自動列車停止装置
自動列車停止装置(じどうれっしゃていしそうち、ATS: Automatic Train Stop)は、日本の鉄道において、信号の現示及び線路の条件に応じ、自動的に列車を減速させる、又は停止させる装置のうち、地上信号方式を採用するものをいう。
この装置の前提となる「信号の現示」については閉塞 (鉄道)、信号保安、鉄道信号機および日本の鉄道信号で説明するものとし、本記事では地上と車両の間の伝達や車両の減速・停止動作に関わるシステムについて説明する。
なお「線路の条件」については2019年現在、「鉄道に関する技術上の基準を定める省令等の解釈基準」において、曲線・分岐・速度を制限している構造物区間・線路終端部・列車の停止を前提に作動する踏切・下り勾配と規定されている。路線や車両の最高速度について同様の機能を持つものもあるが、こちらは法令上の定義には含まれない。
ATSの歴史は過去に発生した鉄道事故と、その教訓による改良の繰り返しの歴史とも言える。
1921年(大正10年) : 東海道線汐留駅 - 品川駅間で磁気誘導式のATS試験。
その後、横浜線や福知山線でも別方式の試験が行われる。
1927年(昭和2年) : 東京地下鉄道(現在の東京メトロ銀座線)が、日本で初めてのATS実用運用路線として開業。打子式。
1941年(昭和16年) : 山陽線網干駅列車衝突事故。
この事故を契機に、東海道・山陽・鹿児島線で連続コード速度照査式ATSの設置工事を開始したが、空襲により爆撃を受け受信機が全損したため頓挫する。
また、戦後すぐに関門トンネルを挟む幡生駅 - 門司駅間9.8 kmを部分完成させ、車上装置を4両に搭載し試験を開始したが、GHQからの命令により中止となる。
1954年(昭和29年) : 山手線・京浜東北線でB形(軌道電流式)車内警報装置を使用開始。
その後、B形車内警報装置は東京・大阪の国電区間に設置される。
1956年(昭和31年) : 参宮線六軒事故。国鉄が全線に車内警報装置を設置決定するきっかけとなる。
1960年(昭和35年) : 12月4日、都営地下鉄1号線(現在の浅草線)開業。相互乗り入れの京成押上線とともに軌道電流式ATS(1号型ATS)を採用。
1962年(昭和37年) : 5月3日、三河島事故。国鉄が全線に設置中の車内警報装置に非常制動タイマーを付加して「自動列車停止装置 (ATS) 」とするきっかけとなる。
1964年(昭和39年) : 名古屋鉄道新名古屋駅構内で列車追突事故が発生。これを機に私鉄では初となる速度照査機能付ATSが翌1965年に設置される(後述)。
1966年(昭和41年)
ATCを導入済みの東海道新幹線を除く国鉄全線にATSが設置される。(三河島事故などの教訓から)
名鉄常滑線大江駅・京阪本線蒲生信号所・近鉄大阪線河内国分駅と、大手私鉄で立て続けに列車衝突事故が発生。
1967年(昭和42年)
前年の事故を受け、運輸省が大手私鉄などにATS設置を指示(昭和42年鉄運第11号通達)。
新宿駅構内米軍燃料輸送列車事故。国鉄はこの事故を契機に、場内信号直下にATS-S直下地上子を新設。
1968年(昭和43年) : 御茶ノ水駅追突事故。警報維持装置を設置しATS確認扱いを2段階化、ATS確認扱い後の注意喚起機能(確認ボタン押下後もチャイム音が鳴り続ける)を追加する。
1974年(昭和49年) : 関西本線でATS-Pを試験運用。多変周地上子式で現行とは異なる。
1984年(昭和59年)
山陽本線西明石駅列車脱線事故。これを機に、現在のATS-Pの原型であるトランスポンダを用いたH-ATS開発を決定。
1986年(昭和61年) : 山陽本線西明石駅ほか3駅にトランスポンダ式H-ATS(現在のATS-P)が設置される。
1988年(昭和63年)
12月1日 - トランスポンダ式の全面ATS-Pを京葉線で供用開始。関西線変周式ATS-Pは中断されており、H-ATS→ATS-P'と呼ばれていたのを正式にATS-Pとした。
