地下鉄はなぜいつも故障するのでしょうか?ネットユーザー：今月の完全出勤ボーナスはまたなくなった？ ！

監査専門家：胡其州

南京理工大学オートメーション学部准教授

「乗客の皆様：北京地下鉄10号線で設備故障が発生しており、列車は徐行運転をしております。駅員の指示に従ってください。お急ぎの乗客は他の交通手段をお選びください。ご不便をおかけして申し訳ございません！」北京の地下鉄で通勤する友人なら、この声は聞き覚えがあるだろう。

3月13日の朝のラッシュアワー時に地下鉄10号線の信号システムが故障し、多数の乗客が立ち往生した。北京地下鉄の公式データによると、その日の10号線の乗客数は1週間前と比べて約10分の1減少した。地下鉄の故障は公共交通機関の秩序とオフィスワーカーの移動に深刻な影響を及ぼした。

出典: ネットユーザー @Doug Jinsi Goer

北京だけでなく、重慶、南京、深セン、上海、広州など、全国の地下鉄事業にも適用されます。統計によると、地下鉄で最も頻繁に起こる故障は信号故障です。では、地下鉄の信号システムとは何でしょうか?地下鉄の信号障害はなぜ起こるのでしょうか?地下鉄では携帯電話の電波が届かないことが多いのはなぜですか?

1地下鉄の信号システムとは何ですか？

地下鉄信号システムは、現代の自動制御および遠隔制御技術、コンピュータネットワーク技術、通信技術などの高度な技術を通じて地下鉄の運行を指示および制御するシステムです。一般的に、信号システムは分岐器を制御することで列車の方向を決定します。スイッチとは、線路の横にあるモーターを使用してレールを駆動し、別のレールセットに移動させて線路の方向を変更することを指します。

地下鉄の混雑状況

出典: 天津地下鉄

また、信号システムは、複雑な内部論理計算と各列車の時刻や位置情報に基づいて列車の走行速度を決定し、その信号を列車制御インターフェースや信号に送信して、列車の運転手に誘導します。少し複雑な言い方かもしれませんが、簡単に言えば、「列車の運転手は、信号システムによって送信されるさまざまな信号を通じて、トンネル内の地下鉄の運行を制御します。」現在最も広く使用されている信号システムは CBTC システムであり、これは高度なスケジュールと組織技術を使用して列車の運行を同時に制御し、乗客の待ち時間を短縮し、地下鉄路線の輸送力を向上させることを指します。システムには、標準モードとバックアップ モードの2 つの動作モードがあります。標準モードは通常の運転モードでもあり、列車の運転手が制御インターフェースの情報に基づいて列車の運行を制御します。下図に示すように、デジタルマーキング部1は、車両ドア情報やプラットホームドア表示等であり、車両ドアやプラットホームドアの動作状態表示を運転手に提供するために使用される。デジタルマーキング部２は列車の目標走行速度である。デジタルマーキング部3は、信号推奨速度（ダイヤル上の黄色のマーク）と緊急ブレーキトリガー速度（ダイヤル上の赤いマーク）であり、運転手が推奨速度に従って列車を運転し、緊急ブレーキトリガー速度を超えないようにするのに便利です。

車両信号インターフェース

出典: リー・チュンミン、ガオ・チュンビン、ヤン・イーファン。地下鉄車両と信号システムの表示画面の統合方式に関する研究[J]。鉄道通信と信号、2023年、59(2):70-74。

信号システムに障害が発生すると、CBTC システムはバックアップ モードを開始し、地下鉄は線路脇の地上信号を頼りに指定場所まで走行し、その後障害から回復する必要があります。地上信号は道路の信号機に似ており、色光信号、手信号などが含まれます。このとき、車内の乗客は故障が修理されるまで限られたスペースで待つ必要があります。

地下鉄信号

出典: 南寧地下鉄

2地下鉄の信号障害はなぜ起こるのでしょうか？

地下鉄信号システムの役割がわかったところで、地下鉄信号故障がなぜ頻繁に起こるのかについてお話ししましょう。 CBTC 信号システムは、複数のサブシステムで構成される複雑なシステムです。主なサブシステムには、エリアコントローラ、車載コントローラ、列車自動監視データ情報システム、運転士表示装置などがあり、列車制御機器だけでなく信号伝送機器など多数の機器が含まれます。したがって、車載機器や地上機器の故障から信号伝送エラーま​​で、あらゆることが信号システム障害の原因となる可能性があります。

