サイレン（警報）

サイレンは大きな音を出す装置です。民間防衛サイレンは固定された場所に取り付けられ、自然災害や攻撃を警告するために使用されます。サイレンは救急車、パトカー、消防車などの緊急サービス車両で使用されます。一般的に機械式と電子式の 2 つのタイプがあります。

多くの消防サイレン（ボランティア消防士の招集に使用）は、竜巻や民間防衛サイレンとしても機能し、差し迫った危険を地域全体に警告します。ほとんどの消防サイレンは、消防署の屋根か消防署の隣の柱に取り付けられています。消防サイレンは、政府庁舎の上や近く、給水塔などの高い建造物、および音響カバー範囲を広げるために町中に複数のサイレンを分散させるシステムにも取り付けられます。ほとんどの消防サイレンは単音で、シャフトにローターが取り付けられた電動モーターによって機械的に駆動されます。一部の新しいサイレンは電子駆動スピーカーです。

消防用サイレンは、しばしば消防笛、火災警報、または消防ホーンと呼ばれます。消防用サイレンの標準的な信号法はありませんが、消防士に火災の場所を知らせるためにコードを使用するものもあります。消防用サイレンとしても使用される民間防衛用サイレンは、火災信号として「高低」信号を交互に鳴らす場合が多く（多くのヨーロッパ諸国の緊急車両と同様）、または攻撃信号（ゆっくりとした悲鳴）を通常 3 回鳴らします。これは、標準的な民間防衛信号である警戒信号（一定音）と速い悲鳴（速く揺れる音）と一般の人々を混乱させないためです。消防用サイレンは、正午に 1 日 1 回テストされることが多く、正午サイレンまたは正午の笛とも呼ばれます。

最初の緊急車両はベルを使用していました。1970 年代に 2 音エアホーンに切り替えましたが、1980 年代には電子ホーンに取って代わられました。

1799年より少し前、スコットランドの自然哲学者ジョン・ロビソンがサイレンを発明した。^[3]ロビソンのサイレンは楽器として使用され、具体的にはオルガンのパイプに動力を与えた。ロビソンのサイレンは空気圧チューブを開閉するコックで構成されていた。コックは車輪の回転によって駆動されていたようだ。

1819年、改良されたサイレンが開発され、シャルル・カニャール・ド・ラ・トゥール男爵によって命名された。^[4]ド・ラ・トゥールのサイレンは、空気圧チューブの出口に同軸に取り付けられた2つの穴あきディスクで構成されていた。1つのディスクは固定されており、もう1つのディスクは回転する。回転するディスクは、固定ディスクを通る空気の流れを定期的に中断し、音を発した。^{[5] [6]}ド・ラ・トゥールのサイレンは水中でも音を出すことができたため、^{[7]ギリシャ神話の}サイレンとのつながりを示唆し、彼がこの楽器に付けた名前が付けられた。^[8]

現代の機械式サイレンのほとんどは、ディスクの代わりに、長さ方向に平行なスロットを備えた2つの同心円筒を使用しています。内側の円筒が回転し、外側の円筒は静止しています。加圧された空気が内側の円筒のスロットから流れ出し、次に外側の円筒のスロットを通って逃げると、流れが定期的に中断され、音が発生します。^[9]最も初期のサイレンは、1877年から1880年にかけて、トリニティハウスのジェームズ・ダグラスとジョージ・スライト（1859年 - 1934年）^[10]によって開発されました。最終バージョンは、1887年にスコットランドのクライド湾にあるアイルサクレイグ灯台に初めて設置されました。^[11]商用電力が利用可能になると、サイレンはもはや外部の圧縮空気源ではなく、サイレンの内側の円筒に組み込まれた単純な遠心ファンを介して必要な空気の流れを生成する電気モーターによって駆動されるようになりました。

サイレンの音を方向付け、出力を最大化するために、サイレンにはホーンが取り付けられていることが多く、これによりサイレン内の高圧音波が屋外の低圧音波に変換されます。

火災現場にボランティアの消防士を呼ぶ最も古い方法は、消防署の屋上か地元の教会の鐘楼に設置されたベルを鳴らすことだった。電気が利用できるようになると、最初の消防サイレンが製造された。1886年、フランスの電気技師ギュスターヴ・トゥルーヴェは、電気ボートの静かな到着を知らせるサイレンを開発した。初期の消防サイレン製造業者2社は、1905年に早くも「デンバー」サイレンを製造したウィリアム・A・ボックス・アイアン・ワークスと、最初のデュアルトーンサイレンであった、どこにでもあるモデル「M」電気サイレンを製造したインターステート・マシン社（後のスターリング・サイレン火災警報会社）だった。消防サイレンの人気は1920年代までに高まり、フェデラル・エレクトリック・カンパニーやデコット・マシン・ワークスを含む多くの製造業者が独自のサイレンを製造した。 1970 年代以降、消防署がポケベルを利用できるようになったため、多くの地域では消防サイレンが廃止されました。ポケベル システムのバックアップとして、今でもサイレンが残っています。

