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A・Bタイプ列車無線自動録音システム


このページでは、私が作成した「列車無線自動録音システム」について説明します。
このシステムは、三才ブックスのラジオライフ誌'95年3月号に掲載されました。
その時の投稿文を若干修正してページとしました。

1.はじめに

 山形新幹線の開業により奥羽本線(山形線)区間内列車無線の
形態が大きく変わりました。いままでは電車やディーゼルカーの
他に機関車で牽引する客車列車,貨物列車が走っていましたので
Ctype無線が使用されていましたが、山形新幹線開業により
車両全てが電車化されたと同時にA・Btype無線に移行し、
指令やJR電話に直接接続され、完全に電話のように会話できる
システムが導入されました。

 この区間にA・Btype列車無線が導入された事を開業前に
気がついていました(ラジオライフ誌・・・以下RL誌と省略・・・
’92年10月号の鉄道無線のひろばを参照)ので、開通初日は
受信機を持って沿線を飛び回っていました。さすがに初日だけあっ
て結構通話がありいろいろ受信でき、早速非常ブレーキ作動のト
ラブルの通話まで聞けたというハプニングもあったのですが、そ
の後落ち着いてしまうと通話量が少なくなってしまい、通話を受
信したいと思っても受信できず悔しい思いをしていました。

 またどんな時でも常時受信を続けるわけにもいきませんので、
もしなにかがあっても(期待しているわけじゃありませんが。)
その通話を必ず聞くことが出来ないのでは面白くありません。
(この悔しさに追い打ちをかけたのが、RL誌’92年11月号
の同コーナーに掲載された佐藤さんの投書です。この顛末は後ほ
ど紹介します。)

 そこで空線信号に連動しテープレコーダ動かすことにより自動
録音するシステムを設計・製作し92年12月より稼動し多数の
通話(93年11月現在で90分テープで30本以上になります。)
を録音する事に成功していますので紹介します。
 なおこのシステムは列車無線だけではなく空線信号としてトー
ンが送出されている電話システムであれば他のものにも適用可能
です。

写真1.システム外観

2.システム構成

 図1に本システムの構成、写真1にシステムの外観を示します。
 指令(基地)側の周波数にセットした受信機の出力に空線信号
を検出するトーンディテクタを接続し、その出力で空線信号受信
時にOFFになるようSSR(ソリッドステートリレー)を制御
します。
 SSRでAC電源を制御したテープレコーダをタイマ録音状態
にセットしR,Lの入力端子に基地側,列車側それぞれの受信機
の出力を接続します。

 以上のような構成において、通常は空線信号のトーンを検出し
テープレコーダのAC電源はOFFとなっています。(待機状態)
 通話が始まると空線信号のトーンがなくなり、テープレコーダ
にAC電源が供給されます。タイマ録音にセットされたテープレ
コーダはAC電源が供給されると録音が開始されますので、この
時に受信機からの出力すなわち通話が録音されます。
 通話が終ればまた空線信号が表れますのでAC電源がOFFと
なりテープレコーダは録音を中止します。

 このように空線信号を検出しテープレコーダを連動させること
でテープのある限り通話を自動録音できるわけです。


3.回路及び使用機材・部品

 図1に本システムの構成、図2に詳細回路、写真1にシステム
の外観、写真2に基板の外観を示します。
 まずBtype無線を受信できる受信機が必要です。2台あれ
ば指令側と列車側同時に受信できるわけですが、1台しかないの
なら基地側だけでも構いません。
 私は感度の悪いFRG−965を指令側、MVT−5000を
列車側に使用しました。

写真2.基板及びSSRの外観
 トーンディテクタはシグネティクス社(現在ではフィリップス社
に吸収されています。)のNE−567(私はセカンドソース
品であるローム製のBA1604で代用)を使用した一般的なも
のですが、トーンの検出周波数を空線信号のトーンの周波数に合
わせ、NE−567の出力をトランジスタで反転し、トーンが
ない時にSSRがONになるようにします。

