같은 비자동 폐색 방식을 사용하는 노선에서는 역의 장내신호기와 인접 역의 장내신호기 사이를 하나의 폐색구간으로 본다.

선행열차와 후속열차 간의 간격을 유지하는 방법은 크게 두 가지로 나뉜다.

; 시간간격법

: 선행열차가 출발한 후 일정한 시간이 지나면 후속열차를 출발시키는 방식이다. 열차 간의 시간 간격만을 기준으로 하기 때문에, 만약 선행열차가 운행 중 사고로 멈추게 되면 후속열차와의 추돌 사고 위험이 매우 크다. 따라서 안전성이 낮아 천재지변 등으로 통신이 두절되는 특수한 상황 외에는 거의 사용되지 않는다.

; 공간간격법

: 열차와 열차 사이에 항상 일정한 공간적 거리(폐색구간)를 확보하여 운행하는 방식이다. 각 폐색구간에는 오직 한 대의 열차만 존재할 수 있도록 통제한다. 이를 통해 선행 열차의 위치를 비교적 명확히 파악할 수 있어 열차 운행 밀도를 높이고 고속 운행을 하는 데 적합하다. '거리간격법'이라고도 불린다. 현대 철도 시스템에서 보편적으로 사용되는 방식이다.

3. 열차 운행 방식

열차 운행의 안전을 확보하기 위한 핵심적인 방법으로 다양한 폐색 시스템이 사용된다. 철도 차량은 자동차에 비해 제동 거리가 매우 길기 때문에, 단순히 전방의 다른 열차를 보고 멈추는 것만으로는 충돌을 피하기 어렵다. 특히 야간이나 악천후, 선로의 굴곡 등 시야가 제한되는 상황에서는 더욱 위험하다.

이러한 문제를 해결하기 위해 선로를 일정한 구간으로 나누어, 한 구간에는 동시에 하나의 열차만 진입하도록 제어하는 폐색 시스템이 고안되었다. 이는 열차 간의 안전거리를 확보하여 추돌 사고를 방지하는 기본적인 신호 보안 체계이다.

열차 운행 방식에 적용되는 폐색 시스템은 기술 발전에 따라 여러 방식으로 발전해왔다. 대표적인 방식으로는 다음과 같은 것들이 있다.


  • '''고정 폐색 방식''': 선로를 미리 정해진 고정된 구간으로 나누고, 각 구간의 열차 점유 상태에 따라 신호를 제어하는 전통적인 방식이다.
  • '''이동 폐색 방식''': 고정된 구간 대신, 열차 간 무선 통신을 통해 실시간으로 위치와 속도를 파악하여 열차 스스로 안전 거리를 유지하며 운행 간격을 최적화하는 방식이다.
  • '''차상 제어 거리 연산 방식''': 열차에 설치된 컴퓨터가 지상 장치나 다른 열차로부터 정보를 받아 목표 지점까지의 안전 운행 속도와 제동 거리를 스스로 계산하여 운행하는 방식이다.


이러한 다양한 열차 운행 방식들은 각각의 특징과 장단점을 가지며, 노선의 특성과 요구 조건에 따라 적합한 시스템이 선택되어 적용된다. 기술의 발전은 더욱 안전하고 효율적인 열차 운행을 가능하게 하고 있다.

3. 1. 고정 폐색 방식

고정폐색방식(fixed block system)은 역과 역 사이를 열차 운전 시격에 맞게 하나 또는 여러 개의 구간으로 나누고, 신호 현시별 속도 단계를 설정하여 폐색 구간의 열차 점유 상태에 따라 지정된 신호 현시 패턴으로 운전하는 단계별 속도 코드 전송 방식이다.

기본적인 열차 제어 문제는 진로 변경의 어려움과 적재된 열차의 상대적으로 긴 제동 거리이다. 이는 특히 야간이나 악천후 시 운영자의 시야보다 훨씬 길 수 있다. 거리가 너무 길어 국지적인 지형이 앞쪽 열차의 시야를 가릴 수 있으며, 굽이진 곳이나 기타 지형으로 인해 다른 열차를 어디에서 찾아야 할지 알기 어려울 수도 있다.

이로 인해 열차가 선로에서 고장날 가능성이 있으며, 뒤따르는 열차가 굽이진 곳을 돌거나 갑자기 후미 신호등을 발견했을 때 갑자기 그 고장난 열차를 마주하게 될 수 있다. 이러한 상황에서는 충돌 전에 열차를 정지시킬 공간이 충분하지 않다. 이를 "벽돌 벽 기준"이라고 한다. 두 대의 열차가 모두 정상적으로 운행되는 경우에도 속도 차이가 너무 커서 더 빠른 열차가 앞의 열차와 속도를 맞추기 위해 감속할 시간이 없을 수 있다.

폐색은 열차 간의 특정 최소 거리를 보장하여 이러한 문제를 방지하며, 이 거리는 속도 및 하중 제한 내에서 운행하는 모든 열차가 앞쪽 열차에 도달하기 전에 정지할 시간을 갖도록 설정된다. 이러한 시스템을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있다.

철 바퀴로 주행하는 철도 차량은 고무 타이어를 사용하는 자동차보다 제동 거리가 훨씬 길기 때문에, 전방에 다른 차량을 발견하고 나서 브레이크를 조작해도 충돌을 막기 어렵다. 따라서, 선로를 일정 구간('''폐색 구간''')으로 나누어 하나의 폐색 구간에는 동시에 여러 열차가 들어갈 수 없도록 제한한다.

폐색은 시스템 공학에서의 상호 배제의 한 종류이며, 안전 공학에서의 폴 푸르프의 한 종류로 볼 수 있다. 이는 철도에서의 신호 보안을 위한 가장 기본적인 부분이다.

폐색 개념이 도입되기 전에는 열차 출발 전에 역끼리 연락을 주고받은 후, 다이어그램에 근거한 운전 시각표에 따라 열차를 운행했다. 하지만 열차 지연이 발생하여 예정대로 운행할 수 없거나 확인 과정에서 착오 등이 있을 때 충돌 및 추돌 사고가 자주 발생했기 때문에, 이를 방지하기 위한 방법으로 폐색이 고안되었다.

