Model Railroad Signals


Union Kingdom Railway Signaling System


Youtube movie of Model Railroad Signaling System Part 9-2

Youtube movie of Model Railroad Signaling System Part 9-1

Note : Some following pictures were taken from RailPictures.Net



Signal types observed in Union Kingdom Railway

イギリスには1234灯式があります。 このうち、3灯式はRYG4灯式はRYGYの単色灯で構成されています。 1灯式はR,Y,Gの三色が出せるタイプ、つまり、北米などで見られるサーチライト式信号機と同じ 動作と考えてよいですが、その仕掛けはLEDを使用した近代的なものです。 同様に、2灯式もLEDを利用してR,YY,Gのそれぞれ二色が出せるようになっています。 ゆえに、13灯式は三位式(R,Y,G)、24灯式は四位式(R,Y,YY,G)の信号機として 機能します。

図1:イギリスの鉄道信号現示(色灯式) 

20136月、Paul Harman氏の助言によりこの図の四角の信号機が2aspects4aspectsに分離して修正された。

4aspectsではYYが単Yに見間違うことがないように、灯火の間隔をあけている。なお、P.Hraman氏は

SC1というDCC 信号機デコーダ  http://www.coastaldcc.co.uk/products/productinfo.php?id=1859 の開発者です。

彼の情報によると、イギリスのローカル線では2aspects2現示方式)の信号機が遠方信号機とペアで使われることがあるようです。

たぶん、腕木式の名残ですね、その点、ドイツのHv型信号機に似てます。

 

 

次写真は1灯式です。R,Y,Gの三色が出せる。それとも、ここはGが不要で、R,Yだけ? それもアリです。

イギリスの鉄道信号は日本と同じくルートシグナル則です。 つまり、分岐のあるところでは、どの分岐経路に進むか?を信号機に示します。

日本では(駅の入り口の)場内信号機において、複数の分岐経路があると、 分岐経路(番線)ごとに信号機を立てます。ただし、分岐経路数が多いときは、 数字や方向を表示する進路表示機を信号機下に併設することになっています。

これに対し、イギリスでは、分岐方向に向いたfeather route indicator 5個の水平な灯火列)というものを使います。次写真の左がそれ。ちなみに、 右の信号機はfeather route indicatorではなく、日本と同様に進路表示機 (Theather route indicator)を置いています。

Theather route indicator は数字だけでなく、文字を出すこともあります。 例えば、路線名の頭文字とかを出します。ちなみに、この写真のように、 入れ換え信号機が主信号機に併設されている場合は、入れ換え時以外は消灯です。

The feather route indicatorは最大6分岐経路を表示できます。 つまり45度おきに傾きを変えながら、垂直真上と真下を省略すると6経路。 次写真は計4つの分岐経路(直進経路ではfeather route indicatorは消灯)の場合です。

主信号機とは離れて単独で置かれている入れ換え信号機は Red(水平な灯火列)を示すことができます。


次図は基本連動パターンです。上から3位式、4位式のパターンです。 参考までに最下段に腕木式の時代の2位式のパターンを示します。 distantというのは遠方信号機です。つまり、2位式では R,Gだけなので、運転手はGの次にいきなりRを見てもすぐに停止できません。 このため主信号機(HomeSignal)Rのとき、手前に遠方信号機(DistantSignal) を置いてY(次はRという意味)を出します。ゆえに、主信号機と遠方信号機 の組み合わせにより3位式のように機能します。

Basic signal sequences

イギリス特有の信号機制御方法として、"Approach Release from XXX"があります。 ここで XXXRed またはYellowなどです。列車が分岐点に近づくまでは、 場内信号機Sg4Red またはYellowを維持します。 列車がSg3を通過し、Sg4に近づくとSg4Release(解放)され、つまりG(Clear)に変化します。 これにより、列車は分岐制限速度まで十分に減速してSg4を通過できます。 もちろん、分岐制限速度が路線の最大速度とほとんど同じ場合は、 分岐経路に応じて減速する必要がないので、"Approach Release from XXX"は使いません。

