JP2820123B2 - 座席使用状況判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座席使用状況判別
装置に関し、特に、電車または列車のような複数の座席
を有する乗用シートの着座状況を判別するのに使用して
好適な座席使用状況判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電車または列車のように複数の乗用シー
トを備えるとともに各乗用シートが複数の座席を有する
場合に、各乗用シートにおける着座状況を判別するため
には、従来、原理的に三種類のものが知られている。す
なわち、目視による方法と、乗用シートに着座スイッチ
を配設して同着座スイッチのオン・オフ結果に基づいて
着座状況を判別する方法と、監視カメラで撮影して画像
処理する方法である。

【０００３】目視の場合、乗降りのたびに乗務員等が座
席まで出向いていき、座席の使用状況を直接確認する。
着座スイッチを使用する場合、座席数のすべてに着座ス
イッチを取り付け、全ての着座スイッチから座席使用状
況判別装置まで配線しなければならない。着座スイッチ
とは言っても、確実に着座したときにだけ動作させるよ
うにするのは難しく、特に、可動式の乗用シートの場合
には着座位置に応じて検出する点を複数にする等の対処
が必要になり、それだけさらに増加させなければならな
い。そして、全ての着座スイッチの検出結果に基づいて
座席の使用状況を判別する。

【０００４】監視カメラを使用する場合、得られた画像
を画像処理することにより、使用状況の判定する。ま
た、得られた画像を乗務員が見て、目視にて着座状況を
確認することも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の座席使
用状況判別装置においては、次のような課題があった。
目視による方法では、停車による乗降が頻繁に繰り返さ
れると、そのたびに乗務員が各座席まで行かなければな
らず多大な労力が必要となる。また、得られた着座情報
は、目視確認しながら予約情報と照らし合わすために入
力を行うことが必要となり、少ない乗務員で担当するに
は大きな負荷になってしまうことになる。

【０００６】着座スイッチを使用する方法では、着座ス
イッチの取り付け位置によっては着座時に不快感をおよ
ぼすことになるし、浅く着座した場合と深く着座した場
合、および子供が着座したり荷物を置かれた場合などの
区別を行うためには、簡単な感圧スイッチで行うことは
不可能であり、複数の着座スイッチを利用したりするな
どの工夫が必要である。また、着座スイッチからの配線
数が多大になるため、座席を着脱したり、座席の方向転
換をさせるような場合に、配線が極めて邪魔になる。

【０００７】監視カメラを使用する方法では、座席に荷
物等が置かれた場合やコート等がかけられた場合、ある
いは日光等による影の影響を考えると、画像処理では確
実な判別を行うことが非常に難しい。また、得られた映
像を乗務員が見て判別を行なうのでは、乗務員の手間を
考えても機械化のメリットが無いに等しい。本発明は、
上記課題にかんがみてなされたもので、座席の使用状況
を精度良く、かつ、簡易な構成で判別することが可能な
座席使用状況判別装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、各座席の使用状況を判別
する座席使用状況判別装置であって、複数の座席を支持
する乗用シートと、この乗用シートに配設され、この乗
用シートの振動を検出する一つの振動センサ及びこの振
動センサにて検出された振動信号を周波数分析する周波
数分析部とを備えた固有振動周波数分析手段と、着座パ
ターンに対応する固有振動周波数のパターンを記憶する
パターン記憶部、上記周波数分析部の周波数分析結果と
上記パターン記憶部の記憶パターンとを比較して着座パ
ターンを判別する比較部及びこの比較部にて判別された
着座パターンを表示する表示部とを備えた判別手段を具
備する構成としてある。

【０００９】走行中の乗用シートの固有振動周波数は、
例えば、座席が三つあれば八種類だけ存在する。そし
て、座席が使用されていない場合には、固有振動周波数
が高くなるとともに周波数成分も分散する。これに対し
て、座席を一つ使用したとすると、座る位置に応じて振
動特性が変化する。また、複数の座席を使用した場合に
は、共振ポイントが徐々に低い方に変化していく。この
ため、三つの座席全てを使用した場合には、固有振動周
波数がもっと低い値を示すと共に、共振ポイントも低い
箇所に現れる。すなわち、走行中の振動によって生じる
ランダムな振動成分が固有成分に応じた共振特性によっ
て、それぞれ特有の周波数特性を持つことになるからで
あり、この原理を利用すれば着座位置を割り出すことが
できるようになる。

