JP6367004B2 - 混雑判定システム及び踏圧検知ユニット - Google Patents

Description

本発明は、混雑判定システム及びそれに使用される踏圧検知ユニットに関する。

従来から、将棋倒しや群集雪崩等の群集事故を防止する目的で、通行路等の混雑判定を行う判定システムが知られている。例えば特許文献１では、エスカレータの乗り口近傍を撮像するとともに、撮像データを解析することで、当該乗り口近傍の混雑状態を判定している。

また、特許文献２では、所定区画の出入り口床面に感圧センサを設けるとともに、当該所定区画に人感センサを設け、これらのセンサからの情報に基づいて、当該所定区画内の人数を演算している。特許文献３では、交差点など所定場所における重量データと人体の平均体重とに基づいて、当該所定場所の人の数を求めている。特許文献４では、計量台に設けた複数のロードセルから出力される重量信号を合計した信号量の変化に基づいて、当該計量台上を走行する車両の速度を求めている。

特開２０１０−１７３７４７号公報 特開２０１２−７９１４０号公報 特開２００５−２６５６２３号公報 特開２００６−２８４４３９号公報

山崎昌廣、他一名、「ヒトの歩行 −歩幅、歩調、速度およびエネルギー代謝の観点から−」、Anthropological Science Japanese Series、日本人類学会、平成２年、第９８巻、第４号、ｐ．３８５−４０１ 室崎益輝、「明石花火大会における群集雪崩」、社団法人日本損害保険協会、平成１４年、第２０８号、ｐ．８−１３ 日本建築学会編、「生活空間の体験ワークブック」、彰国社、２０１０年３月、ｐ．８３

ところで、従来の混雑判定システムは、判定対象エリアに常設されている。しかし、河川敷での花火大会など、混雑の発生時期が極めて限られている箇所に混雑判定システムを常設することは不経済である。また、混雑判定システムを一時的に設置しようとすると、撮像データ解析における混雑状態の抽出条件等、設置箇所に応じた設定項目が多々発生し、設置作業が煩雑となる場合がある。そこで、本発明は、一時的な使用が可能であり且つその際の設置を簡易に行うことのできる混雑判定システムを提供することを目的とする。

本発明は、混雑判定システムに関する。当該システムは、通行路に敷設されるとともに当該通行路の歩行者が通過する際の踏圧を検知する踏圧検知ユニットと、前記踏圧検知ユニットから出力される踏圧信号の出力期間に基づいて前記通行路における混雑状態を判定する判定部と、を備える。

また、上記発明において、前記判定部は、時間的に直近の、複数の前記出力期間データの平均値に基づいて、前記通行路における混雑状態を判定することが好適である。

また、上記発明において、前記判定部は、前記通行路の歩行者の歩幅の平均値を、前記複数の出力期間データの平均値で割った通過速度が０．８[ｍ／ｓ]以下であるときに、混雑発生時処理を実行することが好適である。

また、上記発明において、前記踏圧検知ユニットの、前記通行路の進行方向に沿った長さは、３０ｃｍ以上６７ｃｍ以下となるように形成されていることが好適である。

また、上記発明において、前記踏圧検知ユニットは、前記踏圧信号を出力する一つのロードセルと、当該ロードセルに載置されるとともに前記通行路の進行方向に沿った前記踏圧検知ユニットの長さに亘る踏み板を備えることが好適である。

また、上記発明において、前記判定部には、前記踏み板が複数の歩行者から同時に踏圧されたことを判定する前記踏圧信号の強度閾値が定められていることが好適である。

また、上記発明において、前記判定部には、前記出力期間の計測開始時点及び計測終了時点を定める前記踏圧信号の強度閾値が定められていることが好適である。

また、本発明は、踏圧検知ユニットに関する。当該ユニットは、通行路に敷設されるとともに、当該通行路の歩行者が通過する際の踏圧を検知し、当該検知に応じて出力するとともにその出力期間に応じて前記通行路における混雑状態が判定される踏圧信号を出力する。

本発明によれば、一時的な使用が可能であり且つその際の設置を簡易に行うことのできる混雑判定システムを提供することが可能となる。

本実施形態に係る混雑判定システムの設置例を示す平面図である。 本実施形態に係る混雑判定システムを例示する図である。 本実施形態に係る踏圧検知ユニットを例示する図である。 踏圧検知ユニットによる踏圧信号の変化を例示する図である。 踏圧検知ユニットによる踏圧信号の変化を例示する図である。 本実施形態に係る混雑判定システムによる混雑判定のフローチャートを例示する図である。 本実施形態に係る踏圧検知ユニットの別例を示す図である。

図１に、本実施形態に係る混雑判定システム１０の設置例を示す。混雑判定システム１０は、必要に応じて所望の場所に一時的に設ける、仮設型のものであってよい。例えば、混雑判定システム１０は、工事用のフェンス等１１の設置により一部が車道１２側にはみ出した歩行者用の通行路１４（仮歩道）に設置される。

図２に、混雑判定システム１０の全体図を例示する。混雑判定システム１０は、踏圧検知ユニット１６、情報処理機器１８、及び電源２０を備える。なお、図１及び図２に示す例では、通行路１４の幅方向に沿って複数の踏圧検知ユニット１６Ａ〜１６Ｄが配置されている。

電源２０は、踏圧検知ユニット１６Ａ〜１６Ｄのロードセル２２に対して電力を供給する。電源２０は、複数の踏圧検知ユニット１６Ａ〜１６Ｄにそれぞれ電力を供給する、単一電源であってもよいし、踏圧検知ユニット１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれに設けられた電池であってもよい。また、ＵＳＢポート等の端子を用いて、情報処理機器１８のバッテリを電源２０として使用してもよい。

