■概要
保守用車は営業列車と異なりATSやATCなどの保安装置で制御されていないため、事故防止は保守用車作業責任者と運転者の技量や注意力に頼る部分が大きく、たびたび人為的なミスによる事故が発生していた。
ここでは新幹線用保守用車に搭載された安全装置について解説する。
■国鉄期
1970年11月に名古屋駅構内で保守用車同士の衝突事故が発生したことを受け、国鉄本社に「夜間保守作業の保安システム改善のためのワーキンググループ」が同年12月に編成された。
検討の結果、保守用車等相互間および駅または作業現場と保守用車等との間に、無線式接近警報装置を設けて保守用車等の衝突、冒進防止を図ることとなり、1971年ごろから保守用車接近警報装置が装備された。
〇保守用車接近警報装置
機器構成
・車載装置（送受信）
・線路閉鎖工事用無線装置（送受信）
・横取基地用無線装置（送受信）
・携帯用無線機（地上作業員用・受信のみ）
動作
・送信機から発信した電波を受信機で受信すると警報を発する。
しかし、保守用車接近警報装置には下記の欠点からトラブルが多く発生していた。
・無線を受信すると警報を発するという仕組みのため、警報の鳴動する距離が一定ではない
・警報のみで非常ブレーキを作動させる機能が無い
・電源の入れ忘れ
・駅構内接近時に頻繁に確認ボタンを取り扱うため、操作が煩雑である
・保守用車接近と駅構内接近の音色同じで区別がつかない
特に民営化後の1990年代に保守用車同士の衝突・脱線事故が連続して発生したため、JR各社で新たな保守用車安全システムが開発・導入されることとなった。
■JR東日本
新幹線の保守作業において、保守用車同士の衝突防止や線路作業未承認区間への進入防止、分岐器の割出し防止を目的として、JR東目本研究開発センター安全研究所により新幹線保守作業安全システムが開発された。
2000年度末に東京支社管内に導入され、2001～2002年度で他支社へ導入された。
その後、2007年度に2件の分岐器割出事故が発生したことを受け、分岐器割出しや進路未設定区間への進出の危険性を検知した場合は、自動的に停車させる機能が開発され、追加機能として装備された。
〇新幹線保守作業安全システム
機器構成
・車載用送受信機・・・保守用車の速度センサーの発生パルスを基に移動距離を積算するとともに、1㎞毎に設置されている高速軌道検測車用地上子の路線データにより補正し、現在位置を決定する。
決定した位置データを載せた電波を相互に交信することにより、保守用車同士（線路閉鎖用受信機を含む）が運転速度に応じた警報鳴動距離に接近した場合に警報を発するとともに、5秒以内にオペレータがブレーキ操作を行わなかった場合に、自動的に非常ブレーキを動作させる信号を出力する。
なお、ブレーキ操作を行っても運転速度に応じた警報距離に接近すると、再度警報及びブレーキ信号を出力する。
・線路閉鎖用送受信機・・・地上の線路閉鎖区間に設置し、入力した線路閉鎖の位置情報（キロ程、上下線別）を送信する。
また、保守用車から無線で送られてくる速度・位置情報を受信して、保守用車との接近距離を演算し、接近距離が保守用車の速度に応じた一定距離以内になると警報を出力する。
・携帯用受信機・・・ 地上の作業員が携帯し、保守用車からの無線を受信すると警報を出力する。
動作
・駅間の移動時
保守用車が停車場間を移動する時は、進行方向に存在する他の保守用車または線路閉鎖区間を認識して、相対速度と接近距離により警報、ブレーキを出力し、保守用車同士の衝突または線路閉鎖区間への進入を防止する。
・駅接近時
演算された現在位置と路線データベースから駅に接近したことを認識し、定められた位置で警報およびブレーキ制御が行われる。
・作業中および駅構内の移動時
保守作業時や続行入換時などの作業性を優先させ、走行速度15㎞/h以下の場合は他の保守用車または線路閉鎖区間に接近しても、警報及びブレーキ制御は行われない。
・駅構内から駅間への進出時
駅構内からの進出時、使用する線路の線別（上り、下り）の設定はマニュアルで行われるが、誤設定を防止するために地上子を設置し、誤設定の場合にはその地上子を通過した時点で警報を発し、オペレータに認識させる。
