Punktförmige Zugbeeinflussung

PZBまたはIndusiは、ドイツ、オーストリア、スロベニア、クロアチア、ルーマニア、イスラエル、セルビア、ハンガリーの 2 つの路線、英国のタイン アンド ウィア メトロ、以前はカナダのトリリウム線で使用されている間欠運転台信号システムおよび列車保護システムです。

ドイツで開発されたこのシステムの歴史的な短縮名は、ドイツ語のInduktive Zugsicherung （「誘導式列車保護」）に由来しています。システムの後継機種はPZB（ドイツ語のPunktförmige Zugbeeinflussungの略で、文字通り「点状列車誘導」、正式には「間欠列車保護」または「間欠自動列車走行制御」と翻訳される）と名付けられました。^{[1]これは、当時導入されていたLZB（ドイツ語の}Linienzugbeeinflussung 、文字通り「線形列車誘導」）を含む連続列車制御システムと比較して、PZB/Indusiシステムが間欠列車制御システムのファミリーであることを強調しています。

当初、Indusi は警告を発し、警告が認識されなかった場合にのみブレーキを強制しました (従来の自動列車停止と同様)。その後の PZB システムでは、トレーニングされたコンピューターに依存して、より強制的な措置が講じられています。

列車保護システム用の磁気誘導の実験は、1908 年にまで遡ることができます。しかし、初期のプロトタイプはすべて、当時普及していた機械式連動駅では利用できない、線路側の電源を必要としていました。並行して、光学認識装置 (ドイツのOptische Zugsicherung / OPSI) も検討されましたが、レンズの汚れやほこりによる不安定さを理由に、これ以上の開発は行われませんでした。

1931年以降、開発は電気を必要としない誘導式列車保護システム（Indusi）に集中しました。並行して開発が進められ、スイスは同様のアイデアに基づいて1933年にIntegra-Signumシステムの導入を開始しました。スイスのシステムは共振周波数ではなく、列車が十分な速度で移動している場合にのみ信号として検出できる静磁化を使用しました。周波数誘導方式が優れていると考えられていた一方で、ドイツのシステムでは機関車に周波数発生器を設置する必要があり、蒸気機関が主流だった当時は大変な作業でした。Indusiシステムは1934年にドイツで導入され、オーストリアや、ドイツ関税同盟時代の鉄道輸送の歴史でドイツと共通のルーツを持つ歴史的なオーストリア・ハンガリー帝国の国々に広まりました。

オリジナルの Indusi システムは 1934 年にドイツで導入されましたが、その名前で呼ばれたわけではなく (正式名称は「induktive Zugsicherung」 )、略称の「I 34」も後付けの呼称です。最初のテストでは列車停止機能 (後の改訂版では 2000 Hz 信号) のみが使用されていましたが、1934 年末までに 165 台の機関車に Indusi 検出器が装備され、4500 km の線路が誘導子で保護されていました。第二次世界大戦の終わりにはシステムは機能しなくなり、1944 年には 870 台の機関車の装置と 6700 km の線路の Indusi 信号が正式に停止されました。

1947年、機関車のインドゥシ共振器は、西部占領地域の1180kmの線路網とともに再び使用可能になりました。

ドイツ連邦鉄道は、 1954 年にIndusi I 54仕様につながる現代の Indusi システムの機能を標準化する取り組みを開始しました。これには、3 つのモーターを必要とせず、3 つの周波数を並列に放射する下流オーディオ クロスオーバーを備えた単一のトランジスタ周波数発生器のみを必要とする新しい周波数発生器が含まれていました。

1960 年代に行われた小さな改良により、Indusi I 60 システムが誕生しました。1000 Hz の誘導子に遭遇すると、運転手は 4 秒以内に注意信号を確認する必要がありました。さらに、指定された時間枠内に列車が指定された速度まで減速したかどうかを確認するためのカウントダウンが開始されました。機関車が牽引する列車の種類に応じて、システムは貨物列車、低速、高速旅客列車の 3 つの動作モードを手動で切り替えることができました。各モードでは、システムは列車の最大許容速度とブレーキ特性に基づいて異なる速度曲線を計算しました。

