カートラック

KarTrak は、時にはKarTrak ACI ( Automatic Car Identification ) または単にACI と呼ばれ、鉄道車両やその他の鉄道車両を自動的に識別するように設計されたカラーバーコードシステムでした。KarTrak は 1967 年に北米で必須となりましたが、技術的な問題により 1977 年頃にはシステムが廃止されました。

鉄道会社は、広大な鉄道網にわたる鉄道車両の追跡に苦労してきましたが、システムの拡大と鉄道車両がインターチェンジを介してネットワークからネットワークへ移動するにつれて、問題は悪化しました。鉄道車両の追跡は、何千マイルも離れた別の会社の線路に行き着く可能性があります。これには、トレーラートレインやユニオンタンクカーカンパニーなどの、実際には鉄道会社ではない膨大な数の鉄道車両を所有する企業が所有する、増え続ける民間の鉄道車両が考慮されていません。行方不明の車両を見つけるには時間がかかり、多くの場合、作業員が車両が見つかるまで操車場を歩き回って車両を探す必要がありました。

1959年、デイビッド・ジャレット・コリンズは、彼の雇用主であるGTEシルバニアに、新しく開発されたコンピュータシステムとスキャナーを組み合わせて鉄道車両を追跡したいと持ちかけた。 ^{[1]このアイデアは、コリンズが大学時代に}ペンシルバニア鉄道で働いていた夏にヒントを得たものである。^[1] 1960年代の初め、シルバニアの応用研究ラボチームは、さまざまな鉄道会社の代表者と会い、車両追跡システムに対するニーズと要望を把握した。鉄道会社が望んでいた機能と設計面には、次のようなものがあった。^[1]

• ラベルコストが低く、ラベル1枚あたり約1ドル（2023年には9.14ドル）
• 時速 0 ～ 60 マイル (97 km/h) でラベルをスキャンする機能
• ラベルの寿命は7年
• 約9フィート（2.7メートル）の距離からスキャン可能なスキャナーで、鉄道車両、輸送コンテナ、高速道路のトレーラーのラベルのスキャンが可能
• 孤立した場所でも動作し、銃撃にも耐えられるスキャナー。

KarTrakの開発テストは1961年にボストン・メイン鉄道で行われ、ボストン・メイン鉄道網から出ない旅客列車と砂利列車が使用されました。^[1]常にボストン・メイン州に限定された列車を使用することで、KarTrakシステムを搭載した車両が常に存在し、その動きがわかっていたため、KarTrakシステムのテスト、改良、デモンストレーションが容易になりました。^[1]

シルバニアは早い段階から、KarTrakを小規模な「独占」鉄道システムに販売する方向に動いた。^[1]孤立したシステム上の発電所に石炭を供給するために使用されるような独占鉄道^[a]は、鉄道に出入りする車両が少ないため、KarTrakを装備していない車両によって引き起こされる問題は発生せず、すべての車両は問題の鉄道会社が所有しているため、ラベルを装備できる。3年間で、50,000台の鉄道車両にKarTrakラベルが装備された。^[1]これにより、シルバニアはシステムのさらなる開発に投資するための資金を調達できると同時に、競合する車両追跡システムの足掛かりを断つという2つの目的が達成された。

KarTrakは、フォーチュンやウォールストリートジャーナルなどの出版物でも鉄道会社に宣伝され、金銭的および効率的な利点を宣伝する大きな全面広告が掲載されました。^{[2] [3]}

1960 年代中期から後半にかけて、北米の鉄道会社は、鉄道車両やその他の鉄道車両を自動的に識別できるシステムを探し始めました。アメリカ鉄道協会(AAR) の努力により、多くの企業が自動装置識別(AEI) システムを開発しました。AAR は、広範囲にわたる現場テストのために次の 4 つのシステムを選択しました。

• ゼネラル・エレクトリック- RFIDシステム
• ABEX - マイクロ波システム^[4]
• Wabco - 白黒バーコードシステム
• GTE シルバニア - KarTrak、カラー バーコード システム

RFIDシステムを除くすべてのシステムには、鉄道車両の両側に取り付けられたラベルと線路脇のスキャナーがありました。^[1]