次図は"Approach Release from Red"のパターンです。列車がSg4に近づくまで Sg4Redを維持します。もちろん、Release後にG(Clear)となるか、Yになるかは、 Sg4よりさらに前方の信号現示によるわけです。

Approach Release from Red

次は"Approach Release from Yellow"です。列車がSg4に近づくまで Sg4Yellowを維持します。そしてRelease後は同様。 これは、Approach Release from Redだと減速しすぎとなる場合に使います。 もちろんSg34位式信号システムでないとYYが出せないのでGとなり、 使えません(意味が無い)。

Approach Release from Yellow.

次はさらに高速列車(Class 253 & 254 called as High Speed Trains or InterCity 125) へ対応するために導入されました。つまり、高速分岐で使われるようです。 点滅信号現示flashing-Yflashing-YYが導入されました。 基本的には、 "Approach Release from Yellow"ですが、 手前の信号機にはflashing-Y and flashing-YY"が出る点が違います。

Approach Release from Yellow with Flashing-aspects


ここで、splitting distant signalsについて概説しますが、私は詳しく知りません。 以下の記述は細部において修正が必要かも知れない点をご了承ください。

次図はsplitting distant signalsの例です。これはある種の遠方信号機です。 イギリスでも、腕木式では遠方信号機を使いますが、色灯式にしたときに "Approach Release from XXX"を使い始めたため、一時的に廃れる傾向がありました。 ところが、厳密には、"Approach Release from XXX"だと分岐予告ができないので、 高速化する列車に対し遠方信号機を使ってどっちの分岐経路が設定されているかを、 予告するために再導入されました。もちろん、splitting distant signalsを使うとき、 "Approach Release from XXX"は使いません。

Sg2 and Sg3は主信号機の脇にそれぞれOuterInnerと呼ばれる遠方信号機をおきます。 この図では分かりやすくするために四角形の信号機としましたが、実際の形態は 不明。運用場所も不明(2012年の時点で、たぶんロンドンの高速地下鉄だけ? よくわかりません)。

これら遠方信号機はそれぞれ対応する分岐経路の現示に連動して動作します。 つまり、場内信号機を主信号機として、それがRのときは、 その一つ手前の遠方信号機はYを、二つ手前はYYを出します。 もしSg2,Sg3を列車が通過しても、Rにはならない。 つまり、在線検知状態に依らない点も含め、その動作は 日本のローカル線でよく見られる特殊自動閉塞方式の遠方信号機に似ていますが、 腕木式(2位式)をそのまま色灯式に置き換えた日本と違い、 イギリスでは3位式、4位式信号システム区間でも使われます。 次図上段:Sg4が直進経路の現示を示すとき、そこより手前の Sg2 and Sg3に付帯する遠方信号機はYYYを出します。 これは分岐経路に対しSg4に想定される現示がRになるからです。

次図下段:Sg4が(カーブ)分岐経路の現示を示すとき、 Sg2 and Sg3の遠方信号機はGです。そのとき、 Sg2 and Sg3の主信号機はそれぞれ YY and Y を出します。

Outer and Inner splitting distant signals

(Sg2 is Outer and Sg3 is Inner)

UK signal rule implimented in this signaling system


Download PIC16F648A Hex-code for Union Kingdom Railway

回路図や回路製作は日本や北米版と同じです。 回路の製作において、以下のHEXコードをダウンロードして Microchip社の PIC16F648Aに書き込む必要があります。 書き込み作業にはパソコンとPICkit3のようなPICライターが必要。 書き込み方がわからない方はメールください。メールアドレスはこの ページ末からTopページへ。

以下は最新版のHEXコードです。ただし、日本など他国のバージョンと違い、 スローチェンジモード(現示がじわーっと変化する)を装備していません。

Downdload of hex-code for Type-A board:

uk-signal-a13.HEX for type-A board

この信号制御システムの核となるType-A基板のPIC16F648A用のHEXコードです。 Type-A基板は、隣接するType-A基板からのシリアル通信を元に現示を演算して 信号機に表示する役割を果たします。 Type-A基板上の(RA6,RA7)ジャンパーSWを切り替えることにより、 以下の4つの動作モードのうち一つを選択します。

