
自動警報システム(AWS)は、英国で発明され、主に英国で使用されている鉄道の安全システムです。列車の運転手に、近づいている次の信号がクリアか注意かを音声で知らせます。 [1] 次の信号の状態に応じて、AWSは「ホーン」音(警告表示として)または「ベル」音(クリア表示として)を発します。列車の運転手が警告表示を認識しなかった場合、AWSによって緊急ブレーキがかけられます。ただし、運転手が確認ボタンを押して警告表示を正しく確認した場合、視覚的な「ひまわり」が運転手に表示されます。
動作原理

AWS は、列車が磁場を検知するシステムです。これらの磁場は、線路に設置された永久磁石と電磁石によって生成されます。列車が検知した磁場の極性と順序によって、列車の運転手に与えられる指示の種類が決まります。
線路中心線にはAWS磁石と呼ばれる磁石が設置されている。磁石の磁場は次の信号に応じて設定される。[1]列車は列車の下に恒久的に設置されたAWS受信機を介して磁場の極性を検出する。[1]
AWS 磁石は、1 つの永久磁石とオプションの電磁石で構成されています。永久磁石は制御不能であり、常に極性が変化しない一定の磁場を生成します。永久磁石の上を列車が走行すると、列車の運転手に AWS 警告が表示されます。
オプションの電磁石を使用して、列車の運転手に AWS クリア表示を提供できます。列車の AWS が最初の永久磁石の後に特定の極性の 2 番目の磁場を検出すると、AWS は警告表示の代わりにクリア表示を表示します。列車は永久磁石の極性の後に電磁石の極性を検出します。これは、オプションの電磁石が常に永久磁石の後 (移動方向) に設置されるためです。電磁石は緑信号の側面に接続されているため、運転手は信号がクリア (緑) の場合にのみ AWS クリア表示を受け取ります。
永久磁石は常にS 極を生成します。電磁石に通電して N 極を生成すると、AWS はドライバーに AWS の明確な指示を与えます。
複数ユニットの列車には、両端に AWS 受信機が 1 つずつあります。単独で運転できる車両 (単車 DMU および機関車) には 1 つだけあります。これは、車両の移動方向に応じて、前方または後方に配置できます。
列車の設備は以下のとおりです。
- AWS受信機(列車の運転室の下に設置された磁場検出器)
- AWS ビジュアル インジケーター (「ひまわり」として知られています)
- AWS 可聴インジケータ (2 つの異なる音を発することができ、明確な指示音 = ベル、警告指示音 = 「ホーン」、または電子的に同等のもの)
- AWS確認ボタン(AWS警告音を確認するために使用します。AWS警告音が鳴ってから2~3秒以内に押さないと、緊急ブレーキがかかります)[1]
- AWS 分離/障害インジケーター (AWS が分離または障害が発生したときにドライバーに通知する視覚的なインジケーター)
AWS の実例
この例の極性は英国に関係します。英国では永久磁石は S 極を生成します。他の国では N 極を生成する永久磁石が使用される場合があります。重要な動作原理は、電磁石が永久磁石の反対極を生成することです。
AWS 明確な表示例
列車はクリア(緑)信号に向かって走行しています。列車は AWS 磁石(永久磁石と電磁石の 2 つの磁石)の上を走行します。電磁石は通電されています。AWS 受信機は、南、北の順序で磁場を検出します。南極は永久磁石から、北極は電磁石から生じます。この南、北の順序により、運転手は AWS クリアを認識できます。
AWS 警告表示例
列車は注意 (黄色) を示す信号に向かって走行しています。列車は AWS 磁石 (永久磁石と電磁石の 2 つの磁石) の上を走行します。電磁石は非通電状態です (つまり、電源が入っていません)。AWS 受信機は、シーケンス内の磁場を 1 つだけ検出します:南。磁場が 1 つだけ検出された理由は、電磁石が通電されていなかったためです。このため、電磁石は AWS 受信機から見えません。この南極だけで、運転手に AWS 警告が表示されます。
AWSのシグナル
列車が信号に近づくと、AWS マグネットの上を通過します。運転席の AWS 視覚表示器 (「ひまわり」) は、すべて黒に変わります。近づいている信号が「クリア」な状態を示している場合、AWS はベル音を鳴らし (最近の列車には、特徴的な「ピン」音を出す電子サウンダが付いています)、「ひまわり」を黒のままにします。この AWS クリア表示により、運転手は次の信号が「クリア」を示しており、AWS システムが動作していることを知らせます。
