集中交通管制

集中交通管制( CTC ) は、北米発祥の鉄道信号方式です。 CTC は、以前は地元の信号オペレーターまたは列車乗務員自身によって行われていた列車のルート決定を統合します。 このシステムは、鉄道の連動装置と、CTC 管轄区域に指定された鉄道システムの部分の交通の流れを制御する集中列車ディスパッチャーオフィスで構成されています。 CTC の特徴の 1 つは、鉄道をグラフィックで表現したコントロール パネルです。 このパネルで、ディスパッチャーは、自分が管理する区域全体の列車の位置を追跡できます。 大規模な鉄道会社では、複数のディスパッチャー オフィスがあり、各運用部門に複数のディスパッチャーがいる場合もあります。 これらのオフィスは通常、最も混雑するヤードまたは駅の近くにあり、その運用品質は航空管制塔に匹敵します。

CTC の概念の鍵となるのは、北米の鉄道に適用される交通管制の概念です。同じ線路を反対方向に移動する列車は、一方の列車が道を空けることを可能にする側線や分岐器などの特別なインフラストラクチャがなければ、お互いにすれ違うことはできません。当初、列車がこのようなやり取りを調整する唯一の方法は、事前に何らかの方法で手配するか、列車の移動権限者 (ディスパッチャ) と列車自体の間に通信リンクを提供することでした。これらの 2 つの制御メカニズムは、米国の鉄道会社によって列車指令操作と呼ばれる一連の手順で形式化され、後に自動閉塞信号(ABS)の使用により部分的に自動化されました。

各システムの出発点は、列車の移動に関する高度な経路計画を形成する鉄道の時刻表でした。時刻表に従う列車は、いつ側線を利用し、線路を変更し、分岐点でどのルートを取るべきかを知っています。しかし、列車の移動が計画どおりに進まなかった場合、時刻表は現実を反映しなくなり、印刷されたスケジュールに従おうとすると経路エラーや事故につながる可能性があります。これは、北米の鉄道ルートの大部分を占める単線路線で特によく見られました。事前に定義された「待ち合わせ」では、どちらかの列車が現れなかった場合に大きな遅延が発生する可能性があり、さらに悪いことに、時刻表に記載されていない「追加」列車が、予期しない別の列車と正面衝突する可能性があります。

そのため、時刻表の運用は列車指令によって補完され、時刻表の指示に取って代わった。1850年代から20世紀半ばまで、列車指令はモールス信号で指令員から地元の駅に電報で送られ、そこで指令は標準化された用紙に書き留められ、その駅を通過する際に列車乗務員にコピーが渡され、前方の様々な地点で特定の行動を取るよう指示された。例えば、別の列車と合流するために側線を取る、さらなる指示を待つために特定の場所で待つ、予定より遅く運転する、その他多数の行動である。指令員と列車乗務員の間で無線または電話を介した直接の交通管制が開発されたことで、1970年代までに電報による指令はほぼ時代遅れになった。

交通量が多い場合は、複数の線路を敷設し、各線路に時刻表で定義された交通の流れを持たせることで、単線式の「合流」を頻繁に行う必要がなくなります。この交通の流れに逆らって走る列車には依然として列車指令が必要ですが、他の列車には必要ありません。このシステムは、自動閉塞信号と連動塔の使用によってさらに自動化され、交差点で衝突するルートを効率的かつ安全に設定し、列車を安全に分離できるようになりました。ただし、ABS 保護下であっても双方向の列車走行をサポートする線路では、同じ線路セクションで 2 つの列車が接近する状況を回避するために、さらに保護が必要になります。このようなシナリオは安全上の問題となるだけでなく、1 つの列車が最も近い通過点まで方向転換する必要もあります。^[要出典]

CTC の登場以前は、複数の単方向線路を建設する必要のない、この問題の解決策がいくつかありました。多くの西部の鉄道は、絶対許容閉塞(APB) と呼ばれる自動システムを使用していました。これは、単線区間に列車が進入すると、そこから次の通過点までのすべての対向信号が停止位置に「倒れ込み」、対向列車の進入を防ぐというものです。^{[要出典]交通密度の高い地域では、有人の}連動塔間で双方向操作が確立されることがあります。双方向線路の各セクションには、その線路上の交通の方向を確立するための交通制御レバーが関連付けられています。多くの場合、移動方向を確立するには、両方の塔で交通レバーを同じ方法で設定する必要があります。移動方向の閉塞信号は線路の状態に応じて表示され、交通の流れに逆らう信号は常に最も制限的な状態に設定されます。さらに、列車を交通の流れに逆らって線路セクションにルーティングすることはできず、線路セクションに列車がいなくなるまで交通レバーを変更することもできません。APB と手動の交通制御の両方で、特定の状況では依然として列車の命令が必要であり、どちらも人間のオペレーターとルーティング制御の粒度の間でトレードオフを必要とします。