 
(RA6,RA7) must be switched to select one from the next types. 
(1,0)    ; 3-aspect signal type for 1-aperture 3-colors signal
(0,1)    ; 3-aspect signal type for standard 3-colors signal
(0,0)    ; 4-aspect signal type for standard 4-colors signal
(1,1)    ; 4-aspect signal type for 2-apertures multi-colors signal

Downdload of hex-codes for Type-B board:

Type-B基板はポイントによる分岐経路切り替えに応じて、現示連動経路(Route) を切り替える役目を 果たします。切り替えは、DCCアクセサリーデコーダ(基板上に搭載)によりますが、 自動選択機能も有しています。一つのType-B基板で最大3つの経路(Route-A,B,C) の一つを選択できます。 4つ以上の経路に対しては複数のType-B基板をカスケード接続します。

経路Routes-B and C"Aprch Release from XXX"に割り当てられています。XXXは、 RedYellow、または、Yellow followed by Flashing-Yのいずれかです。 経路Route-Aは一般に直線分岐への割り当てを想定しています。 割り当て方の違いにより、以下に2種類のHEXコードを用意しました。これらはRoute-C の割り当てが違うだけです。

カスケード接続の場合"Aprch Release from XXX"の割り当てが有効となるのは 最終段(一段目)のType-B基板だけです。二段目以降は最終段の割り当てに従います。 (RA6,RA7)DCCアクセサリーデコーダにより切り替えます。以下に示すとおり、 (RA6,RA7)(1,0)とするとRoute-A,B,CのうちRed現示でない経路を探して その経路を自動選択します。

Downdload of asm-program for Type-B (pattern-1):

"uk-signal-b13-auto1.HEX" for Type-B board

 
;;;;;; Route-A connected to (RB6,RB7) is activated, when (RA6,RA7) is (0,0)
    ; This must be non-diverging (straight) route. 
 
;;;;;; Route-B connected to (RB4,RB5) is activated, when (RA6,RA7) is (0,1)
    ; Diverging route for Approach Release from Red 
 
;;;;;; Route-C connected to (RA4,RA5) is activated, when (RA6,RA7) is (1,1)
    ; Diverging route Approach Release from Yellow (Y)
 
;;;;;; Non-Red route is automatically selected from route-A,B,C, when (RA6,RA7) is (1,0)
 

Downdload of asm-program for Type-B (pattern-2):

"uk-signal-b13-auto2.HEX" for Type-B board

 
;;;;;; Route-A connected to (RB6,RB7) is activated, when (RA6,RA7) is (0,0)
    ; This must be non-diverging (straight) route. 
 
;;;;;; Route-B connected to (RB4,RB5) is activated, when (RA6,RA7) is (0,1)
    ; Diverging route for Approach Release from Red 
 
;;;;;; Route-C connected to (RA4,RA5) is activated, when (RA6,RA7) is (1,1)
    ; Diverging route Approach Release from Yellow (Yf)
    followed by Flashing-Y and Flashing-YY 
;;;;;; Non-Red route is automatically selected from route-A,B,C, when (RA6,RA7) is (1,0) 
              

今のところ、 これら2つのコードでは、いずれもRoue-BApproach Release from Redと割り当てたので、 一つの分岐ポイント(カスケード接続された一群のType-B基板)において、 "Aprch Release from Yellow" "Aprch Release from Yellow followed by Flashing-Y and Flashing-YY" は同時に設定できません。

今のところ、Type-A基板と違い、 3-aspect signal type for standard 3-colors signal 4-aspect signal type for standard 4-colors signalにしか対応していません。 つまり、1灯式と2灯式信号機には使えない。


HEX code for 自家製DCCアクセサリーデコーダ

Type-A, -B基板に載せるDCCアクセサリーデコーダ(DCC Stationary Decoder)です。 回路図や作り方は日本型、北米型のページをご覧ください。


The signal boards Type-A and Type-B are the same as those of the other conutries' versions. The signal wirings are shown below.

