◎讲师：台大土木系助理教授 赖勇成老师 一、铁道暨火车专业研究领域 1. traffic control 2. railroad network 3. line & terminal operation 4. rail cars & locomotive 5. brake system 6. wheel-rail interface 7. track system above all, SAFETY!!! 二、USA屈指可数的铁道研究学术机构： University of Illinois at Urbana-Champaign (铁道研究中心主任是生物学博士 冏) 三、国立台湾大学轨道科技中心 http://www.ce.ntu.edu.tw/~railway/chinese.htm 欢迎大家多多支持本中心开授之课程：P ◎核心课程(三选二，其中轨道运输学必带) 1.轨道运输学 2.运输系统 3.机器人与自动控制 ◎专业课程(四选二) 1.轨道工程学 2.轨道营运与管理 3.捷运系统工程 4.高速铁路工程 ◎选修课程 1.可靠度分析与应用 2.工程资讯管理 3.人机介面整合 四、先进列车控制系统之特性与分类 1.列车控制系统：确保系统安全+增进效率 2.列车自动保护系统(Automatic Train Protection，简称ATP) (1)功能：提供司机资讯，防止列车追撞 (2)目的：提供列车「最高限速」及「停车点」 (3)原理：「地面设备」传讯给「车载设备」，必要时自动制动 3.列车控制系统的特性 (1)ATP监控形式：点监控VS连续速度监控 (2)ATP资讯传输形式：断续式VS连续式 (3)移动权传递媒介：道旁号志VS车载号志 (4)ATP资讯传输内容：号志讯息、速度码、距离码 (5)ATP停止点决定方式：轨道电路VS无线通讯 3-(1) ATP监控形式 (I)点监控：通过单一控制点(transponder)後，无法限制行车速度 (II)连续速度监控：有多个控制点，可持续监控列车 3-(2)ATP资讯传输形式 (I)断续式：经过感应器讯息才会更新 (II)连续式：透过「轨道电路」或「无线通讯」持续更新 3-(3)移动权传输媒介(司机员开车的依据) (I)道旁号志 (II)车载号志 3-(4)ATP资讯传输内容 (I)号志：要停车与否 (II)速度码：前方区间之限速 (III)距离码：列车可移动之授权距离 3-(5)ATP停止点决定方式 (I)轨道电路 (II)无线通讯 4.先进列车控制系统分类(依以上特性之代号，按顺序表示) (1)Type I ： 11111 (2) Type II： 21111 (3) Type III： 22111 (4) Type IV： 22221 (5) Type V： 22231 (6) Type VI： 22232 5.固定区间VS移动区间(moving block system) (1)固定闭塞区间：以最长煞车距离为区间长度，浪费空间效率 区间一：绿灯→正常 区间二：黄灯→减速 区间三：红灯→停车(因为此区间前方还有一列车) (2)移动区间：前车传讯号给控制中心，控制中心用无线电传距离码给後车 →列车间距大幅缩短，列车效率提升！ →大幅减少轨道电路的铺设与维护成本 小问题：需配合「列车完整检测系统」，防止列车解联 大问题：无法取代轨道电路简单侦测「断轨」的功能 6.三大先进列车控制系统之一：日本 (1) Automatic Train Stop Device (ATS-S)~~ Type I 依赖驾驶/在来线使用 (2)Pattern Type ATS (ATS-P)~~ Type II 连续控制/有煞车曲线 (3)Conventional Automatic Train Control (ATC)~~ Type IV 速度码/早期新干线使用 (4)Digital & Decentralized ATC (D-ATC)~~ Type V 距离码/新干线新系统 (5)Advanced Train Administration & Communication System (ATACS) ~~Type VI 移动区间 7. 三大先进列车控制系统之二：欧盟 European Rail Traffic Management System = ERTMS (1) Level I ~~ Type II (2) Level II ~~ Type V 地上感应器只定位，由无线闭塞中心指挥列车 (3) Level III ~~ Type VI移动区间 8. 三大先进列车控制系统之三：美国 Communication-based Train Control = CBTC (成本考量，不加装transponder) (1) CBTC Non-vital Overlay ~~ Type III 连续式无线电传讯 (2) CBTC Vital Overlay ~~ Type V (3) CBTC Standalone ~~ Type VI 移动区间 ◎为什麽美国突然想做CBTC System? 一次加州客、货列车在单线区间对撞，造成严重死亡车祸， 促成2008《Rail Safety Improvement Act》通过， 要求2015年前建构Positive Train Control 法案要求项目： (1) 防止Train-to-train collision (2) 防止Over-speed Derailment (3) 限制列车进入施工区间 (4) 限制列车进入错误区间後的移动 →由於USA铁路总长度惊人，因此建置系统的成本极高、效益有限， 2015年只能先完成CBTC Non-vital Overlay ◎有ATP就完全安全吗？ 2009年6月华盛顿地铁追撞意外：更换轨道电路机件，造成无法侦测列车，ATP失效 →值得警惕，因为台北捷运也是使用相同的ATP系统 →National Transportation Safety Bureau (NTSB) 仍在调查中 →台湾也将合并「铁工局」和「高铁局」，成立负责监控轨道事业的「轨道局」 9.台湾轨道系统所使用的控制系统 (1)台湾铁路局：ERTMS Level I ~~ Type II (全部列车共881辆都加装，总数居此系统的世界第一！) (2)台北捷运高运量系统：Type IV 速度码/轨道电路 (3)台湾高铁：Type V 距离码/轨道电路 (4)高雄捷运：Type V 距离码/轨道电路 (5)桃园机场捷运：Type V 距离码/轨道电路；不是移动区间！！ (6)台北捷运文湖线：Type VI 距离码/无线通讯：台湾第一的移动区间！(因为根本没轨 道…) 10.参考资料 (1)Railway Technical Web Pages (2)www.ERTMS.com (3)关於日本列车自动控制系统的神文： Matsumoto, M. (2005) The Revolution of Train Control System in Japan, Proceedings Autonomous Decentralized Systems ISADS 2005. 599-606 --

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