西鉄ATS

概要

大手私鉄各社に対し、1967年（昭和42年）1月運輸省通達（鉄運第11号）「自動列車停止装置の構造基準」により、速度照査機能・常時自動投入の機能を持つATS（自動列車停止装置）設置が義務付けられました。 それに伴い、西鉄と日本信号の手で開発されたのが西鉄のATSです。 1968年（昭和43年）4月10日に大橋～春日原間で使用が始まり、以来56年、機能付加がありつつも基本原理はそのままに運転保安の一翼を担っています。

将来的な課題としてATSの更新が検討されているようですが、現時点では沿線設備に動きはありません。

装置の概念

西鉄のATSについて、制御方式を各事業者の類型に従って区分すると「点制御・連続照査型」となります。 情報伝達方式は「磁気飽和（MS: Magnetic Saturation）型地点検知地上子と可聴周波数（AF: Audio Frequency）多情報送信器の組み合わせ」となります。 各用語に説明を追加すると次のようになります。

点制御型

照査速度などの情報伝達を、線路上のある特定の地点に設置した情報伝送装置（地上子）の上を通過した時にのみ行う方式です。 情報伝達設備を連続して設置する（ex. 軌道回路を利用する）よりも設備設置・維持コストは比較的安くなりますが、信号現示の変化など照査速度の変化が発生した時に、 次の地点に到達するまで速度照査情報が更新されないため、速度制限を受けていた場面ではすぐに再加速に移行できないような場面も出てきたりします。

対義語は連続制御型です。

連続照査型

速度照査情報を受信したら、その情報が解除されるまで連続的に（＝常に）列車の運転速度との照合を行う方式のことです。 照査速度を超過した場合は、ただちに所定の動作（常用ブレーキ、もしくは非常ブレーキ）が行われます。 連続制御型であれば連続照査となり、その場合の速度照査情報は地上設備が持っています。点制御型、 あるいは半連続型のように信号波や信号電流が常時存在するわけではない状態で連続照査を行う場合は車上装置で速度照査情報を記憶します。

対義語は点照査型、あるいはパターン照査型（JRのATS-P、ATS-Dxなど）です。

磁気飽和型（MS型）地点検知地上子

西鉄のATS地上子を構成する要素のひとつで、この地上子を検知した場合に限り、 横に併設されている多情報送信器（送信コイル）からの信号波の受信処理を行います。 送信コイルから信号波を送出していない時、あるいは地上設備故障により信号波を送出できない時は、 この地点検知地上子の存在を検知した時に許容停止信号（15km/h照査）の扱いとして速度照査を行い、非常ブレーキ動作に移るか判定します。

地点検知に利用する『磁気飽和』の理論詳細は電磁気学に関する教科書類に任せます。（私自身も人に説明できるだけの十分な理解ができていません。）
磁気飽和現象を利用して、磁束の時間的変化がない（もしくはごく小さい）直流磁界の場合であっても磁束を検出する「フラックス・ゲートセンサー」を構成し、 列車の速度を問わず、地上子位置を検知できるようにしているものと思われます。地点検知車上子の主要構成部品は「可飽和トランス」（「信号保安」1968年1月号）であり、これはフラックス・ゲートセンサーに使う部品でもあります。

日本信号が開発したMS型のATSには、西鉄が採用した点制御型の他、相模鉄道（相鉄）が採用した半連続型（1閉塞区間の軌道回路全体ではなく、 一定の距離だけ信号波を送電。ATS-Pへの更新に伴いすでに廃止）による実装があります。

可聴周波数（AF）多情報送信器

現地機器銘板では「送信コイル」と記載されているコイルアンテナと、そこから発せられる信号波を選択生成する送信器制御部本体から成る装置です。 信号現示や車軸検知子対（後述）による速度照査の結果により決定した、列車に対して送出すべき速度照査情報に対応する周波数の信号波を送出します。 一定の間隔（750Hz）を空けた周波数にそれぞれ照査速度を対応付け、複数の速度照査信号を車上に伝達できるため「多情報」と称します。 なお当ATSの信号伝達は、単に対応する各周波数の信号波を送信して、それを車両側の信号波受電器が受信する仕組みであり、 コイルとコンデンサの組み合わせによるLC回路の共振を利用した、 『変周作用』によって車両側に情報を伝達するものではないため、 「多情報の送信器」ではあっても「多変周の地上子」ではありません。

信号波に人間の耳で聴きとることができる周波数帯（20Hz～20kHz）の電波を利用するため、『可聴周波数（AF）』の単語が入っています。

西鉄ATSの特徴

ATSブレーキ復帰操作後も速度照査情報が継続して記憶されている

現代であれば、そもそも車上にATSパターン生成用のDBを搭載する形のパターン照査式ATSも運用されているくらいですから記憶装置などいくらでも積み放題ですが、 このATSの開発が1967年であったことを考慮すると、なかなかよい機構を考えたものだと思いました。 記憶機構についての解説は「電気車の科学^{[電気車1969]}」にありました。 現示記憶継電器回路中のリレーに対して信号現示を対応付け、 どのリレーが扛上している（動作状態となっている）かによって速度照査情報を記憶しています。

現示記憶継電器回路のリレーはGSPR（フリー信号の記憶）・YGSPR（速照85km/h記憶）・YSPR（速照50km/h記憶）・YYSPR（速照25km/h記憶）・RoSPR（速照0km/h記憶）の5種類があり、 この中のいずれか1つが動作するか、あるいは全部落下状態（速照15km/h記憶）となるかにより、6種類の速度照査情報を記憶します。 自己保持回路を構成しているため、信号波受信によりいずれか1つのリレーが動作すると、別のリセット用リレー動作により自己保持が解除されるまで保持し続けます。

西鉄以外の他の大手私鉄が開発導入した点制御・連続照査型のATSにも共通しますが、リレーの働きによって速度照査情報を車上に記憶させる手法は、 現代ではむしろ思いつかない、簡素でいて確実な情報記憶方式ではないかと、2020年代を生きる私は感じるところです。

ATS動作時に何も音がしない

JR系のATSに慣れた趣味者、運転士が驚くところかもしれませんが、西鉄のATSは速度照査情報変化時はもとより、 ATSによる非常ブレーキ動作が発生した場合であっても装置は一切の音を発しません。ただ照査速度表示灯が変化し、 非常ブレーキ動作時は赤いランプがついて非常ブレーキが掛かるだけです。

5000形までの車両のATS表示器の場合は盤面の「非常制動」と書かれた赤ランプが点くだけ、 6000形以降の車両が搭載する速度計と一体型の表示器（車内信号閉塞式の速度情報表示灯のような配列）ですと下方に「A動作」と書かれた赤ランプが点くだけです。 600形や5000形であれば、非常ブレーキ動作時にブレーキ管から圧縮空気が排出される音が聞こえるので分かりますが、それ以降の電気指令式ブレーキ搭載車では音も容易に判別できません。

閉塞信号機に対するもの

分岐点速度超過防止（分岐制限機能）

分岐器における速度制限に対応する照査を行い、過速度による脱線を防ぐための機能です。