自動列車運転

自動列車運転（ATO ）は、運転士が不要、またはせいぜい監督のみを必要とする列車の自動運転方式である。 [ 1 ] ATOは、自動列車制御システム内のサブシステムとして定義され、プログラムされた停止、速度調整、ドア操作など、通常は運転士に割り当てられている機能の一部またはすべてを実行する。[ 2 ]

写真は、シンガポールのマス・ラピッド・トランジット（MRT）トムソン・イーストコースト線を運行する川崎重工・中車四方T251編成の運転室です。この路線はATO GoA 4の管轄下にあり、無人運転で自動制御されています。

自動化の程度は自動化グレード（GoA）で示され、GoA4では無人運転で列車が自動的に制御されます。[ 3 ] GoA2までの低い自動化グレードのシステムでは、故障や緊急事態に伴うリスクを軽減するために運転手が同乗します。無人運転による自動化は、線路が分離されているため安全を確保しやすい自動ガイドウェイ輸送システムで主に使用されています。幹線鉄道向けの完全自動運転列車は研究対象となっています。[ 4 ]列車自動化の歴史における最初の無人運転実験は 1920年代に遡ります。[ 5 ]

自動化のグレード

鉄道で可能な自動化のさまざまなレベルを表す図
GoA2の例としてのETCSレベル3の運用スキーム

国際公共交通協会（UITP）と国際規格IEC 62290-1によれば、列車の自動化レベル（GoA）は5段階に分けられている。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]これらのレベルは自動車のSAE J3016分類に対応している。[ 9 ] [ 10 ]

自動化の程度 列車の運行 説明と例 SAEレベル
ゴA0 オンサイト 自動化なし 0
ゴA1 マニュアル 列車の運転士は、発車・停止、ドアの操作、緊急事態や急な迂回への対応などを担当します。人為的なミスによる信号の誤操作は、ETCS L1などの列車保安システムによって保護されます。[ 11 ]1
ゴア2 半自動（STO） 発車と停止はETCS L2や3などの高度な列車保護システムを使用して自動化されていますが、[ 11 ] [ 12 ]運転士がドアの操作、必要に応じて列車の運転、緊急事態の処理を行います。多くのATOシステムはGoA2です。このシステムでは、列車は駅から駅まで自動的に走行しますが、運転士が運転室にいて、ドアの閉鎖、列車前方の線路上の障害物の検知、緊急事態の処理を担当します。GoA3システムと同様に、GoA2列車は乗務員が乗務していないと安全に運行できません。例として、ロンドン地下鉄のヴィクトリア線やニューヨーク市地下鉄の7番ルートなどがあります。 2
ゴA3 無人運転（DTO） 発車と停止は自動ですが、緊急時には係員がドアを開け、列車を運転します。このシステムでは、列車は駅から駅まで自動で走行しますが、常に係員が車内に常駐し、緊急事態への対応を担当します。GoA3システムでは、係員が同乗していないと列車は安全に運行できません。例としては、ドックランズ・ライト・レイルウェイが挙げられます。 3と4
ゴーA4 無人（UTO）または無人（MTO） 発車、停止、ドアの操作はすべて全自動で、列車には係員は乗務しません。駅にはプラットホームドアを設置することが推奨されています。このシステムでは、ドアの閉鎖、障害物の検知、緊急事態発生時を含め、列車は常時自動運転が可能です。他の目的（例えば顧客サービス）のために係員が乗務する場合もありますが、安全な運行に必須ではありません。コンピューターに障害が発生した場合に手動で列車を運転するための制御装置が備えられている場合が多いです。CBTCはGoA4の基本的な実現技術と考えられています。[ 11 ]例としては、デリーメトロ、バンガロールメトロ、バンクーバースカイトレイン、シンガポールMRTなどがあります。

