JP2004286502A - 列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】列車の乗り物酔い評価指標を確実に計測することができる列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置を提供する。
【解決手段】列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、左右加速度センサ２と、この左右加速度センサ２からの左右加速度情報が入力される低周波左右振動通過補正フィルタ１１と、この低周波左右振動通過補正フィルタ１１から出力される低周波左右振動の瞬時値をサンプリングするサンプリング部１３と、このサンプリング部１３によりサンプリングされた値を積分する積分部１４と、この積分部１４から出力される積分値に基づいて列車の乗り物酔い評価指標の計測を行う列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５とを具備する。
【選択図】 図１
【解決手段】列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、左右加速度センサ２と、この左右加速度センサ２からの左右加速度情報が入力される低周波左右振動通過補正フィルタ１１と、この低周波左右振動通過補正フィルタ１１から出力される低周波左右振動の瞬時値をサンプリングするサンプリング部１３と、このサンプリング部１３によりサンプリングされた値を積分する積分部１４と、この積分部１４から出力される積分値に基づいて列車の乗り物酔い評価指標の計測を行う列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５とを具備する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置に係り、特に、車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な乗り物酔いに関する提案として、下記特許文献２〜４、下記非特許文献１〜９が挙げられる。
【０００３】
一方、本願発明者らは、既に、サービスの質を評価する意味での乗り心地指標を与えることができる乗り心地評価方法及びその装置について、下記特許文献１として、提案している。
【０００４】
そこで、更に、研究を進めて、車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置について提案するに至った。
【０００５】
ところで、乗り物酔いのなかでも、特に船酔いを評価するための研究が盛んに行われている（下記非特許文献９参照）。それによると、低周波上下振動の加速度や周波数の変化が嘔吐発生率に及ぼす影響を検討した結果から、約０．１７Ｈｚ（周期６秒）付近に嘔吐率のピークがあることが明らかにされている（図６参照）。こうした先行研究を参考に、国際標準化機構（ＩＳＯ）では、ＩＳＯ ２６３１規格を制定・改訂してきた。
【０００６】
この規格は、乗り物などの振動が人間の快−不快に及ぼす影響の評価指針であり、その最新版では船舶等で生じる低周波上下振動を対象に、動揺病ドーズ値（ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｃｋｎｅｓｓ ｄｏｓｅ ｖａｌｕｅ，ＭＳＤＶ）という評価指標が提案されている（非特許文献３参照）。なお、ドーズとは薬の服用量などの“ある分量”を示すものであるが、的確な訳語がないためにそのままドーズと表記されることが多い。
【０００７】
ＭＳＤＶの計算法には２つの方法が示されている。１つは暴露総時間から算出する場合で、次式で求められる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここで、ａｗ （ｔ）は、フィルタＷｆの周波数補正曲線（図７）を用いた振動加速度瞬時値を、Ｔは暴露時間の総時間（秒）を表す。また、ｚは上下方向（ｚ軸）の振動評価であることを意味する。
【００１０】
もう１つは、振動が連続的でかつ近似的に一定の大きさで表せる場合であり、次式で求められる。
【００１１】
ＭＳＤＶｚ＝ａｗ ・Ｔ０ １／２ …（２）
ａｗ は同様の周波数補正を行った振動加速度実効値、Ｔ０ は暴露時間（秒、ただし２４０秒以上）を表す。
【００１２】
ＭＳＤＶは現在のところ最も広く知られている酔いの評価指標である。
【００１３】
因みに、船酔いを評価するための上下振動フィルタのＩＳＯ規格は、下記の表１の通りである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
このように船酔いを評価するための上下振動フィルタについては、１９９７年にＩＳＯ規格化（その前身は１９８５年）されているが、列車酔いの評価については、上下、左右、前後などの各振動のどれが影響するかは明らかになっていなかった。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−２５５２４２号公報（第６−７頁 図１）
【特許文献２】
特開平５−２４５１４９号公報（第２−３頁 図１）
【特許文献３】
特開２００２−１９１５７２号公報（第３−４頁 図１）
【特許文献４】
特開２００３−１５６７６号公報（第３−４頁 図１）
【非特許文献１】
鈴木浩明：鉄道車両の振動乗り心地に関する人間科学的研究，鉄道総研報告，特別２４号，１９９８