【００１０】 具体的には、 乗用シートに配設された振動
センサが当該乗用シートにおける走行中の振動を検出す
ると、周波数分析部がこの振動センサにて検出された振
動信号を周波数分析する。これにより乗用シートに着座
された状態での固有振動周波数が判断できるようにな
る。一方、パターン記憶部には着座パターンに対応する
固有振動周波数のパターンが記憶されており、比較部に
て上記周波数分析部の周波数分析結果と上記パターン記
憶部の記憶パターンとを比較する。このパターンの一致
から着座パターンが判別でき、表示部はこの比較部にて
判別された着座パターンを表示する。

【００１１】 振動センサは、乗用シートの振動周波数を
検出することができれればよく、例えば、加速度センサ
などで構成すればよいし、また、各座席ごとに配置する
必要もない。ところで、振動センサに近いところに着座
した場合と振動センサから離れた場所に着座した場合と
では、検出できる振動特性が変化することから、座席の
使用位置を割り出すことが可能となる。

【００１２】 ここにおいて、請求項２にかかる発明は、
請求項１に記載の座席使用状況判別装置において、上記
乗用シートに配設されている一つの振動センサは、各乗
用シートの左右方向について非対称位置に配設した構成
としてある。

【００１３】すなわち、着座位置と振動センサの取り付
け位置との距離で着座位置が分かるのであれば、振動セ
ンサを乗用シートに対して非対称位置に配設することに
より、一カ所で検出される振動状況は全ての着座状況に
対応して変化することになる。一方、周波数分析部は、
一般的には高速フーリエ変換回路などが妥当であるが、
これ以外にも同様の機能を果たすものであれば各種構成
を採用することができる。パターン記憶部は、パターン
の情報を記憶できれば良く、ＲＯＭに記憶しておいた
り、ハードディスクに記憶しておくなど、多種多様の構
成が可能である。

【００１４】さらに、請求項３にかかる発明は、請求項
１または請求項２に記載の座席使用状況判別装置におい
て、多重処理にて複数の乗用シートに配設されたそれぞ
れの上記振動センサの検出結果を入力し、各乗用シート
ごとに分析した着座パターンを表示する構成としてあ
る。すなわち、振動センサ以外の構成を一ヶ所にまと
め、多重処理で振動状況を入力して周波数分析を行うよ
うにし、これに基づいて多重処理で各乗用シートごとに
分析した着座パターンを表示する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にか
かる座席使用状況判別装置を概略ブロック図により示し
ており、本実施形態においては電車の三人掛けシートに
適用している。同図において、三人掛けシート１０は三
つの座席を備えており、図示しない回転機構により１８
０度回転可能となっている。本実施形態においては、座
席の使用状況を検知する乗用シートとして電車の三人掛
けシートを採用しているが、一般的な乗用シートであれ
ばよく、例えば、バス、船舶、飛行機などの座席であっ
ても構わない。むろん、三人掛けである必要もなく、二
人掛けや四人掛けなどに変更可能である。

【００１６】三人掛けシート１０の座席下方のフレーム
１１には、加速度センサ２１とアンプ２２とからなる振
動センサ２０を装着してある。本振動センサ２０は、広
く振動を検出することができれば良く、加速度センサ２
１に限定されるものではない。また、加速度センサ２１
といっても多種多様にあるが、機械構造物の固有振動周
波数の変化を計測するため、ＤＣ〜２ｋＨｚの範囲につ
いて計測できれば良く、さらには、完全なＤＣ成分は解
析に必要ないので高級な振動センサを使う必要はない。
設置方法としては、座席の形状によって多少異なるもの
の、基本的には走行中の振動を的確に捉えることができ
る座席の真下が最適である。ただし、場所が異なってい
ても現実的には判断精度の向上に対して寄与するだけで
あり、振動をとらえる意味では理論的な差異はない。取
り付け方向は、垂直方向が最も振動形態を解析するのに
適しており、特にやむを得ない場合を除いて垂直にして
おくのが望ましい。

