鉄道とIT (5) 移動閉塞システムとATACS - 無線を使った列車制御が実用段階に
ただし、通信そのものは手段であって、目的は別のところにある。
それは意外なところにあり、なんと信号保安システムだ。
鉄道は他の交通機関と異なり、どこを走るかは地上側の進路の構成によって決まる。
つまり、分岐器(一般的にいうところのポイントのこと)をどちらに切り替えるかは、列車側で勝手に決めることはできず、地上側で指示するようになっている。
つまり、鉄道では先行列車や対向列車との衝突回避を「ハンドル操作」によって実現することはできない。
そこで、先行列車や対向列車との衝突を避ける手段としては、「閉塞」という概念を用いている。
これはどういうことかというと、線路を複数の「閉塞区間」に区切り、ひとつの閉塞区間には1本の列車しか入れないようにするという考え方だ。
そして、次の閉塞区間に入って良いかどうかを指示するのが信号機である。
先行列車や対向列車が次の閉塞区間にいる場合には、信号機は「赤」(停止信号)を表示する。
運転士はそれを見て、次の閉塞区間に入る前に列車を止める。
こうすることで衝突を防ぐ。
列車の運転頻度が高い路線では、ひとつの閉塞区間を短くするとともに、表示する信号現示の種類を増やして、段階的に減速させている。
ところが、この仕組みを機能させるには、それぞれの閉塞区間に列車がいるかどうかを把握する、いわゆる在線検知の仕組みが必要になる。
現在は一般的に、レールに列車の存在を検出するための電流を流す方式や、閉塞区間の入口と出口にあたる場所で列車と地上の信号設備が通信して在線検知を行う方式などがあるが、いずれにしても地上側に在線検知や信号のための設備を必要とすることに変わりはない。
そして、設備の保守には相応の手間がかかる。
また、閉塞区間の長さは線路や機器を設置した時点で決まってしまう。
すると、たとえば「運転間隔を詰めるために閉塞区間を短く区切り直そう」となった場合には、地上設備に対して大幅に手を入れなければならない。
そこで登場するのが、移動閉塞という考え方だ。
要は、衝突しないように列車同士の間隔を一定以上に保ったり、対向する列車同士が同じ線路に進入したりしないようにするのが目的なのだから、「列車の在線検知」と、それを受けた「個々の列車に対する、信号を通じた進行/停止の指示」ができればよいのである。
そこで移動閉塞では、列車の側で位置検出を行い、地上側の設備に頼らなくても済むようにしている。
列車が走り始める際に、まず起点となる位置を把握した上で、車輪の回転数や加速度の情報を利用する仕組みだ。
GPS(Global Positioning System)でも同じことを実現できそうだが、あいにくとトンネルに入ると電波を受信できなくなるので、援用はできても、GPSだけに依存することはできない。
その点、車輪の回転数に頼る方法なら、レールの上ではどこでも使える利点があるし、リアルタイムで連続的な位置の把握が可能だ。
ただし、空転や滑走、摩耗による車輪径の減少によって誤差が出てくるので、駅で停車、あるいは通過する際に誤差を補正する必要があるだろう(駅なら場所を確定しやすいので確実だ)。
そうやって得た位置情報、それと編成長の情報を、車上装置が地上の拠点装置に無線で送信する。
その間隔は、後述するATACSの場合で1秒間隔と、きわめて短い。
拠点装置はそれを受けてデータベースと照合することで、どの列車がどこからどこまで線路を塞いでいるかを把握できる。