【非特許文献２】
小柳志郎：振子車の振動乗心地評価法 −車体傾斜角速度による評価−，鉄道技術研究報告，Ｎｏ．１２７４，１９８４
【非特許文献３】
ＩＳＯ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ−Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｗｈｏｌｅ−ｂｏｄｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｐａｒｔ１：Ｇｅｎｅｒａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ＩＳＯ ２６３１−１．ＩＳＯ，１９９７
【非特許文献４】
ＩＳＯ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏｗｈｏｌｅ−ｂｏｄｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ−Ｐａｒｔ４：Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｏｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ａｎｄ ｃｒｅｗ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ｆｉｘｅｄ ｇｕｉｄｅｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ＩＳＯ／ＣＤ２６３１−４．ＩＳＯ，１９９８
【非特許文献５】
鈴木浩明・手塚和彦・吉岡博・高井秀之：鉄道振動の快適性評価に関わる国際規格原案，鉄道総研報告，ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．３７〜４２，１９９８
【非特許文献６】
ＣＥＮ：Ｒａｉｌｗａｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ−Ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，Ｆｉｎａｌ ｄｒａｆｔ，ＣＥＮ／ＴＣ２５６ ｐｒＥＮＶ１２２９９．ＣＥＮ，１９９６
【非特許文献７】
仲川滋：在来線到達時分短縮にむけて −ＴＲＹ−Ｚによる曲線通過速度向上試験−，ＪＲＥＡ，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４，ｐｐ．２６〜２８，１９９８
【非特許文献８】
大野央人・鈴木浩明・芳賀一郎・辻野昭道・杉森昌樹：鉄道車両の車体ローリング乗り心地を規定する要因に関する一考察，日本機械学会第７回交通・物流部門大会論文集，ｐｐ．１８３〜１８４，１９９８
【非特許文献９】
鈴木浩明・白戸宏明・中川千鶴・大野央人：乗り物酔いの評価に関する研究の現状と課題，鉄道総研報告，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１〜６，１９９８
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、上記した船酔いの評価方法をベースに列車の乗り物酔い評価指標の計測方法について研究を重ねて、その研究の結果、船舶における乗り物酔いとは異なり、列車での乗り物酔いに、上下振動は影響しないことを確認するとともに、左右振動が酔いに影響することを明らかにし、その周波数特性も解明した。
【００１８】
本発明は、上記状況に鑑みて、列車の乗り物酔い評価指標を確実に計測することができる列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、左右加速度センサからの左右加速度情報を低周波左右振動通過補正フィルタとサンプリング部に通し、そこから得られた低周波左右振動の瞬時値を積分することにより、乗り物酔い評価指標の計測を行うことを特徴とする。
【００２０】
〔２〕上記〔１〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする。
【００２１】
〔３〕上記〔２〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値をＸとし、ＡとＣを定数項とした場合に、酔いの評価式がＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｃであることを特徴とする。
【００２２】
〔４〕上記〔３〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値は、１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいて瞬時値をサンプリングし、この瞬時値を３０分間積分して得ることを特徴とする。
【００２３】
〔５〕上記〔４〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記酔いの評価式がＹ＝０．２Ｘ−３であることを特徴とする。
【００２４】
〔６〕上記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、更に、ロール角度情報を組み合わせることを特徴とする。
【００２５】
