Seltrac

Updated 15,Oct 2006

 

為了加密行車班次,藉此減少列車的車卡數目,從而降低整條鐵路的建造成本。因此,西鐵採用了目前最先進的鐵路信號系統之一的「Seltrac」。

 

Seltrac的背景

Seltrac 是由加拿大的 Alcatel 公司於八十年代開發,它採用了嶄新的 Moving Block 原理運作,意即透過探測計算兩車之間的實際距離,從而計算出尾隨列車可以安全行駛而不會撞向前面列車的最高速度(即目標速度/Target speed)以及停車位置。由於 Seltrac 摒棄了傳統 信號系統中把有車的區間封閉(即閉塞區間)的運作模式,因此它能大幅減少列車之間所需要的安全距離,換句話說即是容許了行駛更頻密的列車班次。Seltrac 起初應用於加拿大溫哥華的「Skytrain」高架輕軌鐵路系統之中,它為該鐵路提供了頻密而可靠的列車服務,而本港的西鐵是全球首條採用 Seltrac 的重型鐵路系統。

 

Seltrac的運作原理

Seltrac 依靠設於路軌上的感應線圈(Inductive loops)去收發各項車務資訊如列車位置和列車速度,然後將這些資料送往就近車輛控制中心* 進行即時分析,最後把計算出的數據如各列車的停車點和目標速度再次經由感應線圈傳送回各列車的車載電腦(Trainborn Computer)中。

由於信號的收發是完全依靠無線的電磁感應(Magnetic Induction)原理來傳送,因此 Seltrac 亦是全球首套 Transmition Based Moving Block Signalling System。

路軌上的 Inductive loops(黃色電線)

究竟 Seltrac 與傳統的閉塞區間系統有些什麼分別?回顧「AWS」及「ATP」兩章,大家可知列車的目標速度是根據與前面列車之間的區間數目而決定,因此這種系統亦稱為 Fixed Block System。但 Seltrac 系統能夠即時得悉前車的準確位置,而不需在路軌上有列車時將整個區間也當作被列車佔據,因此兩車之間的安全距離能夠大為降低,而行車班次亦能相對增加。

* 車輛控制中心(Vehicle Control Centre, 簡稱 VCC),為設置於鐵路沿線的電腦設備,主要作用是處理列車行駛所需的信息,以及作為車務控制中心(Operation Control Centre,簡稱 OCC)之間的溝通橋樑。西鐵一共設有四個 VCC,分別負責控制屯門至錦田高架段、錦上路至大欖隧道、八鄉車廠以及荃灣西至南昌四個路段的列車運行。

 

西鐵Seltrac的特點

計軸器﹕由於西鐵屬於重型鐵路系統,因此所用使用的 Seltrac 比 Skytrain 那套更為精密和複雜。除了 Inductive loops 之外,沿路軌還設有計軸器(Axle Counter,相關詳情可參閱「軌道電路」一章),以備 Inductive loops 一旦出現信號收發問題,還能依靠計軸器即時得悉列車位置從而繼續維持有限度之安全運作﹔而這些計軸器亦會在列車上的 信號裝置發生故障或有未配備 Seltrac系統的列車在路軌上行駛時發揮保護功用。

 

停車點﹕而停車點則是前面列車當時所在的位置之後加上 50m 安全距離,有別於 Skytrain 的前車預定停車點加上前車長度以及 50m 安全距離的設計(即兩列行駛中的列車相距 50m,當前車減速時,後車亦同步減速)。西鐵 Seltrac 放棄 Skytrain 的運作模式雖然使兩車之間的距離增加,但這能避免前車若發生嚴重意外而在未到達預定停車點時已停下* 而導致後車來不及停下而撞向前車,造成更大的傷亡。

* 1998 年德國一列 ICE 列車因脫軌後撞向一條建在路軌旁的橋墩,導致橋面塌下壓向列車並使其從高速即時停下,這宗意外正好說明了列車在發生意外時有可能出現比緊急煞車還要大的減速率。而西鐵的 Seltrac 系統不採用前後車同步減速的運作方式就是為了避免這種情況出現在重型鐵路上而造成嚴重傷亡。

