MARS-101座席予約装置のシステムの設計

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仙ARS-101座席予約装置のシステムの設計

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概

国鉄MARS-101雁席予約システムほ,世界一のトラフイヅク照度をもつ旅客列車の俸席が取り扱いの対象 であり,そのサービス範囲は全国に及ぶものである｡ 本稿では,この大システムに要求される条件の分机 ついて述べてある｢.

1.緒

R 国鉄座席予約業務は,各列車の一つ--･つの座席位置を指定して, あらかじめ切符を発行する_方式でサービスを行なっている｡この方 式は航空放などで一般的にとられている便指定(定員確保)および 前予約(電話予約)の方式と違っている‥これを電子計算枚を掛一､

たシス≠ムの対象としてみるときは,非√削こ大きな相違点になって

くる｡すなわち"座席位置を指定する”という方式のためにほ,対 象となる全列車の座席の一つ一つを,旅客の乗降単位ごとに記録管 理しなければならないということであり,大容量の記憶能力と,巧 妙な制御方式が必要になる｢､--･方"切符を発行する”方式である√二 め,一一人-▲人の旅客のサービス状況を,.記録として残して管理する ことの必要性からのがれることができる｡特に電話予約の場合に ほ,システム外の不安定要素"人間の記憶誤り”がシステムの中に 持ち込まれ,その処漸こ多くの努力が必要になるので,この方臼三不_･ とドJなくてよいことは,システム設計をやりやす`:している｢､ システム1鮎十に二机､ては,このようなサー--ビス上の基舶勺な条件 に対応して,システム建設上位し-る諸問題を予想L検討を加え,雌 在,叶能な最高の技術の導入を図るとと4)に,将来の技術進歩,-｢ 約制度の改変,業務量の増加などに応じるしことができるLl二うな柔軟 性を考赦してある∩

2.システム設計における基本的要求条件

この倖席戸約システムのシステノ､設計において,費求される剛ゞ 的条件は次.のとおりである｡ (1)迅速な予約サービス 乍国どこの発売窓口からでも,どこな走る外車の座席でも,解 易に迅速に座席指定券,寝台券などの切符が人手できること∩ (2)正確な予約サービス 乗客に対して,指定券などの誤りによる迷惑を防けこするため, 正確なサービス提供ができること,このため各種装置,特に窓口 装置は取り扱いが容易で,操作誤りの少ないものであること｡ま た,機械系自体には誤り検出機能をもたせ,予約結果を印刷し, 切符として使用できるようにして,人手による転記の誤りを防1ヒ し,あわせて手数を省くこと｡ (3)予約業務の管理データの作成 予約状況をは握して,予約サービス計軒‡案のため,統計頬の * 日本国有鉄道審議室 ** 日本国有鉄道名古屋無線区 *旨* 日立製作所神奈川二l二場 ****日立製作所本社 それに基づくくシステム構成などシステム設計の大要に 作成が可能であること｡ (4)制度変更などに対する柔軟性 ダイヤ改正,料金改正,停止駅変更など制度変更が行なわれる とき,サービス停止などをせず対処できること｡ (5)経済的運用 全国的に配置される大規模なシステムであるので､システム各 部の均衡がとれていて経済的な運用ができること,,､ (6)高度の信桓性 戸約の要求ほ多数の場所から任意の時間に発生Lて,トラフf ･ソク密度も高く,システムの停ILは相当の混乱を引き起すので, 卜分な信頼性を保証できること｡また収容座席のファr′しは保甘 雌作などによって損傷されないこと√､ (7)将来の業務の発展に対Lてシステムの増設ができること｡ 過去の実績からムても,予約業務の拡大にほめざましいものが ふ▲る√-,システムの構成方式として､将来の業務拡大に対し.容易 にん仁二せr)れる方式て‡ふること‥

