軌道電路

大家有沒有想過為什麼信號系統會知道何時應顯示「紅燈」，何時應顯示「綠燈」的呢？答案便是靠軌道電路了，它其實是一個安裝在軌道上的電路裝置，藉著列車通過時車軸的導電作用，去探測到列車正在那一段路軌上，從而令信號系統作出適當的燈號顯示。

軌道電路的運作原理是在路軌上截取適當長度的鋼軌，並將兩端絕緣，從而構成一組獨立的電路區間。當這個區間（Block）並沒有列車行駛時，電流便會經由鋼軌到達繼電器（Relay）處，使其激磁並且令它的電路接點被吸向上方，將綠燈電路接通，如右圖所示：

當有列車駛進這個區間的時候，鋼軌中的電流便會被車軸短路（Short circuit），令繼電器因失去電流而斷磁，電路接點亦隨即落下並且接通紅燈之電路，以阻止其他列車進入此區間，如右圖：

當列車駛離這個區間後，繼電器便會重新激磁，使綠燈再次亮起，讓其他列車進入這個無車的區間。

為什麼要利用車軸把電路短路呢，把車軸用作接通電路，使繼電器激磁接通紅燈電路豈不是更直接？可是大家有沒有想過，這方法雖然簡單，但是倘若電路其中一部分發生故障（例如電線斷掉），使電力中斷，那麼該區間即使有車駛進，繼電器也會無法再度激磁去接通紅燈電路的了，這對行車便有欠安全了。

而 Fail Safe 便旨在當設備發生故障時，仍可繼續發揮其基本的保護作用，就好像上圖所介紹的軌道電路一樣，當發生故障時，無論該區間有沒有列車行駛，繼電器也會斷磁並接通紅燈電路，以保萬全。

如果要在長軌區間中設置軌道電路的話，鋼軌便會因裝設絕緣接頭而切斷，使鋼軌強度受到影響，要解決這個問題，便需要使用以下的 JTC 了：

JTC 同一般的軌道電路的原理大致上相同，只不過是以電子音頻信號來代替電流來工作。這些音頻信號會由發信器（Signal Generator）發出，並且經由接收器（Signal Receiver）所接收，當列車駛進區間內時，音頻信號便會流經車軸，從而造成短路令接收器收不到信號，那麼便同樣可以探測到列車的位置了。

但因 JTCs 始終是沒有絕緣接頭的關係，在 JTC 兩旁的軌道倘若有車的話，仍可能會被車軸短路（因為或許會有音頻信號到達這些邊緣地方），所以 JTCs 的兩旁會被列作可能短路區間。而正因為這些音頻信號不能被限制在一段準確範圍之內流動，所以如果在 JTCs 附近設有道岔的話，便需要在該道岔前裝設絕緣接頭了。

地鐵鋼軌的絕緣接頭

由於軌道電路有時會在潮濕環境（如隧道）的影響下作出錯誤的動作，而且一般的軌道電路也不能夠探測到列車的行駛方向，因此在某些路段上便需要設置計軸器（Axle Counter）去作為輔助。

在香港鐵路上所使用的計軸器，通常都會由一對裝設在鋼軌條兩側的磁性探測頭所組成，當車輪在探測頭旁邊滾過時，金屬車輪會令通過這對探測頭的磁通量（Magnetic Flux）增加，從而得知已經有一個／對車輪滾過。

就這樣，當列車經過設於區間起點的計軸器時，它便會記下該列車的車軸數量，並且將該區間封閉，不讓其他列車進入，待列車離開該區間後，設於區間終點的另一個計軸器亦會記下該列車的車軸數量。

當信號系統確認進入和離開的車軸數量相同之後（亦即是說沒有車卡會被遺留在區間內），該區間才會重新開放給其他列車進入，從而達致跟軌道電路相同的功用。

東鐵計軸器的磁性探測頭及其接線箱（黃色盒）

註：有時裝置計軸器的原因是為了增加路線容量，以致在某些區間中可能會出現超過兩個計軸器，去將這些區間再進行「細分」，而東鐵在九龍塘和沙田站所裝設的計軸器，便是為了增加列車在車站內的運作效率而設置的。

