JR東海が導入したATS-PTについての解説、第4回は第3回に引き続き地上子について取り上げます。

速度照査と地上子

ATS-PTは連続的に速度照査を行いますが、あらゆる速度制限に対してすべて速度照査をしているのかといえば、そうではありません。事故に直結するものはきちんと照査しますが、そうでないものは省略しています。

たとえば、信号機の注意現示。いわゆる黄色信号のことですが、通過するときは45km/hまたは55km/hまでに速度を落とす規則になっています。しかし、ATS-Pは注意現示の速度を照査しないのです。注意信号の先にある停止信号で、ATS-Pは必ず列車を停めることができるので、あえて途中段階の制限速度を照査する必要がないというわけです。同様に減速現示（65または75km/h）、警戒現示（25km/h）についても速度照査をしません。

上の表に、ATS-PTで速度照査を行うものとそうでないものを区別してみました。曲線の速度制限もPTで照査しない場合があります。たとえば中央線の場合、80km/h以下の曲線には速度照査地上子が設置されていますが、95～100km/h程度の制限では見あたりません。

これは、速度照査をすべき曲線に対する国の技術基準が、転覆の危険度が0.9を超えないことと定めているためです。曲線の速度制限は乗客の乗り心地で決められるケースも多く、速度超過が脱線・転覆といった危険に直結しない場合があるんですね。ATS-PTは線区最高速度を別途監視しています。この監視下における最高速度で、速度制限の緩やかな曲線に突っ込んだとしても、転覆に対する危険度が0.9を超えないと判断された箇所は速度照査しない、というわけです。

分岐器も同様ですが、分岐側の速度制限は一般に厳しいので、大半は速度照査を行っているようです。

このように速度照査を行うか行わないかは、すべて地上子の配置によって決まります。車上装置は地上子から受ける電文に基づいて速度照査を行っているにすぎないわけですね（その割りには地上子に着目したサイトが少ないのは気のせいでしょうか^^;）。

停止信号を防護する地上子

では、実際の地上子の配置を見てみましょう。まずは、停止信号に対する防護を行う地上子です。目的は、停止信号（赤信号）を超えて列車を走らせないことです。

以下の図に、閉塞信号機に対する標準的な地上子の配置を示します。「ロング」「消去用」「直下」と呼ばれる三種類の地上子が配置されます。ロングと直下は1箇所ですが、消去用地上子は設置位置や路線の運行状況により複数個設置される場合があります。場内信号機・出発信号機も基本的には同じ構成です。

ATS-PTの場合、各地上子は前回解説した無電源地上子（電文可変タイプ）が基本で、属する信号機と通信ケーブルでつながっており、信号の現示に応じて停止位置までの距離をデジタル電文で送ることになります。第2回で説明したとおり、ATS-Pでは停止信号の10m手前で停めることになっていますので、地上子と信号機の距離から10mを差し引いた距離を送るわけですね。

図の閉塞信号が停止（赤）を現示している場合、以下のように送信します。

さて、ここで変な数字が出てきました。ロング地上子が実際に送る電文に注目です。ロング地上子は信号機の手前600mに設置され、停止位置である信号機の手前10mを引くと590mです。ところが、実際に送る距離は588mです。なぜこのようなことになるのでしょうか。

実はATS-Pの仕様は、停止位置までの距離を4m刻みでしか送れないんです。というのも、車上子と地上子のアクセス時間は一瞬です。デジタル通信を行うといえども、正味48ビットの情報しか送れません。バイト換算するとたったの6バイト。この48ビットの中には、地上子に関する基本情報、ブレーキ距離に影響を与える下り勾配情報も含んでおり、とても1m単位で距離を送るだけの情報量が確保されないんですね。そこで4m刻みで距離を送り、ビット数を節約しているというわけです。

