◎講師：台大土木系助理教授 賴勇成老師 一、鐵道暨火車專業研究領域 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屈指可數的鐵道研究學術機構： University of Illinois at Urbana-Champaign (鐵道研究中心主任是生物學博士 冏) 三、國立台灣大學軌道科技中心 http://www.ce.ntu.edu.tw/~railway/chinese.htm 歡迎大家多多支持本中心開授之課程：P ◎核心課程(三選二，其中軌道運輸學必帶) 1.軌道運輸學 2.運輸系統 3.機器人與自動控制 ◎專業課程(四選二) 1.軌道工程學 2.軌道營運與管理 3.捷運系統工程 4.高速鐵路工程 ◎選修課程 1.可靠度分析與應用 2.工程資訊管理 3.人機介面整合 四、先進列車控制系統之特性與分類 1.列車控制系統：確保系統安全+增進效率 2.列車自動保護系統(Automatic Train Protection，簡稱ATP) (1)功能：提供司機資訊，防止列車追撞 (2)目的：提供列車「最高限速」及「停車點」 (3)原理：「地面設備」傳訊給「車載設備」，必要時自動制動 3.列車控制系統的特性 (1)ATP監控形式：點監控VS連續速度監控 (2)ATP資訊傳輸形式：斷續式VS連續式 (3)移動權傳遞媒介：道旁號誌VS車載號誌 (4)ATP資訊傳輸內容：號誌訊息、速度碼、距離碼 (5)ATP停止點決定方式：軌道電路VS無線通訊 3-(1) ATP監控形式 (I)點監控：通過單一控制點(transponder)後，無法限制行車速度 (II)連續速度監控：有多個控制點，可持續監控列車 3-(2)ATP資訊傳輸形式 (I)斷續式：經過感應器訊息才會更新 (II)連續式：透過「軌道電路」或「無線通訊」持續更新 3-(3)移動權傳輸媒介(司機員開車的依據) (I)道旁號誌 (II)車載號誌 3-(4)ATP資訊傳輸內容 (I)號誌：要停車與否 (II)速度碼：前方區間之限速 (III)距離碼：列車可移動之授權距離 3-(5)ATP停止點決定方式 (I)軌道電路 (II)無線通訊 4.先進列車控制系統分類(依以上特性之代號，按順序表示) (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.固定區間VS移動區間(moving block system) (1)固定閉塞區間：以最長煞車距離為區間長度，浪費空間效率 區間一：綠燈→正常 區間二：黃燈→減速 區間三：紅燈→停車(因為此區間前方還有一列車) (2)移動區間：前車傳訊號給控制中心，控制中心用無線電傳距離碼給後車 →列車間距大幅縮短，列車效率提升！ →大幅減少軌道電路的鋪設與維護成本 小問題：需配合「列車完整檢測系統」，防止列車解聯 大問題：無法取代軌道電路簡單偵測「斷軌」的功能 6.三大先進列車控制系統之一：日本 (1) Automatic Train Stop Device (ATS-S)~~ Type I 依賴駕駛/在來線使用 (2)Pattern Type ATS (ATS-P)~~ Type II 連續控制/有煞車曲線 (3)Conventional Automatic Train Control (ATC)~~ Type IV 速度碼/早期新幹線使用 (4)Digital & Decentralized ATC (D-ATC)~~ Type V 距離碼/新幹線新系統 (5)Advanced Train Administration & Communication System (ATACS) ~~Type VI 移動區間 7. 三大先進列車控制系統之二：歐盟 European Rail Traffic Management System = ERTMS (1) Level I ~~ Type II (2) Level II ~~ Type V 地上感應器只定位，由無線閉塞中心指揮列車 (3) Level III ~~ Type VI移動區間 8. 三大先進列車控制系統之三：美國 Communication-based Train Control = CBTC (成本考量，不加裝transponder) (1) CBTC Non-vital Overlay ~~ Type III 連續式無線電傳訊 (2) CBTC Vital Overlay ~~ Type V (3) CBTC Standalone ~~ Type VI 移動區間 ◎為什麼美國突然想做CBTC System? 一次加州客、貨列車在單線區間對撞，造成嚴重死亡車禍， 促成2008《Rail Safety Improvement Act》通過， 要求2015年前建構Positive Train Control 法案要求項目： (1) 防止Train-to-train collision (2) 防止Over-speed Derailment (3) 限制列車進入施工區間 (4) 限制列車進入錯誤區間後的移動 →由於USA鐵路總長度驚人，因此建置系統的成本極高、效益有限， 2015年只能先完成CBTC Non-vital Overlay ◎有ATP就完全安全嗎？ 2009年6月華盛頓地鐵追撞意外：更換軌道電路機件，造成無法偵測列車，ATP失效 →值得警惕，因為台北捷運也是使用相同的ATP系統 →National Transportation Safety Bureau (NTSB) 仍在調查中 →台灣也將合併「鐵工局」和「高鐵局」，成立負責監控軌道事業的「軌道局」 9.台灣軌道系統所使用的控制系統 (1)台灣鐵路局：ERTMS Level I ~~ Type II (全部列車共881輛都加裝，總數居此系統的世界第一！) (2)台北捷運高運量系統：Type IV 速度碼/軌道電路 (3)台灣高鐵：Type V 距離碼/軌道電路 (4)高雄捷運：Type V 距離碼/軌道電路 (5)桃園機場捷運：Type V 距離碼/軌道電路；不是移動區間！！ (6)台北捷運文湖線：Type VI 距離碼/無線通訊：台灣第一的移動區間！(因為根本沒軌 道…) 10.參考資料 (1)Railway Technical Web Pages (2)www.ERTMS.com (3)關於日本列車自動控制系統的神文： Matsumoto, M. (2005) The Revolution of Train Control System in Japan, Proceedings Autonomous Decentralized Systems ISADS 2005. 599-606 --

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