追加タイプ

自動化の程度 説明と例
GoA1+ GoA1に加えて、 ETCSを介して車載列車エネルギー最適化（C-DAS）が接続されています。[ 13 ]
GoA2+ アムステルダム地下鉄の場合、GoA2はGoA4の終点駅で逆方向に走行することができる。[ 14 ]これは「+」で示されている。GoA2+はブカレスト地下鉄M5号線にも存在し、アムステルダムと同じURBALIS 400 CBTCを使用している。
GoA2(+) これはGoA2にメートルゲージ鉄道関連の機能を追加したものである。[ 15 ]
GoA2.5 日本では、これは「有人無人運転」の一形態であり、運転士は運転室に座り、GoA3の運転士の他の業務に加えて、障害物の検知や緊急停止を担当します。[ 16 ]九州旅客鉄道は、 2020年12月24日に香椎線（西戸崎駅 - 香椎駅間）で、運転士を配置したままGoA2.5対応システムの最初の営業運転の1つを開始しました[ 17 ]。その後、香椎線全線およびそれ以降で、無人運転による定期営業運転を開始しました。[ 18 ]
GoA3+ GoA3とGoA4の総称で、人間の列車運転手の代替を意味します。[ 19 ] GoA3/4、GoA3,4、自動運転列車という用語は同義語として使用されます。[ 20 ] [ 16 ]

ATOの運用

1962年、42番街シャトルの4番線で行われたR22列車のATO初期試験（右）

多くの最新システムは自動列車防護（ATP）と連携しており、多くの場合、自動列車制御装置（ATC）も連携して、進路設定や列車運行規制といった通常の信号操作をシステムによって行います。ATCとATPシステムは連携して、列車を定められた時刻表の許容範囲内に維持します。この統合システムは、定められた時刻表を遵守するために、 走行時の動力と惰力走行の比率や駅停車時間といった運転パラメータを微調整します。

ATPは、列車間の安全な間隔を確保し、停止すべきタイミングについて十分な警告を発する安全システムです。ATOは、駅での停車や発車に関連する列車運行の「非安全」部分であり、ATPが線路の安全を確認した後、列車の停止位置を指示します。

列車は信号が明瞭な状態で駅に接近し、通常の慣らし運転を行います。最初のビーコン（元々はループ状のケーブルでしたが、現在では通常固定式のトランスポンダー）に到達すると、列車は駅のブレーキ指令を受信します。車載コンピューターは、正しい地点で停止するためのブレーキ曲線を計算します。列車がプラットフォームに向かって走行するにつれて、精度を確保するために、曲線は複数回（システムによって異なります）更新されます。[ 21 ]

列車が停止すると、ATOはブレーキが作動していることを確認し、ドア開閉ループ内で停止したことを確認します。これらのループは、プラットホームに対する列車の位置と、ドアがどちら側に開くべきかを確認します。これらすべてが完了すると、ATOはドアを開けます。一定時間（事前に設定された時間、または必要に応じて制御センターによって変更されます）が経過すると、ATOはドアを閉め、ドア閉確認回路が正常であれば列車を自動的に再始動させます。一部のシステムにはプラットホームスクリーンドアも装備されています。ATOは車上検査手順を完了すると、プラットホームスクリーンドアを開くための信号も発信します。ここではATO機能として説明されていますが、駅におけるドア開閉機能は「重要な」システムとみなされ、ATPと同様の安全検証プロセスが必要となるため、ATP設備の一部として組み込まれることがよくあります。[ 21 ]

ドア操作が完了すると、ATOは列車を巡航速度まで加速し、次の駅のブレーキ指令ビーコンまで惰力走行させ、ATPシステムによる介入がなければ次の駅にブレーキをかけます。[ 21 ]

GoA3+の利点

2021年、フロリダ州運輸局はフロリダ州立大学、タルカ大学、香港理工大学の科学者によるレビューに資金を提供し、自動運転列車の次のような利点を示しました。[ 22 ]

  1. 人為的ミスの排除
  2. 既存の鉄道線路をより有効に活用することで輸送力を高める
  3. 運用コストの削減。パリメトロはGoA4の運用コストを30%削減しました。[ 23 ]
  4. 全体的なサービスの信頼性の向上
  5. 車両管理とサービスの柔軟性の向上
  6. エネルギー効率の向上

