電車での旅は、スムーズで何事もなく過ごせることもあるが、全くもって悲惨な旅になることもある。今春、ニューヨーク・ペンシルベニア駅で老朽化した設備が原因で発生した一連の脱線事故や遅延は、北米で最も混雑する鉄道ハブであるペンシルベニア駅の交通を混乱させ、待望の修理計画が策定された。この計画は、通勤者のスケジュールを数ヶ月にわたって混乱させることになる。
こうした鉄道関連の煩わしさをなくすには、まだ長い道のりがあります。アメリカの旅客鉄道は、老朽化したインフラと資金不足に悩まされ続けています。しかし、鉄道は（車よりも）かなり安全な移動手段であり、列車とその路線には改善できる点がいくつかあります。ここでは、列車をより速く、より安全に、そしてより効率的にするために私たちが活用している5つの技術をご紹介します。
ポジティブ・トレイン・コントロール
この技術は、列車が問題に直面する前に停止させることで事故を防ぐことができます。ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）を搭載した列車は、GPS、Wi-Fi、無線信号を利用して前方の線路状況を予測し、速度や重量などに基づいて減速開始時期を判断します。
そのため、列車がスピードを出し過ぎたり、機関士が停止信号を無視したりした場合、ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）は、列車が脱線したり他の列車に衝突したりする前にブレーキをかけることができます。しかし、踏切に車が閉じ込められているなど、他の状況では、あまり役に立たないかもしれません。連邦鉄道局旅客鉄道部門のデビン・ラウズ部長は、線路上の人、木、車を検知して列車に警告する技術が開発されていると述べています。
ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）は当初、2015年末までに普及する予定でしたが、議会はその後、期限を2018年末まで延期しました。ただし、この技術は一部の地域で導入されています。PTCの導入が困難だった理由の一つは、米国の列車が他の鉄道会社の線路を頻繁に走行していることです。「線路の種類に関係なく、列車同士が通信できる必要があります」と、米国鉄道協会（ARA）の広報担当ジェシカ・カハネック氏は述べています。「BNSF（貨物）列車であれば、アムトラックの列車と同じネットワーク内で対応する必要があります。」
しかし、ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）を列車に搭載すれば、微調整によっていくつかの追加機能を実現できます。「業界はこの技術に多額の投資を行っており、基本的にこのコンピューターを搭載することで、現在よりもはるかに多くのことが可能になります」とラウズ氏は言います。
現在、ほとんどの鉄道や地下鉄は固定閉塞信号方式を採用しています。これは、線路が複数の区間に分割され、一度に1本の列車しか通行できない方式です。「信号閉塞は何マイルにもわたって、1本の列車しか通行できないこともあります」とラウズ氏は言います。
理想的には、列車は移動閉塞システムを採用し、実際の列車の周囲に安全地帯を計算します。この緩衝帯により、より多くの列車が衝突のリスクなく、より速く、より接近して走行できるようになります。
少し計画を立てれば、PTCの「スマートさ」を活用して、列車をムービングブロックシステムに移行させることができます。例えば、列車内にセンサーを設置し、コンピューターに正確な重量を伝えることができます。そうすれば、列車の減速にかかる時間を推測する必要が減ります。
クランプルゾーン
自動車が事故に遭うと、ボンネットは潰れてエネルギーを吸収し、乗客を守るように設計されています。しかし、列車に同様のクラッシャブルゾーンを設計する方法を見つけるのは困難だとラウズ氏は言います。車両が意図した通りに「壊れる」ように設計されていることを確認するには、多くのテストが必要です。鉄道車両は自動車よりもはるかに大きいため、数台を犠牲にして破壊すると、たちまち莫大な費用がかかります。
列車は非常に巨大で重いため、衝突した場合、車よりも多くのエネルギーを吸収する必要があります。「素材の実際の性能という点では、全く別の世界について話しているようなものです」とラウズ氏は言います。「この構造がどのように動作するかという問題は、はるかに複雑です。車のように小さくてコンパクトなフレームの集合体ではないのです。」
近年になってようやく、様々な衝突シナリオを実行し、鉄道車両の反応を予測できるコンピューターが登場し、エンジニアはようやく列車のクラッシャブルゾーンを設計できるようになりました。ほとんどの新型列車には、衝突エネルギー管理と呼ばれるこの安全機能が搭載されています。
健康診断
事故の原因は人為的なミスだけではありません。列車自体や走行する線路の不具合も原因となります。幸いなことに、こうした欠陥を早期に発見する方法があります。