一般的に、信号障害は、ハードウェア障害、ソフトウェア障害、通信障害の 3 つのカテゴリに分類できます。ハードウェア障害には主に、機器の故障、コネクタの緩み、回線障害、保護回路の障害、機器の老朽化などがあります。たとえば、2019年の最終日、深セン地下鉄4号線の車両は、連絡ネットワークの障害により低速で走行していました。 2021年11月12日、上海地下鉄1号線の列車は電力供給設備の故障により遅延した。

出典：新浪微博

ソフトウェア障害には、プログラム操作エラー、インターフェースエラーなどが含まれます。例えば、2018年10月16日には、香港MTRの4路線が同時に故障し、100万人以上の移動が制限され、交通が麻痺しました。事故の原因は、新旧システムを切り替える際に信号システムのソフトウェアカウンターのリセットが調整されていなかったことだった。

出典：中国新聞社

通信障害には主にネットワーク障害と信号干渉の問題が含まれます。 2012年10月8日、研修生が誤って北京地下鉄5号線のプラットフォームのディスプレイ画面に「王鵬、あなたの妹」という4つの単語を送信し、乗客が旅行情報を閲覧できない状態に陥った。

出典: インターネット

そのため、地下鉄は重要な都市インフラとして、安全リスク分析を強化し、可能な限り故障を回避するための緊急対応能力を向上させる必要があります。

3地下鉄ではなぜ携帯電話の電波が届かないことが多いのでしょうか？

地下鉄の電波障害に加えて、多くの友人が地下鉄で遭遇するもう 1 つの問題は、携帯電話の電波が届かないことです。現在、ほぼすべての路線で信号カバレッジが達成されていますが、一部の乗客からは、信号があまり良くなく、ネットワーク接続が断続的であるとの報告がまだあります。これはなぜでしょうか?地下鉄の通信システムは、主に特別通信、民間通信、警察通信の3つの部分に分かれています。携帯電話の信号は民間通信の範囲に属し、3大通信事業者によって構築された移動通信ネットワークです。

モバイル通信ネットワークの品質は基地局のネットワークカバレッジレベルに関係し、ネットワークカバレッジレベルは基地局の数に関係することが多い。携帯電話から送信される信号はマイクロ波であるため、障害物や雨や雪の天候によりマイクロ波の一部が遮断されたり減衰したりします。したがって、携帯電話の信号の品質は、基地局のネットワークカバレッジレベル、基地局からの距離、地下鉄の駅の環境、天候などに関係します。

基地局

出典: 百度百科事典

次に、地下鉄通信システムの配電と構築についてお話します。地下鉄の各区間の環境の違いにより、通信システムの構築にも一定の違いがあります。例えば、コントロールセンターの場合、信号送信アンテナは通常、屋外のタワーに設置されるか、カバーエリアに応じてアンテナと基地局が調整されます。プラットフォーム通信システムでは通常、トンネル内に無線ネットワークケーブルを設置します。車両駆動部では、信号カバレッジの死角が多数存在するため、信号カバレッジを均一にするために、通常は漏洩同軸ケーブルが使用されます。地下鉄通信システムは広範囲にカバーされていますが、基地局の負荷容量が限られているため、トラフィック需要が大きいとモバイルネットワーク信号に一定の影響が出ます。また、地下鉄が高速で走行している場合には、1つの基地局の範囲内に入った後、短時間で次の基地局の範囲に接続することもあります。さまざまな基地局が急速に変更されると、乗客の通信体験も悪化します。もちろん、一部の場所では信号カバレッジが弱く、ユーザーのトラフィック需要の増加率に対応できません...これらも携帯電話の信号を弱める原因になります。

地下鉄の電波障害と携帯電話の電波障害についての回答は以上です。次回同じような状況に遭遇したときには、冷静でいられることを願っています。