[分享] 號誌升級伏筆？解析臺鐵行控4.0計畫

[ELYC1x (慢活烏龜)]

零. 臺鐵行控4.0懶人包

    簡報資料：https://www.rd.ntust.edu.tw/var/file/45/1045/img/296996097.pdf

    1. 緣起：6432普悠瑪事故
    2. 主要目標：防止列車超速、冒進號誌、進路錯誤、衝撞、工安事故
    3. 遠期目標：應用於提速後的東部快鐵系統
    3. 內容：以「多元通訊」為架構的「主動列車控制設備」
    4. 特色：車載號誌、即時雙向通訊、精確定位、後台設定臨時速限......等
    5. 作為：先進行支線測試，成功並取得第三方認證後再轉至挑選的東幹線示範段測試
             ，依據測試成果及最終系統架構，訂定規章制度、SOP，最終希望應用於東
             部快鐵(納入綜合規劃報告中)。
    6. 進度：初步建置於內灣/六家線上，路線長約11km，包含新竹、北新竹、千甲、新
             莊、竹中、六家等6座車站(含新貨)及實車ED824、ED812，去年6~8月有進行
             過夜間密集測試，但不曉得何時有辦法取得認證。
             若有誤再麻煩指正

    相關影片可搜尋馮輝昇副局長臉書之公開貼文，FB關鍵字：行控4.0，該影片為「非公
    開」性質，為求慎重不方便貼連結。可看0:56(列控平台)、1:21~1:57(實車測試)。


一. 四大特色：
    https://i.imgur.com/sIxWEpZ.png

    1. 即時通訊：

       臺鐵現行半間歇式ATP(間歇接收資料、連續監控車速)的架構下，列車只能藉由離
       散的感應子單向讀取移動授權及路線資料，其餘操控指令來自目視道旁號誌，或
       車站運轉員、調度員行調電話口頭指示。

       新系統利用無線通訊方式，讓列車能不間斷地雙向與號誌、行控系統溝通，可打
       破感應子的限制、視力的限制，也可減少透過人為語音傳達臨時通知。

       本特點可看作是升級成CBTC系統的指標，也是升級成ETCS Level 2的要項(ERTMS轄
       下有明確定義的GSM-R頻域，但我國尚無明確規範，目前是向NCC申請，可採4G、鐵
       路專網或5G等多重通訊方式，傾向納入5G)。

    2. 連續監控：

       列控平台經道旁光纖、基地台天線連續傳送即時及前方的速度碼、號誌條件給車輛
       ，再藉MMI顯示給司機，並利用定位系統、速度偵測器、地上感應子交互檢查列車
       位置、車速，以確保超速、冒進等違章行為不會發生。

       降級模式一：斷訊0.9s，限速60kph。
       降級模式二：關閉系統，限速25kph。

       通訊網路與號誌連鎖介接，類似歐規Radio Block Center的定義。連續主動介入列
       車狀態監控及給予移動授權，則為美規Positive Train Control(PTC)的定義。
       註1&2

    3. 精準定位：

       裝置車載GPS，將列車座標上傳至列控平台，與資料庫內的平縱面線形(速限)、股
       道配置(道岔、進路)、號誌設備(中途閉塞、進出站燈號)座標資料比對，以便實現
       連續而非間歇離散的監控、指令。

       收訊不佳的地下、隧道段，則以姿態偵測器(陀螺儀)與速度偵測器與地上感應子交
       互檢核，取代GPS。

       既有計軸器、軌道電路於新系統上線後，當作備援，不會拆收。此策略符合ETCS定
       義，ETCS Level 2車輛仍能夠在Level 1環境下運轉的條件，但實際上應該是怕麻
       煩、怕新系統故障？

    4. 車載號誌：

       新加裝人機介面(MMI，類似平板電腦)於駕駛臺，可顯示當下與前方的速限及號誌
       條件、即時列車位置、列車前後軌道線形與配置、臨時注意事項通知等。

       車載號誌除了是提速至160kph必需的配套外，也是ETCS Level 2的要項，


二. 行控4.0要素

    1. 列控平台：

       裝設於各車站(不限於有辦行車業務)，上與綜合調度所(未來為第三代行控中心)
       CTC介接，可得知調度指令，不一定需語音通話；旁與軌道、號誌資料庫相連；下
       由道旁設備與路線上各列車保持聯繫，甚至可直接調閱每班車即時的行車紀錄器
       影像(車前展望)及月台監視畫面。

