連動装置
1993年、イリノイ州デスプレーンズにあるデヴァル・インターロッキングの塔と線路

鉄道信号システムにおいて、インターロッキングとは、分岐点や踏切などの線路における衝突を防ぐ信号装置の配置を指します。北米では、連動する信号装置と線路のセットを総称してインターロッキング設備、または単にインターロッキングと呼ぶことがあります。インターロッキングシステムは、使用する経路の安全が証明されない限り、進行信号を表示できないように設計されています。

インターロックとは、信号機や転てつ機／分岐器が不適切な順序で切り替わるのを防ぐための安全対策です。例えば、インターロックがあれば、対応する転てつ機／分岐器が先に切り替わらない限り、分岐経路を示す信号機が切り替わるのを防ぎます。北米における鉄道におけるインターロックの公式定義は、「信号機および信号機器を相互に接続し、それらの動作が適切な順序で連続するように配置すること」です。[ 1 ]

構成と使用

模型盤とてこ式機械

最小限の連動装置は信号機で構成されますが、通常は分岐器や転てつ機、脱線装置などの追加装置が含まれ、平面交差や可動橋が含まれる場合もあります。連動装置の基本原則には以下が含まれます

  • 設定されたルート上で、衝突する列車が同時に走行できるように信号を操作することはできません。
  • 信号によって列車がその路線に入ることが許可される前に、路線上のスイッチやその他の機器が適切に「設定」（所定の位置に設置）されている必要があります。
  • ルートが設定され、列車にそのルートを進む信号が与えられると、ルート上のすべてのスイッチやその他の可動装置は、次のいずれかが発生するまで所定の位置に固定されます。
    • 列車が影響を受ける路線の区間から外れた場合、または
    • 進行信号が取り消され、その路線に接近する列車が信号を通過する前に停止する機会が与えられるのに十分な時間が経過した場合。

歴史

鉄道連動装置は英国発祥で、数多くの特許が取得されている。1856年6月、ジョン・サックスビーは連動スイッチと信号機に関する最初の特許を取得した。[ 2 ] [ 3 ] : 23–24 1868年、サックスビー（サックスビー＆ファーマー社）[ 4 ]は、今日北米で「予備ラッチロック」として知られる装置の特許を取得した。[ 5 ] [ 6 ]予備ラッチロックは非常に成功し、1873年までにロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道だけで13,000個の機械式ロックレバーが使用されるようになった。[ 6 ] [ 7 ]

アメリカ合衆国における最初の機械的連動装置の実験は、1875年にJM トゥーシーとウィリアム・ブキャナンにより、ニューヨークのニューヨーク・セントラル・アンド・ハドソン川鉄道（NYC&HRR）のスプイトン・ダイビル分岐点で行われた。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]当時、トゥーシーはNYC&HRRの総監督、ブキャナンは機械監督であった。トゥーシーとブキャナンは1878年にペンシルベニア州ハリスバーグでトゥーシー・アンド・ブキャナン連動スイッチ・アンド・シグナル会社を設立した。彼らの機構が最初に重要な形で導入されたのは、1877年から1878年にかけてマンハッタン高架鉄道会社とニューヨーク高架鉄道会社の転轍機と信号機であった。[ 6 ]サックスビーの設計と比較すると、トゥーシーとブキャナンの連動装置は扱いにくく洗練されていなかったため、あまり広くは導入されなかった。[ 8 ]ユニオン・スイッチ・アンド・シグナル社が1882年にこの会社を買収した。[ 8 ]