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※NE567のデータシートは、フィリップス社のページを
参照下さい。(英文です。)
但し、データシートを見るにはAdobe社のAcrobat Readerが必要です。
フィリップス社
「Quick Search」の欄に"NE567"と入力して「Go」ボタンを押せば
検索結果が表示されますので、「Found 1 Product Information Pages (PIP)」
とある欄の「INFO」ボタンを押すと詳細が表示されます。
「Datasheet」という欄に「Download PDF」というリンクがあるので、
ファイルをローカルディスクにダウンロードして下さい。

※Adobe社のAcrobat Readerは、Adobe社のホームページから
ダウンロードできます。
アドビシステムズ
同ページに「Get Acrobat Reader」というボタンがあるので、その
ボタンから指示に従ってダウンロードし、インストールして下さい。
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 なお検出するのにある程度の入力レベルが必要なので、受信機
のスピーカ出力にNE−567の入力を接続します。
 トーンの周波数は回路内のVRの調整により行いますが、回路
の定数について注意点がありますので後ほど説明します。
 回路の電源は別に用意してもいいのですが、私はFRG−96
5の8V出力を使用しました。

 SSRはオムロンや松下などの制御機器メーカー製が入手でき
るはずです。ここにリレーを使用する方法もありますが、トラン
ジスタ1本でACを制御するリレーを動かすのもつらいし、接点
のチャタリングで負荷すなわちカセットデッキにサージが引加さ
れるのもいやなので、ゼロクロススイッチングが可能なSSRに
しています。

 テープレコーダですが、一般的にはカセットデッキ等を使用す
る事になると思いますが、特殊で苛酷な使い方をしますのでその
選択には、性能面などでいくつか注意点があります。


4.回路の動作

 通常は空線信号のトーンをNE−567が検出し出力がLOに
なりますので、567の出力に接続したトランジスタはOFFで、
SSRがOFFになりますのでテープレコーダのAC電源はOF
Fになります。
 通話が始まり空線信号のトーンがなくなると、NE−567の
出力はHIGHになるのでトランジスタがONし、SSRがON
しますので、テープレコーダにAC電源が供給されます。


5.システム製作上の注意点

 システムを設計・製作した経験から注意しなければならないと
感じた点を紹介します。

5−1.トーン検出部の安定性

 NE−567を使用したトーンデコーダが安定性が良くないと
いう話を聞きますが、大抵の場合周波数を調整する可変抵抗の抵
抗値の設定に問題があります。

 欲張って可変範囲を広くとろうと、固定抵抗の値を小さくし可
変抵抗の値を大きくすると、可変抵抗の回転角あたりの抵抗値の
変化量が大きくなり最適な調整ができなくなるばかりかちょっと
した接触の変化による抵抗値の影響が大きくなる為に、安定性が
なくなります。この事は、可変抵抗に多回転型を使用したとして
もです。(普通の物よりはずっとましですが。)

 従って調整の結果ある程度目標値がわかってきたらなるべく大
きい値の固定抵抗となるべく小さい値の可変抵抗の組み合わせに
変更します。

 調整においては、抵抗を大きいほうから可変してONする点と
抵抗を小さいほうから可変してONになる点のほぼ中間になるよ
うにします。普通の可変抵抗において、2つの点が可変抵抗上の
角度の90度以上、多回転型なら回転数の2から3割以上の角度
があるようなら十分安定した動作が得られるでしょう。可変抵抗
を可変した範囲に2つの点がない場合は固定抵抗の大き過ぎまた
は小さ過ぎまたは可変抵抗の小さ過ぎが原因です。その場合は抵
抗の可変範囲などを考慮して抵抗を交換してみて下さい。

 私の回路の定数は手持ちのごく普通のフィルムコンデンサと普
通の抵抗(一応誤差5%品ですが)と普通の可変抵抗の組み合わ
せであり、その定数もあり合わせで決定したものでなので追い込
みが十分とはいえませんが、現在の定数に変更してから冬期,夏
期を含め10箇月以上たちますが再調整無しで問題なく動いてい
ます。

