JP2015060452A - 自転車シェアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】自転車シェアリングシステムを人手をかけずに構築することと自転車の盗難を検知すること。【解決手段】利用者が利用者所有のＧＰＳ機能付き携帯電話を利用し、予約、使用、返却のため予約サーバと交信し、自転車には、ＧＰＳ機能、公衆無線通信機能を具備し、予約サーバと交信し予約情報を保持し、利用者の携帯電話との近接通信を行う事で利用者携帯電話に保存されている予約情報と比較認証を行う。また、自転車の施錠中に自転車のＧＰＳ情報が変化すると盗難にあったと判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、自転車シェアリングシステムに関する。

近年レンタカー事業者が、カーシェアリングと称して、従来、空港、駅、主要ホテルを中心に設置されていたレンタカー営業拠点（自動車を借りる場所、返す場所）を、市街地等に数多くある駐車場にまで拡充し、携帯電話で予約できるようにして、誰もがいつでもどこでも気軽に自動車を借りることができる新しいレンタカーシステムが普及し始めている。このカーシェアリングのシステムを自転車のレンタル事業にまで発展させた自転車シェアリングの事業も当然考えられるものである。カーシェアリングでは、利用予約や、利用者認証、稼動（運行）状況把握をより便利に効率的に行うため、携帯電話で、レンタル事業者の予約管理サーバーへアクセスするのが一般的であり、この方法は、自転車シェアリングにも適用できる方法である。特許文献１では、自転車の各々に２次元バーコードを付し、利用者が利用者の携帯電話で、そのバーコードを読み込むことで、利用者の認証を行うとともに、利用者の携帯電話に付属のＧＰＳ機能を利用して、自転車の所在を確認しようとする技術が開示されている。また特許文献２には、利用者の認証のため、認証番号を入力して確認しようとする技術が開示されている。特許文献１で利用者の携帯電話のＧＰＳ機能を利用して自転車の現在位置を知る方法は、利用者が自転車を運転しているときは有効であるが、たとえば利用者が駅の駐輪場に自転車を駐輪し、商店街やデパートに徒歩で買い物に行くときは利用者が携帯電話を携帯するので、携帯電話のＧＰＳ情報は、自転車の現在位置を表すものでなくなる欠点がある。

特開２０１０−５５５８３ 特開２０１１−１５４４２０

本発明の目的は、利用者認証、自転車の施錠、開錠、盗難防止等一連の必要機能を、人手を介さず行える自転車シェアリングシステムを提供することにある。

本発明においては、以下のようにすることで発明の目的を達成している。

１．自転車の各々に携帯電話と同じようにＧＰＳ機能、公衆無線通信機能、自転車の施錠開錠制御機能を付し、予約情報は、管理サーバーから当該自転車に送信しておき、利用者は利用者の携帯電話に送られてきている予約情報を、認証のため、当該自転車に転送することで、自転車がその情報の一致を確認し、自転車を開錠し利用可能とする。

２．自転車が施錠中に自転車のＧＰＳ情報に位置的な動きが観られると、自転車は盗難されたと判断して警報を発し、周囲の人からの喚起を煽る。

３．自転車の駐輪場として、駅前の駐輪場や駐車場、コンビニ、スーパーなどを利用し、自転車の借入、返却場所の自由度を増やし、利用者は、どこの駐輪場で借りるか、どこの駐輪場へ返却するかを、事前に利用者の携帯電話と管理サーバーで交信して決めておく。

本発明によれば、人手を全く介すことなく、利用者の好きな場所での借り入れ、好きな場所での返却ができ、かつレンタル事業者からみると各駐輪場へレンタル自転車の適正な在庫管理が可能になる。また自転車の盗難も検知できる。

本発明の全体構成図である。 自転車の利用者登録時における利用者と自転車、サーバー間の信号のやり取りを示す図である。 自転車の利用予約時における利用者と自転車、サーバー間の信号のやり取りを示す図である。 自転車の利用開始から利用中の施錠、開錠時における利用者と自転車、サーバー間の信号のやり取りを示す図である。 自転車の利用終了（返却時）時における利用者と自転車、サーバー間の信号のやり取りを示す図である。 自転車の利用終了時（駐輪場の自転車からＧＰＳ情報が送信できなかった時）における利用者と自転車、サーバー間の信号のやり取りを示す図である。 自転車の状態遷移を示す図である。 （ａ）〜（ｍ）は利用者の携帯電話での操作の例を図である。 管理サーバー内の情報管理表の例を示す図である。 自転車の施錠、開錠を示す図である。 ロープを使用した自転車の施錠、開錠を示す図である。

