鉄道踏切の仕組み

注: この記事は、上記のビデオのトランスクリプトです。 自転車、自動車、または地球上のほぼすべての他の車両に乗ったことがあるなら、おそらく当然のことと考えている事実があります。それは、停止するのにかかる時間よりも遠くまで見ることができるということです。静止した危険を認識してから衝突するまでの間に、それを認識し、ブレーキをかけ、衝突を避けるために停止するのに十分な時間があります。あなたの視距離はあなたの制動距離よりも長いです。これはほとんどばかげているように聞こえますが、これは人間が操作するほとんどすべての機械の重要な要件です。しかし、列車にとってはそうではありません。 エンジニアは私たちと同じくらい遠くまで見ることができますが、満載の貨物列車の制動距離は1マイルを超えることがあります。つまり、エンジニアが前方の線路上の何かを見たとしても、それはしばしば手遅れです。そのため、列車は、その欠点を補うために多くの安全インフラストラクチャを必要とします。一つには、列車は道路や高速道路を同じレベル、または踏切で横断する際に、ほぼ常に優先権があります。車は待たなければなりません。そして、その優先権を強制し、衝突を防ごうとするために、踏切で数多くの警告装置を使用しています。ほとんどの場合、これらの装置は列車の接近を検知し、運転手に線路をクリアするか、停止するのに十分な時間を与える必要があります。それは単純に聞こえますが、それを可能にするエンジニアリングは、本当に興味深いと思います。もちろん、説明を助けるためにデモンストレーションをいくつか作成しました。このビデオは私の鉄道シリーズの一部です。もっと知りたい場合は、後で残りのビデオをチェックしてください！私はGrady です。これは Practical Engineering です。今日は、踏切がどのように機能するかを探求します。 道路が鉄道線路を横切ることは避けられません。すべてのケースで橋を建設することは現実的ではありません。米国だけでも、車と列車が同じ空間を共有しなければならない踏切が200,000以上あります。貨物列車に対する車は、車に対するアルミ缶のようなものです。つまり、重量にはかなりの差があります。そのため、運転手、自転車利用者、歩行者を、危険を避けるために急旋回したり停止したりできない列車から安全に保つ方法について、多くのことを考えてきました。おそらく踏切で列車のために停止したことがあるでしょうが、すべての安全機能を意識的に合計したことはないかもしれません。 もちろん、列車の先頭にある機関車自体には、ベル、明るいヘッドライト、小さな点滅するディッチライト、そして最も顕著なのはけたたましいホーンを含む警告装置があります。踏切での標準的なパターンは、長いブラスト2回、短いブラスト1回、そして最後の長いブラスト1回です。しかし、踏切にも警告があります。受動的警告装置は、接近する列車とともに変化しません。これらには、停止または譲る標識、鉄道踏切の国際シンボルであるクロスバック、そして線路がいくつあるかを示すプレートが含まれている場合があり、1台の列車を探すか、複数台の列車を探すかを知ることができます。もう一つのクロスバックは、何が近づいているかを知っていることを確認するために、通常、舗装マーキングとして含まれています。多くの低交通量の踏切には受動的な安全機能しかなく、ドライバーが列車に注意し、安全なときに進行する必要があります。しかし、多くの踏切では、誤差の余地が少なくなります。その時に能動的警告装置が設置されます。 典型的な踏切には、列車が接近していることを示す視覚的および聴覚的な警告信号の両方があります。赤色灯が点滅し、機械的または電子的なベルが鳴り、通常はゲートが対向車線を遮断します。それは非常に単純に思えますが、タスクにはかなりの複雑さが伴い、何かがうまくいかなかった場合の結果は致命的です。そして最初の部分は、列車が来ているかどうかを知ることです。 列車の検知は、踏切信号にとって重要です（他の列車について列車に信号を送るためにも重要ですが、それは別のビデオのトピックです）。これはさまざまな方法で処理できますが、最も単純な方法は、鋼鉄のレールと車輪自体の電気伝導性を利用することです。