SelTrac

SelTrac是一款通訊為本列車控制技術（Communication-based Train Control technology，簡稱CBTC）以數位技術形式控制鐵路車輛的信號系統。分為IS、LS、MS和CBTC四款。本信號系統由阿爾卡特（Alcatel）開發研製，並於2015年售予總部位於加拿大多倫多的泰力斯（Thales）。CBTC由阿爾斯通（Alstom）及泰力斯（Thales）合作研發。這套信號系統是基於Distance-To-Go（IS、MS及CBTC）編寫。

在香港應用的SelTrac信號系統有LS、IS及CBTC，三套系統雖為同一家族，但其運作方式，乃至基本設施都不同。但軟件方面則大同小異。此信號系統允許和其他沒有安裝此信號系統的列車運行（需要額外加設計軸器）。

SelTrac LS

Exp110 — 迪士尼綫 Seltrac 的運作原理簡圖（香港鐵路工程中心提供）

本系統是一個以邏輯閉塞為基礎的列車控制系統，此子分類的信號系統主要應用在中型鐵路及輕型鐵路。

原理

本系統應用在迪士尼綫，路軌旁安裝了大量無綫路由器，和一般家用路由器不同，由於這些路由器需要傳送的資料比家用路由器多得很，因此需要特別設計。列車行駛時會不斷和最接近的路由器溝通，列車便能接收到最新的速度限制以及哪些區間已經被佔用。整套系統亦負責控制鐵路周邊的設施，諸如隧道通風系統、月台安全門的開關。

列車位置資料和電信號的傳遞

Seltrac LS 是完全依靠列車與沿綫系統（Trackside Equipment）之間的互相傳遞電信號來運作的，而這種系統亦被稱之為「Communication Based Train Control System」，簡稱「CBTC」。採用 CBTC 模式運作的好處是無需在沿途的路軌上設置大量的軌道電路去探測列車的位置，只需接收由車上的控制電腦（Vehicle On-Board Controller，簡稱「VOBC」）不斷發出的電信號，信號系統及其他列車即能實時地得知該列車的所在位置。

另外，由於沿綫的設備減少，因此這設計亦方便日後作出改動。不過值得一提的是，雖然列車的位置能夠藉電信號得知，但沿綫亦設有計軸器作為系統故障時或有未裝設 SelTrac 的列車進入時仍能提供的位置資料作為最基本的安全保護。

至於電信號的傳遞，則是採用 IEEE 802.11 標準的 Frequency Hopping Spread Spectrum（FHSS），簡單來說，即時大家平時常見的無綫上網技術。在迪士尼綫的路軌上，每隔一段距離就會設有無綫收發設備，而這設備有兩類：裝設在路軌中心綫上的 Transponder Tag 和裝設在電桿架上的 Antenna。它們都藉光纖網絡跟 Trackside Equipment 連接，能夠負荷大量的資料傳遞，亦方便日後把系統提升（SelTrac CBTC）。除此之外，傳送系統還設有保安設備去保障電信號資料能夠安全地藉無綫網絡去傳送。

SelTrac MS

與SelTrac LS一樣，也是邏輯閉塞形式的列車控制系統，但較LS更先進。香港並沒有使用。

SelTrac IS

WuKAiShaStation End2 — 屯馬綫原馬鞍山綫部分的路軌中央的黃色綫圈。

本系統最大的特點是採用了嶄新的移動閉塞系統（Moving Block System）來運作，並採用CBTC技術，唯不以無綫方式傳輸行車信號，因此與市區綫的版本不一樣。香港所安裝的SelTrac IS設計時因為當初九廣西鐵設計是需要兼容高鐵，貨運及普通列車運行，所以為了兼容這些列車，西鐵除了安裝了必須的黃色綫圈之外（作用與SACEM相近），還安裝了計軸器，令本信號系統能夠兼容其他沒有安裝SelTrac的車卡運行。若要將本系統再升級至SelTrac CBTC，亦只需加裝少量硬體（主要是軌道上的CBTC Wifi路由器），並將列車及控制中心的SelTrac軟體刷新即可。但升級至SelTrac CBTC後，由於SelTrac CBTC是主要採用Wi-Fi而非軌道電路傳送訊號，因此不能還原至舊有的IS系統，而且不可逆轉。

