踏切信号

踏切信号機は、鉄道の踏切における道路車両用の電子警報装置です。

踏切の操作方法はさまざまです。英国などの一部の国では、警報装置はほとんどの場合、操作員がボタンを押すなどして遠隔操作で作動します。ただし、ほとんどの国では自動システムが導入されています。

自動踏切はほとんどの先進国で見られ、多種多様ですが、このページでは特に米国に特化しています。このような装置は次のように機能します。

基本的な信号は、マストに取り付けられた赤色の点滅灯、踏切柱、警報器（ベル、ベル音を模したスピーカー、または電子サイレンのいずれか）で構成されています。ほとんどの踏切では、信号は列車が到着する約 30 秒前に作動しますが、踏切がいつ作動するかを判断できるように速度を測定するセンサーがあります。そのため、列車の速度が遅いほど遅延が長くなり、列車の速度が速いほど踏切が早く作動します。一部の国（チェコ共和国やスロバキアなど）では、点滅する白色信号もあり、これは通常許可されている速度よりも速い速度で踏切を通過できることを意味しています。

多くの踏切では、信号に遮断機（米国では「ゲート」）が追加され、道路上に降りて進入をブロックします。遮断機は列車が到着する 15 ～ 20 秒前（米国）に完全に下がり、列車の最後尾が島回路を通過すると上昇して信号が消えます。

自動踏切では、車や歩行者が逃げ場のない状態で線路に閉じ込められるのを防ぐため、通常、遮断機がないか半分の幅しかありません。一方、手動踏切では、全幅の遮断機（道路全体を遮断する 2 本または 4 本のアーム）があります。しかし、明らかな危険があるにもかかわらず、多くの郡では完全に閉鎖された踏切を自動化しています。ただし、そのような踏切の多くには、線路に障害物がないことを確認するための障害物検出センサーが付いています。

時間間隔は踏切予測装置によって制御される。踏切予測装置は線路に接続された電子機器で、列車が踏切に到着する前に一定の間隔で踏切の警報装置（ライト、ベル、ゲートなど）を作動させる。^[1]

クロスバックスには、例えば「RAIL ROAD CROSSING」（米国）、「RAIL WAY CROSSING」（オーストラリアとニュージーランド）、「PELIGRO FERROCARRIL」（ラテンアメリカ、「危険な鉄道」を意味する）などの文字が刻まれているものや、文字のない文字（カナダと他の多くの国）もある。^{[引用が必要]}

米国の多くの州では現在、新しく建設される踏切すべてにこのタイプの装置の使用を義務付けている。 ^[要出典]

「ウィグワグ」は、かつて北米で一般的だった踏切信号機の一種に付けられた愛称で、列車の接近を知らせる振り子のような動きにちなんで名付けられました。南カリフォルニアのパシフィック・エレクトリック（PE）都市間路面電車鉄道の機械技師、アルバート・ハントが、踏切をより安全にするために 1909 年に発明しました。彼は、鉄製のアーマチュアを引っ張る交流電磁石を利用しました。振り子の役割を果たす直径 2 フィート弱の赤い鋼鉄製のターゲット ディスクが取り付けられました。ターゲットの中央にある赤いライトが点灯し、ターゲットが揺れるたびに機械式のゴングが鳴りました。

視覚、動き、音を組み合わせたこの新しいモデルは「マグネティック・フラッグマン」と名付けられ、マグ​​ネティック・シグナル社によって製造されました。

踏切予測装置は、1950年代後半にサザンパシフィック鉄道（現在はユニオンパシフィック鉄道に合併）の要請によりスタンフォード研究所で初めて開発され、1966年に特許を取得しました^[2]。踏切予測装置の設計目標は、踏切に接近する列車に対して一貫した警告時間を提供することでした。

この発明以前は、踏切の警報装置を作動させる回路は非常に単純で、列車が踏切の一定距離 (数百フィートまたは数千フィート) 内に近づいたときに作動するものでした。この方法では、踏切が線路の制限速度で接近する列車に対応できるように設計されている必要があり、低速で踏切に接近する列車の警報時間が長くなります。非常に遅い列車の警報時間は数分かかる可能性があり、高速道路の交通を不必要に遅らせます。

すべての踏切予測装置は、予測装置がレールに接続されているポイント（給電点）に列車が近づくと発生するレールの電気的特性の変化に依存しています。列車または他の電気シャントが占有する線路は、ヘアピンのような形をした単巻インダクタとして考えることができます。列車が給電点に近づくと、インダクタで囲まれた領域が減少し、インダクタンスが減少します。^[3]

このインダクタンスは、定電流交流電源をレールに接続し、その結果生じる電圧を測定することで測定できます。オームの法則により、測定された電圧はインピーダンスに比例します。この電圧の絶対値とその変化率を使用して、列車が一定速度で走行していると仮定して、踏切に到着するまでの残り時間を計算できます。

踏切の警報装置は、列車が踏切に到達するまでの計算時間がプログラムされた閾値時間と等しくなったときに作動します。最も初期の踏切予測装置では、この計算を実行するためにアナログ コンピュータが使用されていましたが、最新の装置ではデジタルマイクロプロセッサが使用されています。

予測子には、踏切の幅だけをカバーする短い「島」トラックが含まれます。

何もない場所にある予測回路は、通常、外側の端のレール間の完全短絡で終端されます。これは、閉塞信号用の通常の軌道回路がないことを前提としています。

2 つの予測回路が重なり合う場合があり、その場合、一方の予測回路が他方の予測回路を飛び越えるために調整された回路が使用されます。調整されたループは、一方の予測回路では完全な短絡となり、もう一方の予測回路では開回路となります。

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ウィキメディア・コモンズには、踏切信号に関連するメディアがあります。

• 国立アメリカ歴史博物館でアメリカの動きを見る
• UP ウェブサイトの踏切警報システム