JP2020148492A - Acceleration estimation device and acceleration estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加速度推定装置および加速度推定方法に関する。 The present invention relates to an acceleration estimation device and an acceleration estimation method.
例えば列車等の軌道系交通車両の台車の故障や軌道の異常により、車体に発生する加速度が大きくなることがある。この異常は車体に加速度センサを設置して加速度値をモニタリングすることで、把握可能である。ただし、これらの異常を検知するには、車両毎あるいは台車毎に加速度センサを設置する必要があり、車両数が多い場合は、センサ設置に手間がかかり、また、センサ設置費用も高くなる。 For example, the acceleration generated in the vehicle body may increase due to a failure of the bogie of a track-based traffic vehicle such as a train or an abnormality in the track. This abnormality can be grasped by installing an acceleration sensor on the vehicle body and monitoring the acceleration value. However, in order to detect these abnormalities, it is necessary to install an acceleration sensor for each vehicle or trolley, and when the number of vehicles is large, it takes time to install the sensor and the sensor installation cost is high.
なお、特許文献１は、次のような背景技術を開示する。すなわち、特許文献１は、車両に乗車している乗客が所持する携帯端末が有する加速度センサで計測された加速度情報に基づき、端末の利用者が立位か座位かを推定する技術を開示する。 In addition, Patent Document 1 discloses the following background technology. That is, Patent Document 1 discloses a technique for estimating whether a user of a terminal is standing or sitting based on acceleration information measured by an acceleration sensor possessed by a mobile terminal possessed by a passenger in a vehicle.
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる加速度推定装置および加速度推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an acceleration estimation device and an acceleration estimation method that can eliminate the need to install an acceleration sensor for each vehicle.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、車両の速度を時間微分して前記車両の前後方向の加速度を算出する車両加速度算出部と、前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分を求める加速度成分演算部と、前記加速度成分演算部が求めた前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分と前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との間の伝達特性を算出する伝達特性算出部と、前記伝達特性算出部が算出した前記伝達特性を用いて、前記携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する車両加速度推定部とを備える加速度推定装置である。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is measured by a vehicle acceleration calculation unit that calculates the acceleration in the front-rear direction of the vehicle by time-differentiating the speed of the vehicle and a mobile terminal that is moving in the vehicle. An acceleration component calculation unit that obtains a component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle based on a three-axis component of acceleration, and a component of the acceleration of the mobile terminal obtained by the acceleration component calculation unit in the front-rear direction of the vehicle. And the transmission characteristic calculation unit that calculates the transmission characteristic between the vehicle acceleration calculation unit and the vehicle's acceleration in the front-rear direction, and the transmission characteristic calculated by the transmission characteristic calculation unit are used in the mobile terminal. It is an acceleration estimation device including a vehicle acceleration estimation unit that estimates at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle based on the three-axis components of the measured acceleration.
また、本発明の一態様は、前記加速度成分演算部は、前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分を、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分とする上記加速度推定装置である。 Further, in one aspect of the present invention, the acceleration component calculation unit is calculated by the vehicle acceleration calculation unit in the front-rear direction of the vehicle based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle. The acceleration estimation device is a component having a relatively high correlation coefficient with acceleration as a component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle.
また、本発明の一態様は、前記加速度成分演算部は、前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記携帯端末の姿勢角情報に基づいて前記携帯端末の加速度の前記車両の上下方向の成分を求め、前記携帯端末の加速度の前記車両の上下方向の成分と垂直で、前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分を、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分とする上記加速度推定装置である。 Further, in one aspect of the present invention, the acceleration component calculation unit is based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle, and based on the attitude angle information of the mobile terminal. The vertical component of the vehicle is obtained, and the correlation coefficient with the front-rear acceleration of the vehicle calculated by the vehicle acceleration calculation unit is perpendicular to the vertical component of the vehicle of the acceleration of the mobile terminal. The acceleration estimation device, wherein a relatively high component is a component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle.
また、本発明の一態様は、前記加速度の３軸成分を計測した前記携帯端末を、所定期間に所定回数以上、前記車両を利用した利用者の携帯端末に限定する対象限定部をさらに備え、前記伝達特性算出部が、前記対象限定部が限定した前記携帯端末で計測された前記加速度の３軸成分に基づき、前記伝達特性を過去の伝達特性も用いて統計的に算出する上記加速度推定装置である。 Further, one aspect of the present invention further includes a target limiting unit that limits the mobile terminal that measures the three-axis component of the acceleration to the mobile terminal of a user who uses the vehicle for a predetermined number of times or more in a predetermined period. The acceleration estimation device that the transmission characteristic calculation unit statistically calculates the transmission characteristic by using the past transmission characteristics based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal limited by the target limitation unit. Is.
また、本発明の一態様は、前記伝達特性算出部は、始発駅から乗車した人の前記携帯端末の群と、途中駅から乗車した人の前記携帯端末の群とに分けて、前記群毎に前記伝達特性を統計的に算出する上記加速度推定装置である。 Further, in one aspect of the present invention, the transmission characteristic calculation unit is divided into a group of the mobile terminals of a person who boarded from the starting station and a group of the mobile terminals of a person who boarded from an intermediate station. This is the acceleration estimation device that statistically calculates the transmission characteristics.
また、本発明の一態様は、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方に基づいて、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する異常検出部をさらに備える上記加速度推定装置である。 Further, one aspect of the present invention further comprises an abnormality detection unit that detects an abnormality in the vehicle or the track on which the vehicle travels based on at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle. This is the acceleration estimation device provided.
また、本発明の一態様は、車両加速度算出部によって、車両の速度を時間微分して前記車両の前後方向の加速度を算出し、加速度成分演算部によって、前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分を求め、伝達特性算出部によって、前記加速度成分演算部が求めた前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分と前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との間の伝達特性を算出し、車両加速度推定部によって、前記伝達特性算出部が算出した前記伝達特性を用いて、前記携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する加速度推定方法である。 Further, in one aspect of the present invention, the vehicle acceleration calculation unit calculates the acceleration in the front-rear direction of the vehicle by time-differentiating the speed of the vehicle, and the acceleration component calculation unit measures the acceleration in the mobile terminal moving in the vehicle. Based on the three-axis component of the acceleration, the component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle is obtained, and the front-rear and rear of the vehicle of the acceleration of the mobile terminal obtained by the acceleration component calculation unit by the transmission characteristic calculation unit. The transmission characteristic between the direction component and the acceleration in the front-rear direction of the vehicle calculated by the vehicle acceleration calculation unit is calculated, and the transmission characteristic calculated by the transmission characteristic calculation unit is used by the vehicle acceleration estimation unit. This is an acceleration estimation method that estimates at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the up-down acceleration of the vehicle based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal.
