閉塞方式
鉄の車輪を有する鉄道車両は、ゴムタイヤを使用する自動車よりも制動距離は圧倒的に長く、前方に別の車両を見つけてからブレーキを操作しても衝突を防ぐことが出来ない。
このため鉄道では線路を一定区間（閉塞区間）毎に区切り、1閉塞区間には1列車しか入れないようにすることで安全を確保している。
閉塞が考案される以前は、ダイヤグラム通りに列車を運転することで事故を防いでいた。しかし遅延等により列車を所定時刻で運転できなかったり、誤認があった場合に衝突・追突事故が発生したため、これを防止する目的で導入された。
閉塞のための装置
- スタフ
- スタフ閉塞式（通票式）で用いられる。
- 元々、棒状の金属（Staff: スタフ、棒杖）を用いていたことからこのように呼称されるが、現在は後述の通票やタブレットで代用される場合が多い。
- 語源通り棒状のものを用いる路線は、名鉄築港線（大江駅 – 東名古屋港駅間）と津軽鉄道線（金木駅 – 津軽中里駅間）のみとなっている。
- 通票
- 票券閉塞式で用いられる。
- 穴と切欠きの形状は、1種が丸、2種が四角、3種が三角倒立、4種が楕円である。北海道の一部路線では5種(穴：花形、切欠き：凹)や6種(穴：十字、切欠き：^^)も用いられた。
- 通票には突起があり、通券函を開ける鍵となっていた。
- 後述のタブレットと異なり、閉塞器に通票を返却する際は切欠きを奥に向ける。
- 材質はスチールやステンレスが多く、タブレットよりも薄かった。
- タブレット
- タブレット閉塞式（通票閉塞式）で用いられる。
- 穴と切欠きの形状は、1種が丸、2種が四角、3種が三角、4種が楕円である。
- 前述の通票と異なり、閉塞器に通票を返却する際は切欠きを手前に向ける。
- 材質は砲金やジュラルミンが多く、通票よりも厚かった。
- 自動閉塞装置
- （単線）自動閉塞式で使用される。
- 装置内に継電器（リレー）があり、装置が属する閉塞区間及びその先の閉塞区間の軌道回路と接続されている。
- 接続された軌道回路における列車の在線状況に応じ、継電器が動作して自動的に信号現示を決定する。
非自動閉塞方式
- スタフ閉塞式（国鉄名称：通票式）
- 1つの停車場1間において1つのみの通票（スタフ）を使用し、これを持たない列車は出発しない、とすることで閉塞を実現する方式。
- 本方式はスタフのみで閉塞を実現できる一方、一度列車が出発するとスタフが戻ってくるまで次の列車を出発させることが出来ないという欠点がある。このため主に単線行き止まりの線区で使用される。
- スタフの特殊な利用法として、日中線熱塩駅がある。同線は喜多方駅 – 熱塩駅間が全線単線、かつ交換駅が喜多方駅のみである一方で、廃止まで客車列車2が使用され、熱塩駅で機関車の付け替えが必要であった。日中戦争以前は同駅に手動式転車台が存在したものの、開戦による人員不足で使用停止となり機回し線が本線に隣接するように付け替えられた。この転轍機を操作するにはスタフ3を嵌め込まなければならず、また転轍機が反位にある場合はスタフが抜き出せないようになっていた。これにより、列車が到着済みの場合は転轍機を操作して機回しができ、列車が到着していなければ転轍機が操作できず事故を防げるようになっていた。但し、機関車の方向転換は行えず運転方向によっては逆機となった。
- 票券閉塞式
- 同一方向に連続して列車を発車させることが出来ないスタフ閉塞式の欠点を解決するために開発された方式。
- 先発する列車に通票の代わりに、通券箱の中に収められた通券（列車運転許可証）を持たせ、後続の列車に通票を持たせることで、続行運転を可能にする。続行運転を行わない場合は通票を持たせ、スタフ閉塞式と同じ扱いをする。通票が通券箱の鍵となっているため、通票が無ければ通券を取り出すことは出来ない。