12月5日 - 東中野駅列車追突事故。JR東日本がATS-P換装計画の拡大・前倒しを表明。運輸省が国電区間(ATS-B区間)など錯綜区間のATS-P換装を指導。
1989年(平成元年)
飯田線北殿駅列車正面衝突事故・阪和線天王寺駅衝突事故と、既存ATSの弱点を突いた事故が多発する。
JR東日本・JR東海が、JR各社の委嘱を受けたATS-S改良のATS-SN開発。全JRに即時停止地上子123 kHzを追加、警報直下地上子を換装。JR東海はさらに車上時素式速度照査108.5 kHzを開発、ATS-STと呼ぶ(1990年12月20日から使用開始)。ST仕様はJR東海以西のJRとJR貨物(車上装置)に普及。
1990年(平成2年)
JR東日本・JR西日本でATS-Pの整備を順次実施。
運輸省から中小鉄道事業者に対しATSの整備促進を指示。
1997年(平成9年) : 中央線大月駅スーパーあずさ衝突転覆事故。ATS電源のハンドル投入式改造中に未改造車の誤出発を止められず
2000年(平成12年)
JR東日本がATS-Psを開発。
京福電気鉄道越前本線列車衝突事故。京福は翌2001年にも列車衝突事故を起こす。
2002年(平成14年) : 国土交通省から中小事業者に対し補助金を交付してATSの整備を指示。
2005年(平成17年)
土佐くろしお鉄道宿毛駅衝突事故。この事故を受け、国土交通省は終端防護用ATSの緊急整備を指示。
JR福知山線脱線事故。この事故を受け、国土交通省は曲線等速度超過防止用ATSの緊急整備を指示。
2006年(平成18年)
3月:国交省令鉄道技術基準改定。安全設備設置選択を各鉄道事業者自身の責任で行うことを明記し、不設置理由として「行政指導がなかった」とは言わせない規定に改め、基準も機能規定化を図った。
6月 : JR東海がATS-STをすべて安全性の高い停止位置基準車上演算型ATS (ATS-PT) へ換装することを発表。保安コードはJR7社共通仕様とし、福知山線脱線事故を機に、JR西日本特認コードだった車種別の「本則+α加算」や、新設の「路線最高速度」などを7社共通コードに採用するなど補強を行い、数年で換装を完了した。
ATSの種類は、信号と連動して働く衝突防止のATSと、信号と独立して働く過速度に対するATSに大別される。また、運転上の取扱い方法についても、以下のように2つに分けることができる。
停止信号に近づいたときに警報を発し、乗務員が警報に応じた所定の取扱をしない場合に列車のブレーキを動作させる装置。(国鉄B型・S型)
乗務員が信号に従った運転取扱いを行っている場合はその運転に介入せず、乗務員の(体調不良、錯誤、故意など理由を問わず)異常な取扱いが行われた場合にだけ介入して列車のブレーキを動作させる安全装置。
ATS装置には様々な構造があり、同一路線でも別の装置が併用・機能分担されている場合がある。以下に、その構造と分類を概説する。
列車の制御情報を地上から列車(車上)に伝える方式には、制御情報を連続的に車上に伝える「連続制御」、地上子など1点で情報を伝える「点制御」の2種類がある。この区別は情報の伝達に関するものであり、受けた情報に基づく速度照査の方法とは異なる。「点制御」の場合にも、速度照査に関して地上子から受けた情報を即時に照査する「点照査」の方式と、地上子からの情報を記憶して連続して照査する「連続照査」の方式がある。
制御情報を伝達するため、ATSは地上装置と車上装置によって構成されている。
地上装置とは地上に設置される、信号機の現示や速度制限などの情報を列車に送る装置であり、車上装置とは車両に搭載される、地上装置が送った情報を受け取り、条件によって自動的にブレーキを動作させる装置である。列車の速度がある値を超えた時に自動的にブレーキを動作させる機能を速度照査機能(速照)という。
地上装置と車上装置の違いによって、ATSは以下のように分けることができる。
打子(うちこ)式
信号に連動する線路上のトリップアーム(可動打子)で、機械的に列車のブレーキコックを操作する方式。(点制御)
