JP5109069B2 - 音響誘導システム - Google Patents

Description

本発明は視覚障害等の歩行者が道路や交差点等を歩くとき、聴覚のみにより安全に誘導するシステムに関するものである。

従来の交通信号の補助装置として付加された横断歩道用音響信号機は、視覚障害歩行者が道路を安全に横断できるように、（特許文献２のように）歩行者用信号が青色を表示していることをスピーカの音響で知らせる。例えば、交差点で東西方向、南北方向の２つの方向の横断歩道がある場合、一方の横断歩道側が青信号の時は、「ピヨ、ピヨ、・・・」という音がスピーカから流れ、他方の横断歩道側が青信号の時には、「カッコー、カッコー、・・・」という音が流れ、歩行者に信号機の存在と、横断可能な方向を伝達している。
しかし、「ピヨ、ピヨ」と「カッコー」の違いという１ビットの情報では、横断の実際の方向の角度や横断歩道と歩行者の位置関係を十分に伝えることができず、歩行者を安全に対岸まで誘導するには不十分であり、これを解決するための誘導システムとして幾つかの提案がなされている。
例えば、道路面に点字等の情報伝達用突起部を備えた触覚ブロック列を組み合わせ、またこの触覚ブロックの一部に発光体を組み込み、歩行者が踏みつけることで、自己が立っている位置を知ることを可能とし、また、弱視覚障害者に対しては発光体からの光を受けることで、通路や階段など情報を補足している。しかし、この方法では、全盲の視覚障害には発光体は役に立たない。

特開平７−２６２４６１号公報 特開２０００−１２３２８１号公報 特開２０００−２８５３７８号公報 特開２００１−２２９４８５号公報 特開２００２−３５６８２０号公報 特開２００３−２８８６７１号公報 特開２００５−２３２９２３号公報 特開２００８−０４０６８５号公報 特開２００８−５１８３１４号公報 特開平５−１３５２８６号公報

「積極避難誘導システム技術基準」ＪＩＬ５５０５−１９９３ 1993年12月8日制定 社団法人 日本照明器具工業会 ｐ１、ｐ７

本発明は、複数個のスピーカを組み合わせて、離れた所から方角や位置を伝えられ、歩行者が横断歩道を渡るとき、聴覚のみにより安全に誘導できるシステムを提供し、また、鉄道駅のプラットホームからの転落を防止するために、歩行者にプラットホームの危険位置と方向を容易に知らせる安価な信号システムを提供する。そのため、誘導する経路を必要に応じて自由に設定し、あたかも小鳥が経路に沿って飛びながら鳴いて歩行者に知らせるような信号音を繰返し発生して、歩行範囲の全体の方向、危険場所と歩行者の位置関係を知らせることができるシステムを提供する。