KarTrakの将来性に関してシルバニア社と意見の相違があったため、コリンズは1968年に退社し、スキャナーとバーコードの研究開発を継続するために自身の会社を設立した。^{[1] [5]}

最初のフィールドテストの後、ABEX、Wabco、GTE KarTrak ACIシステムがペンシルバニア州スプルースクリークのペンシルバニア鉄道での精度比較テストに選ばれました。KarTrakシステムが優勝と宣言され、AARによって標準として選ばれました。^[1]

1967年以降、AARはすべての鉄道車両所有者に車両へのACIラベルの設置を義務付けた。1970年までに、200万台の鉄道貨車のうち約86％がACIプレートを装備し、一部の鉄道会社は貨車へのラベル設置を完了した。12の鉄道会社は約50台のACI線路脇スキャナーの設置を完了した。^[6]

1972年、GTEシルバニアは鉄道車両追跡分野から撤退することを決定し、KarTrakをServo Corporation of Americaに売却しました。^[7]

1975 年までに、全鉄道車両の 90% にラベルが貼られました。読み取り率は約 80% で、7 年間の運行後、物理的な損傷や汚れの蓄積などの理由でラベルの 10% が剥がれ落ちたことになります。汚れの蓄積は、ラベルが低い位置に取り付けられた平貨車で最も顕著でした。

AAR は、フィールド テストから、ラベルの高レベルの可読性を維持するには、定期的な検査とラベルのメンテナンスが必要であることを認識していました。鉄道車両が修理工場に入庫するたびに、平均して 2 年に 1 回、ラベルの検査と修理を行う規制が制定されました。メンテナンス プログラムは十分なコンプライアンスを達成できませんでした。メンテナンスを行わないと、読み取り率は向上せず、KarTrak システムは 1977 年までに廃止されました。

KarTrakの終焉とその後も、このシステムに基づく改良の開発は継続され、1976年、1977年、1982年にはKarTrak技術に基づく3つの特許が発行された。その1つは、冷蔵車が暖まりすぎたなどの車両の問題を知らせる可変ラベル、自動洗浄ACIラベル、そして汚れたラベルの既知の問題を解消するためのもう1つの試みとしての3次元「光学ターゲット」である。^{[8] [9] [10]}

1977 年 11 月、アメリカ鉄道協会は短い白書を発表し、その中で KarTrak の問題点をいくつか指摘した。データの不正確さが頻繁に発生し、ACI ラベルが寿命を迎えて交換が必要になること、鉄道業界内での普遍的な採用が不十分であることなどである。すべての乗り換え鉄道を対象に、車両の所有数に基づいて重み付けされた投票を実施し、ACI 要件を廃止するかどうかを問う。^[11]この投票の結果、ACI ラベルの設置要件は廃止されることとなった。この決定は 5 対 1 の圧倒的多数であった。^[12]白書では、ACI に対する不満が「鉄道業界が車両の利用、運用効率、最新技術の採用において後退することを意味するものではない」と主張していたが、この失敗にもかかわらず、鉄道業界は 1980 年代半ばまで、車両を識別するための別のシステムを真剣に検討することはなかった。^{[12] [3]}

KarTrak ACI タグは、13 個の水平ラベルが垂直に並べられたプレートで構成されており、これはデータ ラインとも呼ばれ、13 種類の異なる形式があります。これらのラベルまたはシンボルは、0 から 9 までの数字、チェックサム ラインの追加機能としての数字 10、およびタグの垂直ラインの位置を示す「START」および「STOP」ラベルを表します。^[13]現在入手可能なラベルの描写では、上部の色を最初に指定し、次に下部の色を指定することがよくあります。

実際には、ラベル セットが正しく行われなかったり、ラベルの貼り付けに 180 度回転などのエラーがあったりするケースがかなり多いことがわかりました。一方、経験則として、START と STOP の青いストライプは、タグの中央方向で左を指す必要があります。特に、STOP の色の選択とシーケンス順序は、デコード エラーにつながるエラーの対象であるようで、システムの脆弱性を効果的に高める現場でのデコーダーの回避策が必要になります。初期の広告資料にも、このような欠陥が露呈していました。また、チェックサム ラベルが間違っていることがあり、ラベル セット自体にも刻印された番号に関して多少のばらつきがあったと言われています。