原理

當行車時，列車會和路軌中央的黃色綫圈控制中心溝通，控制中心便會透過路軌旁的一個綫圈，把速度限制及前方波口的開通方向傳送給列車，之後列車便能自動行車。車長基本上無需要干涉列車的運作，唯一要車長做的就是按Start按鈕，列車才能自動行車。由於車內訊號已經顯示了列車的速度，因此路軌旁無需安裝顯示速度/前面區間已清燈的訊號燈，只需要安裝顯示波口開通方向的訊號燈，作為最後一堵防止列車誤入有車區間的防護。

SelTrac CBTC

SelTrac的最新型號，採用通訊式列車控制（無綫信號系統，移動閉塞）技術，混合全部 SelTrac IS/LS 的特點，其能力可由最基本的控制列車行車速度能力，至最高的列車控制管理系統均能勝任。SelTrac CBTC 的最新一代更新是G8(第八代更新)，舊版本 SelTrac CBTC/舊款SelTrac 只需加裝少量硬體及軟體更新即可升級，SelTrac CBTC透過創新的功能，來更有效地操作和維護系統，亦支援GoA4（無人駕駛），透過最少的軌旁設備，使 SelTrac CBTC 安裝比以往更快、更容易。

SelTrac Graph — Thales Seltrac CBTC 簡單架構圖

原理

與Seltrac LS/IS類似，Seltrac CBTC完全依靠列車與沿綫系統（Wayside Equipment）之間的互相傳遞電信號來運作的，而這種系統亦被稱之為「Communication Based Train Control System」，簡稱「CBTC」。採用 CBTC 模式運作的好處是無需在沿途的路軌上設置大量的軌道電路去探測列車的位置，只需接收由車上的控制電腦（Vehicle On-Board Controller，簡稱「VOBC」）和行動電台（Mobile Radio）不斷發出的電信號，信號系統及其他列車即能實時地得知該列車的所在位置。列車行駛時會不斷和最接近的路由器溝通，列車便能接收到最新的速度限制以及哪些區間已經被佔用。Seltrac CBTC亦使用Remote IO負責控制鐵路周邊的設施，諸如隧道通風系統、月台安全門的開關。沿綫亦設有計軸器作為系統故障時或有未裝設 Seltrac 的列車進入時仍能提供的位置資料作為最基本的安全保護。

至於電信號的傳遞，能使用乙太網路、LTE、5G或IEEE 802.11 標準的 Frequency Hopping Spread Spectrum（FHSS）(無綫信號)。每隔一段距離就會設有無綫收發設備（Wayside Radio Unit，簡稱「WRU」）。它們都藉數據通訊系統（Data Communication System)，簡稱「DCS」）光纖網絡跟 Trackside Equipment 連接，能夠負荷大量的資料傳遞。除此之外，傳送系統還設有專用光纖網路和保安設備去保障資料能夠安全地傳送數據。

當行車時，列車會和路軌中央的黃色綫圈/軌旁的無綫收發設備（Wayside Radio Unit，簡稱「WRU」）與 Zone Controller 溝通，Zone Controller便會透過路軌旁的一個綫圈/無綫設備，把速度限制及前方波口的開通方向傳送給列車，之後列車便能行車。使用Auto Mode時，車長基本上無需要干涉列車的運作，唯一要車長做的就是按Start按鈕，列車才能使用ATO自動行車。由於車內訊號已經顯示了列車的速度，因此路軌旁無需安裝顯示速度/前面區間已清燈的訊號燈，只需要安裝顯示波口開通方向的訊號燈，作為最後一堵防止列車誤入有車區間的防護。