線路上に置かれた「地上子」を用いて、電気的に点で列車へ情報を送る方式。(点制御)
レールに流した信号電流を用いて、電気的に列車へ情報を送る方式。(連続制御)
実際には、同じ制御方式でも地上子やレールに流す信号の周波数や電文(コード)地上子の設置場所などが事業者によって異なるため、さらに細かく分けられている。地上、車上ともに信号の周波数などを含めた方式が一致して初めてATSがシステムとして有効になる。ATSの持つ「地上から列車にブレーキを動作させる」仕組みを利用したものとして、踏切防護装置、曲線速度制限装置、分岐器速度制限装置が存在する。
軌道回路式とは、左右2本のレールを伝送線とし閉塞区間終端から入り口に向けて送った信号電流を車軸が短絡することで閉塞入り口には信号電流が届かなくなり、地上では在線を検知して停止信号となる回路(軌道回路)を利用して、車上では車軸より前に取り付けられた受電器で信号電流を受信することで、地上から車上に情報を送る方式である。連続制御可能であり、信号現示の変化に対しての追従性が良い。
軌道回路に流す信号電流の種類により商用周波数軌道回路、分倍周軌道回路、AF軌道回路、と分けられる。地上から車上に情報を送る方法としては、
地上側で一定時間信号電流を遮断し、車上側では信号電流遮断を検知し、遮断時間で情報を識別する(ATS-B、1号型ATSなど)
AF軌道回路で各信号現示に対応した周波数の信号電流を流し、これを受信する(西武ATSなど)
AF軌道回路で、一定周波数の搬送波を各信号現示に対応した変調周波数で変調した信号電流を流し、これを受信する(阪急ATS、アナログATCなど)
AF軌道回路でデジタル信号を流し、これを受信する(C-ATSなど)
がある。
情報を受け渡すための地上装置一般。動作原理により変周式、トランスポンダ式などがあり、これを基準に制御する場合が「点制御」となる。ただし、「点制御」で受信した速度制限値などのデータを記憶して参照する場合には点制御でも「連続照査」「連続参照」となり、単純な「点照査」に比べ保安度は高まる。
変周式とは、車上受信器である車上子が、特定の共振周波数を持つLC回路で構成される地上子の上を通過すると、電磁結合により車上子の発振周波数が地上子の共振周波数に引き上げられるので(これを変周作用という)、この周波数を車上装置のフィルタ回路で検出して地上情報を得る方式をいう。地上子の共振周波数は各々の信号コマンド(信号に対応した指令)に対応づけられており、単変周地上子においてはLC回路の開閉による共振の有無で、多変周地上子においては各信号コマンドに対応した共振周波数のLC回路に切り替えることで、車上に情報を送る。
日本国有鉄道が開発したATS-S形では、車上側では車上子を含む共振回路により常時発振周波数105 kHzを発信している、その出力の一部はフィルタ回路(105 kHz近傍の周波数しか通過できないバンドパスフィルタ)を経由してリレーを扛上させている。地上子は、内部がコイルとコンデンサが直列接続された共振周波数130 kHzのLC共振回路で構成されており、その共振回路に地上子内蔵の制御リレーもしくは地上子制御用のリレー箱を介してケーブルが信号機の制御用継電器と接続されている。
地上子が不動作時(信号機が停止信号以外)には、地上子制御リレーが扛上して地上子の共振回路が無効化されているため、車上子による相互誘導による発振周波数の引き込み(変周作用)は起きず、車上子の発振周波数は105 kHzのままであるが、動作時(信号機が停止信号)には、地上子制御リレーが落下して地上子のLC共振回路が構成され、車上子の発振周波数が地上子の共振回路に引き込まれて105 kHzから130 kHzに変化する。この時、車上子からの発振出力はフィルタ回路を通過できないためリレーが落下し、停止情報をベル鳴動および表示器の赤色灯で伝える。
