東京圏輸送管理システム
導入の経緯
日本国有鉄道（国鉄）からJRにかけての運行管理は駅中心の「駅てこ（転轍機）扱い」が中心で、各種規程なども駅での運行管理を想定して構成されていた。すなわち駅は駅長の管轄下にあり、乗務員は駅長権限で制御される場内・出発信号機などで与えられる条件に従い、駅間は完全に乗務員のみの判断で運行できる（当時は列車無線もなかった）。指令は指令といいながら列車の在線位置をつかむ設備すらなく、各駅との電話でのやりとりを基に運行状況を把握し、駅の後方支援を行いながら全体的な輸送管理の調整や方向付けを行うというものであった。当時は風・雨による運転規制なども駅長権限で行われていたのである。しかし近年、災害はもとより、高密度化された運行が行われ、地震や風などの災害対策、駅間での事故などに対して迅速な判断・処置が求められるようになった。一方、国鉄末期に急速に導入された列車無線の整備で、指令と乗務員が直接会話して情報を得たり、処置のアドバイスをするケースが増え、指令は徐々に情報の集約と判断拠点としての性格が強くなっていった。一方、閑散線区においては列車本数が少ないことから「駅梃子扱い」を各CTCセンターで一括統合で行う列車集中制御装置 (CTC) とそれをプログラム化した自動進路制御装置 (PRC) が導入され、駅要員の合理化と指揮命令系統の一本化が図られるようになった。首都圏ではPRCが埼京線に導入されたのを皮切りに、京葉線にも導入されている。
指令の「情報の集約と判断拠点」、「駅要員の合理化」というのは、ある意味理想型ではあったが、当時のPRCの技術ではCPUの処理能力が追いつかず、また運転整理も特殊なキー操作を必要とするなど、必ずしも使い勝手の良いものではなかった。運行管理上、情報の迅速な入手が必要な首都圏の運行管理が旧態依然の「駅てこ扱い」で残る結果となり「判断拠点」といいながら在線表示もなく、情報の収集は駅との電話と列車無線だけが頼りであり、早急な対策が望まれていたのも事実である。
ATOSは東京圏の超高密度運行に対応するために、従来のCTCおよびPRCなどを発展・統合させた輸送管理システムである。都内にある東京総合指令室（列車無線の呼出名称は東鉄指令「とうてつしれい」）と沿線の駅や車両・乗務員基地などの間を光ファイバーによる高速ネットワークで結合させた「自律分散型輸送管理システム」である。メリットとしては従来のCTC・PRCがいわば「中央集中型」のシステムであったのと対照的に、駅の進路構成は中央装置から事前に配信されたダイヤデータを基に「駅装置」で行うため、中央装置障害時でも、最低限「駅装置」の機能を保つことができれば全線で運行不能に陥る事態が防げるなど冗長性が高いこと、また基本的に各駅の駅PRC装置で進路制御を行うため新宿駅や八王子駅など大規模な停車場の進路制御も自動化できること、各現業機関がネットワークで有機的に結合されているので関係社員が情報を共有できる事、オフコン・パソコンなどの汎用機器の大幅な導入でコストダウンが図れることなどが謳われた。輸送障害時の運行整理も、特殊なコマンド入力やキー操作を廃し、ダイヤ画面上での直観的なマウス操作が可能になり、イメージがつかみやすく、指令員の入力内容が自動反映されて、指令員の負担を軽減できることや、復旧の迅速化などにも寄与することを期待されて、ATOSは鳴り物入りで導入された。
ATOSの導入当初は、度重なるシステム障害や輸送障害時の運転整理能力の低さを露呈し、1998年から1999年にかけて発生した東京圏のJR各線、特に中央線快速の運行トラブルの一因となってしまった。他の大手私鉄などが各路線に特化した専用システムを導入したのに対し、JR東日本は十分なシミュレーションを行わずに汎用システムを導入したこと、不自然なイントネーションのアナウンスが乗客の不満を買ったことなどが問題点として指摘された。その後、JR東日本はATOSのプログラムの見直しなどの改良を行った上で東京圏の各路線に拡大して導入した。