〔７〕列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、左右加速度センサと、この左右加速度センサからの左右加速度情報が入力される低周波左右振動通過補正フィルタと、この低周波左右振動通過補正フィルタから出力される低周波左右振動の瞬時値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段によりサンプリングされた瞬時値を積分する積分手段と、この積分手段から出力される積分値に基づいて乗り物酔い評価指標の計測を行う乗り物酔い評価指標の計測手段とを具備することを特徴とする。
【００２６】
〔８〕上記〔７〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする。
【００２７】
〔９〕上記〔８〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記サンプリング手段は１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいたサンプリングを行い、前記積分手段でそのサンプリング値を３０分間積分することを特徴とする。
【００２８】
〔１０〕上記〔７〕〜〔９〕のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、更に、ロール角度センサを備え、ロール角度又はロール角速度情報を組み合わせることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測装置の概略構成図、図２はその処理フローチャートを示す模式図である。
【００３１】
図１において、１は車載センサ装置であり、この車載センサ装置１としては、左右加速度センサ２、ロール角度センサ３などが搭載される。１０は列車の乗り物酔い評価指標の計測装置であり、この列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０は、低周波左右振動通過補正フィルタ１１、サンプリング周波数発生装置１２、サンプリング部１３、積分部１４、列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５、列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６などを具備している。
【００３２】
そこで、図２（ａ）に示すような車載センサ装置１の左右加速度センサ２からの列車の左右加速度を検出する（ステップＳ１）。次に、図２（ｂ）に示すように、低周波左右振動通過補正フィルタ１１に通して低周波左右振動値を得る（ステップＳ２）、図２（ｃ）に示すように、その得られた低周波左右振動値をサンプリング周波数に基づいたサンプリング部１３でサンプリングし、低周波左右振動の瞬時値を得て（ステップＳ３）、その低周波左右振動の瞬時値を、積分部１４で図２（ｄ）に示すように積分を行う（ステップＳ４）。次いで、列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５で評価式に基づいて列車の乗り物酔い評価指標の演算を行い、列車の乗り物酔い評価指標を求める（ステップＳ５）。必要に応じて列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６にて表示する。
【００３３】
また、列車の乗り物酔い評価指標の精度を高める場合には、ロール角度センサ３からのロール角度情報、又はロール角度情報の時間的変化情報であるロール角速度情報を列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５に取り込んで列車の乗り物酔い評価指標を演算し、必要に応じて列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６にて表示することもできる。
【００３４】
このように、左右加速度センサ１が車載センサ装置１に搭載され、その左右加速度センサ２からの出力信号は、低周波左右振動通過補正フィルタ１１を介して、サンプリングおよび積分されて、列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０に取り込まれる。
【００３５】
つまり、その列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０は、左右加速度センサ１からの左右加速度情報を低周波左右振動通過補正フィルタ１１を通し、その低周波左右振動の瞬時値を、例えば、サンプリング周波数発生装置（サンプリング周波数１００Ｈｚ）１２からのサンプリング周波数（１００Ｈｚ）に基づいて、サンプリング部１３で１秒間に１００個サンプリングし、そのサンプリング値を積分部１４で３０分間積分することにより、列車の乗り物酔い評価指標の計測を行う。
【００３６】
以下、本発明の特徴となる低周波左右振動通過補正フィルタについて詳細に説明する。
【００３７】
左右振動に起因する不快感が、上下振動と同じ周波数特性で説明できるかどうかはこれまで検証されていない。このため、Ｗｆフィルタのピーク周波数を低周波側、高周波側にずらして、いくつかのバンドパスフィルタ（減衰率：−２０ｄＢ／ｏｃｔ．）を作成して、酔いの発生率との関係を分析した。Ｗｆ曲線の形状を規定したＩＳＯ規格を参考に、ピーク周波数を３分の１オクターブずつずらすことで、０．０６３，０．１，０．１６，０．２，０．２５，０．３１５，０．４，０．５，０．６３，０．８の十種のフィルタを作成して、各列車の低周波左右振動累積値と酔い発生率との相関関係を分析した。また、前後振動、上下振動についても同様の分析を行った。各フィルタの中心周波数と酔い発生率の関係は、図３のように整理でき、以下のことが明らかになった。