また、本発明の一態様は、上述の加速度推定方法において、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方に基づいて、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出するステップをさらに有する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above-mentioned acceleration estimation method, an abnormality of the vehicle or the track on which the vehicle travels is determined based on at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle. It has an additional step to detect.
本発明の各態様によれば、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる。 According to each aspect of the present invention, it is not necessary to install an acceleration sensor for each vehicle.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を付けて説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding configurations are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図１は、本発明の一実施形態に係る軌道車両監視システム１０の概略構成例を示す模式図である。図１に示す軌道車両監視システム１０は、処理装置１と、複数の携帯端末２−１および２−２を備える。携帯端末２−１および２−２（以下、総称して携帯端末２ともいう）は、利用者１００−１および１００−２が携帯する情報処理端末であり、例えば、スマートフォン、携帯電話機、ウェアラブル端末、スマートウォッチ等のスマートデバイスである。図１に示す例では、Ａ駅５−１からＢ駅５−２へ向かって軌道４上を走行中の列車３０−１の車両３−１に利用者１００−１が乗車し、列車３０−１の車両３−２に利用者１００−２が乗車している。なお、以下、列車３０−１と他の列車を総称する場合に列車３０という。また、以下、利用者１００−１および１００−２を総称して利用者１００ともいう。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration example of a track
携帯端末２は、携帯端末の識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報等を、通信網６を介して処理装置１へ送信する。列車３０−１は、車両３−１に速度センサ８を備え、車両の識別情報と時刻情報に対応づけて、速度センサ８が計測した車両３−１の走行速度を示す速度情報を通信網６を介して処理装置１へ送信する。なお、携帯端末２と列車３０は、上記情報を直接、処理装置１へ送信してもよいし、例えば通信網６に接続されている記憶装置７を介して上記情報を処理装置１へ送信してもよい。通信網６は、移動体通信網、インターネット、構内通信網等を含んで構成され、処理装置１、記憶装置７、携帯端末２、列車３０間で所定の情報を送受信する。
The
図２は、図１に示す携帯端末２の構成例を示すブロック図である。図２に示す構成例では、携帯端末２は、コンピュータとその周辺装置等から構成され、コンピュータおよびその周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせで構成される機能的構成要素として、通信部２１と、表示入力部２２と、時刻取得部２３と、位置情報取得部２４と、加速度検知部２５と、姿勢角検知部２６と、点灯状態検知部２７と、アプリ実行部２８と、記憶部２９を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
通信部２１は、移動体通信網、無線ＬＡＮ（構内通信網）、近距離通信等の１または複数種類の通信規格に対応する無線通信を行い、例えば処理装置１との間で所定の情報を送受信する。表示入力部２２は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネルと、タッチセンサの組み合わせから構成され、画像を表示したり、入力操作を受け付けたりする。時刻取得部２３は、例えば携帯端末２が有する時計回路から日時を示す情報（時刻情報）を取得する。位置情報取得部２４は、衛星測位システム用の受信機等を有し、衛星測位システムを利用して携帯端末２の位置情報を取得する。あるいは、位置情報取得部２４は、通信部２１を用いて、移動体通信網の基地局から得られる情報や無線ＬＡＮのアクセスポイントから得られる情報に基づいて携帯端末２の位置情報を取得する。加速度検知部２５は、加速度センサを有し、携帯端末２の加速度の３軸成分（加速度情報）を検知する。姿勢角検知部２６は、加速度検知部２５や、携帯端末２が有するジャイロセンサ、地磁気センサ等を用いて、携帯端末２の姿勢角（本実施形態では鉛直方向からの傾斜角）（姿勢角情報）を検知する。点灯状態検知部２７は、表示入力部２２の表示が点灯状態なのか消灯状態なのか（画面点灯情報）を検知する。アプリ実行部２８は、所定のＯＳ（オペレーティングシステム）上で所定のアプリケーションプログラム等を実行する。記憶部２９は、例えば、時刻情報に対応づけて位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報等を記憶する。
The
本実施形態において携帯端末２は、例えば列車３０の運行情報を取得するためのアプリケーションプログラムがアプリ実行部２８によって実行されている場合に、所定の周期で、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報および画面点灯情報のうちの、一部または全部を、通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信する。その際、加速度情報は例えば、１０ミリ秒毎に加速度検知部２５によって検知されて記憶部２９に記憶され、位置情報、姿勢角情報および画面点灯情報は１０ミリ秒と異なる周期で、位置情報取得部２４、姿勢角検知部２６および点灯状態検知部２７によって取得されて記憶部２９に記憶される。
In the present embodiment, the
また、携帯端末２は、記憶部２９に記憶した各情報を、例えば、Ａ駅５−１からＢ駅５−２への移動中に所定の時間間隔で随時、通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信したり、あるいはＡ駅５−１からＢ駅５−２への移動中に取得した各情報をＢ駅５−２に到着した後に例えば一括して通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信したりする。なお、携帯端末識別情報は、例えば、加入者番号等の識別情報や、アプリケーションプログラムを用いて処理装置１等にユーザ登録等を行った場合のユーザ識別情報等とすることができる。
Further, the
次に、図３を参照して、図１示す処理装置１の構成例について説明する。図３は、図１に示す処理装置１の構成例を示すブロック図である。処理装置１は、サーバ等のコンピュータとその周辺装置等から構成され、コンピュータおよびその周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアの組み合わせで構成される機能的構成要素として、処理部１１と記憶部１２と通信部１４を備える。なお、処理装置１は、本発明の加速度推定装置の一構成例である。
Next, a configuration example of the processing device 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the processing device 1 shown in FIG. The processing device 1 is composed of a computer such as a server and its peripheral devices, and is processed as a functional component composed of a combination of hardware such as the computer and its peripheral devices and software such as a program executed by the computer. A
記憶部１２は、駅位置情報１２１、軌道情報１２２、時刻表情報１２３、運行情報１２４、車両−時刻−速度情報１２５、携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯情報１２６、携帯端末−利用車両情報１２７、および算出結果情報１２８を記憶する。
The
駅位置情報１２１は、例えば図１に示すＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の駅の位置情報である。軌道情報１２２は、例えば図１に示すＡ駅５−１とＢ駅５−２間の軌道４等の軌道の位置情報、軌道の勾配の情報、軌道のカントの情報、軌道の曲率半径の情報等を含む情報である。時刻表情報１２３は、列車３０−１等の各列車３０のＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の各駅での発着予定時刻を示す情報、各列車３０の座席に関する情報（指定席の座席の向きや定員数、自由席の座席の向きや定員数、全席指定であるか否か等を示す情報）を含む。運行情報１２４は、列車３０−１等の各列車３０のＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の各駅での実際の発着時刻を示す情報を含む。