オリジナルの I 60 システムは多くの状況で不十分であることが判明したため、複数回の改訂を経て、最終的に改訂された標準 I 60R に至りました。

ドイツ連邦鉄道による線路安全システム(LZB)の導入により、機関車にはマイクロプロセッサ ベースの LZB/I 80 列車保護システムが搭載されました。このシステムは 1980 年から Indusi 信号を受信できるようになりました。このシステムの経験から、すべての機関車にマイクロプロセッサを必要とする Indusi I 60R システムの開発が進みました。新しいシステムでは、特定の時点で特定の速度をチェックするのではなく、時間に対する速度の曲線を継続的にチェックしました。列車が曲線の許容速度を超えた場合、いつでも停止を強制できます。

PZ80は、東ドイツに拠点を置くGeräte- und Reglerwerk Teltow社が独自に開発した車両です。ドイツ国営鉄道では、効率的な列車防護システムを必要としていました。同社は、西ドイツのメーカーであるシーメンス社が供給する技術的に時代遅れのI 60と、ルーマニアのI 60 Icretの代替輸入から独立することを望んでいました。PZ80は、10 km/hごとの速度制御、連続ブレーキ曲線、制限モードなど、いくつかの新しいモードが強化されたIndusi 60のすべてのモードをサポートしていました。1990年に、開発者はTreuhand機関からシーメンス社に売却されました。^[2]したがって、このシステムは、次のPZB90システムの基礎となりました。

PZB90 は、1990 年代半ばに導入された新しいバージョンです。2 件の事故の結果、新しい「制限モード」が導入されました。どちらの場合も、列車は予定どおり駅に停止しました。その後、信号がまだ赤であるにもかかわらず、列車は再び加速しました。列車が出口信号に到達したとき、2000 Hz インダクタによって強制された自動ブレーキにもかかわらず、その速度は他の列車に衝突するのに十分なものでした。

新しい制限モードでは、列車が赤信号に到達する前に停止した後の速度が制限されます。現在、列車は、1000 Hz インダクタがアクティブになった後に停止する場合は時速 45 km に制限され、500 Hz インダクタがアクティブになった後に停止する場合は時速 25 km に制限されています。

PZB90 をバージョン 1.6 にソフトウェア アップデートすると、ブレーキ カーブに重要な変更が加えられました。ほとんどの列車タイプで、目標速度が引き下げられ、時間間隔が長くなりました。これは、間隔が固定されていた古い Indusi 仕様の変更です。新しいソフトウェア バージョンでは、不均等な時間を使用できます。たとえば、列車タイプ O は、以前は 20 秒後に 95 km/h と指定されていましたが、23 秒後に 85 km/h になる必要があります。新しいブレーキ カーブは、セキュリティと効率のトレードオフを改善して列車の運行を最適化するために、広範なシミュレーションによって発見されました。

もう 1 つの変更は警告機能に関連しています。制限モードがさらに 1000 Hz 延長されても、以前の警告信号が確認されている場合はキャブ信号はアクティブになりません。停止位置から開始する場合、多くの制限モードは完全に時間に基づいていたため、解除される可能性があります (「PZB frei」ボタン)。バージョン 1.6 以降、PZB 制限モードを解除できない実際のセクションの長さが制御されます。これにより、1000 Hz インダクタが移動する鉄道駅にいくつかの変更が行われました。

PZB90 をバージョン 2.0 にソフトウェア アップデートすると、列車制御のいくつかの特殊なケースが変更されました。以前は、リバーサーを前進から後進に、そして再び前進に変更することで、制限モードを解除することができました。バージョン 2.0 以降では、強制された速度制限が記憶されます。もう 1 つの変更点は、列車がインダクタの真上で停止したときに発生する誤動作です。この誤動作は、障害リセットを使用することによってのみ解除できますが、外部信号によるすべての速度制限も解除されます。

機関車および運転台付きの多連装車には、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz の周波数を重ね合わせた車載送信コイルが装備されています。パッシブ同調インダクタ(RLC 回路) は適切な線路脇の場所に配置されており、各インダクタは、その場所に応じて 3 つの周波数のいずれかで共振します。列車の先頭が線路脇のインダクタの 1 つを通過すると、車載機器によって磁束の変化を通じてインダクタの存在が検出されます。これにより適切な車載回路がアクティブになり、場所に基づいて必要なアクション (例: 可聴/視覚警告、強制速度制限、強制停止) がトリガーされます。