【００３８】
（１）左右振動と酔い発生率との相関が最も高く、とりわけ０．２５〜０．３１５Ｈｚ付近の周波数の影響が顕著である。
【００３９】
（２）前後振動については、低周波になるほど酔いとの相関が高まる傾向がある。
【００４０】
（３）上下振動と酔いとの相関は全般に低めである。
【００４１】
以上の結果をもとに、左右振動の各中心周波数における相関係数を重み付け値とみなして、図４に示すような縦軸をｄＢ表示するフィルタを作成した。上下方向のＷｆと区別する意味で、これを低周波左右振動通過補正フィルタ（Ｗｆ−Ｐフィルタ）と呼ぶ。
【００４２】
図４は本発明の実施例を示す周波数補正曲線を示す図である。この図において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は低周波左右振動の重み付け（ｄＢ）を示しており、実線は本発明のフィルタを示す図である。
【００４３】
この図より、Ｗｆより少し高周波にピークを持つ曲線であることが分かる。また、このフィルタを用いて、振動積分値と酔い発生率との関係を分析した結果をグラフ化したものを図５に示す。両者の相関係数は０．５７であった。
【００４４】
なお、低周波左右振動通過補正フィルタ（Ｗｆ−Ｐフィルタ）は上記したように、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有する。詳細にその規格を示すと表２のようになる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
次に、車体の乗物酔いとローリングについて説明する。
【００４７】
本発明では、前後・左右・上下の並進振動以外にローリングを測定した。ローリングが酔いに及ぼす影響を評価する指標は一切ないことから、ロール角とロール角速度の各々について下記のデータを算出して、酔い発生率の関係を分析した。なお、算出時間はいずれも並進振動と同じ３０分間とした。
【００４８】
（１）区間内の平均値
（２）区間内の最大値
（３）区間内の９５％値：振動分布の９５％値を用いたＵＩＣ指標（ＥＮＶ規格）を参考にしたもの
（４）３０分間の積分値
これら各指標と酔い発生率との相関係数を表したものを表３に示す。
【００４９】
【表３】
【００５０】
この表から分かるように、Ｗｆ−Ｐフィルタほどの高相関はみられなかったが、最大で０．３程度の相関が確認された。
【００５１】
本発明では、約４０００名の乗客を対象にした乗り心地試験の結果をもとに、列車酔いを生じやすい周波数の特定を行った。この周波数補正曲線（低周波左右振動の重み付け曲線）を用いてフィルタを作成して、列車で計測した振動データの補正を行い、酔いの発生率の予測および評価を行うことができた。
【００５２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５４】
（Ａ）列車で計測した左右振動加速度から、乗り物酔い発生率の予測が可能となる。
【００５５】
（Ｂ）乗り物酔い防止技術の有効性を定量的に評価することが可能になる。
【００５６】
（Ｃ）任意の地点間の乗り物酔い発生率を予測することが可能になることから、乗り物酔いに関する軌道状態を定量的に評価することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測処理フローチャートを示す図である。
【図３】本発明にかかる各フィルタの中心周波数と酔い発生率の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す列車酔いの評価に用いる左右振動補正フィルタの特性図である。
【図５】図４のフィルタで示した左右振動累積値と酔い発生率の関係を示す図である。
【図６】従来の船酔いの上下振動と嘔吐率の関係を示す図である。
【図７】従来の船酔い評価のための周波数補正曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ 車載センサ装置
２ 左右加速度センサ
３ ロール角度センサ
１０ 列車の乗り物酔い評価指標の計測装置
１１ 低周波左右振動通過補正フィルタ
１２ サンプリング周波数発生装置
１３ サンプリング部
１４ 積分部
１５ 列車の乗り物酔い評価指標演算装置
１６ 列車の乗り物酔い評価指標表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置に係り、特に、車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な乗り物酔いに関する提案として、下記特許文献２〜４、下記非特許文献１〜９が挙げられる。
【０００３】
一方、本願発明者らは、既に、サービスの質を評価する意味での乗り心地指標を与えることができる乗り心地評価方法及びその装置について、下記特許文献１として、提案している。
【０００４】
そこで、更に、研究を進めて、車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置について提案するに至った。
【０００５】