The
車両−時刻−速度情報１２５は、列車３０−１等の各列車３０の実際の走行速度の時系列データを含む。携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯情報１２６は、携帯端末２−１、２−２等の各携帯端末２で計測された時系列の位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報等の各情報を、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけた情報を含む。携帯端末−利用車両情報１２７は、携帯端末２−１、２−２等の各携帯端末２（あるいは各携帯端末２を携帯する各利用者１００）の列車３０−１等の各列車３０の利用履歴を表す情報を含む。そして、算出結果情報１２８は、処理部１１が過去に算出した各種算出結果を表す情報を含む。
The vehicle-time-
通信部１４は、例えば処理装置１、記憶装置７、車両３等との間で通信網６を介して所定の情報を送受信する。
The
処理部１１は、機能的構成要素として、データ蓄積部１１１、データ抽出部１１２、車両加速度算出部１１３、加速度成分演算部１１４、伝達特性算出部１１５、車両加速度推定部１１６、対象限定部１１７および異常検出部１１８を備える。
As functional components, the
データ蓄積部１１１は、車両３から受信した速度情報を車両−時刻−速度情報１２５として記憶部１２に記憶したり、携帯端末２から受信した各情報を携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯情報１２６として記憶部１２に記憶したりする。
The data storage unit 111 stores the speed information received from the
データ抽出部１１２は、処理部１１が、軌道４の特定の区間や特定の列車３０、特定の車両３について加速推定や異常検出を行う場合に、処理の対象とする情報を記憶部１２から抽出する。例えば、処理装置１が、ある日時にＡ駅５−１からＢ駅５−２へ運転された列車３０−１について、各車両３０−１および３０−２の異常とＡ駅５−１からＢ駅５−２までの軌道４の異常を検出する場合、データ抽出部１１２は、次の情報を抽出（あるいは特定）する。すなわち、データ抽出部１１２は、当該列車３０−１がＡ駅５−１からＢ駅５−２まで走行したときに速度センサ８で計測された時系列の速度情報を、車両−時刻−速度情報１２５から抽出する。また、データ抽出部１１２は、当該列車３０−１のＡ駅５−１からＢ駅５−２までの走行位置と所定の誤差範囲内で位置情報が一致する各携帯端末２について、時系列の位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報等の各情報を、携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯情報１２６から抽出する。
The
車両加速度算出部１１３は、データ抽出部１１２が抽出した各情報に基づいて、車両３の速度を時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出する。ここで、図７を参照して、本実施形態における車両３の前後、左右、および上下方向について説明する。図７は、図１に示す処理装置１の処理における車両３の前後、左右、および上下方向の定義を説明するための模式図である。図７（ａ）に示すように、車両３の床面を基準面３ａとして、車両３の進行方向を車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）とし、車両３の前後方向に対して基準面３ａ上で垂直な方向を車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）とし、基準面３ａに対して上下の方向を車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）とする。なお、図７（ａ）に示すように軌道４が水平である場合、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）は鉛直方向（重力の方向）と一致するが、図７（ｂ）に示すように軌道４が勾配を有する場合や、図７（ｃ）に示すように軌道４がカント（片勾配）を有する場合、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）は、鉛直方向（Ｚｃ１軸方向）と定義してもよいし、基準面３ａに垂直な方向（Ｚｃ２軸方向）と定義してもよい。なお、鉛直方向（Ｚｃ１軸方向）の座標と基準面３ａに垂直な方向（Ｚｃ２軸方向）との座標の対応関係は、軌道情報１２２が含む軌道の勾配の情報、軌道のカントの情報、軌道の曲率半径の情報と、車両３の速度情報等に基づいて求めることができる。
The vehicle
車両加速度算出部１１３は、例えば、図９（ａ）に示す車両３の速度（Ｖｃ−Ｘｃ（Ｘｃ軸方向の速度））を時間微分して、図９（ｂ）に示す車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度（Ａｃ−Ｘｃ）を算出する。なお、図９は、図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図であり、図９（ａ）は、Ａ駅５−１からＢ駅５−２までの区間の車両３の速度（Ｖｃ−Ｘｃ）の時間変化の例を示す模式図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す速度を時間微分して算出した車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度（Ａｃ−Ｘｃ）の時間変化の例を示す模式図である。
For example, the vehicle
なお、車両加速度算出部１１３は、車速センサ８が計測した速度の時系列を時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出してもよいし、携帯端末２の位置情報の時系列を微分して求めた車両３の速度の時系列をさらに時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出してもよい。
The vehicle
図３に示す加速度成分演算部１１４は、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分を求める。その際、加速度成分演算部１１４は、例えば、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とすることができる。また、加速度成分演算部１１４は、例えば、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の姿勢角情報に基づいて携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分を求め、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分と垂直で、車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。
The acceleration
図８〜図１０を参照して、加速度成分演算部１１４の動作例について説明する。図８〜図１０は、図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。図８（ａ）は、本実施形態において図２に示す加速度検知部２５が検知する加速度の３軸方向の例を示す模式図である。図８（ａ）に示す例において、加速度検知部２５が検知する加速度の３軸方向は、図２に示す表示入力部２２の表示画面２２ａに垂直なｚｓ軸方向と、表示画面２２ａの縦方向（長手方向）のｘｓ軸方向と、表示画面２２ａの横方向のｙｓ軸方向である。この場合、図２に示す加速度検知部２５は、例えば、図８（ｂ）に示すように、携帯端末２の加速度Ａｓを、ｘｓ軸方向の成分Ａｓ−ｘｓと、ｙｓ軸方向の成分Ａｓ−ｙｓと、ｚｓ軸方向の成分Ａｓ−ｚｓとで検知する。図８（ａ）は、利用者１００がある姿勢角で携帯端末２を持っている状態を示す。
An operation example of the acceleration
図８（ｃ）に示すように、加速度成分演算部１１４は、携帯端末２が検知した加速度Ａｓの３軸成分（Ａｓ−ｘｓ、Ａｓ−ｙｓと、Ａｓ−ｚｓ）から、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃを求めることを目的とする。図８（ｃ）は、携帯端末２が検知した加速度Ａｓを、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと、車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃと、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃで表した例を示す。図８（ｂ）に示す姿勢角が分かる場合、加速度成分演算部１１４は、加速度Ａｓの３軸成分（Ａｓ−ｘｓ、Ａｓ−ｙｓと、Ａｓ−ｚｓ）から、図８（ｃ）に示す車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを一意に算出することができる。ただし、姿勢角が分かる場合でも、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃは、上下方向（Ｚｃ軸方向）に垂直な平面に沿った方向の成分であって、互いに垂直な方向の成分であるということが分かるだけ、方向は一意に決まらない。
As shown in FIG. 8C, the acceleration