3. 2. 이동 폐색 방식

이동폐색방식(moving block systemeng)은 하나의 폐색 구간에 하나의 열차만 진입시키는 기존의 고정폐색 방식과 달리, 선행 열차와 후속 열차 사이의 위치 및 속도를 무선 신호로 파악하여 열차 스스로 안전 거리를 유지하며 운행 간격을 조정하는 방식이다. 열차는 철륜으로 주행하기 때문에 자동차보다 제동 거리가 훨씬 길고, 특히 야간이나 악천후 시에는 운전자의 시야가 제한되어 전방의 다른 열차를 발견하고 제동해도 충돌을 피하기 어려울 수 있다. 또한 선로의 굴곡이나 지형 때문에 전방 상황을 예측하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐색 시스템이 도입되었으며, 이동 폐색은 기술 발전에 따라 등장한 더욱 진보된 방식이다.

이동 폐색은 고정된 폐색 구간 대신, 각 열차가 컴퓨터 시스템과 통신을 통해 실시간으로 자신의 위치와 속도를 알리고 다른 열차의 정보를 받아 안전 거리를 계산한다. 이를 통해 열차는 앞선 열차와의 거리를 기준으로 최적의 운행 속도와 간격을 유지할 수 있다. 이 방식은 사실상 '움직이는' 폐색 구간, 즉 '''가변 블록 시스템'''(variable block systemeng)으로 운영되는 셈이다.

초기 가변 블록 시스템은 선로를 따라 설치된 케이블과 자기 유도 방식을 사용해 열차의 위치 정보를 교환했다. 최근에는 GPS와 같은 위성 항법 시스템이나 지상의 표지 장치, 다양한 무선 통신 기술을 활용하여 더 정확하고 효율적으로 열차 위치를 파악하고 데이터를 전송한다.

이동 폐색 방식의 가장 큰 장점은 고정된 폐색 구간의 제약이 없어 선로의 수용 능력을 크게 향상시킬 수 있다는 점이다. 예를 들어, 런던 지하철의 주빌리 선과 노던 선은 2012년 하계 올림픽을 대비한 시스템 개선을 통해 수용 능력이 약 50% 증가했다.

3. 3. 차상 제어 거리 연산 방식

차상제어거리 연산방식(distance to go systemeng)은 지상자 또는 궤도회로를 통해 선행열차의 운행위치에 관한 신호정보를 차상신호기가 수신하여, 차상 컴퓨터가 목표속도와 제동 소요거리 등을 연산하여 선행열차와의 안전한 제동 여유 거리를 유지하며 운전하는 방식이다. 이 방식은 고정폐색구간이나 이동폐색구간 모두에서 사용할 수 있다.

열차 운행의 안전을 보장하기 위해 실제로 고려해야 할 중요한 사항은 특정 열차의 정지 거리와 다른 열차를 감지할 수 있는 거리이다. 전통적인 고정 블록 시스템은 이러한 개념을 직접 구현하기보다는, 해당 노선에서 성능이 가장 낮은 열차가 정지할 충분한 시간을 확보하도록 설계된다. 이는 정지 성능이 더 우수한 열차라도 노선의 모든 열차가 동일한 성능을 가지지 않는 한, 최대 속도보다 낮은 속도로 운행해야 함을 의미한다.

고정 블록 시스템의 핵심 문제는 주어진 열차가 정지하는 데 필요한 시간 동안 다른 열차를 안전하게 감지할 수 없다는 점이다. 그러나 열차 간 통신 시스템이 갖추어진 경우에는 이러한 문제가 해결될 수 있다. 통신 시스템을 통해 각 열차는 고정된 블록 없이도 다른 열차로부터 안전한 거리를 유지할 수 있다. 이러한 '''가변 블록 시스템'''은 필요한 기술이 1970년대에 처음 등장한 이후 점차 보급되었다.

가변 블록 시스템에서는 노선 위의 모든 열차가 서로 신호를 주고받으며, 다른 열차로부터 충분한 정지 거리를 확보하도록 움직인다. 초기 가변 블록 시스템은 철로를 따라 케이블을 설치하고, 열차가 자기 유도를 이용하여 자신의 위치 정보를 선로에 주입하는 방식을 사용했다. 케이블은 또한 열차의 센서가 감지할 수 있는 다양한 방식으로 위치 정보를 제공할 수도 있었다. 더 현대적인 시스템은 GPS와 같은 외부 위치 확인 시스템이나 선로 주변의 지표를 활용하며, 다양한 무선 통신 기술을 사용하여 열차 간 데이터를 전송한다.

가변 블록 시스템의 주요 장점은 고정된 블록이 없기 때문에 노선에 운행 가능한 열차 수에 고정된 제한이 없다는 것이다. 이는 노선의 수용 능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 런던 지하철의 주빌리 선과 노던 선에서 그 효과를 확인할 수 있다. 이 노선들은 2012년 하계 올림픽을 대비한 시스템 개선을 통해 수용 능력이 약 50% 향상되었다.

4. 상용 폐색 방식

평상시에 사용하는 폐색 방식이며 차내 신호 폐색 방식, 통표 폐색 방식, 연동 폐색 방식이 이에 해당한다.

고정된 폐색 구간이 설정된 폐색 방식에서 시각표 방식, 시각표·열차 순서 방식, 통표 방식에서는 폐색 구간은 역에서 시작하여 역에서 끝난다. 신호기에 의한 시스템에서는 폐색 구간은 신호기 사이에 설정된다.

폐색 구간의 길이는 필요한 열차의 운행 빈도에 따라 설계된다. 교통량이 적은 노선에서는 폐색 구간 길이는 수 km에 달하며, 교통량이 많은 통근 노선 등에서는 폐색 구간 길이는 수백 m 정도가 된다.

