[N] [신칸센 개업] 홋카이도신칸센 개업 전 세이칸터널 구간은 왜 4일이나 쉬는가? ‘지상설비 최종교체’

[신칸센 개업] 홋카이도신칸센 개업 전 세이칸터널 구간은 왜 4일이나 쉬는가? ‘지상설비 최종교체’

 

신칸센 등 철도시스템은 거대한 ICT의 집합체입니다.

특히 단독이 아닌, 연계시스템으로 운영해야 하는 홋카이도신칸센은 재래선과의 연계도 해야 하므로

더 복잡합니다. 풀규격 신칸센 중에 재래선(화물열차)과 같이 운행하는 첫 사례입니다.

 

티스토리 JTINSIDE가 끝나기 전인 3월26일에 홋카이도신칸센이 개업합니다. 이번 글은 홋카이도신칸센 핵심구간인 세이칸터널의 화물열차와 신칸센의 동시운행을 위해 4일이나 세이칸터널 구간을 중단한 이유입니다. 3월31일까지 JTINSIDE의 글을 계속 읽어주시는 모든 분께 미리 감사 인사 드립니다.

 

 

2016년3월26일, 드디어 홋카이도신칸센(北海道新幹線) 신아오모리~신하코다테호쿠토 (新青森~新函館北斗) 구간이 개업한다. 홋카이도신칸센의 가장 큰 특징은 세이칸터널 (青函トンネル) 앞뒤 82km인 신나카오구니신호장~키코나이역(新中小国信号場~木古内駅)의 재래선과 공용주행구간이 존재한다는 점이다. 이것이 개업 후 운행형태뿐만 아니라 개업 전에 실시하는 ‘지상설비 최종교체’와도 관련있다.

 

1. 공용주행구간: 레일 교환뿐만 아니라 전력, 통신, 운행관리시스템도 바꾼다

이미 세이칸터널을 포함한 구간은 츠가루카이쿄선(津軽海峡線)으로 1988년3월부터 영업을 시작했으나,

이는 재래선으로 영업이라 궤간은 1067mm(협궤), 전철화방식은 교류 20000V, 50Hz다.

신호보안시스템 관련은 긴 터널에서 안전확보 관점에서 신칸센 수준으로 자동열차제어장치

ATC(Automatic Train Control)을 쓰고 있다.

 

이제 신칸센이 지나게 되었지만, 이때 여객열차는 모두 신칸센으로 이행한다.

그러나, 화물열차는 향후도 재래선으로 ‘직통운행’을 계속한다. 그래서 홋카이도신칸센 중에

세이칸터널과 앞뒤 구간은 공용주행구간으로 재래선과 신칸센 1435mm 표준궤를 같이 쓴다.

궤간이 다르기 때문에 협궤 상태에서 레일을 하나 추가하여 삼선궤조로 바꾸었다.

 

원래 츠가루카이쿄선은 향후 삼선궤조화를 가정한 시설이라 신칸센이 사용하는 세 번째 레일(S레일)을

추가하는 것만으로 끝날 것 같지만~ 그렇지 않다.

신재(신칸센과 재래선)가 같이 쓰는 레일(C레일)도 새로운 레일로 교환한다.

재래선만 사용하는 레일(N레일)은 그대로다(레일은 잘 보수하면 오래 간다)

 

 

그러나, 선로만 바꾸면 되는 게 아니다.

전력, 신호, 통신, 운행관리 설비도 신칸센에 대응할 수 있도록 고쳐야 한다.

 

우선 전력이다. 홋카이도신칸센은 교류 25000V, 50Hz를 사용하므로 이에 대응한 변전소 설비를 바꿨다.

다만, 3월21일까지 재래선 여객열차가 운행하므로 재래선용 20000V와 신칸센용 25000V를 한번에 바꾸는 구조다.

 

신호보안설비도 신칸센이 사용하는 디지털방식ATC(DS-ATC) 설비를 추가했다.

이것도 재래선열차가 달리는 기간은 현행 아날로그 방식 ATC와 DS-ATC를 한번에 전환하는 구조다.

통신 중 열차무선도 같은 형태로, 현재는 재래선용과 신칸센용이 같이 있지만, 하나로 전환된다.

통신시설로는 지상의 역과 변전소, 신호보안설비를 잇는다.

 

홋카이도신칸센이 개업하면 전력, 통신설비는 모두 신칸센 사양으로 고정된다.

이에 따라 공용주행구간에서 직통하는 화물열차를 견인하기 위해 재래선의 전력, 통신설비와

신칸센의 전력, 통신설비 모두 대응 가능한 기관차가 필요한데 그것이 EH800형이다.