そこで、本発明は、始点から終点まで続く誘導経路を設定し、あたかも小鳥が経路に沿って飛びながら歩行者を先導するように鳴いて案内するシステムを提供する。そのために、この経路に複数個のスピーカを設置し、小鳥が経路に沿って飛びながら鳴いて歩行者を誘導する信号音を繰返し発生して、歩行範囲の全体の経路と方向、危険場所と歩行者の位置関係を知らせるシステムを提供する。
あたかも小鳥が飛びながら鳴いて誘導するシステムを作るためには、一次元的な経路の全体に信号の波動を形成する。この信号の波動とは音波ではなくて信号の音源の位置が経路に沿って移動する波動である。音波の伝搬速度は音速であるが、信号の波動の速度は音源の位置の移動速度である。波動とは、周期的に振動する波形が空間的に進行するものであり、小鳥の鳴き声を使う場合は、鳴き声が波動の波がしらにあり、経路上を進む。小鳥の飛ぶ速度が波動の速度である。小鳥がA、B、C、D、の経路を飛んで鳴く音響を擬似的に模倣するように、スピーカをA、B、C、D、の位置の順に動かしながら鳴き声を発する。可動部を持つ機構は製作や設置の困難があるので、本発明ではスピーカを動かす代わりに、A、B、C、D、の位置にそれぞれ固定スピーカを設置し、小鳥がその点を飛ぶ瞬間だけ信号音を発して模倣を実現する。続いてこの小鳥がE、F、G、Hの経路を飛ぶ時には、同時に、次の小鳥が追いかけてA、B、C、D、の経路を飛ぶようにする。以下周期的に繰り返す。このように、複数の固定スピーカの音の発生位置を経路順に移動させることにより、歩行範囲の全体の方向、場所の位置関係を歩行者に知らせることができる。
小鳥が飛ぶように波動的に信号を進行させるためには、例えば、（図１参照）相の数ｎ（相の数ｎは３〜５とするのが適当である。）が４の場合は、４相分の電線と共通接地線とをまとめた信号配線を経路に沿って設置する。ここで「相」とは「多相交流」という場合の相と同じ意味である。これを用いると、ｎが３以上の場合は波動的に信号を進行させることができる。各相の電線には、各相に対応してほぼ一定の距離のずれｄを持つ位置ＡＢＣ・・・Ｈにスピーカ７を配置し、各相の電線に順次に時間のずれｔを持つ同じ信号音を与えると、時間ｔの間に発生場所がｄずつ変わるので、あたかも一つの物体が速度ｖ＝ｄ/ｔ で移動しながら音を発しているように聞こえる。信号音は周期Ｔ＝ｎｄで何度も繰り返す。以下、４相の例で説明する。信号音の発生位置を、４個のスピーカを越えて一定速度で移動させるためには、スピーカをAとE、BとF、CとG、DとHの４相に分けて信号配線に接続する。以下同様に、長さ方向の周期Ｄ＝ｎｄで繰り返す。
歩行者の速度は種々に変動があり、立ち止まることもあるので、小鳥の速度は歩行者より速めにすると、小鳥が歩行者を追い越して離れることがあるが、波動であるから、すぐ次の波がしらにある小鳥が来て継続して案内ができる。

本発明によれば、視覚障害の歩行者に対して横断歩道の経路の全範囲で、位置と方向の正確な情報を聴覚だけで伝達し、小鳥の鳴く信号音について行くだけで安全な誘導が可能である。信号音について行く案内方法では、途中で案内信号の速度や、方向が大きく変わったり途切れたりしないことが必要で、このシステムにより、ほぼ連続した波動速度の信号で案内することが可能になる。また、この発明のシステムによれば、歩行者は近くのスピーカ音を聞くだけで誘導情報を得るので、信号音をあまり大きくしないで済む利点があり、信号音が近隣住民に与える騒音問題を極力押さえつつ誘導が可能となる。
加えてこの発明によれば、歩行者は、ほかに信号を受信するためのハンドセット等を必要としない利点がある。また、このシステムの主要部分は制御パッケージの電子機器のほかは電線とスピーカだけであるので設置が容易で費用が小さいことも大きな利点である。
従来技術では例えば信号がＡＢＣＤ、ＡＢＣＤと繰り返す場合、ＤからＡに移る所に不自然なつなぎ目ができるがこのようなつなぎ目も自然になくすことができる。この発明は、多くの屋外屋内の施設の誘導システムに適用できる。街路にこのシステムを設置すれば、視覚障害者の通行に多大な自由を与えることができる。

