列車自動停車系統

列車自動停車系統（，縮寫：），為日本鐵路事業中，最基本及最常見的行車保安裝置，並一般定義為「強制把行驶中的列車停止的裝置」，以保障列車可於点亮红灯的铁路信号机前停下。它廣為各類鐵路使用，跟自動列車警報裝置（AWS）雷同。

在中国大陆的自动停车装置以ZTL型自动停车装置（类似AWS）和ZTS型自动停车装置（类似ATS）为主，名稱不同，原理类似。

原理和结构
ATS系统通常分为两种类型：与信号灯相连的用于防止碰撞的ATS，以及与信号灯独立的用于控制超速的ATS。此外，根据操作方式，ATS系统也可以分为以下两种类型：
在接近停车信号时发出警报，并且如果驾驶员没有按照警报要求采取必要的操作，将会激活列车制动装置的设备（国铁B型和S型）。
只有当驾驶员执行异常操作（无论是身体不适、错误操作还是故意操作等原因）时，才会介入并激活列车的制动装置；而在驾驶员遵循信号的正常操作时，不会对其进行干预。
ATS装置存在多种不同的结构，即使在同一条铁路线上，也可能同时使用不同的装置进行功能分担。以下是对ATS装置结构和分类的概述。

控制方式 

传送列车控制信息的方式有两种：连续控制和点控制。前者将控制信息连续地传送到列车上，后者则在如地面标记之类的一点处传输信息。这种区别与信息传输有关，不同于基于接收到的信息进行速度验证的方法。对于“点控制”，有两种速度验证方法：即时验证和连续验证。前者通过地面子系统立即验证所接收的信息，而后者将来自地面子系统的信息存储并连续验证。

自动列车停车系统由地面设备和车载设备组成，用于传递控制信息。地面设备是一种装置，可将信号指示和限速等信息从地面发送到列车。车载设备是安装在车上的设备，可接收地面设备发送的信息，并根据条件自动操作制动器。当列车速度超过一定值时，自动操作制动器的功能称为速度验证。

根据地面设备和车载设备之间的差异，自动列车停车系统可分为以下类型：

打子式 

与信号灯配合，利用连接铁路轨道的动作子（Trip Arm）机械地操作列车制动器。（点控制）

地上子式

使用放置在轨道上的“地上子”以电子方式向列车传送信息。（点控制） 

轨道回路式

使用流经铁轨的信号电流以电子方式向列车发送信息的方法。 （连续控制）

实际上，即使使用相同的控制方法，不同的企业也可能在地面子系统、信号频率或电文（代码）以及地上子系统的安装位置等方面存在差异，因此细分下来还有更多区别。只有当地面和车上的信号频率等方式相匹配时，ATS才能作为一个系统有效工作。利用ATS的“从地面让列车制动器起动”机制，也衍生出了一些设备，如铁路道口保护装置、曲线速度限制装置和道岔速度限制装置。

轨道回路式 

轨道电路系统采用轨道电路发出停止信号。两侧的两根钢轨被用作传输线，从阻塞物末端发送到入口处的信号电流被车轴短路，因此信号电流不再到达阻塞物的入口处，而是到达安装在车轴前的接收器，同时接收器接收信号电流。 该系统通过在接收器上接收信号电流，将信息从地面传输到车辆上。接收器安装在车辆上车轴的前面。本种类可以实现连续控制，而且对信号电流的变化有很好的跟踪。

ATS使用的轨道回路信号电流类型分为商用频率轨道回路、分频轨道回路和AF轨道回路。地面向车辆发送信息的方法包括：
在地面上，断开信号电流一定时间，车上的设备检测到信号中断，并通过信号中断的时间识别信息（例如ATS-B、1号型ATS等）。
使用AF轨道回路发送对应于每个信号灯显示的特定频率的信号电流，并由车上设备接收它（例如西武ATS等）。
使用AF轨道回路，基于信号灯显示发送一定频率的载波信号，并将其调制，然后由车上设备接收它（例如阪急ATS、ATC等）。
使用AF轨道回路传输数字信号，并由车上设备接收它（例如C-ATS等）。