ところで、乗り物酔いのなかでも、特に船酔いを評価するための研究が盛んに行われている（下記非特許文献９参照）。それによると、低周波上下振動の加速度や周波数の変化が嘔吐発生率に及ぼす影響を検討した結果から、約０．１７Ｈｚ（周期６秒）付近に嘔吐率のピークがあることが明らかにされている（図６参照）。こうした先行研究を参考に、国際標準化機構（ＩＳＯ）では、ＩＳＯ ２６３１規格を制定・改訂してきた。
【０００６】
この規格は、乗り物などの振動が人間の快−不快に及ぼす影響の評価指針であり、その最新版では船舶等で生じる低周波上下振動を対象に、動揺病ドーズ値（ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｃｋｎｅｓｓ ｄｏｓｅ ｖａｌｕｅ，ＭＳＤＶ）という評価指標が提案されている（非特許文献３参照）。なお、ドーズとは薬の服用量などの“ある分量”を示すものであるが、的確な訳語がないためにそのままドーズと表記されることが多い。
【０００７】
ＭＳＤＶの計算法には２つの方法が示されている。１つは暴露総時間から算出する場合で、次式で求められる。
【０００８】
【数１】
ここで、ａｗ （ｔ）は、フィルタＷｆの周波数補正曲線（図７）を用いた振動加速度瞬時値を、Ｔは暴露時間の総時間（秒）を表す。また、ｚは上下方向（ｚ軸）の振動評価であることを意味する。
【００１０】
もう１つは、振動が連続的でかつ近似的に一定の大きさで表せる場合であり、次式で求められる。
【００１１】
ＭＳＤＶｚ＝ａｗ ・Ｔ０ １／２ …（２）
ａｗ は同様の周波数補正を行った振動加速度実効値、Ｔ０ は暴露時間（秒、ただし２４０秒以上）を表す。
【００１２】
ＭＳＤＶは現在のところ最も広く知られている酔いの評価指標である。
【００１３】
因みに、船酔いを評価するための上下振動フィルタのＩＳＯ規格は、下記の表１の通りである。
【００１４】
【表１】
このように船酔いを評価するための上下振動フィルタについては、１９９７年にＩＳＯ規格化（その前身は１９８５年）されているが、列車酔いの評価については、上下、左右、前後などの各振動のどれが影響するかは明らかになっていなかった。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−２５５２４２号公報（第６−７頁 図１）
【特許文献２】
特開平５−２４５１４９号公報（第２−３頁 図１）
【特許文献３】
特開２００２−１９１５７２号公報（第３−４頁 図１）
【特許文献４】
特開２００３−１５６７６号公報（第３−４頁 図１）
【非特許文献１】
鈴木浩明：鉄道車両の振動乗り心地に関する人間科学的研究，鉄道総研報告，特別２４号，１９９８
【非特許文献２】
小柳志郎：振子車の振動乗心地評価法 −車体傾斜角速度による評価−，鉄道技術研究報告，Ｎｏ．１２７４，１９８４
【非特許文献３】
ＩＳＯ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ−Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｗｈｏｌｅ−ｂｏｄｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｐａｒｔ１：Ｇｅｎｅｒａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ＩＳＯ ２６３１−１．ＩＳＯ，１９９７
【非特許文献４】
ＩＳＯ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏｗｈｏｌｅ−ｂｏｄｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ−Ｐａｒｔ４：Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｏｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ａｎｄ ｃｒｅｗ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ｆｉｘｅｄ ｇｕｉｄｅｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ＩＳＯ／ＣＤ２６３１−４．ＩＳＯ，１９９８
【非特許文献５】
鈴木浩明・手塚和彦・吉岡博・高井秀之：鉄道振動の快適性評価に関わる国際規格原案，鉄道総研報告，ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．３７〜４２，１９９８
【非特許文献６】
ＣＥＮ：Ｒａｉｌｗａｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ−Ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，Ｆｉｎａｌ ｄｒａｆｔ，ＣＥＮ／ＴＣ２５６ ｐｒＥＮＶ１２２９９．ＣＥＮ，１９９６
【非特許文献７】
仲川滋：在来線到達時分短縮にむけて −ＴＲＹ−Ｚによる曲線通過速度向上試験−，ＪＲＥＡ，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４，ｐｐ．２６〜２８，１９９８
【非特許文献８】
大野央人・鈴木浩明・芳賀一郎・辻野昭道・杉森昌樹：鉄道車両の車体ローリング乗り心地を規定する要因に関する一考察，日本機械学会第７回交通・物流部門大会論文集，ｐｐ．１８３〜１８４，１９９８