この結果590mは、4の倍数でかつ安全側に短い方に丸められ、588mが実際に送られる距離となります。一方、消去用(TR-210)・直下(TM-30)の各地上子が送る距離は、たまたま4mで割り切れるので、そのまま距離が送られています。

注意現示で地上子が送る情報

前項では直近の信号が停止現示のときについて説明しました。では、注意信号のとき地上子はどんな電文を送るか見てみましょう。

え？注意信号に対する速度照査はやらないんじゃなかったのか？って？

はい、おっしゃるとおりです。「注意信号だぞ～！45km/hまで速度を落とさないとブレーキかけるぞ～！」という働きはATS-Pは行いません。しかし、注意信号が出ているということは、次の信号が赤だということです（三現示式の場合）。つまり、そこから距離を計算して、停止を現示している次の信号までの距離を地上子はちゃんと送るようにできているんですね。

上の図では、第3閉塞信号が黄色つまり注意現示にを示しており、1つの先の第2閉塞信号が赤＝停止を現示しています。このとき、第3閉塞信号に属する地上子は以下の距離を電文で送ります。[信号機までの距離] ＋[次の閉塞区間長]－10mが停止位置までの距離になります。

このように、信号の現示によって停止信号までの距離がどうなるかをあらかじめ計算しておき、無電源地上子に仕込んでおきます。無電源地上子は5種類の電文をプリセットできますので、これを信号の現示によって切り替えて電文を送信するというわけです。

進行現示で地上子が送る電文

くどいようですが、進行現示の場合も見てみましょう。想定するのは以下の状態です。第1閉塞信号が停止（赤）を現示しており、その手前の第2閉塞が注意、さらに手前の第3閉塞は進行現示です。

注意信号の場合と同様に、下表のとおり二つ先までの閉塞区間長を加えた距離を算定して、地上子から電文を送ります。今度はロング地上子(TL-600)の距離が4mで割り切れましたが、消去用(TR-210)・直下(TM-30)の各地上子が4mで割り切れない事例を示しています。

ところで、進行現示の場合、次の信号が注意現示であるとは限りません。次の信号も進行かもしれません。しかし、ATS-PTで進行現示の場合は、次が注意現示だと仮定して電文を送っておきます。こうしておくことで、不測の事態（地上子の故障・信号機の停電）が生じても、列車は必ず安全な位置で停まります。

仮定に反して次の信号も進行だったとしても、次の閉塞区間に入れば新たな電文を受け取り、距離情報は更新されます。閉塞区間長は通常600m程度はあります。したがって、1200m手前で距離は更新され続けることになり、無駄にパターンに当たることはないようです。

ちょっと長くなりました。次回（第5回）からはロング地上子・直下地上子・消去用地上子、それぞれの役割を見てみることにします。

これまで神領区所属213系5000番台の改造についてお知らせしてきましたが、改造を終えたH3編成が運用に就いているのを確認しました。実際に乗車して、車内も見てきましたので報告します。

ワンマン改造は結局なし

改造出場時の際、クモハ213形運転席背後の座席が撤去されていたとお伝えしましたが、この座席は復旧されていました。ワンマン準備改造もされた形跡はありません。どうやら、運転席周りの設備改良で一時的に座席を外していたようです。

その他に関しては、既報のとおりです。トイレ以外は車内が大きく変更された感はありません。

運行ダイヤ

ゴールデンウィーク中のH3編成の運用予測を書いておきます。表中の備考欄は、以下に示す運用図中の運用番号です。

• 213系・313-1300 平日運用図（2011年3月改正版） (PDF形式)
• 213系・313-1300 土休日運用図（2011年3月改正版） (PDF形式)

追記 H4編成も運用開始

H4編成の運用開始も確認しましたので、追記しておきます（5月5日）。5月4日にはさわやかウォーキングにも使われた模様です。

• 213系5000番台 改造続報
• 213系5000番台 改造を受け神領に戻る
• 213系第二陣 H7・H8編成 近畿車輛へ
• 213系 近畿車輛へ H3・H4編成