열차는 신호기가 진행을 현시할 때까지 폐색 구간에 들어가는 것이 허용되지 않는다. 또는 통표 방식의 경우에는 통표를 받기 전에는 진입할 수 없다. 대부분의 경우, 직전 폐색 구간이 비어 있을 뿐만 아니라, 그 앞, 최소한의 제동 거리까지의 범위에서 폐색 구간이 비어 있지 않으면, 그 폐색 구간에 진입하는 것이 허용되지 않는다. 신호기 간격을 근접하여 설치하는 자동 폐색 방식의 경우에는 신호기의 현시가 한 칸 앞의 신호기 현시를 참조하도록 되어 있어, 효율적으로 열차 사이에 끼우는 폐색 구간의 수를 제어할 수 있게 되어 있다.

폐색 구간의 길이(신호기의 설치 간격)를 계산하기 위해서는 다음과 같은 사항을 고려할 필요가 있다.


  • 노선의 최고 허용 속도
  • 구배(제동 거리의 변화를 보상하기 위해)
  • 해당 노선에서 운행하는 차량의 제동 특성
  • 시계(운전사로부터 어느 정도의 거리까지 신호기를 볼 수 있는가)
  • 운전사의 반응 시간(공주 거리)

4. 1. 자동 폐색 방식 (ABS)

자동폐색식(Automatic Block System, ABS)은 폐색 구간 내 궤도회로 상의 열차 유무를 감지하여 폐색 신호기를 자동으로 제어하는 방식이다. 복선 구간과 단선 구간 모두 사용되지만 제어 방식에 차이가 있다. 복선 구간에서는 열차 운행 방향이 일정하므로 마주 오는 열차는 고려하지 않고 뒤따라오는 열차에 대해서만 신호를 제어한다. 반면, 단선 구간에서는 마주 오는 열차와의 안전을 확보하기 위해 방향쇄정회로를 설치한다. 이 회로를 특정 방향으로 설정하지 않으면 모든 폐색 신호기는 정지 신호를 표시하고, 특정 방향으로 설정하면 해당 방향의 폐색 신호기는 진행 신호를, 반대 방향의 폐색 신호기는 정지 신호를 표시하게 된다. 신호와 폐색이 하나로 통합되어 있어 사람이 임의로 조작할 수 없는 특징이 있다.

일본 엔슈 철도선의 수직 색등 신호기


자동 폐색 방식의 도입 효과는 크게 세 가지로 볼 수 있다. 첫째, 열차 운행 횟수를 늘릴 수 있다. 둘째, 열차 운행의 안전성이 향상된다. 셋째, 열차를 더욱 합리적으로 운용할 수 있게 된다.

자동 폐색 신호는 여러 개의 자동 신호기(일반적으로 빛 또는 깃발 형태)를 사용하며, 열차가 센서를 통과하는 움직임에 따라 신호 표시(현시)를 변경한다. 이 방식은 도시 철도 시스템부터 주요 철도 간선에 이르기까지 다양한 종류의 철도에서 가장 일반적으로 사용되는 폐색 시스템 중 하나이다. 여러 시스템과 다양한 신호 종류가 존재하지만, 기본적인 작동 원리는 거의 동일하다.

자동 시스템은 선로를 일정한 구간(폐색)으로 나눈다. 각 폐색의 끝 부분에는 선로 옆 센서와 함께 신호기가 설치된다. 열차가 센서를 통과하면, 해당 폐색 양쪽 끝의 신호기가 "폐색 점유" 상태임을 표시하도록 신호가 작동한다. 대부분의 시스템에서는 열차가 폐색 구간을 벗어나도 신호가 즉시 "폐색 비어 있음" 상태로 돌아가지 않는다. 대신, 기계적인 지연 장치를 두거나, 더 흔하게는 "주의하여 진행" 신호를 표시하여 안전거리를 확보한다.

4. 2. 연동 폐색 방식

연동폐색식(controlled manual block systemeng)은 신호기와 폐색 장치를 서로 연동시켜 안전을 확보하는 폐색 방식이다. 기본적으로 역과 역 사이의 구간(폐색 구간)을 하나의 단위로 취급하며, 이 구간 양쪽 끝에 설치된 폐색 취급 버튼을 통해 신호기와 폐색 장치를 함께 조작한다. 즉, 출발하려는 열차의 출발신호기나 폐색신호기가 폐색 장치와 서로 연동되어 있어, 두 가지 조건이 모두 충족되지 않으면 열차를 출발시킬 수 없도록 설계되었다.

이를 위해 각 역에는 연동폐색장치가 설치된다. 이 장치에는 폐색 승인을 요청하는 '출발 버튼', 폐색을 승인하는 '장내 버튼', 그리고 '개통 및 취소 버튼'이 있다. 또한, 현재 폐색 상태를 보여주는 '출발폐색', '장내폐색', '진행 중'의 세 가지 표시등이 있다. 열차를 출발시키려는 역(출발역)에서 출발 버튼을 눌러 폐색 승인을 요청하면, 도착하려는 역(도착역)의 장치를 통해 승인이 이루어지는 방식으로 작동한다.

연동폐색식을 사용하는 구간에서는 다음과 같은 안전 조건이 반드시 갖춰져야 한다.

  • 폐색 구간 안에 열차가 있을 때는 양쪽 역의 신호기가 반드시 정지 신호를 나타내야 한다.
  • 폐색 장치에 고장이 발생했을 경우에도 정지 신호를 나타내야 한다.
  • 단선 구간에서는 한쪽 방향으로 열차가 출발하여 진행 신호를 받으면, 반대 방향의 신호기는 반드시 정지 신호를 나타내야 한다.


연동폐색식은 복선 구간과 단선 구간 모두에서 사용될 수 있다.

또한, 연동폐색식은 궤도 회로를 활용하는 방식 중 하나이다. 궤도 회로는 선로에 전류를 흘려보내, 그 위에 열차(차량)가 있는지 감지하는 시스템이다. 열차가 선로 위에 있으면 전기 회로가 단락되어 전류가 흐르게 되고, 이를 통해 열차의 위치를 파악한다. 연동폐색식은 비자동 폐색 방식이면서도, 역과 역 사이의 선로 전체에 연속적인 궤도 회로를 설치하여 열차의 점유 상태를 확인한다.