次の信号が制限的な側面(注意や停止など)を表示している場合、AWS可聴表示器は連続的な警報を発します。その後、運転手は約2秒以内にAWS確認ボタンを押して放します(運転手がボタンを押し続けた場合、AWSはキャンセルされません)。[1] AWS確認ボタンを押すと、AWS可聴表示器は消音され、AWS視覚表示器は黒と黄色のスポークのパターンに変わります。この黄色のスポークパターンは、列車が次のAWSマグネットに到達するまで続き、運転手に通過した制限的な信号の側面を思い出させる役割を果たします。
フェイルセーフ機構として、運転手が十分な時間内に AWS 確認ボタンを押して警告表示が出なかった場合、緊急ブレーキが自動的に作動し、列車は停止します。停止後、運転手は AWS 確認ボタンを押すことができ、安全タイムアウト期間が経過するとブレーキが自動的に解除されます。
速度警告のためのAWS
AWS は信号と同じように機能しますが、速度低下前のサービス ブレーキ距離に固定磁石が配置されている点が異なります。固定磁石が 1 つあるだけで、常にドライバーに警告表示が発せられます。ドライバーは、緊急ブレーキが作動しないように、警告表示を認識しなければなりません。線路脇の警告板も、前方の速度要件をドライバーに通知します。
制限事項
この制限事項のリストは網羅的なものではありません。
- AWS には、クリア表示と警告表示の 2 つの出力状態しかありません。警告表示の場合、AWS は警告の理由に関する追加情報を提供しません。したがって、ドライバーが周囲を観察して警告表示の理由を判断する必要があります。
- AWS 警告表示は、運転士が AWS 確認ボタンを押す必要があります。混雑した郊外鉄道の運転士は、何百もの AWS 警告表示を確認しながら、一日中注意しながら運転する可能性があります。AWS 警告表示を継続的に確認すると、運転士が適切な対応をとれない状態になる可能性があります。これにより、死亡事故が数多く発生しています[要出典]。
- AWS が間違った側で故障する可能性があり、運転手に警告表示の代わりに明確な表示が出されるか、または何も表示されない。ハンドブックには、「AWS は、線路脇の信号や表示器を観察し従うという運転手の責任を免除するものではない」と記されている。[1]
- 停止信号についても特別な扱いはありません。運転手は、AWS 警告表示を認識していれば、停止信号アスペクト(SPAD)を通過することができます。列車保護および警告システム (TPWS)などの他の保護システムは、この制限を克服できます。
歴史
初期のデバイス

初期の装置では、信号と機関車の間に機械的な接続が使用されていました。1840年、機関車技師のエドワード・ベリーは、信号に接続された線路レベルのレバーが機関車の汽笛を鳴らし、運転台に取り付けられた赤いランプを点灯するシステムを実験しました。10年後、鉄道検査局のウィリアム・ヨランド大佐は、危険な信号を通過するときに運転手に警告するだけでなく、自動的にブレーキをかけるシステムを求めていましたが、これを実現する満足のいく方法は見つかりませんでした。[2]
1873年、チャールズ・デイビッドソンとチャールズ・ダフィー・ウィリアムズに英国特許第3286号が付与された。この特許は、危険信号が通過すると、線路脇のレバーで機関車の汽笛を操作し、ブレーキをかけ、蒸気を止め、車掌に警報を発するシステムに対してのものであった。[3]その後も多数の類似の特許が認められたが、すべて機構が損傷する恐れがあるため高速走行時には使用できないという同じ欠点があり、何の成果も得られなかった。ドイツでは、コフラー方式が信号柱から突き出たアームを機関車運転台の屋根に取り付けられた一対のレバーに噛み合わせるものであった。一方は注意を、他方は停止を表す。高速走行時の操作の問題に対処するため、レバー用のスプリング式マウントは機関車の車軸箱に直接接続され、正しい位置合わせが確実に行われるようにした。[4] 1929年にベルリンのSバーンが電化されたとき、このシステムの開発版である接触レバーを列車の屋根から側面に移動したものが同時に導入された。[要出典]