3.システムの対象とする業務

l勾鉄￣仁一子J■なう指延座席に関する業務にほ,乗中券センターて予約 子†帳によ一1て指定券煩の発売を行なう業務と,営業局を中心とする 管理部門において行なう営業計画とがある∩ このMARS-101シス テムほ,オンライン･りアルタイム処理で,前者の業務すなわセ〕指 定券類の発売を子Jない,その発売データを一括処理方式によ′､て1ナ 頼集計Lて,計痢部門にデータを提供する方式である｡システム建 .殺のた捌こほ,その手はじめとしてこれらの業務解析を必要とする が,特にリアルタイム処理系の業務を明確に定義し,端局装置(窓 Il予約装置)の機能決定を行ない,計画部門のためのデータ処理に ついてほ,原始データとして端局装置のサービスデータを当てるこ とにし,その様式などについてほ逐次必要に応じて決定することに してある｡ 端局装置で扱う予約業務の制度は次のとおりである〔 (1)取り扱う指定券塀 超特急券,特急券,特急寝台券,寝台券,綽席指定券 (2)予約期間 8日間(システム設計時は15日間であったが,制度変更により 8日間になった｡いずれにしても月の指定は行なわない)｡ (3)座席の表示方法 ブロック番号とA,B,C,Dまたは上,中,下の座標方式とする.｡ (4) グループ予約 同時に4人まで隣接座席をサービスするようにする｡

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4.システムの構成

指定券類の業務量を過去の実績から推定すると第1図のようにな る｡国鉄の座席予約業務は,主として回転する台帳と集中電話装置 を用いて処理されてきた｡新しく計画した今回の電子制御システム では,このような既存する設備による業務量の一部をまず置き香え, 逐次その規模を拡大する方法により建設することになった｡ 表

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り三緑 黄｢吊 1た線装:芹 /-､てシステムの構成もこの建設の各段階に適合できるょうに考慮さ れているっ 4.1総合システム 総合システムは,第2図に示すように段数の中央処理装置と,全 国主要地に配置される端局装置群からできており,その両者の間を 電信回線網で結合する｡電信回線網には回線能率を高めるために集 線装置が用いられ,いずれの中央処理装置にむかうか方路を決定す るために交換機が使用されたっ 中央処理装置は将来の業務量の増大を見越して複数にしたもの で,一個所で数万座席を処理することにした｡複数の中央処理装置 がいずれの端局装置にも統一したサービスを提供するために弟1, 第2-1表 受信符号構成蓑 第2-2表 71:ぢ 苗弓 ･円 与=第2応答 吋■燃 柵‥沙⑨■叫■㊥杓@⑲叫㈹働@⑲⑯⑪⑱⑲⑲㊧㊥㊨㊧㊨㊨ tゆ 注 符号内容表 10拉けた 単位けた ク番号 ク番号 空席位置亡 10位けた 単付けた 若爵 老番 1,000位けた 100放けた 10位けた 1,000位けた 100位けナニ 10位けた 1,000位けた 100泣けた 10位けた 1,000位けた 100位けた 10位けた 100位けた 10位けた 単位けた 1 2 25

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_{昭和39年6月}

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第3図 中央処理装置接続系統図 第3表 中央処理装置楼能 略号l 晶 CC IOD PTR MPC SFC SFD MTC MTH HSPC HSP TRC 名 1制 御 阜 入 出 力装置 光電式テープ読 二取扱 統制処理装置 鮭席ファイル制 御装置 座席ファイル用 磁気ドラム装置 磁気テープ制御 装置 磁気テープ装置 高速度印刷校制 御装置 高速度印刷機 送受信制御装置 操 rt 中央処置装匿全般の制御操作および牢記視を行なう｡ 印字,サン孔またほ印字サン孔を行たい,告た統制処理装置 へ情緒を送出する√, サン孔テープを読み取って統制処理装琵に帖報を送出する｡ 電子制御系の中心となって座席ファいL制御装置を制御l_, 情報を総合的に演算処理する.二. 磁気ドラム装置を制御して座席のサーー+･ングを行なわせる｡ 座席ファイル制御装置から指令を受けて座席の卦左み,読み 出しおよび消去ができる｡ 磁気テープ装置の制御および磁気テープと統制処理装置の間 の情報の授受を行なう｡ 磁気テープ制御装置から各種制御信号を受けて,情事艮の出込 み読み出し椚去の動作を行なう｡ 統制処理装置の命令iこより高速度印刷株を制朴㌻る｡ 高速度印刷機制御装置からの情報より印字を行なう.｢ 電信交換機からの要求情報を統制処理装置に送り,回答を統 制処理装置からとり出して返送する｡