궤도 회로 설치 ＼ 자동・비자동자동 폐색 방식비자동 폐색 방식
역 사이에 연속된 궤도 회로를 가짐자동 폐색 방식・차내 신호 폐색 방식연동 폐색식
정거장 구내에만 궤도 회로를 가짐특수 자동 폐색 방식연사 폐색식


4. 3. 차내 신호 폐색 방식

차내신호폐색식(Cab Signal Block System)은 자동폐색식에서 사용하는 신호 조건을 차내 신호 장치(ADU)를 통해 기관사에게 직접 보여주는 폐색 방식이다. 주로 열차자동운전장치(ATC) 구간에서 사용되며, 앞 열차와의 간격 및 진로 조건에 따라 차내에 허용 운행 속도를 지시한다. 열차는 이 지시 속도 이하로 제한되어 운행된다. 만약 지시 속도를 초과하거나 정지 신호가 있는데도 운행하려 할 때, 또는 ATC 장치가 고장 나면 자동으로 제동 장치가 작동하여 열차를 지시 속도 이하로 감속시키거나 비상 정지시킨다. 이 방식은 복선 구간에서만 사용된다.

4. 4. 통표 폐색 방식

'''통표 폐색 방식'''은 단선 구간에서 열차의 안전 운행을 확보하기 위해 사용하는 상용 폐색 방식의 하나이다. 이 방식의 핵심은 '통표'라고 불리는 물리적인 증표를 사용하여 특정 폐색 구간(주로 철도역과 역사이)에 한 번에 단 하나의 열차만 진입하도록 허가하는 것이다.

통표 폐색 방식은 폐색 구간의 양쪽 역에 서로 전기적으로 연결 및 잠금(쇄정)된 통표폐색기를 설치하여 운영된다. 열차를 출발시키기 전에 양쪽 역의 담당자가 서로 합의하여 폐색 절차를 진행하면, 둘 중 한 역의 통표 폐색기에서 통표 1개가 나온다. 기관사는 이 통표를 받아 휴대해야만 해당 폐색 구간을 운행할 수 있다. 통표가 일단 인출되면, 해당 통표가 구간 반대편 역의 통표 폐색기에 다시 투입되기 전까지는 양쪽 역 모두에서 새로운 통표를 꺼낼 수 없게 된다. 이를 통해 한 폐색 구간에는 단 하나의 열차만 존재하게 되어 정면 충돌이나 추돌 사고를 방지한다. 이 방식은 주로 단선 구간 중에서도 기계 연동 장치가 설치된 곳에서 사용된다.

사우스 데번 철도에서 토큰(통표)을 주고받는 모습


열차 교행이 없는 단순한 단선 지선에서는 시스템을 더 단순화하여, 해당 구간 전체에 대해 단 하나의 통표(토큰)만을 사용하는 경우도 있다. 이 통표는 때로 운전 취급의 편의를 위해 길이 800mm, 지름 40mm 정도의 긴 막대 형태(Staff, 열차 막대)로 만들어지기도 한다. 이 경우, 해당 지선에 진입하는 모든 열차의 운전자는 반드시 이 유일한 통표를 소지해야만 운행이 가능하므로, 다른 열차와의 충돌 가능성이 원천적으로 차단된다. 영국에서는 이러한 운행 방식을 '하나의 증기 기관차 운행'(One Engine in Steam|원 엔진 인 스팀eng)이라고 불렀다. 현대에는 기관사가 직접 통표를 주고받는 대신, 신호 시스템과 연동하여 진입 신호기의 현시(顯示) 자체가 통표의 역할을 대신하는 '원 트레인 워킹'(One Train Working|원 트레인 워킹eng) 시스템으로 발전하기도 했다. 이 방식에서는 열차가 특정 신호기를 통과하면, 해당 열차가 구간 운행을 마치고 지정된 궤도 회로를 순서대로 밟을 때까지 진입 신호기가 자동으로 정지 신호를 유지하여 후속 열차의 진입을 막는다.

통표의 구체적인 형태(태블릿, 통표, 스태프 등)와 각 형태를 사용하는 세부적인 폐색 방식(태블릿 폐색식, 표권 폐색식, 스태프 폐색식), 그리고 통표 폐색기의 자세한 구조와 기능은 하위 문단에서 설명한다.

4. 4. 1. 통표 폐색기

통표폐색방식에서는 통표를 관리하기 위해 통표폐색기라는 장치를 사용한다. 이 장치는 통표를 꺼내고 넣는 기능을 하며, 각 역의 폐색 절차를 기계적으로 관리한다. 통표폐색기에서 통표가 빠져나가면, 해당 선로 구간이 폐색되어 한 방향으로만 열차가 운행할 수 있게 된다는 것을 의미한다.

일본에서 많이 사용된 타이어식 단선용 폐색기에서는 "태블릿" 또는 "타마"라고 불리는 금속 원반 형태의 통표를 사용한다. 태블릿 중앙에 뚫린 구멍의 모양으로 운행 구간을 구분한다.

통표 수신기나 태블릿 캐처에서 쉽게 다룰 수 있도록 큰 금속 링을 부착하는 경우가 많다. 금속 링을 포함하여 "태블릿"이라고 부르기도 하지만, 원래는 금속 원반 부분만을 "태블릿"이라고 한다.

태블릿 구멍의 모양은 기본적으로 원형(마루, 제1종), 사각형(욘카쿠, 제2종), 삼각형(산카쿠, 제3종), 타원형(다엔, 제4종)의 4가지 종류가 있다. 하지만 홋카이도 여객철도 관내나 일부 사철에서는 가마보코(어묵) 모양이나 육각형 등 특이한 형태도 사용되었다. 다이도 신호가 개발한 다이도 D형 폐색기에서는 '완형'(椀形)이라고 불리는 원통형 태블릿을 사용했다.

태블릿의 재질은 포금으로 만든 것이 대부분이지만, 일부는 듀랄루민으로 만들어졌으며, 다이도 D형 폐색기의 태블릿은 알루미늄으로 제작되었다.

