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JR福知山線出軌事故帶來的信號系統變革

來自維基學院

福知山線出軌事故作為日本戰後最嚴重的鐵路事故之一,以百餘人死亡的慘痛代價推進了日本鐵道安全系統的大幅改進。

事件回顧

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2005年4月25日上午9時18分,一列由JR西日本運營的快速電車在駛入福知山線尼崎站前的一處彎道時發生嚴重脫軌事故。列車因速度過快無法順利通過半徑304米的急彎,第一節車廂猛烈撞擊路旁的公寓大樓,隨後整列火車翻覆並引發火災。最終,包括司機在內的107人不幸罹難,另有562人受傷,這是日本戰後最嚴重的鐵路事故之一。

調查發現,事故發生的主要原因是列車司機在前一站延誤後,為了追回延誤而超速行駛。當時列車進入彎道的速度高達116公里/小時,遠高於該路段規定的70公里/小時限速。此外,事故還暴露出一系列深層次問題:JR西日本長期以來對準點率的極端追求和嚴苛的日勤教育公司文化,在此基礎上司機面臨的巨大心理壓力、以及福知山線當時缺乏有效的超速防護機制等。尤為關鍵的是,當時的信號系統並未配備更為先進的ATS-P,僅有基礎的ATS-Sw,甚至未裝速度控制地上子,無法在司機操作失誤或超速情況下強制減速或停車,從而釀成悲劇。

省令變更

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為了推動各鐵道公司安裝更加安全的保安系統,國土交通省修改了《鉄道に関する技術上の基準を定める省令》,在保安系統章特別進行了修訂。具體修訂如下:

修改前翻譯版 修改後翻譯版

第五節 自動列車停止裝置等

(自動列車停止裝置)

第159條 鐵路必須設置自動列車停止裝置。但是,如果設置了自動列車控制裝置,或者根據列車運行狀況和線路區段的狀況判斷不會對列車運行安全造成影響時,則不在此限。

一、自動列車停止裝置必須符合以下標準之一:

1 當主信號機顯示停車信號時,若列車在所需位置未進行制動操作,則自動將列車停在該信號機外方。

2 當主信號機顯示停車信號時,若列車在所需位置以超過規定速度的速度運行,則自動將列車停在該信號機(若信號控制方式為重複式,則為重複區間的終點)外方。

二、儘管有前款規定,但當出發信號機顯示停車信號時,若列車從信號機外方進入內方,則自動列車停止裝置可設定為在信號機的過沖餘裕距離終點之前將列車停下。

第一節 信號保安設備

(確保閉塞的裝置等)

第五十四條 確保閉塞的裝置必須能夠根據進路上閉塞區間的條件顯示相應的信號,或提供閉塞的保證。

2 確保列車間隔的裝置必須能夠根據列車與其他列車或線路條件的間隔,通過連續控制自動減速或停止列車。

3 在單線運行區間使用第一項或第二項所列裝置時,必須確保相對行駛的列車不能同時進入該區間。

(鐵路信號顯示裝置等)

第五十五條 鐵路信號顯示裝置及表示裝置的結構、顯示或表示方法以及設置方式,必須沒有引起誤認的可能性。

2 信號顯示裝置必須能夠在信號防護區域的始端前將列車減速至信號指示的速度或使其停下。

3 在可能發生碰撞或脫軌的線路交叉點、分支點或其他位置,必須設置防止碰撞並確保列車安全運行的信號顯示裝置。

(信號相互間等的連鎖裝置等)

第五十六條 在可能發生碰撞或脫軌的線路交叉點、分支點或其他位置,必須設置能夠防止衝突並確保列車安全運行的裝置,以連鎖可能影響進路的信號之間、信號與進路內轉轍器之間的關係。

2 遠程控制上述裝置的設備必須能夠顯示列車的位置、列車進路的開通狀態以及其他確保列車安全運行所需的信息。

(使列車自動減速或停止的裝置)

第五十七條 使用閉塞方法運行列車時,必須設置能夠根據信號顯示和線路條件自動減速或停車的裝置。但是,如果列車運行狀況和線路段狀況不會對列車的安全運行造成影響,則不在此限。

……

(檢測列車等的裝置)