改造車 神領区でお昼寝中

前回お伝えしたとおり、213系5000番台(H3・H4編成）が近畿車輛での改造を終え、4月21日に神領車両区へ戻りました。

その後、しばらく音沙汰がなかったのですが、昨日・今日と神領車両区で留置されているのを確認しましたのでお伝えします。通常この手の車両は、パンタを下げて「東留」と呼ばれる高蔵寺寄りの留置線に置いてあるのですが、今回はパンタを上げて車内灯も点けた状態で、西側に留置してありました。

甲種輸送で近畿車輛から送られた時点では、半ば作りかけの状態でもあったのですが、きちんと整備が行われたようで運転席背面の壁もきれいになっているのが見えました。ATS表記もPTが書き加えられています。

では、あらためて観察した結果を報告します。

クモハ213-5000改造箇所

まず、外観に大きな差異は認められません。車番も改番されておらず、以前の番号のままです。注意して見ると、台車に増粘着装置（セラジェット）が装備されていること、ドア横に半自動ドアを開くボタンが設置されている程度です。

一方、スノープラウ（雪かき器）の装着はなく、パンタグラフの増設も行われていません。このあたりは、飯田線用に作られた313系1700番台と異なるところです。

クハ212-5000改造箇所

クハ212の大きな変更点はトイレの追加です。クハの後位に設けたのは他の形式と同じですが、211系や313系とは左右逆に付いているのが特徴です。トイレ設置の側窓は塞いでありますが、窓枠の跡が残っており、ステンレス車の改造の難しさが忍ばれます（笑）。

トイレを設置した向かい側は座席を撤去し、車椅子スペースとなりました。これは313系と同じです。ただし、クハ212は運転席付近にも車椅子スペースを設置済みであったため、1両に2箇所も車椅子スペースがあることになりました。

また、213系は発電ブレーキを装備していないことから、回生失効対策でブレーキ抵抗器を増設する可能性も考えられました。クモハ213は機器を集中装備しており搭載スペースがありませんので、ひょっとしたらクハ212にとも思ったのですが、相変わらずクハの床下はすっきりしたまま。電装品の変更はなさそうです。

ワンマン準備工事は？

前回の記事でワンマン準備工事らしきものが行われていると書きましたが、あいにく車内の様子はそこまで細かくわかりませんでした。甲種輸送の際は、クモハ213運転席背面の座席が撤去されていたのですが、今回復旧したのかどうかはまだ不明です。

ただし、ドア横の車椅子スペース表示は、クハ212には2箇所あるものの、クモハにはありませんでした。

追記 -ワンマン工事は施工されず

後日、ワンマン工事が結局なかったことを確認しています。詳しくは以下の記事をごらんください。

• 213系改造編成運用開始 ワンマンは結局なし (2011/05/03)

また、その後の動きについて、随時情報をお送りしています。以下をご覧ください。

• 車両の動き 記事一覧 （更新随時）
• 213系5000番台 H1・H2編成が大垣区へ転属 (12/2/21)
• 関西線の運用変更まとめ・213系5000番台は早くも大垣へ転属？ (11/10/04)

• 213系5000番台 改造を受け神領に戻る
• 213系第二陣 H7・H8編成 近畿車輛へ
• 213系 近畿車輛へ H3・H4編成

4月21日の22時21分、近畿車輛で改造を終えた213系5000番台2本（H3・H4編成）が春日井駅に到着。神領車両区に戻りました。夜間で停車時間もわずかでしたが、春日井駅でちょっとばかり観察しましたので、簡単に報告します。

大きな変更点としては、やはりトイレの増設でした。近畿車輛は加工の難しいステンレス車体にトイレを増設した実績があり、そのノウハウに対しての発注であったのでしょう。トイレは車椅子対応の大型タイプで、313系の3次車以降に設置されているものと同じです。側窓は塞がれており、トイレ向かい側の座席も撤去されています。