- = 未使用 / 予約済み
白 = 白/黒のチェック柄、別名チェック柄

データ ラインとも呼ばれるラベルには、それぞれ 2 本の横縞があり、これらが合わさって 1 つの情報シンボルを表しています。縞模様に使用されている色は、青、白、赤、黒です。これで合計 16 の組み合わせになりますが、中央の領域では、下側の色である黒を除いて 12 色のみが使用されています。センサーの都合上、白色は黒のチェッカー ボードによって暗くされ、カラー フィルターを介して光が感知される赤と青の強度とほぼ一致するようにしています。

ラベルはそれぞれ5つ+幅3⁄4インチ（ 15cm）、高さ1インチ（2.5cm）。ラベル間の縦方向の隙間が3⁄8インチ（0.95cm）あるため、全体の高さは17.5インチ（44cm）になります。ラベルは車体側面に直接貼り付けることもできますが、通常は暗い色のプレートに貼り付けられ、車の両側にリベットで留められます。 ^[14]

ラベルは、識別可能なカラー フィルターを提供するために赤または青の染料でコーティングされた再帰反射プラスチック シートで作られました。再帰反射材は、9 ～ 12 フィート (2.7 ～ 3.7 メートル) の距離から読み取ることができる明瞭な光信号を提供し、鉄道車両の他のマークと簡単に区別できます。白い部分は、リーダーに対して赤と青の両方の光応答を提供し、その明るさが赤または青のストライプとほぼ同じになるようにドットでパターン化されていました。

開始ラベルと終了ラベルは部分的に塗りつぶされており、認識される前にリーダーのスキャン ビームがそれらのラベルの中央に配置されます。これにより、ラベル全体が中央に配置され、正確に読み取られる可能性が高くなります。

ラベルは下から上に読んでください。

• 13行目: チェックディジット。
• 12行目: 停止ラベル。
• 6行目から11行目: 車両番号。
• 2行目から5行目: 機器/所有者コード。
  • 2行目: 機器コード
  • 3行目から5行目: 所有権コード
• 1行目: 開始ラベル。

機器所有者の最初の桁 (2 行目) は、機器の種類を示します。鉄道所有の場合は 0、個人所有の場合は 1、非収益機器の場合は 6 です。

車両番号は、必要に応じて左側にゼロが埋め込まれます。機関車の場合、6 行目はユニットの種類、7 行目は接尾辞番号です。

チェックデジットは次のように計算されます。各数字の桁に、ラベルの位置から2を引いた2を乗じます。したがって、最初の数字（2行目）には1を、2番目には2を、3番目には4を、4番目には8を、というように10番目まで乗じます。10番目には512を乗じます。これらすべての数字を11で割った値がチェックデジットです。^[13]

上の写真の車掌車のコードは、Start 8350199918 Stop 5と解読できます。これは、機器コード番号8、所有者コード350の車両を意味し、これはイリノイ・セントラル鉄道の車両、^[15]車両番号199918、チェックディジット5の車両としてリストされています。

ラベルは、機関車、客車、車掌車など、すべての鉄道設備の両側に貼付された。ラベルは遮るものがなく、ラベルとスキャナーの間に梯子、手すり、つかみ棒などがあってはならない。外部に^[16]タンク車の曲面には、「拡張範囲パネル」と呼ばれる特大のACIラベルが使用可能であった。これらのパネルの再帰反射ストライプは、標準のストライプよりも3.5インチ（89 mm）高かった。^[16]

リーダーは光学式スキャナーで、今日の小売店のバーコード商品に使用されているバーコードスキャナーに似ています。スキャン距離と速度のため、処理用電子機器は当時最先端のものでなければなりませんでした。リーダーは線路沿い、多くの場合は操車場の出入り口や主要な分岐点に設置され、ラベルが読み取りゾーンを通過するように線路から離れた場所に設置されました。読み取りゾーンはスキャナーから9～12フィート (2.7～3.7 m) 離れており、スキャナーの開口部は線路頭口から9フィート6インチ (2.90 m) 上にあります。^[17]