最初の実用的な装置は、 1895 年にノース イースタン鉄道のヴィンセント レイヴンによって発明され、特許番号は 23384 です。これは音声による警告のみを提供しましたが、前方に分岐点が設定されている場合は運転手に知らせました。1909 年までに、同社は約 100 マイルの線路にこの装置を設置しました。1907 年にフランク ワイアット プレンティスは、スパークジェネレータによって通電されたレール間に敷設された連続ケーブルを使用して「ヘルツ波」を機関車に中継する無線信号システムの特許を取得しました。電波がアクティブになると、機関車のコヒーラ内の金属片が凝集し、バッテリーからの電流が流れるようになります。ブロックが「クリア」でない場合は信号がオフになり、コヒーラに電流が流れず、リレーによって運転室の白または緑のライトが赤に変わり、ブレーキがかかりました。[5]ロンドン・アンド・サウス・ウェスタン鉄道は1911年にハンプトン・コート支線にこのシステムを導入したが、その直後に路線が電化された際に撤去した。[6]
GWR 自動列車制御
広く使用されるようになった最初のシステムは、1905 年にグレート ウェスタン鉄道(GWR) によって開発され、英国特許 12661 および 25955 によって保護されました。以前のシステムに比べて優れた点は、高速で使用できることと、信号がクリアに通過すると運転室内で確認音が鳴ることです。
GWR システムの最終バージョンでは、機関車には真空トレイン パイプにソレノイド作動バルブが取り付けられ、バッテリーによって閉位置に維持されていました。各遠距離信号では、レール間に長いランプが配置されていました。このランプは、木製のサポートに取り付けられた、移動方向とほぼ平行に端を上にしたまっすぐな金属製ブレードで構成されていました (ブレードは平行からわずかにオフセットされているため、固定位置では機関車の接触シューに溝が摩耗することはありません)。機関車がランプを通過すると、機関車の下にあるバネ付き接触シューが持ち上がり、ブレーキ バルブを閉じた状態に保持しているバッテリー回路が切断されました。信号がクリアな場合、ランプに電力を供給している線路脇のバッテリーからの電流 (ただし極性は逆) が接点を介して機関車に流れ、ブレーキ バルブを閉位置に維持し、極性が逆の電流が運転室のベルを鳴らします。機関車が高速で走行し、外部電流が一瞬しか供給されないときに機構が作動する時間を確保するため、「スローリリースリレー」は動作期間を延長し、機関車のバッテリーからの電流で外部電源からの電力を補った。各遠隔信号機には独自のバッテリーがあり、12.5 V 以上で動作していた。制御信号ボックスから直接電力が供給されると抵抗が大きすぎると考えられていた (機関車の機器には 500 mA が必要だった)。代わりに、信号ボックスのスイッチからの 3 V 回路がリレーを作動させた。バッテリー ボックス内。信号が「注意」または「危険」のときは、ランプ バッテリーが切断されるため、機関車のバッテリー電流を補充できません。ブレーキ バルブ ソレノイドが解放され、サイレンを介して真空列車パイプに空気が入り、警告音が鳴るとともに、列車ブレーキがゆっくりと適用されます。その後、運転手は警告を解除し (システムを通常の状態に戻す)、自分の制御でブレーキを適用することが求められます。そうしないと、ブレーキ バルブ ソレノイドが開いたままになり、真空がすべて失われ、約 15 秒後にブレーキが完全に適用されます。運転手がキャブ内の ATC 装置にあるバネ付きのトグル レバーを押すと、警告が解除されます。キーと回路は、レバーが押された後に通常の位置に戻るように配置されており、システムをリセットするのはレバーの押下ではない。これは、運転手がレバーを下向きの位置で押し込んだり、レバーが誤ってその位置で動かなくなったりしてシステムが無効になるのを防ぐためである。通常の使用では、機関車のバッテリーは真空トレインパイプのバルブが閉じた状態で絶えず消耗していたため、これを最小限に抑えるために、機関車が使用されていないときにトレインパイプの真空がなくなったときにバッテリーを切断する自動カットオフスイッチが組み込まれていた。[7]