本発明のシステムの信号配線の回路構成を示すブロック図である。音源１、分配器２、増幅器３、信号配線４、共通接地５、制御器６、A 〜 H は各相のスピーカ７ である。 信号配線４は共通接地５と、各相のスピーカ７をつなぐ４本の電線を束ねたものである。制御パッケージ８は音源１、分配器２、増幅器３、制御器６をパッケージに入れたものである。 本発明のシステムを適用した横断歩道を斜めから見た図である。歩行者の頭上に設置した信号配線は両岸では下がっている。 本発明の実施例１の音響誘導システムを適用した横断歩道の平面図である。上下に２本の信号配線があり、黒点はスピーカである。「ピーピー」と書いた右向きの矢印で示す信号配線は、「ピーピー」という信号音の発生位置が矢印の向きに移動する。「クークー」と書いた矢印の信号音は「ピーピー」とは反対向きに移動する。 図４は図５とともに、この音声信号機の信号音が、小鳥が鳴きながら飛んで行くように聞こえる理由を説明する図である。図４は信号配線に設置したスピーカが信号音を発生する時間と位置を表す。横軸は配線経路に沿った横断歩道の長さであり、経路の全長は１０ｍとする。縦軸は歩行者が横断を開始した時からの時間である。また同時に第１相から信号音が始まったとして１相〜４相の信号音の発生する時間を示す。相間の時間のずれはｔ＝０．５秒とする。○印はスピーカが信号音を発生する時間と位置を示す。歩行者が一定速度１ｍ/ｓで歩くと仮定すると、図の原点から右上に向かう破線の矢印が歩行者の軌跡である。 この図は図４と同じ信号音が発生したとき、歩行者に聞こえる信号音の発生場所を時間順に結んだ図である。歩行者には、この順に信号音の発生場所が移動して聞こえる。 図６は図７とともに、横断歩道が赤信号の時の音声信号機の動作を説明する図で、赤信号の時は、小鳥が停まったまま鳴いているように聞こえる理由を説明するための図である。この場合は第１相と第３相のみに信号音を送る。 この図は図６と同じ信号音が発生したとき、歩行者に聞こえる信号音の発生場所を時間順に結んだ図である。発生場所が変わらないので、歩行者には音の発生体が停止しているように聞こえる。 実施例２の音響誘導システムを適用した鉄道駅のプラットホームの平面図である。ホームの両側に２本の信号配線４があり、黒点はスピーカである。右向きの矢印で示す信号配線は、「ピーピー」という信号音が右向きに走る。左向きの矢印の信号配線は、「クークー」という信号音が左向きに走る。 本発明を街路に適用した実施例３のシステムの平面図である。東西南北に道路が走る街の一部を示す。すべての通りの車道と歩道の境界線および交差点に本発明の音響誘導システムの信号配線４を設置した。交差点には白い矢印で示す信号配線に白い○で示すスピーカを設置し、信号音は白い矢印の方向に移動する。交差点以外の道路には黒い矢印で示す信号配線と黒点で示すスピーカを設置する。交差点では信号灯の赤青に同期して制御を行う。その例として、２丁目道路と一番通りの交差点を交差点Ｐとして示し、２丁目道路と二番通りの交差点を交差点Ｑとして示す。交差点Ｐは２丁目道路が青信号の時の青信号側の信号音の様子を示し、交差点Ｑは２丁目道路が赤信号の時、従って二番通りが青信号の時の青信号側の信号音の様子を示す。交差点以外の道路部分の黒い矢印で示す信号配線は、常に矢印の方向の通行可の信号音を出す。信号音には通りの名前を入れ、信号音は矢印の方向に進む。

図１は本発明を横断歩道に適用した実施例１に用いる信号配線の回路を示すブロック図である。
０．５秒程度の一定の時間ずれｔをもって同一の信号音の電気波形を周期的に繰り返す音源１から出る信号を分配器２により第１相〜第４相の信号として、増幅器３を経由して４本の電線に順次に供給し、（相の数ｎは３〜５とするのが適当である。）この４相分の電線と共通接地線５をまとめた信号配線４を横断経路に沿って設置し、各相の電線には、各相に対応して約１ｍの距離のずれｄを持つ位置ＡＢＣ・・・Ｈにスピーカ７を配置する。すると第１相〜第４相の電線の複数のスピーカが順次に同じ信号音を発し、音の発生場所がｄ＝１ｍずつ変わるので、あたかも一つの物体が速度ｖ＝ｄ/ｔ＝２ｍ/ｓで移動しながら音を発しているように聞こえる。第４相まで進んだら、第１相に戻り、信号音を繰り返し発する。横断歩道で使用される「ピヨピヨ」という音を使うと、小鳥が「ピヨピヨ」と鳴きながら信号配線の経路を２ｍ/ｓで次々に飛んで行くように聞こえる。このようにして、信号音は信号配線に沿った１次元の波動となる。信号の波動の相間の時間ｔは経路全体において一定に固定するので、波動の速度ｖは相間のスピーカ距離のずれｄを調節すれば自由に設定できる。
制御器６は普通の(赤黄青)信号機の制御回路から交差点の通行可または不可の情報を受け取り、それに応じて音声情報と「ピヨピヨ」「チーチー」などの声の種類とクロック信号等の指令を音源１に与える。また制御器６は、分配器２に音源１の電気信号波形を各相に分配する方法の指令を与える。信号の波動は制御により前進波または後退波として使うことができる。

