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信號系統Signalling system,又稱為「訊號系統」)是指揮鐵路運作的中樞,屬列車自動保護系統的一部分,在控制列車運行之餘,亦採用安全防護保障設計,當偵察到任何不規律情況時,系統會自動令列車停下,確保列車與列車之間保持安全距離;而月台幕門閘門緊急停車掣及車廂內緊急通話器(舊稱緊急警鐘)的操作亦需要與信號系統緊密溝通。

鐵路專用信號組件大致可分為兩類,其一是安裝在軌道旁及沿線設備房的部件;其二是安裝在列車上的裝置。軌道旁和列車上的設備互相協調,以確保列車服務安全可靠,兩者均由電腦控制,包括中央聯鎖電腦、各層級控制電腦、車載電腦、後備電腦等。現時港鐵青衣車務控制中心透過中央監控及通訊系統內的數據傳送系統,掌握信號系統操作情況。

列車信號系統建基於「自動故障保護」(Fail-Safe)的設計理念,一旦出現任何信號不穩情況,所有相關信號設備便會自動進入安全模式,暫停所有相關行駛列車,以策安全。信號系統亦設有後備裝置,一旦發生故障,後備裝置會自動啟動,務求保持列車服務運作。

要注意的是,信號系統不應與自動列車運行裝置(ATO)混為一談,因為信號系統是負責掌管鐵路系統安全,而 ATO 則只會控制著列車運行。

現有鐵路信號系統

系統名稱 使用路綫
SACEM(阿爾斯通)
Advanced SelTrac CBTC阿爾斯通及泰力斯合營[1]
東涌綫機場快綫
SACEM(西門子)[2]
Advanced SelTrac CBTC阿爾斯通及泰力斯合營[1]
將軍澳綫
(包括觀塘綫藍田調景嶺
藍田站後備行車隧道
Block Work(西屋)
SACEM(阿爾斯通)[3]
Advanced SelTrac CBTC阿爾斯通及泰力斯合營[1]
觀塘綫荃灣綫港島綫
SelTrac LS(阿爾卡特)
Advanced SelTrac CBTC阿爾斯通及泰力斯合營[1]
迪士尼綫
Transmission balise-locomotive(阿爾斯通)
Trainguard MT CBTC(西門子)[4][1]
東鐵綫
SelTrac IS(阿爾卡特) 馬鞍山綫西鐵綫
Urbalis 400(阿爾斯通) 南港島綫[5]
VISMMI 輕鐵
CTCS-2(中國境內路段,和利時)
CTCS-3(香港段,和利時)
廣深港高速鐵路[6]

地鐵公司在1996至1998年間於三條市區綫安裝控制列車自動行駛的訊號系統,縮短列車間的安全距離以加密班次。這些鐵路綫沿用的「距離區間」舊信號系統把軌道分成不同區段,同一固定區段不准同時有兩列列車行駛,確保安全。這舊系統缺點是列車與列車之間的距離較遠,浪費了空間及限制了班次提升,另一缺點是部份露天路段的舊信號系統因以銅線傳遞信號,較易受水浸等影響致銹蝕及失靈。

1998年,東鐵引入「列車自動保障系統」(Automatic Train Protection,簡稱 ATP)監控列車安全。該系統可以確保列車與列車之間保持安全距離,而列車亦只能在安全情況下才可前進。2002年,東鐵在列車自動保障系統之上再引入「列車自動操作系統」(Automatic Train Operation,簡稱 ATO),但列車安全仍然由自動保障系統監控,而自動操作系統則負責代替司機控制列車速度,按照預設車速限制而運作,以及確保列車到達車站時停車。當自動操作系統未能如常運作,列車會恢復由司機駕駛,而列車安全,例如最高速度及可否前進,仍由自動保障系統監控,以確保列車安全運作。[7]

在「用心聽‧用心做」計劃下,港鐵公司2014年4月起加強了港島綫觀塘綫荃灣綫東鐵綫西鐵綫下午繁忙時段的列車服務[8];現時港鐵最密班次是平日早上繁忙時段的港島綫,平均每1.9分鐘(114秒)一班車。港鐵本地列車乘客量亦由2007年的9.16億人次,大升逾七成至2016年的15.87億人次,列車總班次增至300萬班[9],引致部分鐵路線信號系統的負荷於繁忙時間已達上限(以荃灣綫為甚)。只有透過提升信號系統,才可全面增加各鐵路線可載客量,進一步提升鐵路服務整體可靠度和效率。