技術の進歩に伴い、鉄道信号業界は、ルート設定のスピードを上げ、一箇所から制御できる機器の数を増やし、制御点から同じ機器を操作できる距離を広げるため、これらの新技術を連動装置に取り入れようとした。信号業界が直面した課題は、純粋に機械的なシステムに固有の安全性と信頼性を、いかにして同じレベルにまで高めるかであった。実験的な油空圧式[ 9 ]連動装置が、1884年にニュージャージー州バウンドブルックのフィラデルフィア・アンド・リーディング鉄道とリーハイ・バレー鉄道の交差点に設置された。 [ 6 ] [ 7 ] 1891年ま​​でに、6つの鉄道会社に18の油空圧装置が設置され、合計482個のレバーが操作された。[ 6 ]装置は作動したが、設計に重大な欠陥があり、労力の節約はほとんど得られなかった。

油圧空気圧システムの発明者は1891年に電空圧システムへと発展させ、ユニオン・スイッチ・アンド・シグナル・カンパニーで最もよく知られているこのシステムは、シカゴ・アンド・ノーザン・パシフィック鉄道のシカゴ川にかかる跳ね橋に初めて設置されました。[ 7 ] 1900年までに、北米の13の鉄道会社で54の電空圧連動装置が使用され、合計1,864個の連動レバーが制御されていました。このタイプのシステムは、追加の使い捨て機器が必要であり、メンテナンスコストが高いという欠点はありましたが、将来も2つの競合システムのうちの1つであり続けました。[ 7 ]

電気モーターで転てつ機や信号を動かす連動装置は、1894年にオーストリアのシーメンスがプルジェロフ（現在のチェコ共和国）に最初の連動装置を設置して実用化されました。[ 10 ]このタイプの別の連動装置は1896年にベルリン近郊のウェストエンドに設置されました。 [ 11 ]北米で電気転てつ機を使用した連動装置が初めて設置されたのは、1901年ウィスコンシン州オークレアのシカゴ・セントポール・ミネアポリス・アンド・オマハ鉄道で、ゼネラル・レールウェイ・シグナル・カンパニー（現在はアルストムの一部門で、パリ近郊のルヴァロワ＝ペレに本社を置く）によって設置されました。[ 7 ] 1913年までに、このタイプのシステムは米国の35州とカナダの83の鉄道に、21,370本のレバーを使用する440の連動装置に設置されました。[ 6 ]

インターロックの種類

インターロックは、機械式、電気式（電気機械式またはリレーベース） 、電子式/コンピューター式に分類できます

機械式インターロッキング

イリノイ州デスプレーンズにあるデヴァルタワー内のロックベッドの様子

機械式連動装置では、格子状に形成された鋼鉄製のバーで構成されたロックベッドが構築されています。スイッチ、脱線装置、信号機、その他の機器を操作するレバーは、一方向に走るバーに接続されています。バーは、あるレバーで制御される機能が別のレバーで制御される機能と競合する場合、 2つのバー間のクロスロックに機械的な干渉が生じ、競合するレバーの動きが防止されるように構成されています。

純粋に機械的なプラントでは、レバーは機械的なロッドや配線接続を介して信号などの現場機器を直接操作します。レバーは操作者に機械的利点を提供する必要があるため、肩の高さ程度に設置されています。レバー間のクロスロックは、余分なてこの作用によってロック（予備ラッチロック）が解除されないようにするために施されました。

最初の機械式インターロックは1843年にイギ​​リスのブリックレイヤーズアームズジャンクションに設置されました。[ 12 ]：7

電気機械式インターロック

電力インターロックでは、レバーの適切なシーケンスを確保するために機械的なロックを使用する場合もありますが、レバー自体はフィールドデバイスを直接制御しないため、かなり小型です。レバーがロックベッドに基づいて自由に動く場合、レバー上の接点が電気または電空圧で作動するスイッチと信号を作動させます。制御レバーを他のレバーを解放する位置に動かす前に、フィールド要素から、レバーが要求された位置に実際に移動したことを示す信号を受信する必要があります。図に示すロックベッドは、GRS電力インターロックマシン用です。