3 つの周波数は列車に対して異なる意味を持ちます。

遠くの信号が「注意」を示しているため、速度を落とす必要があることを警告します。ドライバーはボタンを押して「注意」の標識を確認する必要があります。数秒以内に確認できなかった場合は、強制的に停止します。

1000 Hz は、主信号機の前の遠方信号機の黄色信号とともにアクティブになるか、主信号機と次の主信号の遠方オプションの組み合わせでアクティブになるか、または踏切の前でアクティブになります。

列車の運転手は、ボタンを押して 4 秒以内 (MVB 電子バスを搭載した列車では 2.5 秒以内) に運転室の信号を確認する必要があります。これは警戒テスト (ドイツ語では「Wachsamkeitskontrolle」) と呼ばれます。これに失敗すると、緊急停止になります。

警告信号を確認した後、列車はブレーキ曲線 (ドイツ語の「ブレーキカーブ」) の下に留まらなければなりません。高速列車は最高時速 165 km で走行できますが、23 秒後に速度を 85 km/h 以下に減速する必要があります。165 km/h を超える高速列車の運行は、視覚的な沿線信号または PZB 誘導器に基づいていないことに注意してください (ドイツでは代わりにLZBまたは欧州列車制御システムの運転台信号を使用します)。

1000 Hz の起動後 700 m 以内に列車の速度制限を解除することはできません。その時点以降、列車の運転手は解除ボタン (ドイツ語では「Freitaste」 ) を押すことができます。後の世代では、強制速度制限は 1250 m まで拡張され、700 m のポイントは 500 Hz インダクタにのみ関連します。

監視速度 (ドイツ語「überwachte Geschwindigkeit」 ) は列車の種類によって異なり、列車の質量とブレーキ能力に直接関係します。これらの商はブレーキ率 (ドイツ語「Bremshundertstel」 ) で示されます。列車の速度がスイッチ速度 (ドイツ語「Umschaltgeschwindigkeit」 ) を下回ると、制限モードがアクティブになります。これには、制限速度制御 (ドイツ語「restriktive Geschwindigkeitsüberwachung」 )中に速度をさらに下げる 500 Hz インダクタまでの 45 km/h の一定最高速度が含まれます。

即時の最高速度 (V _max ) とさらなる速度低下が強制されます。

500 Hz インダクタは、次の 250 m の速度制御をアクティブにする主信号の直前にあります。これにより、ブレーキ カーブ V _{ü1 が}1000 Hz から主信号まで延長されます。1000 Hz 後の制限モードの後に​​はブレーキ カーブ V _ü2が続き、速度を主信号まで減速します。1000 Hz 速度リミッター後のスイッチ速度は 10 km/h でしたが (列車が完全に停止したことを反映しています)、今度はブレーキ カーブに従い、主信号の位置で再び 10 km/h 以下になります。実際のブレーキ カーブは、列車の種類によって異なります (列車の運転手が計算したブレーキ パーセンテージに基づきます)。

列車が停止信号をオーバーランすると、2000 Hz のインダクタに衝突し、直ちに緊急停止が作動します (オーバーライドされない限り、以下を参照)。停止信号後のオーバーラップに基づいて、列車を安全に停止できます。各列車の質量とブレーキ能力が異なるため、これは赤信号の時点で維持する必要がある特定の最高速度に基づいてのみアサートできます。

オリジナルの Indusi プロトコルでは、即時停止の赤信号を示す可能性のあるすべての視覚メイン信号に 2000 Hz インダクタを配置していました。列車の運転手が赤信号を超えた場合は、無条件に緊急停止が強制されます。1000 Hz インダクタは条件付き制限で、次の赤信号を指し示す黄色信号を示す可能性のあるすべての遠隔信号に一般的に配置されます。オリジナルの Indusi プロトコルでは、列車の運転手は 4 秒以内にベルが鳴ったことを確認する必要があり、確認しない場合は列車が自動的に停止します。黄色信号に基づいて、列車の運転手は停止信号後のオーバーラップが列車を安全に停止するのに十分な速度を落とす必要があります。速度リミッターを備えた Indusi システム (少なくとも I60R 以降) は、その状況で一定時間後に最高速度を強制しますが、最高速度は列車の種類によって異なります。500 Hz は、鉄道駅の近くやメイン信号の直前でよく見られ、1000 Hz インダクタよりも低い速度制限をアクティブにします。列車が走行中に視覚信号がオフになる場合、つまり黄色信号を通過した後は赤信号がなくなる場合、列車の運転手はボタンを使用して強制速度制限を解除し、前方の空き区間まで加速することができます。

