全年無休的捷運員工：由機場捷運看號誌系統

2016 年 09 月 21 日

PanX 每週單字

「桃園機場捷運力拚今年底前通車。」只要一有桃園機場捷運的相關新聞，這句話常被重點畫記。

桃園機場捷運於 1996 年出生（計畫案通過），小名機捷，除了成長過程乖舛，更讓放羊的孩子叫它一聲師傅（六度跳票預計營運時程），社會大眾提到它也免不了一抹冷笑 —— 若是再跳票一次，難保不會出現「你機捷喔？」之類的日常用語。

但再怎麼說機捷仍是捷運家族的成員之一，而捷運的命脈莫過於「號誌系統」 —— 它掌管捷運如何加減速、進車站；一旦號誌失靈，小則過站、誤點，大則出軌的惡夢都會發生。

機捷正是不斷面對這些狀況，甚至不惜降速以策安全，導致無法達標原訂 6 分鐘班次間距、35 分鐘由北車至機場直達車的驗收標準，而年底通車的允諾，也是在放寬標準的情況下才有望實行。

這一篇文章我們先不論機捷究竟是先天不良（地理環境），還是後天失調（包商問題），而是回到捷運系統運作的最根本概念，分析「號誌系統」究竟對捷運有多重要，又是如何精準掌控列車進出站與指揮各列車的運作狀況呢？

列車們的總司令官 —— 號誌系統

講到台灣捷運的成長史，就得從在1996 年 3 月 28 日通車的木柵線開始說起。經過 20 多年來不斷建設、整頓，北捷至今日載客量達到 200 萬人次的輝煌成績，成爲臺北大眾運輸工具的命脈。

拿 200 萬這數字給剪票員們當一日 KPI，不少人可能會兩手一攤、打包閃人；而捷運班距十分密集，要是有什麼人為失誤，將連帶影響後面班次，若耽誤每位乘客一分鐘，乘上 200 萬倍後的損失將是無可計量 —— 因此如何以自動化的方式有效管理捷運系統，成為維繫捷運運作的要點。

在眾多捷運系統中，前面提過的「號誌系統」更能大幅提升捷運的安全及運作效率，舉凡列車開動、停靠月台，或是兩列車間距的拿捏等等，都能透過「號誌系統」進行協調。目前全世界各國盛行的號誌系統為「號誌通訊式列車控制」（CBTC），而文湖線也是北捷第一個套用 CBTC 的案例。

現行的號誌控制系統即為自動列車控制系統（ATC），下面還可再細分出自動列車保護（ATP）、自動列車監督（ATS）及自動列車操作（ATO）三個子系統，並透過行控中心主電腦交換資訊，以達到即時監控列車資訊。這三項系統分職不同責任，同時彼此相輔相乘，缺少其中一項都可能引發重大失誤。

ATC 系統流程圖。圖片來源：Railway Technical Web Pages

自動列車保護（ATP）系統透過計算坡度及路軌曲度等條件，來制定列車速度。系統主要任務是確保兩列車間的安全距離，可藉由轉徹（變換軌道）、鎖定控制列車的進路。而列車進站後，確保車門、月台門的開關也是它的管轄範圍。

自動列車監督（ATS）系統的運作相對簡單，它負責追蹤、監督各列車行駛狀況以進行調整，並隨時回傳資料給行控中心，讓行控中心人員在有緊急事件發生時能第一時間應變。而當行控中心失靈時，還能透過異地備援行控中心，手動切換控制權，盡可能減少失靈帶來的損害。

自動列車操作（ATO）系統則可把它看成一位技術熟練的虛擬駕駛員，它掌管整台列車包含加減速、轉彎及進站等動作，並在 ATP、ATS 等系統監控下選擇最安全的速度行使；簡單來說，ATP 保護系統是 ATO 操作系統的保姆，而 ATS 監督系統就像老天一樣無時無刻眷顧它們，並在緊急時刻提供完整的資訊及指令。

台北捷運行控中心工作實況。

號誌通訊 vs 傳統電路

在 CBTC 控制系統盛行前，傳統軌道控制是利用電路系統偵測列車位置及傳送速度指令。軌道電路將站與站間的軌道區分成好幾個區間，最小至 15 公尺，最大可到 457 公尺，每個區間的出入口皆有安裝阻抗塔接器（確保訊號能有效率傳播，盡量不發生反射的情況），並透過電纜連接至車站號誌設備室，構成完整迴路。

當列車進入區間時，由於車軸會導電而破壞了迴路，透過系統計算能得出列車所在位置，在知道所有列車的位置資訊後，便能傳送速度指令給各列車，完成適當的行駛路線。

傳統軌道運輸的精確度倚靠區間的大小，區間越小能測得較精密的數據；但裝置架設不易且成本高的特性，加上電子通訊技術的進步，讓 CBTC 逐漸取代傳統軌道控制。

CBTC 僅需在軌道間架設基準點來感測位置，而每個基準點也會有自己的位置資訊。當列車通過時，基準點會透過無線電將資訊傳給道旁控制系統及行控中心，道旁控制系統便會將位置資訊發送至各列車，再由 ATC 系統制定列車行駛速度、進出站等規劃，而基準點因不需倚靠電纜傳遞資訊，比起傳統軌道控制可大量架設，進而提高列車偵測的精度。