第五十九條 檢測列車等的裝置(僅限於保安上必要的裝置)必須能夠通過防止感應作用等障礙物,可靠地檢測列車。如果在上述裝置中設置檢測區間的邊界,則必須確保其位於不會發生列車碰撞的位置。

可以看到,新版省令在防護區間、警沖標、限速裝置等均單獨做了定義,並強制保安系統具有減速的功能。

系統對比

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尼崎事故(下指福知山線出軌事故)發生後,各公司都陸續進行了保安系統的更新換代。

JR西日本

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JR西日本在事故發生前主要的保安系統為ATS-Sw和據點P型ATS-P,在事故發生後主要是修修補補,增加ATS-Sw的速度照查地上子和增加ATS-P的覆蓋範圍,並在原有ATS的基礎上,開發了D-TAS,對應下面的三個舉措:

  1. 增加ATS-Sw線區的曲線、道岔速度照查系統
  2. 增加ATS-P線區的覆蓋率
  3. 開發新安全系統

下面我們來對比一下ATS-Sw和ATS-P。

ATS-Sw和西日本據點型ATS-P對比
ATS-Sw ATS-P
控制方式 點控制(壓過地上子後生效) 連續控制(以模式曲線為標準)
曲線/道岔速度照查 車上測速式,壓過第一個地上子後啟動計時器,如果在設定時間內(超速)壓過第二個地上子後,ATS發出警報並緊急制動,需要重置ATS 模式曲線生成後,超速則施加最大常用制動,減速完成後停止制動,不需要重置ATS
絕對信號機控制 先進行ATS確認,如果不確認緊急制動,確認後如果在停止信號下壓過絕對信號機地上子則立刻緊急制動 模式曲線生成後,超速則施加最大常用制動,減速完成後停止制動,不會壓過停止信號下的絕對信號機地上子
最高速度控制
成本 較低 較高
聯繫 據點型ATS-P可以兼容ATS-Sw線區,在線區中行車密度高的閉塞區、絕對信號機附近、相對危險的曲線和道岔處安裝P裝置,可以以較低的成本提高行車密度。
JR西日本223系電車駕駛室,下面顯示的ATS-S和P電源代表其處於Sw線區中。本視頻內的綠色ATS-P則表示其在P線區中

對比發現,ATS-P相對ATS-Sw的安全性與防護效果還是提高許多,首先是P區在非特殊情況下[注 1]不可能越過絕對信號機而Sw仍存在這種可能性,模式曲線照查施加的隨時可以緩解的常用制動也讓行車密度可以進一步提高。但是據點P由於其僅安裝在部分區域,區間信號機通常不安裝,所以無法進行最高速度控制。但由於JR西日本的Sw是車上測速式,添加P設備帶來的成本比簡單的放置幾個Sw地上子還是貴不少的。

事故後,JR西日本在福知山線上行線的出軌曲線前加裝了6組限制速度逐步降低的Sw速度照查地上子用來有效減速,以離曲線距離為標準,分別是:324m 115km/h、293m 110km/h、241m 100km/h、170m 90km/h、100m 80km/h、50m 70km/h。在下行線同樣補充了3組。可以說手動構造了一個「模式曲線」來減速。

JR東日本

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坐擁首都圈核心地帶的JR東日本在安全系統方面,不管是新型/改進型安全系統(P·Ps)覆蓋率還是開發積極性(D-ATC、ATACS)都顯著高於JR西日本,和運營盈利也有一定的關係。

在事故發生前,JR東日本已經在首都圈鋪開ATS-P,在郊區線路使用兼容原有ATS-S的ATS-Ps。而事故則加快了其加裝Ps、改裝P的進程。

  1. 降雪情況下,摩擦係數顯著減小,列車高擋位常規制動容易打滑,造成減速效果不及預期從而冒進。例子為2005年2月2日1009M特急「はるか9號」發生的冒進事故

參考資料

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  • 田中一弘(国土交通省 技術企画課課長補佐〈統括〉)「特別寄稿 技術基準の改正について」『R&M : ROLLING STOCK & MACHINERY』第14巻第6号、日本鉄道車両機械技術協会、2006年6月、4 - 6頁。
  • JR西日本 お客様に「安心」「信頼」していただくために vol.23