일본 JR 그룹의 여객 영업 노선에서는 2012년 9월 22일 다다미선을 마지막으로 통표 폐색 방식의 사용이 종료되었고[2], 제3섹터 철도에서는 극히 일부 구간에서만 사용되고 있다.

4. 4. 2. 통표 폐색 방식의 종류

통표폐색방식은 상용 폐색 방식의 일종으로, 통표라는 물체를 사용하여 특정 구간(폐색 구간)에 한 번에 하나의 열차만 진입하도록 허가하는 방식이다. 주로 단선 구간의 안전 확보를 위해 사용된다.

통표를 이용한 폐색 방식은 사용하는 통표의 형태와 시스템에 따라 크게 다음과 같이 나눌 수 있다. 일본 국철에서는 단순히 "통표"라고 부르던 시기도 있었으나, 국철 분할 민영화에 따른 철도사업법 시행 이후 관련 법령에 따라 다음과 같이 구분하여 정의하고 있다.

  • '''태블릿''': 태블릿 폐색식에서 사용.
  • '''통표''': 표권 폐색식에서 사용.
  • '''스태프''': 스태프 폐색식에서 사용.


이러한 통표의 재질과 모양은 법령으로 통일되어 있지 않으며, 제조 회사나 철도 사업자에 따라 다양하다. 통표를 주고받을 때는 분실이나 손상을 막기 위해 가죽으로 만든 "캐리어"나 나일론 가방(조시 전기철도) 등에 넣어 사용하는 경우가 많지만, 메이테츠 몽키파크 모노레일선처럼 통표 자체를 그대로 주고받는 경우도 있다.

=== 태블릿 (Tablet) ===

웹 앤드 톰슨식 전기 통표기 (교통박물관 소장・철도기념물)


태블릿 폐색식에서 사용되는 원반 형태의 통표이다. 이 방식은 폐색 구간 양쪽 역에 서로 전기적으로 연결된 통표폐색기를 설치하고, 양쪽 역 담당자의 합의 하에 폐색 수속을 완료하면 한쪽 역의 폐색기에서 태블릿 1개가 나오도록 설계되어 있다. 기관사는 이 태블릿을 받아 휴대하고 운전하며, 해당 구간을 통과한 후 반대쪽 역의 폐색기에 태블릿을 반납해야 다음 폐색 수속이 가능하다. 즉, 한 폐색 구간에는 단 하나의 태블릿만 존재할 수 있어 열차의 정면 충돌을 방지한다. 태블릿의 재질은 주로 포금이나 듀랄루민으로 만들어진다.

=== 통표 (Token) ===

표권 폐색식에서 사용되는 통표이다. 형태는 태블릿과 유사한 원반형이지만, 두께가 더 얇고 표통함(통표를 보관하고 잠그는 장치)을 열기 위한 돌기나 홈이 있는 경우가 많다(없는 형태도 존재). 재질은 주로 강철이나 스테인리스강이 사용된다.

일본 국철에서는 통표 중앙의 구멍 모양이나 측면의 홈 모양으로 종류를 구분했다. 1종은 원형, 2종은 사각형, 3종은 삼각형, 4종은 타원형 구멍을 가졌다. 3종 삼각형은 태블릿과 달리 위아래가 뒤집힌 모양으로 보이는데, 이는 폐색기의 슬라이더 구조 차이 때문으로 알려져 있다. 또한, 비자동 구간이 많았던 홋카이도의 일부 노선(예: 유모이선)에서는 5종(꽃 모양)과 6종(십자형)과 같은 특수한 모양의 통표가 사용되기도 했다.

=== 스태프 (Staff) ===

스태프 폐색식에서 사용되는 통표이다. 초기에는 이름처럼 막대 모양의 금속(Staff)이 사용되었으나, 현재는 안전성과 편의성을 위해 태블릿 형태(원반형)로 대체된 경우가 많다. 막대형 스태프는 한쪽 끝에 종류를 나타내는 원이나 삼각형 등의 철판이 붙어 있고, 다른 쪽 끝이나 중간 부분에 통권함(스태프를 보관하는 상자) 열쇠가 달려 있는 형태이다. 현재 여객 노선에서 막대형 스태프가 사용되는 곳은 쓰가루 철도선 (가나기역-쓰가루나카사토역)과 메이테쓰 축항선 (오에역-히가시나고야코역) 등 극소수이다.

'''스태프 폐색 방식'''은 하나의 폐색 구간(주로 역과 역 사이)에 단 하나의 스태프만을 사용하며, 이 스태프를 가진 열차만 해당 구간을 운행할 수 있도록 하여 안전을 확보하는 방식이다. 국철 시대에는 '''통표식'''이라고도 불렸다. 별도의 전기적 폐색 장치 없이 스태프 하나만으로 운용할 수 있어 매우 간단하지만, 한 열차가 구간에 진입하면 그 열차가 스태프를 가지고 반대편 역에 도착할 때까지 다른 열차가 해당 구간에 들어갈 수 없어 열차 운행 계획 수립에 제약이 크다. 따라서 주로 열차 교행 시설이 없는 단선 종착 노선이나 운행 빈도가 낮은 노선에서 사용된다. 과거에는 대용 폐색 방식(임시 폐색 방식)의 하나로 취급되기도 했으나, 1965년부터 정식 상용 폐색 방식으로 인정받았다.

2024년 4월 기준으로, 일본의 JR 여객 노선 중 스태프 폐색 방식을 사용하는 구간은 다음과 같다.

지방 중소 사철(사설 철도)에서는 다음 노선 등에서 사용되고 있다.

일부 노선(유리 고원 철도, 구마가와 철도)에서는 교행역을 경계로 다른 폐색 방식(예: 태블릿 폐색식)과 스태프 폐색식을 함께 사용하기 때문에, 상하행 열차가 교행할 때 운전사끼리 태블릿과 스태프를 교환하는 모습을 볼 수 있다.

