列車自動停車系統

**列車自動停車系統**（英語：Automatic Train Stop，縮寫：ATS），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「強制把行駛中的列車停止的裝置」，以保障列車可於點亮紅燈的鐵路號誌機前停下。它廣為各類鐵路使用，跟自動列車警報裝置（AWS）雷同。

在中國大陸的自動停車裝置以 ZTL 型自動停車裝置（類似 AWS）和 ZTS 型自動停車裝置（類似 ATS）為主，名稱不同，原理類似。

## 運作原理

自動列車停止裝置的原理，是當列車經過訊號發射器時，超過訊號所容許的速度，甚至冒進停止訊號的情形，此時 ATS 會啟動列車上的緊急制軔，將列車停下來，避免發生事故。

## 日本鐵路公司所用的 ATS

### ATS-S 型（地上發射器型）

現時最基本的 ATS 為 ATS-S 型，此形式在每個訊號燈前若干距離，均會設一個可變頻的訊號發射器。發射器一般會發出 105/103kHz 的訊號，示意前方為可前進的訊號。當前方訊號燈為紅燈（險阻）時，發射器就會自動發射 130kHz 的訊號，列車通過時，訊號會傳送至「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軔將列車停止。

除保障列車避免冒進紅燈（險阻）訊號外，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訊號收發器，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 訊號，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 的警報訊號。若列車在預設時間值內通過第二收發器（表示車速過高），訊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，在通過顯示停止的絕對號誌機並設的即時停止地上子（衝燈或誤出發）的瞬間，便會施行緊急制軔。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軔。

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），四國旅客鐵道（JR 四國）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 秒以內通過 2 個地上子間便會施行緊急制軔）。而 ST 形亦設列車番號送出機能。另外為了簡化車上裝置的設計，SW 形比 ST 形省去了列車番號送出機能，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訊號為 130 kHz 與 123 kHz 且兩者通用、車上子持續發出的訊號除 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**（東海管內如不切換到 ATS-P 則只有絕對停止功能），JR 西日本為 **S**，JR 四國為 **SS** 或 **S**，JR 九州為 **SK**，JR 貨物為 **SF**。

* * * *

### ATS-P 型（數位傳送制軔曲線型）

ATS-P 為較新型的 ATS 裝置，此裝置引入「可前進距離」（Distance-to-go）的原理，車上裝置會自動在紅燈前計算一條制軔曲線，讓列車在任何速度均可及時實行制軔，並在紅燈前停下。

ATS-P 由一組訊號發射器組成，大約分佈於閉塞訊號燈前的 30、85、180、600 公尺及入站訊號燈前的 25、50、85、180、280、600 公尺軌道上。這些發射器與 ATS-S 型所使用的不同，它們可處理及傳送大量訊息。各發射器均可發出其位置與前方訊號燈的距離值、與下個發射器的距離值、訊號燈類別、訊號示象、曲線或道岔退速等的訊號電碼。

當前方訊號燈為紅燈時，閉塞區間內所有發射器便會開始發射有關前方訊號燈的距離值，此時如列車通過最遠的 600 公尺發射器，車上裝置便開始計算制軔曲線。車上裝置會隨列車位置不斷更新制軔指示速度，並即時檢查列車速度。當列車速度接近指示速度時，裝置會以警告燈號及聲音通知駕駛員施行更大制軔；超速時裝置會自動施行常用最大制軔將列車停止。而其餘的發射器就用來更正位置，或當訊號示象轉變時通知車上裝置停止並取消計算制軔曲線。

#### 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→地上發射器的傳遞訊號機能也就省略了。初期無電源地上發射器只載有 1 個訊號指令；不過，現在可以支援最多 5 個的訊號指令。

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。

##### 設置區間

* 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
* 內房線
* 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 - 橫川站間、篠ノ井站 - 長野站間
* 篠之井線（姨捨站至桑之原訊號場構內除外）
* 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軔。
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）

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「同步脈波」，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訊號傳遞。

* 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「同步脈波」，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、內房線、八高線、五日市線、鶴見線、上越線等。

### 其他國家

* 1878 年法國成功研製第一套列車自動停車裝置。
* 1880 年俄國鐵路開始安裝機械式列車自動停車裝置。
* 英國和美國於 1920 年代，德國於 1930 年代，日本於 1940 年代，中國大陸於 1950 年代相繼大量安裝列車自動停車裝置。
* 1980 年代，自動停車裝置在很多國家已成為鐵路行車系統中必不可少的保證行車安全的技術設備之一。
* 台鐵（與 AWS 同型，目前已經停用。）

## 相關條目

* 列車自動保護系統（ATP）
* 列車自動控制系統（ATC）
* 列車自動運轉系統（ATO）
* 列車自動警告系統（AWS）
* 中央控制行車（CTC）
* 定位置停車裝置（TASC）

## 註釋

## 參考文獻

* 台灣鐵路管理局，號誌設備概要，94 年 10 月 12 日。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 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。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 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。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 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。 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Anders Sjoberg, Automatic Train Control, L. M. Ericsson Review 1981, P. 22. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

## 外部連結

* 香港急行 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 鐵路科普 — 列車自動停車裝置 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）