以下図面を用いて本発明を説明する。

図１で、破線で囲んだ部分は個々の自転車に設置する自転車アダプタ１で、アダプタ１は、ＰＨＳ通信部１−１、ＧＰＳ部１−２、鍵制御部１−３、認証等制御部１−４、警報発生部１−５、ロープ電流駆動・検知部１−６、電池残量検知部１−７、電池１−８からなるもので、一般の携帯電話から、ダイアルのためのテンキーやマイク、液晶表示部が削除されているイメージの物で、物理的な大きさは、携帯電話より小さい。自転車アダプタの自転車への設置場所は、開錠・施錠の関係から、開錠施錠機構によっては自転車のハブ近辺、あるいは後述するロープを用いた開錠施錠機構を用いるときは、設置場所の自由度は増す。ＰＨＳ通信部１−１は、公衆無線通信網３を介して予約管理サーバー４と交信し、予約管理、運行管理等、このシステムに必要なすべての情報通信を行う。利用者の携帯電話２は、公衆通信網を介して、予約管理サーバー４と利用者登録や、自転車の予約、借入返却の通信を行う。予約管理サーバー４は、前記した自転車の予約返却管理はもちろん、自転車シェアリング事業に供しているすべての自転車の現在位置や、駐輪場にある自転車の在庫管理など盗難情報も含めた事業に必要なあらゆる情報の管理を行う。

図１に示す公衆無線通信網３とは、一つの公衆無線通信事業者の通信網を示すものでなく、利用者が利用している通信事業者のすべて(日本市場では現在、ＮＴＴドコモ、ソフトバンク、ＫＤＤＩ、ウイルコムの４社が中心)を包含しているものである。また、自転車の通信機能としてここではＰＨＳ通信網を利用した例を示しているが、ＰＨＳ通信に限定する必要はない。ＰＨＳ通信は消費電力が少ないため、自転車に搭載する通信機能としては好適であろう。

本発明においては、利用者が好きな場所で自転車を借り、好きな場所で返却できることを特徴としているが、それは、借入・返却拠点が、市中に多数存在することが前提で、そのためには自転車シェアリング事業者が、市中あるいは観光地での駐車場事業者、コンビニ、スーパー、商店街、遊園地、観光協会などの事業者と事業提携するなどのビジネス形態が採られるであろう。もちろん自転車シェアリング事業者が、自ら駐輪場事業を行ってもよい。自動車１台分の駐車スペースに自転車７台は駐輪できると思うが、いずれにせよ駐輪場を多く設置することは、技術的な課題ではなく本発明とは別の課題である。

図２ａ〜図２ｅは、利用するための一連の流れを示す。

自転車シェアリングを利用しようとする人は、まずカーシェアリング事業者に利用者登録を行うことが必要で、図２ａでは利用者の携帯電話２から、ます会員登録申請を行う。この時送信すべき情報は、現今インタネット利用で普及している多くのサービスと同様に、利用者の、住所、氏名、電話番号、メールアドレス、年齢、利用料金引き落とし先（クレジットカード番号など）などの情報である。会員登録申請を受けた予約管理サーバー４は、申請内容の審査を、たとえばクレジットカード会社への照会や、申請者への折り返しの電話などで行い、利用者が真実の情報にもとづいたものと確認できたとき、利用者に会員番号を通知するとともに、今後の予約等の一連の操作に必要な操作画面を、利用者の携帯電話２に搭載してもらうためアプリケーションソフトウエア（以後、操作アプリと称す）を送る。利用者はこの操作アプリを受信したら、携帯電話２にインストールし、携帯電話の画面上にアイコンを作成しておく。(これらの操作は、今日では携帯電話利用者にとっては常識的になっているので、ここでは詳述しない)。