2-1,2-2表のような標準符号を用いて符号通信を行なうことにし

た｡このような標準符号を用いれば,逐次増設されるシステムは相

互に結合ができ,この条件のもとなら進歩した技術の採用も可能で ある｡この実施計画ほ′竜話交換網の建設に似ており,ダイヤル符号 を用いて,ステップバイステップ方式,クロスバ方式,電子交換方 式などが,技術の発展状態に応じて各種,地域別に混在Lているよ うなものである｡ただし座席予約システムにおいては,符号通信の 全部(数百ビット)が共通語として使用されるものであることに注 意を要する｡ 4.2 _{中央処ヨ彗装置の構成} 中央処理装置については別に詳述されているので,ここでほ概括 的に述べることにする｡ 座席予約システムの中央処理装置としては,リアルタイム処理の

発売業務と管理資料のための分類集計による一括データ処理の横能

が必要である｡この枚能を遂行するため割込処理枚能を有するディ ジタル電子計算磯を使用することにし,その周辺に国鉄座席予約業 務に特有の情報処理を行なうためのテーブルコンピュータ,座席フ ァイル制御装置を付加する方式が採用された｡また高トラフィック 密度に対応するため並列プログラムにより処理速度を高めるととも に,信頼性を高めるため,並列運転方式を採用した｡ 中央装置の構成および各装置の機能概略を弟3図,舞3表に示す〔. 4.3 _{喘 局 装 置} 端局装置は直接旅客に接する場所に設置され,その要求をシステ ムの中に取り入れ,回答を切符として印刷して提供する装置であっ

評

三Å 白田 第46巻 第6号 第4表 端局装置操作および回答表 柊 ‖叫ト +染 付_ 盟l卜+-･ ･仙川 ･1甥 ㌧‥■･仰 l｢=ト′一rl 叫= ∴り■･.. 一〃 り･い ‥】巾几､ ∴■ フ .† ■ ′.1爪･仰 山‖.〓ノ‖た中小 .一代 ソ γ… ･ン †‖ い■′ い竹 ･-ト 糾 A B〔し耶 ○/ / ∫m / ○ 叫 イm ○ シ‖ 肘｡ 0000〇一〇

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て,仝システムの構成の中でシステムの顔ともみられる部分である｡ また枚械系からみれば,人間と機械系とが話しをする部分であり, Lかも多数の係員によって操作されるので,機能を決めるに当たっ ては一般の電子計算機の入出力橙器を意識しないで,システムに適 合する新しい装置を開発する方針をたて,次のような基本事項を満 足させる方式にした｡ (1)窓Ilで行なう予約サービスに必要十分な機能をもたせるこ と｡ し2う _{操作か容易で取り扱いに際し誤りの介入する余地の少なt･､} ヰ)のであること｡ 出力として樵客に提供できる切符を印刷するものであるこ と｡ (4)窓口事務の流れの中にほいって迅速に業務処理が行なえる ものであること｡単位処理時間は30秒内外にすること｡ (､5)価格はサービスコストを下げ得るものであること｡ 指定券頬の発売窓口には,これらの端局装置を設備して直接族客 にサービスするものと,たまにしか指定券頬の発売を行なわないの で,これらの端局装置を設備するに守らないものがある｡この後老 の直接座席台帳を参照する能力のない窓口に対しては,電話によっ て問い合わせを行なわせ,これを受け付けて予約操作を行なって回 答を通知する中継業務を行なう予約センタを設けることにした｡こ れらの普通窓口用と,中継業務用両者の機能を全部の端局装置に持 たせることは経済的でないので,形式をA,B,Cの3種に分け, それぞれ必要な機能のみを持たせることiこした｡各形式の機能概要 ほ次のとおりである｡また操作ならびに回答事項は策4表に示すと おりである｡ (1)A _形 一般発売窓口用で,予約,照会(締切)および試験(集計)操 作が可能であり,出力として切符を印刷する｡この形式は一番多 く使われるものである｡このように枚能を限定した結果,葬る図 にみられるように非常に単純な形になり,システムコストの低減 にも役だっている( (2)B 形 A形の機能のほかに,座席位置を指定して予約,車両番号を指 定した予約,および解約の機能をもったもので,中継業務または 解約業務も行なう場所で使用するものである｡

