オートパイロット

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オートパイロット英語: autopilot)あるいは自動操縦(じどうそうじゅう)とは、乗り物を、人の手によってではなく、機械装置により自動的に操縦する装置・システムを指す名称である。

概要[編集]

乗り物を自動で操縦する装置・システムがオートパイロットである。乗り物の進行方向や速度などを、人の手に代わって、機械が制御する。オートパイロットと呼ばれるシステムは旅客機を始めとした航空機に特によく導入されている他、船舶にも導入されている。


航空機[編集]

オートパイロットは旅客機をはじめとした航空機に導入されており、現代の航空機の操縦システムの上では、離陸することは人間(パイロット)が関わることが必要でありオートパイロットではできないが、離陸後 安全高度に達した後に、次の空港に向かうまでの巡航アプローチ(空港への進入)・着陸など、ほとんどの段階で用いることができる自動操縦システムが用意されている。

これらは、慣性誘導装置や外部のマーカー(目印となる電波発信器)などから目的地などに対する自身の相対位置を算出し、予定の移動経路との誤差を自動的に補正するものなどである。単純なものでは、所定の方向(方角)と高度のみを維持し、パイロットの負担を軽減させるなどしている。高度なものでは、FMS(飛行管理装置)に入力された飛行計画に従った方角・高度の自動的な操作が可能であるだけでなく、推進力(速度)の調整も行われる。オートパイロットによる推進力の調整機構はオートスロットル (en:Autothrottle)と呼ばれる[注釈 1]。現代の航空機関士を廃した2人乗務のコックピットでは、問題発生時にはオートパイロットに操縦を任せてパイロットが問題解決にあたるのが基本となっている。

補助的な機能として離陸・巡航・着陸で必要となる定型作業(フラップの調整など)をモード切替で実現したり、「TO/GAスイッチ(Takeoff/Go-around switch)」を押しただけで離陸や着陸復行に必要なスロットルを最適値に引き上げる機能がある。

航空機のオートパイロットの自律システムは、方位磁石のようなものからセンサジャイロコンパスといった自身の向きや状態・周囲の状況を判定する機能と、操縦装置のコントロールを組み合わせたものだが、さらにはGPS衛星の電波をキャッチして自身の現在位置を測定、予定経路との誤差から、どのように移動すればその誤差を修正できるかを判断するものも登場している。前述の相対位置の割り出し機構と併せて、移動経路を予め入力しておけば、複数経路を巡回して行くことも可能である。ただ、同種機構の操作ミスないし作動不良[注釈 2]から、大韓航空機撃墜事件のように悲劇的な事件に発展したケースもあり、こういった機器の過信には絶えず警鐘が鳴らされている。

航空機のオートパイロットのうち簡易なものは、ただ所定の条件下でのみ適切に機能する性質のものであるため、積極的に用いられるのは状況が安定している巡航時の進路誘導においてのみである。その一方で、高度なオートパイロット機能を有する航空機もあり、航空機の運航のほとんどをオートパイロットに任せることも可能となっている。ただし、離陸だけは2020年現在でも手動で行っている。着陸の自動操縦は、計器着陸装置(ILS)を用いて気象条件・パイロットの資格などが整った状況で行う[注釈 3]

以上の事情も含め航空機の場合、ある一定高度以上に上昇してしまえば、障害物に突き当たったりする確率は一挙に低下するし、また状況も比較的安定しているため、オートパイロットの採用も進んでいる。しかし、雲の下など地表障害物の危険が予期される空域では、オートパイロットの運用は、それら機器の機能如何では危険である。また、何らかの事情によってオートパイロットが機能しなくなると、結果として手動での操縦ができずに墜落するという事故が多発している。(エールフランス447便墜落事故アダム航空574便墜落事故中華航空140便墜落事故)

船舶[編集]

大型船舶では入力した航路を辿るオートパイロットが普及している。大洋に出てしまえば障害物に突き当たる確率は低下し、運航状況も比較的安定しているため難易度は低いが障害物(流氷岩礁など)がある海域ではあえて手動による操舵を行っている。また多数の船舶が行き交う港や海峡などでは水先人による案内も行われている。

接岸に際しては、潮汐の状況や貨物の積載量も影響するため、補助的なシステムにとどまっている。またタグボートによる支援もあるためコスト面でのメリットが少なく、積極的な開発が行われていないが、2021年(令和3年)に商船三井が、通常営業を行う大型フェリーでの自動離着岸実験に世界で初めて成功している[1]

セーリング・ボート(ヨット)のクルージングにおいてもオートパイロット装置が用いられることは多い。特にシングルハンド(一人)での航海時には、睡眠時間確保などの観点から必要度は高い。セイリングボートでも他の船舶同様に操縦者は自船の周囲を見張る義務があるが、乗り手は睡眠をとったり炊事・食事をする必要もあり、24時間舵を握り続けるわけにはいかないので、近辺に船舶が無い比較的安全だと判断される海域などでオートパイロットを用いてそうしたことをする時間を確保することになる(レーダーを装備している船では、安全のため、その自動警報のスイッチを入れるなどしておく)。

セーリング・クルーザー用としては風に対する船の向きを一定に保つように作用するウインドベーン(英語版)と呼ばれる機械式オートパイロットが古くから利用されている。またコンピュータがGPSのデータを用いて自船の針路の変化を計算し、棒状の部分を電動でたえず伸び縮みさせることでティラー・バー(棒)を操作するティラーパイロットもあり、針路を数字で指定することができる。

鉄道[編集]

敷設された軌道上を走行する事から車両側で制御する項目は事実上速度のみであり、技術的難易度が比較的低く、1970年代以降自動列車運転装置(ATO)による運行が実現している。 なお、GoA (Grades of Automation)で定められている自動運転レベルの比較は以下の表の通り[2]

自動化レベル レベルにおける通称 乗務形態 主な導入状況
GoA0(レベル0) 目視運転(TOS) 運転士及び車掌が乗務 路面電車
GoA1(レベル1) 非自動運転(NTO) 踏切等のある一般的な路線(ATS/ATCが導入されている)
GoA2(レベル2) 半自動運転(STO) 運転士が列車起動・ドア扱い・緊急停止操作・避難誘導を行う ATO導入路線
GoA2.5(レベル2.5) 添乗員付き自動運転(DTO) 前頭に運転士以外の係員が緊急停止操作・避難誘導を行う
GoA3(レベル3) 前頭以外に乗務する係員が避難誘導を行う 舞浜リゾートライン
GoA4(レベル4) 自動運転(UTO) 係員の乗務が無い 新交通システム
  • 自動化レベルにおけるカッコ内は自動車における運転レベルで、鉄道にはレベル5(完全自動運転)相当のシステムは存在しない。

自動車[編集]

2019 Tesla Model 3 Performance AWD Front.jpg

自動運転の自動車は、現在では一般に、自動運転車と呼ばれている。

脚注[編集]

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注釈[編集]

  1. ^ 旅客機の構造#オートスロットル参照。
  2. ^ どちらであったかの結論は出ていないが
  3. ^ 特に、精度の高いILS CATIIIは悪天候での着陸には欠かせない技術であり、パイロットの補助の範疇を超えるものである。

出典[編集]

  1. ^ Merkmal 編集部 (2021年5月30日). “商船三井「さんふらわあ」自動離着桟に成功 通常営業の大型カーフェリーで世界初”. 乗りものニュース. 2021年7月23日閲覧。
  2. ^ 自動運転の乗務形態による分類”. 国土交通省

参考文献[編集]

関連項目[編集]