５Ｇ（ファイブジー）
──って聞いたことありますよね。略さずに言うと5th Generation、すなわち第５世代という意味ですが、いったい何の第５世代なのでしょうか？
これは、「移動通信システムの第５世代」という意味です。移動通信システム。早い話が携帯電話ですね。
日本で携帯電話が使われ始めたのが1980年くらい。それから約10年ごとに、通信システムの仕様がアップデートされてきました。1980～1990年が第１世代、1990～2000年が第２世代……と続いて、2020年からサービス開始された移動通信システムが第５世代 ＝ ５Ｇというわけです。
当初の携帯電話は音声だけで、もちろんメールや動画視聴やインターネットなんて機能はありませんでした。しかし、現在では普通にそういう機能が使えます。これも、情報通信技術がどんどん進歩しているからです。
こうした情報通信技術の進歩が、鉄道にも大きな影響を与えようとしています。簡単に言うと、「情報通信技術が高度化すると信号機が不要になる」です。
軌道回路を使う仕組みはコスト負担が大きい
この記事は、『～鉄道から信号機が消える日～ (2)軌道回路の仕組みを優しく解説！』の続きです。
↑の記事では、軌道回路という設備について説明しました。
軌道回路とは、「列車がそこにいる・いないを検出できる設備」です。この軌道回路を線路に仕込み、列車がいる場合は信号が赤になり、後続列車の進入を防ぐ。
列車がいない場合は、信号を青にして後続列車の進入を許可する。
これが現在の日本で主流になっている、列車の安全確保の仕組みです。
ところが、この軌道回路を使う方法は、設備が大掛かりになるのでコストがかさみます。人口減少・少子高齢化で減収が見込まれる鉄道会社からすれば、あまり嬉しくない仕組みです。
そこで、コストを抑えつつ、列車の安全を確保する新たな仕組みを考えよう、となります。その流れで、情報通信技術を利用する発想が生まれました。
各々の列車が「自分の位置」を中央装置に無線送信する
ここからちょっと難しい話になりますが、なるべく嚙み砕いて書くので、頑張ってついてきてください(^^)
さきほど「列車の安全確保」と書きましたが、ようするに、列車同士の衝突を防ぐことです。
列車同士の衝突──言葉を換えれば、２本の列車の距離が０メートルになるということ。先行列車と後続列車が一定の距離を保ちながら運転すれば、衝突事故は起きません。
他の列車との距離を０メートルにせず、ある程度の間隔を保つ。これを無線（情報通信技術）で実現する方法は、次のようになります。
まず、各々の列車が「自分は今どこを走っているか」の位置情報を、無線で中央装置へ送信します（↓図）。
高速道路を思い浮かべてください。道路脇にはキロポストが建っていて、「ここは東京から○㎞地点だなぁ」とわかるようになっていますよね。鉄道も同じで、路線の起点駅を基準にしたキロ程（位置情報）が存在します。
話を戻すと、中央装置は、各列車から送られた位置情報を集約して計算を行います（↓図）。
↑図だと、Ｂ列車が3.5㎞地点・Ａ列車が1.5㎞地点にいます。両者の距離は2.0㎞と算出できますね。中央装置はＢ列車へ、「2.0㎞先に他の列車がいるよ」と無線で情報送信します（↓図）。
Ｂ列車は「2.0㎞先に他の列車がいる」との情報を受信します。2.0㎞先にＡ列車がいる、すなわち2.0㎞以上走ったらＡ列車と衝突です。別の言い方をすると、自列車の限界走行距離 ＝ 2.0㎞というわけ。
こうした位置情報のやり取りを、繰り返し・超高速で行うことにより、各々の列車が「先行列車までの残距離」をリアルタイムで把握します。情報は運転席のモニターに表示されます。
先行列車までの距離を算出 → 接近しすぎたらブレーキ
さて再掲図。
この場合は、先行するＡ列車まで2.0㎞も間隔があります。じゅうぶんな間隔なので、後続のＢ列車は、そのままの速度で走り続けることができます。
距離が縮まってくるとヤバい。たとえば、先行列車までの距離100mとなれば衝突の危険です。
そうなった場合は、直ちにブレーキが掛かって停車し、先行列車との距離が０（衝突）にならないよう対処します。
ただし、同じ残り100mでも、5㎞/hとかの低速で走っていれば、まだ余裕がありますね。その場合はブレーキは掛かりません。
「先行列車までの残距離」と「自列車の速度」をリアルタイムで把握し、「このまま走り続けると、先行列車と衝突するか否か」を演算し続ける。衝突しそうならブレーキ、そうでなければノーブレーキ。
これが無線（情報通信技術）を使った、列車の安全確保の方法です。かなりザックリした説明ではありますが(^^;)
こうした方法──無線を使った列車間隔の制御は、すでに一部で実用化されています。ＪＲ東日本の埼京線などで使われているATACS（読み方：アタックス）という方式がそれ。
同じくＪＲ東日本の小海線でも、無線式の保安システムが導入されています。
ＪＲ西日本でも無線方式が検討されています。2023（令和５）年から和歌山線で導入される予定です。……と思っていたら、諸事情により延期になったようですが(^^;)
「無線方式」は情報通信技術の発達があってこそ
今回紹介したような「無線による列車制御」は、情報通信技術のレベルが高くないと実現不可能です。
「先行列車まで○m」という情報は、リアルタイムのものでないと困ります。通信速度が遅かったり、やたら遅延が起きたりすると、受信したのは１分前の位置情報、なんて事態になりかねません。
また、先ほどの説明ではＡ列車・Ｂ列車の２本だけでしたが、実際はもっと列車本数が多い。つまり、同時に多数の端末と通信できなければいけないのです。
情報通信技術の発達によって、このあたりがクリアできるようになったからこその方法、というわけです。なお、冒頭で５Ｇ（第５世代移動通信システム）について触れましたが、５Ｇの特徴は以下の通り。
- 高速かつ大容量の通信が可能
- 多数同時接続が可能
- 遅延が起きにくい
鉄道において５Ｇの活用が期待される場面はいろいろありますが、その一つが、今回紹介した「無線による列車制御」です。今後、５Ｇを利用した列車制御の技術が生まれ、磨かれていくでしょう。たぶん。
難しい話でした。とにかく、無線通信・無線方式というキーワードだけ覚えていただければＯＫです。
『鉄道から信号機が消える日』というタイトルの回収は、次回の記事で。
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（次）～鉄道から信号機が消える日～ (4)情報通信技術の発達で信号機は役割を失う
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