そこで、加速度成分演算部１１４は、例えば、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃと垂直で、車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｘｃとの相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。例えば、加速度成分演算部１１４は、携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の姿勢角情報に基づいて携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分Ａｓ−Ｚｃを求め、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分Ａｓ−Ｚｃと垂直で、車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃとの相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分Ａｓ−Ｘｃとする。
Therefore, for example, the acceleration
加速度成分演算部１１４は、例えば、図８（ｄ）に示すように、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）と垂直な平面Ｓｘｙ上に仮のＸ軸Ｘｃ１とＹ軸Ｙｃ１を定義する。そして、加速度成分演算部１１４は、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを基準として、加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１と、加速度ＡｓのＹｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｙｃ１を算出する。そして、加速度成分演算部１１４は、車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数を算出する。すなわち、加速度成分演算部１１４は、例えば、図１０（ａ）に示すような車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃの時間変化と、図１０（ｂ）に示すような携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の時間変化との時刻毎の図１０（ｄ）に示すような対応関係から、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数を算出する。相関係数は、例えば、二つの変量の共分散を各変量の各標準偏差の積で割った値で求められ、一般に１または−１に近ければ強い相関があり、０に近ければほとんど相関がないことを表す。
For example, as shown in FIG. 8D, the acceleration
次に、加速度成分演算部１１４は、図８（ｄ）に示すように、平面Ｓｘｙ上でＸ軸Ｘｃ１とＹ軸Ｙｃ１を所定角度分回転させた新たな仮のＸ軸Ｘｃ２とＹ軸Ｙｃ２を定義し、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを基準として、加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２と、加速度ＡｓのＹｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｙｃ２を算出する。そして、加速度成分演算部１１４は、例えば、図１０（ａ）に示すような車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃの時間変化と、図１０（ｃ）に示すような携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２の時間変化との時刻毎の図１０（ｅ）に示すような対応関係から、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２の相関係数を算出する。
Next, as shown in FIG. 8D, the acceleration
そして、加速度成分演算部１１４は、例えば、仮のＸ軸とＹ軸を９０度分所定角度毎に回転させて、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと複数の携帯端末２の加速度Ａｓの仮のＸ軸方向の成分との相関係数を求めて互いに比較し、相関係数が比較的高い成分を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。あるいは、加速度成分演算部１１４は、例えば、仮のＸ軸とＹ軸を回転させながら、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと、携帯端末２の加速度Ａｓの仮のＸ軸方向の成分との相関係数を求めて、所定の閾値と比較し、相関係数が所定の閾値より高い成分を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。例えば、図１０に示す例で、加速度成分演算部１１４は、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１との相関係数が、Ｘｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２等の他の成分との相関係数より高ければ（１または−１により近ければ）、成分Ａｓ−Ｘｃ１を携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。あるいは、加速度成分演算部１１４は、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数の絶対値が所定の閾値より高ければ、成分Ａｓ−Ｘｃ１を携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。なお、この場合、成分Ａｓ−Ｙｃ１が、携帯端末２の加速度の車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃとなる。
Then, for example, the acceleration
なお、加速度成分演算部１１４による、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づく、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分の求め方は、上記に限定されない。例えば、列車３０が全席指定である場合、携帯端末２が使用されているとき、携帯端末２の向きは座席の向きに対応していると推定される。この場合、加速度成分演算部１１４は、例えば、画面点灯情報に基づき、画面が点灯している携帯端末２については、姿勢角情報に基づいて、図８（ｂ）に示す携帯端末２の加速度Ａｓのｘｓ軸方向の成分Ａｓ−ｘｓとｙｓ軸方向の成分Ａｓ−ｙｓとｚｓ軸方向の成分Ａｓ−ｚｓを、幾何学的に、図８（ｃ）に示す携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃと上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃに変換することができる。
The acceleration
すなわち、本実施形態では、携帯端末２から出力される３方向の加速度のうち、どの成分が車両３の前後方向加速度を示すかを判定する方法として、例えば、車両３の前後方向加速度との相関係数が高い（波形の形状が近い）成分を車両の前後方向加速度として選定してもよい。あるいは、例えば座席の状態や画面点灯情報等に基づく携帯端末２の使用状況によっては、相関係数によらず、幾何学的に携帯端末２の向きを推定してもよい。
That is, in the present embodiment, as a method of determining which component of the accelerations in the three directions output from the
また、図３に示す伝達特性算出部１１５は、加速度成分演算部１１４が求めた携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと車両加速度算出部１１３が算出した車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｘｃとの間の伝達特性を算出する。伝達特性算出部１１５は、算出した伝達特性を、例えば利用者１００（携帯端末２）と列車３０とに対応づけて、算出結果情報１２８として記憶部１２に記憶する。伝達特性は、制御要素や制御系の入力信号と出力信号の関係を表わす特性であり、例えば、時間領域での伝達特性を表す伝達関数や、周波数領域での伝達特性を表す周波数伝達関数によって表わすことができる。なお、本実施形態において、携帯端末２は、利用者１００に所持されている。そのため、車両３と携帯端末２間の加速度の伝達特性は、利用者１００の体格、体力や姿勢（座位なのか立位なのか、手摺りやつり革につかまっているのかいないのか、進行方向に対してどちらの方向を向いているのか等）、携帯端末２の所持の状態（手で持っているのか、カバンや衣服のポケット等に入れているのか等）等によって変化する。そのため、伝達特性は、利用者１００毎に異なる。また、伝達特性は、同一の利用者１００であっても、状況によって異なる。ただし、伝達特性は、時間的に近接している場合には、一定であるとしてもよい場合がある。なお、以下では、この伝達関数を、車両〜人〜携帯端末の伝達関数ともいう。
Further, the transmission
伝達特性算出部１１５は、車両〜人〜携帯端末の伝達関数を次の式で算出する。
The transfer
（車両〜人〜携帯端末の伝達関数）＝（車両速度から算出した車両前後方向の加速度の周波数特性）／（携帯端末から出力された車両前後方向の加速度の周波数特性） (Transfer function of vehicle-person-mobile terminal) = (frequency characteristic of acceleration in the vehicle front-rear direction calculated from vehicle speed) / (frequency characteristic of acceleration in the vehicle front-rear direction output from the mobile terminal)
