철도개론

제1장
철도용어


제1절?열차ㆍ차량 및 열차운영 관련 용어 2
1. 열차 및 차량 2
2. 선로 및 정거장 3
3. 운전방식 및 운전형태 4
4. 신호 및 제어 4
5. 안전장치 및 운전보안 5
제2절?제동ㆍ속도ㆍ폐색ㆍ제어 방식 관련 용어 6
1. 제동장치 및 운전속도 6
2. 폐색 및 열차 간 안전 확보 7
3. 운전제어 및 관제 관련 용어 7
4. 차량 연결 및 편성 8
제3절?신호기 종ㆍ선호전환기 및 운전보안설비 관련 용어 9
1. 신호기 및 신호 9
2. 선로전환기 및 입환 10
3. 운전보안설비 11
제4절?관제운영ㆍ운전명령 및 시각표·도시철도 특화 관련 용어 12
1. 관제운영 12
2. 운전명령 및 시각표 13
3. 도시철도 특화 용어 14
4. 무인운전 14



제2장
철도교통


제1절?교통의 개념 18
1. 교통의 3대 요소 19
2. 교통의 분류 19
2.1. 공간적 분류 19
2.2. 수단적 분류 20
3. 교통의 구비조건 20
3.1. 통로 20
3.2. 운반구 21
3.3. 동 력 21
4. 교통서비스의 특성 21
5. 공공서비스로서의 교통 23
6. 교통수요 예측 24
6.1. 교통수요 예측의 중요성 및 활용 24
6.2. 전통적 4단계 교통수요 추정방법 25
제2절?철도교통의 특성과 역할 26
1. 철도의 정의 및 분류 26
1.1. 철도의 정의 26
1.2. 철도의 분류 28
2. 철도교통서비스의 특성 29
2.1. 철도교통서비스의 장단점 29
2.2. 철도교통서비스의 특성 34
3. 철도교통의 역할 35
4. 철도의 환경변화와 기술혁신 36
4.1. 철도의 환경변화와 경영 패러다임 전환 36
4.2. 철도환경변화에 대응한 기술혁신 37
제3절?철도시스템 구성요소 39
1. 개요 39
1.1. 철도운영 39
1.2. 철도시설 40
1.3. 철도차량 40
1.4. 열차 40
1.5. 철도설계기준 및 지침 41
2. 철도시스템 구성요소 42
2.1. 선로 42
2.2. 철도차량 43
2.3. 정거장 43
2.4. 열차운행제어 및 정보통신시스템 43
2.5. 에너지공급설비 44
2.6. 차량 및 시설물 보수기지 44
3. 철도종합시험운행 45
3.1. 종합시험운행 목적 45
3.2. 종합시험운행 방법 45
3.3. 종합시험운행기간 및 시험항목 46






제3장
철도계획


제1절?철도건설 사업계획 48
1. 목표 48
2. 개요 49
2.1. 철도건설 사업계획의 의의 49
2.2. 철도건설 사업계획의 특징 49
2.3. 철도건설 사업계획과 상위계획의 관계 50
2.4. 철도건설 사업계획의 주요 구성요소 53
3. 철도건설사업시행자 및 비용분담 55
3.1. 사업시행자의 개념 55
3.2. 철도 종류별 사업시행자 56
3.3. 비용분담의 원칙 58
3.4. 철도 종류별 비용분담 구조 59
3. 철도건설사업 추진절차 및 내용 61
3.1. 추진절차의 기본 구조 62
3.2. 사업 발굴 및 정책적 필요성 검토 63
3.3. 예비타당성조사 63
3.4. 타당성조사 및 기본계획 수립 64
3.5. 기본설계 및 실시설계 64
3.6. 실시계획 승인 65
3.7. 용지보상 및 공사 시행 65
3.8. 종합시험운행 66
3.9. 준공 및 개통 66
3.10. 추진절차를 이해하는 실무적 관점 66
4. 민간투자사업 68
4.1. 민간투자사업의 의의 68
4.2. 철도 분야에서 민간투자사업이 필요한 이유 69
4.3. 철도 민간투자사업의 기본 구조 69
4.4. 민간투자 방식의 유형 70
4.5. 철도 민간투자사업의 핵심 쟁점: 위험분담 72
4.6. 철도 민간투자사업의 장점과 한계 73
4.7. 최근 철도 민간투자사업의 실제 사례와 동향 74
제2절?열차운영계획 76
1. 열차운영계획의 의의 76
2. 열차운영계획의 기본요소 78
2.1. 열차운영계획 수립 시 주요 고려사항 78
2.2. 열차운영계획의 기본요소 79
3. 열차다이어그램 83
3.1. 열차다이어그램 구성과 용도 83
3.2. 열차다이어그램의 기본원칙 85
4. 선로배분 87
4.1. 시행배경 및 근거 87
4.2. 선로배분의 원칙과 적용기간 87
4.3. 선로배분 절차 88
5. 철도교통관제 89
5.1. 철도교통관제업무의 내용 89
5.2. 철도교통관제 운영현황 90
5.3. 철도교통관제시스템 기능 90
5.4. 운전정리(열차운행관제) 91
5.5. 철도운영자 등의 준수사항 92
5.6. 철도사고 등 분류 93