2024년 5월 11일과 5월 12일에 실시된 도쿄 메트로 도자이선 미나미스나마치역 선로 개량 공사 당시, 가사이역 - 니시카사이역 구간에서 상행선(A선)만을 이용한 단선 왕복 운행을 위해 임시로 스태프(원반에 'T'자 모양 홈이 파인 형태)를 사용하는 스태프 폐색 방식이 적용된 사례도 있다.[4][5]

5. 대용 폐색 방식

상용 폐색 방식을 사용할 수 없을 때 이를 대신해서 사용하는 방식이다.

궤도법에 따른 궤도의 경우, 궤도 운전 규칙 제66조에 따라 다음의 경우에는 보안 방식(폐색) 시행이 불필요하다.

# 전 노선을 통틀어 2곳 이상의 차량을 운전하지 않는 궤도 또는 선구

# 전 노선을 통틀어 최고 속도 시속 25km 이하, 평균 속도 시속 16km 이하로 운전하는 궤도 또는 선구

표권 폐색의 개념도


메이쇼선에서 통권을 운반하기 위한 전용 가방. 마츠사카←→이에키라고 적혀있다.

표권 폐색 방식은 동일한 방향으로 연속해서 열차를 출발시킬 수 없는 스태프 폐색 방식의 단점을 해결하기 위해 고안된 방식이다. 하나의 폐색 구간(보통 역 간)에 하나만 있는 통표를 이용한다. 통표를 가진 역(출발역)에서 선행 열차에는 통표 대신 '''통권'''(열차 운전 허가증)을 주고, 후행 열차에 통표를 소지하게 하여 속행 운전(동일 방향으로 연속해서 열차를 출발시키는 것)을 가능하게 한다. 속행 운전을 하지 않을 때는 통권 없이 통표만 열차에 소지시켜 스태프 폐색 방식과 동일하게 취급한다.

통권은 통권함(통권 상자)에 보관되며, 통표가 통권함을 여는 열쇠 역할을 한다. 폐색을 할 경우에는 출발역과 도착역의 운전 취급자(보통 역장)가 전용 전화로 협의한다. 속행 열차가 없는 경우에는 해당 구간의 통표를 운전사에게 건네주고, 도착역에서 운전사로부터 통표를 받아 확인한 후 폐색 해제를 협의한다. 속행 열차가 있는 경우에는 전화 협의 후, 통표로 통권함을 열어 통권을 꺼내 필요한 정보를 기재하고, 해당 구간의 통표를 제시하면서 운전사에게 건네준다. 운전사는 통표를 확인한 후 통권을 받아 열차를 출발시킨다. 도착역에서는 운전사로부터 통권을 받아 무효화하고, 앞 역에 열차 도착을 알린다.

이 방식은 통권을 사용하여 속행 열차 설정이 가능해 운전 효율을 높이지만, 통표가 있는 역에서만 열차를 출발시킬 수 있다는 제약이 있다. 갑작스러운 운행 변경 시 통표를 운반해야 하는 번거로움이 발생할 수 있다. 2017년 2월 기준으로 쵸시 전철, 코미나토 철도, 메이테츠 축항선, JR 도카이 메이쇼선 일부 구간 등에서 사용되고 있다.

또한, 과거 태블릿 폐색 방식을 사용하던 구간의 병합 폐색에도 사용되었으나, 일본에서는 2004년 10월 16일 하치노헤선의 폐색 구간 통합 이후 해당 사례는 없어졌다.

5. 1. 통신식

신호기 또는 폐색 장치의 고장 등으로 상용 폐색 방식을 사용할 수 없을 때 복선 구간에서 사용하는 대용 폐색 방식이다. 운전 사령의 승인을 받아 폐색 구간 양쪽 철도역의 역장이 폐색 전용 직통 전화기를 사용하여 서로 합의 하에 하나의 폐색 구간에 열차 한 대만 운행시킨다.
전신 폐색 방식(Telegraph Block영어)은 전신선을 통해 연결된 장치를 이용하여 한 신호소에서 다음 신호소까지 열차 통과를 제어하는 방식이다. 주로 여러 개의 선로 구간에서 사용된다. 예를 들어 분기점이 없는 선로 구간에 3개의 신호소가 있다고 가정하면, 가운데 신호소는 이전 신호소로부터 열차 진입 허가 요청을 받는다. 신호원은 관련 분기기와 신호를 조작한 후 진입을 허가하고, 동시에 다음 신호소에 열차 진입 허가를 요청한다. 열차가 구간을 통과하면, 해당 구간의 진입 신호는 정지 신호로 바뀌고, 신호원은 열차가 구간을 완전히 벗어났음을 다음 신호소에 알린다. 이러한 정보 교환은 전신 장치를 통해 이루어지며, 원격 신호소의 벨을 울리는 키 조작으로 신호를 전달한다. 이 방식은 절대 폐색 방식과 같이 19세기에 개발되었으며, 영국과 호주 등에서 널리 사용되었다.

표준 영국 철도 설계의 전신 폐색 장치. 하단에는 벨이 있고, 다음 신호소의 벨을 울리는 키가 있다. 상단에는 선로 구간의 상태(통과 가능: 녹색, 열차 점유 중: 빨간색, 정상 폐색: 흰색)를 나타내는 스위치가 있다.

전화 폐색 방식(Telephone Block영어)은 두 역 사이 특정 구간의 점유 여부를 역장 간의 전화 통화를 통해 합의하는 방식이다. 안전을 위해 추가적인 보호 계층을 둘 수 있는데, 예를 들어 노선의 모든 역과 연결된 감독 기관, 시간표 준수(포르투갈 사례), 컴퓨터 지원 시스템(프랑스 사례) 등이 있다.

포르투갈, 스페인, 프랑스 등 일부 국가에서는 여전히 이 방식을 일부 노선에서 사용하고 있지만, 인력이 많이 필요하고 안전성이 부족하다는 인식 때문에 사용 구간은 점차 줄어들고 있다. 이 시스템은 기본적으로 사람 간의 의사소통과 역의 간단한 연동 장치에 의존한다.