70 km/h を超える速度制限は、1000 Hz の永久インダクタを使用して強制することはできません。これは、ほとんどまたはすべての列車の速度が制限速度を大幅に下回る速度に低下するためです。したがって、これらの制限を強制するために 2 種類の速度トラップが使用されます。どちらのタイプも動作は似ています。列車が検出されると、一定時間後に、接続された 1000 Hz または 2000 Hz インダクタが無効になります。列車の速度に応じて、列車はアクティブまたは非アクティブの状態でインダクタを通過します。

• 速度制限 80 または 90 km/h: スピード トラップは 1000 Hz インダクタを使用し、遠方信号に設置されています。列車が信号速度 + 15 km/h (つまり 95 または 105 km/h) を超えてスピード トラップを通過すると、1000 Hz の影響が捕捉され、列車の運転手はそれを認識し (そして 55/70/85 km/h にブレーキをかける) なければなりません。
• 速度制限 100 ～ 140 km/h: 速度トラップは 2000 Hz インダクタを使用し、主信号の数百メートル手前に配置されています。列車が信号速度 + 10 ～ 20 km/h (正確な距離と差は信号速度によって異なります) を超える速度で通過すると、速度トラップが作動します。

速度違反取り締まりは、その種類に関係なく、正式にはGeschwindigkeitsprüfabschnitt (GPA、「速度検査セクション」) またはGeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung (GÜ、「速度監視装置」) と呼ばれます。

動作の詳細は時間の経過とともに変化し、後期の PZB システムではより細かい速度制限が可能になりました。PZB90 プロトコルの動作スキーム (ドイツ語では「Betriebsprogramm」 ) の基本部分では、次の図に示すように、依然として 3 種類のインダクタが使用されています。この図は、主信号 (2000 Hz のポイントに配置) の前後の ブレーキ距離 (ドイツ語では「Bremsweg」、メートル単位) に応じた速度 (ドイツ語では「Geschwindigkeit」 、km/h) を示しています。

列車の運転手は、システム障害時などに駅長から指示された場合、または代替信号 (ドイツ語「Ersatzsignal」 ) や注意信号 (ドイツ語「Vorsichtsignal」 ) によって許可されている場合、停止信号を通過することができます。列車の運転手は、アクティブな 2000 Hz インダクター上を移動している間、コマンド ボタン (ドイツ語「Befehlstaste」 )を押し続ける必要があります。ボタンが押されている間、一定時間警告音 (ベルと音声) が鳴り、コマンド ボタンの使用が列車レコーダーに記録されます。コマンド ボタンを使用している間、列車の最高速度は 40 km/h に制限されます。

ドイツのEBO鉄道規則では、ごく小規模な路線を除くすべての路線でPZBの搭載が義務付けられています。1998年以降、ドイツではすべての牽引車両にIndusiを搭載することが義務付けられています。それ以前は、保護システムを搭載していない列車でも、最高速度100km/hでPZB対応路線を走行することができました。^[3] EBOの許容ガイドラインの変更により、旧ドイツ国鉄の車両約800台を改造するか、廃棄する必要がありました。

スロベニアのすべての主要鉄道路線には、Indusi I-60 システムが採用されています。

クロアチアのすべての幹線では、Indusi I-60 システムが採用されています。時速 100 km を超える速度では PZB が必要です。

ボスニア・ヘルツェゴビナのいくつかの鉄道路線では、Indusi I-60 システムが採用されています。1992 年から 1995 年にかけてのボスニア戦争中に、多くの路線装置が損傷または盗難に遭いました。

セルビアのすべての幹線路線ではIndusi I-60システムが採用されていますが、PZB装置の故障により、多くの路線で最高速度が時速100kmに制限されています。