Seltrac CBTC 採用三層式的系統設計：最頂層是自動列車監察（Automatic Train Supervision，簡稱「ATS」）系統，用途是監控整個系統的運作並且作為控制人員的操作介面；而中間那層叫做沿綫控制組件（Wayside Control Unit，簡稱「WCU」），它的作用是監控自動列車保障系統（ATP）以及聯鎖裝置（Interlocking）的運作；最下那層則是列車上的 VOBC，它由 ATP 和 ATO 系統組成，其主要作用則是監控列車的行駛以及車上各個系統的運作，而每一列車上均設有兩套 VOBC，它們分別位於列車的頭尾兩端，平時會同時開啟，只要其中之一能夠正常運作的話便能控制列車向任何一方行駛，因此系統的可靠性亦相對較高。

數據通訊系統

數據通訊系統（Data Communication System），簡稱「DCS」，Seltrac CBTC 的數據通訊綜合系統，使用無綫電存取網路、軌旁有綫網絡、車載網絡，提供靈活的網路通訊選項。

彈性的網路通訊選項：

使用專用 CBTC 光纖網路從而確保 Seltrac CBTC 軟體網絡的安全性和多重安全保障
使用多重授權或非授權無綫選項（2.4GHz 和 5 GHz 頻段）
使用公有和專用 LTE 網路
多種冗餘方案和升級路徑（5G）
專為網路安全設計

無綫電存取網路

Radio Access Network，簡稱「RAN」，Seltrac CBTC的主要電信號的傳遞方法特點:

無縫連接：從列車到地面提供完全冗餘的無縫連接。
QoS：為 Seltrac CBTC 數據提供服務品質（QOS）。
數據流：具有較低優先級的診斷/配置數據流。

好處:

多種技術和部署選項：適應任何環境的多種技術和部署選項。
多個頻段支持：支持多個 2.4GHz、5GHz 和 LTE 選項。
頻段授權支持：支持授權或非授權頻段。
公共或私有LTE部署：支持公共（無WRU）或私有 LTE 部署選項。

Advanced SelTrac CBTC

Maxresdefault — 現代化列車進行系統測試(圖片由MTR Service Update提供)

SelTrac CBTC 的香港改進型，港鐵公司有份參與研發，專為市區綫度身訂造。由於2019年荃灣綫列車相撞意外，本信號系統將推遲至2025年開始逐步改用。

有關功能、原理及設備方面，請參閱上一欄。

Green CBTC

SelTrac CBTC可選設定，進一步優化營運商的能源使用，從而實現 14-18% 的節能。透過最大化回生制軔、加速從中斷中恢復、最小化峰值功耗以及可視化時間表管理不同時段的能源使用情況。

滑行

當列車在牽引馬達的供電關閉且未施加煞車的情況下運行時，稱之為「滑行」。「滑行」列車使用的唯一電能是運行列車上輔助系統所需的電能，例如照明、通風和列車控制。最大限度地利用「滑行」的駕駛配置可顯著節省能源。

在由 CBTC 訊號控制的路綫上，加速、煞車和滑行均由 ATO（列車自動運行系統）控制。 ATO 是一個電腦化系統，它經過編程，可以在每次站點運行中重現完全相同的駕駛行為。這是手動駕駛不可能實現的。為了最大限度地節省能源，ATO 系統需要最高效的駕駛模式。由於每站運行的軌道特性各不相同，因此具有詳細駕駛資料數據的 ATO 比通用演算法有效得多。Green CBTC透過結合Thales的速度曲綫模擬器（SPSIM）和 SelTrac™ CBTC 分析平台計算路綫每個部分的最佳滑行策略。該平台提供複雜的模擬工具，考慮了軌道特性（速度限制和坡度）、列車特性（質量、摩擦力和電機效率）和信號系統行為（列車控制演算法）。

對於每次車站到車站的運行，都會為每種類型的列車計算多個速度曲綫。借助速度配置文件，時間表規劃者可以靈活地選擇節能運行，以將時間表餘裕納入行程時間。

自適應慢速運行

列車唯一停靠的地方就是車站，如果前面的列車晚點，列車經常會離開車站，然後停在隧道裡。在車站之間停下列車會產生不良後果，停止/開動列車所消耗的能源比不間斷的車站到車站運行所需的能源要多得多。

