SIL 4輪スライド保護システム：神話か現実か？

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鉄道輸送では、ホイールスライド保護システム（WSP）がホイールとレールの接着という微妙な問題を解決します。乾燥した状況では、スチール製ホイールとスチール製レールの接着力は、本質的にすでに低い状態です。この粘着力は、列車のブレーキ性能の物理的な限界を表しています。雨、氷、落ち葉、汚染、油やグリースによる汚染などの外部要因により、接着力がさらに低下する可能性があります。このため、レールブレーキのサプライヤーは長年にわたり、ホイールスライド保護システムを開発してきました。これらのシステムは、車両の4軸の回転速度をリアルタイムで監視し、平均車両速度と車軸回転速度の変動を計算します。システムが車軸のスライドを検出するたびに、ホイールスライド保護装置が対応するブレーキシリンダーの圧力を調整して車軸がロックされないようにします。これにより、列車の運行における潜在的な安全上の問題であるホイールフラットのリスクが回避されます。このシステムは、各車軸が利用可能な接着力を利用して制動力を発生させることを保証します。

上記のシナリオでは、ホイールスライド保護制御に不具合があったり、接着力が非常に低いと、1つまたは複数の車軸がブレーキ解除状態のままになるリスクがあります。明らかに、ブレーキを解除するのは安全ではありません。そのため、すべてのホイールスライド保護システムには、ホイールスライド保護装置によるブレーキ解除が設定時間（多くの場合10秒）を超えると、ブレーキ力を完全に再適用する独立ウォッチドッグ（WD）機能が搭載されています。つまり、ブレーキをかけてフルアクスルスライドの危険を冒す方が、まったくブレーキをかけないよりはましだということです。

このウォッチドッグ機能は、従来のホイールスライド保護システムの安全を確保する上で重要です。ウォッチドッグは独立したハードウェアデバイスで、一度起動すると WSP 機能は無効のままになります。

実際には、第一世代の WSP システムは、すべりを検知するとブレーキの力を完全に解放することで、車軸のスライドを回避していました。このタイプのシステムの欠点は、接着力が低下して制動距離が劇的に長くなることでした。

第2世代のWSPシステム（90年代に導入された）は、各車軸のスライドを完全に制御できるため、利用可能な接着力を最大限に活用できます。これにより、接着力が低下したときの制動距離が大幅に短縮され、列車の運行安全性の向上に貢献します。

それでも、特に緊急ブレーキに使用する場合、ホイールスライド保護システムの安全レベルを高めたいと考えるオペレーターもいます。

インテグレーテッド・ブレーキ・コントロール Metroflexx & Regioflexx ファミリーの開発時には、デュアル電子アーキテクチャを採用しました。1台のセーフティ・インテグリティ・レベル2（SIL 2）ユニットは通常のブレーキ・コントロール・ユニット（BCU）機能を実行し、もう1台のSIL 4ユニット（SIL 4のハードウェアとソフトウェア）は監視機能と冗長機能を実行します。このような特殊な電子アーキテクチャにより、ホイールスライド保護システムの安全性を強化する新たな機会が生まれました。

• SIL 4モニタリング機能は、各車軸の動作 (速度、減速など) をチェックしてホイールスライド保護を継続的に監視し、ブレーキの力を管理して最適な減速をリアルタイムで実現します。
• SIL 4を完全に認定したウォッチドッグ機能。従来のウォッチドッグ機能はアクティブなままですが、WSP モニタリングは高速かつ高精度の制御により起動を防ぎます。そのため、WSPモニタリングは、密着性が非常に低い状態での車軸ロック/ホイールフラットのリスクを大幅に低減し、列車の安全性と可用性を向上させます。
• 超高速アプリケーション向けの統合SIL4ホイール回転監視（WRM）機能が用意されているため、自動車メーカー（初期費用）とオペレーター（メンテナンス費用）の両方にとってシステムを大幅に簡素化できます。

ホイールスライド保護システムの安全性と性能の強化に対する市場の反応は非常に好意的だったため、BCUとニューマティックスを別々に使用して、従来のブレーキシステムでも同じ技術を提供することにしました。当社は、従来のGemini IIブレーキ・コントロール・ユニット（BCU）に統合できるようにSIL 4 Wise ™ ボードを開発しました。Wise ™ は、独自の電源を使用する完全に独立した専用のSIL 4ハードウェアおよびソフトウェアソリューションです。

Wise ™ を装備すると、SIL 4ウォッチドッグ機能により、列車は緊急ブレーキ時に安全上の懸念なしにホイールスライド保護機能を使用できます。SIL 4輪スライド保護モニタリング機能により、接着力がきわめて低い状況でも列車の耐性が大幅に向上します。さらに、車輪とレールの接点エネルギーにおけるエネルギー管理が改善されるため、メンテナンスコストを大幅に削減できます。

では、SIL 4輪スライド保護に関する最初の質問に戻りましょう。神話か現実か？当分の間、ほとんどの市場プレーヤーにとって、これは確かに神話のままです。しかし、ワブテックと当社のWise ™ エレクトロニクスにとっては、実証済みの設計と利点により、すでに現実のものとなっています。

SIL 4輪スライド保護システムおよびWise™ エレクトロニクスに関する詳細情報をお探しですか？brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com までご連絡ください。