元々は共振周波数が1種類だったことから、これを特に「単変周」と呼んだが、現在 2017年10月では電気検測車の車上からの地上子良否検査を可能にするため、地上子制御用リレー箱内の制御ケーブルにコンデンサ(外付コンデンサ)を接続して、地上子制御リレーが扛上し短絡されている不動作時の共振周波数を車上装置のフィルタ回路を通過する周波数である103 kHz付近とすることで、車上計測を可能にしている。
その後、改良された地上子は複数の共振周波数を持たせる共振回路構成になり(これを多変周と呼ぶ)、共振回路の共振周波数に応じて地上子からの信号コマンドを送るシステムとなった。いずれも車上子の単独発振周波数の変化または、後述する脱変周式では複数の周波数を車上子から送出し、特定周波数の上昇を検知して地上子の情報を得る。
京王電鉄、小田急電鉄、東武鉄道などの信号ATSがこの多変周方式で、東武ATS (TSP) は周波数の一部をパターン発生地上子に割り当てている(信号ATSとは別に過速度・過走防止ATSがある)。
最近の分類では意味の薄れた「多変周 - 単変周」を避け「多情報 - (単情報)」と整理されている。またATSシステムとしては多数の変周周波数を使用しても、単機能地上子として1周波数ということもある。
JR西日本が開発したATS車上装置であるATS-SW2形は脱変周式と呼ばれる共振周波数検出方式を採用しており、スペクトラム拡散方式により、車上装置から車上子にATS地上子で使用されている共振周波数帯域の複数の周波数を常に送信しており、車上子と地上子が電磁結合すると、地上子では共振電流が流れ、車上子では地上子から発信される共振周波数の信号スペクトルの受信レベルが上昇して、それをFFT方式によるスペクトル解析で共振周波数帯域の複数の周波数ごとの信号スペクトルの受信レベル変化によるピーク周波数を検知して共振周波数を検出している。
トランスポンダ(地上子)とは、鉄道ではデジタル情報送受地上子のことで、送信機能のみのものも含めて呼んでいる。ATS-P形で知られる様になったが、それ以前にも新幹線には多数使われている。元々はトランスミッタ(送信機)とレスポンダ(応答機)で構成される通信機器のことであり、問い合わせに対して応答するもの、もしくは中継器を指していて、多くの情報を高品質と高速度で伝達する機能を有している。
トランスポンダ式地上子を使用している、ATS-P形の基本的な地上設備は、符号処理器 (EC) と中継器 (RP) と地上子で構成されており、地上子と車上子との間の送受信に使用される周波数(搬送波)は、有電源地上子又は無電源地上子から車上子に送信する際は1708 kHz、車上子から有電源地上子に送信する際は3000 kHz、車上子から無電源地上子に送信する際は245 kHzを使用しており、変調方式はFSK変調(Frequency Shift Keying : 周波数偏移)を使用している。通信方式は双方向での情報伝達が可能なよう二重通信方式を使用しており、64 kbpsの伝送速度で、HDLCのフレーム構成に準拠した電文構成により、1フレームあたり88又は96ビットのデジタル信号が、繰り返し伝送されている。また、地上装置と車上装置の間では、そのデジタル信号を一旦変換(変調)してから、送受信を行うため、その変換手段としてモデムを使用しており、その変調器 (MOD) と復調器 (DEMO) を使用して、送信の際では、変調器にデジタル信号を入力して変調波を出力させ、受信の際では、復調器に変調波を入力してデジタル信号を復元させることにより、情報を得られるようになっている。
列車の速度を計測し、その速度が許容された速度の範囲内であるか否かを照合することを速度照査(そくどしょうさ)と言う。
列車が線路上の2点を通過するのにかかった時間から速度を計測する方法を時素式と言う。計測を地上側で行う方式(地上時素式)と車両側で行う方式(車上時素式)がある。速度を客観的に測定することができる点で優れているが、原理的に「特定の地点において制限速度を上回っている場合に停止させる」以外の機能を持たせることができない。2019年現在も多くの事業者で使用されているが、パターン照査を導入するために演算式へ移行ないし併用する事業者が増えている。