【非特許文献９】
鈴木浩明・白戸宏明・中川千鶴・大野央人：乗り物酔いの評価に関する研究の現状と課題，鉄道総研報告，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１〜６，１９９８
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、上記した船酔いの評価方法をベースに列車の乗り物酔い評価指標の計測方法について研究を重ねて、その研究の結果、船舶における乗り物酔いとは異なり、列車での乗り物酔いに、上下振動は影響しないことを確認するとともに、左右振動が酔いに影響することを明らかにし、その周波数特性も解明した。
【００１８】
本発明は、上記状況に鑑みて、列車の乗り物酔い評価指標を確実に計測することができる列車の乗り物酔い評価指標の計測方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、左右加速度センサからの左右加速度情報を低周波左右振動通過補正フィルタとサンプリング部に通し、そこから得られた低周波左右振動の瞬時値を積分することにより、乗り物酔い評価指標の計測を行うことを特徴とする。
【００２０】
〔２〕上記〔１〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする。
【００２１】
〔３〕上記〔２〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値をＸとし、ＡとＣを定数項とした場合に、酔いの評価式がＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｃであることを特徴とする。
【００２２】
〔４〕上記〔３〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値は、１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいて瞬時値をサンプリングし、この瞬時値を３０分間積分して得ることを特徴とする。
【００２３】
〔５〕上記〔４〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記酔いの評価式がＹ＝０．２Ｘ−３であることを特徴とする。
【００２４】
〔６〕上記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、更に、ロール角度情報を組み合わせることを特徴とする。
【００２５】
〔７〕列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、左右加速度センサと、この左右加速度センサからの左右加速度情報が入力される低周波左右振動通過補正フィルタと、この低周波左右振動通過補正フィルタから出力される低周波左右振動の瞬時値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段によりサンプリングされた瞬時値を積分する積分手段と、この積分手段から出力される積分値に基づいて乗り物酔い評価指標の計測を行う乗り物酔い評価指標の計測手段とを具備することを特徴とする。
【００２６】
〔８〕上記〔７〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする。
【００２７】
〔９〕上記〔８〕記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記サンプリング手段は１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいたサンプリングを行い、前記積分手段でそのサンプリング値を３０分間積分することを特徴とする。
【００２８】
〔１０〕上記〔７〕〜〔９〕のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、更に、ロール角度センサを備え、ロール角度又はロール角速度情報を組み合わせることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測装置の概略構成図、図２はその処理フローチャートを示す模式図である。
【００３１】
図１において、１は車載センサ装置であり、この車載センサ装置１としては、左右加速度センサ２、ロール角度センサ３などが搭載される。１０は列車の乗り物酔い評価指標の計測装置であり、この列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０は、低周波左右振動通過補正フィルタ１１、サンプリング周波数発生装置１２、サンプリング部１３、積分部１４、列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５、列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６などを具備している。
【００３２】