日本铁路公司所用的ATS

ATS-S型（地上發射器型）

現時最基本的ATS為ATS-S型，此形式在每個信號燈前若干距離，均會設一個可變頻的信號發射器。發射器一般會發出105/103kHz的信號，示意前方為可前進的信號。當前方信號燈為紅燈（險阻）時，發射器就會自動發射 130kHz 的信號，列車通過時，信號會傳送至「車內警報裝置」，並觸動警報器通知駕駛員確認，若駕駛員未能在五秒內確認，裝置會自動施行緊急制動將列車停止。

除保障列車避免冒進紅燈（險阻）信號外，ATS-S亦設有計時式速度檢查裝置。在道岔前若干距離，設有一組兩個的地上信號收發器，當列車通過第一個地上收發器時，地上收發器會接收到車上收發器不斷發出的105kHz信號，並啟動計時器。第二個地上收發器會在預設時間值內，發出130kHz的警報信號。若列車在預設時間值內通過第二收發器（表示車速過高），信號亦會觸動車內警報裝置。

ATS-S型的問題是：如果列車司機確認後但無視警報，列車不會獲得進一步保障（自動停車），危險性可能存在。

ATS-S改良形 （ATS-Sx形） 
在只有警報機能的S形上，在全JR線加入即時停止機能，另外JR東海及以西各社與JR貨物也加入時間式速度照査機能。

即時停止機能的話，即時按下確認按鈕解除警報，在通過顯示停止的绝对信号机並設的即時停止地上子（衝燈或誤出發）的瞬間，便會施行緊急制動。車上時間式速度照査機能則是透過比較二個地上子對的通過時間與車上計時器而檢查速度，速度超過時便會施行緊急制動。

ATS-S改良形於JR各社的稱呼及受信機各有差異。北海道旅客鐵道（JR北海道）與東日本旅客鐵道（JR東日本）稱作SN，東海旅客鐵道（JR東海）為ST，西日本旅客鐵道（JR西日本）是SW (SW2) （車體標記為S），四国旅客鐵道（JR四国）是SS（SS II）（部分車體標記為SS），九州旅客鐵道（JR九州）為SK （車體標記是SK），日本貨物鐵道（JR貨物）稱作SF。SN形只設即時停止機能，SN以外系統則設有即時停止機能及追加車上時間式速度照査機能（車上子在0.5秒以内通過2個地上子間便會施行緊急制動）。而ST形亦設列車番号送出機能。另外為了簡化車上裝置的設計，SW形比ST形省去了列車番号送出機能，SK形與SS形也是一樣。SF形當初為SN型機能，但其後加入車上時速照查設備以對應ST。此外，遠方地上子與即時停止地上子發出的信號為130 kHz與123 kHz且兩者通用、車上子持續發出的信號除SN型為105 kHz其餘為103 kHz。
車體標示方面，JR北海道為SN（S和N是大文字，被四角形包圍），JR東日本為SN，JR東海為ST（東海管内如不切換到ATS-P則只有絕對停止功能），JR西日本為S，JR四国為SS或S，JR九州為SK，JR貨物為SF。

ATS-P型（數碼傳送制動曲線型）

ATS-P是一种自动列车停车装置。它基于停车限界点等基准点，通过车上计算根据列车位置、减速性能和坡度来计算实时的行车限界速度，然后通过速度照査最终实现列车的減速和停车。由于该车上计算方式表现优异，因此在后续的数字式ATC（D-ATC）等保安装置中得到了广泛应用。ATS-P的开发旨在解决ATS-S缺点之一：按下确认按钮后无法继续控制停止的问题。

系统总览 
地上装置通过地上子以数字信号的形式传输停车信号、速度限制位置、距离、坡度等信息到列车上，列车通过这些数据基于自身的制动性能和行驶距离实时制作出一系列上限速度即模式（表示自制动开始到停止/减速期间速度变化的曲线），并使用这些上限速度值来进行实时速度照査。运行常时的模式最高速度设置为车辆的最高运行速度+10公里/小时，即使在没有生成红灯停车模式曲线的情况下，车辆最高速度照査也会持续进行。