図２は横断歩道に設置した信号配線４を示す。黒点は配線に設置したＡＢＣ等の複数のスピーカ７を示す。音源１、分配器２、増幅器３、制御器６などは制御パッケージ８に入れてある。
信号配線４を横断歩道の上に張れば、歩行者は、頭上を追い越して行く小鳥について行くことにより、正しい方向に誘導される。また、渡り終わる所では、信号配線の経路を下げ、かつ、相間のスピーカの距離ｄを小さくすれば、小鳥が着地するために速度を落とす動きが歩行者に伝えられる。着地の位置を容易に正確に知らせることができるので、この位置に視覚障害者用の情報を置いて知らせることができる。例えば点字の案内表示や、案内の音声メッセージを出すためのボタンスイッチを置く。
この音響誘導システムは、赤青黄の信号灯を使う信号機と併設されるので、横断の可能、不可能の信号音を信号灯に同期して変える必要がある。このための制御は制御器６により行う。赤信号の時は、「チーチー」という音声を使い、相間の信号のずれ時間ｔを０にすれば、小鳥は停止して「チーチー」と鳴いている。その動作は後で説明する。

図３は、横断歩道の平面図で、上下に２本の信号配線があり、黒点はスピーカである。上に書いた右向きの矢印は、横断歩道の左側の信号配線であり、「ピーピー」という信号音を出す。下に書いた左向きの矢印は、右側に設置した信号配線で「クークー」という信号音を出す。小鳥が左側で「ピーピー」鳴いて飛び、右側では「クークー」鳴いて反対向きに進むようにすれば、歩行者は横断歩道の横幅や位置も知ることができる。信号配線の相間のスピーカ間隔ｄは、渡り始めと渡り終わりでｄを小さくして、速度ｖを小さくし、渡り始めと渡り終わりの位置情報を歩行者に感じ取らせる。このようにして、横断歩道の全範囲の方向と位置を音響だけで、歩行者に伝える誘導ができる。

図４と図５は、小鳥が「ピヨピヨ」と鳴きながら次々に飛んで追い越して行くように聞こえる理由を説明する図である。横軸は配線経路に沿った横断歩道の長さであり、長さは１０ｍであると仮定する。縦軸は歩行者が横断を開始した時からの時間である。歩行者が一定速度１ｍ/ｓで歩くと仮定すると、図の原点から右上に向かう破線が歩行者の軌跡を表す。○印はスピーカが「ピヨピヨ」と信号音を発生する時間と位置を示す。この位置が波動の波がしらである。図４を見ると、渡りはじめの時間０秒では、第１相の電線には３個のスピーカが０ｍ、４ｍ，８ｍの位置に設置してあるので、これらが鳴ることを○印で示す。次の時間０．５秒では、第２相の電線に３個のスピーカが第１相より１ｍずれた１ｍ、５ｍ，９ｍに設置してあり、これらが鳴る。次の時間１．０秒では、第３相の電線の第２相より１ｍずれた場所の２ｍ、６ｍ，１０ｍの位置に設置してあるスピーカが鳴る。次の時間１．５秒では、第４相の電線に第３相より１ｍずれた場所の３ｍ、７ｍ，１１ｍに設置してあるスピーカが鳴る。次の時間２．０秒では、第１相の電線の３個のスピーカが鳴る。以下、同様に繰り返す。歩行者が横断中に聞く信号音は、歩行者の前後３ｍ以内にあるスピーカの音が聞こえて、それより遠いものは聞こえないとすると、聞こえるスピーカの位置と時刻は、図の２本の鎖線で挟まれる範囲内の○印である。この鎖線は歩行者の軌跡の破線を左右に３．５ｍずつ移動した位置に書いた。