5−2.テープレコーダの選択

 今回のように、いつ通話が始まるかわからないものを24時間
常時待機で使用するという特殊な使い方を行いますので、使用す
るテープレコーダの選択には注意が必要になります。このシステ
ムを運用?した経験からその注意点を述べます。

(1)立上り時間
 今回のシステムは、AC電源制御でのタイマ録音にて制御する
方法としましたのでタイマ録音が可能な物である事は絶対条件で
すが、電源ONから録音開始までの立ち上がりの早い物がいいの
はいうまでもありません。タイマ録音モードでAC電源供給から
録音が開始されるまでの遅れは、機種(メーカ?)によりだいぶ
違いがあるようです。1秒以内で立ち上がるものが理想ですが、
実際には回転の安定を待つせいか3〜5秒くらいかかるようです。

 リモコンが使える物ならデッキの電源を入れたままにし,リモ
コンからデッキを制御する方法が考えられます。これならば録音
時の立ち上がりが早いので頭切れが少なく良いのですが、デッキ
タイプのテープレコーダではこの状態で常時モータが回転してい
る為モータの寿命を縮める結果になりかねませんので注意が必要
です。(もちろんブラシレスモータを使用しているものならこの
心配はいらないわけですが。)

(2)スタンバイ時のヘッドの状態
 今回のような用途では、いつ行われるかわからない通話を待つ
わけですから、スタンバイ状態(AC電源が切断された状態)が
長く続きます。従ってAC電源が絶たれた時点でヘッドが戻る機
構のデッキが必要です。スタンバイ時にヘッドが戻らない物を使
用すると、ピンチローラを変形させてしまいワウフラッタがひど
くなる恐れがありますし、テープとピンチローラがくっついてし
まいテープを巻き込んでしまうトラブルが起こる可能性があるか
らです。
 まともなデッキなら配慮されているので心配ないのですが、特
に安物のラジカセの場合は電源がONからOFFした時に、ヘッ
ドが戻らない物があるようです。

 ワウフラッタの小さいテープレコーダで録音すれば、DTMF
デコーダを接続してJR電話に接続する時に使用されるDTMF
音から電話番号を読み取る事も可能です。ですからピンチローラ
には負担をかけないように注意が必要となります。

 また同じ理由でボタンと連動して機械的にヘッドを動かす方式
のテープレコーダを使用しモータの電源をON/OFFする事で
制御する方法もお勧めできません。ただし一番安上がりな方法で
予算が1桁減るかもしれないほどです。壊れても惜しくない物を
使うのでしたらこの方法でも良いでしょう。

(3)モータ数
 モータ数の少ないテープレコーダを使ったほうがテープをメカ
に巻き込ませる心配が少ないでしょう。モータ数の多いものは電
源の入り切りが頻繁になるとタイミングによってはモータを制御
する回路が誤動作しテープがたるんでしまうことがあるからです。

(4)オートリバース機
 オートリバースタイプのテープレコーダを使用する場合は電源
が切れても方向を覚えている物である必要があります。

(5)動作音
 線路等の補守作業が深夜に行なわれる為、深夜でも通話が行な
われます。従って寝室にシステムを置く場合は動作音の少ない物
を使用しないとうるさくて眠れないという事態になりかねません。

(6)テープイジェクト機能
 CPU制御のデッキだとテープをイジェクトするのに電源を必
要とする物があります。本システムで使用する場合、電源が制御
されている関係で、この方式のデッキだとテープ交換に支障があ
ります。できればメカニカルにイジェクトするデッキが良いと思
いますが、もし電気的にイジェクトするタイプのを使用する場合
はSSRに並列にスイッチを付ける対策を施せばよいでしょう。

(7)その他
 また電源切断時に録音回路を遮断する回路が入っている物が良
いでしょう。これがない物だと録音終了時にブチッというノイズ
が入ったり、回転に伴って音の周波数が変化して後で聞く時につ
らいものがあります。


