移動ブロック

鉄道信号システムにおいて、移動閉塞とは、列車周辺の安全区域である「閉塞区間」をコンピュータがリアルタイムで定義する信号閉塞システムである。そのためには、あらゆる時点における全列車の正確な位置と速度を把握するとともに、中央信号システムと運転室内の信号システムとの間で継続的な通信を行う必要がある。

移動閉塞方式は、必要な安全マージンを維持しながら列車の間隔を狭め（運行間隔を短縮）できるため、路線の全体的な輸送能力を向上させる。これは、固定閉塞信号システムとは対照的である。

通信ベース列車制御（CBTC）と伝送ベース信号（TBS）は、列車の正確な位置を検出し、必要な柔軟性を可能にするために許可された運転速度を送信できる 2 つの信号規格です。^{[ 1 ]}欧州列車制御システム（ETCS）にも移動閉塞運転を可能にする技術仕様がありますが、テストトラックを除いて、現在それを使用しているシステムはありません。列車の位置に関する情報は、線路沿いのアクティブおよびパッシブマーカー、ならびに列車搭載のタコメーターとスピードメーターによって収集できます。衛星ベースのシステムはトンネル内では機能しないため使用されていません。

従来、移動閉塞方式は、鉄道回廊内に既知の位置にある一連のトランスポンダを配置することで機能します。^{[ 2 ]}列車がトランスポンダを通過すると、識別情報を受信し、ネットワーク上の正確な位置を把握できます。^{[ 2 ]}列車は自身の速度も測定できるため、これらの情報を組み合わせて、鉄道運行センターの外部信号コンピュータに送信できます。^{[ 2 ]}

時間と速度の組み合わせを使用することで、コンピュータは列車がトランスポンダを通過してからの時間と、その間に列車が走行した速度を加算して、列車がトランスポンダの間にある場合でも、列車の正確な位置を計算できます。^{[ 2 ]}これにより、信号システムは、先行列車の最後尾まで後続列車に移動許可を与えることができます。^{[ 2 ]}より多くの情報が入ってくると、その移動許可は継続的に更新され、それによって「移動ブロック」の概念が実現されます。^{[ 2 ]}列車がトランスポンダを通過するたびに、位置が再較正され、システムが精度を維持できるようになります。^{[ 3 ]}

技術的に見て、移動閉塞式鉄道システムを実現する上で最も難しい3つの要素は以下のとおりです。

1. 信号システムとすべての列車との間の継続的な通信。^{[ 2 ]}
2. 列車が無傷であることを証明する^{[ 4 ]}
3. 信頼性^{[ 4 ]}

列車と信号システム間で双方向通信を行う信頼性の高いシステムが発明されるまで、移動閉塞信号方式を効果的に実装することはできなかった。そのような技術は数十年前から存在していたが、初期のシステムの非実用性のため、長年にわたり実現不可能であった。ロンドン地下鉄ビクトリア線の信号システムの最初のバージョンではパルスコードが使用された。^{[ 5 ]}しかし、当時の計算技術を用いたパルスコード双方向通信システムは複雑であったため、代わりに固定閉塞システムが使用された。^{[ 5 ]}

列車の完全性（列車が無傷であることを証明する）は、短い郊外線や地下鉄線では複雑な問題ではありませんが、さまざまな列車の種類、列車の長さ、機関車牽引列車（複数ユニット列車とは対照的に）を扱う場合は、はるかに難しい問題になります。^{[ 4 ]}移動閉塞システムが列車の位置を知る唯一の方法は、列車自身の位置識別情報です。^{[ 2 ] [ 4 ]}従来、信号システムは、車軸計数器や軌道回路などの外部手段を使用して列車の位置を決定します。^{[ 2 ]}つまり、ほとんどの列車には、列車全体がまだ接続されていることを確実に確認する方法がありません。^{[ 2 ] [ 4 ]}このようなシステムは、特に車両が分離されることが非常にまれな複数ユニット旅客列車には簡単に追加できますが、機関車牽引列車で同じことを行う技術の実装は、はるかに複雑です。^{[ 4 ]}効果的な解決策には高価な技術が必要であり、そのコストは移動ブロックシステムの利点を上回る可能性がある。

移動閉塞システムの別のバージョンとしては、コンピュータを列車自体にのみ設置する方法がある。各列車は他のすべての列車との位置関係を把握し、そのデータに基づいて安全速度を設定する。列車外システムに比べて沿線設備は少なくて済むが、データ送信の回数ははるかに多くなる。