伝達特性算出部１１５は、例えば、図９（ａ）に示すＡ駅５−１からＢ駅５−２までの車両３の速度Ｖｃ−Ｘｃから算出された車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｘｃ（図９（ｂ））の周波数特性（図９（ｄ））と、Ａ駅５−１からＢ駅５−２までの携帯端末２の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｓ−Ｘｃ（図９（ｃ））の周波数特性（図９（ｅ））とに基づいて、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の車両〜人〜携帯端末の伝達関数Ｔ−Ｘｃ（図９（ｆ））を算出する。
The transmission
なお、図９（ｃ）は、図９（ａ）および（ｂ）と共通の時間軸で、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度成分Ａｓ−Ｘｃの時間変化を模式的に示す。なお、図９（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）において、実線は図１に示す利用者１００−１が所持する携帯端末２−１の加速度または伝達関数を示し、破線は図１に示す利用者１００−２が所持する携帯端末２−２の加速度または伝達関数を示す。図９（ｄ）は、横軸を周波数軸として、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｘｃの周波数特性を模式的に示す。図９（ｅ）は、横軸を周波数軸として、携帯端末２の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度成分Ａｓ−Ｘｃの周波数特性を模式的に示す。また、図９（ｆ）は、横軸を周波数軸として、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の車両〜人〜携帯端末の伝達関数Ｔ−Ｘｃ（図９（ｆ））を模式的に示す。
Note that FIG. 9C shows the time of the acceleration component As-Xc in the front-rear direction (Xc-axis direction) of the
なお、伝達特性算出部１１５は、例えば、始発駅から乗車した利用者（人）１００の携帯端末２の群と、途中駅から乗車した利用者（人）１００の携帯端末２の群とに分けて、群毎に伝達特性を統計的に算出してもよい。この場合、始発駅から乗車した利用者１００は姿勢が座位である場合が多く、当該各利用者１００間で各伝達関数が一定の相関関係を有していると考えられ、例えば座位の群の伝達関数を利用者１００毎の各伝達関数の平均値から求めることができる。また、途中駅から乗車した利用者１００は姿勢が立位である場合が多く、当該各利用者１００間で各伝達関数が一定の相関関係を有していると考えられ、例えば立位の群の伝達関数を利用者１００毎の各伝達関数の平均値から求めることができる。すなわち、１台の携帯端末２のみではなく、複数のデータを利用することによって例えば立位／座位で異なる車両〜人〜携帯端末の伝達関数を、乗客個人ではなく、始発から乗る人は座位、車両が混雑している状態で途中駅から乗る人は立位である可能性が高いとして、それぞれの伝達関数を算出することができる。また、それぞれをグループ化した伝達関数とすることができる。
The transmission
また、伝達特性算出部１１５は、後述するように対象限定部１１７が限定した同一の携帯端末２（あるいは利用者１００）で過去に算出された伝達特性の複数の値を用いて、伝達特性を統計的に算出してもよい。
Further, the transmission
また、図３に示す車両加速度推定部１１６は、伝達特性算出部１１５が算出した伝達特性（車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の車両〜人〜携帯端末の伝達関数）を用いて、携帯端末２で計測された加速度Ａｓの３軸成分に基づき、車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｚｃの少なくとも一方を推定する。車両加速度推定部１１６は、次式によって、車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｙｃと上下方向（Ｚｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｚｃを求めることができる。
Further, the vehicle
車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｙｃ＝（車両〜人〜携帯端末の伝達関数）×（携帯端末２から出力された車両左右方向の加速度Ａｓ−Ｙｃ）
Acceleration Ac-Yc in the left-right direction (Yc axis direction) of the
車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｚｃ＝（車両〜人〜携帯端末の伝達関数）×（携帯端末２から出力された車両上下方向の加速度Ａｓ−Ｚｃ）
Vertical (Zc-axis direction) acceleration Ac-Zc of
なお、携帯端末２から出力された車両左右方向の加速度Ａｓ−Ｙｃと、携帯端末２から出力された車両上下方向の加速度Ａｓ−Ｚｃは、例えば、加速度成分演算部１１４によって、上述したようにして、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃを求める際に算出される。
The acceleration As-Yc in the vehicle left-right direction output from the
車両加速度推定部１１６は、例えば、図１１（ａ）に示す利用者１００毎の車両３の左右方向の加速度Ａｓ−Ｙｃに対し、利用者１００毎の伝達関数を乗じて、利用者１００毎に車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃを推定し、例えば全利用者１００で平均化して図１１（ｃ）に示す車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃを推定する。また、車両加速度推定部１１６は、例えば、図１１（ｂ）に示す利用者１００毎の車両３の上下方向の加速度Ａｓ−Ｚｃに対し、利用者１００毎の伝達関数を乗じて、利用者１００毎に車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃを推定し、例えば全利用者１００で平均化して図１１（ｄ）に示す車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃを推定する。
For example, the vehicle
なお、図１１（ａ）は、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の加速度成分Ａｓ−Ｙｃの時間変化を模式的に示す。図１１（ｂ）は、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の加速度成分Ａｓ−Ｚｃの時間変化を模式的に示す。図１１（ｃ）は、車両３の加速度Ａｃの車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｙｃの時間変化を模式的に示す。図１１（ｄ）は、車両３の加速度Ａｃの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｚｃの時間変化を模式的に示す。なお、図９（ａ）および（ｂ）において、実線は図１に示す利用者１００−１が所持する携帯端末２−１の加速度を示し、破線は図１に示す利用者１００−２が所持する携帯端末２−２の加速度を示す。
Note that FIG. 11A schematically shows the time change of the acceleration component As—Yc of the acceleration As of the
また、図３に示す対象限定部１１７は、加速度の３軸成分を計測した携帯端末２を、所定期間に所定回数以上、同一の列車３０（あるいは同一の車両３）を利用した利用者１００の携帯端末２に限定する。例えば、対象限定部１１７によって、週にある決められた閾値の回数以上、同じ路線の車両に乗車する乗客等、対象とする軌道系交通に乗る頻度が高い乗客に対象を限定し、伝達特性算出部１１５によって乗客毎に伝達特性を平均化する等、伝達特性を統計的に算出することで、伝達特性の算出精度を高めることができる。
Further, the
また、図３に示す異常検出部１１８は、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃの少なくとも一方に基づいて、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する。例えば、異常検出部１１８は、他の車両３または列車３０と比較して、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃに特異な加速度が発生した場合、当該車両３または当該列車３０に異常（特異な現象）が発生していると判断し、判断した結果を出力（記録、表示、電子メール送信等）する。また、例えば、異常検出部１１８は、複数の車両３または列車３０で、軌道４上の同一の位置で、他の位置と比較して、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃに特異な加速度が発生した場合、軌道４の当該位置で異常（特異な現象）が発生していると判断し、判断した結果を出力（記録、表示、電子メール送信等）する。あるいは、異常検出部１１８は、例えば、推定した上下、左右方向の加速度データが所定の閾値を超えた場合に車両３や軌道４で異常が発生していると判別してもよい。本実施形態では、取得した伝達関数と、携帯端末２から得られた上下加速度、左右加速度のデータから、車両３に発生している上下加速度、左右加速度の推定を行うことができるので、車両毎に加速度センサを設置しなくても、推定された上下加速度もしくは左右加速度が例えばある閾値以上と推定された場合に、異常が発生したと判別することができる。