(8)実例
 初めTEACのV−850Xというデッキ(写真1に写ってい
るデッキ)を使用していました。
 立ち上がりがちょっと遅いけど作動音もそれほどうるさくなく
まぁまぁだったのですが、オーディオ用にメインに使用している
た3ヘッドデッキなのでオーディオが楽しめなくなるし、新品で
購入した物なのでもったいないのと、このシステムを運用した当
初デッキ内部のICを飛ばしてしまったり、度々テープを巻き込
むトラブルがあったり、電源を入れないとテープをイジェクト出
来ない物でしたので代わりを探していました。

 押し入れにVICTOR製のKD−A5Rという古いデッキが
あったのを思いだして交換しました。しかしこれがヘッドをプラ
ンジャで駆動するタイプで、作動音が大きかったので家内から苦
情が発生しました。

 なんとかしなければと思っていたら、AIWA製のFX−7と
いうミニコン用と思われるデッキが中古で500円で出ていたの
を見付けました。あまりの安さに駄目で元々と思いつつ買ってき
ましたら完動でした。入出力端子がDINの5ピン端子でしたが
すぐ判別でき、実際に使用した所立ち上がりもまずまずで、作動
音もさほどではなく、デッキの大きさが今までの物より小さいの
で、受信機を入れているラック内を整理し押し込み、現在はこれ
に落ちついています。


6.運用の結果から

 タイマー録音モードなので頭が少々切れるのですが、電話的な
通話がなされるのでほとんど問題ありません。(と言っても最初
に行われる列車番号の通話が録音できていない事がよくあります。
デッキの立ち上がりが速ければこのような事も減るはずですが、
次の問題がありますので完全とはいきません。)
 また何をする為の信号か解りませんが、回線が接続した状態で
空線信号と同じ周波数のトーンが送出されるのです。これを受信
すれば当然録音が停止してしまいます。対策として一度立ち上がっ
たらタイマで何秒か保持するような回路が必要かも知れません。

 実際に記録された通話内容を紹介したい所ですが、多くの事件
事故があったり,山形新幹線のシステムの裏側などいろいろな事
が判ってきましたので、長くなりますので別の機会にしたいと思
います。


7.山形新幹線用列車無線システム解析に関するいいわけ

 実は山形新幹線が開業するかなり前からBtype6chの電
波の存在に気がついていたのに、当時(1991年版)の「周波
数帳」では「JR列車無線」とあるだけでBtypeは5chま
でしか書いてなかったし、従来この区間はCtypeが使用され
ていたので、まさかここが「山形新幹線」用であるとは夢にも思
わずにいたことです。

 これが判っていたら試運転時の通話も聞けたのではないかと、
悔しくてなりません。でも過ぎたことですからあきらめるしかあ
りませんね。
 これを教訓に頑張っていただきたいのは着工が決まった秋田新
幹線沿線の盛岡−秋田間の方です。ぜひ工事関係の通話(私は受
信に失敗していますが、Ctype以外にも構内入れ換え用の3
65MHz帯を使用している可能性が高い)を含め試運転,開業
とレポートをお願いします。

・・・その後の調査で、秋田新幹線も山形新幹線と同じ周波数が
使用されている事が判明しています・・・


 さて開業直前になって「アクションバンド手帳」のほうにBt
ypeが8chまである事が掲載されていたのに気が付き急いで
’92年5,6,7月号の3枚の投稿はがきを使って投稿した結
果、RL誌’92年10月号の鉄道無線のひろばで紹介していた
だきました。そして初めに書いたように開業当日はいろいろな通
話を受信でき推理が当たったと喜んでいました。