「ムービングブロック」は厳密には規格ではありません。これは、様々な規格を用いて実装可能な概念です。

理論的には、移動ブロックは固定ブロックシステムに比べて容量面で優位性を持つことができる。しかし実際には、そのような優位性を完全に実現することは難しい。^{[ 15 ]}

その主な理由は、鉄道網の実際の運用方法と、移動閉塞システム内の許容範囲の組み合わせによるものです。^{[ 2 ]}

移動閉塞システムでは、技術的には列車が前方の列車にできるだけ近づくことができ、移動許可の更新が受信されない場合に停止できる十分なスペース（通常のサービスブレーキを使用）を確保できますが、実際には、列車が前方の列車にそれほど接近すると、移動許可の更新間のわずかな不整合により、頻繁なブレーキ操作が必要になり、結果として列車がさらに後方に進む傾向があります。ほとんどの移動閉塞システムは、このことを考慮してバッファも運用しているため、列車は理想的な、または「完璧な」位置から 10 ～ 30 メートルずれている可能性があります。^{[ 1 ] [ 4 ] [ 15 ]}これは、送信の遅延と列車の位置計算のわずかな不整合を考慮するのに役立ちます。さらに、列車と信号システム間の送信は文字通り連続的ではありません。代わりに、1 秒あたり数回から、送信間隔が数秒とまれな情報パッケージとして送信されます。^{[ 16 ]}実際には、これは、移動権限が一度に数メートル単位で与えられ、多くの場合、前方の列車の実際の位置からのバッファとわずかな遅延が伴うことを意味します。したがって、非常に小さな固定ブロックを使用して同様のレベルのパフォーマンスを達成できます。モスクワ地下鉄とロンドン地下鉄ビクトリア線は、そのように運用されています。これらは移動ブロックではなく、間隔の狭い多数の「仮想」ブロックを持っています。これらのネットワークは、世界で最も容量の大きい鉄道路線の2つとみなされることがよくあります。^{[ 17 ]}

容量が必ずしも向上しない2つ目の理由は、駅のある鉄道路線を運行する列車は駅で停車しなければならないからです。駅でのこの時間（「停車時間」）は、鉄道の95%において、列車が駅がない場合に技術的に可能なほど互いに接近して走行しないことを意味します。駅に4つの平行なプラットフォーム（各方向に2つずつ）がある2線鉄道は、同じ路線でも駅にプラットフォームが2つしかない（各方向に1つずつ）場合と比べて、両路線が同等の信号システムを使用していても、ほぼ2倍の運行頻度を実現できることを考えてみてください。^{[ 18 ]}この現実は、移動閉塞信号システムの利点のほとんどが駅内および駅周辺でしか実現できないことを意味します。しかし、ほぼすべての鉄道には、前の列車の後部が完全に出発するまで、後続列車がプラットフォームに入り始めることができないという運行上の要件があります。^{[ 19 ]}これは、移動閉塞システムであっても、事実上「固定」閉塞として機能し、^{[ 20 ]}路線の列車の運行頻度を従来の信号システムで可能な範囲に制限します。移動閉塞方式を使用することでネットワークが得られるメリットのほとんどは、ATOによって得られる列車運行の一貫性の向上によるものです。ただし、ATOは移動閉塞方式を使用しなくても可能です。^{[ 21 ]}

移動閉塞は、その制限がシステムから取り除かれれば、路線の容量を増やすことができる。香港MTRなどの一部の鉄道網や、ニューヨーク市地下鉄BMTカナージー線（Lトレイン）の一部の駅で特定の条件下で、それが実施されたとされている。しかし、それを検証できるものはない。さらに、後続列車に先頭列車の後方（先頭列車の非常ブレーキが作動した場合に先頭列車の後部が到達する地点まで）を通過する権限を与えることが許されれば、容量をさらに増やすことができる。^{[ 4 ]}しかし、それはこれまで実施されたことはなく、危険であると考えられている。^{[ 4 ]}

移動式閉塞システムの一般的な利点の1つは、線路脇の設備が少なくて済むため、固定式または仮想閉塞システムで必要となる大量の追加設備を使用して同じ運行間隔を実現する場合と比較してコストを削減できることである。^{[ 2 ]}