地上装置在JR东日本、相模铁道（相铁）中通常被称为I型，在JR西日本中也被称为1型。西日本的装置不仅能接收ATS-P形信号，还能进行停通判断，并且能通过收到地面设备传来的信息对种类进行分类以进行踏切和信号机的定时控制和显示。地上装置已经改为了双向信息传输的应答器。

在本文中，为了方便起见，我们将I型称为JR东日本和相模铁道（相铁）方式，将1型称为JR西日本方式。

对于基准位置上的停车信号，列车计算出刻秒实时的制限速度值（模式），并与之进行比较，以便能逐渐减速，并能在安全范围之内工作而不至于冒进信号机。这种方式几乎不需要安全冗余，是一种非常优秀的方式。ATS-P可以设置停止信号的限制和四种速度限制，列车在这些限制中选择最低值进行速度照查。ATS-P与ATS-S和ATS-B不同，不需要在警铃声后进行确认操作。不同于ATS-S的点照査方式，这种速度照査方法几乎不需要任何额外的安全保护。只要列车的制动性能正常，就可以避免发生停止信号冒进事故。因此ATS-P是一种非常安全的方式，可以缩小行车间隔。

地面系统由编码处理器（EC）、中继器（RP）和ATS-P型供电地上子组成。编码处理器和中继器由带有两个电源和信息电路的复合电缆连接，中继器和地面装置由连接电缆连接。编码处理器根据信号机的呈文从内置的电报ROM中提取控制电报并通过电缆发送，中继器积累由电缆发送的与它接收的地上子的控制电报相匹配的控制电报，之后通过地上子将控制电报发送至车辆。

控制系统的实现方式是，在距离信号机600米的地方（也称为外方）设置了模式发生的地上子。当信号机现示停止时，列车以前方信号机的注意信号限速接近该地面设备。地面设备会向车上发送一些信息，车上接收到这些信息后，会生成并储存从该车辆到达该信号机的模式曲线图。之后，如果列车以该图中的限速以下的速度减速并停止，则无事发生。如果列车速度接近限速，警报器将发出警报声，并且ATS-P车载显示器将在驾驶室中显示“模式接近“警告（=パターン接近）。如果列车的速度超过了限速，则直通制动系统车辆将使用常用最大制动将列车停止（常用制动的解除时间较短，因此响应速度较快，而有些车辆在使用紧急制动之后可能不能立即恢复），自动制动系统车辆将使用紧急制动进行停车。此后进行ATS复归，制动系统将解除制动。此外，如果信号机现示从停止R变化到注意Y或进行G，或进行其他类型的信号升级，为了传递更新信息，在信号机和模式发生设备之间会设置更新用地面设备，用于向车上发送更新信息。区间闭塞·出站信号机中有3个，，场内信号机中有6个。当出现曲线或道岔速度限制时，系统会从模式发生地面设备发送信息，车上将创建并存储以限速曲线或道岔为起点和限速区间为终点的模式速度照查曲线，并通过该模式减速并在限速区间内实施速度照查。

ATS-P具有优越性的原因是，采用了车上计算的模式匹配方式，因此不会发生冒进，在每列车的制动性能方面可以因车而异生成最佳的检查模式，从而实现安全且高密度的运营，可以增加运输能力。这不是由于使用了利用地上子的数字方式，而是将模式曲线匹配引入到ATS-Sx上。尽管ATS-Ps不是数字方式，但它也以同样的方式具有优越性。然而在不能保证假定制动性能的环境下，例如降雪天气，由于不存在安全冗余，可能无法及时停止或减速到适当的位置，存在安全隐患。实际上，JR西日本的“遥号”特快列车曾在琵琶湖线上发生280米的冒进事故，当时正值下雪天气。

ATS-PN（無電源地上發射器方式ATS-P）地上裝置

ATS-PN主要引入在較低列車班次密度的鐵路區間，為了降低地上設備費用，而不使用編碼器；對於列車上→地上發射器的傳遞信號機能也就省略了。初期無電源地上發射器只載有1個信號指令；不過，現在可以支援最多5個的信號指令。