ATOに関連する事故や事件

ATO は鉄道運行における人為的ミスの可能性を大幅に低減することが証明されていますが、ATO システムに関連する注目すべき事故もいくつか発生しています。

年地域事件
1993日本1993年10月5日、南港ポートタウン線の無人運転列車が住之江公園駅の南端でオーバーランし、緩衝器に衝突して217人が負傷した。原因は、同線ATO装置のブレーキ指令信号を送信するリレーの一部に不具合が生じ、ブレーキが作動しなくなったためとみられる。 [ 24 ]冗長装置が設置され試験が行われた後、1993年11月19日に運行が再開された。 [ 25 ]
2011中国2011年9月27日（現地時間14時51分、協定世界時6時51分）、上海地下鉄10号線の豫園駅と老西門駅の間で2本の列車が衝突し、284人から300人が負傷しました。初期調査の結果、路線の停電によりATO（自動列車制御装置）と信号システムが故障したにもかかわらず、運転士が手動で列車を運転していたことが判明しました。死者は報告されていません。[ 26 ]
2015メキシコ2015年5月4日、現地時間18時頃（協定世界時0時）[ 27 ]、雹を伴う大雨の中、[ 28 ]、メキシコシティ地下鉄5号線のオセアニア駅で2本の列車がポリテクニコ駅に向かっていたところ衝突した。[ 29 ]最初の列車4号は、運転士がベニヤ板が線路を塞いでいると報告した後、オセアニア駅のプラットフォームの端に停車した。 [ 30 ] 2本目の列車5号は、降雨時には列車の速度を落として運転しなければならないため手順でそれをオフにして手動で列車を操作するように指示されていたにもかかわらず、アナログPA-135 ATOシステムがオンの状態でターミナルアエリア駅を出発した。[ 31 ] [ 32 ] 5号列車は時速31.8km（19.8mph）[ 31 ]で4号列車に衝突した。これはプラットホーム到着時の平均速度の2倍[ 30 ]であり、12人が負傷した。[ 33 ]
2017シンガポールジュークーン鉄道事故- 2017年11月15日、現地時間午前8時30分頃（協定世界時午前0時30分）、シンガポールのジュークーンMRT駅で、 SMRT東西線C151A列車が別のC151A列車に追突し、38人が負傷した。当時、東西線では、従来のウェスティングハウス社製ATC固定閉塞信号システムと関連するATOシステムを、タレス社製SelTrac CBTC移動閉塞信号システムに交換する作業が行われていた。事故に巻き込まれた列車のうち1両は、既知のソフトウェアバグの修正として、故障した信号回路を通過した際に安全保護機能が削除されていたため、信号バブルが「破裂」し、衝突に至った。[ 34 ]
2017 インド 首相が乗車する予定だった開業の数日前、デリーメトロの列車はカリンディ・クンジ車両基地でATO（自動列車停止装置）の試験運転を行っていました。列車が緩衝器に近づいた際、緩衝器に接触して脱線し、前面の壁に衝突しました。壁は最終的にレンガで補修されました。しかし、この運用では列車がブレーキを作動させていなかったことが判明しました。[ 35 ]この結果、列車は2024年まで運転士による制御となり、UTOの完全運用開始は7年遅れることになりました。
2019香港上記と同様の事故が2019年3月18日に香港のMTR荃湾線で発生した。この事故では、MTRが同線の既存のSACEM信号システムに代わる新バージョンのSelTrac列車制御システムを試験中、金鐘と中環の間の渡り線区間でMTR M-Train EMU2両が衝突した。両列車の運転士が負傷したものの、どちらの列車にも乗客はいなかった。[ 36 ]衝突現場が清掃される前は、荃湾線のすべての列車が中環ではなく金鐘に終点となった。同じベンダーはシンガポールでも同様の信号システムを提供しており、 2017年にはジュークーン線事故を引き起こした。 [ 37 ] 2019年7月、電気機械サービス部（EMSD）は事故の調査報告書を公表し、SelTrac信号システムのプログラミングエラーがATPシステムの誤動作を引き起こし、衝突につながったと結論付けた。[ 38 ]
2021マレーシア2021年、クアラルンプールのケラナ・ジャヤLRTで人為的ミスによる衝突事故が発生し、213人が負傷した。制御装置と予備制御装置のコンピュータが故障したため、運転士が車両基地まで列車を運転するよう指示された。運転士は線路と反対方向に運転し、列車と衝突した。両方のコンピュータが故障したため、列車がシステムから消失したため、ATPは作動しなかった。[ 39 ]
2022中国2022年1月22日、上海地下鉄15号線千安路駅で、高齢の乗客が列車のドアと網戸の間に挟まれました。状況を確認した駅員は、ドア開閉制御システムを誤操作し、網戸が検知されずに開き、列車はしばらく走行を続け、挟まれた乗客は死亡しました。[ 40 ]
2023台湾2023年5月10日、台中MRTグリーンラインの豊楽公園駅南側で建設用クレーンが線路上に落下しました。無人運転列車は停車中でしたが、クレーンが線路上に落下し、そのまま走行を続け、障害物に衝突しました。係員は、落下したクレーンが線路を塞いでいると管制センターに連絡しましたが、遠隔操作で非常ブレーキを作動させるのに20秒かかり、衝突を防ぐには不十分でした。
2025ケベック2025年11月22日早朝、モントリオールの高速道路とREM（Réseau Express Métropolitain ）の線路を横断しようとした3人組が、デュ・カルティエ駅付近で列車に轢かれました。1人が即死し、もう1人が後に病院で死亡しました。[ 41 ] [ 42 ]