更換信號系統

此章節的主條目是通訊為本列車控制技術
此章節的主條目是鐵路2.0

為加密班次應付人流,港鐵動用33億元替觀塘綫荃灣綫港島綫將軍澳綫機場鐵路迪士尼綫更換信號系統,並於2015年3月批出相關合約(合約編號:3036)予阿爾斯通(Alstom)及泰雷茲(Thales)兩間國際公司合組的「Alstom-Thales DUAT Joint Venture」[10][11][12]。泰雷茲(香港)有限公司為港鐵提供信號系統服務多年,包括西鐵綫迪士尼綫,今次提升工程是公司歷來最大型港鐵項目。[13]

新信號系統採用「通訊為本列車控制技術」(Communications Based Train Control,CBTC),以「移動區間」(Moving Block)原理運作,在確保列車之間有安全距離的情況下加密列車班次,提升載客量。新系統利用現代無線通信技術(Wifi)以列車所發出的信號替代軌道上的固定信號,系統、列車與青衣車務控制中心之間可作無間斷實時雙向溝通,將列車位置及車速等資料傳給中央電腦,透過電腦運算後將信息回傳給列車以維持列車之間的安全距離,不需考慮軌道上的「固定區間」(Fixed Block);較現有「距離區間」(Distance-To-Go)信號系統更有效率,軌道內的空間得以盡用,避免因前車未完全離開區間而浪費可行空間,從而實現加密班次。新系統亦可減少路軌旁的裝置,從而減少維修。為免WiFi信號受到干擾,承辦商將系統保安設計提高至接近國防級別。

荃灣綫港島綫觀塘綫

爲了盡量減低工程期間的潛在風險,考慮到各鐵路綫乘客量、信號系統設備及對乘客影響等因素後,港鐵公司審慎地編排了七條鐵路綫信號系統更換次序。荃灣綫港島綫現有信號系統相近,但觀塘綫信號系統卻截然不同,設計比較獨特及複雜雜,例如其中一段接駁東區海底隧道至將軍澳綫。港鐵決定「先易後難」,首先更換荃灣綫港島綫信號系統,待累積經驗後,才更換觀塘綫信號系統。

荃灣綫在2015年底率先展開工程,該線須加裝新信號設備的現有36列列車已有全數完成改裝。荃灣站長沙灣站於2016年底起在夜間收車後,安排列車以新信號系統行駛,逐步擴大測試範圍和增加測試列車數目;2017年9月,深水埗站中環站亦加入試車,其中過海路段的測試時間會較其他車站稍長。截至2018年10月已完成九成更換工程,目標於2019年完工。

新信號系統正式運作前,必須經過長時間及以循序漸進的方式進行測試,確保運作順暢。測試工作包括車廠試驗段路軌模擬測試、主行車線實地測試等。為減少對列車服務的影響,主行車線實地測試工作會安排於晚上非行車時間進行。現時港鐵在夜間收車後,工程人員利用數十個設備轉換器將道岔及信號燈等設備,由現有信號系統的繼電器轉接至新信號系統的繼電器,並安排列車於該路段行走,而現有信號系統會暫停運作,以測試新系統能否準確地控制列車運作,完成後需將該些設備再次接駁至現有信號系統。

為確保測試不受影響,港鐵制訂保安程序,鎖上設備轉換器,負責測試的工程師須先獲車務控制中心批准,車站站長才會將鑰匙交給工程人員開鎖,然後工程人員以另一條特製鑰匙插入設備轉換器,扭動並維持90秒,系統轉換才算完成。若測試涉及列車行駛,列車操作員更需透過安裝在駕駛室的另一個設備轉換器轉換車上信號系統[14]。一般每晚測試約兩小時,翌日第一班列車開出之前,工程人員會轉換回現有信號系統,在日間繼續提供正常列車服務。

東鐵綫

現時東鐵綫的訊號系統於1998年投入運作,其設計可使用約20年。一般來說,透過適當的日常維修保養,以及更新組件,訊號系統可使用超過20年。在沙田至中環綫工程下,東鐵綫將延伸過海,其信號系統亦有需要提升,以配合沿綫車站安裝月台閘門,同時加強列車班次。合約已經在2012年底批出,預計在完成更換新信號系統(西門子Trainguard MT CBTC,合約編號:1152B)後,東鐵綫將有能力由現時每小時20班車,增加至每小時最多27班車,繁忙時間列車班次可加密至2分鐘一班。