【００１７】なお、この振動センサ２０はフレーム１１
に対して左右方向（図１に示す座席の並ぶ方向）につい
て非対称な位置に配設してある。後述する周波数解析に
より、振動センサ２０から座席までの遠近に応じて着座
位置を求めることになるため、非対称位置に設置してお
けば一つで済むことになるからである。本実施形態にお
いては、電車内に設置されている複数の三人掛けシート
１０のそれぞれに上記振動センサ２０を装着してあり、
これを一ヶ所の集中処理装置３０に結線している。集中
処理装置３０内には、各振動センサ２０におけるアンプ
２２の出力信号を入力するインターフェイス回路４０
と、このインターフェイス回路４０からの複数の出力を
多重化するマルチプレックス回路５０とを備えており、
これらによって多重化している。このマルチプレックス
回路５０は、後段の回路が各シート１０の情報を時分割
であるために入力信号を逐次切り換えるものであり、内
部のタイマー回路が決められた時間単位で入力ポートを
切り換えている。

【００１８】マルチプレックス回路５０は周波数解析回
路６０に接続され、この周波数解析回路６０は時分割で
各振動センサ２０から出力される振動信号の周波数解析
を行う。この周波数解析は簡易フーリエ変換（ＦＦＴ）
回路で行っている。いま、振動センサ２０の出力する振
動信号が図２に示すようなものであるとし、座席が全く
空の場合には周波数解析の結果が図３（ａ）に示すよう
になったとする。この場合、走行中の当該シート１０の
固有振動周波数は、八種類だけ存在することを意味す
る。一方、三人掛けのシートの場合、座席が占有される
組合せは七通り（全て空の場合を含む）である。そし
て、それぞれの場合について周波数解析を行えば、図３
に示すように（ａ）〜（ｇ）という七つの解析結果が生
じる。このような固有振動周波数は、走行スピードなど
が変化しても固有のエネルギーパターンは変化しない。
しかしながら、着座者がある場合には固有振動周波数が
もっと低い値を示すと共に、共振ポイントも低い箇所に
現れるのである。

【００１９】このように、本実施形態においては、振動
センサ２０と周波数解析回路６０とにより、シート１０
の固有振動周波数を求めることになり、この意味で固有
振動周波数分析手段を構成する。本実施形態において
は、複数の振動センサ２０を一括して結線して多重化し
ているが、多重化の手段については、多種多様の方法が
あり、適宜変更可能である。例えば、振動センサ２０と
周波数解析回路６０をワンチップ化して周波数解析結果
を出力するようにしておき、この周波数解析結果を多重
化して送出するようにしても良い。

【００２０】周波数解析回路６０の解析結果は判別回路
７０に入力されるようになっており、この判別回路７０
は着座位置に応じた周波数成分の情報を記憶するメモリ
８０を備えている。上述したように、着座位置に応じて
固有振動周波数は七種類のパターンがあり、図４に示す
ように、メモリ８０には各パターンに応じた周波数成分
の内容を記憶してあり、判別回路７０は周波数解析回路
６０による周波数解析結果とメモリ８０に記憶されてい
る各パターンとに応じた周波数成分の内容とを比較し、
一致するか一番近いものが現在の座席使用状況であると
判断する。

【００２１】判別回路７０の具体的な構成は、マイクロ
プロセッサなどであり、周波数解析回路６０の解析結果
を数値化し、メモリ８０の記憶パターンとの比較をソフ
トウェア的に行う。一方、メモリ８０については、半導
体メモリで構成しても良いし、ハードディスクドライブ
などで構成しても良い。また、パターンの記憶について
も、周波数解析回路６０における解析結果の同様の数値
化を行っておく。例えば、各周波数成分について、他の
周波数成分との相対的なレベル値を記憶するようにして
おくことができる。むろん、かかる数値化、および具体
的な比較方法についてはソフトウェアで適宜変更可能な
ことはいうまでもない。