- 同一方向であれば連続して列車を通行させることが出来る一方、逆方向へ運転したい場合には制約が生じる。即ち、先に通券を持たせた列車を発車させた後に運転順序を変更し逆方向から列車を走らせたい場合には、何らかの方法で通票を陸送しなければならない。
- 票券指令閉塞式（執筆中）
- 北条鉄道北条線で2020年8月3日から使用されている新しい閉塞方式。
- タブレット閉塞式（国鉄名称：通票閉塞式）
- 票券閉塞式は同一方向に連続して列車を発車させることが出来たが、突発的な発車変更で逆方向から列車を発車させようとすると、通票を陸送しなければならなかった。タブレット閉塞式はこの欠点を解決する目的で開発された。
- 閉塞区間の両端の駅にはタブレット閉塞器が設置され、中にはタブレットが複数枚収められている。
- 電鍵と閉塞用専用電話で打ち合わせを行い、後述の手順で閉塞器を操作すると閉塞が完了し、出発駅側の閉塞器からタブレットを1枚取り出すことが出来る。列車は取り出されたタブレットを携行して運転し、到着駅についたらこのタブレットを閉塞器に戻すことで閉塞が解除される。すなわち1駅間ではタブレットは1枚しか出ておらず、タブレットを返却するまで別のタブレットを取り出すことは出来ない。またタブレットを持たない列車は発車することが出来ないため、閉塞が実現する。
- 列車の順序が変わった場合は、一度閉塞器にタブレットを戻して閉塞を解除し、もう一度閉塞操作を行うことでタブレットを取り出すことが出来るため、票券閉塞式の問題を解決できる。
- またタブレット閉塞式では「タブレットの折り返し使用」が認められており、閉塞を解除せず対向列車の運転士にタブレットを渡すことが出来る。この時、閉塞器には「タブレット（通票）の折り返し使用中」の札を掲げる。
- タブレット閉塞器の取扱方
発駅 着駅 1 「送信」を3打 → 電鈴が3回鳴動 2 電鈴が3回鳴動 ← 「送信」を3打 3 閉塞用電話で「(列車番号)閉塞」 → 発駅に「(列車番号)閉塞承知」と返答 4 「送信」を2打
(閉塞合図)→ 電鈴が2回鳴動 5 電鈴が2回鳴動 ← 「送信」を2打
(承認合図)6 「送信」を押下 → 検電器が「半開」を指示
この間に「解錠」を押下しながら下部の取出口を引く。
(半分だけ開く)7 検電器が「全開」を指示
この間に「解錠」を押下しながら下部の取出口を引く。
(全開しタブレットを取り出せる)← 「送信」を押下 8 「送信」を1打
(閉塞完了の合図)電鈴が1回鳴動 列車運転 9 電鈴が4回鳴動 ← 列車到着後、閉塞器上部の返却口を引き出し、そこにタブレットを嵌め込み、押し込む。
半開状態の取出口を押し込み閉じる。
「送信」を4打
(閉塞解除合図)10 「送信」を4打
(承認合図)→ 電鈴が4回鳴動 11 この間に「解錠」を押下しながら取出口を押し込む。 ← 「送信」を押下 12 「送信」を1打
(解除完了合図)→ 電鈴が1回鳴動
- 連査閉塞式
- タブレットを用いずに済む閉塞方式として開発された。停車場の場内信号機前後50mに開電路式軌道回路(OT) と閉電路式軌道回路(CT)が設置されている。
- タブレット閉塞式と同じように電鍵と専用電話での打ち合わせの後、連査閉塞器の方向てこを反位に操作すると、列車の運転方向が決定される。
- 列車が出発し停車場外方のCTを通ると列車が閉塞区間に進入したことを検知し、方向てこが鎖錠される。列車がOTを通過して到着すると、再度専用電話で打ち合わせを行い、方向てこを定位に操作することで閉塞が解除される。
- 鎖錠状態では両停車場の出発信号機が操作できず列車を出発させることが出来なくなるため、タブレットという物証を用いずとも閉塞が実現される。