地上側に設置された列車検出装置でタイマーを起動して一定時間停止地上子を有効にし、この間に列車が停止地上子に到達した場合に列車を停止させる。常時有効な停止地上子を配置することで絶対停止機能を兼ねることができる点で優れているが、地上子に電源が必要である。1960年代に伊豆急行が採用したほか、国鉄分割民営化後にはJR東日本・JR北海道・JR貨物でも採用された。
2基一対の地上子を車上子が通過する時間を車両側で計測し、一定時間以下であった場合に列車を停止させる。地上子の電源を省略できる点で優れているが、その性質上0 km/hの速度照査が不可能であるため速度照査そのものには絶対停止機能を持たせることができない。1960年代に名古屋鉄道が採用したほか、国鉄分割民営化後にはJR東海・JR西日本・JR四国・JR九州でも採用された。
地上側から車両側へ制限速度に関する情報を送信し、車両側が保有する距離や速度に関する情報と照らし合わせて列車を減速または停止させる方法。連続的な照査、さらには制限速度を運転曲線に従って徐々に下げるパターン照査が可能である点や、常用制動機能を付加することが可能である点で優れているが、車両側の距離や速度に関する情報は基本的に車軸の回転から得るためあくまで理論値である。1960年代に東京急行電鉄・京浜急行電鉄・京成電鉄が採用したほか、1980年代以降にパターン照査を導入した事業者は、すべてこの方式か、あるいはこの方式との併用である。
ATSが導入される前は、「車内警報装置」(車警)という自動列車保安装置が使用されていた。この装置は文字通り「警報」を発生させるのみであり、自動的に列車を停止させる機能はなかった。また、かつて東京・大阪・名古屋の各地下鉄の一部路線で使用していた「打子式ATS」についても述べる。
日本国有鉄道では、線区によってA形、B形、C形の3種類の車内警報装置が使われていた。これらのうち、B形はATS-B形に、C形はATS-S形へと発展した。
東海道本線の全区間に1960年までに導入を完了した。
方式はAF軌道回路式で、1300 Hz の搬送波に 20 Hz(進行・注意信号)または 35 Hz (停止信号)を振幅変調した電流をレールに流し、車上の受電器で受信する。列車は通常時は 20 Hz の信号電流を受信し、車内の表示器にはそのことを示す白色灯が点いている。注意信号を現示している信号機を通過すると 35 Hz を受信し、車内の表示器には赤色灯が点灯するとともにベルが鳴る。また、停止信号を冒進し、信号電流が受信されなくなった時は赤色灯が明滅しブザーが鳴る。運転士が確認ボタンを押すとベルまたはブザーが鳴り止む。
1954年の山手線・京浜東北線を皮切りに東京や大阪の電車線区間で使われた。方式は#B形(軌道電流形)・S形(地上子形)(ATS-B形)を参照。
東京急行電鉄においても、1957年11月の東横線を皮切りに軌道線を除く全線に導入された。
主に信号方式が非自動の区間で使われた。方式は#B形(軌道電流形)・S形(地上子形)(ATS-S形)を参照。
京阪神急行電鉄(現在の阪急電鉄)で1963年に使用開始。車内に信号機の現示を表示し、制限速度を超えた場合に警報が鳴動した。これを元として阪急形ATSがつくられた。方式は前述のA形と同様のAF軌道回路式(ただし使用している周波数は異なる)。
国鉄・JRでは実用として使用されたことはないが、打子式ATSが1927年に東京地下鉄道(現在の東京メトロ銀座線)の開業時に採用された。
このシステムはアメリカ・ニューヨーク市地下鉄やドイツ・ベルリンSバーンで同種のシステムが導入されていたのを参考に導入されたもので、実用的なものとしては日本で最初に採用されたATSである。