次に利用者が自転車を借る時の流れを示す。

図２ｂに示すように、まず予約申請が必要である。利用者は、携帯電話２で前記した操作アプリを用いて予約を行う。図４は、操作アプリによる携帯電話２の操作画面を示す。図４(a)で、まず利用者は会員番号を予約管理サーバー4に送る。予約管理サーバー４が、適正な会員番号と判断されると、予約管理サーバー４からの信号を受けて画面が切り替わり、予約操作が開始される。まず、図４(b)で、今直ぐ予約するのか、今でなく日時を指定した後日の予約かが選択される。「予約(今)」を選択すると、次に図４(c)で、自転車の形式を指定する画面に替わる。自転車の形式としては各種あるが、図４(c)では、一般型か、電動型か、二人乗り型かが選択できる。その後、選択された希望の自転車の型と予約者の携帯電話２のＧＰＳ情報が、予約管理サーバー４に送信される。予約管理サーバー４は、利用者のＧＰＳ位置情報、自転車形式情報を受信して、利用者の現在位置の近くにある該当自転車の駐輪場を検索し、当該自転車の電池残量が、適正量(たとえば３０％以上)あるかどうかを確認した後に、その駐車場情報を、図４(d)で「駐輪場番号１２００番に所望の自転車があります」と、連絡してくれ、その駐輪場の地図も合わせて表示される。利用者がそれでＯＫなら、図４(e)で、ＯＫボタンを押すと、「正式な予約願」として、予約管理サーバー４に情報が送られ、予約管理サーバー４は、自転車登録番号を送信してくるので,携帯画面には図４(f)のように「自転車登録番号」が表示される。予約者は送られてきた駐輪場の場所を見て、少し遠いから車種を変更しようかと思ったりするが、その時は上記した「ＯＫ」ボタンを押さず、「ＮＧ」ボタンを押す。そうすると、図示しないが他の代替候補を選択する画面に替わり、他の自転車型式や駐輪場を選択・決定していくことになる。

いずれにせよ、このような操作で決定された、駐輪場番号と自転車登録番号、会員番号が内蔵された利用者の携帯電話をもって駐輪場に行き、該当する自転車を、自転車に張り付けている自転車登録番号を見ながら、自転車を探しあてる。その時、その自転車には、予約管理サーバー４が利用者に自転車登録番号を送信したときと同じタイミングで、会員番号が送信されていて、その情報は、認証等制御部１−４に登録されている。予約管理サーバー４は、図２ｂの自転車登録番号送信、会員番号送信後、利用者が駐輪場で指定の自転車を探しあてる事を待っている。利用者が、自転車を探し当てたら、利用者の携帯電話で、図４(g)の「認証」ボタンを押すと、その利用者の会員番号が自転車に転送され、自転車は正規の予約者かどうかを判断・認証し、正規の予約者と確認されれば自転車を開錠し、開錠したことは自転車から予約管理サーバー４に送信され、同時に、利用者の携帯電話２にも送信され、携帯画面に、図４(h)のように「認証ＯＫです。ご利用を開始してください」と表示する。自転車が開錠されることで、自転車の利用が開始される。利用者の携帯電話と自転車の間の情報転送の手段としては、携帯電話に付属の赤外線通信機能を利用する方法、ＲＦＩＤチップやブルーツース無線機能を内蔵し、それを利用する方法もあろう。これら周知の、どの近接通信手段を利用するかは、本発明では問わない。利用者が何らかの理由で、「正式な予約願」送信後、一定時間（たとえば４５分）以内に自転車を探すことができない時は、予約はキャンセルされたと見做されるので、改めての予約申請が必要である。また、利用者が「予約(今)」を選ばなかった時は、図示しないが、希望の予約日時、借用場所（駐輪場番号）を選択する事で、それらの情報が、図２ｂのＧＰＳ情報に替わって送信されるが、後の操作、通信は「予約(今)」の場合と同じである。

自転車の利用が開始された後は利用者が自由に自転車を利用するが、施錠、開錠は利用者の意思でなされる。たとえば、駅前の駐輪場に自転車を駐輪し買い物に出かける、あるいは、サイクリングの途中で自転車を止め、すこし散歩してみるなどの行為は日常的に多く発生するもので、その都度、利用者は自由に施錠・開錠を行う必要がある。この施錠、開錠の操作は、図４(i)のように、利用者の携帯画面で行われる。自転車の利用開始から返却までの間の利用者は、会員番号が、自転車の認証等制御部１−４に保存されているので、図２ｃに示すように、施錠、開錠の都度、利用者携帯電話２は、施錠、開錠の制御信号と同時に会員番号を送信する。認証等制御部１−４は正規の利用者のみからの施錠開錠であることを認証したうえで、施錠開錠指示を、鍵制御部１−３に送る。自転車の施錠の都度、自転車のＧＰＳ情報と電池残量情報は、予約管理サーバー４に報告され、予約管理サーバー４の適正な運行管理下にある。もし、電池残量がある値(たとえば１５％)以下であると、図示しないが、自転車は簡単な警告音を発し、利用者に携帯電話２を見ることを催促する。同時に、予約管理サーバー４は、利用者の携帯電話に「この自転車が利用できるのは、あと一定時間（たとえば３時間）です。それ以上お使いの時は、４５分以内に、近くの駐輪場で自転車の交換が必要です。３時間以上使いますか？」と表示させ、利用者が「３時間以上使用する」と返事したら、駐輪場番号と自転車登録番号を送信する。駐輪場にある交換候補の自転車には、利用開始前の手続きと同様に、会員番号が送信され、交換待ち状態になる。交換待ち状態の自転車を利用可能にするのは、最初に利用可能にしたときと同様の操作である。