該裝置被省略的機能有：編碼器（EC）間通訊，車上列車代號接收、光電傳輸、平交道柵欄放下定時等。

設置区間 
 川越線
 武蔵野線
 日光線
 烏山線
 中央本線 : 高尾站 - 鹽尻站間（中央東線）
 成田線
 外房線
 内房線
 東金線
 久留里線
 八高線
 五日市線
 相模線
 鶴見線
 兩毛線
 上越線 : 高崎站 - 水上站間
 信越本線 : 高崎站 - 横川站間、篠ノ井站 - 長野站間
 篠之井線（姨捨站至桑之原信号場構内除外）
 大糸線 : 松本站 - 北松本站間
 鹿島線
 伊東線
 伊豆急行線 : 伊東站 - （片瀨白田站 - 伊豆稻取站間）黒根隧道前

ATS-PT形 （JR東海ATS-P） 

替換JR東海及名古屋臨海高速鉄道的ATS-ST，2010年度起引入。2012年2月全部在來線更新完成。

基本的構造與JR他社導入的ATS-P同樣，但車上裝置不會使用常用制動。
開啟駕駛台會先起動ATS-ST，經過ATS-P地上子時會切換成ATS-PT，與他社的ATS-P一樣。

車輛標記為PT。

ATS-Ps形（變周地上子組合剎車曲線型） 

Ps形是SN形・Sx形（ST・SW・SF形等）在增加了新的地上子的变频率并将其位置规则存储在车上，增加了可生成速度照查模式曲线的功能，使其具有接近P形的功能的保安装置。Ps型是Sx型的上位互换，可相互兼容。根据结构和功能，可以理解为它是增加了车上演算速度检查功能（模式曲线检查）的Sx型。

因此，除了停止信号，还可以执行基于模式曲线的速度照查，如曲线、道岔和坡度的限速。但是，如果列车速度超过模式曲线速度（=“ブレーキ動作”），将启动紧急制动停止列车。停车后需要手动释放制动。此外，Sx型的速度照查功能也可以直接使用。共有3个地上子。如果信号机现示红灯，则在距离信号机前655米的第1模式地上子处生成的速度检查模式曲线（机车为55 km/h），然后在前390米处的2个地上子处使用一对地上子产生65 km/h的速度检查模式曲线。在较短的闭塞区域中，如果Ps型地上子在场内信号机的外部设置，且在场内信号机与出发信号机之间的距离较短，则在前3个地上子的前2米处设置称为标记地上子的识别用地上子，当出发信号机显示停止信号时，这些地上子将在车辆上方产生与前者相同的模式曲线，称为“Pb模式”。这两种方式都可以在接近信号机的速度小于15 km/h时，由位于信号机前20米的直下地上子自动执行紧急制动。此外，如果车上已经产生了速度检查模式，并且信号机现示绿灯，则3个地上子的变频率将变为103千赫，当车上接收到这个变频率时，速度检查模式曲线将被删除。

限速的速度照查则有曲线、道岔、坡度和临时限速四种速度照查模式。在曲线、坡度和临时速度限制的情况下，在速度限制段的起点前555米处设置2个标记地上子，根据速度限制调整地上子之间的距离；然后在速度限制段的终点处以2米的间隔再次设置标记地上子。在车辆上，将生成速度检查模式曲线，通过速度限制区间的终点，模式曲线即删除。道岔限速则从道岔限制区间的起点开始，在前555米处根据限制速度改变地上子之间的距离来设置2个标记地上子，经过最大长度为50米的道岔速度限制区间后，自动删除模式曲线。

由于Ps形具有与SN形・Sx形的互换性，并且无需像P形那样特殊的电源设备和车载装置，因此已成为一种可以廉价且容易引入的新型ATS。

車輛標記為Ps。

ATS-Dx (DN・DK・DF) 形

系統概要 
由鐵道總研開發，包含確保與ATS-Sx的機能交換性，車上速度照査，速度制限機能的新型ATS-X系統。為了減低成本及省略地上裝置，引入車上資料庫（車上DB），因而稱作ATS-Dx。

台灣鐵路管理局的ATW/ATS

台灣鐵路管理局（下簡稱台鐵）過去裝設的ATW/ATS（Automatic Train Warning & Automatic TrainStop）是由瑞典Ericsson公司（即後來的Bombardier Transportation）所開發，台灣鐵路管理局於1978年開始分階段及區段於所屬線路裝設ATW/ATS系統，並於2007年ATP系統完成安裝後停用拆除。