Wirings of 3-apertures and 4-apertures signals.

Wiring for single and two-apertures signals. For single-aperture signal, remove the upper aperture in this wiring. At present, single and two-apertures signals are not yet available on type-B board. Available only for Type-A board.

For type-B, feather signal (indicator) can be attached like this.

On the trainsition stage from Red (the left) to non-Red (the right), which is during a short time (1sec), Feather is indicated above Red (the middle).


Approach Release from Yellow. Before releasing.

Approach Release from Yellow. Before releasing.

Approach Release from Yellow. After releasing

Approach Release from Yellow. The signal is released to YY because the next signal is Yellow (invisible in this photo).


Approach Release from Red. Before a train approaches the entry signal. The 1st intermediate signal is showing Yellow (Caution)

After releasing.



Splitting Distant Signal Operations;

"Apprch Release from XXX"はある意味ではスピードシグナル則的な仕掛けであり、 進路前方の分岐経路に応じた速度制限は信号現示に出せますが、 厳密にはどの分岐経路へ進もうとしているのか?の予告を出すことができません。 つまり、運転手は場内信号機を見てはじめて、その時点で 設定されている分岐経路(ポイントがどっちに開通してるのか?)を認識できます。 しかし列車の高速化に伴い、分岐点の十分手前で予告が必要となる場合が出てきました。 そこで、いずれの"Apprch Release from XXX"も用いずに、代わりに 遠方信号機(Splitting Distant Signals)を 配置する方法が採用されているようです。

ある意味では、腕木式信号機の時代にあった遠方信号機を 色灯式として復活させたことになります。私は詳しいことは知りませんが、 どうやらこれは地下鉄など限られた場所で運用されている ようですが、今後運用エリアが広がるのかも知れません。これは本制御回路で 簡単に実現できます。以下のようにします。

上図で、最下段に示す路線図のように、列車が右から左に進む場合を考えましょう。、 これは3分岐の場合の回路構成です。左端の 縦に並んだtype-A boards(route-A,B,C) Sg1(場内信号機)のtype-B board、その右に続く Sg2"Sg3"type-A boardは従来どおりの基板接続です。 ただし、type-B boardには"Apprch Release from XXX"を一切使用しないため、 次のHEXコードを使います。また、複数type-B boardをカスケード接続する場合は一段目 type-B基板に次コードを適用。

Downdload of asm-program for Type-B (pattern-0):

"uk-signal-b13-auto0.HEX" for Type-B board

これは上述の"uk-signal-b13-auto1.hex"とほぼ同じですが、 Routes-B and -C に対し"Apprch Release from XXX"を割り当てていない点が違う。つまり、 Routes-B and -C-Aと同じように働く。

さらに、従来どおりと違い、Sg2"Sg3"Type-A boardsには 左方向運行用の信号機は立てません!!!。つまり、Sg2"Sg3"は右方向用であることに注意。 その上で、右方に続く本線上のSg4へは従来どおり接続していきます。

さて、Splitting Distant Signal Operationsのために(従来どおりの) 上図の破線でつながれたType-A基板を追加します。

従来どおりの基板接続と違い、3つの分岐経路ごとに、 二つづつType-A基板を追加し、そこに信号機Sg2,Sg3,DSg1,DSg2,DSg3,DSg4を立てます。つまり、 Sg2,Sg3は主信号機を立て、さらに、Splitting Distant Signalとして、DSg1,DSg3 第一遠方信号機innner dist.signal DSg2、DSg4 第二遠方信号機 outer dist.signaltype-A board を分岐経路ごとに(次図では合計4つ)追加しています。

例えば、最左端の最上段のtype-A board (route-B) type-B boardに接続されており、そこでroute-Bが選択されたときに、 type-A board (route-B)で出された現示をSg1へ現示連動することは従来と同じ。 それと同時に、そのtype-A board(route-B)は右に続くDSg1DSg2へも常時、 現示連動することにより遠方信号機として機能します。



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