高価で不正確な列車指令システムに対する究極の解決策は、ゼネラル・レールウェイ・シグナル社によって、同社の商標である「集中交通管制」技術として開発された。1927年に最初の設置はニューヨーク・セントラル鉄道のスタンレー、トレド、オハイオ州バーウィック間の40マイル区間で、CTC制御機はオハイオ州フォストリアにあった。^[1] CTCは、列車指令員が直接列車の動きを制御できるように設計されたため、現地のオペレーターを迂回し、書面による列車指令が不要になった。代わりに、列車指令員は列車の位置を直接確認し、信号を表示してスイッチを制御することで、列車の動きを効率的に制御できた。また、線路の占有状況（軌道回路を参照 ）をオペレーターに報告し、確立された交通の流れに逆らって線路に列車が進入するのを自動的に防ぐことで、安全性を高めるようにも設計された。

CTC マシンが標準的な連動装置や ABS と異なるのは、重要な連動ハードウェアが遠隔地にあり、CTC マシンは線路の状態を表示し、遠隔地にコマンドを送信するだけであるという点です。信号を表示するコマンドを実行するには、遠隔連動装置で交通の流れを設定し、連動装置を通る経路が空いているかどうかを確認する必要があります。連動装置のロジックによりコマンドを実行できない場合は、CTC マシンの表示は変化しません。このシステムは、従来の手動交通管制と同程度の柔軟性を提供しましたが、経路セグメントの終点に有人オペレーターを配置することに伴うコストと複雑さはありませんでした。これは、それほど多くの経費を正当化できるとは思えない、あまり使用されていない路線に特に当てはまりました。

当初、通信は専用線またはペア線によって行われていましたが、後に、クロスバースイッチで使用されるものと同様の単一の共通通信リンクとリレーベースの通信技術を使用するパルスコードシステムに置き換えられました。また、CTCマシンは、連動装置に接近して通過する列車に関する情報のみを表示するのではなく、連動装置間のすべてのブロックの状態を表示します。以前は、そのようなセクションはディスパッチャーに関する限り「ダークテリトリー」（つまり、状態が不明）と見なされていました。CTCシステムにより、1人の人が1か所で多くの線路セクションにわたって交通の流れを設定できるようになり、連動装置のスイッチと信号を制御することもできるようになりました。連動装置は制御ポイントとも呼ばれるようになりました。^[2]

CTC マシンは、既存の塔に設置された小さなコンソールから始まり、近くの遠隔連動装置をいくつか操作するだけでしたが、その後、制御範囲がどんどん広がり、交通量の少ない塔を閉鎖できるようになりました。時間が経つにつれて、マシンは直接ディスパッチャ オフィスに移動され、ディスパッチャが最初に仲介役のブロック オペレータと通信する必要がなくなりました。20 世紀後半には、電気機械式制御および表示システムがコンピュータ操作のディスプレイに置き換えられました。他の国でも同様の 信号制御メカニズムが開発されていますが、CTC が他と異なるのは、中央当局の制御と監視の下で固定ポイント間で列車を独立して移動させるというパラダイムです。

CTC は鉄道信号を利用して、ディスパッチャの指示を列車に伝えます。これは、列車の進行または停止を許可する制御ポイントでのルート決定の形をとります。最終的には、ローカル信号ロジックによって、前方の線路の占有状況と列車が進むべき正確なルートに基づいて、表示する正確な信号が決定されるため、CTC システムから必要な入力は、進行、停止の指示のみです。

CTC 領域の信号は、絶対信号(列車指令員によって直接制御され、制御点の境界の設計に役立ちます) と中間信号(その信号のブロック内の線路の状態と後続の信号の状態によって自動的に制御されます) の 2 種類のいずれかです。列車指令員は中間信号を直接制御できないため、不活性な参照として使用する場合を除き、指令員の制御表示からほとんどの場合除外されます。

制御ポイントの大半には、遠隔操作の電動式スイッチが装備されている。これらのスイッチは、多くの場合、デュアルコントロールスイッチであり、列車指令員が遠隔操作するか、スイッチ機構自体のレバーまたはポンプを手動で操作することによって制御される（ただし、これを行うには、通常、列車指令員の許可が必要である）。これらのスイッチは、待避線につながる場合もあれば、隣接する線路への移動を可能にするクロスオーバーの形をとったり、列車を別の線路（またはルート）にルーティングする「分岐器」の形をとったりすることもある。