次に利用者が自転車の利用を終了する時の流れについて説明する。

利用者が、利用終了申請を図４(i)の携帯画面上で行うと、図２ｄに示すように、利用終了信号が、会員番号、利用中の自転車のＧＰＳ情報とともに、利用者の携帯電話２から、予約管理サーバー４に送られる。予約管理サーバー４は、利用終了信号の中のＧＰＳ情報を見ながら、利用者の現在位置に最も近い駐車場の候補を二つ位、また自転車駐輪場の在庫情報を見ながら、できればこの駐輪場に返却していただきたいという駐輪場候補情報を利用者に送る。利用者は携帯に示された駐輪場候補地(図４(j)）から、好みの駐輪場を選択する。なお、この時、利用者からみると少し遠いが、自転車シェアリング事業者の適正な在庫管理に協力して駐輪場を選択したときは利用料金の割引という制度を導入するのも一法であろう。利用者が自転車を案内された駐輪場に駐輪し、画面上で図４(k)「返却」ボタンを押すと、会員番号が、自転車に送られ、自転車は、会員番号を確認したら自転車のＧＰＳ情報、会員番号、電池残量を予約管理サーバー４に送る。予約管理サーバー４は、先に案内した駐輪場候補地に自転車が返却されている事を、会員番号の一致とともに確認し、自転車の施錠を行う。同時に、利用者には返却完了信号を送り、携帯画面上には図４(m)「ご利用ありがとうございました」が表示される。この時利用料金情報を返却完了信号に含ませて送信すれは、画面上に利用料金の表示も可能になる。

なお、ビル内の駐輪場では、自転車からＧＰＳ情報が得られず、ＧＰＳ情報を予約管理サーバー４に送れないケースや、駐輪場の位置とは異なるＧＰＳ情報が送られてくる（予約管理サーバー４は、駐輪場の正しいＧＰＳ情報は駐輪場番号と対応し、別途管理しているので、異なるＧＰＳ情報が送信されている事は判る）ケースもある。その時、予約管理サーバー４は、図示しないが、利用者の携帯電話２に「ＧＰＳ情報を送信してください」と表示させる。この表示が出たら、利用者は、ビル内の駐輪場から少し歩いて、ＧＰＳ情報が得られる場所に行き、利用者の携帯電話２からＧＰＳ情報を、予約管理サーバー４に送る。予約管理サーバー４は受信したＧＰＳ情報が駐輪場の本来のＧＰＳ位置に近い事を確認した後に施錠を行う。このケースでの、利用者携帯電話２と、予約管理サーバー４、自転車との信号のやりとりは、図２ｅに示す。

上記した予約から利用、返却までの流れを自転車からみた状態偏移図という形で図示すると図３のようになる。

図５は、予約管理サーバー４でどのような在庫管理がなされているかを示す例であり、
自転車シェアリング事業者が所有する自転車１台ごとに、自転車登録番号をインデックスとし、自転車１台ごとに、今どこの駐輪場で、予約待ち状態なのか、予約を受け付け利用開始を待っている状態なのか、利用中なのか、返却待ち状態なのかが会員番号とともに
電池残量も含めて管理されている。予約待ち自転車に電池残量が、ある値(たとえば３０％)以下のものがある時は、メンテナンス要員が、電池の交換（あるいは充電）に出かけ、所定の残量になるように管理する。また駐輪場番号ごとに、今予約受付可能な自転車の台数も管理可能である。以上の説明において、利用者に返却予定時間を入力する事を求めていないが、返却予定時間を入力してもらえば、在庫管理には好都合である。「誰もが、好きな時にどこででも自転車が借りられ、好きな時間に好きな場所に自転車を返せばよい」という事業コンセプトにこだわり返却予定時間の入力を求めなくても差支えはない。

次に、自転車の施錠・開錠の機構について説明する。

図６は、簡易的な図であるが、ソレノイド５−１に電流を流すことによって、可動片５−２が上下する。可動片５−２は斜面を持っているので、その斜面によって、ばね５−３によって固定枠５−４に引っ張られているバー５−５が左右にずれる。バーの変動幅はαあるが、そのαを自転車の開錠・施錠に利用する。図６でバー５−５が下の位置にある時は開錠、ソレノイド５−１がさらに下側に移動する事で、バー５−５は右側にずれる（図５では、模式的に書かれているので、バー５−５は上の位置にある）。その時、バー５−５の右端は自転車のスポーク間に入り込み施錠状態となる。

