PTC 2.0: Wabtec、鉄道安全ソフトウェアの抜本的な進歩を牽引
はじめに
PTC（ポジティブ・トレイン・コントロール）は最近、米国での展開が成功して4周年を迎えました。しかし、この成果と 10 年以上にわたる開発努力は、2008 年 9 月 12 日にロサンゼルスのチャッツワース地区で旅客列車と貨物列車が衝突したときの悲劇に端を発しています。
そのひどい事故の後、議会は、約60,000マイルの線路にわたって米国内のすべての列車の動きを監視し、乗組員に助言し、必要に応じて自動的に列車を停止させる国家安全システムの導入を鉄道に義務付ける法律を可決しました。
この権限の運用には12年かかり、クラスI鉄道、小規模事業者、大手テクノロジーベンダー（ワブテックを含む）による多額の投資と革新が必要でした。この取り組みの規模を把握するには、あるクラスIの航空会社がロサンゼルス・タイムズの記者デビッド・ラウターに遵守について語ったことを考えてみてください。「BNSFは、11,500マイルの線路に沿って信号を送信し、5,000台の機関車に搭載コンピューターを設置するために、約6,000のウェイサイドタワーを建設する必要がありました。」（出典：ロサンゼルス・タイムズ、「米国はついに致命的な鉄道事故を防ぐシステムを構築しました」、2021年1月2日。）
Lauter氏はまた、PTCのもう1つの重要かつ厳しい要件についても述べました。「ある鉄道のエンジンは、別の鉄道が所有する線路上を頻繁に走行するため、同国の7つの主要貨物鉄道のそれぞれと、20を超える小規模な貨物および通勤路線で使用されるシステムは、完全に相互運用可能である必要がありました。」
当時彼が知らなかったのは、BNSFの5,000台の車載コンピュータ（およびより広範な鉄道業界の22,000台以上の車載コンピュータ）に搭載されているPTCソフトウェアがWabtecによって開発され、WabtecのPTCソリューションが業界標準となり、97のグローバル鉄道事業者に毎日100万マイルを超えるアクティブな列車保護が収益サービスで提供されるということです。
PTC は順調なスタートを切りました。
鉄道業界もワブテックも、画期的なPTC法によって窮地に立たされることはありませんでした。Wabtecはすでに、GPSと、路線の重要な機能が入力された車載データベースをベースにした安全製品を開発していました。クラスIの航空会社の中にはパイロット顧客が何社かいました。
PTC のソリューションは 4 本の柱に基づいて構築されています。これらのソリューションは、権限の制限を超える列車、速度超過による脱線、列車の電線に並んでいないスイッチの通過、作業員や設備が稼働している可能性のある作業区域への侵入から列車を保護するように設計されています。
しかし、これらすべての機能を大規模に導入することは大変な課題となります。Wabtec のパイロット版 PTC ソリューションは、北米の鉄道ネットワーク全体ではなく、線路の一部の区間でのみ機能しました。相互運用性の問題全体に取り組むことは言うまでもなく、路傍の信号インフラと通信ネットワークの「構築」をさらに進める必要がありました。
「オーバーレイ」としての PTC
安全を「北極星」とし、保護の 4 本の柱を第一の目的とするワブテックは、業界向けの PTC ソフトウェアのイノベーションの先駆者であり、いくつかの特許を取得しました。しかし、それは業界が実際に求めていた実践的なパラメータの範囲内で実現しました。
ワブテックのデジタルインテリジェンス担当グループバイスプレジデントである Jeff Kernwein 氏は、「PTC の展開は、運用戦略に取って代わるものではなく、改善したいという鉄道業界の願望によって形作られたことを理解することが重要です」と述べています。「そのために、私たちはオリジナルの PTC ソフトウェアを設計しました。エンジニアが「肩越しに見て」ミスを防ぎながら、安全に作業し、日常業務を遂行するための自律性を保ちながら、ミスを防ぐようにしました。」
伝統を守りながら安全レベルを高めることができるため、Wabtec PTC ソフトウェアはすべてのクラス I 航空会社の機関車に搭載されるようになりました。
世界の他の地域にとっての新しい道が開かれました。
ワブテックは PTC ソフトウェアの限界の検証に忙しく取り組んできました。最新バージョンでは、従来の安全性、容量、インフラ投資の前提を書き換える態勢が整っています。
「10 年前、当社とクラス I 通信事業者が第一世代の PTC ソリューションの開発に全力を注いでいたとき、私たちは PTC ソフトウェアがオーバーレイの役割を果たすという考えに導かれました」と Kernwein 氏は振り返ります。「今日、私たちは、道路脇のインフラをあまり必要としない新しい安全性とキャパシティのパラダイムの探求に関心を持つお客様からの声を聞いています。」
たとえば、信号面やフォームベースの権限に頼るのではなく、路傍信号をまったく必要とせずに、その権限を鉄道の車載PTCシステムに簡単に伝えることができたらどうでしょうか。
このようなシフトは、世界中の新興鉄道網に代わる、魅力的で低コストの代替手段となる可能性があります。別の言い方をすれば、南米、アフリカ、東南アジア、オーストラリアの鉄道は、費用のかかる路傍信号機の建設を省き、PTC 2.0 に直接移行することで、安全性を犠牲にすることなく、鉄道プロジェクトをより迅速かつ経済的に実行に移すことができます。
PTC 2.0: 安全性とキャパシティに関する最良のシナリオ
路傍信号が不要になり、車載ソリューションが単独で列車の移動権限を提供する世界を実現するには、新しい PTC システムの安全機能をさらに強化する必要があります。
ワブテックは、鉄道全体を監視する新しい「独立検証局コントローラー」（IVOC）ソフトウェアを含むPTC 2.0製品でこの未来を垣間見せています。IVOCは、各列車の位置と特性、各列車の行き先を把握しており、正確なナビゲーションにより強化されています。
「PTC 2.0のルールベースの権限情報と高精度テレメトリーの組み合わせは、キャパシティプランニング機能を変革すると同時に、段階的な安全性の向上につながります。これにより、オペレーターは「最悪の列車」の間隔をデフォルトにすることなく、より多くの列車を安全に線路に設置できるようになります」と、IVOC開発を監督するWabtecのシニアディレクターであるCraig Greenは結論付けています。
「ワーストケース・トレイン」シナリオ・プランニングは、石炭を積んだ重い列車が最高速度で走るような最悪のシナリオに対応できるように、線路の交通間隔を十分に確保することで、路線の安全性を高めます。このシステムは、列車の間に大きな「万が一に備えて」緩衝を設けることで列車の安全を確保します。
しかし、ワブテックのPTC 2.0ソリューションがあれば、鉄道は「最悪の場合」のシナリオ計画から、容量と収益性を安全に最大化する新しいパラダイムに移行し始めることができます。これらはすべて、ブロック内の各列車の「実際の」位置と特性に基づいています。