제4장
철도차량


제1절?철도차량기술변화 98
1. 증기기관차 98
2. 디젤동력차 100
3. 전기기관차 101
4. 전기동차 101
5. 고속철도차량 102
6. 자기부상열차 103
7. 신교통시스템(경전철) 104
7.1. 개요 104
7.2. AGT 104
7.3. 노면전차 106
7.4. 모노레일 106
7.5. 자기부상경전철 106
7.6. PRT(Personal Rapid Transit) 107
제2절?철도차량 성능 107
1. 철도차량 견인력 107
1.1. 개요 107
1.2. 견인력의 분류 107
1.3. 동력차의 견인중량 108
2. 열차저항 108
2.1. 개요 108
2.2. 출발저항 109
2.3. 주행저항 109
2.4. 선로기울기저항 110
2.5. 곡선저항 110
2.6. 터널저항 111
3. 열차제동 111
3.1. 제동시스템 종류 111
3.2. 제동력 112
3.3. 제동거리 113
4. 열차 진동 115
4.1. 열차 진동의 개념 115
4.2. 열차 진동의 발생 원인 116
4.3. 열차 진동의 종류 117
4.4. 열차 진동의 영향 119
4.5. 차륜 답면(wheel tread)에 기울기를 주는 이유 120
4.6. 사행동(snake motion) 122
4.7. 탈선계수(derailment coefficient) 122



제5장
철도인프라


제1절?정거장 126
1. 정거장의 분류 126
2. 정거장 배선 127
2.1. 개요 127
2.2. 정거장 선로번호 부여기준 129
2.3. 정거장 배선 설계 기본 원칙 132
2.4. 정거장 배선 기본형태 133
2.5. 정거장 선로 길이 및 유효장 설계 135
제2절?선로 137
1. 개요 137
2. 궤도(track) 139
2.1. 개요 139
2.2. 궤도의 종류 140
2.3. 침목(Tie) 142
2.4. 레일 142
2.5. 궤도중심간격 143
3. 곡선 145
3.1. 개요 145
3.2. 최소곡선반경 145
3.3. 완화곡선(transition curve) 146
3.4. 종곡선(vertical curve) 146
3.5. 직선 및 원곡선의 최소 길이 147
3.6. 캔트(cant) 147
3.7. 슬랙(slack) 148
4. 선로기울기 149
5. 분기기 150
5.1. 분기기 구조 150
5.2. 배치형태 등에 따른 분기기 종류 154
제3절?전철전력시스템 156
1. 전기철도의 분류 156
1.1. 전기방식에 따른 분류 156
1.2. 급전방식에 따른 분류 157
2. 전차선로 가선방식 161
2.1. 주요 기기 161
2.2. 직접 가선방식 161
2.3. Catenary 방식 162
2.4. 강체가선방식 164
제4절?열차제어시스템 165
1. 개요 165
2. 궤도회로장치 167
2.1. 궤도회로 원리 167
2.2. 궤도회로 종류 168
3. 폐색시스템 169
3.1. 열차간격 제어 방식 169
3.2. 폐색방식 170
3.3. 자동폐색장치 171
3.4. 연동폐색장치 172
4. 연동장치 172
4.1. 개요 172
4.2. 연동장치의 종류 173
4.3. 연동장치 쇄정 174
5. 자동열차정지장치(ATS) 177
5.1. 개요 177
5.2. 점제어식 ATS(S-1형) 177
5.3. 속도조사식 ATS(S-2형) 178
6. 차상신호시스템 179
6.1. 차상신호시스템 필요성 179
6.2. ATP(Automatic Train Protection) 180
6.3. ATC(Automatic Train Control) 183
6.4. CBTC(Communication Based Train Control system) 185
6.5. ATO(Automatic Train Operation) 186
6.6. ATS (Automatic Train Supervision) 189