モンテネグロのすべての幹線路線には、Indusi I-60 システムが採用されています。

ドイツのシステムと同一のIndusi I-60システムは、ブカレスト地下鉄のM1線とM3線を含むルーマニアのすべての標準軌鉄道に装備されています。ルーマニアの鉄道規制機関AFERは、公共インフラで運行されるすべての機関車、EMU、DMUにIndusiシステムの装備を義務付けています。

カナダのオタワでは、OCトランスポのO-Train Trillium Lineで、当初はIndusiを搭載したドイツ製のボンバルディア タレント列車が使用されていました。2013年に路線がアップグレードされた際、新しいアルストム コラディア LINT列車にもIndusiが搭載されました。ステージ2拡張の一環として、Indusi機器は撤去されます。信号システムの全面更新の一環として、シーメンス モビリティは路線と車両に新しい連続自動列車保護（ATP）システムを装備します。

Indusi I-60 は、手動 (フォールバック) モードでの列車保護のために メッカ メトロに導入されています。

Indusi のバージョンは、列車保護のためにタイン アンド ウィア メトロネットワークに導入されています。1970 年代に製造された列車は主にドイツの設計に基づいています。サンダーランドへのメトロ延長では、NR のTPWS信号システム に干渉しないため、Indusi がネットワーク レールの線路に導入されています。

イスラエル鉄道は、ネットワーク全体でタレス社が供給するインダシ（I 60R）を使用しています。2018年から、インダシシステムは段階的にETCSレベル2信号に置き換えられる予定です。^[4]

PZB は、 GySEVが運営するショプロン – ソンバトヘイ線とソンバトヘイ – ケルメンド – セントゴッタルド線に設置されています。これらの路線はオーストリアの鉄道網に直接接続されているため、ハンガリーの EVM または EÉVB を搭載していない列車もこれらの路線を利用できます。

Indusi システムは比較的安全でしたが、PZB90 制限モードの作成につながった事故が 2 件ありました。1 つは1990 年 2 月 2 日のリュッセルスハイム列車事故です。S バーンの高速列車が駅を出発した際の速度が速すぎたため、自動列車停止装置では次の分岐器の前で別の列車がちょうど交差する前に列車を停止させることができませんでした。ラッシュアワーで満員だったため、この事故で 17 人が死亡、145 人が重傷を負いました。PZB90 システムの導入につながったもう 1 つの事故はガルミッシュ＝パルテンキルヒェン列車衝突事故で、インスブルックからミュンヘンへ向かう RegioExpress が観光列車に衝突しましたが、これは RE 列車の運転手が赤信号に対して偽の許可を得て出発したためです。

PZB90 の導入後、少なくとも 1 件の重大事故が発生していた。2000 年 6 月 26 日、S バーンの列車がハノーバー ランゲンハーゲン駅を出発し、対向列車が来る単線区間に向かった。PZB は列車を停止させたが、運転手は列車を解放した (「Freitaste」)。このとき、運転手は PZB の停止を主信号のオーバーランとは別の原因に関連付けたが、調査報告書では、それまでに同様の事故が 22 件記録されていたと指摘されている。報告書では、主信号のオーバーランだけでなく、PZB 関連の停止時にはすべて、列車の指揮官とダブル チェックを明示的に行うよう、運用マニュアルを変更すべきであると結論付けている。^[5]

2011年のザクセン＝アンハルト鉄道衝突事故は、線路に自動列車停止装置が装備されていなかったという点でPZBに関連している。1990年代半ばの近代化計画では、100 km/h（62 mph）以上の速度で走行する線路にのみPZB90を配備すれば十分であるとされた。これにより、一部の地方鉄道は、車両を本線で走らせる必要がないときに、通常の運行を続けることができた。事故後、ドイツ鉄道は、すべての単線路線を点検し、PZBまたはFFB（Funkfahrbetrieb – 無線操作）のいずれかを装備することを約束した。ドイツ議会は、2014年12月1日までに、残りのほとんどの小規模鉄道路線を自動列車停止装置にアップグレードする必要があるという要件を制定した。^[6]

• 間欠誘導式自動列車停止装置

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