第二次世界大戦中、イギリスの民間防衛隊はサイレン網を使用して一般市民に空襲の差し迫りを警告しました。1 回の音は「警報解除」を意味し、連続した音は空襲を意味します。

空気圧サイレンは自由気鳴器で、穴の開いた回転ディスク（チョッパー、サイレンディスク、またはローターと呼ばれる）で構成され、穴の間の素材がユニットの外側の固定穴（ステーターと呼ばれる）からの空気の流れを遮ります。回転ディスクの穴が交互に空気の流れを妨げたり許可したりすると、圧縮された空気圧と希薄な空気圧が交互に発生し、つまり音が発生します。このようなサイレンは大量のエネルギーを消費する可能性があります。音量を落とさずにエネルギー消費を減らすために、空気圧サイレンの一部の設計では、サイレンディスクを介して低出力コンプレッサーで補充できるタンクから圧縮空気を押し出すことで音量を上げています。

アメリカ英語では、車両用空気圧サイレンは、電子機器と区別するために、機械式サイレンまたはコースターサイレンと呼ばれることがあります。電動モーターで駆動する機械式サイレンは、「電気機械式」と呼ばれることがよくあります。1 つの例として、 Federal Signal Corporationが販売しているQ2Bサイレンがあります。電流消費量が大きい (電源投入時に100アンペア) ^[要出典]ため、通常は消防車のみでの使用に限られますが、タイプ IV救急車や救助隊車両での使用が増えています。緊急時の独特の音色、高い音圧レベル ( 10フィートで 123 dB )、および矩形波の音波が、その効果を物語っています。

ドイツやその他のヨーロッパ諸国では​​、空気圧式 2 トーン (ハイロー) サイレンは、高音と低音の 2 組のエアホーンで構成されています。エアコンプレッサーが 1 組のホーンに空気を送り込み、自動的にもう 1 組のホーンに切り替わります。この切り替えにより、音色が変わります。音響パワーはさまざまですが、コンプレッサーとホーンによって、約 125 dB まで上がることがあります。機械式サイレンと比較すると、消費電力ははるかに少なくなりますが、メンテナンスが必要になります。

空気圧式サイレンでは、ステータは、チョッパーの回転ブレードがステータのポート穴を通過するときに空気を遮断および再開して音を生成する部分です。サイレンの音の高さは、ローターの速度とステータの穴の数によって決まります。ポートが 1 列しかないサイレンは、シングルトーンサイレンと呼ばれます。ポートが 2 列あるサイレンは、デュアルトーンサイレンとして知られています。メインステータの上に 2 つ目のステータを配置し、それにソレノイドを取り付けると、すべてのステータポートを繰り返し開閉して、パルスと呼ばれる音を作成できます。サイレンが鳴っている間にこれを実行すると (一定のトーンを鳴らすのではなく)、パルスウェイルと呼ばれます。デュアルトーンサイレンの各ポート列でこれを個別に実行すると、2 つのトーンを交互に鳴らすことができ、Hi/Lo と呼ばれる音を作成できます。サイレンが鳴っている間にこれを実行すると、Hi/Lo サイレンと呼ばれます。この機器はパルスまたはパルス サイレンも実行できます。ポートを開閉してモールス信号を送信できます。パルスとモールス信号の両方を実行できるサイレンは、コード サイレンと呼ばれます。

電子サイレンには、発振器、変調器、増幅器などの回路が組み込まれており、選択されたサイレン音（悲鳴、叫び声、ピアス/優先/位相器、ハイロー、スキャン、エアホーン、手動など）を合成し、外部スピーカーから再生します。特に現代の消防車の場合、両方のタイプのサイレンを備えた緊急車両を見かけることは珍しくありません。警察のサイレンも注意を引くために三全音の間隔を使用することがよくあります。機械式サイレンの音を模倣した最初の電子サイレンは、1965年にモトローラの従業員であるロナルド・H・チャップマンとチャールズ・W・スティーブンスによって発明されました。^[12]