帝都高速度交通営団(現在の東京地下鉄)丸ノ内線・大阪市交通局 (現在のOsaka Metro)(大阪市営地下鉄御堂筋線・四ツ橋線・4号線(中央線))・名古屋市交通局(名古屋市営地下鉄)東山線でも採用されていた。日本国内の地下鉄路線においてこのタイプのATSを使用していたのは、全て第3軌条方式の集電システムを使用していた路線であった。
線路の脇に設置されたトリップアーム(可動打子)を地上子、台車下部の軸箱付近に設置されたトリップコックを車上子として用いる。トリップアームは閉塞信号機のほぼ直下にあり、信号機が停止現示の時にアームが立ち上がり、その状態で列車が通過するとアームがトリップコックに当たる。トリップコックはブレーキ管に接続されており、これが開かれて減圧するため非常ブレーキがかかる。列車が在線している区間の閉塞信号機と、その1つ手前の信号機が連続して停止現示を示す「重複式」とすることで2個目の停止信号手前で停止する仕組みとなっている。なお、ブレーキ管減圧後、トリップコックレバーは自動的に復帰する。
停止信号現示以外に警戒信号現示でもトリップアームが立ち上がる路線もあった。その場合、警戒現示が続いていても、列車が手前のある地点を通過してから一定時間後にトリップアームが下がるように設定されていた。つまり、列車が警戒信号に従って徐行していれば、トリップアームは既に下がっていて、そのまま通過できる。トリップアームが下がる前に進入すれば速度超過と判定されて非常ブレーキがかかる。簡潔な方法ながら確実な速度照査を行なっていた。
大阪市営地下鉄(当時)では1号線(御堂筋線)の混雑緩和を目的として建設された2号線(谷町線)東梅田-谷町四丁目間開業の際(1967年3月)にWS-ATCが導入されて以降、新規開業線区では全てATCが導入されるようになった。さらに既開業線区についても1970年の大阪万博開催に伴う輸送力増強策の一環としてまず1969年12月に中央線で、続いて1970年2月に御堂筋線で打子式ATSの使用停止・撤去とWS-ATCへの全面切り替えが実施された。最後に残った四つ橋線も1972年11月9日の玉出 - 住之江公園間がWS-ATC設置で開業するのに合わせて既開業区間にもWS-ATCを導入して打子式ATSが使用停止・撤去され、これをもって大阪市電気局による1号線開業以来の打子式ATSが全廃となった。
これに対し、単純機構ながらも高い信頼性を持つことから、営団地下鉄(当時)銀座線・丸ノ内線では1990年代まで、名古屋市営地下鉄東山線では2000年に入ってからも打子式ATSの使用が続けられていた。しかし、物理的手法の限界からスピードアップ時の安全確保に対応することができず、銀座線では1993年(平成5年)、丸ノ内線では1998年(平成10年)に使用を終了している。
名古屋市営地下鉄東山線が2004年(平成16年)で使用を終了したことにより、日本の鉄道事業法や軌道法に基づく鉄道で、この方式を用いたATSは全てATCに置き換えられ消滅した。
日本国有鉄道・JRグループ(一部の私鉄を含む)で採用されたATSには、下記のような種類がある。また、これらの路線を引き継いだ第三セクター鉄道についても、多くの場合は同様のATSを使用している。
いずれの方式も、ATS設置以前に使われていた車内警報装置に、5秒以内に確認操作をしなければ非常ブレーキがかかる機能を追加したものが元となっている。
B形は主に国電区間で用いられた方式で、商用周波数を利用した送電電流を2本の線路の間に流して軌道電流として用いる。B形は制御点に列車が到達したことを接近リレーで検知して、通常は流れ続けている軌道電流を一定時秒停電することにより、「停止信号接近」の情報が地上から車上へ伝達される。
S形は国電区間以外の線区で用いられた方式で、線路の線間に設置された「地上子」と、車両に設置された「車上子」の組み合わせによって構成されている。S形は「変周式」であり、車上の発振周波数が(車上子コイルを通じて)地上子の共振周波数に引き上げられることにより、「停止信号接近」の情報が地上から車上へ伝達される。国鉄が試験を行っていたC形の改良型だが機能の面での違いはなく、真空管を使った回路からトランジスタを使った回路に改良されている。