Further, the
次に、図４を参照して、処理装置１の動作例の概要について説明する。図４は、図１に示す処理装置１において、ある列車３０を対象として車両３または軌道４に異常が発生しているか否かを検出する際の処理の概要の例を示すフローチャートである。なお、記憶部１２は、携帯端末２や列車３０から受信した処理対象のデータをすでに記憶しているものとする。
Next, an outline of an operation example of the processing device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of an outline of processing in the processing device 1 shown in FIG. 1 when detecting whether or not an abnormality has occurred in the
図４に示す動作例では、処理装置１において、まず、データ抽出部１１２が、記憶部１２が記憶している複数の携帯端末２から収集したデータから、時刻情報と携帯端末２の位置情報と対象車両３の運行情報に基づき、処理対象のデータを抽出する（ステップＳ１０１）。
In the operation example shown in FIG. 4, in the processing device 1, first, the
次に、車両加速度算出部１１３が、対象車両３の速度を時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出する（ステップＳ１０２）。
Next, the vehicle
次に、加速度成分演算部１１４が、対象車両３で移動中に携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の加速度の車両の前後方向の成分を求める（ステップＳ１０３）。
Next, the acceleration
次に、伝達特性算出部１１５が、携帯端末２の加速度の車両の前後方向の成分と、車両３の前後方向の加速度との間の伝達特性を算出する（ステップＳ１０４）。
Next, the transmission
次に、車両加速度推定部１１６が、車両３の前後方向の伝達特性を用いて、携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する（ステップＳ１０５）。
Next, the vehicle
次に、異常検出部１１８が、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方に基づいて、対象車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する（ステップＳ１０６）。
Next, the
以上のように、本実施形態によれば、携帯端末２で計測された加速度から車両の加速度を推定することができるのでで、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the acceleration of the vehicle can be estimated from the acceleration measured by the
次に、図５を参照して、処理装置１の他の動作例の概要について説明する。図５は、図１に示す処理装置１において、ある列車３０を対象として車両３または軌道４に異常が発生しているか否かを検出する際の処理の概要の他の例を示すフローチャートである。なお、記憶部１２は、携帯端末２や列車３０から受信した処理対象のデータをすでに記憶しているものとする。
Next, an outline of another operation example of the processing device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing another example of an outline of processing in the processing device 1 shown in FIG. 1 when detecting whether or not an abnormality has occurred in the
図５に示す動作例では、処理装置１において、まず、データ抽出部１１２が、記憶部１２が記憶している複数の携帯端末２から収集したデータから、時刻情報と携帯端末２の位置情報と対象車両３の運行情報に基づき、処理対象のデータを抽出する（ステップＳ２０１）。
In the operation example shown in FIG. 5, in the processing device 1, first, the
次に、対象限定部１１７が、加速度の３軸成分を計測した携帯端末２を、所定期間に所定回数以上、対象の車両３を利用した利用者の携帯端末２に限定する（ステップＳ２０２）。
Next, the
次に、車両加速度算出部１１３が、対象車両３の速度を時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出する（ステップＳ２０３）。
Next, the vehicle
次に、加速度成分演算部１１４が、対象車両３で移動中に携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の加速度の車両の前後方向の成分を求める（ステップＳ２０４）。
Next, the acceleration
次に、伝達特性算出部１１５が、限定された携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分と、車両３の前後方向の加速度との間の伝達特性を、過去の伝達特性も用いて統計的に算出する（ステップＳ２０５）。
Next, the transmission
次に、車両加速度推定部１１６が、車両３の前後方向の伝達特性を用いて、携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する（ステップＳ２０６）。
Next, the vehicle
次に、異常検出部１１８が、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方に基づいて、対象車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する（ステップＳ２０７）。
Next, the
次に、図６を参照して、処理装置１の他の動作例の概要について説明する。図６は、図１に示す処理装置１において、ある列車３０を対象としあて車両３または軌道４に異常が発生しているか否かを検出する際の処理の概要の他の例を示すフローチャートである。なお、記憶部１２は、携帯端末２や列車３０から受信した処理対象のデータをすでに記憶しているものとする。
Next, with reference to FIG. 6, an outline of another operation example of the processing device 1 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing another example of an outline of processing in the processing device 1 shown in FIG. 1 when detecting whether or not an abnormality has occurred in the
図６に示す動作例では、処理装置１において、まず、データ抽出部１１２が、記憶部１２が記憶している複数の携帯端末２から収集したデータから、時刻情報と携帯端末２の位置情報と対象車両３の運行情報に基づき、処理対象のデータを抽出する（ステップＳ３０１）。
In the operation example shown in FIG. 6, in the processing device 1, first, the
次に、車両加速度算出部１１３が、対象車両３の速度を時間微分して車両３の前後方向の加速度を算出する（ステップＳ３０２）。
Next, the vehicle
次に、加速度成分演算部１１４が、対象車両３で移動中に携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の加速度の車両の前後方向の成分を求める（ステップＳ３０３）。
Next, the acceleration
次に、伝達特性算出部１１５が、始発駅から乗車した利用者（人）１００の携帯端末２の群と、途中駅から乗車した利用者（人）１００の携帯端末２の群に分けて、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分と、車両３の前後方向の加速度との間の群毎に伝達特性を統計的に算出する（ステップＳ３０４）。
Next, the transmission
次に、車両加速度推定部１１６が、群毎に、車両３の前後方向の伝達特性を用いて、携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する（ステップＳ３０５）。
Next, the vehicle
次に、異常検出部１１８が、群毎に、車両３の左右方向の加速度または車両３の上下方向の加速度の少なくとも一方に基づいて、対象車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する（ステップＳ３０６）。
Next, the