東鐵綫自2015年9月起開展訊號系統更新工程,包括鋪設長達2,000公里的訊號綫等;新信號系統的主行車線實地測試工作已於2016年10月底展開,首階段測試涉及範圍為馬場站附近一帶路段。整個測試工作需時2至3年,2018年3月開展全綫測試,預計第四季將進行最後階段的可靠性測試,令列車與新訊號系統進行磨合,料2019年第一季可以完成所有測試[15]。餘下的屯馬綫亦於2018年起更新現有信號系統(合約編號:1152)。

將軍澳綫東涌綫迪士尼綫機場快綫

將軍澳綫信號系統更換工程將於2019年開展前期工作,預期於2021年完成信號系統提升。

東涌綫機場快綫共用部分路軌,而迪士尼綫則連接東涌綫,三條鐵路綫信號系統提升工程會一併進行;按現時粗略估算,港鐵公司將於2021/22年一併開展此三條鐵路綫信號系統工程的前期工作,預計所有工程可於2026年完成。

在新信號系統下,技術上列車之間的安全距離僅6.25米,最密可95秒一班車,較現時最密約114秒一班快16%,受惠鐵路線可各自增加其運載力約10%[16]。港鐵指此距離視乎列車速度、當時環境等因素而定,由於系統提升工程仍在進行中,現時討論完工後的系統參數是言之尚早。

後備信號系統

目前,荃灣綫觀塘綫港島綫將軍澳綫機場快綫東涌綫(即合併前的地鐵網絡),均利用「綜合後備控制板」(Integrated Backup Panel)作「車站控制」(Station Control)。一旦青衣車務控制中心的中央控制及監察失效,車站仍可以「地區控制模式」(Local Control Mode)來監察列車運作,作為後備運作模式。至於迪士尼綫南港島綫,列車運作的控制以及後備控制均分別設於欣澳站金鐘站,由青衣車務控制中心作中央監察。

馬鞍山綫西鐵綫同樣可以「車站控制」作為後備運作。但東鐵綫方面,則是以中央控制的後備系統作為後備運作,兩者設計不同。現時,東鐵綫另設有一個以人手啟動的後備控制台作為支援,此控制台於2010年增設。倘若數據傳送系統因故障而無法接收或傳送信號系統所發出的數據時,車務控制中心可透過上述的後備控制台,直接與信號系統連繫,而無須經過數據傳送系統。

目前,若東鐵綫的信號系統發生故障時,可以「導行員操作方式」(Pilotman working mode),繼續維持列車服務。期間,車務控制中心會首先派員到沒有信號的路段,將路軌上的路軌轉轍器(俗稱「波口」)固定,讓列車可駛經受影響的路段,由導行員以人手指揮列車通過。

東鐵綫的信號系統將配合沙田至中環綫工程作出更新,提供「車站控制」作為後備運作模式。

相關條目

外部連結

註釋及參考資料

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 訊號系統的核心,包括自動列車控制系統(Automatic Train Control)以及「聯鎖機制」(Interlocking)。自動列車控制系統的壽命一般為 20 年不等,因此不同的行車綫在增加運力的同時,亦會分批改用全新,且以通訊為本方式運作的行車訊號:……,MTR Service Update。
  2. Siemens: Hong Kong (China) Tseung Kwan O Line
  3. 市區綫訊號系統置換工程 Urban Lines ATC replacement,YouTube。
  4. Siemens automates metro for Hongkong,Siemens Global Website(2012年12月21日)
  5. Alstom supplied solutions to the newly opened Hong Kong’s first driverless metro,Alstom Press Centre,2016-12-28
  6. 高鐵香港段訊號系統 Signalling system of eXpress Rail Link,YouTube。
  7. 東鐵列車不停站事故,立法會交通事務委員會鐵路事宜小組委員會,2005年5月
  8. 每周加329班車 港鐵息民憤 指拆凳無助增載客量,蘋果日報,2014年3月19日
  9. 觀塘線「老爺」訊號系統用到盡 管理層思維才是禍首,香港01,2017年8月1日
  10. 港鐵正式批出三十三億元更新訊號系統合約,港鐵新聞稿,2015年3月3日
  11. 阿爾斯通和泰雷兹為香港七條地鐵綫路提供先進的CBTC信號系统,阿爾斯通新聞稿,2015年1月26日
  12. Thales and Alstom to supply advanced CBTC signalling system to Hong Kong’s seven metro lines,Thales Group,2015年1月26日
  13. 明報:港鐵信號系統升級 最密95秒一班 快16% 荃灣線率先最快後年完成,2016年3月29日
  14. 東方日報:雙重後備系統 確保維持服務,2017年11月15日
  15. 將加密班次 東鐵訊號系統提升 將加密班次,香港經濟日報,2018年5月14日
  16. 立法會七題:提升鐵路線信號系統,2016年11月23日
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