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傾斜式列車和 ATP 到底是什麼?普悠瑪事件中你最該了解的兩個技術名詞

傾斜式列車和 ATP 到底是什麼?普悠瑪事件中你最該了解的兩個技術名詞

Techorange/林子鈞

個人成長

Techorange

2018-10-26 18:17

如果要過急彎,車內的乘客和交通工具本身都會受到慣性的影響,飛機和單車可以完成高速過彎,原因主要是因為交通工具本身都可以達成一定的傾斜,例如單車、機車過彎我們會「壓車」,飛機要過急彎會側向傾斜。

 

昨日(10/22)下午,台鐵公開了普悠瑪列車翻車的主因:「車速過快」,這延伸出了一系列延伸議題,例如,車速為什麼會過快,台鐵不是應該有相應的限速系統嗎?司機為什麼有辦法手動關閉列車保護系統(ATP)?又為什麼要關閉。TechOrange 將在這篇簡單介紹一下何為普悠瑪所屬的傾斜式列車和什麼是 ATP。

傾斜式列車


一般來說,如果要過急彎,車內的乘客和交通工具本身都會受到慣性的影響,飛機和單車可以完成高速過彎,原因主要是因為交通工具本身都可以達成一定的傾斜,例如單車、機車過彎我們會「壓車」,飛機要過急彎會側向傾斜。

但需要用超過兩輪接觸路面的交通工具,例如汽車,或是行駛於軌道上的火車,過彎時都不能維持過度高速,否則就會因慣性和離心力,遭遇可能偏離車道、甚至翻車的風險。

 

從頭到尾只能走在一條軌道、重心又高的火車,遇到這個問題的嚴重性就更高了,因此一般的火車軌道,為了提高過彎的速度,會讓鐵軌些微傾斜,這個傾斜角和通過的速度相關,但為了顧及旅客的舒適性,傾斜角通常不宜過高,否則乘客會出現暈車、頭痛的不適狀況。

傾斜車列車此時出現,主要可以分為兩派,來自日本的自然式傾斜列車(被動擺式),和來自義大利的控制形傾斜列車(主動擺式)。自然式傾斜列車透過慣性和向心力,及機械裝置讓列車隨著轉彎時的速度讓車體自然傾斜。控制型傾斜列車則是透過感測器感應檢測向心力大小,再透過電動或油壓等方式強制使車體主動傾斜。

藉此,火車可以用更快的速度完成過彎。

【更新】感謝讀者補充:台灣的普悠瑪(TEMU2000)採用的是空氣彈簧傾斜式系統,以空壓機抽排轉向架二次空氣避震彈簧,達到列車傾斜目的。而同樣是傾斜式列車的太魯閣號,採用的便是上面介紹的自然傾斜式。


傾斜過彎中的 JR 北海道 283 系柴聯車


那 ATP 系統又是什麼


ATP 系統,簡單來說就是火車的電腦控制機構,可以避免因為人為的操作失誤,致使嚴重事故。ATP 系統透過無線控制火車車上的制動機構,在感測到火車的車速超過限制時,會自動控制車上的制動機構完成減速。

ATP 的等級可以分為三級,由歐洲列車控制系統 ETCS 的級數作為定義分級 。 第一級只有車載系統,也就是移動權與相關指令來自於行駛道路中的號誌,再將號誌顯示資訊和列車控制訊號綜合編碼,顯示到駕駛員的螢幕上,並透過號誌讓車子自動照路段限制時速,列車區間位置偵測則由計軸器或軌道電路區間提供。

第二級則結合了無線通訊技術,和第一級的主要差別就在和車載系統聯繫方式的差別,可以有效減少路邊號誌機的數量,列車相對位置也會由車載的應答器和列車軌道間之絕對位置參考(APR)應答器負責。

最高級的則是列車定位完全由車載系統定位,相較前兩級更為精準,目前正在研發中。

根據台灣鐵路工程局提供的資料,台鐵目前選用的 ATP 為第一級,機場捷運則是採用第二級。

普悠瑪號的 ATP 設置,據 《自由時報》 報導,台鐵局機務處副處長賴金隨表示,台鐵沿線每隔一段距離就會有感應設備,列車 ATP 系統感應到後,就會知道該路段最高限速,列車若超速 3 公里/小時就會自動煞車,超過 5 公里/小時就會讓列車停車。若列車無法感應到路線上的感應器時,會先在儀錶板嗶嗶嗶提醒駕駛,仍異常就會煞車將列車停止。

針對這次事件的原因究竟是台鐵長期的公司架構問題,還是駕駛的人為問題,或許還不到更深度評論的時間,但釐清在專業名詞上的認知落差,是一件重要的事,希望這篇文章能夠幫助各位讀者更獨立思考,更了解這次普悠瑪翻覆事件的全貌,並希望受害者們能安息。

 

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