 

 

그럼, 운행관리란 무엇인가? 열차의 운행상황을 파악하고, 사전에 설정한 운행시각표(다이어그램)에 따라

분기기를 자동으로 바꿔서 진로를 구성하며, 차량마다 운행이력을 기록, 관리하는 기능이다.

운행관리시스템은 이용자들이 직접 볼 수 있는 기능이 아니지만, 보이지 않는 곳에서 밀접하게 관련한 시스템이다.

수송장애가 발생했을 때 대응을 해주는 것이 운행관리시스템이며, 역 콩코스와 플랫폼에 있는 발차표는

운행관리시스템에서 데이터를 받아 표출한다.

 

신칸센은 자체 운행관리시스템을 가지고 있다.

도카이도. 산요신칸센(東海道. 山陽新幹線)은 컴트랙(COMTRAC), 큐슈신칸센(九州新幹線)은 시리우스(SIRIUS),

도호쿠(東北), 죠에쓰(上越), 호쿠리쿠신칸센(北陸新幹線)은 코스모스(COSMOS),

그리고 홋카이도신칸센은 시그너스(CYGNUS)다.

홋카이도신칸센과 도호쿠신칸센은 신아오모리역을 경계로 연계하며, 상호 직통운행을 한다.

그러므로 COSMOS, CYGNUS는 연계 동작을 한다.

 

홋카이도신칸센이 개업한 후 재래선에서 공용주행구간에 화물열차가 진입하면, 그 열차는 당연히

CYGNUS 관리하에 둔다. 같은 선로를 달리고 있는데, 신칸센과 화물열차가 다른 시스템 관리에 있다면

운행관리를 할 수 없다.

그런데, 화물열차는 앞뒤 재래선과 직통하며, 재래선에는 재래선 운행관리시스템이 있다.

**본토(혼슈) 쪽은 츠가루선, 홋카이도 쪽은 도난이사리비철도선(道南いさりび鉄道線), 하코다테선(函館本線)

 

화물열차의 원활한 운행관리를 위해 홋카이도신칸센이 개업 후는 재래선 운행관리시스템과 CYGNUS를 연계한다.

재래선에서 지연이 발생한 채 화물열차가 신칸센으로 들어올 경우(혹은 그 반대) 대응이 어렵기 때문이다.

 

2. 지상설비 최종 교체인 3월22일부터 4일간 뭘 하는가?

▶시운전과 훈련운전은 어떻게?

물론 처음부터 본격적으로 신칸센을 달릴 순 없으므로 이미 2015년 여름부터 신아오모리~신하코다테호쿠토

구간에서 승무원 훈련운전을 실시했다. 다만, 낮시간은 재래선 열차가 달렸기 때문에 야간 한정으로

화물열차 간격이 바는 시간대를 확보해서 운전을 했다.

 

신칸센 시운전과 훈련운전을 할 때에는 가선 전력을 교류 25000V, 50Hz, 신호보안시스템을 DS-ATC로,

열차무선을 신칸센용으로, 운행관리시스템을 CYGNUS로 바꿨다.

이 경우 CYGNUS는 단독으로 작동, 앞뒤 재래선을 담당하는 운행관리시스템과는 연계하지 않았다.

이렇게 해서 신칸센을 시운전했지만, 문제는 화물열차다. 화물열차를 운행하지 않아도 된다면 선로 폐쇄를 해서

재래선에서 진입을 막으면 되나, 이렇게 하면 화물열차가 관련된 시운전과 훈련운전을 할 수 없다.

 

이에 화물열차가 관련된 시운전과 훈련운전을 할 때는 전력, 통신, 운행관리시스템을 신칸센용으로 바꾸기 전에

화물열차를 키코나이역 또는 신나카오구니신호장으로 보내고 팬터그래프를 내리게 한다.

그리고 전환이 완료되면 팬터그래프를 올리고 새로운 열차로 CYGNUS 관리 하에 운행을 재개했다.

이 상황을 CYGNUS 입장에서 보면, 시험과 훈련에 사용하는 화물열차는 키코나이역 또는

신나카오구니신호장에서 갑자기 나타나는 형태와 같으며 재래선에서 직통하는 열차라 할 순 없다.

이 때문에 화물열차가 공용주행구간 ‘만을’ 달리는 시험과 훈련은 가능하나, 화물열차가 재래선과 신칸센 사이를

직통하는 시험과 훈련이 되지 않아서 이대로 개업을 할 수는 없었다.

 

 

그래서 2015년12월31일부터 2016년1월1일에 걸쳐 지상설비 최종교체의 사전확인을 실시했다.

전력, 통신, 운행관리시스테을 모두 홋카이도신칸센 개업 후와 같은 상태로 바꿔서 화물열차가

공용주행구간과 재래선을 직통운행을 해서 신칸센과 화물열차를 주행시킨 상태로 전력, 통신,

운행관리시스템이 정상 동작함을 확인했다.