一部の鉄道会社では、依然として旧式のより単純な電子照明ディスプレイと手動制御に頼っていますが、現代の実装では、ディスパッチャは、監視制御およびデータ収集 ( SCADA ) システムと同様のコンピュータ化されたシステムに依存して、列車の位置と絶対信号の外観または表示を確認します。通常、これらの制御マシンは、最初にリモート連動でコマンドが失敗するまで、ディスパッチャが 2 つの列車に競合する権限を与えることを防ぎます。現代のコンピュータ システムは通常、絶対信号と側線の位置を表示する、非常に簡略化された線路のモックアップを表示します。線路の占有状況は、線路表示に重ねて表示される太線または色付きの線で、列車を識別するタグ (通常は先頭の機関車の番号) とともに表示されます。ディスパッチャが制御できる信号は、停止中 (通常は赤) または「表示」済み (通常は緑) として表されます。表示される信号は停止を表示していない信号であり、乗務員が見ている正確な外観はディスパッチャに報告されません。

オーストラリアで最初のCTC設備は、1957年9月にメルボルン郊外のグレンウェイバリー線で稼働しました。全長6マイル（9.7 km）のこのCTCは、ビクトリア鉄道によって北東標準プロジェクトのプロトタイプとして設置されました。^[3]

1959年6月、西オーストラリア州政府鉄道は、パースとバンバリーを結ぶ幅3フィート6インチ（1,067 mm）のサウスウェスタン鉄道に、オーストラリア初の大規模なCTCの導入を完了した。完成後、このCTCシステムは、パースの南東郊外のアーマデールからさらに南のピンジャラまでの単線路線の39マイル（63 km）区間をカバーした。^{[4] : 36–38}

それ以来、CTC は主要な州間鉄道路線に広く導入されてきました。

CTC はニュージーランドで最初に1938 年に交通量の多い北島幹線のタウマルヌイとオカフクラ間に設置され、続いて1939 年にテ・クイティ-プケトゥツ間に設置されました。1940 年にはカピティ線のタワ・フラットからパエカカリキ間に、 1943 年にはパエカカリキからパラパラウムに延長されました。短い単線区間でタブレット制御を継続するには、区間の両端に駅長 1 名と (タブレット) ポーター 3 名を配置した有人のタブレット ステーションが必要でした (南北ジャンクションを参照)。これに続いて NIMT では 1945 年にプケトゥツ -コパキ間に、1954 年から 1957 年にかけてフランクトン、ハミルトン、タウマルヌイ間に、1954 年にはテ・カウハタからアモクラ間にも設置されました。

他の路線では、 1955年にアッパーハットとフェザーストンの間にCTCが設置され、 1955年から1959年にかけて段階的にセントレナーズとオアマルの間に設置されました。CTCは1966年12月12日にNIMTの ハミルトンとパエカカリキの間に完成しました。

メインサウスラインでは、 1969年から1980年2月に完了するまで、メインサウスラインのロールストンからオアマル北部のプケウリまでCTCが段階的に設置されました。セントレナーズからオアマルまでの古いCTC設備は、1991年と1992年に段階的にトラックワラントコントロールに置き換えられました。

CTC の最新の設置は、2013 年 8 月にマートンからアラモホ、ダニーデンからモスギールまでのMNPLで完了し、2015 年末には タイエリ峡谷線から北タイエリまで完了しました。

CTC 制御の線路は、電子装置やフェイルセーフが必要なため、信号のない線路よりも建設コストが大幅に高くなります。CTC は、一般的に交通量の多いエリアで導入され、交通密度の増加による運用コストの削減と時間の節約が資本コストを上回ります。BNSF鉄道とユニオン パシフィック鉄道の線路のほとんどは CTC で運用されています。一般的に交通量の少ない線路は、トラック ワラント コントロール(BNSF および UP) またはダイレクト トラフィック コントロール(UP) で運用されています。^{[引用が必要]}

最近、マイクロ波、衛星、鉄道ベースのデータリンクなどの新しい技術により、電柱上の線路や光ファイバーリンクが不要になったため、CTC のコストは低下しました。これらのシステムは、列車管理システムと呼ばれるようになりました。^{[引用が必要]}

• 高度列車制御システム(ATCS)
• ポジティブトレインコントロール