「鉄っぽい本12」は既に完売しており在庫はありませんが、「(前編)」の全文をQDATのWWWサイト
http://www.qdat.jp/
内「過去の作品を訪ねて」にて公開しておりますので、興味のある方はご覧下さい。
変調には幾つかの方式があります。古くから用いられていて代表的なのはAMとFMです。このAMとFMというのはラジオ放送のAM/FMと全く同じものです。
AMはAmplitude Modulationの頭文字で、日本語では振幅変調と訳されます。その名の通り電波の振幅、つまり大きさを、音声など乗せるべき信号に応じて変化させる事により信号を乗せます。
一方のFMはFrequency Modulationの頭文字であり、日本語では周波数変調となります。こちらは電波の周波数をごく僅かだけ変化させる事により信号を電波に乗せます。FMにはAMに比べ音質が良く、また、妨害や雑音に強いというメリットがあります。テレビ放送では音声信号をFMで、映像信号をAMで変調しています。
VHF帯以上の周波数帯で行われる無線通信では大半は変調方式はFMです。AMが用いられるのは航空無線のみであると言っても過言ではありません。HF帯以下の低い周波数帯ではAMやFMのほか、SSB(Single Side Band)という変調方式(説明は省略)をよく用います。
これらの変調方式の他に近年急速に普及しつつあるのがデジタル変調です。これは音声や映像などを一旦ゼロ／イチのデジタル信号に変換し、これを電波に乗せる方式です。 先に説明したAM/FM/SSBなどといった変調方式を総称してアナログ変調と呼ぶ事もあります。デジタル変調は更に様々な方式に細分化されますが、非常に専門的で筆者もよく解っていないので詳しい説明は省略します。
デジタル変調では送受信機の構成は非常に複雑になりますが、周波数の利用効率が高くなるというメリットがあります。そして、この方式では一般に暗号化したデジタル信号で変調を行うため、傍受する事が事実上不可能になるというメリットもあります。自動車電話・携帯電話は当初は変調方式がFMでしたが、数万円程度で市販されている受信機で容易に傍受出来るという事が問題となり、現在は全てデジタル変調となっています。
携帯電話は今は全てデジタル変調となりましたが、様々な通信・放送ではAMやFMなどといった古典的な変調方式がまだまだ使われています。しかし、放送においてはデジタル変調化に向けて移行が行われつつあります。鉄道において用いられる様々な無線通信においてもまた現状ではその大半は変調方式がFMとなっています。しかし、これらも将来的にはデジタル変調に置き換えられていく方向です。
単信方式においては送受信は必ず交互に行われます。もし、同時に電波を出してしまったら、双方とも電波を受信する事は出来ないため、通信は成立しなくなってしまいます。このため、いわゆる無線通信のイメージとして強い「どうぞ」などの合図とともに送受信を切換えるという通話スタイルとなります。
複信方式においては双方が送信と受信を同時に行う事により、電話のように双方が相手の音声を聞きながら同時に話す事が可能となります。また、送受信で異なる周波数を用いながらも同時通話を行わない方式もあり、これを明示的に半複信方式(Semi Duplex)と呼ぶ事もあります。
中小私鉄においては単信方式が用いられる事もありますが、JRを含め多くの路線では複信方式、または半複信方式を用いています。
前回述べた通り、通常通りの運行がされている限りは基本的な運行指示は信号保安装置により行われるため、列車無線の使用頻度はあまり高くはありません。平常時の列車無線の使用頻度は会社や路線によって様々です。しかし、事故、あるいはダイヤの乱れが発生すると様々な調整のため、頻繁な通話が行われるようになります。これに限らず、例えば忘れ物の捜索依頼など、様々な連絡にこの列車無線が用いられます。
列車の分割・併合を行う際の連絡用にこの乗務員無線を用いる場合もあります。
防護無線の信号を受信した列車は路線に関係なく強制的に停止させられるというものです。JR在来線の電車の運転台には赤い枠の付いたアクリル製カバーに覆われたいかにも非常用という感じのする赤い押しボタンがありますが、これが防護無線の発報スイッチです。この他に踏切に防護発報のスイッチが設置されているところもあります。
また、連絡に用いる無線のほか、列車が運転されている時間帯に保線を行う作業員の安全のために、列車の接近を通知するシステムも開発されています。
ホームワイヤレスとはその名の通り駅員、あるいは車掌がホームで案内を行うためのワイヤレスマイクです。
在来線及び私鉄の車両に搭載されている公衆電話は通常の携帯電話のシステムをカード式公衆電話とした物です。同一の機器は高速路線バスにも搭載されています。従って、トンネル内など携帯電話の基地局からの電波が届かない所では使えません。