自適應慢速運行使用兩種並行策略來消除預計延誤時在車站之間停車的問題。速度降低是其中之一，這意味著列車可以離開車站，但以低於綫路的速度繼續行駛。與加速到全綫速度然後施加煞車相比，這可以節省大量能源。停留時間調整也用於最大限度地減少站點之間停止/啟動的風險，這意味著列車停在月台上，而不是停在車站之間，自適應慢速運行由自動列車監控系統（ATS）集中管理，無需進行調整。將來，該功能可能會在列車本身上執行，使用列車自動運行系統（ATO）上現有自動速度控制功能（ASC）的增強版。

回生制軔

Thales ATS 系統內的協調到達和出發功能可以最大限度地提高回生制軔的機會，同時最大限度地減少延誤對乘客的影響。控制室中的 ATS 操作員可以調整管理協調的限制。一種方法是專注於列車出發（即將接收回生電力的列車）的時間，而不是控製到來列車的到達，這是透過調整出發列車的停留時間來實現的，協調到達和出發功能的一個關鍵點是它可以輕鬆地微調以滿足營運需求，例如，可以應用調整閾值來確保出發列車的停留時間不小於最小停留時間或大於最大停留時間。

峰值限制

Thales ATS 系統具有峰值限制功能，可限制同一牽引功率段內同時出發的列車數量。峰值功耗限制功能會自動保留任何將觸發月台閾值的列車，直到峰值風險過去。此功能的參數包括允許同時出發的火車的最大數量（例如兩輛）出發間隔延遲（例如 40 秒，或同一牽引功率段中的列車可能加速的時間），營運商可以輕鬆調整管理峰值限制的閾值。

配電系統模型

配電系統模型（PDS）提供了車站到車站的能源消耗估算，以及多列列車和多個牽引電力部分的系統級能源消耗。除此之外，PDS 模型為 Green CBTC 演算法提供了評估平台。

時間表優化

Thales ATS內的時間表編譯器透過視覺化顯示服務計畫修改對能源的影響，顯示了列車加速和煞車的相互作用，以及時間表修改對能源的影響，可確保運作的能源效率。

操作模式

Seltrac 一共有五種操作模式（適用於 Seltrac IS/CBTC），包括：

Automatic
Protection Manual（PM）
Restricted Manual（RM）
Driverless
Cut Out

Automatic

在正常情況下，司機只會使用 Auto Mode，在這種模式下，司機只需透過按下啟動按鈕列車便能自動駛往下一站以及在抵站後自動把車門打開。

Protection Manual

在 Auto Mode 出現問題時，司機可改用 PM Mode，這時列車的速度就交由司機在電腦監察下用人手操控。

Restricted Manual

當沿線之信號設備發生故障或需要繞過出現問題的保護系統去繼續行車時，在得到車務控制中心（Operation Control Centre，簡稱 OCC）的批準後，司機可以使用 RM Mode 以人手駕駛列車，但由於此時列車不受信號系統保護下行駛，為保障安全，列車在使用 RM Mode 時的最高速度不能超過 25km/h。

Driverless

Driverless Mode 為無人駕駛掉頭模式，司機只需在列車準備掉頭前選擇此模式，然後離開駕駛室按下位於月台上的按鈕，列車便會自動駛進掉頭路軌，毋需司機留在駕駛室內，節省人手。

Cut Out

Cut Out Mode 跟 RM Mode 大致上相同，但因在 RM Mode 下列車仍會繼續向 Inductive loops 發出列車所在位置的電信號，在Cut Out Mode下則不會，故此模式只會在車載電腦發生故障時使用，以暫停故障系統的操作，而此時該列車之位置就會由計軸器去探測。

應用路綫

路綫	信號系統	年份	使用列車
迪士尼綫	Seltrac LS	2005-2028年	迪士尼綫現代化列車
西鐵綫	Seltrac IS	2003-2021年^[1]	近畿川崎列車／屯馬綫中國製列車
馬鞍山綫	Seltrac IS	2004-2021年^[1]
屯馬綫	Seltrac CBTC	2021年開始^[1]
荃灣綫	SelTrac CBTC	預計2025-2026年	現代化列車／韓製列車／中國長春製列車／中國青島四方製列車
港島綫		預計2026-2029年
觀塘綫
將軍澳綫