その他の機能
・線区等の自動識別
駅構内、保守基地、上下線及び線区別（東北・上越・北陸）の識別は、路線データと地上子の組合わせにより自動的に行われる。
・接近距離の表示
車載用送受信機には、自保守用車等の走行位置及び前方至近の保守用車等との接近距離が表示される。また、線閉用送受信機は入力した自位置と至近の保守用車との接近距離が表示される。
・電源の投入
電源未投入防止のため、車載用送受信機の電源はエンジン始動キーと連動させて自動投入される。
・(2007年改良以降)保守用車のキロ程情報と保守作業管理システム（COSMOSサブシステム）の進路情報をハンディターミナルからI/F装置を経由して取得することにより、保守用車の在線位置を認識し、分岐器割出しや進路未設定区間への進出の危険性を検知した場合は、システムが保守用車を自動的に停車させる。
・(2007年改良以降)保守用車搭載のモニタ画面に、線路図、保守用車の在線位置、設定進路等をリアルタイムに表示する。
■JR東海
〇保守用車接近警報装置
国鉄期から搭載されていたが、何度かに渡って改良が行われている。
機器構成
・車載装置（送受信）
制御装置、GPS受信機、無線機、キー入力装置、液晶カラーモニタ、スピーカ、アンテナ、レールセンサ、車速センサ
・線路閉鎖工事用無線装置（送受信）
・横取基地用無線装置（送受信）
・携帯用無線機（地上作業員用・受信のみ）
1990年からは下記の機能が改良された。
・電源未投入対策として、電源の入り切りが保守用車のメインスイッチに連動し、強制的に作動するシステムとされた。
・警報音による注意喚起とともに、目視で確認できるように、フリッカーランプによる点滅警告機能が付加された。
・保守用車の接近と駅構内接近音を明確に区別できるようにされた。
2007年ごろからは下記の機能が改良された。
・GPSを利用して自車両の位置を特定し、位置や速度の情報を無線により他の装置と交信することで、保守用車の動きを把握・制御する改良がされた。GPSが受信困難なトンネル内などでは、保守用車の車速センサと1㎞ごとに設置されている地上子を検知して位置情報を補正する。
・分岐器通過の際、保守用車に搭載した超音波を用いたレールセンサでリードレール頭部を検知することで、左右どちらのレールを先に検知したかによって進んだ方向を判断する。
・デジタルマップとの照合により上下線別は同じでも本線・副本線など異なる線上にいた場合に、衝突の危険があるかの判断・制御が行われる。
・手動で行われていた上下線別の無線周波数切替が自動で行われるようにされた。
2013度からは，線路勾配条件に応じて自動的にブレーキ制御が可能となるよう改良された。
2022年度からはブレーキ制御の改良が行われた(後述)。
動作
・車間距離が1.5kmになったことを保守用車作業責任者と運転者に警報を音声と画面表示で予告し、そのまま接近した場合、30秒後に非常ブレーキが必要と判断した場合、警報ブザーが鳴動する。
その後，追突の恐れがある距離まで近づいた場合に非常ブレーキ制御が行われる。また、非常ブレーキ作動後は停止するまで解除されない。
・(2022年度改良前)保守用車同士の距離が150m以下にならないよう自動ブレーキ制御が行われ、それ以上接近する必要がある場合は自動ブレーキ機能を解除して目視で運転されていた。
・(2022年度改良後)保守基地出発時に本線手前に設置されたレーザースキャナで編成長を測定し、その結果を基に相対速度に応じて自動的かつ段階的にブレーキが作動する。 編成長を正確に測定してあるため、自動ブレーキ機能を作動させたまま保守用車同士を10mまで近接させることが可能である。
〇保守用車EB装置（Emergency Brake）
保守用車運転者の意識が低下した状態で保守用車が移動し続けることを防止することを目的として1994年から装備された。
15㎞/h以上で走行時、運転者が30秒以上アクセルレバー，ブレーキハンドル，リセットボタンの確認ボタンのいずれかの操作を行わないと警報ブザーが鳴動、さらに5秒後に自動的にブレーキが作動し停止させる装置である。