基本的なトラック回路は、一方のレールに電流を流し、しばらくしてリレーと呼ばれるデバイスを通過させ、もう一方のレールに戻します。列車がその重い鋼鉄の車輪と車軸を持ってやって来ると、それは短絡、つまりトラック回路の電流の優先的な経路を作成します。これによりリレーが非励磁化され、接続されているすべての警告装置または信号がトリガーされます。しかし、古い鉄道リレーをeBayで手に入れた古い鉄道リレーとモデルタンク車を持っているのに、なぜ普通の古い図を使うのでしょうか？実際のデモンストレーションでこれがどのように機能するかお見せしましょう。 左側では、電源を線路に接続し、2つのレール間に電圧をかけています。右側にはリレーを取り付けました。中を見て、それが何をするか見てみましょう。このようなものをいじるのが大好きです。最も単純な形では、リレーは単なる電気機械スイッチです。電気信号で何かをオンまたはオフにする方法です。コイル（下部）に電力を供給すると、電磁石として機能し、レバーを引き寄せます。レバーの反対側では、その動きがいくつかの電気接点と相互作用しているのがわかります。ここでは少し見にくいですが、これらの接点は二次回路を制御できるスイッチのようなものです。リレーが励磁されるとオンになるものと、オフになるものがあります。リレーが励磁または非励磁化されると、基本的にこれらの回路のスイッチが切り替わり、ライト、ベル、ゲートアームなどのさまざまなデバイスがアクティブまたは非アクティブになります。私の場合は、レール上で列車が検知されているかどうかを示すための単純なバッテリーとLEDがあります。 列車がない場合、電流はレールからレールへとリレーを通過し、コイルを励磁してスイッチを開いたままにしてLEDを暗く保ちます。線路にレールカーを置くと、回路が変化します。車輪と車軸は短絡（またはシャント）、つまり電流が流れるための低抵抗経路を作成し、実質的にリレーをバイパスします。リレーのコイルは非励磁化され、スイッチを閉じ、LEDを点灯させて、近くの小さなドライバーに線路上に列車が存在することを警告します。すべては、列車が優先的な電流経路を提供することにかかっています。これは、レールに葉や錆がある場合に問題となる可能性があります。頻繁に使用されている線路の輝きと清潔さを見ることができます。1日以上列車を見ていない線路は、途中のトラック回路に影響を与える可能性のある錆を考慮して、最初の列車に速度制限を課すことがよくあります。 このすべての回路が、単に列車の存在を検知するためには少し複雑に見えるのは、この単純なトラック回路が問題が発生した場合にどのように処理するかによるものです。トラック回路の電源が失われたとしましょう。どうなりますか？リレーは非励磁化され、最も安全な状態に戻ります。つまり、列車が線路を占有していると仮定します。線路が割れたり壊れたりした場合も同じです。リレーは非励磁化され、ライトが点灯します。これはフェイルセーフ操作と呼ばれます。または、エンジニアが好んで呼ぶように、「既知の状態に失敗する」と呼ばれます。何かがうまくいかない場合は、列車が来るというデフォルトの仮定をしたいのです。なぜなら、それは真実かもしれないからです。フェイルセーフ操作はトラック回路だけでなく、警告装置にもあります。ゲートは、動力ブレーキで積極的に持ち上げられています。電源が失われると、それらは重力だけで落下します。そして、ベルとライトは通常、数時間または数日間持続できるバッテリーバンクから電力を供給されています。 ほとんどの最新の列車検知システムはより洗練された機器に移行しましたが、リレーはその信頼性から世界中で依然として使用されています。実際、これは、故障する可能性が非常に低い多くの機能のために、「バイタル」リレーと呼ばれています。それはゆっくりと動作するため、列車が線路をシャントする必然的にノイズの多い信号がそれを繰り返しオンオフできないようにします。アーマチュアは、スプリングが壊れた場合でも非励磁化された位置をとります。接点は溶接されないように特殊な素材を使用しています。そして、それらは数十年持続するように、本当に頑丈で頑丈です。 列車が来ることを仮定することは問題管理の最も安全な方法ですが、それ自体に課題がないわけではありません。