リレーインターロック

小型プラグインリレーを使用したリレーインターロックの一部

純粋に電気的に行われるインターロック（全電気式と呼ばれることもあります）は、各信号機器の状態または位置を確認するリレーロジックの配置で構成されたリレーで構成された複雑な回路で構成されています。機器が操作されると、その位置の変化によっていくつかの回路が開き、新しい位置と競合する他の機器がロックアウトされます。同様に、制御対象の機器が安全に操作できるようになると、他の回路は閉じます。鉄道信号に使用される機器は、その特殊な性質とフェイルセーフ設計 のために高価になる傾向があります

電気回路のみで作動するインターロックは、ローカルまたはリモートで操作できます。従来のシステムの大きな機械式レバーは、パネルまたはビデオインターフェース上のボタン、スイッチ、またはトグルに置き換えられます。このようなインターロックは、人間の操作なしで動作するように設計されることもあります。これらの装置は自動インターロックと呼ばれ、列車が接近すると、競合する動きがない限り、自動的に進路が設定されます。

GRSは1929年に最初の全リレー連動システムを製造しました。これはネブラスカ州リンカーンのシカゴ・バーリントン・アンド・クインシー鉄道に設置されました。[ 12 ] : 18

US&Sリレーインターロック用制御盤

入口出口インターロック（NX）は、1936年にGRS [ 13 ]（ヨーロッパではメトロポリタン・ヴィッカースが代理店）によって導入された第一世代のリレーベース集中交通管制（CTC）インターロックシステムの元のブランド名でした。全電気式インターロック技術の出現により、オペレータがルートの各部分を手動で設定するのではなく、より自動化されたルート設定手順が可能になりました。NXシステムでは、複雑なジャンクションの図を見ているオペレータは、既知の入口トラックのボタンと目的の出口トラックの別のボタンを押すだけで済みました。ロジック回路は、インターロック設備を介して有効なルートを提供するために必要な、信号を設定し適切な順序でスイッチを切り替えるように基礎となるリレーインターロックに指示するすべての必要なアクションを処理しました。最初のNXは1937年に英国チェシャー線のブランズウィックに設置されました。米国で最初に導入されたのは1937年、オハイオ州ジラード・ジャンクションのニューヨーク・セントラル鉄道（NYCRR）だった。 [ 12 ] : 18 NYCRRのもう一つの導入はニューヨーク州ユティカとニューヨーク州ロチェスター間の本線で、その後すぐに1948年にニューヨーク市地下鉄のINDフルトン・ストリート線に3基導入された。 [ 14 ] [ 15 ]

他のNXスタイルのシステムは、他の鉄道信号提供者によって実装されました。たとえば、Union Route (UR) はUnion Switch & Signal Co. (US&S)によって供給された入口-出口システムのブランド名であり、1951年に導入されました。 [ 16 ] NXタイプのシステムと高価なソリッドステート以前の制御ロジックは、容量を増やして人員要件を軽減できるため、混雑したターミナルエリアまたはより複雑なターミナルエリアにのみ導入される傾向がありました。ヨーロッパで人気があった方法では、エリア全体の信号が、オペレーターエリアに制御パネルを備えた単一の大型電力信号ボックスに凝縮され、下の階には電話交換機に相当するものがあり、そこで重要なリレーベースのインターロックロジックと非重要な制御ロジックが1か所に統合​​されていました。このような高度なスキームには、列車記述子と列車追跡テクノロジも含まれます。複雑なターミナルから離れて、ユニットレバー制御システムは、ソリッドステートのインターロックおよび制御システムがあらゆる種類の古いリレープラントに取って代わり始めた1980年代まで人気がありました。