〇分岐器誤進入防止装置
保守用車の分岐器異線進入、割り出し事故防止を目的とする。
分岐器手前に設置された地上子から保守用車に搭載されている車上子に対して情報伝達を行い、進路が非開通である場合にオペレーターに対しての警告と非常ブレーキが作動する装置である。
2013年度には、装置の通信方式がアナログ方式から外部電波の影響を受けにくいデジタル方式へ変更され、より正確に装置が動作するように改良が実施された。
〇保守用車逸走防止装置
保守用車の運転者が不在時の逸走防止を目的とした装置。
運転者がブレーキをかけずに運転席を離れると、センサーの反応で自動的にブレーキが作動する装置である。
■JR西日本(山陽新幹線)
保守用車の事故防止システムとして故障検知装置、触車防止警報装置、限界支障警報装置居眠り防止装置、逸走防止装置が一体となった装置「MSCS(Multi Safety Control System)」がが小郡保線区機械グループによって1992年ごろ開発された。
また、MSCS以外にもさまざまな支援装置が増設された。
〇居眠り防止装置（MSCS）
5km/h以上で走行時、オペレータが一定時間内に運転操作または確認ボタン押下を行わない場合に警報を鳴動しブレーキを作動させる。
〇逸走転動防止装置（MSCS）
保守用車を停車または留置する場合に，オペレータの不在や手ブレーキの未実施を検知し、警報を鳴動する。
〇進路確認支援装置
分岐器を背向で進入する場合に、分岐器手前の地上子から車上子へ進路開通情報を送受信し、分岐器割り出しが発生する場合にブレーキを作動させる装置。
〇衝突防止装置
同一線上において他の保守用車に接近時、距離と速度をブレーキ曲線の照査を行うことにより、警報を鳴動、あるいはブレーキを作動させる装置。
機器構成
・発光器・・・付近の保守用車に存在を知らせるため、発光ダイオード（赤外線光）を発光させ、上・下線判別用の変調信号を付加している。
・受光器・・・先行車の発光器の光（赤外線光）を受光し、受光器内部で回転させているポリゴンミラー（多面体鏡）で反射させた光を、受光センサー（フォト
ダイオード）で電気信号に変換している。外乱光（太陽光・保守用車前照灯等）については可視光カットフィルター、電気フィルターでカットし、発光器の受光だけを抽出している。
・コントローラ・・・受光器からの電気信号を処理し、先行車までの距離を算出する。速度センサーによる速度と算出した距離をブレーキ曲線に照査させ、警報・ブレーキを出力する。
・操作表示盤・・・自己診断異常時の結果を表示、警報（音声、ブザー鳴動）、上下線別の設定、非常ブレーキ出力後の解除を行う。
動作
・後続車の受光器で先行車の発光器の間隔（角度）を測定することによって距離を算出する。
・先行車に接近する後続車は、先行車を検出すると「接近注意」を、さらに接近し停止警報域に達すると「停止」をそれぞれ音声出力する。停止警報域で減速しない場合は、非常ブレーキを出力し衝突を防止する。
・30㎞/hを超えて先行車へ接近した場合、距離測定範囲上限値の300m測定開始と同時に非常ブレーキを出力する。
・300m以内で一旦停止を行なった場合、以降15㎞/h以下であれば、警報・ブレーキを出力しない。
その他の機能
・電源の自動投入
保守用車のエンジン始動と同時に電源を自動投入し、未投入防止が図られている。
・主機・補機の自動切替
2台の保守用車の間にトロを連結して重連走行する場合、最後部の保守用車（補機）の受光器が機能し、先頭の保守用車(主機)を捕捉してしまい、トロの編成長を先行車までの距離と認識し、非常ブレーキが出力されてしまう。このような不都合を防止するため、最後部の保守用車で前照灯OFF及びブレーキの操作停止扱い（電磁弁ブレーキOFF、ブレーキ管肘コック閉）を行うことにより受光器の機能を停止させることができる。
・自己診断機能
発光器・受光器・コントローラの各部は自己診断機能を有し、受光器ガラス面への雨滴や雪の付着、発光器の発光ダイオードの球切れ、機器の故障などの異常検出時は操作表示盤に警報・表示が行われる。