特別装備のGWR機関車は、第三軌条方式で電化された共用線路(スミスフィールドマーケット、パディントンサバーバン、アディソンロード)を走行することができた。電化区間の入口には、特別な高プロファイルの接触ランプ(4+ 通常の2インチではなく1 ⁄ 2インチ[110 mm]+1 ⁄ 2 インチ (64 mm) の上昇により、機関車の接触シューがフレームのラチェットに噛み合うまで上昇した。電化区間の端にある対応する上昇ランプがラチェットを解放した。しかし、これらの路線を走行する際には、強力な牽引電流が車載機器の信頼性の高い動作を妨げる可能性があることが判明し、このため、1949 年には、それ以外は「十分に実証された」 GWR システムが国家標準として選択されなかった (以下を参照)。 [7] [8]
線路脇のバッテリーと機関車のバッテリーの保守に多大な労力を費やしているにもかかわらず、GWR はすべての主要路線にこの装置を設置しました。長年にわたり、Western Region (GWR の後継) の機関車には、GWR ATC と BR AWS システムの両方が装備されていました。
ストロージャー・ハッドシステム
1930年代までには、運輸省からの圧力を受けた他の鉄道会社も独自のシステムを検討し始めた。既存のシステムで発見されていた降雪や接点の日常的な磨耗によって引き起こされる問題を解消するため、磁気誘導に基づく非接触方式が好まれた。アルフレッド・アーネスト・ハッド( 1883年頃- 1958年)のストロージャー・ハッド方式は、永久磁石と電磁石の1対の磁石を使用し、列車が通過すると順番に動作する。ハッドはこの発明の特許を取得し、リバプールの自動電話製造会社(シカゴのストロージャー自動電話交換会社の子会社)に開発を依頼した。[9] [10]サザン鉄道、ロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道、ロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道で試験されたが、これらの試みは成果をあげなかった。
1948年、当時LMSに勤めていたハッドは、LMSの一部門であるロンドン・ティルベリー・サウスエンド線に彼のシステムを導入した。このシステムは成功し、イギリス国鉄は、最後に通過した信号の外観を運転席に視覚的に表示することでメカニズムをさらに発展させた。1956年、運輸省はGWR、LTS、BRのシステムを評価し、BRが開発したシステムをイギリスの鉄道の標準として選択した。これは、1952年のハロー・アンド・ウィールドストーン事故への対応であった。 [8]
追加機能
AWSは後に以下の警告を出すように拡張されました。[11]
AWSは、アルフレッド・アーネスト・ハッド[9]が1930年に開発し、「ストローガー・ハッド」システムとして販売されたシステムに基づいていました。 1906年以来グレート・ウェスタン鉄道に導入され、自動列車制御装置(ATC)として知られる以前の連絡システムは、イギリス鉄道の西部地域で徐々にAWSに取って代わられました。
ネットワークレール
Network Rail (NR) AWS は以下で構成されています。
- 永久磁石はレールの中央に設置され、通常は関連する信号の200ヤード(183メートル)手前で検出されるように配置されます。磁石ケースの上部は、レールの走行面と名目上同じ高さです(12 mm [ 1 ⁄ 2 インチ]以内)。[12]
- レールの間に永久磁石の後ろに配置された電磁石(永久磁石と反対の極性)があります。この場合も、ケーシングの上部はレールの走行面とほぼ水平になっています(12 mm [ 1 ⁄ 2 インチ] 以内)。[12]
- 黒いディスクまたは黄色と黒の「爆発」ディスク(「AWS ひまわり」と呼ばれる)を表示できるキャブインジケーター
- システムを列車のブレーキに接続する制御ユニット
- ドライバーのAWS承認ボタン
- AWSコントロールパネル
システムはセット/リセットの原理に基づいて動作します。
信号が「クリア」または緑 (「オフ」) の場合、電磁石が通電されます。列車が通過すると、永久磁石がシステムを設定します。しばらくして列車が前進すると、電磁石がシステムをリセットします。リセットされると、ベルが鳴り (新しい車両ではチャイム)、インジケータがまだ黒でない場合はすべて黒に設定されます。運転手による確認は必要ありません。システムは設定後 1 秒以内にリセットする必要があります。そうしないと、警告表示として動作します。