- 豪雪地帯等タブレットの取扱が難しい線区を中心に導入されたが、同一方向への発車でも再度打ち合わせが必要であること、タブレット閉塞式と同じく両駅で信号取扱者が必要なこと、1962年の羽越本線列車衝突事故において閉塞を直前転換した際に両方向から閉塞区間に進入できるという致命的欠陥が発覚、後述の特殊自動閉塞式に容易に転換できることから急速にその姿を消した。
- 旅客列車が走る路線で最後まで残ったのは山田線（盛岡駅 – 宮古駅間）だったが、2018年4月22日の列車集中制御装置(CTC)導入に先行して同年3月25日に特殊自動閉塞式に転換され、JR旅客路線から連査閉塞式は消滅した（貨物線では信越本線貨物支線（上沼垂信号場 – 焼島駅間）で現存）。
- 連動閉塞式
- 基本的に連査閉塞式と同じだが、停車場間に連続した軌道回路を持つ。
- このため列車走行中に連結が外れた遺留車両があれば閉塞が解除されないため、閉塞が異常であると検知することができる。
- 連査閉塞式同様の欠陥を持ち、また連続した軌道回路を持ち自動閉塞式への転換が容易であることから、早期に自動閉塞式に転換された。
- 現在は、奥羽本線貨物支線（土崎駅 – 秋田港駅間）及び阪神電鉄武庫川線のみとなっている。
- 双信閉塞式
- 複線用の閉塞方式として開発された。
- 閉塞区間の両端停車場に双信閉塞器を設置し、電鍵と専用電話で打ち合わせを行う。閉塞器には上下それぞれの表示器が有り、それぞれ左には出発表示腕、右には到着表示腕3がある。定位では両方とも斜め下45度を向いているが、閉塞器を操作すると到着駅では到着表示腕が、出発駅では出発表示腕が水平になる。
- 複線で使用できることから全国に普及した。しかし双信閉塞器は信号機と連動しておらず（閉塞を確立せずとも出発信号機を操作できる）、また閉塞の担保も運転取扱者の表示器確認のみであるため保安度が低く、自動閉塞式への転換が早期に行われた。
自動閉塞方式
- 自動閉塞式
- 停車場内および停車場間に連続した軌道回路を設け、列車の車輪で回路を短絡させることで自動的に閉塞と信号機の制御を行う。
- 複線自動閉塞式では、停車場間の複線区間に複数の閉塞区間を分け、それぞれの閉塞には軌道回路を設ける。閉塞区間の入口には列車の進入許可を行う閉塞信号機を設置しており、軌道回路による列車の検知により閉塞信号機を自動的に制御して閉塞を確保している。
- 線路脇に信号機を建植するWS-ATC採用区間もこれに該当する。
- 単線自動閉塞式は、複線自動閉塞式の単線版である。両側の停車場にある方向てこを扱い、一方の閉塞信号機を青に、もう一方の閉塞信号機を赤にして、一方向の列車にしか進入を許可しないことにし、軌道回路による列車の検知により自動的に閉塞信号機を制御することで閉塞を確保する。方向てこを変えない限りは運転方向が固定されているので、同一方向に連続して（しかも先行列車が次の停車場に到着せずとも）列車を発車させることができる。
- 自動閉塞式（特殊）は、単線自動閉塞式のうち停車場間を1閉塞としたものである。単一閉塞であることから同一方向であっても先行列車が次停車場に到着するまで後続列車を発車させることは出来ない。また場内信号機に遠方信号機が従属する。
- 特殊自動閉塞式は、連査閉塞式の自動版である。連査閉塞式と異なりCTCでの遠隔操作が可能であり、駅の運転取扱をなくすことが出来るため単線線区に導入されている。
- 軌道回路検知式は上述の通り連査閉塞式の自動版である。
