信号制御

イングランド、レスターシャー州バードン・ヒル信号所にある66形機関車。ミッドランド鉄道の信号所で、1899年に建設されましたが、オリジナルの機械式レバーフレームは電気式スイッチに置き換えられています。写真は2009年撮影。

鉄道輸送システムにおいて、信号制御は鉄道信号と閉塞システムを介して列車の動きを制御し、列車が安全に正しい経路で適切な時刻表で運行されるようにするプロセスです。信号制御はもともと、信号ボックス(国際および英国) や連動塔(北米)などさまざまな名前で知られる制御ポイントの分散型ネットワークを介して実行されていました。ロンドン地下鉄では信号キャビンと呼び、[ 1 ]グレート・セントラル鉄道では信号キャビンと呼んでいました。現在、これらの分散システムは大規模な信号センターまたはディスパッチオフィスに統合されています。形式に関係なく、信号制御は人間の信号オペレーターと線路脇の信号装置との間のインターフェイスを提供します。スイッチ(ポイント)、信号、閉塞システムを制御するために使用される技術装置は連動と呼ばれます。

歴史

1993年、米国イリノイ州デスプレーンズのデヴァル連動装置の信号ボックスと線路

当初、信号はすべて機械式に行われていました。分岐器や信号機は、個々のレバーやハンドルで操作され、信号係は通過する列車ごとに装置を所定の位置に設定するために、各装置の間を歩き回る必要がありました。間もなく、制御を一つの建物に集中させる必要があることが認識され、この建物は信号ボックスと呼ばれるようになりました。信号ボックスは、複雑な連動機構と信号係のための、乾燥した空調完備の空間を提供しました。ほとんどの信号ボックスは高く設計されており（北米で「タワー」という用語の由来となった）、信号係は制御下の鉄道をよく見渡すことができました。信号ボックスが初めて使用されたのは、 1843年、ロンドン・アンド・クロイドン鉄道がロンドンのブリックレイヤーズ・アームズへの分岐を制御するために使用したときでした。 [ 2 ]

電力の実用化が進むにつれ、信号ボックスの複雑さは、機械式レバーが直接の物理的接続を介して転てつ機や腕木信号を操作できる距離（あるいはそのような接続に必要なスペース）によって制限されなくなった。電動転てつ機と信号装置は、単一の制御点が操作できる範囲を数百ヤードから数マイルへと大幅に拡大した。[ 3 ]電気リレーロジックの技術が発達するにつれ、信号手が機械式ロジックを使って制御装置を操作する必要はなくなった。完全電子ロジックへの移行により、物理的な存在は不要になり、個々の制御点を統合してシステム効率を向上させることができるようになった。

機械式制御を全電化システムに置き換えることで可能になったもう一つの進歩は、信号係のユーザーインターフェースを強化し、生産性をさらに向上させたことです。電動トグルスイッチや押しボタンが小型化されたことで、信号係はより多くの機能を操作できるようになりました。ルート設定技術は、混雑した交差点における個々のポイントやルートの設定を自動化しました。コンピューター化されたビデオディスプレイは物理的なインターフェースを完全に排除し、ポイントアンドクリックまたはタッチスクリーンインターフェースに置き換えました。さらに、自動ルート設定技術の導入により、列車の運行はスケジュールやその他のスクリプトロジックに従って完全に自動化され、人による操作は一切不要になりました。

信号所は重要な通信ハブとしても機能し、線路のさまざまな部分を接続し、それらをリンクして列車の安全な通過を可能にしました。最初の信号システムは、隣接する信号所が線路の一部分の状態を通信できるようにする電信や閉塞機器などの技術によって可能になりました。その後、電話によって中央の指令係が遠くの信号所と連絡を取るようになり、無線によって列車自体との直接通信も可能になりました。データを長距離伝送できるという究極の能力により、ほとんどのローカル制御信号所は廃止されました。線路脇の信号係は、信号システムの目と耳の役割を果たす必要がなくなりました。軌道回路によって列車の位置が遠くの管制センターに送信され、データリンクによってポイントや信号を直接操作できます。