製材所や工場など、蒸気の供給源がある場合、蒸気笛も警報装置として使われていました。これらは、特に旧ソ連で、消防サイレンが広く普及する前は一般的でした。消防ホーン、つまり大型の圧縮空気ホーンも、消防サイレンの代替として使われていましたし、今でも使われています。多くの消防ホーン システムは、町中にある消防用プル ボックスに接続されており、そのボックスの位置に応じてコードを「鳴らします」。たとえば、プル ボックス番号 233 を引くと、消防ホーンが 2 回鳴った後、休止、3 回鳴った後、休止、さらに 3 回鳴らされます。電話がなかった時代、これは消防士が火災の場所を知る唯一の方法でした。コード化された音は通常、数回繰り返されました。この技術は、多くの蒸気笛にも応用されました。一部の消防サイレンにはブレーキとダンパーが取り付けられており、コードも鳴らすことができます。これらのユニットは信頼性が低い傾向があり、現在では一般的ではありません。^{[引用が必要]}

機械式サイレンは、スロット付きディスクまたはローターを通して空気を吹き出します。空気圧の周期的な波が音の物理的な形です。多くのサイレンでは、遠心送風機とローターが 1 つの素材に統合されており、電動モーターによって回転します。

電子サイレンは、特殊なアンプと音源を備えた高効率のスピーカーです。サイレンとして認識できるように、通常は機械式サイレンの音を模倣します。

サイレンの効率を高めるために、比較的低い周波数（通常は数百ヘルツ）を使用します。周波数の低い音波は、角を回り込んだり穴を通過したりしやすくなります。

サイレンは、圧力波を向けるためにホーンを使用することが多いです。これにより、サイレンのエネルギーをより効率的に利用して、狙いを定めることができます。指数ホーンでは、より少ない材料で同様の効率を達成できます。

機械式サイレンの音の周波数、つまり 1 秒あたりのサイクル数は、ローターの速度と開口部の数によって制御されます。機械式サイレンの鳴き声は、ローターの速度が上がったり下がったりするときに発生します。鳴き声は通常、攻撃または緊急の緊急事態を示します。

機械式サイレンの特徴的な音色や音楽的な品質は、圧力と時間の経過をグラフにすると三角波になるために生じます。開口部が広がると、放出される圧力が増加します。開口部が閉じると、圧力が減少します。したがって、音の特徴的な周波数分布には、基本音の奇数倍 (1、3、5...) の倍数で倍音があります。倍音のパワーは、周波数の反比例して減衰します。遠くで聞こえるサイレンは、その耳障りな高周波が近くの物体に吸収されるため、より「まろやか」または「温かみのある」音になります。

2 トーン サイレンは、音楽的に「悲しい」音とされる短 3 度音を出すように設計されることが多いです。このため、2 トーン サイレンには異なる数の開口部を持つ 2 つのローターがあります。上側のトーンは、開口部の数が 6 で割り切れるローターによって生成されます。下側のトーンのローターは、開口部の数が 5 で割り切れる数です。オルガンとは異なり、機械式サイレンの短 3 度音は、ほとんどの場合、調律されたものではなく、物理的なものです。機械式サイレンで調律比を実現するには、ローターにギアを付けるか、異なるモーターで駆動するか、非常に多くの開口部を持つ必要があります。電子式サイレンは、調律された短 3 度音を簡単に出すことができます。

音色を交互に切り替えることができる機械式サイレンは、ソレノイドを使用して回転シャッターを動かし、一方のローターへの空気供給を遮断し、次にもう一方のローターへの空気供給を遮断します。これは、火災警報を識別するためによく使用されます。

テストの際、恐ろしい音は望ましくありません。そのため、電子サイレンは通常、音楽的な音を発します。ウェストミンスター チャイムが一般的です。機械式サイレンは、低速で作動する「うなり音」で自己テストを行うことがあります。

サイレンは楽器としても使われる。前衛作曲家や現代クラシック作曲家の作品では、サイレンが頻繁に取り上げられている。例としては、エドガー・ヴァレーズの『アメリカ』（1918年 - 21年、1927年改訂版）、『ハイパープリズム』（1924年）、『イオニザゼーション』 （ 1931年）などがある。^[13] アルセニー・アヴラーモフの『工場のサイレンのシンフォニー』（1922年）、^[14] ジョージ・アンタイルの『機械バレエ』（1926年）ドミトリ・ショスタコーヴィチの『交響曲第2番』（1927年）、クラクソフォンが登場するヘンリー・フィルモアの『自動車のマーチ』（1929年）などがある。

ポピュラー音楽では、サイレンはケミカル・ブラザーズの「ソング・トゥ・ザ・サイレン」（1992年）や、パーカッショニストのエブリン・グレニーが演奏したCBSニュースの60 Minutesのコーナーで使用されている。キーボードで演奏されるサイレンのバリエーションは、 REOスピードワゴンの曲「ライディン・ザ・ストーム・アウト」の冒頭の音である。ヘビーメタルバンドの中には、ショーの冒頭で空襲タイプのサイレンのイントロを使用するところもある。 ^{[要出典]カナダのバンド、スローンの「}マネー・シティ・マニアックス1998」の冒頭の小節では、複数のサイレンが重ねて使用されている。