S形の場合、停止現示の信号機の600 m手前に設置されたロング地上子(130 kHzを発振する)を通過すると運転台において警告音(ベル)が鳴り、そこで運転士が5秒以内にブレーキをかけて(重なり位置にして)、確認ボタンを押すとチャイム(いわゆる「キンコン音」、一部の車両は電子音のタイプもある)に変わる(実際にはチャイム音はベル音とともに鳴り始める。ATS-S型の電源投入時やATCからATS-S型に切り替える時にもベル音とチャイム音が鳴動する)。
また、地上タイマー式の速度照査機能も存在する。これは、1つ目の地上子を通過と同時に地上装置のタイマーを起動、一定時間後に2つ目のロング地上子の電源が切れる。このため、一定時間以内に通過(=速度超過している)した場合には運転台の警報が鳴る。(ATS-SNではロング地上子を即時停止地上子に置き換えている)
B形の場合は、上記の「ロング地上子を通過」を「軌道電流停電を検知」と読み替えるのみで、あとはS形と同じである。
この確認作業をしない場合、列車は自動的に非常ブレーキがかかる。しかし、私鉄に出した運輸省通達では必須とされた速度照査機能がなく、いったん確認作業をしてしまうと、それ以降は停止信号を通過しても非常ブレーキがかからないという欠点がある。実際、ATS確認作業後の運転扱い誤りが原因の重大事故が幾度も発生し、国鉄は何度かの改良を加えたが、根本的な改良はATS-Pまで持ち越すこととなった。
2009年(平成21年)現在では、B形の区間は全てATCまたはP形に換装され、S形の区間はP形を追設、あるいは即時停止地上子 (123 kHz) や時素式速度照査地上子対 (108.5 kHz) による非常制動を付加したSx形などに改善された(旧来のS形をそのまま含んでSx形を構成している)。
警報機能のみのS形に、全JRが即時停止機能を追加し、さらにJR東海以西の各社とJR貨物で時素式速度照査の機能を追加した方式。
即時停止機能は、確認ボタンを押して警報を解除しても、停止現示の絶対信号機直下の地上子を通過(信号冒進や誤出発)すると即座に非常ブレーキをかける機能である。車上時素式速度照査機能は、二対の地上子対通過時間を車上タイマーと比較して速度照査し、速度超過時には非常ブレーキをかける機能である。
ATS-S改良形はJR各社で呼び名が異なり受信機が異なるものもあるが、北海道旅客鉄道(JR北海道)と東日本旅客鉄道(JR東日本)はSN、東海旅客鉄道(JR東海)はST、西日本旅客鉄道(JR西日本)はSW (SW2) (車体表記はS)、四国旅客鉄道(JR四国)はSS(SS II)(一部車体表記はSS)、九州旅客鉄道(JR九州)はSK (車体表記はSK)、日本貨物鉄道(JR貨物)はSFと呼ばれている。SN形には即時停止機能のみが追加されているが、それ以外にはSNの即時停止機能に加え車上時素式速度照査機能(2つの地上子の間を0.5秒以内で車上子が通過すると非常ブレーキが作動する)が追加され、さらにST形には列車番号送出機能が追加されている。また、SW形ではST形から列車番号送出機能を省略して車上装置を設計し直したもので、このSW形がほぼそのままSK形、SS形となった。SF形は当初はSN型機能だったが後日、車上に時素速照ボードを追加してST形に対応した。またロング地上子と絶対信号機直下の即時停止地上子の変周周波数は130 kHzと123 kHzで共通で互換性があり、車上子の常時発振周波数はSNの105 kHzの他は103 kHzとしている。これは車上時素式速度照査機能を追加したための措置で、速度照査区間にSN形やS形の列車が乗り入れても、車上速度照査用の地上子の変周周波数にST・SW・SS・SK・SF形は反応するが、SNやS形は常時発振周波数帯域のため、反応しない。また、車上時素式速度照査機能は分岐器の速度制限にも対応できるようになっている。