新幹線では自動車電話が登場する前から公衆電話が設置されています。こちらは自動車電話・携帯電話とは全く異なった、新幹線専用のシステムとなっています。外部から新幹線車内への呼び出し・接続も出来るようになっています。
鉄道車両は鉄やアルミなどの金属で出来た箱ですので、電波はかなり通りにくいものです。車内でもラジオを聴く事が出来るよう、最近製造された車両の多くには車内へ向けてラジオ放送の電波を中継する装置が搭載されています。
放送局からの電波を受信するためのアンテナは車外に設置されています。JR東日本209系などでは屋根にあるアンテナがかなり目立っていますが、クーラキセ内に設置する車両もあります。ここで受信した信号を増幅し、車内のアンテナから再送信します。
車内に向けて電波を発射するアンテナは、周波数の高いFM放送用は妻面の配電盤内部に設置するというのが多いようです。これに対して周波数の低いAM放送用は手すりを車体から絶縁し、これをアンテナと兼ねるようにするというのが一般的です。
最近急速に家庭内で普及しつつある無線LANを旅客サービスとして車内で使えるようにしたものです。
現在のところはまだ実証実験段階であり、成田エクスプレス、小田急ロマンスカー及び京浜急行で実験が行われました(本書の発行時点ではいずれも実験は終了しています)。 一般的な無線LAN(IEEE802.11b)を使用しており、ノートパソコン及び無線LANカードを持ち込む事により車内からインターネットへの接続が行えます。なお、車両から地上への接続は成田エクスプレスでは携帯電話のシステム(FOMA)を用いました。
将来的にはこのようなシステムが多くの車両に設置され、車内からのインターネット接続が一般的になるのかもしれません。
幾つか紹介しましたが、上で挙げたシステムが鉄道において使われている無線の全てではありません。また、比較的最近に新しく採用された無線システムの大半が旅客サービスのためのシステムであるという事もお解り頂けたと思います。
コラム：『車内での携帯電話のご使用は、心臓ペースメーカー等の医療用電子機器に影響を与える恐れがありますので、電源をお切り下さるよう、お願い申し上げます。』携帯電話の普及に伴い、ここ数年電車の車内で携帯電話の使用に関するアナウンスを非常によく耳にします。当初は「車内での携帯電話は周りのお客様のご迷惑になりますので、ご遠慮願います」というマナーに対するアナウンスが多かったのですが、最近は上記のような「心臓ペースメーカー」絡みのアナウンスが多いように思われます。しかし、よくよく考えてみると色々と疑問を感じさせられるアナウンスです。例えば、「電源が入っていても会話していなければ良いのではないか」「通話はダメでも、メールは構わないのでは」などという疑問が出てくるのではないでしょうか。まず、携帯電話が発射する電波が心臓ペースメーカーに与える影響ですが、これに関しては実はよくわかっていません。ペースメーカーは非常に微小な電力で動作するように作られているため、携帯電話が発射する電波により影響を受ける可能性があります。実験レベルで「ごく一部のペースメーカーにおいて、数十cmというごく近距離から電波を発射した場合に、影響を受ける可能性がある」という程度であり、これまでに車内での携帯電話の影響によりペースメーカーが誤動作したという報告は入っていません。 携帯電話の端末は、通話をしている時だけ電波を発射していると思われている方が多いようですが、実際は地上にある基地局との接続を保つため、電源が入っている間は常に電波を出し続けています。また、基地局からの電波の強さによって発射する電波の強さを自動的に制御するようになっており、基地局からの電波が強ければ発射する電波を弱くし、逆に基地局からの電波が弱ければ発射する電波を強くするようにしています。基地局からの電波が全く届かない地下などでは近くの基地局を求めて最大出力で電波を出し続けます。従って、携帯電話は圏外にいる時にバッテリの消耗が多くなります。 鉄道会社やアナウンスを行う乗務員もこれらに関して理解が正確でないという事が様々な誤解を招いている原因なのではないかと個人的には思ってしまいます。しかし、これに関して延々と詳しく車内放送をされたらそれはそれでうっとおしいでしょうし、難しいところです。 これに対する対応もまた各社さまざまであり、京王電鉄では優先席付近では携帯電話の電源を切るよう案内しており、東急電鉄では偶数号車では電源を切り、奇数号車ではマナーモードにしておくこととしています。 |
またも完結しませんでした。詳しい方にはかなり物足りない文章であるとは思いますが、鉄道で使われている無線についてごく基本的な事を紹介するという事を 目的にしたかったので、システムの詳細や具体的な周波数などに関しては敢えて書きませんでした。ご了承願います。
次回は最終回として鉄道無線でのハードウェアに関して書けたらと思っています。