    2. 車載平台：

       裝設於列車上，由MMI與司機員溝通，並與列車動力、軔機系統介接，必要時直接
       介入列車控制，切斷動力、啟動電/氣軔，與現車載ATP雷同，速限以內不會主動
       干涉司機員的加、減、定速，故仍屬GoA1等級，非自動駕駛。

    3. 道旁設備：

       各站列控平台、號誌連鎖設備以光纖電纜相連，利用基地台天線收發無線電波訊
       號與列車保持雙向即時通訊。

三. 定義檢核

    1. ETCS Level 2
       (1) 閉塞虛擬化        ：有
       (2) 不仰賴軌道電路    ：有
       (3) Radio Block Center：有
       (4) GSM-R通訊傳輸     ：規範不同，但功能相近
       (5) 車載號誌          ：有
       (6) 地上感應子輔助    ：有
       (7) LEU可移除註3      ：可

    2. CBTC(IEEE 1474.1)
       (1) 連續監控不仰賴軌道電路：有
       (2) 高解析位置偵測誤差<10m：有，<3m
       (3) 車載、道旁傳輸行控資訊：有
       (4) 嵌入ATP功能           ：有
       (5) 選擇性包含ATO、ATS功能：無ATO、有ATS(非必要)

四. 個人想法

    1. 行控4.0有助於將臺鐵現行號誌架構藉PTC的模式提升為ETCS Level 2，若沒有人為
       因素再去動手干擾，理論上可更維護行車安全。

    2. CBTC、連續監控有望提升行車效率，出站比較不會再被ATP壓速度，也預留未來更
       遠期改善(調整或縮短)閉塞，甚至引入虛擬移動閉塞的先決條件。

    3. 一句話結論，行控4.0的構想就是藉CBTC達到美規PTC的控制模式主動監控列車運轉
       ，並順帶提升至ETCS Level 2的環境。

五. 備註

    1. Positive Train Control:
       列車接收到移動授權才允許移動，且應依據速令運轉，若速度碼消失或無效，則列
       車應該保持靜止狀態或煞停，因此PTC也隱含「連續」的概念。

    2. Negative Train Control:
       列車接收到「停」的指令才需停下，正常狀態下沒有Stop命令，不一定要停，可停
       、可動。

    3. LEU為道旁電子控制單元，連結地上感應子與號誌連鎖系統，代表地上感應子有傳
       送移動授權給列車的作用。此功能在ETCS Level 2中由RBC與GSM-R取代。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.137.81.210 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Railway/M.1674824537.A.B06.html
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/27/2023 21:14:43
→ jk189: 這個計畫拖了這麼久才要開始測試，合鐵辦事效率有夠爛
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/27/2023 21:18:02
噓 a5mg4n: 斷0.9就變60的話，還不如不裝了？
去臺北車站樓上講啊，噓我幹嘛？
規範開這樣一定有背後的理由，用PTC的概念，失去通訊控制還能讓你繼續跑60kph已經算
是把既有道旁號誌當成退路，很顧及效率了，如果這案子有要順便移除道旁，就是25kph甚
至立即停車。
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/27/2023 21:32:42
→ garyihu: 列車的即時控制與溝通在ETCS Lv.2下很重要
→ garyihu: 160kph下走0.9s大約是40公尺，已經有明顯差距
→ garyihu: （假設有160kph營運的路段）
定位誤差只允許3m(取略小於軌道中心距4m的值)、資料傳輸延遲最多100ms，再考慮移動
授權界線前至少10m煞停的限制，給900ms的餘裕已經算是很寬鬆了，講難聽一點，若將來
拔掉道旁號誌，失去通訊等同於列車處於半失控狀態，有人敢搭？
→ jk189: GSM-R用5G....，現階段5G的低穿透力等於是要增加基地台數