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麻

子

約

装

置

の シ ス テ ム の 設 計 t3)C 形 中継業務専用で,操作種別はB形と同しであるが†切符が不要 であるので,回答にほ普通のタイプラータを使臥･一行に一Ipl 答を印刷する｡ 4.4 伝 送

伝送網は50ポーの専用電信回線で離することにしたっ舞1,2

表のように伝送情報量を整理したので50ボーの速度で一つの呼当た り5秒内外の保留時間である∩このように保留時間が短いた捌こ次 のような特長のある伝送網を構成することになったっ (1)回路使用方式, 投流の半2重力式 (2)接続監視 送受信線の転極により回線援続の監視純なう仇舶装削 中央装置との間の情報伝送監視のため1(1-ナこの確認嗣む使用す る〔 (こi)交換力式 3ビ､ソトの局選択信号によりガ路決如行なう∩接続ほ自助川

紬方式とし,一鴨待合せ時間をヤ鵬留時間の1/10以￣卜に剛

t_,時間監視によりロック7ウトを行な一/)て脚保留な防･こよう にする｡ (4)符号構成 4ビ､ソトの情報と1ビットのノ､りテ一倍号に上り1け/￣二の糾 せ構成する｡ (5)伝送情報材 1伝送単位に1対のス･タ､一卜fJよぴストリブ信的付加い二粁 調歩式を採用し,各けたのスタート,ストノブ信号を省略する｢-(.6)誤りの言丁血 符号群の中のパリティおよび情報長な判起して誤りか険出さJし た場合は,群全部を再送する方式とするロな蛸送訂正は中央装 掛こ対する要求信号を再発信とし･-婚情報鯛動向送方式にし ナ_｡

5.システムの処理能力

5.1中央処理装置の処理能力 最終的には第一図に示した業務量を処理する能加必要である れ中央装置1式で処軒約台巨力ほ∴i硝痛から7万座席程敵 地理するものと考え,トラフイソクの変動を勘案して1秒間に2附 程変とした｡トラフィック条件は次のとおりである∩ 〟二 _{一つの呼で発売される切符の平均枚数} ゎこ _{一つの座席が分割発売される平均枚数} c二 最繁時集中率 dこ無効呼率(切符を発売しない呼/発売する呼) β‥ 中央装置の最繁時能率 才｡二 平均処理間隔 Ⅳ:収容座席数 処理能力は

才0=て諾㌍誌,･‥

仮定を入れると ょ｡=5,400/Ⅳ=･･ 収容座席を7万座騎とすると･ 七人 んじ入 ⊥小･-⊥人1卜 くり 5 りJ ハリ 6 1 1 n〓 l nU (1) ‥(2) 約BOmsに1件の割合で処軒㌻る 能力が必要になる0 座席予約業務においては,季節的にトラフトノクが変動すること

がわかっているが,その大部分が無効呼の増大という形で現われる0

(1)式で明らかなように,呼の増大に対して処理能力に限度がある

場合には能率βが増大し,結果として呼の待ち行列の延長となる()

【＼ ;ヤl川卓〃￣ ニーむl叩ご;呂' 【･■指 芦一ニイ..■ユニ持続 果ノ･Jこ 山り l｢梢主セ･ト 】L■■川主音∼千旦■l lLr■i何と;主壬†J r■l■=1i-.?=･'･

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り r f rL _Jll i 什】･･ 1ニ汁+ 17f 1023 第`1凶 自動化後の選手紳)続かと処理時間の鮎ケj､ +〝りこめに中央処押袋帯のりフ,ノl′りム業績処理方式では 糾吐冊 即′二ごとにバ､ソフ∵･メモリを用意Lて,待合せ制御を行な-ノてい る∩ 5.2 喘局装置の処理能力 端た+)装荷の処朝巨力,性能如央削-るに+し)ての設計【]慄は次 のr=な考慮に展づいてifなわJした∩ (a)発売に要する時間的条件 指定券の発売に要する時間は,酎よる庚申券発売より時間か力l かることはやむろ丁得ないれ 発売窓口に台帳を持りて発売するよ りヰ､短いことか ▲ノ′)の針女となる｡ tい 待合せ時間の許解 端同装置の処坪時間を決定するに､即二り,現在の技術い､ノしか L--J端后沖U]から出力までの処理時間を仮定して(約3()秒で1枚 発売と仮定した)この程度であれほ数人の待ち合わせか出る･⊥と ほ許容できると考えナ_二′､ 苛定は,旅客か忠一1に村して古土ランダムに到着するとの仮址 -ド均行列長さを3人とし七とき(1/＼の客の処理時間の3倍` 枯ら合j一つせる)1Rの処郷戸数ほ,別途計算によれほ1端境殺人 的50り件である.丁. =｢)地域的分散と能ネ 指定券類の発売で繁忙な窓rlと閑散な窓口か地域的に分布して いるが∴二れらの分布形を実績か仁)推定L,令発売量の約90%′な 直接窓口から予約できるように端局装匠を配置することにし′二′-7 このように端局を配置した場合,端局装置の平均能率は約70% てある｡ 二の場合,処理時間のシステムにおける配分を図示蘇ると弟4 図のようになるっ