鉄道システムによっては信号ボックスの数が多いものもありますが、将来の信号システムプロジェクトの多くは集中制御の増加につながり、沿線信号ボックスはニッチな用途や歴史的遺産の用途に限定されることになります。

ネーミング

ノードベースの制御システムでは、メッセージが宛先の受信者に正しく受信されるために、適切な識別が不可欠です。そのため、信号制御点には、通信中の混乱を最小限に抑えるための名前または識別子が付与されます。一般的な命名手法としては、近隣の地理的参照、路線のマイルポスト番号、シーケンス番号、識別コードの使用などがあります。地理的名称は、市町村や近隣地域、近隣の道路や地形、地元のランドマーク、鉄道に交通を供給する産業、またはヤード、側線、ジャンクションなどの鉄道施設を指す場合があります。

モールス信号が使用されていたシステムでは、効率的な通信のために制御点に短い識別コードを割り当てるのが一般的でしたが、信号制御点の数がマイルポストの数よりも多い場合は、通し番号やコードが使用される可能性が高くなります。鉄道システム全体や行政区域全体では、共通の命名規則が採用されている場合もあります。例えば、中央ヨーロッパでは、信号制御点には、その位置と機能に基づいて、地域ごとに固有の位置コードが付与されていました[ 4 ]。一方、アメリカのテキサス州では、規制上の目的ですべての連動装置に通し番号が付けられていました[ 5 ] 。

信号制御センターが統合されるにつれて、信号係の職務や責任が異なる可能性のある旧式の信号ボックスと新型の列車制御センターを区別する必要が生じる場合があります。さらに、運用上、信号センター自体の名称よりも、個々の信号ワークステーションの名称が優先される場合もあります。これは特に、信号センターが多様な路線や地理的地域にまたがる広大な管轄区域を管理している場合に当てはまります。

制御点が線路に隣接する敷地内にある場合、ほとんどの場合、信号ボックスの側面に制御点の名称またはコードが分かりやすく表示され、列車の運転士が制御点の位置を視覚的に確認できるようにしています。さらに、沿線信号機には、その信号機と線路区間を制御する者を直接的または間接的に示す識別板が設置されている場合もあります。

制御装置

レバーフレーム

アイルランドのノッククロガリーにある信号ボックス内の機械式レバーフレーム

初期の信号所には機械式のレバーフレームが備えられていました。このフレームは通常、操作床下の梁に設置されていました。レバーには連動装置が取り付けられており、これにより信号が転てつ機に関する正しい表示を示し、正しい順序で操作されることが保証されていました。線路に沿って配線またはロッドが敷設され、一方の端は信号機と転てつ機に、もう一方の端は信号所内のレバーに接続されていました。

多くの国では、レバーは機能に応じて塗装されており、例えば停止信号は赤、分岐器は黒などです。また、識別のため、通常は左から右へ番号が振られています。多くの場合、レバー枠の上には線路と信号機の配置図が取り付けられており、信号機や分岐器の隣に対応するレバー番号が表示されています。

手動式インターロッキングは、米国では「アームストロング」やハンドスローと呼ばれていました。

パワーフレームには小型のレバーが付いており、信号やポイントを電気的に制御します。連動は機械的に行われる場合もあれば、電気レバーロックが使用される場合もあります。

いくつかのケースでは、適切なレバーまたはスライドを操作することで、信号やポイントが空気圧で操作されました。

コントロールパネル

制御盤を備えた信号ボックスでは、レバーの代わりにボタンまたはスイッチが設けられており、通常は線路図上に適切に配置されています。これらのボタンまたはスイッチは、電気式または電子式のインターロック装置と連動しています。英国では、制御盤は以下の種類に分類されます。