電子連動

現代の電子連動のためのコンピュータベースの制御

現代のインターロック装置（1980年代後半以降に設置されたもの）は一般的にソリッドステートであり、有線リレーネットワークが専用制御ハードウェア上で実行されるソフトウェアロジックに置き換えられています。[ 3 ] : 84 ロジックがハードワイヤード回路ではなくソフトウェアで実装されているという事実は、配線し直すのではなく再プログラミングすることで、必要に応じて変更を加える能力を大幅に高めます。多くの実装では、この重要なロジックは、安全でない変更を防ぎ、規制の安全性テスト要件を満たすために、簡単に変更できないファームウェアまたはROMとして保存されています。表示技術が向上するにつれて、ハードワイヤードの物理デバイスを視覚的な表示ユニット（コンピューターモニター）で更新できるようになり、フィールド機器の変更をハードウェアを変更することなく信号機に表示できるようになりました。

「ソリッドステートインターロッキング」（SSI）は、1980年代にイギリスのBritish Rail、GEC-General Signal、Westinghouse Signals Ltdによって開発された第一世代のマイクロプロセッサベースのインターロッキングの商標です。第二世代のプロセッサベースのインターロッキングは、コンピュータベースインターロッキング（CBI）という用語で知られており、[ 17 ]その例としては、 VPI（General Railway Signal、現Alstomの商標）、MicroLok（Union Switch & Signal、現Hitachi Rail STSの商標）、WestlockおよびWestrace （ Invensys Rail、現Siemensの商標）、 Smartlock [ 18 ] （ Alstomの商標）、EBI Lock （ Bombardierの商標）などがあります。

定義されたロック形式

電気錠
「連動機のレバー、または信号と連動に関連して操作されるスイッチやその他の装置を、特定の条件下で操作できないようにするための、1つ以上の電気錠または制御回路の組み合わせ。」[ 19 ]
セクションロック
「列車が路線の特定のセクションを走行している間に有効な電気ロックで、そのセクション内を走行中の列車を危険にさらすようなレバー操作を防止するように適合されています。」[ 19 ]
ルートロック
「列車が信号を通過すると作動する電気錠で、進入した路線の範囲内で列車を危険にさらすようなレバー操作を防止するように適合されている。」[ 19 ]
区間別ルートロック
「列車がルートの各セクションを通過する際に、そのセクションに影響するロックを解除するように構成されたルートロック。」[ 19 ]
接近ロック
「列車が進行するために設定された信号機に接近している間有効であり、その列車を危険にさらすようなレバーまたは装置の操作を防止するように適合された電気ロック。」[ 19 ]
スティックロック
「列車の進行信号がセットされると作動し、通過する列車によって解除され、接近する列車を危険にさらすようなレバー操作を防止するように設計された電気ロック。」[ 19 ]
表示ロック
「信号、スイッチ、またはその他の操作装置が操作レバーの動きに対応する動きをしない場合に、危険な状態を引き起こすレバー操作を防止するように適合した電気ロック。または、最初に操作される別の装置が必要な動きをしない場合に、ある装置の操作を直接防止するように適合した電気ロック。」[ 19 ]
ロックまたは交通ロックを確認する
隣接する2つの連動装置間の連携を強制する電気錠装置。これにより、同じ線路を制御する反対の信号が同時に進行するように設定されることを防ぎます。さらに、信号が解除され列車に受け入れられた後、チェック錠装置により、列車がその連動装置を通過するまで、隣接する連動装置の反対の信号が解除されるのを防ぎます。[ 19 ]

完全連動と不完全連動（米国用語）

インターロッキングは、分岐器と一連の転てつ機を用いて列車が線路を横断することを可能にします。鉄道用語では、以下の種類のインターロッキングは、利用可能な動作に応じて完全インターロッキングと不完全インターロッキングに分類されます。時刻表では通常、インターロッキングを完全インターロッキングと不完全インターロッキングの2種類に分類しておらず、規則集でも用語の定義はされていませんが、以下の用語はシステム担当者と規則担当者の間で一般的に合意されています。

完全連動
連動範囲内で、連動の片側の任意の線路から反対側の任意の線路へ、後進を使わずに連続移動を可能にします。これは、反対側の線路の数が異なる場合や、連動が複数の側面を持つ場合でも当てはまります
不完全な連動
上記のような動きは許可しないでください。不完全な連動では動きが制限され、目的の経路に到達するために逆方向の動きが必要になる場合もあります。