図５は、図４と同じ、スピーカが鳴る位置と時刻を表す。図の２本の鎖線で挟まれる部分のスピーカが歩行者に聞こえ。その○印を４個の矢線で結んで示す。時間順に見ると、最初の矢印は、時間０秒の時に距離０の場所で「ピヨ」という声がして、時間０.５秒の時に距離１ｍの場所で「ピヨ」と声がし、矢線に沿って次々鳴き声がする。これは一羽の小鳥が原点から一定速度ｖ=ｄ/ｔ=２ｍ/ｓで進みながら鳴くのとまったく同じ鳴き声になる。したがって、歩行者は、そのように感じ、経路の位置と方向を感じ取ることができる。実際に小鳥が動けばドップラー効果があるが、今はこの違いを無視することができる。次の矢印も、同じように小鳥が一定速度ｖで進みながら鳴く声になり、矢線と歩行者軌跡の破線との交点である距離４ｍの所で小鳥は歩行者を追い越す。３番目の矢線の小鳥は距離８ｍの所で歩行者を追い越す。小鳥は周期的に飛び、その周期ＴはＴ=ｎｔである。小鳥の飛ぶ間隔ＤはＤ＝ｎｄ＝４ｍである。ここでｎは相の数で、この例ではｎ＝４である。距離間隔Ｄが大きくすぎて、Ｄ/２が音の伝達距離を越えると、歩行者に小鳥の声が聞こえない部分ができる。逆にＤが小さければ、信号音の大きさを小さくして、近隣への騒音被害を小さくできる。なお、信号配線の高さは車両の通行を妨げないために車両の高さより高くする必要があるので、そのような時は指向性のあるスピーカを使用することは近隣騒音の減少に役立つので本発明の実施の際に利用することができる。
制御器６の指令により分配器２が、音源１の電気信号波形を各相に分配する方法を図にしたものが図４および図６である。縦軸の示す時間に、軸上に示した相番号の配線に信号を供給すると、○印のスピーカが信号音を発する。音源１の繰り返しの周期はｔである。信号の波動の波長はＤ＝ｎｄである。波動の周期がＴの時、波動の速度ｖはｖ＝Ｄ/Ｔとなる。

図６、図７は赤信号の時の信号音を示す。図６では、１相と３相の電線だけに分配器２を通じて、音源１の電気波形「チーチー」という音声を送り、２相と４相には何も送らない場合のスピーカが鳴る位置と時刻を表す。歩行者には図の２本の鎖線で挟まれる範囲内の○印のスピーカの音声の発生が聞こえる。
図７は図６と同じスピーカの音声発生の配置の図で、聞こえる範囲の○印を６個の矢線で結んで示したものである。どの矢線も時間が進んでも場所が変わらないので、小鳥が止まったまま「チーチー」と鳴いて聞こえる。この時の波動はｖ＝２ｄ／ｔの前進波と速度ｖ＝−２ｄ／ｔの後退波が重なった定在波である。このほか、１相、１相、２相、２相、、３相、３相・・・の順の信号は移動速度が半分の黄信号に使える。赤信号の時、移動速度を０にすると向きの情報がなくなって、赤信号の横断歩道に取り残された障害者が迷うといけないので、４分の１の速度にするのもよい。

図８は鉄道駅のプラットホーム上での転落防止に本発明の音響誘導システムを適用する時の、信号配線の設置を示す平面図である。プラットホームの両側の線路に平行に触覚ブロックタイル９が埋め込まれている経路に沿って、頭上に信号配線４を設置する。右向きの矢印の配線を、プラットホームの片側の端に設置し、「ピーピー」という信号音を発生させる。左向きの矢印の信号配線をプラットホームのもう一方の側に設置し「クークー」という信号音にする。ホームの長手方向の両端が昇りまたは下りの階段１１に接続している時は信号配線の経路をそのまま階段に延長し、昇り口、または降り口の位置を教えるために、その位置で経路を上下に曲げることができる。これにより、歩行者にプラットホームの危険位置と全体の方向を、容易に知らせることができる。