そこで、図２（ａ）に示すような車載センサ装置１の左右加速度センサ２からの列車の左右加速度を検出する（ステップＳ１）。次に、図２（ｂ）に示すように、低周波左右振動通過補正フィルタ１１に通して低周波左右振動値を得る（ステップＳ２）、図２（ｃ）に示すように、その得られた低周波左右振動値をサンプリング周波数に基づいたサンプリング部１３でサンプリングし、低周波左右振動の瞬時値を得て（ステップＳ３）、その低周波左右振動の瞬時値を、積分部１４で図２（ｄ）に示すように積分を行う（ステップＳ４）。次いで、列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５で評価式に基づいて列車の乗り物酔い評価指標の演算を行い、列車の乗り物酔い評価指標を求める（ステップＳ５）。必要に応じて列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６にて表示する。
【００３３】
また、列車の乗り物酔い評価指標の精度を高める場合には、ロール角度センサ３からのロール角度情報、又はロール角度情報の時間的変化情報であるロール角速度情報を列車の乗り物酔い評価指標演算装置１５に取り込んで列車の乗り物酔い評価指標を演算し、必要に応じて列車の乗り物酔い評価指標表示装置１６にて表示することもできる。
【００３４】
このように、左右加速度センサ１が車載センサ装置１に搭載され、その左右加速度センサ２からの出力信号は、低周波左右振動通過補正フィルタ１１を介して、サンプリングおよび積分されて、列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０に取り込まれる。
【００３５】
つまり、その列車の乗り物酔い評価指標の計測装置１０は、左右加速度センサ１からの左右加速度情報を低周波左右振動通過補正フィルタ１１を通し、その低周波左右振動の瞬時値を、例えば、サンプリング周波数発生装置（サンプリング周波数１００Ｈｚ）１２からのサンプリング周波数（１００Ｈｚ）に基づいて、サンプリング部１３で１秒間に１００個サンプリングし、そのサンプリング値を積分部１４で３０分間積分することにより、列車の乗り物酔い評価指標の計測を行う。
【００３６】
以下、本発明の特徴となる低周波左右振動通過補正フィルタについて詳細に説明する。
【００３７】
左右振動に起因する不快感が、上下振動と同じ周波数特性で説明できるかどうかはこれまで検証されていない。このため、Ｗｆフィルタのピーク周波数を低周波側、高周波側にずらして、いくつかのバンドパスフィルタ（減衰率：−２０ｄＢ／ｏｃｔ．）を作成して、酔いの発生率との関係を分析した。Ｗｆ曲線の形状を規定したＩＳＯ規格を参考に、ピーク周波数を３分の１オクターブずつずらすことで、０．０６３，０．１，０．１６，０．２，０．２５，０．３１５，０．４，０．５，０．６３，０．８の十種のフィルタを作成して、各列車の低周波左右振動累積値と酔い発生率との相関関係を分析した。また、前後振動、上下振動についても同様の分析を行った。各フィルタの中心周波数と酔い発生率の関係は、図３のように整理でき、以下のことが明らかになった。
【００３８】
（１）左右振動と酔い発生率との相関が最も高く、とりわけ０．２５〜０．３１５Ｈｚ付近の周波数の影響が顕著である。
【００３９】
（２）前後振動については、低周波になるほど酔いとの相関が高まる傾向がある。
【００４０】
（３）上下振動と酔いとの相関は全般に低めである。
【００４１】
以上の結果をもとに、左右振動の各中心周波数における相関係数を重み付け値とみなして、図４に示すような縦軸をｄＢ表示するフィルタを作成した。上下方向のＷｆと区別する意味で、これを低周波左右振動通過補正フィルタ（Ｗｆ−Ｐフィルタ）と呼ぶ。
【００４２】
図４は本発明の実施例を示す周波数補正曲線を示す図である。この図において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は低周波左右振動の重み付け（ｄＢ）を示しており、実線は本発明のフィルタを示す図である。
【００４３】
この図より、Ｗｆより少し高周波にピークを持つ曲線であることが分かる。また、このフィルタを用いて、振動積分値と酔い発生率との関係を分析した結果をグラフ化したものを図５に示す。両者の相関係数は０．５７であった。
【００４４】
なお、低周波左右振動通過補正フィルタ（Ｗｆ−Ｐフィルタ）は上記したように、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有する。詳細にその規格を示すと表２のようになる。
【００４５】
【表２】
次に、車体の乗物酔いとローリングについて説明する。
【００４７】
本発明では、前後・左右・上下の並進振動以外にローリングを測定した。ローリングが酔いに及ぼす影響を評価する指標は一切ないことから、ロール角とロール角速度の各々について下記のデータを算出して、酔い発生率の関係を分析した。なお、算出時間はいずれも並進振動と同じ３０分間とした。
【００４８】
（１）区間内の平均値
（２）区間内の最大値
（３）区間内の９５％値：振動分布の９５％値を用いたＵＩＣ指標（ＥＮＶ規格）を参考にしたもの
（４）３０分間の積分値
これら各指標と酔い発生率との相関係数を表したものを表３に示す。
【００４９】
【表３】
この表から分かるように、Ｗｆ−Ｐフィルタほどの高相関はみられなかったが、最大で０．３程度の相関が確認された。
【００５１】
本発明では、約４０００名の乗客を対象にした乗り心地試験の結果をもとに、列車酔いを生じやすい周波数の特定を行った。この周波数補正曲線（低周波左右振動の重み付け曲線）を用いてフィルタを作成して、列車で計測した振動データの補正を行い、酔いの発生率の予測および評価を行うことができた。