  • 포르투갈 사례: 1990년대 중반까지 전화 폐색이 전국 철도망의 주요 안전 시스템이었다. 다양한 종류의 열차가 운행하는 혼잡한 단선 노선에서 여러 안전 계층을 통해 운영되었으나, 많은 인력이 필요했다. 포르투갈 시스템에서는 각 열차 시간표에 다른 열차와의 교행이나 추월 지점 등을 명확히 표시하며, 변경 시에는 서면 지침을 제공해야 했다. 사소한 지연이 발생하면 안전 절차 강화로 인해 더 큰 지연으로 이어질 수 있다는 단점이 있었다.
  • 프랑스 사례: 일반적으로 전화 폐색 방식은 블록(폐색 구간)이 기본적으로 닫힌 상태, 즉 열차가 진입하기 전에 허가를 받아야 하는 것으로 간주된다. 하지만 프랑스에서는 일부 단방향 구간에서 블록이 열린 상태로 운영되기도 한다. 이는 이전 열차가 구간을 통과했음이 확인되면, 같은 방향으로 가는 다음 열차가 별도의 허가 없이 즉시 진입할 수 있음을 의미한다. 이 경우 진입 역장은 열차의 진입 시각을 도착 예정 역에 알린다.

표권지령폐색식(票券指令閉塞式|표권지령폐색식일본어)은 표권폐색식의 일종으로, 통신 설비를 활용하는 방식이다. 열차 집중 제어 장치(CTC) 등을 사용하는 구간에서 폐색 구간 내 열차 유무 확인 장치와 열차 무선 장치 같은 통신 설비를 이용할 수 있을 때 사용된다. 운전 정리 담당자(열차 지령원)가 폐색 취급자가 되어, 표권 대신 IC 카드 등을 이용하여 폐색을 시행한다.

2020년 8월 기준으로 일본의 호조 철도 호조선에서 이 방식이 운용되고 있다.[6] 홋케구치역의 열차 교행 설비 공사와 함께 도입되어[6], 무인역인 홋케구치역에서의 열차 교행을 가능하게 했다.[7] 호조마치역의 지령원이 전체 운행을 통제하며, 운전사는 홋케구치역의 IC 카드 리더기에 카드를 접촉하여 출발 신호기를 작동시키는 방식으로 폐색을 시행한다.[7] 각 폐색 구간마다 고유한 IC 카드가 사용되며, 교행 시 운전사 간에 카드를 주고받거나 역에 설치된 표권 상자를 통해 전달한다.[8]

홋케구치역에 설치된 표권지령폐색용 IC 카드 리더

5. 2. 지도 통신식

단선 구간에서 사용하는 대용 폐색 방식의 한 종류이다. 폐색 구간의 양쪽 끝 정거장이나 신호소에 설치된 전화기를 이용한다. 양쪽 역장이 전화로 서로 합의한 뒤, '지도표'라는 표를 발행하여 열차를 운행하는 기관사가 가지고 있도록 하는 방식이다. 지도표는 하나의 폐색 구간에 단 한 장만 발행된다.[23]

5. 3. 지도식

열차 사고 또는 선로 고장 등으로 인해, 사고 현장과 가장 마지막에 열차가 도착했던 역 사이를 하나의 폐색 구간으로 설정하여 열차를 운행하는 방식이다. 이는 후속 열차를 운전할 필요가 없을 때에 한하여 시행하는 단선 구간의 임시 폐색 방식에 해당한다. 지도통신식과 유사하게, 운행 허가를 위해 지도표를 발행하여 시행한다.

궤도법에 따른 궤도 운행 규칙에서는 단선 구간의 보안 방식으로 통표식을 시행하도록 규정하고 있으나, 사고 등으로 통표식을 시행할 수 없을 때는 지도법을 시행하도록 하고 있다.

6. 폐색 준용법

상용 또는 상용 폐색 방식이나 대용 폐색 방식을 시행할 수 없을 경우에 이에 준하여 열차를 운전시키기 위해서 시행되는 방법이다.

6. 1. 격시법

일정한 시간 간격으로 열차를 운행시키는 방식이다. 이 시간 간격은 평상시 해당 폐색 구간을 운전하는 데 필요한 시간보다 길어야 한다. 만약 앞서 출발한 열차가 도중에 정차하거나, 차량 고장, 서행 운전, 악천후 등으로 지연될 것으로 예상될 경우에는 그 예상 시간을 추가로 반영해야 한다. 복선 구간에서 주로 사용되는 폐색 방식 중 하나이다.

6. 2. 지도 격시법

단선 구간에서 폐색 구간 한쪽의 정거장 역장이 적임자를 파견하여 상대역의 역장과 합의한 후 열차를 운행시키는 방식이다.

표권 폐색 방식은 동일한 방향으로 연속해서 열차를 출발시킬 수 없는 스태프 폐색 방식의 단점을 해결하기 위해 고안된 방식이다. 통표는 하나의 폐색 구간(보통은 역 간)에 하나만 있으며, 통표를 가지고 있는 측의 역(출발역)에서, 선발 열차에 '''통표''' 대신 '''통권'''(열차 운전 허가증)을 건네주고, 후발 열차에 통표를 소지하게 함으로써 속행 운전(동일 방향으로 연속해서 열차를 출발시키는 것)을 할 수 있다. 속행 운전을 하지 않는 경우에는 통권은 필요 없고, 통표를 열차에 소지하게 함으로써 스태프 폐색 방식과 동일한 취급을 받게 된다.

통권은 통권함(통권 상자)에 보관되어 있으며, 통표가 통권함을 열기 위한 열쇠가 된다. 폐색을 할 경우에는 출발역의 운전 취급자(보통은 역장)와 도착역의 취급자가 전용 전화로 협의한다. 폐색이 승인되면 양 역에서 각각의 폐색용 전화기에 "○○・×× 간 열차 폐색 구간에 있음"이라고 흰색 바탕에 적색 글씨로 적힌 '''폐색표'''를 게시한다. 속행 열차가 없는 경우에는 해당 구간의 통표를 캐리어에 수납하여 운전사에게 건네준다. 도착역에서는 운전사로부터 통표를 받아서 캐리어에서 꺼내 확인한 후 출발역과 폐색 해제 협의를 한다. 폐색이 해제되면 각각의 역에서는 폐색표를 뒤집어 "○○・×× 간 열차 폐색 구간 없음"이라고 흰색 바탕에 흑색 글씨로 적힌 면을 위로 향하게 게시한다.