遠隔信号制御配線には追加の安全装置が組み込まれており、AWS の「クリア」表示は遠隔信号が「オフ」であることが証明された場合にのみ表示されるようになっています。機械式セマフォ遠隔信号では、アームが少なくとも 27.5 度上げ下げされた場合にのみ電磁石コイル回路の接点が閉じます。カラーライト信号には、ランプ点灯回路に電流感知リレーがあり、信号が点灯していることを証明します。これは、AWS 電磁石を通電するために緑色の側面を制御するリレーと組み合わせて使用されます。ソリッド ステート インターロックでは、信号モジュールには、電磁石を通電するために使用されるドライバ エレクトロニクスからの「グリーン証明済み」出力があります。
遠方の信号が「注意」または黄色(オン)の場合、電磁石は非通電になります。列車が通過すると、永久磁石がシステムを設定します。ただし、電磁石が非通電であるため、システムはリセットされません。システムをリセットできる 1 秒の遅延の後、運転手がプランジャーを押して確認するまで、ホーン警告が発せられます。運転手が 2.75 秒以内に警告を確認しなかった場合、ブレーキが自動的に適用されます。運転手が警告を確認すると、インジケーター ディスクが黄色と黒に変わり、運転手に警告を確認したことを知らせます。黄色と黒の表示は次の信号まで続き、信号間で運転手が注意しながら進んでいることを思い出させる役割を果たします。ホーンが鳴るまでの 1 秒の遅延により、システムは1 マイル/時という低速でも正しく動作します。+3 ⁄ 4 mph (2.8 km/h)。この速度以下では、注意喚起のホーン警告は常に発せられますが、ドライバーがまだリセットしていない場合は、電磁石がシステムをリセットすると自動的にキャンセルされます。システムがリセットされると、ディスプレイは真っ黒になります。
このシステムはフェイルセーフです。停電が発生した場合、電磁石のみが影響を受け、通過するすべての列車に警告が送られます。このシステムには、単線路線では、軌道設備が、その軌道設備の目的とは反対方向に走行する列車に対して AWS システムを設定しますが、永久磁石の前に電磁石があるためリセットしないという欠点があります。これを克服するには、通常の永久磁石の代わりにサプレッサー磁石を設置することができます。このサプレッサー磁石は、通電すると永久磁石から磁束を逸らし、列車に警告が送られないようにします。サプレッサー磁石は、停電すると通常の永久磁石のように動作するためフェイルセーフです。より安価な代替手段は、運転手に警告を取り消して無視するように通知する線路脇の標識を設置することです。この標識は、白いセントアンドリュースの十字架が描かれた青い四角い板です (一時的な速度制限と併せて提供される場合は、黒い十字架が描かれた黄色い板です)。
機械式信号では、AWS システムは遠距離信号にのみ設置されていましたが、多面信号ではすべての本線信号に取り付けられています。緑を除くすべての信号面では、ホーンが鳴り、表示ディスクが黒地に黄色に変わります。
電磁石のない AWS 装置は、注意信号が常に必要な場所、または一時的な注意が必要な場所 (一時的な速度制限など) に設置されます。一時的な AWS 装置には永久磁石のみが必要なため、これはシステムの二次的な利点です。電気接続や電源は必要ありません。この場合、キャブ内の警告表示は、次の青信号が表示されるまで継続されます。
列車の設備が正しく機能していることを確認するために、動力車庫出口線には「シェッド テスト インダクタ」が取り付けられており、サービスに入る車両に警告表示を発します。このような線路では速度が低いため、線路設備のサイズは運用ネットワークにあるものよりも小さくなっています。

「標準強度」の磁石は、直流第三軌条電化区域を除くすべての場所で使用され、黄色に塗られています。列車の機器を作動させるのに必要な最小の磁場強度は 2ミリテスラです (線路機器のケーシングから 125 mm [5 インチ] 上で測定)。一般的な線路機器は 5 mT の磁場を生成します (同じ条件下で測定)。シェッド テスト インダクタは通常、2.5 mT の磁場を生成します (同じ条件下で測定)。直流第三軌条電化が設置されている場所には、「超強度」の磁石が取り付けられ、緑色に塗られています。これは、第三軌条の電流が独自の磁場を生成し、「標準強度」の磁石を圧倒するためです。
AWSはほとんどの走行線の主要な信号機に装備されているが、いくつか例外もある。[1]