→ jk189: 量成本，用4G還比較穩定，等後續低穿透力的科技問題解決之
→ jk189: 後再來升級也比較好，直接5G讓通訊這塊問題會不少
修正了一下內文，沒有限只能5G
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/27/2023 22:09:36
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/27/2023 22:18:15
推 Stan6003: 舉手/
→ Stan6003: 既然路線是用六家內灣線為什麼車上測試是用800
→ Stan6003: 鐵路應該可以用溢波電纜解決訊號問題吧
→ Stan6003: 像DB直接軌道中間拉一條
為何拉800？不曉得，這一兩年反而600的出車餘裕較大的說，或許是趁二、三級檢修順便
安裝新系統吧。漏波電纜和天線應該就是廠商的選擇，就如同機捷號誌。
→ asdfghjklasd: 買誰的系統
→ ELYC1x: https://reurl.cc/NGvzEm
→ asdfghjklasd: 美國系統?
爬了一下新聞，確切說是委託美國公司「研發」一套新系統，不是買現成。理由應該很多
東西可吐槽：配合交通部國產政策，趁「多元通訊行控」這個概念還沒有明確規範之時，
先趕緊產出一套我國自己的系統，就不必受制於固定那幾家廠商。
→ a5mg4n: 那遠不必拔道旁號誌，像東鐵那樣保留彈性就好
→ a5mg4n: 用AWS也能正常運轉
→ a5mg4n: 車載號誌也不是160的要項，BR用AWS跑201那麼久了
推 willy1215: CBTC本身優勢就是不需要道旁號誌，可以省下維護道旁號
→ willy1215: 誌成本與人力
推 shter: 設備問題，閉塞控制程式的話不難寫
→ shter: 不過能相容多系統的話代表北部有機會升級自動運轉區間
→ shter: 列車進入 High Level 區給電腦控制，離開前再切換人工控制
推 tsuyoshi2501: 先讓承辦人員不要再跑去喝花酒，然後買了不能用的
→ tsuyoshi2501: 次級品回來吧
推 shter: 其實現在連網的話，號誌都可以直接傳到駕駛平板看才對
→ shter: 應該可以做的跟電車GO一樣，只是駕駛必需移動視線了
現行的間歇式ATP最大限制就是沒連網，無法取得下一個、下下一個號誌燈號及速限。
→ sydwuz: 不論GSM-R、LTE-R或5G-R主要應都還是使用900MHz頻段
→ Tp6g4cl6: 我號誌單位的啦 設備一直增加 舊的還保留當備援
→ Tp6g4cl6: 技術學不完 人力繼續流失 長官全裝作看不見
→ Tp6g4cl6: 長官退休前想有個大作為 反正之後的維護修繕不甘他的事
推 iiiiyouyou: 推樓上
噓 kiss377017: 說的跟做的，是不一樣。反正時間到走入
號誌升級早在10多年前就花錢請顧問公司研究了，甚至有安排出國考察，但時至今可能都
因配套(規章、SOP)繁瑣、成本高昂而沒有下文。現在好不容易有機會做出一個示範段，並
進入實車測試，也是一種突破吧？
→ mp3w69: 都車載號誌了 還留舊的幹嘛? 就的壞了也要修 變成要維護修
→ mp3w69: 兩套設備 修的人在哪? 只會兩套一起慘
號誌更新的過渡期肯定新舊並存，國外也一樣，等所有路網都升級，並驗收、認證之後才
較有移除的條件，否則新系統萬一故障，沒原系統備援，會很麻煩。
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/28/2023 10:06:54
→ willy1215: 買現成這個之前聽到是國外頻率直接搬，在台灣是民用頻
→ willy1215: 率
→ willy1215: 所以就算買也還是要調整，可能就這樣讓上面覺得直接建
→ willy1215: 置新的系統較好
→ mp3w69: 你以為驗收認證之後 新系統就不會故障喔? 太天真了吧
→ mp3w69: 合鐵的號誌長官只會疊床架屋 舊設備沒有移除的一天
我有說不會故障嗎？現在舊系統早就通過認證n年還不是一天到晚在搞事。重點就是新系統
啟用初期(早期失效期)故障率肯定較有用期高，是電子產品都一樣，所以不馬上拿掉有備
援意義的舊系統也算是有點理。
※ 編輯: ELYC1x (114.137.81.210 臺灣), 01/28/2023 10:36:11
→ mp3w69: 軌道電路跟計軸器就是個很好的例子
→ carter513: 去年就被立委打槍凍預算了 https://reurl.cc/MXa1mp
→ carter513: 簡報餅畫得很大，實際只改了兩列車，也沒整合進號誌
→ carter513: 說要相容於現有CTC，不知道有沒先問過日信想收多少錢?