る.システムの信頼性

国鉄座席予約の業務のようにトラフトノク密度の高い/ステムの 場合には,その信頼性が大きな問題となってくる(

システムの信頼性を論ずる場合に,機器故障を対象に論ずる場合

と誤りに対して論ずる場合とがある｡前者については機能が満たさ

れるか満たされないかで故障を定義することによ･つて,システムを

モデル化して計算を行ない,冗長度む付加すればいくらでも信酬ミ を上げることができるといわれている｡誤りの検出訂iEについても 同様に理論化が行なわれている｡しかしシステム設計の立場からみ

1024 _{昭和39年6月} 【 リ11., ノ､ 1..帖′ウ L 事 ｡三三+ ■.丘利 発1E輯 内惟 環■.』憶 外､± 爪､打 .‖.‖八 川J)

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守

方 式 シスナムの機能を維持するためには,国鉄職員に⊥る常肘呆寸(1l･ _央処理装掛 と巡付保′1:(端局装欝)の方式がとられることになる｢､ 一般的にほr水牛作業は機能維柑の役帥)をもつとさjLているれ MAR･S--101の場台ほリアノL_ク=､システムであるた捌こ,従来の電 J∴.汁粁機の保′､1=とほ異なりより即時性が要ノにさjt,-･刻も早くサー し二￣'∴む仲間する･∴とに意識を集中することが必要となってくる〔てノ〔 良系ろ.･も/)場子丁,サーービスを内二関することとその状態を保存して故 鼠たな追求するということほ,_オ盾した由をもつので,その調和に 一=､てこほ,`実績と熟練によるよF)ほかないと考えし■ノ才Lるr･.この面に -￣￣ノいてほ権田後の実績報告を朋子1三Lたい

8.緒

言 同鉄の座席一千約一二1テ∴ほ,昭和32年"事務近代化通信網調査研 兇委員会”に-い､て重′仁一ニく的に討議検討が行なわれて以来,諸先輩の 非′パ如こ大きな努力の架杭のうえに,直接にほ阪本種房先生を委員長 とする"肘軒予約通信系の研究委員会”の討論結果に基づいて,穂 坂衛先生のご指導を得て国鉄電気局,鉄道技術研究所自動制御研究 も 東京電気工事局,そのほか国鉄関係者多数と日立製作所コンピ ュータ事業部および通信機事業部の担当者の密接な協力の結果完成 したものである｡ここに深く感謝の意を述べさせていただく次第で ある｡ 参 老 文 _献 〔1)落合進,岸本利彦,高橋健策,清水三重二,小川茂二 座席予約 システム,鉄道通信第12巻12号,第13巻1∼6,8∼12号 し2)鉄道技術協会:座席予約通信系の研究報告書 (3) 日本国有鉄道仕様書電12800号 (4￣)穂坂衛,井上晴雄,安部城一:MARS-101における割込処理 8910

-94-方式,昭和38年度情報処理学会全国大会予講 日本国有鉄道仕様書電12801号 し￣1本国有鉄道仕様書電12811号 岸本利彦,清水三重二,小川茂,平子叔男:リアルタイム処理 系の交換方式の一例について,昭和37年度電気通信学会全国 大会予講 川崎義人:信煩性技術の現状,電気通信学会誌第47巻1号 鉄道技術協会:電子装置保守方式研究報告書 坂田龍範:新座席予約装置の保守体制について,鉄道通信 第15巻 第2号 ぷ二､