- 電子符号照査式は「電子閉塞」とも呼ばれる閉塞方式である。出発駅で車載器の出発ボタンを押すと、運行形態と列車固有番号が駅閉塞装置に送信・登録される。伝送ケーブルを介して到着駅の駅閉塞装置との間で閉塞の要求を行い、これが成立すると到着駅の駅閉塞装置に運行形態と列車固有番号が登録され、閉塞が完成する。列車が到着駅に到着すると、RPCアンテナを用いる電波方式では自動的に無線交信し、列車固有番号が到着駅の駅閉塞装置に登録され、伝送ケーブルを介して出発駅の駅閉塞装置にその情報が送られて、登録された列車固有番号と一致すると閉塞が自動に解除される。赤外線方式は乗務員が車載器を操作しないと到着登録されないため、閉塞区間の始終端駅の通過列車が設定できない3。更に電子符号照査式は他のCTCと互換性が無く、また部品生産も終了したため導入はごく一部の線区にとどまる。
- バリス式列車検知形閉塞装置（COMBAT）
- 軌道回路ではなく、車両に設置された「車上応答器」、地上に設置された「質問器」・「地上応答器」により、列車検知及び進路制御を行う。
- COMBATの動きは次の通りである。
- 閉塞区間の始終端には質問器と地上応答器は線路を挟んで正対して設置され、質問器と地上応答器の間では常に通信が行われている。また別位置の質問器・地上応答器との間でも通信が行われ、この間は「ブロック」と称される。
- ブロック始端に列車が進入してくると、質問器と地上応答器の通信が遮られブロック内の在線状態は「非確定」に変わる。
- 車上応答器から列車IDが質問器に送信されると、進入してきた列車がブロックに登録され、ブロック内の在線状態は「在線」に変化する。
- ブロック終端に列車が進入すると、質問器に対し車上応答器が列車IDを送信し、IDが合致しかつ質問器と地上応答器の通信が再開されると、ブロック内の在線状態は「非在線」に変化する。
- 質問器と地上応答器の通信が遮られるとブロック内の在線状態は「非確定」となる。このためいずれかの装置に故障等が発生した場合は「非確定」となり、フェイルセーフとなる。
- 小海線式無線列車制御システム（仮称）
- 特殊自動閉塞式（電子符号照査式）を置き換える目的で開発された閉塞システムである。小海線に最初に導入された。
- 在線位置の把握を軌道回路ではなく無線主体で行う、自列車の位置把握は速度発電機とトランスポンダ地上子によって行う、個々の列車区別に車上装置IDを用いる等、ATACSの研究開発で得られた技術が利用されている。一方、保安装置にはATS-P(R)を使用する、車内信号機ではなく地上信号機の現示に従って運転する等、従来の保安方式が採用されている。
- 停車場には、進路や信号機を制御する駅装置と無線基地局4が置かれる。停車場内には軌道回路が敷設されているほか、システム上の「ブロック」として区分されている。列車はトランスポンダ地上子による地点情報と速度発電機により、常に自車の位置を把握している5。
- （以下、本節執筆中）
- 車内信号閉塞式
- 以上の方式は、いずれも線路脇に建植された信号機（地上信号機）の現示を運転士が確認して閉塞を遵守するが、車内信号閉塞式では運転台の速度計周りの表示（車内信号機）の現示する速度を遵守することで、閉塞を守る。
- 地上装置は、先行する列車の在線位置から進入してくる列車が出してよい最高速度（許容速度）の信号を軌道回路を通して送信している。
- 列車が閉塞区間に進入すると、車軸を通し許容速度信号を受信し、それを車内信号機に表示する。
- 車内信号機には常に、現在列車が走行して良い最高速度が表示されている6。
- 主に信号機の見通し距離を確保できない地下鉄、地上信号機の現示を確認しにくい新幹線等の高速鉄道で採用される。