台鐵ATW/ATS系統屬於「定點式」列車防護系統，系統僅於列車行駛至特定地點時（行車資訊點）接收地面感應器（Beacons）的行車資訊，並僅於行車資訊點上檢核列車是否超速或冒進險阻號誌，並無法如同ATP一般根據列車性能及行駛距離持續監控列車車速至下一個資訊點更新資訊。。

JZA 750型ATW/ATS設備
台鐵的JZA 750型ATW/ATS包含地面設備與車上裝置。

地面設備
地面設備包含地上感應器（Beacons，每組包含A、B兩個感應器）、DC/DC換流器、複示繼電器等設施。

 感應器（Beacons）
每個列車資訊點包含一組感應器（Beacons）設置於軌道中央，由A、B兩個感應器組成，分別傳送固定資訊（A感應器）及變動的號誌訊息（B感應器）。列車車上裝置可以透過感應A、B兩個感應器的先後，判斷列車行車方向，並僅於感應順序為A→B時，B感測器的訊息才會被車上的邏輯單元裝置所接受。其中，B感應器負責傳送「號誌資訊」，因此必須透過電纜與號誌相連結更新號誌資訊。A感測器的功用則在於與B感測器配套，便於判定列車行車方向，僅傳輸固定資訊，故不需外部連接。至於感測器運作所需的電力，則是透過車上設備的感測器天線傳向地上感應器供應。

此種透過車上裝備傳送感應器所需能源，以及在行車資訊點上裝設「固定資訊」與「變動資訊」感應器判定列車行車方向的模式，亦為台鐵後來引進的ATP系統（基於ETCS L1標準設置）使用的歐洲感應器（Euro Balise）所援用（但Euro Balise也可以只在每個行車資訊點上裝設1個感應器，透過每個行車資訊點感應器的序號連貫，判定行車方向）。

感應器傳輸的訊息為8位元的電碼，包含4個訊息位元及4個偵錯位元。訊息與訊息之間再以8位元的同步碼區隔，以便區隔訊息開始與結束。訊息結構為「訊息-同步1-訊息-同步2 ...」。A感應器僅傳送4.5 MHz的固定資訊（訊號內容為 1111 1111），而B感應器傳輸的訊號包含「停車」、「警告」、「通過」等資訊。

 DC/DC換流器
DC/DC換流器是作為號誌設備與感應器的隔離介面，其作用為電壓匹配及電源隔離（防止接地）。

 複示繼電器
如果地面感應器控制電纜長度超過75公尺時，必須加裝複示繼電器中繼，以防控制訊號受到交流電氣化的產生的諧波干擾。

車上裝置
車上裝置包含天線、傳送單元、邏輯單元、記錄單元、轉速計、緊急煞車閥及控制盤等設備。

 車地訊號傳輸部分
當列車通過感應器時，傳送單元經由天線向地面感應器（Beacons）傳送「能源」及「同步脈衝」，啟動該組感應器。感應器再向列車回應1組「串列訊息」。列車與地面間透過電磁感應的方式進行信號傳遞。

 列車速度監控部分
轉速計提供列車的「實際速度」。而邏輯單元分析傳輸單元接收的資訊進行分析、校對後，藉以根據實際情況控制「緊急煞車閥」、「記錄單元」及「控制盤」上的警鈴、表示燈等設備。

 ATS控制盤
ATS控制盤上設置有警示燈號（包含「95黃燈」、「55黃燈」、「紅燈」及「綠燈」）、列車別開關、指揮按鈕、釋放（解除）按鈕、蜂鳴器及確認按鈕。

運作方式

列車種別選定
ATW/ATS的車上設備可以選擇列車種別。司機員在啟動ATW/ATS系統時，可以透過「列車別開關」選擇「Off（關閉）」、「Freight（貨車）」或「Express（客車）」。

感應器裝設位置

ATW感應器裝設位置：於「顯示60km/h以下號誌機」之情形，為常用煞車距離，即距離險阻號誌約為1500公尺。於「顯示中速（Y/Y）號誌機」之情形，距離險阻號誌約為800公尺（或1000公尺）。