〇保守用車接近警報装
国鉄期より搭載されている装置。同一線上において他の保守用車と接近する場合に、他の保守用車から送信される電波により、その保守用車の接近を検知し、お互いに警報し合う装置。
しかし、これら複数の増設された支援装置はそれぞれ個別の装置として稼働しており、操作性等が考慮されていなかった。
2010年7月に新神戸～西明石間で保守用車追突事故が発生し、原因として衝突防止装置がトンネル内の粉塵によって十分に機能できていなかったことが挙げられた。これを受けて、さらなる機能改善を行い、支援機能を向上させることと共に、従来の安全装置での課題についても対応した保守用車運転支援装置が開発された。
2013年度末に山陽新幹線の岡山エリア（相生～新尾道駅間）、2014年度末には一部区間を除いた山陽新幹線全線で使用が開始された。
〇保守用車運転支援装置
支援装置を一元化し統合された装置とすることで、各機能が集約された。
また、以前の安全装置では、地上設備に位置補正および自動線別設定のためのIDタグ設置が行われ、線別設定が自動化されている。
従来システムでは，駅構内において上下線別の認識はできるが1番線，2番線などの線別認識ができず，正確な接近判定ができなかった。また線別設定を手動で行っていたため，線別設定を誤ってしまうと装置が正しく機能しなかった。
保守用車運転支援装置では地上設備に位置補正および自動線別設定のためのIDタグ設置が行われ、線別設定が自動化された。また、システムに配線図をデータベースとして持ち，RFIDを用いた分岐判定により自車位置の線別を判定することができる。
基本機能は下記の通りである。
・保守用車衝突防止
・線閉区間冒進防止
・分岐器割り出し防止
・逸走、転動防止
・居眠り防止
・速度超過防止
・駅冒進防止
・保守用車接近警報(地上作業員向け)
機器構成
・車上装置（保守用車に装備される。表示処理装置、入出力制御装置、切替器、アンテナ類、センサ類、非常用発報装置）
→保守用車に搭載して自車位置の発信と車両情報の受信を行う。
・線路閉鎖用装置(線閉工事用)
→線路閉鎖区間に設置して線路閉鎖区間の発信と接近車両情報の受信を行う。
・携帯用受信機(地上側の保守作業用)
→保守作業員が携帯して車両接近時に警報を発する。
動作
・保守用車が位置情報を認識して、その情報を無線伝送により他車へ伝達する。
・他車から位置情報を受けた保守用車は、対象車との距離と速度の関係から状況に応じて警報やブレーキ制御をする。
警報・注意には下記のものがある。
（警報）逸走・転動，居眠り，速度超過，車両接近，線路区間冒進
（注意）駅構内冒進，接近ルール違反，制限速度変化，在線位置変化
・自車が対象物に接近し，装置が警報状態を検知するとアラーム音による報知が行われる。その後も警報状態が回避されないままさらに接近し，危険距離を検出すると，警報信号が出力される。これによって非常ブレーキが作動して緊急停止が行われる。
・駅構内での移動可能範囲を判別し範囲を超えた場合に警報の報知と非常ブレーキを作動させる。
■JR西日本(北陸)
2015年3月の北陸新幹線開業に合わせ、新たな保守用車支援装置が開発された。山陽新幹線向けをベースとして、北陸新幹線の特性に合わせた下記の機能が追加されている。
・承認区間逸脱防止機能
北陸新幹線では、保守用車の進路構成を保守係員がCOSMOS(新幹線総合システム)のサブシステムである新幹線保守作業管理システムのハンディターミナル（HT）と呼ばれる可搬式の専用端末を用いて駅長を介さずに行われる。承認区間逸脱防止機能は、この進路構成に対し支援動作を行う機能である。
具体的には、保守係員がHT操作によって進路構成を行った情報を北陸新幹線保守用車支援装置に取り込み画面表示する。
次に自保守用車が承認区間を逸脱しないために、承認区間内の移動限界（軌道回路端）に対して、予め登録しているブレーキパターンと照合して支援レベルに応じた支援を行う。
・除雪車対応機能