- 閉塞距離は、その路線を走行する車両形式のうち最もブレーキ性能の悪い形式、又は採用するATCの型式によって決定される。また閉塞境界の変更には工事が必要となる。このため更に列車密度を向上させたい場合にはデジタルATCと併せてATC方式を採用する。
- 以上の方式は、いずれも線路脇に建植された信号機（地上信号機）の現示を運転士が確認して閉塞を遵守するが、車内信号閉塞式では運転台の速度計周りの表示（車内信号機）の現示する速度を遵守することで、閉塞を守る。
- ATC方式
- 車内信号閉塞式と同じく車内信号機を使用するが、許容速度の指示方法が異なる。
- ATC方式では、先行列車の位置・分岐器の開通状況・エアセクション等の情報から列車の停止すべき位置(軌道回路)を送信する。
- 車上装置は、台車に取り付けられた速度発電機や一定距離毎に設置された補正地上子の情報から常に自列車の在線位置を把握しており、受信した停止すべき位置情報と自列車在線位置の距離から許容速度を判断し、車内信号機に表示する。
- 許容速度を車上装置が判断するため、車両性能にあわせて閉塞境界を変更する必要が無い。
- このように従来の閉塞概念と大きく異なる7ため、「車内信号閉塞式」ではなく「ATC方式」と呼称する。
- 山陽新幹線が2017年2月19日に従来のATC-1型からATC-NSへ移行したことにより、日本の新幹線の閉塞方式は全てATC方式によるものとなった。
- 車内信号閉塞式と同じく車内信号機を使用するが、許容速度の指示方法が異なる。
- 移動閉塞式
- 以上の各閉塞方式では、停止位置が軌道回路単位で設定されている（固定閉塞）。固定閉塞では、閉塞区間や軌道回路の長さにより列車容量が決定されてしまう。
- 移動閉塞式では、無線通信により常に自列車の位置を地上装置に送信し、また先行列車の現在位置から停止すべき位置を決定する。追突しない安全距離を常に確保することで、列車間隔を限界まで詰めることができ、列車容量を向上させることができる。
- 現在では、JR東日本のATACS、ボンバルディアのCBTC、EUのERTMS/ETCS Level3で採用されている。
- 現状ではこれら3システムは、いずれも軌道回路から脱却し無線通信により地上装置との通信を行なっている。このため未対応車進入時の対策がなされていない8場合、移動閉塞式施行区間に進入すると未対応車の現在位置を地上装置が把握することができず、追突・衝突事故を発生させる原因となる。
- 現在、ATACSを導入している仙石線（あおば通駅 – 東塩釜駅間9）及び埼京線（池袋駅 – 大宮駅）で使用されている。
脚注
- 本項での「停車場」「停留場」の分類はJRの運転取扱実施基準による。
- 機関車はC11形・C12形・DE10形、客車は旧型客車。
- 実際には通票をスタフとして使用。
- 通信距離約1500m。
- 統合型ATS表示器には「位置確定」と表示される。
- 旧式のものは速度計周りに配置された数個の丸囲みの数字（例：⑩）が点灯することで、多段数ATCやグラスコックピット車ではマーク（例：▼）でそれぞれ表示する。概ね、多段数ATCは5km/h刻みで、グラスコックピット車は1km/h刻みに表示される。
- 鉄道に関する技術上の基準を定める省令第101条では列車間の安全確保の方法として、1)閉そくによる方法、2)列車間の間隔を確保する装置による方法、3)動力車を操縦する係員の注意力による方法、の3つを定めており、車内信号閉塞式は1)、ATC方式は2)に該当する。
- ATS即時停止地上子の設置、ATCの絶対停止信号送信、軌道回路を併設し未対応車でも現在位置を把握できるようにする、など。
- 自動切替機能では、東塩釜駅 – 陸前浜名駅間にあるトンネルの陸前浜名駅寄りで切り替えている。東塩釜駅構内まではATS地上子が設置されている。