乗客が実際に触れるATOSの機能としては行先・種別などの詳細な案内表示や自動放送などがあり、従来の案内システムからの変化を感じ取ることができる。また、導入対象外のエリアでも電子連動化により、ATOSと同等の旅客案内が使用されているケースもある（木更津駅、仙台駅など）。これを「スタンドアローン」という。
構成
ATOSは大きく3つの装置に分けて構成されている。
線区共通中央装置
導入線区に共通して使用するものでシステム監視・設備指令などシステムの中核となる装置を有するほか、計画ダイヤ管理装置を有し導入線区全ての計画ダイヤが保存される。また旅客指令もここで行う。
線区別中央装置
導入線区ごとに使用するもので、実施ダイヤ管理装置・輸送指令卓などを有する。運行ダイヤを計画ダイヤ管理装置から受け取り進路制御など輸送管理を行う。
駅装置
導入線区の各駅毎に設置されるもので、システム端末・電子連動装置・発車標や自動放送装置を制御する旅客案内装置などを有する。線区別中央装置から受け取った情報を元に進路制御・旅客案内などを行う。
ダイヤ管理機能
走行する全列車の運行ダイヤを臨時・試運転・回送・貨物列車などを含め一括で管理する。運行ダイヤはダイヤグラムで表示することができる。列車に遅延等が出た場合の情報を把握することができ、ATOS導入線区同士であれば互いの乗入列車の遅延時間等を共有できる。
運転整理機能
列車に遅れなどが生じた場合に、時刻調整や発着順序変更など行う。ダイヤグラムでの「スジ」を操作する感覚で変更ができる。変更があった場合は即座に各駅装置に送られ、旅客案内装置などにも反映される。
駅の進路制御機能
運行ダイヤに基づいて、ポイント・信号機の制御を自動で行う。また列車の在線位置も表示できる。
駅の旅客案内機能
運行ダイヤに基づいて、列車の種別・愛称・発車時刻・行き先などを駅に設置されている発車標・自動放送装置等で構成される旅客案内装置より行う。駅の設定よっては遅れ時分・列車の現在地を表示できる。ダイヤが大幅に乱れた場合は駅の設定により発車時刻が表示されなかったり、「JR」しか表示されないことがあるが、種別・行き先・発車順序など最低限の情報を提供できる。
一部の臨時列車では発車標に「JR」しか表示されない場合が多いが、駅の操作により愛称などを表示できるようになった。その他にも首都圏で輸送障害が生じている路線がある場合はJR・私鉄・地下鉄を含めその情報を表示できる。
なお、ごく一部ではあるが発車標・自動放送装置が設置されていない駅も存在するものの、列車の運行に支障はない。
保守作業管理機能
ATOSでは線路閉鎖などの保守作業の管理をATOSのシステムで直接管理している。現場作業員が保守作業の着手・終了を携帯端末上で直接行い、システムでは保守作業を行う区間の列車運行状況・運行計画から保守作業の許可・拒否を判断する(指令員の判断で拒否することも可能)。保守作業中は作業区間への列車進入ができないよう信号制御されるため、指令員の保守作業失念や保守作業現場への列車誤進入を防いで安全性を向上させている。また保守用車の進路制御を作業員が持つ装置で行うことで利便性を向上させている。
出発時機表示器
列車の運行間隔の調節や運転抑止時などの指示は、通常は無線や係員から配布される運転通告券で行うが、無線を介した場合では該当列車に情報が伝達されるまで時間を要する場合があり、通告券は配布に係員を要する。出発時機表示器はこれらの指示を表示し、列車の乗務員や駅係員に直接情報伝達を行う（無線を介した指示と併用）。運転関係で一般人が唯一目にすることができるATOS特有の設備となっている。ただし運転本数があまり多くない区間には設置されない。また設置末端駅では運行形態によっては片側のみの設置もあり、例として高尾駅では電車区間である上りのみに設置され、列車区間となる下り側には一つも設置されていないことが挙げられる。出発時機表示器が全く設置されていない区間は中央本線（相模湖駅 - 甲府駅間）、五日市線、東海道本線（早川駅 - 湯河原駅間）、常磐線（神立駅 - 羽鳥駅間）、宇都宮線（自治医大駅 - 那須塩原駅間）、高崎線（深谷駅 - 神保原駅間）、川越線（西川越駅 - 武蔵高萩駅間）である。これらの区間では、出発時機表示器設置区間よりも運転本数が少ない。