コロラド州プエブロにある交通技術センターは、鉄道設備の改良方法や調整時期を把握するために試験を行っています。カハネック氏によると、これは車輪や車両を実験室で酷使し、故障するまでにどれくらいの摩耗に耐えられるかを調べることを意味するそうです。ある機械は、走行中の列車から発生する何年分もの振動を再現するために、車両を振動させます。
既に運行されている列車や線路の老朽化を検査する技術もあります。線路沿いに沿線検知器を設置し、通過する列車をスキャンして車輪のひび割れなどの問題を検出することができます。また、列車に内蔵できるセンサーの開発にも取り組んでいるエンジニアもいます。列車が走行している間、これらのセンサーは線路の欠陥をチェックします。
そうした欠陥の一つは、枕木（鉄道のレールを支える木製の梁）と、それを固定するための砕石との間に生じる隙間です。これらの隙間は、まるで道路の穴のようなもので、放置すると列車のサスペンションを損傷したり、脱線させたりする恐れがあります。シーメンス社と英国ハダースフィールド大学の研究者たちは、こうした望ましくない隙間を見つける方法を考案しました。このセンサーは、隙間の上を走行する列車の動きの微妙な変化を読み取ることで、隙間を検知します。
通常、こうした問題は、定期的に点検に派遣される特殊車両によって発見されます。しかし、この新技術は旅客列車にも搭載できるほどシンプルなため、どの線路区間もすぐに発見されるでしょう。「軌道記録車両が数ヶ月に一度程度通行するよりも、このシステムを搭載した列車がより頻繁に通行するようになるはずです」と、同大学鉄道研究所の研究員であるファルーク・バルーチ氏は述べています。
この技術は、列車が乗客にとって十分にスムーズな乗り心地を提供しているかどうかを確認するなど、他の用途にも応用できる可能性があります。「車両は一定の乗り心地で走行することが求められており、このシステムはそれが不十分かどうかを検知できます」とバルーチ氏は言います。
ドローン
鉄道会社もドローンの実験を始めています。ドローンは、橋梁など、人間が到達しにくい場所の点検に役立ちます。「これらのドローンは、作業員をハーネスで固定することなく、橋梁の下を飛行できます」とカハネック氏は言います。また、冬の寒さで鉄レールにひび割れが生じるような、不快な天候や危険な天候でもドローンは作動する可能性があります。
しかし、ドローンは鉄道会社が緊急時にどのように対応するかを判断するのにも役立ちます。2015年、BNSF鉄道は、テキサス州とオクラホマ州で洪水被害を受けた鉄道区間の上空にドローンを飛ばし、徒歩では到達できない被災地を捉えました。
列車衝突事故が発生した場合、ドローンは救急隊員がどのような熱、化学物質、その他の危険に遭遇するのかを確実に把握するのに役立ちます。「ドローンはこれらの（荷物）を空から運び込み、投下し、センサーの読み取りを行うことができます。防護服を着用して現場に入り、荷物を投下し、そして再び現場から出てくるといった手間はかかりません」とカハネック氏は言います。
高速鉄道
高速鉄道に関しては、アメリカは他国に大きく遅れをとっています。ワシントンD.C.とボストンを結ぶアムトラックのアセラ・エクスプレスは最高時速150マイル（約240キロメートル）で運行できますが、線路の一部区間では時速25マイル（約40キロメートル）しか走行できません。
それでも、より高速な交通手段への期待は高まっています。カリフォルニア州は、サンフランシスコとロサンゼルス間を時速200マイル（約320キロメートル）以上の速度で疾走する高速鉄道システムの導入を計画していますが、進捗は遅れています。テキサス州も高速鉄道の導入を検討しています。イーロン・マスク氏が提案するハイパーループは、時速700マイル（約1120キロメートル）以上の速度で走行します。北東部に磁気浮上式鉄道を敷設する提案も検討されています。
スピード以外にも利点はあります。日本は新幹線で有名ですが、頻繁で定刻通りの運行で知られる新幹線がスムーズに運行されている理由は、実はそれだけではありません。「新幹線には、運行の背後にある頭脳とも言うべきコンピューターシステムがあり、アメリカで一般的にテクノロジーに頼るよりもはるかに多くのことを行っています」とラウズ氏は言います。舞台裏では、列車の運行スケジュールや発車時刻の決定から、利用可能な乗務員や列車の確保、遅延を避けるためのルート変更まで、多くのタスクをこなしています。
「日本のシステムのように、鉄道運行という観点からこれらすべてを統合するシステムを米国で私が知る限りほとんど、あるいは全く持っていません」とラウズ氏は言う。この種の技術を米国の既存の鉄道路線に導入するのは、より複雑になるだろう。ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）のように、同じ線路を共有する複数の鉄道会社を連携させなければならないからだ。
「少し事態は複雑になるが、確かにそれを実現する方法を見つけることはできる」とラウズ氏は言う。