また、ワンマン改造についてはよくわかりませんでしたが、運転席背後にあった座席（ロングシート）が撤去されていました。車椅子スペースかとも思ったのですが、編成中1箇所だけではなく、クハ・クモハともに撤去されていたので、ワンマン対応の可能性もあります。さらに運転席背面からは何やら電気部品のようなものが「作りかけ」のような感じで設置されていました。これぞ、まさに「ワンマン準備工事」でしょうか（笑）

その他、外観や車内で大きく変わったところは見あたりませんでした。313系4次車と同様の半自動ドアスイッチが設置されたぐらいで、トイレ以外はとくに車体に手を入れた様子はなさそうです。行先方向幕にも変更はなく、ドア間の転換クロスシートや補助席もそのままのようでした。

一方、細かいところに目を移すと、セラジェットらしきものが動力台車に設置されているのが確認できました。空転時にセラミック粉を撒く増粘着装置ですね。先頭部にも目をこらしたのですが、スノープラウは未設置のようでした。なお、暗かったのでパンタグラフを増設したかどうかまでは確認していません。

今後の213系5000番台の動きは？

改造を終えて神領に戻ってきた213系H3・H4編成ですが、今後も継続して213系の改造を進めるのであれば、そのまま関西線を中心とした現状の運用に戻るものと思われます。213系の代用として313系1300番台が4編成投入されていますが、現在も2編成（H7・H8編成）が改造中で、新たに2編成の改造を進めると、213系の運用数はもういっぱいです。313系1300番台の増備などが進まないうちは、とりあえず現状復帰でしょうね。

213系の改造には約3ヶ月半かかっています。4編成ずつ改造を進めていった場合の工程表（笑）を引いてみたのですが、このペースで改造をしていくと年内の完工は無理。全14編成の改造が完了するのは、来年の春ぐらいになる計算です。もっとも、その頃には平成23年度分の313系増備車が登場するでしょうから、また新たな動きがあるものと思います。

213系改造工程予測

• 213系第二陣 H7・H8編成 近畿車輛へ
• 213系 近畿車輛へ H3・H4編成

当ブログではATS-PT使用開始情報についてお伝えしてきましたが、平成22年度分の工事が完了し、3月12日のダイヤ改正から1週間ほど経つと、運用区間ではすべての車両がATS-PTを使用するようになりました。すっかりPTも日常の風景になりましたね。

さて、前回からしばらく時間が経ってしまったATS-PT講座ですが、今回はATS-PT地上子について取り上げます。

ATS-PT形地上子

ATS-PT地上子

みなさんもよくご覧になると思いますが、右の写真がATS-PT地上子です。白い樹脂製のケースの中にトランスポンダが入っており、車両側の車上子に対し、電波を用いてデジタル電文を送信します。

さて、PT形の地上子は、他のATS-P地上子と比べてかなり大振りです。JR東日本や西日本のP形地上子はもっと小さく、枕木の幅に収まるほどの大きさなんですね。PT形地上子は他社のATS-Pと互換性がありますので、基本的な機能は同じなのですが、なぜこれほどケースが大きいのかはちょっと謎です。

P形地上子は双方向対応が基本。しかしPT形は…

ATS-ST形地上子

ATS-P形地上子の特徴として、列車の運転方向を問わない「双方向対応」という特徴があり、2本のレールのちょうど真ん中に設置します。一方、旧来のS形(ST形含む)の地上子を右に示しますが、このようにレールの中心からオフセットして設置してあるんですね。

P形とS形地上子の違いを下の図にまとめてみました。旧来のS形は、車上子を進行方向左側に設置することになっており、対応する地上子も進行方向によって別々に配置してあります。

