インターロッキング

鉄道信号において、インターロックとは、ジャンクションや踏切などの線路配置で衝突する動きを防ぐ信号装置の配置のことです。北米では、連動する信号装置と線路のセットは、総称してインターロック装置または単にインターロックと呼ばれることがあります。インターロック システムは、使用する経路が安全であることが証明されない限り、進むための信号を表示できないように設計されています。

インターロックは、信号や分岐器が不適切な順序で変更されるのを防ぐために設計された安全対策です。たとえば、インターロックは、対応する分岐器が最初に変更されない限り、信号が分岐ルートを示すように変更されるのを防ぎます。北米では、インターロックの公式鉄道定義は、「信号と信号機器が相互接続され、それらの動きが適切な順序で互いに連続するように配置すること」です。^[1]

最小限のインターロックは信号で構成されますが、通常は分岐器や対向点ロック（米国では分岐器）、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。インターロックの基本原則には次のものがあります。

• 設定されたルート上で、衝突する列車が同時に走行することを許可する信号操作は行えません。
• 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、路線内のスイッチやその他の機器が適切に「設定」（所定の位置）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ための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を抜ける、または
  • 進行信号が取り消され、その経路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ように十分な時間が経過している。

鉄道連動装置は英国発祥で、多数の特許が付与されている。1856年6月、ジョン・サックスビーが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、}北米で現在「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採用された。^{[6] [7]}

米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 ブキャナンによって、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）のスプイテン・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にトゥーシー・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年にかけての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分岐器と信号機であった。 ^[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・シグナルは1882年に彼らの会社を買収した。^[8]

技術が進歩するにつれ、鉄道信号業界はこれらの新技術を連動装置に取り入れ、経路設定の速度を上げ、一箇所から制御できる装置の数を増やし、制御点からそれらの装置を操作できる距離を広げようとした。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、同じレベルで実現することだった。実験的な油空圧式^[9]連動装置は、 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・バレー鉄道の分岐点に設置された。 ^{[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]装置は機能したが、設計に重大な欠陥があり、労力の節約はほとんど達成されなかった。

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進み、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、合計1,864個の連動レバーを制御する54の電空圧連動装置が13の北米の鉄道で使用されていました。このタイプのシステムは、余分な使い捨て機器が必要で、メンテナンスに手間がかかるという欠点はありましたが、将来も2つの実行可能な競合システムの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]北米では、電気転てつ機を使用した連動装置が初めて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・オマハ鉄道に設置されたのは1901年で、ジェネラル・レールウェイ・シグナル・カンパニー（GRS、現在はアルストムの子会社で、パリ近郊のルヴァロワ＝ペレに本社を置く）によって行われました。 ^[7] 1913年までに、このタイプのシステムは、米国の35州とカナダの州の83の鉄道に、21,370本のレバーを使用する440の連動装置で設置されました。^[6]

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/コンピュータベースに分類できます。

機械式インターロック装置では、グリッドを形成する鋼鉄バーで構成されたロックベッドが構築されます。スイッチ、脱線装置、信号機、または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ます。バーは、特定のレバーによって制御される機能が別のレバーによって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干渉が設定され、競合するレバーの動きが行われないように構築されます。

完全に機械的なプラントでは、レバーは機械的なロッドやワイヤ接続を介して信号などのフィールド デバイスを直接操作します。レバーは、オペレータに機械的な利点を提供する必要があるため、肩の高さにあります。レバーのクロス ロックは、余分なてこ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実施されました。

最初の機械式インターロッキングは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}

パワー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、かなり小さくなります。レバーがロックベッドに基づいて自由に移動できる場合、レバーの接点がスイッチと信号を作動させ、電気または電空圧で操作します。制御レバーを他のレバーを解放する位置に動かす前に、要求された位置に実際に移動したという信号をフィールド要素から受信する必要があります。示されているロックベッドは、GRS パワーインターロックマシン用です。

完全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る）は、各信号装置の状態または位置を確認するリレー ロジックの配置でリレーを構成する複雑な回路で構成されています。装置が操作されると、位置が変わると、新しい位置と競合する他の装置をロックアウトする回路が開きます。同様に、制御する装置が安全に操作できるようになると、他の回路が閉じます。鉄道信号に使用される機器は、その特殊性とフェイルセーフ設計のため、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。以前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 インターフェイス上のボタン、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、人間のオペレーターなしで動作するように設計することもできます。これらの配置は自動インターロックと呼ばれ、競合する動きが進行していない限り、列車が近づくと自動的に独自のルートが設定されます。

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}

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の集中交通管制（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、適切な順序で信号を設定し、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）でした。 ^{[12] : 18} NYCRRのもう1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を結ぶ本線で、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基導入されました。^{[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、その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、より混雑した、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動きでは、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、重要なリレーベースの連動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技術も含まれます。複雑なターミナルから離れたユニットレバー制御システムは、1980年代にソリッドステート連動および制御システムがすべてのタイプの古いリレープラントに取って代わり始めるまで人気がありました。

現代のインターロック（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、リレーの有線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、必要なときに変更を加える能力を大幅に容易にします。多くの実装では、この重要なロジックは、安全でない変更に抵抗し、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年代に英国の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]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。

電気ロック

「インターロック装置のレバー、または信号やインターロックに関連して操作されるスイッチやその他の装置が、特定の条件下で操作されないように保護するための1つ以上の電気錠または制御回路の組み合わせ。」^[19]

セクションのロック

「列車が路線の特定の区間を走行している間有効であり、その区間にいる間に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た電気ロック。」^[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レバー操作を防止するように適合されている。」^[19]

区間ルートロック

「列車が路線の各区間を通過する際に、その区間に影響するロックを解除するように構成された路線ロック。」^[19]

アプローチロック

「列車が進行するために設定された信号に近づいているときに有効であり、その列車を危険にさらすレバーや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レバー操作を防止するように適合された電気ロック。」^[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の操作を防止するように適合された電気ロック、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された電気ロック。」^[19]

チェックロックまたはトラフィックロック

「同じ線路を管理する反対の信号が同時に進行するように設定されないように、隣接する2つのプラントのオペレータ間の協力を強化する電気ロック。さらに、信号がクリアされ、列車によって受け入れられた後、チェックロックにより、列車がそのプラントを通過するまで、隣接する連動プラントの反対の信号がクリアされないようにします。」^[19]

インターロックは、分岐器と一連の分岐器を使用して、列車が 1 つの線路から別の線路へ渡ることを可能にします。鉄道用語では、次のタイプのインターロックは、利用可能な動きに応じて完全または不完全として定義されます。時刻表では通常、インターロックがどちらか一方として識別されず、規則書でも用語が定義されていませんが、以下の用語は、システム クルーと規則担当者によって一般的に合意されています。

完全なインターロッキング

インターロックの制限内では、逆方向の移動を使用せずに、インターロックの片側の任意のトラックから反対側の任意のトラックへの連続移動を可能にします。これは、反対側のトラックの数が異なる場合や、インターロックに複数の側面がある場合でも同様です。

不完全な連結

上記のような動きは許可しないでください。不完全なインターロックでは動きが制限される可能性があり、目的のルートに到達するために逆の動きが必要になる場合もあります。

• Calvert, JB「インターロッキングの原理」
• インターロッキング（1927年ニュージーランドの記事、ASヘンダーソン著）
• Kleinstadt.zip 「ドイツのリレー原理に基づくインターロックプラントの完全無料バージョン」（英語、ドイツ語、オランダ語、フランス語）
• ウェストミッドランズ プロジェクト グループ「機械的インターロック」の S&T エンジニアリング ディレクター。