参照

参考文献

  1. ^ Josserand , Peter; Forman, Harry Willard (1957). Rights of Trains (5th ed.). New York: Simmons-Boardman Publishing Corporation . p. 5. OCLC  221677266定義
  2. ^「ジョン・サックスビーの死」。Railway Age Gazette 54 ( 20)。シモンズ・ボードマン出版：1102。1913年5月26日。OCLC 15110423 
  3. ^ a bソロモン、ブライアン (2003).鉄道信号. セントポール、ミネソタ州: MBI出版社. ISBN 978-0-7603-1360-2 OCLC  52464704
  4. ^信号機器の最初のメーカーであり、ウェスティングハウス・ブレーキ・アンド・シグナル・カンパニー社、そして現在のウェスティングハウス・レール・システムズ社（本社：ウィルトシャー州チッペンハム）
  5. ^米国特許80878、ジョン・サックスビーとジョン・スティンソン・ファーマー、「改良スイッチと信号」、1868年8月11日発行 
  6. ^ a b c d e f g「信号史におけるランドマーク」『鉄道時代ガゼット』61 (4)。シモンズ・ボードマン出版：161。1916年7月28日。
  7. ^ a b c d e fゼネラル・レールウェイ・シグナル・カンパニー (1913). スペリー, ヘンリー・M. (編).電動連動ハンドブック. ロチェスター, ニューヨーク: ゼネラル・レールウェイ・シグナル・カンパニー. pp.  5–12 . OCLC 3527846 . 
  8. ^ a b c Calvert, JB 「Toucey and Buchanan Interlocking」。鉄道：歴史、信号、工学。2012年4月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年12月28日閲覧。
  9. ^圧縮水と空気を用いて長いチューブの一端から他端へ動作を伝達するシステム。効果的ではあるものの、圧力があらかじめ設定されているため機械システムに分類され、純粋な機械システムと同様に人的操作が必要となる。
  10. ^ Lexikon der gesamten Technik、エントリ「Stellwerke」
  11. ^ “Berliner Stellwerke” . 2012年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年11月24日閲覧。
  12. ^ a b c Alstom Signaling Incorporated (2004). A Centennial: History of Alstom Signaling Inc (PDF) . West Henrietta, New York: Alstom. 2011年10月2日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2011年12月27日閲覧。
  13. ^ General Railway Signal Company (1936). The NX System of Electric Interlocking (PDF) . Rochester, New York. OCLC 184909207. 2010年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 {{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)
  14. ^ 「ニューヨーク地下鉄新線における信号と連動装置」『鉄道信号通信』シモンズ・ボードマン出版、 1949年9月、578～ 583ページ。 2016年12月27日閲覧。
  15. ^ 「地下鉄の運行を高速化するボタン：200万ドルの信号システムがブルックリンIND部門でまもなく稼働開始」（PDF）ニューヨーク・タイムズ、1948年11月12日。2016年12月27日閲覧。
  16. ^米国特許2567887、ロナルド・A・マッキャン、「入口出口経路連動制御装置」、1951年9月11日発行、ユニオン・スイッチ・アンド・シグナル・カンパニーに譲渡 
  17. ^ Woolford, Paul (2004年4月).信号用語集(PDF) (レポート). Railway Group Guidance Note GK/GN0802. ロンドン: Rail Safety and Standards Board.オリジナル(PDF)から2016年5月8日時点のアーカイブ。 2016年4月20日閲覧。
  18. ^ 「スマートロックインターロック」 www.alstom.com . 2017年10月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年5月4日閲覧。
  19. ^ a b c d e f g h鉄道信号協会（現在はアメリカ鉄道協会の鉄道信号委員会）によって定義されています。
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