 

이때에는 시스템 1식을 홋카이도신칸센 개업 후와 같은 상태로 바꿨기 때문에 CYGNUS는 재래선

운행관리시스템과도 연계했다. 이에 따라 화물열차는 앞뒤 재래선과 공용주행구간 사이에서 팬터그래프를

내리지 않고 직통운행 할 수 있었다. 신칸센 개업 후 운행상태를 재현한 것이다.

이때 달린 화물열차는 사전확인 작업용으로 한 것으로, 방향전환을 쉽게 하도록 처음부터 화차의 앞뒤에

EH800형을 연결한 푸쉬-풀(Push-Pull) 상태로 했다. 참고로 12월31일부터 1월1일에 사전확인 작업을 한건

물류 수요가 적고, 이 시기에 화물열차를 운휴시켜도 지장이 적었기 때문이다.

 

▶개업까지 4일 사이, 지상설비 최종교체에서 하는 작업은?

사전확인도 했고, 준비는 끝났다지만~물론 그렇진 않다.

츠가루카이쿄선을 통과하는 침대특급 카시오페이아(カシオペア), 급행 하마나스(はまなす),

특급 수퍼-하쿠쵸(スーパー白鳥), 하쿠쵸(白鳥)는 3월21일에 마지막운행을 끝으로 카이쿄선의 여객영업이 끝났다.

그 다음날, 홋카이도신칸센 개업 4일 전인 3월22일부터 지상설비 최종교체를 실시한다.

전력, 통신, 운행관리시스템을 홋카이도신칸센 개업 후 상태로 바꾸며, 더 이상 원상복구는 없다.

 

이 상태에서 재래선 운행관리시스템과 연계하면서 신칸센과 화물열차를 지체 없이 운행할 수 있음을 확인한다.

이 때문에 3월22~25일 사이도 화물열차는 운행을 계속한다. 그리고 신칸센도 승객이 타지 않은 채로 운행한다.

이로써 신칸센과 화물열차를 지체 없이 혼합운행이 가능함을 확인한다.

 

즉, 최종 검증을 위해 홋카이도신칸센 개업 후와 같은 시스템 구성, 같은 운행형태로 하면 여기에

재래선 여객열차가 끼어서는 곤란하다. 왜냐하면 재래선 여객열차는 홋카이도신칸센 개업 후 달리지 않기 때문이다.

 

사실은 시스템 교체만이면 4일이나 필요하진 않으나, 다른 이유 때문에 4일간 여유가 필요하다.

우선,

만약 “(시스템이) 동작하지 않는다”, “문제가 있다” 등이 발생하면 안되므로 시간적 여유를 가질 필요가 있다.

또 한가지는 운행관리시스템 운영에 관한 사정이 있다.

 

운행관리시스템을 설명할 때 진로설정 기능을 언급했다.

이른바 자동진로제어장치인 PRC(Programed Route Control)로, 사전에 프로그램 한 운행시각표를 토대로

자동으로 분기기를 바꿔서 진로를 구성한다. 이 ‘사전 프로그램’이 문제다.

 

PRC는 예정 다이어그램, 당일, 실시 다이어그램 세 가지로 동작한다. 예정 다이어그램은 전날까지 준비한다.

열차 시각표는 매일 같지 않고, 임시열차가 들어가기도 하고, 시운전 열차가 들어가기도 한다.

때문에 기본적인 부분은 공통이어도 매일, 개별 준비를 해야 한다.

이 예정 다이어그램에 따라 열차를 운행하는 게 ‘당일’이다.

남은 실시 다이어그램이란 실제로 달린 결과를 기록한다. 운행이 꼬이지 않는다면 예정 다이어그램과

실제 다이어그램은 같지만, 만약 꼬임이 발생하면 그 결과가 예정과는 다른 데이터로 기록된다.

 

그렇다는건 특정일 PRC 제어에 대해 예정 다이어그램~당일~실제 다이어그램 기록 순서가 문제없이

돌아가는 걸 확인하려면 운행 당일뿐만 아니라 전날, 다음날에 걸쳐 작업이 필요하다. 그러므로 최소 3일이 필요하다.

 

이런 사정 등으로 홋카이도신칸센에서는 츠가루카이쿄선 운행종료 후 홋카이도신칸센 개업 전까지

여객열차의 공백이 4일간 나타났다.

 

기존 신칸센은 재래선과는 독립된 시스템이라 병행재래선을 운행하면서 개업까지 일정 시험을 했었다.

그러나, 홋카이도신칸센의 경우는 다르다.

‘지상설비 최종 교체’는 공용주행구간이 존재하는 홋카이도신칸센만의 특수한 사정으로 생긴 작업이다.

 

출처: 3월19일, MyNavi