제6장
국내외 철도운영현황


제1절?일반적 배경 194
제2절?철도의 역사와 발전 197
1. 철도의 기원과 발전사 197
2. 철도의 세계적 발전 200
3. 유럽철도의 운영체계 202
3.1 네트워크기술서 202
3.2 영국 203
3.3 프랑스 206
3.4 독일 209
3.5 이탈리아 211
3.6 일본 213
4. 한국철도의 역사 215
4.1 철도의 도입과 근대 철도의 시작(1899-1910) 215
4.2. 일제강점기의 철도 개발(1910-1945) 216
4.3. 해방과 분단, 전쟁의 철도(1945-1953) 216
4.4. 전후 복구와 산업화 시기 철도(1953-1980) 217
4.5. 철도 현대화와 고속철도 시대(1980-현재) 217
4.6. 최근의 변화와 미래 방향 218
제3절?한국의 철도산업 구조개혁 218
1. 추진 배경 218
2. 구조개혁의 기본방향 및 법제화 과정 219
3. 2013년 철도산업발전방안과 거버넌스 최종 전개 220
4. 기관별 역할과 기능 221

참고문헌 223
찾아보기 227

김형준 (金亨俊) │ 공학 석사·공학 박사(철도·교통공학)
경일대학교 철도운전시스템학부 교수로 재직 중이며, 철도 운영, 철도계획, 철도안전 및 철도시스템 분야의 교육과 연구를 수행하고 있다. 독일 University of Stuttgart 철도·교통공학연구소(Institut f?r Eisenbahn-und Verkehrswesen, IEV)에서 메타휴리스틱 알고리즘(MHAM, Meta Heuristic Algorithm Method)으로 다종열차 혼용운행 최적화 연구로 공학 박사(Dr.-Ing.) 학위를 취득하였다. 서울시립대학교에서 교통공학 석사, 학부에서는 전기·전자공학을 전공하였다.
도시철도 개통 및 시운전(Test & Commissioning), 기관사, 철도 엔지니어링 실무를 거치며 철도 운영과 차량, 신호, 운전 분야의 현장 경험을 축적하였다. 이후 대학에서 철도공학, 철도계획, 철도안전법, 철도운전이론 등을 강의하며 철도 전문인력 양성에 힘쓰고 있다.
주요 연구 분야는 철도 운영 최적화, 열차운행계획, 선로용량 분석, 철도 안전성 평가, 철도 운영 데이터 분석 및 인공지능 활용 등이며, 국내외 학술지 논문과 특허를 발표하였다. 국토교통부 인증 철도차량 운전면허 교육훈련기관 책임자로서 철도차량 운전면허 교육체계 구축에도 참여하였으며, 다양한 철도 연구개발과 정책·기술 자문을 수행하고 있다. 국가철도공단, 한국철도공사, 한국교통안전공단, 부산광역시 등 기술자문위원 및 건설심의위원으로 활동하며 철도 정책과 기술 발전에 기여하고 있다. 현재 철도 분야의 교육과 연구를 바탕으로 철도 운영기술과 인공지능의 융합 연구를 지속하고 있으며, 철도산업의 안전성과 효율성 향상을 위한 학술 및 실무 활동을 활발히 이어가고 있다.