政府には、車両搭載サイレンの基準がある場合があります。たとえば、カリフォルニア州では、サイレンはクラスAまたはクラスBに指定されています。クラスAサイレンは音量が十分であるため、車両のほぼどこにでも取り付けることができます。クラスBサイレンは音量が小さく、水平な道路と平行で、直線走行時の車両の進行方向と平行な面に取り付ける必要があります。^[15]

サイレンは、場合によっては地方自治体の承認も必要となる。例えば、カリフォルニア州ハイウェイパトロールは、州内の緊急車両で使用するために特定のモデルを承認している。^[16]承認は、装置が適切に機能することを保証するため重要である。さらに、承認されていない装置を使用すると、衝突が発生した場合に過失を判断する要因となる可能性がある。^[要出典]

SAE国際緊急警告灯および装置委員会は、SAE緊急車両照明慣行およびサイレン慣行J1849を監督しています。^{[a]この慣行は、SAEと}米国国立標準技術研究所の協力により更新されました。このバージョンは、さまざまな角度での音出力に関するカリフォルニア州タイトル13標準と非常に似ていますが、この更新された慣行により、音響研究所はデュアルスピーカーサイレンシステムの適合した音出力をテストできます。^[17]

サイレンスピーカー、または機械式サイレンは、常に車室の前に取り付ける必要があります。これにより、サイレン使用時に乗員の騒音が軽減され、双方向ラジオや携帯電話の音声がより聞き取りやすくなります。また、サイレンは、音を必要な場所に届けます。2007年の調査では、車室の騒音レベルが90dB(A)を超える可能性があることが判明しました。^[18]

研究によると、エンジングリルの後ろやホイールアーチの下にサイレンを取り付けると、十分な警告を出すための騒音レベルを維持しながら、客室内や車両の側面と後方への不要な騒音が少なくなることがわかっています。^[19]サイレンに広帯域音を含めると、指向性サイレンのようにサイレンの定位を高めることができます。これは、周波数の広がりにより、脳が音の方向を検知する3つの方法、両耳間レベル差、両耳間時間差、頭部伝達関数が利用されるためです。^[20]

最も悪い設置方法は、セダンやピックアップトラックにライトバーに取り付けられたスピーカーが使用されている場合など、サイレン音が車両乗員の上方やや後方から発せられる場合である。サイレンが隠れている車両は、車内の騒音レベルも高くなる傾向がある。場合によっては、隠れた設置や不適切な設置によって騒音レベルが発生し、車両乗員の聴力に永久的な損傷を与える可能性がある。^[21]

電動モーター駆動の機械式サイレンは、作動速度まで回転すると、12 ボルト ( DC ) で 50 ～ 200 アンペアの電流を消費することがあります。エンジン制御コンピューターの適切な配線と過渡保護は、設置に不可欠な要素です。配線は、車両のエンジン スターター モーターへの配線と同程度の大きさにする必要があります。機械式の車載装置には通常、電動ブレーキ、つまりサイレン ローターに摩擦パッドを押し付けるソレノイドが付いています。緊急車両が現場に到着するか、途中でキャンセルされた場合、オペレーターはサイレンをすぐに停止できます。

マルチスピーカー電子サイレンは、車両の進行方向に対して特定の角度でデッドスポットがあると言われることがよくあります。これは位相差が原因です。スピーカーアレイから発せられる音は、状況によっては位相が打ち消されることがあります。この位相打ち消しは、スピーカーの間隔に基づいて、単一の周波数で発生します。これらの位相差は、周波数とスピーカーの間隔に基づいて、増加の原因にもなります。ただし、サイレンは、サウンド出力の周波数をスイープするように設計されています。通常、1オクターブ以上です。このスイープにより、位相打ち消しの影響が最小限に抑えられます。その結果、デュアルスピーカーサイレンシステムからの平均サウンド出力は、シングルスピーカーシステムよりも3 dB大きくなります。

• ブルースとツー
• クライスラーの空襲警報サイレン
• 民間防衛サイレン
• 霧笛
• クラクション
• 雷鳴のサイレン
• 警告システム

ウィキメディア・コモンズには、警報サイレンに関連するメディアがあります。

• さまざまな例
• 「カリフォルニア州の免許を持つ車両のサイレンに関する規制要件 (著者: カリフォルニア州ハイウェイパトロール)」(PDF) 。2007 年 2 月 6 日にオリジナル(PDF)からアーカイブされました。 (206  KB )
• ホイッスル博物館 - サイレンホイッスルの写真
• サイレン アーカイブ - 消防サイレンの写真