一般來說，在行車主線上的區間會互相緊接著，而且倘若信號燈只有紅／綠兩色的話，高速行駛的列車便會來不及在紅燈前面停下。因此，一般的信號燈都需要有三重或者四重的燈號顯示－－根據前一列車的所在位置去顯示不同的燈號，從而給予司機足夠的預告，使他能在紅燈區間前將列車停下。以下便是三重顯示式燈號的運作原理：

1. 當所有區間都無車時，信號燈便會顯示前進信號（綠燈）。
2. 當列車駛進 Block A1 後，信號號燈 A1 便會因軌道電路感應到列車存在而轉為紅燈，阻止其他列車進入此區間。
3. 而列車繼續駛進 Block A2 後，信號燈 A2 便會隨即轉為紅燈，而原先的信號燈 A1 則會轉為黃燈，容許列車以慢速進入 Block A1，並且預告了 A2 的顯示為紅燈，以便它能及早預備在到達紅燈 A2 前停車。
4. 當列車進入 Block A3 後，信號燈 A1 便會重新再亮起綠燈，讓其他的列車駛入，而信號燈 A2 則轉為黃燈、信號燈 A3 轉為紅燈，如此類推。透過這些區間的相互關係，尾隨的列車便時刻都會有充足的煞車距離，避免因煞車不及而誤闖有車的區間而造成撞車意外。

而四重顯示式燈號系統的原理與三重式的基本上相同，但它增加了「黃－黃」燈號，此設計主要使用在速度較高的路線上，藉著多一重的黃燈去更早地預告下兩個信號燈的顯示為紅色，從而給予列車更充足的時間去進行煞車。

上述的信號系統只會指示列車的行止，但倘若有列車不遵守信號指示行駛的話，那麼信號系統也只會是如同虛設。因此，為了保障行車安全，東鐵便在70年代引進了自動列車警報系統（Automatic Warning System，簡稱 AWS），以提醒司機去依循信號的指示去駕駛列車。

自動列車警報系統主要是依靠設置在信號燈前方的磁性裝置（稱為「AWS ramp」），依據信號的顯示而向通過的列車發出相應的警告信號： AWS ramp 的前半部為一個永久磁鐵，後半部則為一個電磁鐵，而整個 AWS ramp 會被放設在路軌之上，當列車在它上面經過時，前半部的永久磁鐵的磁力會先將車上的警報系統和煞車系統撥至候命狀態，倘若信號燈顯示綠燈時，位於後半部分的電磁鐵便會激磁，而車上的感應器在接收到這個電磁信號後，便會令駕駛室內的警報器響鐘，除此之外，顯示器同時會變成黑色，示意列車可以按正常速度通過。但如果信號燈的顯示為黃燈或紅燈時，該電磁鐵便會斷磁，而車上的感應器便會因為感應不到磁力而令駕駛室內的警笛響起，並同時在顯示器上出現黃色和黑色的間條，此時司機需要立即按下「Cancel」掣去關掉警笛，否則，煞車系統便會自動將列車煞停。
	裝設在路軌上的 AWS ramp

	駕駛室的顯示器（上）和警鐘（下）

註：司機按下 Cancel 掣意即表示他已經獲悉信號指示，而 AWS 便是靠此方法來提醒司機有關的信號顯示。

值得一提的是，AWS ramp 並不是裝設在信號燈旁，而是需要設在跟信號燈保持足夠煞車距離的地方，以免衝燈之列車被 AWS 煞停前闖進前面有車之區間，從而造成意外。

到了1998年，東鐵為了應付與日俱增的乘客量，於是便加裝了自動列車保障系統，以增加信號系統的行車容量和可靠性，而原有的 AWS 則繼續保留給內地的直通車使用。