ATS感應器裝置位置：於「進站號誌」或「防護號誌」之情形，則為號誌機前300公尺（或150公尺）處，預留列車冒進險阻號誌時啟動緊急煞車後列車滑走距離，降低列車冒進造成衝突的風險。至於在「出站號誌」或「閉塞號誌」之情形，則距離號誌機15公尺處，蓋此時追撞風險較低。

依實際裝設現場情況，ATW與ATS可以共用感應器。例如「主線出站號誌」（ATW供不停站通過列車使用）及「中途閉塞號誌機」為ATW/ATS併設。

因此在前方有險阻號誌時，列車會在距離約1500公尺處（如為中速號誌機則為800或1000公尺處）收到ATW訊號，對司機員進行警告並依選擇的車種類別進行車速監控。如列車未於險阻號誌前300或150公尺（出站或閉塞號誌則為15公尺）停下列車，則列車將會收到ATS訊號並啟動緊急煞車。

地面感應器向列車傳輸訊號
地面設備中的感應器（Beacons）透過控制電纜與相對應的號誌連接，藉以控制感應器傳輸的電文內容為「停車」、「警告」或「通過」等資訊。於列車行經行車資訊點時，會透過車上設備中的天線與傳輸設備向感應器發送「能源」及「同步脈衝」，對於感應器供電並啟動感應器。感應器再將其所對應的號誌的訊號以電文向車上裝設備發送。車上設備可以透過感測A、B感應器的先後順序，判斷經過的感應器是否與其列車行駛方向相符，僅於感測順序為A、B時，車上邏輯設備才會分析B感測器傳輸的電文，並依照情況作出反應。

自動警報（ATW）功能
列車在收到ATW資訊時，表示盤會亮起紅燈並響起蜂鳴器警告司機員，司機員必須在4秒內按下「確認按鈕」，否則將啟動緊急煞車。司機員必須在規定時間內減速至規定速限（客運列車應在20秒內減速至95km/h，貨運列車應在35秒內減速至55km/h）。在查核車速前10秒，會以紅色閃光通知司機員注意。

自動停車（ATS）功能
列車在收到「停車」電文，車上設備隨即會啟動自動煞車，於車速低於15km/h以下時，司機員可以按下「解除按鈕」解除自動煞車繼續前進。

如果因為運轉需求必須通過險阻號誌，司機員可以在通過險阻號誌以前將車速降至15km/h以下，並按下「指揮按鈕」後，在20秒內以15km/h的速度通過感應器。於按下「指揮按鈕」時蜂鳴器會發出警報，同時計數器會記錄一次。指揮按鈕在按下20秒後會復原，因此如果超過20秒才通過感應器（此時感應器仍傳輸「停車」電文），則會啟動緊急煞車。

使用狀況

日本
日本旅客鐵道（JR）集團屬下的鐵路路線，包括川越線、武藏野線、中央線、成田線、外房線、内房線、八高線、五日市線、鶴見線、上越線等。

其他國家
1878年法国成功研製第一套列车自动停车装置。
1880年俄国铁路开始安装机械式列车自动停车装置。
英国和美国于1920年代，德国于1930年代，日本于1940年代，中国大陆于1950年代相继大量安装列车自动停车装置。
1980年代，自动停车装置在很多国家已成为铁路行车系统中必不可少的保证行车安全的技术设备之一。
台鐵（與AWS同型，目前已經停用。）

相關條目
列车自动保护系统（ATP）
列车自动控制系统（ATC）
列車自動運行系統（ATO）
列車自動警告系統（AWS）
调度集中系统（CTC）
定位置停車裝置（TASC）

参考资料

注释

參考文獻
 台灣鐵路管理局，號誌設備概要，94年10月12日。 
 鍾志成，列車安全防護系統的原理與演進，台鐵季刊369期，頁1以下。 
 公務出國報告資訊網 交通部臺灣鐵路管理局 赴瑞典原廠接受自動列車防護系統教育訓練。 
 公務出國報告資訊網 交通部鐵路改建工程局 列車自動防護系統(ATP)訓練及檢測。 
  Anders Sjoberg, Automatic Train Control, L. M. Ericsson Review 1981, P. 22.

外部連結
香港急行 
铁路科普—列车自动停车装置 

鐵路訊號系統