【００２２】判別回路７０は表示器９０に接続され、こ
の表示器９０は同判別回路７０が判断した着座位置の情
報を一括して表示する。図５はこの表示例を示してお
り、時分割で入力される各シート１０の着座位置をディ
スプレイ４１上にて「空」と「×」で示している。表示
器９０としては、このようなディスプレイ４１を備えて
いるものに限らず、印字装置を備えてプリントアウトす
るような構成としても良い。むろん、両者を備えていて
も良いし、あるいは他の機能のためのディスプレイに画
像信号を出力するようなものであっても構わない。

【００２３】なお、本実施形態においては、これらの判
別回路７０とメモリ８０と表示器９０とによって判別手
段を構成している。次に、上記構成からなる本実施形態
の動作を説明する。電車が走行して振動が生じると、振
動センサ２０の加速度センサ２１が振動を検出し、アン
プ２２にて増幅して振動信号を集中処理装置３０のイン
ターフェイス回路４０に出力する。インターフェイス回
路４０では、車両内の各シート１０に配設された振動セ
ンサ２０からの振動信号を入力し、マルチプレックス回
路５０は時分割で同振動信号を取り入れて周波数解析回
路６０に出力する。周波数解析回路６０では振動信号を
解析して周波数成分に変換し、判別回路７０はメモリ８
０の記憶を参照してパターンの一致する着座情報を取得
する。この後、表示器９０にてシート１０ごとに座席の
使用状況を表示する。

【００２４】このように、振動センサ２０にてシート１
０の振動を検出して周波数解析回路６０にて周波数解析
することにより、着座位置に応じて変化するシート１０
の固有振動周波数を取得し、予め記憶されている着座位
置に対応した固有振動周波数のパターンと取得された固
有振動周波数とを比較することにより、一致するものの
着座位置を取得して座席の使用状況を判断することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、座席ごと
に複雑に着座スイッチを配設することなく、一つの振動
センサを用い乗用シート単位で振動状況を検出すればよ
いので、構成を簡易にしつつ、精度良く座席の使用状況
を判別することが可能な座席使用状況判別装置を提供す
ることができる。

【００２６】さらに、請求項２にかかる発明によれば、
一つの振動センサで正確な座席状況を判別することがで
きる。さらに、請求項３にかかる発明によれば、多重処
理にて構成をさらに減少させ、また、配線についても低
減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる座席使用状況判別
装置の概略ブロック図である。

【図２】振動センサの振動信号を示す図である。

【図３】振動信号を周波数解析したグラフである。

【図４】着座位置に対応して周波数成分のパターンを記
憶するメモリの記憶内容を示す図である。

【図５】座席の使用状況を表示するディスプレイの図で
ある。

【符号の説明】

１０ 三人掛けシート １１ フレーム ２０ 振動センサ ２１ 加速度センサ ２２ アンプ ３０ 集中処理装置 ４０ インターフェイス回路 ４１ ディスプレイ ５０ マルチプレックス回路 ６０ 周波数解析回路 ７０ 判別回路 ８０ メモリ ９０ 表示器

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B61D 41/00 B60N 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各座席の使用状況を判別する座席使用状
   況判別装置であって、 複数の座席を支持する乗用シートと、 この乗用シートに配設され、この乗用シートの振動を検
   出する一つの振動センサ及びこの振動センサにて検出さ
   れた振動信号を周波数分析する周波数分析部とを備えた
   固有振動周波数分析手段と、 着座パターンに対応する固有振動周波数のパターンを記
   憶するパターン記憶部、上記周波数分析部の周波数分析
   結果と上記パターン記憶部の記憶パターンとを比較して
   着座パターンを判別する比較部及びこの比較部にて判別
   された着座パターンを表示する表示部とを備えた判別手
   段を 具備したことを特徴とする座席使用状況判別装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の座席使用状況判別
   装置において、上記乗用シートに配設されている振動セ
   ンサが、上記乗用シートの左右方向について非対称位置
   に配設されていることを特徴とする座席使用状況判別装
   置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２に記載の座
   席使用状況判別装置において、多重処理にて複数の乗用
   シートに配設されたそれぞれの上記振動センサの検出結
   果を入力し、各乗用シートごとに分析した着座パターン
   を表示することを特徴とする座席使用状況判別装置。