推 willy1215: 巧合的是台鐵也想更新CTC
推 austin0353: 台鐵很多東西有想電腦雲端化，動起來是好事，過程再說
推 zx246800tw: 與34樓意見相反，道旁號誌並存作為備援與相互驗證
→ zx246800tw: 歐洲很多路線也沒拔掉道旁閉塞號誌機
→ zx246800tw: 順帶一提… 合鐵應該是認真的
→ zx246800tw: 有聽說被現有架構改短閉塞報價嚇到就沒有然後了
推 a5mg4n: 台鐵要檢查列車完整性吧? 雖然理論上不會,但實際上長編組
→ a5mg4n: 貨列可能會在分離後仍繼續跑
推 a5mg4n: 台鐵的列車密度,大可以直接給移動授權到XXk-XXXm
→ a5mg4n: 接近授權邊界而未接到新授權才壓速度,而不是斷訊0.9就壓60
推 willy1215: CBTC本身就需要檢核列車完整性，雖然目前大多數都還是
→ willy1215: 留有軌道電路作偵測
→ a5mg4n: 檢查完整性的話,以現在技術,或許可以用各處一大堆攝影機
→ a5mg4n: 辨識?
推 a5mg4n: (話說台鐵一堆里程標(公里 半公里 百米)
→ a5mg4n: 以後直接在上面裝tag就能當區間標記了?
→ omkizo: 都CBTC了怎麼不移動閉塞
→ omkizo: 雖然CBTC不一定有移動閉塞
推 willy1215: CBTC非移動閉塞代表：機場捷運線
推 a5mg4n: 類APM系統的CBTC有些是不檢查完整性的?
→ a5mg4n: (都是單車組甚至只有單節車廂)
推 a5mg4n: 還要嚴格檢查完整性的畫,移動閉塞效果不大啊
→ a5mg4n: 如果以後系統以400~500m為一單位,和一編組340m相比差距不
→ a5mg4n: 大(2節E500+15節20m客車)
推 JRhokkaido: 直上移動閉塞不好嗎
→ jk189: 以合鐵各種問題來說，沒辦法直上移動閉塞吧，反正現階段就
→ jk189: 是先用支線測試系統，之後測試成功後拓展到全線，等這套系
→ jk189: 統全線穩定個3、5年再來升級移動閉塞。
推 a5mg4n: 台鐵要緊的是把6分鐘進化到2~3分鐘
→ a5mg4n: 2分鐘到75秒這種問題還太遙遠
→ a5mg4n: 七堵=樹林真的能20tph的話,一堆問題早就化解了
→ a5mg4n: (簡單一點的話,多的10tph通通用12節跑東部,就能把花蓮站)
→ a5mg4n: 塞爆
推 a5mg4n: 這個規範有點問題吧 同時制軔並出力運轉不是太罕見的策略
→ a5mg4n: 卻要求剎車解除才能出力?
→ a5mg4n: (公文及簡報P28)
推 Metro123Star: 台鐵不希望列車會截圖吧
推 t7101271328: 以台鐵車種過多的情況下用移動式閉塞的確比較有利 可
→ t7101271328: 以根據不同列車性能調整改列車的煞車距離 但問題除了
→ t7101271328: $$ 還有列車登錄點的設定 不然就會發生文湖線慘劇2.0
→ t7101271328: 不過先上CBTC 搭配車載號誌 然後把現有閉塞區間切短
→ t7101271328: 成幾個block 按不同車種需要佔用的block來計算是最合
→ t7101271328: 台鐵的需求了 這樣也不用用到移動式閉塞 也仍可以依
→ t7101271328: 據不同列車性能做調整 Ex.現有閉塞區間2km切成4段 每
→ t7101271328: 段0.5km EMU只會佔用3個block(一個目前列車佔用block
→ t7101271328:  兩個制韌預留block) 貨列可能就需要佔用5個block)
→ t7101271328: 若再保險一點可以再加一個block作為與前車的安全距離
推 willy1215: 就虛擬閉塞化了
推 a5mg4n: 如果是簡短閉塞區間佔用的話，不必到完全的CBTC吧，能在站
→ a5mg4n: 間收到授權覆蓋在既有ATP上就好
推 a5mg4n: CBTC如果只有有限頻率的話，被故意干擾的風險或許不妥
推 t7101271328: 美鐵東北走廊好像是兩者共同進行 所以路線上可以看到
→ t7101271328: 實體號誌 但有些只有地面感應子而已(尤其是紐約以北)
推 austin0353: 若至少能預知號誌不壓速度，再依性能與前車速度給注意
→ austin0353: 速限，感覺就不錯了
推 a5mg4n: 台鐵的話，應該不必參考前車速度，而要假設前車會瞬間停下
→ a5mg4n: （skytrain等相當單純的系統會算前車速度）
推 svcc: 買爛背心
推 alexj: 如果有幸看到理X提出來的測試報告，不知道版上各位大大怎麼
→ alexj: 想XD