以上のように本実施形態によれば、乗客が使用している携帯端末で取得したデータについて、車両〜人〜携帯端末の間の伝達関数を導入して、データを集約／分析し、車両や軌道の異常をモニタリング（検出）することができる。乗客が使用している携帯端末で取得したデータを集約／分析し、車両や軌道の異常をモニタリングする場合の携帯端末がどのような状態で保持されているか不明であるが、車両〜人〜携帯端末の間の伝達関数を導入することで、携帯端末がどのような状態で保持されているかに関わらず、加速度データの分析／評価が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, regarding the data acquired by the mobile terminal used by the passenger, a transfer function between the vehicle, the person, and the mobile terminal is introduced to aggregate / analyze the data, and the vehicle or the vehicle Orbital abnormalities can be monitored (detected). It is unclear in what state the mobile terminal is held when aggregating / analyzing the data acquired by the mobile terminal used by the passenger and monitoring the abnormality of the vehicle or track, but the vehicle-person-mobile By introducing a transfer function between terminals, acceleration data can be analyzed / evaluated regardless of the state in which the mobile terminal is held.
また、伝達関数は区間ごとや乗客が登場する度に算出して平均値を取るなどにより、精度を向上させていくことができる。また、伝達関数は、例えば駅と駅の間の区間で、１つの値を算出してもよいし、駅と駅の間の区間をさらに細分化した区間毎あるいは所定の時間毎に複数の伝達関数を算出してもよい。また、上記処理装置１の動作例では記憶部１２に処理対象のデータが記憶された後にデータを処理することとしたが、例えば、所定量あるいは所定時間分のデータが収集される度に、収集されたデータに基づいて、加速度の推定、異常検出等の処理を随時行うようにしてもよい。この場合、おおむねリアルタイムで異常検出を行うことができる。
In addition, the accuracy of the transfer function can be improved by calculating the transfer function for each section or each time a passenger appears and taking the average value. Further, the transfer function may calculate one value in the section between stations, for example, or a plurality of transfer functions for each section in which the section between stations is further subdivided or for each predetermined time. You may calculate the function. Further, in the operation example of the processing device 1, it is decided to process the data after the data to be processed is stored in the
なお、上記実施形態では、位置情報を取得する際に、車内の無線ＬＡＮ信号もしくは衛星測位信号を利用することで、どの車両に乗車しているかを特定してもよい。 In the above embodiment, it is possible to specify which vehicle is in the vehicle by using the wireless LAN signal or the satellite positioning signal in the vehicle when acquiring the position information.
以上のように本実施形態によれば、車両速度データのみから把握が可能な車両前後方向加速度データから車体〜人〜携帯端末間の伝達関数特性を推定し、その伝達関数特性を用いて簡易的に車体に発生している上下方向、左右方向の加速度を推定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the transfer function characteristics between the vehicle body, the person, and the mobile terminal are estimated from the vehicle front-rear direction acceleration data that can be grasped only from the vehicle speed data, and the transfer function characteristics are used for simplification. It is possible to estimate the acceleration in the vertical and horizontal directions generated in the vehicle body.
なお、上記実施形態では、車両速度からの加速度算出時は、そのまま車両速度の時間変化を計算した場合、高周波数成分が残ることから、計算した結果に適切なローパスフィルタ処理を行い、高周波数成分をカットするようにしてもよい。 In the above embodiment, when calculating the acceleration from the vehicle speed, if the time change of the vehicle speed is calculated as it is, a high frequency component remains. Therefore, an appropriate low-pass filter process is performed on the calculated result to obtain a high frequency component. May be cut.
また、推定した上下、左右方向の加速度データが閾値を超えたということのみで異常と判別する場合、対象の乗客が大きく携帯端末を動かしたのみで異常と判別してしまい、正しくモニタリングができない可能性がある。また、前後加速度データのみから伝達関数を推定しているため、伝達関数の精度自体が低い可能性がある。このような課題を解決するため、上記実施形態では、分析対象とする携帯端末数を複数台とし、ある閾値以上の割合の携帯端末で異常な加速度が発生したと推定された場合のみ、車両もしくは軌道に異常が発生したと判別するようにしてもよい。 In addition, if the estimated vertical and horizontal acceleration data exceeds the threshold value and is determined to be abnormal, it will be determined to be abnormal only by the target passenger moving the mobile terminal significantly, and it is possible that monitoring cannot be performed correctly. There is sex. Moreover, since the transfer function is estimated only from the front-back acceleration data, the accuracy of the transfer function itself may be low. In order to solve such a problem, in the above embodiment, the number of mobile terminals to be analyzed is set to a plurality of units, and the vehicle or the vehicle or only when it is estimated that abnormal acceleration occurs in the mobile terminals at a ratio of a certain threshold value or more. It may be determined that an abnormality has occurred in the orbit.
なお、上記実施形態において姿勢角情報を用いる各処理では、姿勢角情報に代えて、例えば画面点灯情報、アプリ等の使用状態や入出力操作の状態等に応じて、携帯端末２が使用状態であると推定される場合に、姿勢角を所定の固定値として、各処理を行うようにしてもよい。この場合、姿勢角情報の収集を省略することができる。
In each process using the posture angle information in the above embodiment, the
なお、携帯端末２の加速度と車両３の前後方向の加速度との比較の際、比較対象とするデータは、Ａ駅５−１出発時の加速（力行）からＢ駅５−２停車時の減速（回生）までの一連の加速度データ全てを使うのが好ましい。これは、惰行運転中だけだと車両自体の加速度の変化が乏しく、相関性の評価の精度が悪くなることが想定されるためである。
When comparing the acceleration of the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above embodiments, and design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.
