当今铁路技术 8 （kanji wako 编著）
保证铁路运输安全的信号系统。
tetsuo takashige
引言。在没有信号装置的情况下，火车是无法安全运行的。该文章讨论确保日本火车安全运行的四个系统：制动系统、火车控制系统、火车交通控制系统和无线通讯设备。
制动装置。自动化制动系统。
刹车距—启动刹车装置后车辆完全停下来所需要的距离—火车的刹车距要比地面车辆的长。那么，在一段特定的轨道上每次只能有一列火车。这样的一段特定轨道被称之为一个制动区。
一个自动化制动系统利用轨道电路自动检测火车是否进入制动区以及控制每个制动区的信号。日本的所有双轨道区域均使用自动化制动系统。如图2a所示，从根本上说，有三种类型的信号：
红灯，意味着在进入前面火车所占据的下一个轨道区前立刻停止；黄灯，以低于45km/h(在一些轨道区域允许55km/h甚至更快)慢速前进；绿灯意味着下一个轨道区是闲置的，火车可以最大速度前行。在一些繁忙的轨道区，我们还使用另外两种附加信号（图2b）：
两个黄灯（限速），一个黄灯和一个绿灯（减速）。
其他制动系统。
除了自动化制动系统之外，在单轨道中还是用其他一些制动系统。在大多数情况下一个轨道电路系统或者是一个电子制动系统（电子编码核查系统）。这两个都是半自动化的制动系统。
轨道电路系统控制或者在两站之间的区域内的运行，包括在火车运行的两站之间的连锁信号的设备。在出站口和进站口，通过轨道电路系统检测火车是否出发或者到站。
在电子制动系统中，每列火车都有一个无线通讯设备用来传输每列火车的识别信息。当火车司机要离开某一站时，他按下按钮，信号自动变为绿色。当火车到达下一站时，火车的识别信息传给接收器，轨道区闲置。
这种类型的电子制动系统并不需要很多的装置，因为从根本上说是司机在控制整个区域。
火车控制系统。
自动刹车。司机必须一直服从信号的指令，但是一点点的人为误差就可能引起严重的事故。20世纪60年代早期发生的两起轨道事故造成了惨重的人员**，由此产生了在全日本安装所谓的自动停车系统。
在该系统中，当火车靠近一个停止信号时，驾驶室内响起警报，提示司机停车。如果他没能刹车，该系统就会自动刹车。(图3显示了日本铁路自动刹车的操作流程)
在自动刹车系统中，底线在距离信号源一定距离的轨道上。当信号灯熄灭是，如果有一列火车通过一根底线，不管火车速度有多高，司机都会立刻接收到一个警报。如果收到警报后，司机没有在5秒内停车，紧急刹车设备将自动启动，火车自行停止运行。
换句话说，如果司机启动了刹车，并按下了掌控按钮，自动刹车设备是不会被启动的。
然而，这意味着如果司机把火车停在地线上，即使有停止信号，火车还是可以在司机的控制下继续前进。这就被称为不依赖于司机认知的“绝对停止”地线，这种底线安装在个站内部，以及启动信号处，来预防由于司机失误而前行所造成事故的可能。
最近，主要在tokyo和osaka地区，安装了一种新型的不依赖于司机认知的p型自动停车系统。底线在地面和火车之间传递信号，由地线来监控火车的刹车模式，以确保火车在接收到停止信号前停下来。如果一列火车的速度超出了刹车模式所允许的范围，辅助刹车设备自动启动使火车停止前进。
随后，火车可以继续前行，当且仅当和从下一条底线收到的指令一致时。该系统提供了更高的安全设备，因为它不依赖于司机的认知。
日本私营铁路在他们大部分的线路上安装并改进了s型自动化停车系统。该系统具有进站速度检测的能力，因为它能够使火车自动刹车，所以也不依赖于司机的认知。
在一个使用地线的间歇控制系统中，在火车通过底线之前无法接收到任何信号，也就是说在繁忙的轨道区信号的变化无法提供一个合适的服从装置。为了缓解这个问题，铁路人员为一些轨道区安装了连续了连续的自动刹车控制系统。该系统使用声频流沿着轨道电路传递自动刹车系统相关的信号，这使得在任何时候都可以收到火车进站时的信号。
该系统与接下来要阐述的火车自动控制系统具有相似的优点。
火车自动控制。
火车自动控制系统是为像新干线这样的高速列车而开发出来的，由于极高的速度，司机无暇掌握轨道两侧的信号。自动控制系统发送音频信号，其中包含线路中特定轨道取得最高速度（如图5所示）。当站内收到这些信号时，就会把火车的当前速度和最大速度进行对比，如果火车行驶过快，制动装置将自动启动。
一旦车速低于最大速度，制动装置就会停止作用。该系统的安全系数很高，并且能够避免由于司机疏忽而造成的碰撞，因此在频繁使用的线路上都有安装，例如东京的yamanote线以及一些地铁线路。
尽管当火车超速时，制动装置自动启动，但是当火车正往站内行驶时，无法控制发动机或者是火车的停留位置。然而，火车自动操作系统能够自动控制火车离站、两站之间的速度以及在站内的停留位置。在一些地铁上已经安装了该设备。
数字化火车自动控制。
数字化火车自动控制系统用来控制从2024年以来的第一条新干线的所有运行区段，并且从来都没有出现过碰撞。然而，数字化火车自动控制系统有三个缺点。首先，由于在一个速度极限停止制动装置和在另外一个极限启动制动装置之间有空余间隔，由此而产生的前进距离无法被缩减。
其次，当火车达到最大速度时启动制动装置，这就降低了乘坐的舒适性。最后，如果驾驶员开的是更高速度的火车，必须首先更换所有的轨道两侧和站内的设备。
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