図９はこの発明を適用した街路の誘導システムの平面図である。この例では道路は碁盤目に配置され、南北に一番通り、二番通り、三番通りが走り、東西に１丁目、２丁目、３丁目、の道路が走る。すべての通りの車道と歩道の境界線と交差点に信号配線４を設置した。さらに３丁目道路の南側歩道から南では、歩道の両側に信号配線４を設置した。
交差点には白い矢印で示す信号配線に白点で示すスピーカを設置し、信号音は白い矢印の方向に移動する。交差点以外の道路部分には黒い矢印で示す信号配線と黒点で示すスピーカを設置する。交差点では縦方向の信号配線が４本と横方向の信号配線が４本あり、これを信号灯の赤青に同期して制御を行う。その例として、２丁目道路と一番通りの交差点Ｐでは、左右方向が青信号の時の信号配線を示す。反対に２丁目道路と二番通りの交差点Ｑでは、上下方向が青信号の時の信号配線を示す。青信号の時はその方向の４本の信号配線に通行可の信号音を送る。赤信号の側の４本の信号配線には、停止時の信号音として、例えば、移動速度を４分の１にした信号音を送る。
交差点以外の道路部分の黒い矢印で示す信号配線は、常に矢印の方向の通行可の信号音を出す。交差点を越えて進んでも同じ通りの名前が続くようにすれば、道案内の手掛かりの道路標識の役目をする。この実施例では、歩道と車道の境界は通行可の信号配線によって完全に取り囲まれていて、その境界上の信号音は安全領域の周囲を右回りに回るので、信号音の移動方向に向かって立てば、信号配線の右側は安全領域である。この規則を守って街路の誘導システムを設計すれば、道路交通において左側通行（国・地域によっては右側通行）を規則として定めているのと同様に、この誘導システムの街路では、信号音の進行方向に向かって信号配線経路の右側が安全地帯であるとの規則を作ることができる。この規則によって歩くと、信号配線のすぐ右側を信号音の誘導方向に歩けばよい(右側通行の時は信号配線のすぐ左側を歩く)ことになる。左側に信号音が聞こえるときは、歩行者は危険領域にいるという警告になる。しかし、信号配線を、車道と歩道の境界だけに設置した道路では、視覚障害歩行者が車道と歩道の境界に沿って歩くことになり、自転車が通行可の歩道では、自転車とぶつかる心配がある。そこで、３丁目道路の南側の歩道から南のように、歩道の両側に信号配線４を設置すれば、その時は歩行者は道路の左端の信号配線の信号音の移動方向にそのすぐ右側を歩けば安全に通行できることになる。これは一般法則であるので、実際に誘導システムを設置するには、その街の実情に基づき設計を行うべきである。この方法により、視覚障害者は大きな行動の自由を得て、福祉が向上する。

１ 音源：信号音電気波形の発生源である。
２ 分配器
３ 増幅器
４ 信号配線
５ 共通接地
６ 制御器
７ A 〜 H の各相のスピーカである。信号配線４は共通接地５と、各相のスピーカ７をつなぐ４本の電線を束ねたものである。
８ 制御パッケージは１音源、２分配器、３増幅器、６制御器をパッケージに入れたものである。
９ 触覚ブロック
１０ 視覚障害歩行者
１１ 階段
１２ 交差点Ｐおよび交差点Ｑ

Claims (1)

1. ３以上の相数ｎの信号を通す電線からなる信号配線と、信号音の電流を発生する音源と、音源からの信号音電流を各相の電線に繰り返して送りこむ分配器と、交通制御、警告、誘導に必要な信号情報に応じて信号音を制御する制御装置を備え、信号配線の各相の電線に複数個のスピーカを配線に沿って各相の順に配置したことを特徴とする音響信号システム。
   

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