一方、P形は地上子も車上子も中央に配置されていますので、列車の運転方向を問いません。地上子は、進行方向にかかわらず、車両と通信ができます。これは、ATS-P形が符号処理装置（エンコーダ）によって、地上子の機能を状況に応じて変えられることが前提になっているためでしょう。連動装置と連携して、あるときは上り列車用、あるときは下り列車用にひとつの地上子の機能を変えられるわけですね。

ただしATS-PT形は、無電源地上子を多用してコストを抑えた廉価版のATS-Pです。無電源地上子については後で詳しく書きますが、あまり複雑な機能の切替はできません。このため、上り列車用に発している電文を下り列車が拾ってしまうこともありえます。そこでPT形では、車上子・地上子それぞれ進行方向に応じてA線・B線の属性を与えてあります。電文情報の中にA線・B線を区別する情報を含んでおき、旧来のST形と同様に進行方向によって区別しているわけですね。

ATS-PT地上子の種類

ATS-PT形の地上子には以下の3種類の地上子があります。PT形で特徴的なのは、高価なエンコーダ式地上子を極力減らし、設置コストの安い無電源地上子を多用していることです。

表中のJBは右の写真にあるジョイントボックスです。電文を切替える地上子へ通信ケーブルを接続するために設置します。では、各地上子について簡単に解説しましょう。

エンコーダ式地上子

ジョイントボックス(JB)

ATS-P形の基本となる地上子で、連動装置や信号機の現示情報をもとに、符号処理機（エンコーダ）が電文を作成しジョイントボックス(JB・写真）を介して、この地上子に送ります。エンコーダを用いることで複雑な条件にも対応でき、信号防護用と速度制限用に電文を切替えることも可能です。また、車両から地上に電文を送ることもでき、JR東日本・西日本のATS-Pはこの地上子が基本になっています。
一方で、エンコーダを設置したり、動作のための電源ケーブルを地上子まで設置する必要があるなど、設置コストが高く付きます。ATS-PTでは、構内や進路の複雑な信号機の地上子に用いられる程度で、あまり使われていません。

無電源地上子（電文固定タイプ）

文字通り「電源の要らない地上子」です。この地上子の上をATS-P形車上装置を搭載車両が通過すると、車上子から無線で電力が送られて、その電力で地上子が動作します。TOICAやSuicaなどの電子マネーはカードに電池はなく、改札機から電波で電気を受けて機能しますが、無電源地上子も電子マネーとよく似ています。
この地上子は、おもに曲線などの速度制限の電文を送るのに使われます。先行列車の位置によって変化する信号機の現示とは異なり、曲線制限は常に一定の情報を送ればいいわけですから、何の細工も要りません。通信ケーブルやジョイントボックス(JB)も不要で、置いておくだけで動作します。
逆に言えば、近くにJBがない地上子は、このタイプだとわかるわけですね。

無電源地上子（電文可変タイプ）

ATS-Pは信頼性の高いシステムですが、信号の現示や分岐器の進路に合わせて、地上子から送る電文を変化させる機構が高価になるのが欠点でした。そこで無電源地上子に改良を加え、条件に合わせて電文を切替えられるようにしたのが、電文可変タイプの無電源地上子です。JR東日本が輸送量の比較的少ない路線向けにATS-PNとして開発したもので、ATS-PTはこの地上子を基本としています。
この地上子はROMに組み込まれた最大5種類の電文を、信号の現示条件によって切替えることができます。進路が複雑な駅の信号機では使えませんが、閉塞信号機にはすべて使用可能ですし、待避線が一本ある程度の駅でも対応可能です。信号の現示条件によって切替えることは、従来のS形地上子と同様の仕組みで行えますし、電源ケーブルもエンコーダも不要なので、設置コストが安くて済みます。
ただし、信号機までの通信ケーブルは必要なので、ジョイントボックス(JB)が設置されます。

長くなりましたが、地上子の基本事項についてお伝えしました。次回（第4回）は、信号機の現示によって地上子はどんな情報を送っているのか、地上子はどのように配置されているのかをお伝えする予定です。