J. of Taroten

下水道のポンプの制御ということとトヨタ問題 (C5面:近況, 2010.3.5)

下水道のポンプの運転

 下水道のポンプはどのように運転されているのか。ポンプ井の水位が一定以上になればON, 一定以下になればOFFという単純な制御が考えられるが,実際にはあまり頻繁にON-OFFが繰り返されようにとか,電力効率が最高になる出力で定常的に運転するとか,いくつか考慮すべきことがあるはずだ。さらに,水位だけで制御するのではなく,水位の変化を加味して,ポンプの制御をする方がよいだろうし,さらに,降雨レーダーと連動させて,流入水量を予測して運転するということも行われている。下水道局が公表したがらない合流式での裏技として,雨の弱い昼間は管内貯留をしてなるべく揚水を避け,夜間の電力料金の安い時間に揚水するポンプ制御もおこなわれている(これで節約できる電気代はばかにならない)らしい。

 管内貯留による電気代節約 は,臭気発生や洪水リスクを増加させる可能性があるので,高度な制御が必要になる。こうなってくると,ポンプ場の運転員は,ポンプの安定的な運転,浸水の防止など以外に,時間ごとの電力料金,公共用水域の水質保全,天気予報,住民の苦情なども考慮して,とても複雑な経験と勘を用いてポンプを運転していそうだが,実際にはスイッチを「AUTO」に入れておくことだけが,彼らの仕事で,あとは,コンピューターがポンプ運転の台数を計算してくれるのではないか,と,たろてんは推測している。この場合,運転員は,ポンプの運転台数がどのように制御されているのか,明確には認識できていないだろう。異常時にAUTOからマニュアル運転に切り替えるのは,深夜で一人勤務だったりすると,勇気が要りそうだ。

船(飛行機)も舵輪(操縦桿)と舵は切り離されている

 船の操縦も舵輪と舵が機械的に接続されていれば,舵輪を回せば船の針路も変わってわかりやすいが,最近の大きな船では,機械的に結合されているのではなく,舵輪の操作に何らかの演算をしたものが,舵に伝えられる。だからこそ,方向を維持して航行するとか,予め決められたコースに沿って航行するなどの操作ができるようになっている。ところが,こうした便利な機能の陰で,一生懸命舵輪を回したが,舵輪と舵が切り離されたモードになっていることに気づかず,結果として,岩礁の回避が間に合わず,浅瀬に突っ込み座礁,原油の大量流出事件が起こったこともあった(トリーキャニオン号事件)。

 飛行機の場合も操縦桿と舵は機械的には切り離されていて,快晴,無風の名古屋空港で起こったエアバスA300中華航空機墜落事故も自動操縦とパイロットの操作が矛盾していたことが墜落事故の原因であった。パイロットが制御の中身を明確に認識できないことがエアバスの新鋭機の事故率が高いことの理由によく挙げられている。エアバスのハイテク機の操縦でのパイロットの役割は,自動操縦の邪魔をしないことなのだそうだ。

 この中華航空機墜落事故のときの流行語 : 機長が副操縦士に言ったとされる「君,go aroundモードになっているよ」。オリンピックのカーリングの「ここは,カマーランドで攻めてきます」の親戚語だ。もちろん,カマーランド = come around。

システム設計者の押しつけによるモード混乱

 こうした船や 飛行機の事故 は,システム設計者の用意したいくつかのモードのうちにどのモードになっているかを錯誤して生じる事故で,モード混乱と呼ばれ,人の直感を機械が受け付けないモードになっていることが原因である。人の直感と機械の操作方法の対応が悪い(システム設計者が良かれと思って作成したいろいろな画面モードがかえってとっさの判断の妨げになる)のは,様々なソフトウエアーにもあてはまり,GC/MSなどの分析機械のソフトでもモード混乱の問題は大きい。

電車のブレーキも

 たろてんが京都の市電に初めて乗った時のブレーキの仕組みは,ブレーキ桿を右に倒すとブレーキシリンダーへの加圧弁が開き制輪子がより強く車輪に押しつけられ,一方,ブレーキ桿を左に倒すとブレーキシリンダーの圧力逃し弁が開きブレーキシリンダー圧力が減少するという単純な機械的な装置であった。運転手も何が起こっているかは100%把握できたはずである。

 連結車両数が増えたり,電気ブレーキが追加されたりで,運転士がすべてを把握することは難しくなっていったが,スーパーひたちが130km/h運転を開始した時にアンチロック制御を採用したのは,在来線車両としては大きな革新であった。130km/hから600mで停止するために,滑走を検知して車輪がロックされるとブレーキ力を緩めて再粘着させるという機構である。さらに,省エネを進め制輪子の摩耗を抑制する目的から,モーターの付いている車両(M車という)の電気ブレーキ(回生ブレーキ)を優先して使用し,モーターの付いていない車両(T車という)やM車の空気ブレーキをなるべく使用しない遅れ込め制御が標準技術となり,この場合,運転士のブレーキ操作を車両ごとのブレーキ力に換算する何らかの計算をしており,運転士はそれぞれの車両がどの程度のブレーキ力を負担しているか,把握しにくくなった(把握する必要はないという話もある)。

 こうして複雑化している新型車両のブレーキだが,それ以前の車両より格段に応答が良く,運転士の感覚とブレーキ力が合わないという問題もないように感じるので,飛行機や船と違って,制御が複雑になったからといって特に問題は生じていないように見える。ただ,某鉄道マニア評論家のKが 福知山線の脱線事故 の間接的原因として,遅れ込め制御によるブレーキ力の車両によるムラを挙げていた。

ということでトヨタの場合も

 トヨタのリコールの問題も,その一部は,アクセルペダルと燃料噴射量とが直接リンクしていない,ブレーキペダルと制輪子の押しつけが連動していない,そういう制御問題から生じているようである。このうち,ブレーキについては,上記の電車の項で書いた滑走検知-再粘着(アンチロックブレーキ)と遅れ込め制御に似た機構(機械ブレーキに優先して電力回生ブレーキを用いる)の両方を当該車種が持っていることに関連している。電車のように編成が長ければ,台車ごとに滑走検知が行われ,MT車両ユニットごとに遅れ込め制御が行われて,なんらかのブレーキ力のムラがあっても編成全体では不都合は感じないが,自動車は4つしか車輪がないので,制御が介在するとブレーキを踏んでも予期した減速度が得られず,異常に感じる部分はあるのでしょう。

 科学の進歩は前向きにとらえる方が良いのですが,人間と機械の間にブラックボックスが介在するようになって,そこで行われている演算が人間の直感に合わない部分が生じてきているようには思います。余計なことをしてくれるので,かえって操作性が悪いとか,ヒトの直感に合わない機械操作を要求されるソフトウエアーと同じです。たろてんは,低機能だから思い通りにならないというのは我慢できるのですが,高機能なおせっかいに邪魔されるのは,耐えられないです。