 そして開業の次の日、会社の帰りに「つばさ」に”試乗”し車
内でサーチを試みました。この時は車内の公衆電話が新幹線と同
様なシステムではないかと考え400MHz帯からチェックしま
したが、あるはずの公衆電話の通話周波数がみつかりませんでした。
 これもしばらくするとしっぽが見えてくるもので山形までの通
勤中ワッチを重ねているうちにみつかったのがイメージでした。
結果的には自動車電話だったのですが、受信したのがイメージで
も制御信号を聞けばそれだという事はすぐ解りました。

 その日確認の為に駅の駐車場で車に積んだFT−4700とR
Z−1で自動車電話の固定局と移動局の周波数帯を同時にサーチ
をかけた所、いかにも列車内だぞという音のする信号が新幹線が
目の前を通過する時にその強さが最も強くなるのが確認でき、山
形新幹線の無線システムが東北新幹線の物とは全く異なると認識
したのです。(後で解ったのですが、車内の電話機の所に自動車
電話である事がはっきり書いてあったというおそまつな話でした。)

 また地元で、関係者の講師による山形新幹線に関する講演を聞
く機会があり、その席上で無線を福島で切り替えているとの話が
あり、その認識は推測から確実なものであると変わっていきまし
た。

 ところが、RL誌’92年11月号の鉄道無線のひろばに掲載
された”受信を繰り返しているのですが、なかなか聞こえてきま
せん。東北新幹線の無線システムをそのまま導入していることが
考えられます”という佐藤さんの投書が目に止まったのです。

 私はその可能性を真っ先に疑いその考えが完全に崩れたと認識
した所だったので、疑われた事が本当に残念だったのです。(ま
して地元県内の方だったので余計です。)
 余談ですが、こんな時に某AB誌に”山形新幹線”をコケにし
た記事が掲載され完全に頭に来たので苦情の便りをいれたという
事件もありました。(この結果、謝罪の記事が掲載されたのです
が、最近またそれに対するリプライ?の記事を認識不足の状態で
掲載され、またまた切れた私はまた説明分を作るはめに・・・)


 さて公衆電話が自動車電話を使用している事が判明しました。
そうなると列車本数も少ないし業務用の通話だけではフル規格の
新幹線ほど通話量がない事になり、新幹線と同じシステムはコス
ト的にあり得ない事から、まずこの事実を報告せねばと思い、つ
いでにせっかく解った山形駅構内のワイヤレス波と共に投稿した
ら12月号の微弱電波の世界のコーナーでワイヤレス波だけが紹
介されていたのでちょっとがっかりでした。
 さらに’93年1月号の鉄道無線のひろばで400MHz帯の
新システム説まで出され(しかもこの方も地元の方だった。)
完全に落ち込んでしまいました。

 このままではいけないとこのシステムを製作し、ワッチや今ま
で入手した情報をまとめ、試作車両内部の写真や駅構内のアンテ
ナの写真を添えて投稿した結果が’93年5月号の記事で紹介し
ていただいた内容です。
(ただ、150.97MHzの無線機と明記したはずの無線機の
写真がB・Cタイプと紹介されてしまったのには参りました。
福島でのやまびことの併合時に使用されるものなので運転席から
すぐ扱える場所にあるのは当然であるはずなのですが。)

 このシステムを製作した結果、その後多数の通話の受信に成功
しましたが、テープのある限り聞き逃がしがなく録音できました。
こんなにうまく行くとは思わなかったのですが、これなら他の無
線にも応用すれば面白いのではないかと、せっかくなので紹介し
ようと今こうしてキーボードに向かっています。

 また応用編として普通の単信方式の無線の通話をスケルチ信号
でリモート制御することで録音する実験も行いましたらまずまず
のようです。普通の無線を受信するにはこちらのほうが良いわけ
ですが、長くなりますので別の機会に紹介したいと思います。


8.最後に

 日に一度行われるかしれない通話を受信機の前でじっと待って
いる事はまず不可能です。ですからそんな通話を楽しみにしてい
る方にはこのシステムはお勧めです。
 ただし受信機とテープレコーダが何台あっても足りないという
事態にならない事をお祈りします。(今の私がそうです。)


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'98/12/15新規作成