スキャナーは、通常、ミニ冷蔵庫ほどの大きさの金属製の箱に収められており、大きさは 24 x 24 x 12 インチ (610 x 610 x 300 mm) でした。[ ^17]スキャナーは、赤と青の感知光管と同軸に配置された、 100～200 ワットの平行キセノンアーク光源で構成されていました。同軸の光学配置により、反射ラベルを最適に感知できました。この光源と感知ビームは、鉄道車両の垂直スキャンを行う大きな (8～14 インチまたは 20～36 cm) ミラー付き回転ホイールに向けられました。列車の動きによって水平スキャンが行われました。システムは時速 60 マイル (97 km/h) でラベルをキャプチャできましたが、速度ははるかに低い場合がよくありました。^[18]

スキャナのアナログビデオ信号は、処理および計算電子機器が設置されている近くの鉄道機器小屋に渡されました。^{[19] [20]}最初のシステムは個別の回路とロジックで、スキャナを通過したラベルのASCIIコード リストを提供するだけでした。これらは鉄道事業者に転送され、手動で追跡するか、コンピュータ システムと統合しました。後の読み取りシステムは当時のミニコンピュータ( Digital Equipment Corporation PDP-8 ) と結合され、より精巧な追跡および計量システムが統合されました。これらには、レール スイッチ位置、車両の通過、高温のホイール ベアリング センサー用の多くの車両ヤード入力センサーが含まれることがありました。より生産的で寿命の長いシステムのいくつかは、鉱山から製錬所にバルク品を運ぶ専用鉄道アプリケーションに導入され、積み込みおよび積み下ろしされた個々の車両の重量でバルク在庫を追跡しました。

KarTrak システムは、実用化するにはメンテナンスが多すぎることが判明しました。車両の最大 20% が正しく読み取られませんでした。さらに、ACI は鉄道会社内でさえ集中システムやネットワークを持っていませんでした。沿線スキャナーから収集された情報は印刷され、山積みの書類を調べる以外に情報を検索する手段はほとんどありませんでした。事務員は増加するエラー率に不満を募らせました。これらの問題により、ARR は鉄道車両に KarTrak ラベルを付けるという要件を廃止しました。1967 年から 1977 年にかけて、鉄道業界は KarTrak に 1 億 5000 万ドルを費やし、最大 95% の車両にバーコードが付けられました。^[3]

1977年以前に運行されていた鉄道車両にはKarTrakラベルが貼られ、2000年代まで貨車に貼られていた。^[21]これらのラベルは、塗り直し、大規模なオーバーホール、車両の退役、特にAAR規則88号および90号による車両の廃止などにより、時とともに姿を消した。AAR規則88号および90号では、1974年7月1日より前に製造された鉄道車両の使用寿命が40年に制限されていたが、ほとんどの車両では2010年代半ばにこの期限が切れた。1974年7月1日以降に製造された車両は50年の寿命が適用され、2024年に強制退役が始まる。^{[22] [23]}

KarTrak技術のバージョンは他の分野でも試験的に導入された。1960年代後半、ニュージャージー・ターンパイクは、有料道路を利用する車両に料金を請求し、車両を識別する方法としてこのシステムを検討した。コンピューターが通行料を計算し、請求書が運転手に送られる。 ^{[24] KarTrakのオリジナルバージョンと同様に、車両には約3×7インチ（76×178 mm）のラベルが取り付けられ、}料金所のカメラでスキャンされる。

1984年、コリンズがGTEシルバニアを去った後に設立したコンピュータアイデンティクス社は、サザンパシフィックトランスポーテーション社を他の3社とともに訴え、サザンパシフィックが開発していたTOPSと呼ばれるシステムを支持するために、カートラックを意図的に弱体化させる共謀行為を行ったと主張した。この訴訟は最終的に失敗に終わり、陪審は共謀の証拠はないと判断し、控訴審でも支持された。^[25]