重大事故

2019年荃灣綫列車相撞意外

2019年 3月18日凌晨3時左右，港鐵兩列現代化列車在荃灣綫中環站進行新信號系統Advanced SelTrac CBTC測試，試車期間發生碰撞，亦是港鐵通車40年以來首宗列車相撞意外。意外導致兩名車長分別腳部受傷及吸入煙霧不適送院，其中一人更一度被困，要由消防員救出。

由於復修需時，來往金鐘站和中環站的服務全面停頓，而來往荃灣站和金鐘站維持三分半鐘一班車，港鐵呼籲中環站乘客可於金鐘站轉乘港島綫。復修工程一直持續至3月20日。

因此事故，港鐵已全面暫停所有夜間非行車新信號測試（包括東鐵綫將會使用的Trainguard MT CBTC，已於2019年 5月29日凌晨恢復測試；以及於馬鞍山綫、西鐵綫及屯馬綫新建路段的SelTrac，已於2019年 6月11日凌晨逐步恢復在非行車時間內進行動態行車測試），直至事件完成調查。

到2020年6月，港鐵表示由於軟件檢測及修正須按照新流程操作下的每項細節要求逐項執行，技術複雜程度接近重整全套軟件，2021年中才能完成有關工作，其後才會展開試車工作。因此荃灣綫新信號系統更換工程預計於2023年完成；港島綫新系統預計於荃灣綫新信號系統啟用後18個月完成（約2024至2025年完成）；觀塘綫及將軍澳綫預計於2026至2027年完成；東涌綫、迪士尼綫及機場快綫新信號系統更換工程則預計於2029年展開，以配合東涌西延綫工程而重新規劃^[2]^[3]，因此該三綫已被剔出合約範圍。

最終港鐵公司於2022年 3月10日所公布的2021年業績報告表示，全數93列新列車均會安裝SACEM信號系統，代表市區綫可能會放棄改用此信號系統^[4]。惟港鐵公司於2022年11月22日的記者會表示，新信號系統軟件已作出修改，並預計荃灣綫將會於2025至2026年改用新信號系統，港島綫、觀塘綫及將軍澳綫的信號系統提升工程則緊隨其後，約每年完成一條鐵路綫，即整體工程預計在2028至2029年完成^[5]。

軼事

由於SelTrac信號系統無法識別編號為「00」字尾的列車，因此在使用本系列系統的鐵路中，列車編號不能有「00」字尾，例如港鐵屯馬綫中國製列車之D399/400。

註釋及參考資料

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 於2018年為配合沙中綫第一期（大圍至紅磡段）通車曾進行系統更新。
↑ 〈港鐵更換前地鐵綫信號系統的進展〉，香港交通．資訊網。
↑ 〈立法會交通事務委員會鐵路事宜小組委員會提升港鐵設施及乘客乘車體驗的最新進展〉，立法會CB(4)646/19-20(07)號文件。
↑ 〈地鐵 2021 業績賺 95.5 億並研究提升 SACEM 信號改善服務〉，香港交通．資訊網。
↑ 〈提升鐵路線信號系統的最新進展〉，立法會CB(4)1017/2022(05)號文件，2022年11月。

外部連結

[SCLP1-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 於2018年為配合沙中綫第一期（大圍至紅磡段）通車曾進行系統更新。

[2] 〈港鐵更換前地鐵綫信號系統的進展〉，香港交通．資訊網。

[3] 〈立法會交通事務委員會鐵路事宜小組委員會提升港鐵設施及乘客乘車體驗的最新進展〉，立法會CB(4)646/19-20(07)號文件。

[4] 〈地鐵 2021 業績賺 95.5 億並研究提升 SACEM 信號改善服務〉，香港交通．資訊網。

[5] 〈提升鐵路線信號系統的最新進展〉，立法會CB(4)1017/2022(05)號文件，2022年11月。

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