図６は簡易的に示したに過ぎないが、バー５−５の移動にソレノイド利用したトグル機構(図示せず)を採用すれば、消費電力の節約になる。

図７は、自転車のスポーク間にロープを挿入する場合の例で、ロープ６−２のロック機構６−１には、前記したような電磁制御機構を利用し、施錠、開錠を行う事ができる。また、ロープ６−２には一定周期で電流を流し、電流が流れなかった時は、ロープ６−２が切られた、つまり盗難にあったと判断する事ができる。ここでいう一定周期として、ＰＨＳは携帯電話同様、その所在確認のため基地局との交信を行っているので、その基地局との交信の都度、あるいは何回かの交信に一度とかの周期で、電流を流すことがよかろう。

ロープを使用する場合、自転車アダプタ１は、施錠、開錠のための電磁制御機構とともにロック機構６−１の内部に搭載される。

盗難検出する方法は、上記のロープに電流を流す方法のほかに、自転車の施錠中に自転車のＧＰＳ情報を観察しておき、ＧＰＳ情報で、自転車が１０メートル以上動いたら、盗難と判断することもできる。施錠中に自転車を動かすことは駐輪場で、整理員が、自転車の駐輪配列の整理のため、施錠したまま、少し動かす事以外はなかろう。このため１０メートル以上の動きは盗難と断定できる。ＧＰＳ情報を利用した盗難検知は、自転車がビル内に駐輪された時は、検知困難になるので、ロープによる検知の方が実用性は高い。またロープを使うときは、ロープは自転車のスポーク間を通しながら、かつ駐輪場の自転車固定枠(一般に金属棒がコの字型をして設置されている)の金属バーに掛けることで、より盗難対策になる。またロープを用いる方法は既存の自転車に即適用可能という長所を有する。

いずれの方法においても盗難と判断されれば、自転車は警報発生器から、警報を鳴らす。警報音はスピーカから大音量でも良いし、「泥棒、泥棒」と発生させてもよい。機械的な警報装置(たとえば自動車のクラクション)を駆動し、大音量を発生するのも一法である。

自転車に夜間照明のために発電機構を設けている自転車も多い。その発電電力の一部を、電池１−８に供給すれば、電池の充電にも利用可能となり、電池寿命の長期化が図れる。

本発明は、自転車シェアリングビジネスを人手をかけずに実行できるもので、事業者にとっても、利用者にとっても大変有益なシステムである。利用者所有の携帯電話と予約管理サーバ、自転車に設置の通信機能をうまく組合わせ、予約、利用、返却、開錠、施錠の一連の流れがスムーズに行え、かつ盗難を検知する事で盗難防止にも貢献できる。

１ 自転車アダプタ
１−１ ＰＨＳ通信部
１−２ ＧＰＳ部
１−３ 鍵制御部
１−４ 認証等制御部
１−５ 警報発生部
１−６ ロープ電流駆動・検知部
１−７ 電池残量検知部
１−８ 電池
２ 利用者携帯電話
３ 公衆無線通信網
４ 予約管理サーバー
５−１ ソレノイド
５−２ 可動片
５−３ ばね
５−４ 固定枠
５−５ バー
６−１ ロック機構
６−２ ロープ

Claims (4)

1. ＧＰＳ機能を所有する携帯電話を利用して、利用者が予約管理サーバーに予約、使用、返却の操作と通信を行うとともに、自転車にＧＰＳ機能、公衆無線通信機能を具備し、利用者のＧＰＳ情報と自転車のＧＰＳ情報を対比しながら、最適な駐輪場情報を利用者に連絡し、自転車の利用、返却、施錠、開錠を制御できることを特徴とした自転車シェアリングシステム。
2. 電池残量が一定量より低下したとき、交換すべき自転車の駐輪場を、利用者に連絡し、該駐輪場にて自転車を交換する事で、自転車の利用を継続できるようにしたことを特徴とする請求項１の自転車シェアリングシステム。
3. 自転車の施錠中に自転車のＧＰＳ情報が変化したことを検知し、自転車の盗難を検知する事を特徴とする自転車シェアリングシステム。
4. 自転車の施錠にロープ状の施錠機構を利用する自転車において、施錠中にロープに一定周期で電流を流すことで自転車の盗難を検知できるようにしたことを特徴とする自転車シェアリングシステム。

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