【００５２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５４】
（Ａ）列車で計測した左右振動加速度から、乗り物酔い発生率の予測が可能となる。
【００５５】
（Ｂ）乗り物酔い防止技術の有効性を定量的に評価することが可能になる。
【００５６】
（Ｃ）任意の地点間の乗り物酔い発生率を予測することが可能になることから、乗り物酔いに関する軌道状態を定量的に評価することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す車体傾斜車両の曲線走行時の乗り物酔い評価指標の計測処理フローチャートを示す図である。
【図３】本発明にかかる各フィルタの中心周波数と酔い発生率の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す列車酔いの評価に用いる左右振動補正フィルタの特性図である。
【図５】図４のフィルタで示した左右振動累積値と酔い発生率の関係を示す図である。
【図６】従来の船酔いの上下振動と嘔吐率の関係を示す図である。
【図７】従来の船酔い評価のための周波数補正曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ 車載センサ装置
２ 左右加速度センサ
３ ロール角度センサ
１０ 列車の乗り物酔い評価指標の計測装置
１１ 低周波左右振動通過補正フィルタ
１２ サンプリング周波数発生装置
１３ サンプリング部
１４ 積分部
１５ 列車の乗り物酔い評価指標演算装置
１６ 列車の乗り物酔い評価指標表示装置
Claims (10)
- 左右加速度センサからの左右加速度情報を低周波左右振動通過補正フィルタとサンプリング部に通し、そこから得られた低周波左右振動の瞬時値を積分することにより、列車の乗り物酔い評価指標の計測を行うことを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- 請求項１記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- 請求項２記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値をＸとし、ＡとＣを定数項とした場合に、酔いの評価式がＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｃであることを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- 請求項３記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記低周波左右振動の積分値は、１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいて瞬時値をサンプリングし、該瞬時値を３０分間積分して得ることを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- 請求項４記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、前記酔いの評価式がＹ＝０．２Ｘ−３であることを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測方法において、更に、ロール角度情報を組み合わせることを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測方法。
- （ａ）左右加速度センサと、
（ｂ）該左右加速度センサからの左右加速度情報が入力される低周波左右振動通過補正フィルタと、
（ｃ）該低周波左右振動通過補正フィルタから出力される低周波左右振動の瞬時値をサンプリングするサンプリング手段と、
（ｄ）該サンプリング手段によりサンプリングされた瞬時値を積分する積分手段と、
（ｅ）該積分手段から出力される積分値に基づいて列車の乗り物酔い評価指標の計測を行う乗り物酔い評価指標の計測手段とを具備することを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測装置。 - 請求項７記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記低周波左右振動通過補正フィルタが、略０．２５から０．３１５Ｈｚをピーク周波数とし、略−１８ｄＢ／オクターブの特性を有することを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測装置。
- 請求項８記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、前記サンプリング手段は１秒間に１００Ｈｚのサンプリング周波数に基づいたサンプリングを行い、前記積分手段でそのサンプリング値を３０分間積分することを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測装置。
- 請求項７〜９のいずれか１項記載の列車の乗り物酔い評価指標の計測装置において、更に、ロール角度センサを備え、ロール角度又はロール角速度情報を組み合わせることを特徴とする列車の乗り物酔い評価指標の計測装置。
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