 

列車位置之得悉﹕列車的位置基本上是由設置在車軸上的轉數紀錄儀,利用所量得車軸的轉數中計算出列車已經行駛了多少路程,從而推算出列車的所在位置。但是,由於車輪在行駛其間會受打滑等原因而令所推算的行走距離出現誤差,為避免這些誤差累增因而導致發放給 VCC 的資料不準確。故此車載電腦還會夠透過設於車底之感應器從之前所經過的 Inductive loops 數目中計算出該車的所在位置,並且會隨著列車之移動不斷地更正位置資料。(每組 Inductive loops 長 25m,感應器每經過一組線圈即表示列車已經前進了 25m。)

 

Inductive loops 之安全保護﹕大家可能會覺得只依靠無線電作為傳送媒介的 Seltrac 好像不很可靠,但其實 Inductive loops 的安全要求十分之高,例如在一般行車路段時倘若列車只要接收不到超過兩組 loops 的電信號,列車便會自動煞停,而在站場內的要求更不可以超過一組。另外,當 Inductive loops 一旦接收不到由列車所發出的電信號,VCC 便會終止有關運作並即時假設該列車仍然停在最後能夠接收到電信號的地方。

 

操作模式﹕西鐵列車共一共有五種操作模式,包括 Automatic、Protection Manual(PM)、Restricted Manual(RM)、Driverless 及 Cut Out。

在正常情況下,司機只會使用 Auto Mode,在這種模式下,司機只需透過按下啟動按鈕列車便能自動駛往下一站以及在抵站後自動把車門打開﹔在 Auto Mode 出現問題時,司機可改用 PM Mode,這時列車的速度就交由司機在電腦監察下用人手操控。

但當沿線之信號設備發生故障或需要繞過出現問題的保護系統去繼續行車時,在得到 OCC 的批準後,司機可以使用 RM Mode 以人手駕駛列車,但由於此時列車不受信號系統保護下行駛,為保障安全,列車在使用 RM Mode 時的最高速度不能超過 25km/h。

而 Cut Out Mode 跟 RM Mode 大致上相同,但因在 RM Mode 下列車仍會繼續向 Inductive loops 發出列車所在位置的電信號,在Cut Out Mode下則不會,故此模式只會在車載電腦發生故障時使用,以暫停故障系統的操作,而此時該列車之位置就會由計軸器去探測。

Driverless Mode 為無人駕駛掉頭模式,司機只需在列車準備掉頭前選擇此模式,然後離開駕駛室按下位於月台上的按鈕,列車便會自動駛進掉頭路軌,毋需司機留在駕駛室內,節省人手。

 

號燈﹕由於列車的操作完全自動化,平時司機只需透過按下啟動按鈕列車便能完全由電腦自動操作,就算是改用人手駕駛,司機也只需要依照駕駛室內儀錶板所顯示的目標距離和目標速度去控制列車便可。

因此,整條西鐵基本上不設置 信號燈,只在道岔處設置開通方向指示燈,作用是在沒有信號系統保護的時候還能提供最基本的安全保障。

西鐵的道岔方向指示燈

 

脫軌感應裝置﹕在一些較容易發生脫軌意外道岔區段上,因為列車在脫軌後有可能闖進其他軌道範圍,從而對其他行駛中的列車構成危險。因此,在西鐵所有露天的道岔區段的隔音屏障下均設有感應裝置,當脫軌列車碰及它時,它便會通知系統把附近路段封閉,防止其他列車駛入。

 

其他特色﹕列車上的車載電腦懂得根據預設的行車時間表自動調校車速,以提高列車的正點率。而 Seltrac 系統在設計上考慮了日後行駛貨運列車的可能性,它能夠容許不同加減速率的列車在同一軌道上行駛。此外,Seltrac 亦能指揮整條鐵路以單軌雙程行車的方式運作,以空出其中一條軌道去進行維修保養之工作,使西鐵可以隨時作24小時服務。

除了西鐵之外,在2005年通車的地鐵迪士尼線也採用了 Seltrac 信號系統,但它的運作原理則跟西鐵那套大有不同,而有關的介紹請參閱這裡

 


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