〈コンピュータ構成〉
図１２は、上記実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の処理装置１、携帯端末２、記憶装置７等は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
<Computer configuration>
FIG. 12 is a schematic block diagram showing a configuration of a computer according to the above embodiment.
The computer 90 includes a
The above-mentioned processing device 1,
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。 The program may be for realizing a part of the functions exerted by the computer 90. For example, the program may exert its function in combination with another program already stored in the storage, or in combination with another program mounted on another device. In another embodiment, the computer may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or in place of the above configuration. Examples of PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). In this case, some or all of the functions realized by the processor may be realized by the integrated circuit.
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of the
１０ 軌道車両監視システム
１ 処理装置
２、２−１、２−２ 携帯端末
３、３−１、３−２ 車両
４ 軌道
６ 通信網
８ 速度センサ
３０、３０−１ 列車
１１ 処理部
１２ 記憶部
１４ 通信部
２１ 通信部
２２ 表示入力部
２３ 時刻取得部
２４ 位置情報取得部
２５ 加速度検知部
２６ 姿勢角検知部
２７ 点灯状態検知部
２８ アプリ実行部
２９ 記憶部
１１１ データ蓄積部
１１２ データ抽出部
１１３ 車両加速度算出部
１１４ 加速度成分演算部
１１５ 伝達特性算出部
１１６ 車両加速度推定部
１１７ 対象限定部
１１８ 異常検出部
10 Track vehicle monitoring system 1
Claims (8)
前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分を求める加速度成分演算部と、
前記加速度成分演算部が求めた前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分と前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との間の伝達特性を算出する伝達特性算出部と、
前記伝達特性算出部が算出した前記伝達特性を用いて、前記携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する車両加速度推定部と
を備える加速度推定装置。 A vehicle acceleration calculation unit that differentiates the speed of the vehicle and calculates the acceleration in the front-rear direction of the vehicle,
An acceleration component calculation unit that obtains a component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle based on a three-axis component of acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle.
A transmission characteristic calculation unit that calculates a transmission characteristic between the front-rear direction component of the vehicle and the front-rear direction acceleration of the vehicle calculated by the vehicle acceleration calculation unit, which is obtained by the acceleration component calculation unit. When,
Using the transmission characteristic calculated by the transmission characteristic calculation unit, at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle is estimated based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal. Acceleration estimation device including a vehicle acceleration estimation unit.
請求項１に記載の加速度推定装置。 The acceleration component calculation unit has a relatively high correlation coefficient with the acceleration in the front-rear direction of the vehicle calculated by the vehicle acceleration calculation unit based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle. The acceleration estimation device according to claim 1, wherein a high component is a component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle.
請求項１に記載の加速度推定装置。 The acceleration component calculation unit is based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle, and the vertical component of the acceleration of the mobile terminal based on the attitude angle information of the mobile terminal. The portable terminal is obtained from a component that is perpendicular to the vertical component of the vehicle in the acceleration of the mobile terminal and has a relatively high correlation coefficient with the acceleration in the front-rear direction of the vehicle calculated by the vehicle acceleration calculation unit. The acceleration estimation device according to claim 1, wherein the acceleration of the vehicle is a component in the front-rear direction of the vehicle.
前記伝達特性算出部が、前記対象限定部が限定した前記携帯端末で計測された前記加速度の３軸成分に基づき、前記伝達特性を過去の伝達特性も用いて統計的に算出する
請求項１から３のいずれか１項に記載の加速度推定装置。 The mobile terminal that measures the three-axis component of the acceleration is further provided with a target limiting unit that limits the mobile terminal to the mobile terminal of the user who uses the vehicle for a predetermined number of times or more in a predetermined period.
From claim 1, the transmission characteristic calculation unit statistically calculates the transmission characteristic using the past transmission characteristics based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal limited by the target limitation unit. The acceleration estimation device according to any one of 3.
請求項１から４のいずれか１項に記載の加速度推定装置。 The transmission characteristic calculation unit divides the group of the mobile terminals of people who boarded from the first station and the group of mobile terminals of people who boarded from the intermediate station, and statistically calculates the transmission characteristics for each group. The acceleration estimation device according to any one of claims 1 to 4.
さらに備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の加速度推定装置。 Any of claims 1 to 5, further comprising an abnormality detection unit that detects an abnormality in the vehicle or the track on which the vehicle travels based on at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle. The acceleration estimation device according to item 1.
加速度成分演算部によって、前記車両で移動中の携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分を求め、
伝達特性算出部によって、前記加速度成分演算部が求めた前記携帯端末の加速度の前記車両の前後方向の成分と前記車両加速度算出部が算出した前記車両の前後方向の加速度との間の伝達特性を算出し、
車両加速度推定部によって、前記伝達特性算出部が算出した前記伝達特性を用いて、前記携帯端末で計測された加速度の３軸成分に基づき、前記車両の左右方向の加速度または前記車両の上下方向の加速度の少なくとも一方を推定する
加速度推定方法。 The vehicle acceleration calculation unit differentiates the speed of the vehicle to calculate the acceleration in the front-rear direction of the vehicle.
Based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal moving in the vehicle by the acceleration component calculation unit, the component of the acceleration of the mobile terminal in the front-rear direction of the vehicle is obtained.
The transmission characteristic calculation unit determines the transmission characteristic between the vehicle front-rear direction component of the mobile terminal acceleration obtained by the acceleration component calculation unit and the vehicle front-rear acceleration calculated by the vehicle acceleration calculation unit. Calculate and
Using the transmission characteristics calculated by the vehicle acceleration estimation unit and the transmission characteristics calculation unit, the acceleration in the left-right direction of the vehicle or the vertical direction of the vehicle is based on the three-axis component of the acceleration measured by the mobile terminal. An acceleration estimation method that estimates at least one of the accelerations.
請求項７に記載の加速度推定方法。 The acceleration estimation method according to claim 7, further comprising a step of detecting an abnormality of the vehicle or the track on which the vehicle travels based on at least one of the left-right acceleration of the vehicle and the vertical acceleration of the vehicle.
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