ATO研究プロジェクト

名前開始年年末説明国音量
スマラート1999ニュルンベルク地下鉄の自動化[ 43 ]ドイツ
ルービン2001ニュルンベルク地下鉄の自動化[ 44 ]ドイツ
コンパス I2001幹線鉄道における無人運転[ 45 ]ドイツ485万ユーロ[ 46 ]
アウトバーン20102014既存の地域鉄道路線における自動運転列車[ 47 ]オーストリア250万ユーロ[ 47 ]
RCAS2010恒久的な設備のない衝突回避[ 48 ]ドイツ
レールドライブ®2019道路と鉄道用の試験車両[ 49 ]ドイツ
KI-Lok20212024レール上の安全なAI [ 50 ]ドイツ

247万ユーロ[ 46 ]

スマート220192022鉄道輸送のスマート自動化のための高度な統合障害物および線路侵入検知システム[ 51 ]欧州連合

170万ユーロ[ 51 ]

安全なトレーニング2022AIを活用した自動運転列車の開発[ 52 ]ドイツ2400万ユーロ
自動列車2023列車の完全自動停止と停車[ 53 ]欧州連合4260万ユーロ[ 54 ]
R2DATO2023鉄道のデジタル化と自動運転[ 55 ]欧州連合1億6080万ユーロ
ATOエンデュランス20222024ATOエンデュランス[ 56 ] [ 57 ]オランダ
ATO自動入換20222024ATO自動入換装置[ 56 ] [ 57 ]オランダ
デジレール 2025 コウヴォラ - コトカ - ハミナ ETCS テストコースでの ATO パイロットプロジェクト[ 58 ] [ 59 ]フィンランド

未来

2021年10月、ドイツのハンブルクで、他の鉄道車両と共用する通常の線路を走行する「世界初の自動運転・無人列車」の実証実験が開始されました。報道によると、従来の標準線路を走行する非地下鉄列車技術は、理論的には世界中の鉄道輸送に導入可能であり、エネルギー効率も大幅に向上するとされています。[ 60 ] [ 61 ]

ATOは2022年までにロンドン地下鉄のサークル線、ディストリクト線、ハマースミス＆シティ線、メトロポリタン線に導入されました。ATOはクロスレールの一部でも使用されています。テムズリンクのロンドン中心部を走る列車は、英国の幹線鉄道網で初めてETCSレベル2を搭載したATOを導入しました[ 62 ]。

JR西日本は2022年4月、北陸新幹線で使用されているW7系新幹線電車12両でATOの試験を2022年中に白山総合車両所で実施すると発表した。[ 63 ]

新しいシドニーメトロのために建設されたすべての路線は、スタッフが常駐しない無人運転を特徴としています。

トロント地下鉄は2012年から信号のアップグレードを実施し、今後10年間でATOとATCを使用できるようにしました。[ 64 ]ヤング・ユニバーシティ線の区間で工事が完了しました。[ 65 ] 5号線エグリントンの地下部分には2022年にATCとATOが設置されました。地下部分ではGoA2システムが使用され、エグリントン保守保管施設ではGoA4システムが使用され、ヤード内は無人運転で運行されます。[ 66 ]オンタリオ線はGoA4無人運転システムの導入が提案されており、2030年に開業する予定です。[ 67 ]

2021年3月より、SNCFとオー＝ド＝フランス地域圏は、センサーとソフトウェアを搭載したフランスのRegio 2Nクラスの実験を開始しました（fr）。

2025 年に、 AŽD Prahaによって、コピドルノからドルニー・ブーソフまでの路線での定期的な無人乗客サービスが再開される予定です。[ 68 ]

ウィーン地下鉄は、2026年に新路線U5に無人運転ATOを導入する予定だ。

デジレールのパイロットプロジェクトでは、シーメンス・モビリティ社による試験のために、2編成のスタドラーFLIRT列車（Sm5）にATO（およびETCS）が搭載される予定である。[ 58 ] [ 59 ]

参照

参考文献

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