除雪車が作業中、当該線だけではなく隣接線の保守用車に対しても衝突防止機能を働かせる。
・構造物衝突防止機能
除雪車が作業中、除雪車とトンネルやホームなどの構造物との衝突を防止する。
機器構成
山陽新幹線用とほぼ同一である。
基本動作
山陽新幹線用とほぼ同一だが、上記の追加機能による支援動作が追加されている。
■JR北海道
2016年3月に開業した北海道新幹線では、文献のモニター画面から直通先の東北新幹線と共通の新幹線保守作業安全システムが搭載されている。しかし北海道新幹線特有である除雪作業中に除雪装置が地上設備に接触する事故が複数回発生したため、追加機能として除雪作業支援システムが開発され、2017年年度冬季に共用区間へ、2018年度冬季に新幹線区間へ導入されている。
■おわりに
今回は国鉄、JR東日本、JR東海、JR西日本の保守用車安全装置を紹介したが、JR九州（九州新幹線)については直通先であるJR西日本(山陽新幹線)と同一または互換性があると考えられる。
いずれのシステムも保守用車の逆線走行(上り線を下り方向へ走行する、またはその逆)や接近走行、除雪作業など様々な特情に合わせて、開発や改良、教育などが関係者の努力により取り組まれてきたことを忘れてはならない。
参考文献
1)原田吉治『新幹線で重機使用による事故連続2件』,新線路,24巻,12号,鉄道現業社,(1970.12)
2)竹入良次『保線機械の保安向上』,新線路,25巻,1号(1971.1)
3)小田秀勝『東海道新幹線における保守用車の事故防止』,新線路,44巻,6号,鉄道現業社,(1990.6)
4)福原洋司『保守用車MSCSの開発』,新線路,46巻,1号,鉄道現業社,(1992.1)
5)保守用車の衝突防止装置,新線路,48巻12号,(1994.12)
6)佐々木和司『保守用車衝突防止対策に伴う規程改正と定着化』,新線路,54巻6号,(2000.6)
7)阿部謹一『保守用車の安全対策』,新線路,54巻,7号,鉄道現業社,(2000.7)
8)西永孝裕・佐々木敦『新幹線保守作業安全システムの導入』,新線路,55巻,6号,鉄道現業社,(2001.6)
9)島田秀典『GSPを使った保守用車衝突防止装置の開発』,新線路,55巻,6号,鉄道現業社,(2001.6)
10)松井光男・横内広高『新幹線保守用車衝突防止装置の開発』,新線路,58巻,6号,鉄道現業社,(2004.6)
11)吉田昌平『東海道新幹線の保守用車事故防止対策』,新線路,59巻,6号,鉄道現業社,(2005.6)
12)『JR東日本で新幹線保守作業安全システム導入』,新線路,62巻,5号,鉄道現業社,(2008.5)
13)森聡・平永稔『東海道新幹線保守用車接近警報装置の開発に関する研究』,土木学会第63回年次学術講演会,(2008.9)
14)城下厚『JR東日本の保守作業にかかわる安全設備』,新線路,66巻,5号,鉄道現業社,(2012.5)
15)佐々木敦_田村大輔『安全研究所の保線に関わる技術開発』,新線路,67巻,1号,鉄道現業社,(2013.1)
16)田原興太・平井相太郎『山陽新幹線の保守用車運転時における運転支援の取組み』,新線路,67巻,5号,鉄道現業社,(2013.5)
17)山本瞬『東海道新幹線における保守用車事故防止の取組み』,新線路,68巻,5号,鉄道現業社,(2014.5)
18)辻本和巳,五十嵐裕明,佐藤久嗣『新幹線保守用車運転支援装置の開発』,日本無線技報 No.65,(2014)
19)小園耕平『北陸新幹線保守用車支援装置の開発』,技術の泉,2016,No.34(2016)
20)辻本和巳,五十嵐裕明,佐藤久嗣『北陸新幹線 保守用車運転支援装置の開発』,日本無線技報 No.69,(2018)
21)工藤聖也『北海道新幹線オンレール除雪作業の課題とその対応』,新線路,73巻,10号,鉄道現業社,(2019.10)
22)『新幹線保守用車接近警報装置の改良について』,JR東海プレスリリース,(2022.8.4)
23)真田裕樹『新幹線の保守用車衝突防止システムとは』,新線路,77巻,5号,鉄道現業社,(2023.5)