1988年に交換された信号ボックスのトリムリージャンクションIFSパネル。BRELヨーク社製。
個別機能スイッチ（IFS）
各信号機および各転てつ機には、それぞれ独立したボタン／スイッチが設けられています。このタイプのパネルはレバーフレームと同様に操作されます。信号係は、転てつ機の各転てつ機を目的の位置に移動させてから、転てつ機のスイッチまたはボタンを操作する必要があります。
このタイプのパネルに必要な回路は最も複雑ではありませんが、広いエリアや混雑したエリアを制御するのには適していません。
1つの制御スイッチ（OCS）
信号機が設置された路線ごとに、個別のスイッチ／ボタンが用意されています。信号機ごとに、その信号機から出発する路線（つまり、信号機が設置された目的地）の数と同じ数のスイッチ／ボタンがあります。希望の路線を設定するには、該当するスイッチまたはボタンを操作します。路線内のすべてのポイントは、自動的に必要な位置に設定されます。
個別のポイントスイッチが用意されていますが、通常は中央の位置に設定されており、ルートを設定する操作によってポイントが自動的に設定されます。
入口出口（NX）
このタイプの信号機盤には、信号ごとに1つのスイッチ/ボタンが設けられています（一部の信号機盤には「入口」と「出口」の装置が別々に装備されています）。経路を設定するには、信号係は「入口」信号機の装置を操作し、次に「出口」（行き先）信号機の装置を操作します。経路上のすべてのポイントは自動的に必要な位置に設定され、すべてのポイントがインターロックによって正しい位置にあると検出されると、入口信号機は解除されます。
個別のポイントスイッチが設けられていますが、通常は中央の位置のままにしておくことで、ルートを設定する操作によってポイントが自動的に正転または逆転の位置に設定されます。

上記で説明したのと同様の動作原理は世界中で適用可能です。

ビデオディスプレイユニット

英国の ROC で見られるような、最新の VDU ベースの信号制御システム。

現代の信号ボックスには、 VDUベースまたは類似の制御システムが搭載される傾向があります。これらのシステムは、従来のパネルよりも構築コストが低く、変更も容易です。英国では、大型の信号ボックスは統合電子制御センター型、あるいは近年では鉄道運転センター型が一般的です。これらの制御システムは世界中で様々なバリエーションで使用されています。

現在

ポーランド、クシェショビツェの信号所、2008 年

希少ではあるものの、伝統的な信号所が今も見られることがあります。機械式のポイントや信号を制御しているものもありますが、多くの場合、レバーフレームは撤去されているか使用されていないため、制御盤やVDUが設置されています。現代の国のほとんどでは、鉄道システムに機械式信号所はほとんど、あるいは全く残っていません。しかし、英国とアイルランドでは、最も混雑する路線を除けば、機械式信号所は依然として比較的一般的です。ヨーロッパでは、ドイツ、ポーランド、チェコ共和国にもかなりの数が残っています。伝統的な信号所は、多くの歴史的鉄道で見ることができます。

近代的な制御センターは、広く普及していた信号室に取って代わりました。これらのセンターは通常、主要鉄道駅の近くに設置され、電気的または電子的に線路網を制御します。

信号ガントリー

参照

参考文献

  1. ^ 「信号室は国家史跡に指定」ロンドン交通局プレスリリース。2016年9月5日。
  2. ^ターナー、ジョン・ハワード（1977年）『ロンドン・ブライトン・アンド・サウスコースト鉄道 第1部』バッツフォード、  pp.196-8、ISBN 978-0713402759。
  3. ^アンダーソン、ジェームズ（2023年）『電動ロック』ソティス・プレス、ISBN 978-1036545499。
  4. ^ “Liste Deutscher Stellwerke (und einige Stellwerke aus dem angrenzenden Ausland)” [ドイツの信号箱 (および近隣諸国の一部の信号箱) のリスト]。www.stellwerke.de (ドイツ語)。2017 年 10 月 1 日のオリジナルからアーカイブ。2018 年3 月 26 日に取得。
  5. ^ 「テキサス州の連動式鉄塔の歴史」テキサス鉄道史。2012年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2025年8月16日閲覧。

注記

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