列車保護和警告系統

列車保護和警告系統( 英語：TPWS ) 是一種在英國客運幹線鐵路網絡以及澳大利亞維多利亞州使用的列車保護系統。

英國鐵路安全和標準委員會對TPWS的定義是：

TPWS的目的是在安裝TPWS軌道設備的情況下，如果列車滿足以下條件，則通過自動施加制動來停止列車：

• 未經授權通過危險信號（冒進信號）
• 高速接近危險信號
• 高速接近線路限速降低的區段
• 接近擋車器太快。

TPWS的設計目的不是防止冒進信號（SPAD） ，而是避免列車通過危險信號後繼續行駛至碰撞點，減輕冒進信號的後果。

此系統的標準配置包括一個安裝在軌道上並與信號燈相鄰的無線電發射器，當信號燈處於危險狀態時激活，通過該信號的列車將啟動緊急制動。

高速行駛的列車在冒進信號後可能來不及在碰撞點之前停下來，因此會在接近信號的地方放置第二個發射器，對行駛速度太快而無法及時在信號處停下來的火車進行制動，此做法旨在停止時速不超過 75 mph（120 km/h）的列車。

在信號接近側添加了第三個發射器的 TPWS+ 被安裝在大約 400 個高風險地點， 可對速度100 mph（160 km/h）的列車提供防護。當與「雙阻塞」（即連續出現兩個紅色信號）等信號控制裝置一起安裝時，TPWS可以在任何實際速度下充分發揮作用。

TPWS與使用機電技術完成類似任務的列車停止裝置不同。此種在擋車器附近（例如線路末端）應用的列車停止裝置被稱為「沼澤門保護」或「沼澤門控制」。

工作原理

概述

一對發射無線電波的電子迴路放置在信號接近側 50-450 米處，當信號在危險狀態（紅燈）時會通電。迴路之間的距離決定了車載設備對列車進行緊急制動的最低速度。當火車的 TPWS 接收器經過第一個迴路時，計時器開始倒計時。如果在計時器達到零之前通過了第二個迴路，則TPWS將激活，制動施加。

如前文所述，信號處還有另一對迴路，當信號處於危險狀態時激活。無論速度如何，它都會使通過危險信號的列車應用緊急制動。

軌上設備

一個TPWS無線電發射器迴路，構成超速傳感器系統 (OSS) 的一對發射器迴路之一

在TPWS的標準配置中有兩對迴路，通俗地稱為「網格」或「烤麵包架」。這兩對都包含一個「準備（arming）」迴路和一個「觸發（trigger）」迴路。如果信號處於危險狀態，則迴路將通電。如果信號可通過，迴路斷電。

第一對迴路是超速傳感器系統 ( Overspeed Sensor System，OSS)，位置由線路限速與坡度確定。如果列車以安全速度接近危險狀態的信號燈，則OSS迴路之間的距離不應在小於約一秒的預定時間段內通過，否則制動將被施加。客運列車的具體通過時間為 974 毫秒，貨運列車的具體運行時間為 1218 毫秒，具體由列車上的設備決定。貨運列車由於其不同的制動特性而使用 1.25 倍長的計時。

列車首先通過的「準備」迴路發射頻率為64.25 千赫茲。「觸發」迴路的頻率為 65.25 千赫。

另一對環路和信號位置相鄰，稱為列車停車系統 (Train Stop System，TSS)。 「準備」和「觸發」迴路分別工作在 66.25 kHz 和 65.25  kHz。如果車載設備在單獨檢測到「準備」頻率後同時檢測到兩個頻率，則將進行制動。因此，激活的 TSS 在任何速度下都有效，但前提是列車以正確的方向駛過它。由於列車可能需要在發生設備故障等情況下通過危險信號，因此駕駛員可以選擇超控 TSS，但無法超控OSS。

列車設備

每個主機均配有：

• TPWS 接收器。
• TPWS 控制面板（標準版或增強版）。
• AWS/TPWS 確認按鈕。
• TPWS 臨時隔離開關。
• AWS/TPWS 完全隔離開關。

如果迴路通電激活，火車底部的天線就會接收射頻信號並將其傳遞到接收器。計時器測量列車通過「準備」和「觸發」迴路時經過的時間。該時間用於檢查速度，如果速度高於 TPWS「設定速度」，則會啟動緊急制動。如果列車行駛速度低於 TPWS 設定速度，但隨後冒進信號，天線將從通電的列車停止系統迴路接收信號，並且將應用制動停止列車。動車組列車的兩端各有一個天線。可以單獨運行的車輛（單機DMU和鐵路機車）只有一根天線。根據車輛移動的方向，該天線可能位於車輛的前部或後部。

駕駛室內設備

駕駛室中的標準版TPWS面板

每個駕駛室都有一個 TPWS 控制面板，位於駕駛員從駕駛台上可以看到的位置。面板有兩種類型，最初的標準版和更新後的增強版，後者針對冒進信號、超速或 AWS引起的制動施加提供單獨的指示。

標準版由兩個圓形指示燈和一個方形按鈕組成。

標有「Train Stop Override」的按鈕用於經過授權地通過危險信號。它會忽略 TPWS的TSS迴路約20秒（通常對於客運列車）或60秒（通常對於加速度更小的貨運列車），或者直到通過迴路（以上述兩種情況較早發生的為準）。

AWS系統和TPWS系統是相互關聯的，如果其中任何一個系統施加了制動，「Brake Demand」指示燈將閃爍。

如果TPWS系統出現故障，「Temporary Isolation/Fault（臨時隔離/故障）」指示燈將閃爍；如果「Temporary Isolation Switch（臨時隔離開關）」已激活，則「臨時隔離/故障」指示燈將持續亮起。

還有一個單獨的 TPWS 臨時隔離開關，位於駕駛台處夠不到的地方。當列車在例如臨時閉塞的惡劣條件下運行時可由駕駛員操作此功能，從而在信號員的授權下通過多個危險信號，臨時隔離TPWS不會影響AWS。駕駛員必須在恢復正常運行條件後立即啟動TPWS。作為一項安全功能，如果在這之後沒人記得打開TPWS，它將在下次駕駛台打開時恢復工作。

局限性

速度

標準的TPWS配置只能使速度不大於74mph的列車在通過紅色信號燈之前停下來 。2001年，據觀察，英國大約三分之一的鐵路允許速度超過75mph 。此外，這還假設火車的制動系統能夠提供12%g 的制動力。 許多列車類型，尤其是HST不符合此情況，它的最高速度為125mph 。

TPWS-A能夠對速度高達100mph的列車提供防護 。

經過允許時通過危險信號

根據TPWS的工作原理，列車經過一個危險信號後，TPWS無法再去監測列車的速度。然而在這些情況下，駕駛員的行為、列車速度和 TPWS 的使用都受到嚴格的規定。

出於多種原因，駕駛員可能需要在有權限的情況下通過危險狀態的信號燈。信號員會建議駕駛員通過這個信號燈，同時謹慎行駛，準備好在可能的障礙物前停車，然後遵守所有其他信號。在行駛前，駕駛員需按下TPWS面板上的「Trainstop Override」按鈕，這樣列車就可以通過信號而不會觸發TPWS制動。

然後，駕駛員必須以能夠在目視距離內停下來的速度行駛，即使該區間看起來沒有任何問題，他們仍然要保持謹慎。

軌道狀況

TPWS 未能阻止2021 年索爾茲伯里鐵路事故，儘管火車進行了完全緊急制動，但濕滑的軌道導致車輪打滑，因此火車沒有在碰撞點之前停下來。（ATP也無法阻止此類事故）。