神通見證台鐵三代行車安全

Date: 2014.07.01 / 掌訊54期

台鐵花東鐵路電氣化 6 月 28 日舉行通車典禮,29~30 日邀請弱勢團體和學童免費試乘,7 月份開放民眾搭乘,屆時往返於台北與台東間的列車除自強號、太魯閣號之外,普悠瑪號也將加入營運,預計直達車台北到台東僅需 3 小時 30 分,較目前縮短 1 小時,將有助於提升花東地區交通便利性。

從自強號、阿福號、太魯閣號、微笑號到普悠瑪號,台鐵列車不只速度加快,行車安全也隨著提升,負責建置、維護列車自動保護系統(Automatic Train Protection,ATP)的神通資訊科技就見證了這一頁歷史。自動化事業中心副總經理施永強指出,從號誌系統到自動保護系統是台灣鐵路運輸的一大進步,而神通十幾年來參與從第一代 ATP 發展到目前的第三代ATP,也逐漸扎根此一特殊領域,成為台鐵與龐巴迪不可或缺的合作夥伴。

龐巴迪取得標案 神通就近在地支援

台鐵於 2001 年決定導入列車自動保護系統,經公開招標後,由世界級領導廠商龐巴迪(Bombardier)取得標案,為使系統順利中文化,並就近提供在地支援,龐巴迪選擇神通為合作夥伴,三方就此展開十多年的緊密合作。

鐵路運輸有悠久的歷史,由於大多採鋼軌鋼輪營運,車輪與軌道間的摩擦力較小,加上車體較重,所需煞車距離較長,為了確保任何意外發生時,不至於衝撞先行列車,因此早期發展出號誌系統,將鐵路路線切分成多個區段(閉塞區間),其長度由軌道股道配置及列車煞車距離決定,並使用燈號告知續行列車,前方區段是否有列車占用,一旦闖入就自動停車,以確保列車運行安全無虞。鐵路號誌系統雖然可指示後方列車前方區段是否有列車占用,但卻無法防範續行列車因人為失誤而誤闖,因此,為了防範列車冒進的可能,鐵路業者開始採用列車自動防護系統來確保列車運行的安全性。

列車自動保護系統除防護誤闖區間外,也對超速有所防護,主要包含地面及車上設備兩大部分,列車保護邏輯安裝於車上設備的中央處理器,中央處理器依據車型、車長、車重、風缸壓力、列車操作模式,以及地面設備經無線傳達的號誌、地形(如坡度、轉彎半徑)、特殊限制(如平交道、隧道、橋樑、轉轍器)等資訊,連續計算最高允許車速,透過螢幕顯示給司機員,如司機員超速行駛,則依行車規章發出警音或自動煞車,以避免碰撞、確保列車運行安全。

自動化事業中心副總經理施永強指出,2002 年龐巴迪雖取得標案,但台鐵車種複雜、工地遍佈全省,加上有中文化的需求,其既有產品與人力無法完全滿足,因此委託神通代為設計、生產並安裝,工程範圍包括台鐵全省地面設備、750 輛動力機車車上設備、20 套管理電腦、13 套駕駛模擬器、2 座維修中心,以及建立軌道、車種、司機員等資料,由於需配合車輛營運,因此施作非常困難。

系統為維護生命安全 軟硬體可靠度要求高

神通為 ATP 系統開發的車上設備包括:司機員操作面板、行車紀錄器、數位式車速表、列車無線電防護訊號轉換器,共計生產 1,000 多套;而包含列車派遣、司機員派遣、行車計畫、行車紀錄查詢顯示及資料紀錄等 ATP 管理系統,也由神通負責程式開發。

談及專案的困難及挑戰,施副總娓娓道來,首先是系統建置目的為維護生命安全,因此功能設計需確實做到失敗仍安全的要求,軟硬體可靠度要求非常高;其次是車上設備工作環境惡劣,溫度、震動、平均故障間隔等需求甚至超越工業電腦規格,必須克服諸多困難才能在專案預算內完成零件選用及生產組裝;第三是施工場地為服役中的動力機車,安裝、測試、履勘計畫需配合台鐵營運調度,執行相對困難。

施副總說台鐵的「眉角」特別多,以硬體為例,750 餘輛動力機車、20 餘種車型,安裝環境與條件都不相同,車上設備在設計階段就要考慮所有車種要求;以軟體為例,車種組合約 500 種,列車性能、特性都不相同,列車資料管理須與派車流程配合,正確賦予列車特性資料,才能維護行車安全。

累積多年建置、維護經驗後,神通於 2010 年開始研發第二代 ATP 產品,除因應資通訊產品演進,更換主機板、電子組件外,也通過電磁相容性(Electro Magnetic Compatibility,EMC)EN55011 車載標準檢測,具備一定程度的電磁抗擾度,而取得國際軌道行業標準(International Railway Industry Standard,IRIS)認證,更證明品質與安全已達一定水準。2011 年第二代產品投入生產,目前已配合台鐵新構列車計畫,陸續安裝於普悠瑪號(TEMU2000 型傾斜式電聯車)、微笑號(EMU800 型電聯車)。

雖然第二代產品才剛上線,但神通已展開第三代產品的研發,施副總笑著說,我們必須走得更快,才能保持競爭力,也才能有不可取代性。第三代 ATP 產品將改善一、二代產品 USB 插拔頻繁易損壞的缺點,以無線網路進行傳輸,而作業系統也將由封閉的專屬系統改為開放系統,如 Windows、Android 等。如此一來,是否意味著 ATP 產品將朝向移動化、多元化方向發展?施副總不置可否,只強調沒有給工程師設限,就看他們能發揮到哪裡。看來 ATP 產品的未來值得我們期待!