- 通過駅では、許容速度が 30 mph (48 km/h) 以下で、レイアウトが複雑です。このような場合、AWS ギャップエリアと呼ばれます。
- セマフォ停止信号機(クリアまたは停止のみ表示可能)には AWS マグネットは設置されていません。
- ラインに AWS 磁石が取り付けられていない場合は、セクション別付録に示します。

AWSアプリケーションの拡張
- 1971年からは、線路の許容速度が3分の1以上低下した地点の警告表示器の前にAWS永久磁石が設置された。 [13]これは、1969年5月7日のモーペスでの脱線事故に関する調査の勧告であった。
- 1977年から、一時速度制限(TSR)に近づくと警告板の前にポータブルAWS永久磁石が取り付けられました。これは、1975年6月6日にナニートンで発生した脱線事故に関する調査の勧告でした。この事故は、運転手がTSR警告板のライトが消えていたためにそれを見逃したことが原因でした。
- 1990 年から、 SPAD緩和策として、特定の「高リスク」停止信号の直前に AWS 永久磁石が設置されました。この追加の AWS 磁石は、関連する信号が「進行」の様相を示しているときに抑制されました。列車防護警報システム(TPWS)の導入以来、この目的で AWS を使用することはもはや現在の慣例ではありません。SPADインジケーターも使用されていました。
双方向操作

永久磁石はトラックの中央に配置されているため、両方向に動作します。永久磁石は、適切な強度の電気コイルによって抑制できます。
同じ線路上の反対方向の移動に適用する信号が互いに対して適切に配置されている場合(つまり、互いに向かい合って約 400 ヤード離れている場合)、両方の信号の電磁石の間に挟まれた抑制されていない永久磁石を含む共通の軌道装置を使用できます。
その他の国
BR AWS システムは、次の用途でも使用されます。
- 北アイルランド鉄道
- 香港、MTR 東鉄線(都市間直通列車のみ使用。MTRコーポレーションが運行するローカル列車は2012年現在TBLを使用しており、 ATP / ATO [14]で強化され、 2021年までにCBTCにアップグレードされる予定[15])
- オーストラリアのクイーンズランド州。ATPで強化されることもあります。また、クイーンズランド州では、無人横断歩道の固定遠方信号に永久磁石も設置されています。AWS 標識が付属している場合もあります。
- アデレード、南オーストラリア
- 台湾鉄道管理局 EMU100 、EMU200シリーズ( ATS-SN/ATS-Pと併用、 2006年にATPに置き換えられた)
- フランスの実験的なシステム、半分は機械式、半分は電気式(1913年)[16]
- リベリア; この国の鉱山鉄道の 1 つには、抑制の問題を回避するためにレールの近くに 2 つまたは 3 つのいずれかの極性の磁石を配置した、より高度な AWS システムがありました。このシステムは、BR バージョンよりも多くの側面を提供できました。[引用が必要]
参照
- 衝突防止装置
- 自動軌道警報システム
- 自動列車保護
- 連続自動警報システム
- クロコダイル(列車防護システム)
- ドライバーリマインダー装置
- 間欠誘導式自動列車停止装置
- ポジティブ・トレイン・コントロール
- 列車保護および警報システム
- 自動機関車信号装置
参考文献
- ^ abcdefg 「AWS & TPWS ハンドブック: セクション 1.1.3「AWS の目的」」。RSSB。2016年 12 月 5 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2017年2 月 7 日閲覧。
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- ^ US 843550、フランク・ワイアット・プレンティス、「電気信号システム」、1907 年 2 月 5 日発行
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さらに読む
- クーパー、バジル (1981 年 12 月 – 1982 年 1 月)。「警告しておきます...」。鉄道愛好家。EMAP ナショナル パブリケーションズ。pp. 12–13。ISSN 0262-561X。OCLC 49957965 。