속행 열차가 있는 경우에는 전화로 협의한 후, 통표로 통권함을 열어 안에서 통권을 한 장 꺼낸다. 폐색 구간의 역명과 열차 번호, 발행 연월일과 통표의 종류(태블릿 구멍의 모양)를 기재하고(구 국철 및 JR, 그리고 많은 사철에서 사용된 통권에는 해당 구간의 통표 모양이 적색으로 인쇄되어 있다. 또한, 일부 사철과 옛날 시대의 국철에서는 통표의 모양이 아니라 통권의 바탕색《원칙적으로 1종: 흰색, 2종: 적색, 3종: 청색 혹은 녹색, 4종: 흑갈색》으로 종류를 구별했다), 해당 구간의 통표를 제시하면서 운전사에게 건네준다. 이는 이 정거장이 통권 발행이 가능하며, 통권을 휴대하는 열차의 출발을 할 수 있는 정거장임을 확인하기 위함이다. 운전사는 통표를 확인한 후 통권을 받아서 열차를 출발시킨다. 역에 도착하면 운전사로부터 통권을 받은 운전 취급자는 즉시 통권에 × 표시를 하여 무효화한다. 도착한 역에서는 앞 역에 전화하여 열차의 도착을 알린다. 이는 열차가 다음 역에 도착하기 전에 후속 열차를 출발시키면 추돌할 위험이 있기 때문이다.

이 폐색 방식에서는 통권을 사용함으로써 속행 열차를 설정할 수 있어 운전 효율이 비약적으로 향상된다. 그러나 항상 통표가 있는 정거장에서만 열차를 진출시킬 수 있으므로, 갑작스러운 운휴나 사고 등으로 열차 운행 순서를 바꿔 통표가 없는 쪽에서 열차를 진출시켜야 할 경우, 통표를 육로로 운송해야 하는 등의 제약이 있다. 2017년 2월 현재, 여객 영업선에서 이 방식을 볼 수 있는 곳은 쵸시 전철의 나카노초역 - 가사카미쿠로하에역 구간, 고미나토 철도선의 가즈사우시쿠역 - 사토미역 구간, 메이테쓰 칫코선, JR 도카이 메이쇼선의 마쓰사카역 - 이에키역 구간이다.

또한, 태블릿 폐색 방식을 사용하는 구간의 병합 폐색에도 사용되었으나, 일본에서는 2004년 10월 16일 하치노헤선의 폐색 구간이 통합되면서 소멸되어 이 예는 없어졌다.

연동 폐색식은 연사 폐색식과 유사하지만, 인접한 역까지 연속된 궤도 회로를 설치하고 있다. 이로 인해 열차 주행 중에 연결이 끊어진 유류 차량이 있으면 폐색이 해제되지 않아 폐색 이상을 감지할 수 있다. 연동 폐색식에 사용하는 폐색기는 '''연동 폐색기'''라고 한다. 연속된 궤도 회로가 있기 때문에 자동 폐색식으로의 개량이 용이하며, 1947년 무로란 본선 열차 충돌 사고에서 연사 폐색식과 유사한 구조적 결함 및 문제가 있었기 때문에 조기에 자동 폐색화되었다. 2017년 3월 31일 현재, 일본에서는 한신 무코가와선과 오우 본선 화물 지선(쓰치자키역 - 아키타항역 간)에서만 사용되고 있다[12]。

자동 폐색 방식(automatic block system|자동 폐색 방식eng)은 사람의 손을 거치지 않는 폐색 방식이다.

6. 3. 전령법

상용 폐색 방식이나 대용 폐색 방식을 적용할 수 없는 구간에서 열차를 운행해야 할 때 사용하는 비상 폐색 방식이다. 이 방식에서는 '전령자'라고 불리는 담당자가 해당 열차에 직접 탑승하여 운행 구간의 안전을 확보한다. 전령자는 일반적으로 흰색 완장을 착용하여 식별할 수 있도록 한다. 전령자가 동승함으로써 폐색 장치가 설치된 것과 유사한 안전 수준을 확보하여 열차 운행을 가능하게 한다.

참조

[1] 서적 The Electric Telegraph: A Social and Economic History David and Charles
[2] 웹사이트 只見線で最後のタブレット http://www.minpo.jp/[...] 福島民報 2014-06-10
[3] 문서
[4] 트윗 写真は、今回の工事に関連してXで話題になっていたものです。 2024-05-14
[5] 웹사이트 令和の地下鉄に現れた“ザ・昭和の鉄道風景”にファン騒然！工事中の地下鉄東西線「スタフつくりました」 https://trafficnews.[...] 2024-05-14
[6] 웹사이트 北条鉄道 http://www.hojorailw[...] 2020-08-03
[7] 웹사이트 北条鉄道法華口駅に行き違い設備設置 ―その狙いは阪神エリアへのアクセス向上― https://tetsudo-ch.c[...] 鉄道チャンネル 2021-08-30
[8] 뉴스 北条鉄道・法華口駅、行き違い設備完成 全国初の保安システム採用 兵庫 https://www.sankei.c[...] 2020-08-05
[9] Youtube 【衝撃映像】1995年8月急行砂丘タブレット通過授受失敗〜非常停車 https://www.youtube.[...]
[10] 문서
[11] 문서
[12] 문서
[13] 문서
[14] 문서
[15] 문서
[16] 서적 国鉄最後のダイヤ改正 JRスタートへのドキュメント 交通新聞社
[17] 간행물 地方線区信号システム近代化の鍵 バリス式列車検知形閉そく装置 "COMBAT"の開発 電気車研究会 2006-10
[18] PDF https://www.jreast.c[...]
[19] PDF http://www.jreast.co[...]
[20] 웹사이트 https://www.jreast.c[...]
[21] PDF https://www.mlit.go.[...]
[22] 웹사이트 두산백과 통표 https://terms.naver.[...]
[23] 웹인용 철도차량운전규칙 https://www.law.go.k[...] 국가법령정보센터


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