図３に、踏圧検知ユニット１６の斜視図を例示する。踏圧検知ユニット１６は、通行路１４に敷設されるとともに、通行路１４の歩行者が通過する際の踏圧を検知して踏圧信号を出力する。踏圧検知ユニット１６の、通行路１４の進行方向に沿った長さＬは、通行路１４を通る歩行者の歩幅に応じて定めることが好適である。すなわち、歩行者の歩幅よりも長さＬが長いと、歩行者が２歩連続して踏圧検知ユニット１６を踏圧してしまい、これを一歩分の踏圧時間として誤検出するおそれがある。そこで、踏圧検知ユニット１６の長さＬは、歩行者の歩幅よりも短く設定することが好適である。

上述した非特許文献１によれば、０歳から７９歳までの男女の歩幅は、３８．５ｃｍから６７．３ｃｍまで分布される。このことから、踏圧検知ユニット１６の長さＬは、上記歩幅の上限値である６７ｃｍ以下であることが好適である。

なお、混雑状況の判定を行うためのサンプリングは、通行路１４を通る全ての歩行者に対して行う必要はなく、任意の歩行者に対して行ってもよい。つまり、踏圧検知ユニット１６の長さＬは、一部の歩行者には跨れるような長さであってもよい。このように、踏圧検知ユニット１６を比較的短く構成することで、相対的に歩幅の短い女性や子どもなどが踏圧検知ユニット１６を２歩連続して踏圧するおそれが低くなる。具体的には、踏圧検知ユニット１６の長さＬは、上述した歩幅の平均値である５４ｃｍ以下であることが好適である。

一方、踏圧検知ユニット１６の長さＬが過度に短いと、歩行者に踏圧される確率が減って混雑状態を判定するサンプリング点数が少なくなる。このことから、踏圧検知ユニット１６の長さＬは、３０ｃｍ以上であることが好適である。

踏圧検知ユニット１６は、ロードセル２２、踏み板２４、及び床板２６を備える。床板２６は、踏圧検知ユニット１６の底板であって、プラスチック板等の剛性板材から構成される。踏み板２４は、ロードセル２２に載置され、床板２６と同様にして、プラスチック板等の剛性板材から構成される。踏み板２４は、基本的にロードセル２２のみに支持される構造であってよい。このような構造をとることで、踏み板２４への荷重（踏圧荷重）がロードセル２２に加えられる。また、踏み板２４の移動方向を規制するガイド部材を設けてもよい。例えばガイド部材は、踏み板２４の移動方向を鉛直方向のみに規制するものであってよい。

また、踏み板２４は、通行路１４の進行方向に沿った踏圧検知ユニット１６の長さＬに亘るように形成されていることが好適である。つまり、踏圧検知ユニット１６の踏み板を一枚板で構成することが好適である。具体的には、踏み板２４の長さＬは、３０ｃｍ以上６７ｍ以下であることが好適である。

ロードセル２２は、歩行者が踏み板２４を踏圧した際に踏圧信号を出力する。踏圧信号は、踏圧された際の重量に応じた強度を示すものであってよい。ロードセル２２は感圧センサであってよく、ピエゾ式、圧縮素子式、変位センサ式、歪みゲージ式、磁歪式、静電容量式等、種々のセンサから選択されてよい。

ロードセル２２は、踏み板２４と床板２６に挟まれるようにして配置される。ここで、図３に示すように、一枚の踏み板２４に対して、一つのロードセル２２を配置するようにしてもよい。このようにすることで、低コストの踏圧検知ユニット１６を得ることが可能となる。

図２に戻り、情報処理機器１８は、判定部２８及び通信部３０を備える。情報処理機器１８は、例えばＣＰＵ等の演算処理回路やＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部を備えたコンピュータであってよい。通信部３０は、判定部２８の判定結果に応じて、有線または無線通信手段を用いて、工事管理室や保安室等に判定結果を送信する。

判定部２８は、ロードセル２２から出力される踏圧信号の出力期間に基づいて、通行路１４における混雑状態を判定する。図４には、歩行者が踏圧検知ユニット１６を踏圧した際の、踏圧信号の時間経過が示されている。横軸は時間を示し、縦軸は重量（信号強度）を示している。判定部２８は、踏圧信号の出力期間Ｔを測定し、これに応じて混雑状態を判定する。

上述した非特許文献２によれば、歩行者速度と周辺の群集密度（混雑具合）との間には相関関係がある。具体的には、群集密度の増加につれて歩行者速度は低下する。このことから、判定部２８は、踏圧信号の出力期間をもとに歩行者速度を求めるとともに、この歩行者速度に応じた群集密度を参照して、この群集密度が所定値以上となったときに混雑発生時処理を行う。なお、混雑発生時処理とは、混雑発生信号を出力するものであってもよいし、円滑な通行がなされていることを示す正常信号の出力を停止するものであってもよい。

上述した非特許文献２によれば、群集密度が３[人／ｍ^２]以上になるといわゆる将棋倒しが発生する。将棋倒しが発生する前に混雑発生時処理を実行して工事管理室や保安室等に警告を送り、交通整理の人員を呼び出すなどの混雑解消作業を行うことが好適である。このことから、例えば群集密度が２[人／ｍ^２]以上となったときに、判定部２８は混雑発生時処理を行う。

非特許文献３によれば、群集密度が２[人／ｍ^２]のとき、歩行者速度は約０．８[ｍ／ｓ]となる。判定部２８は、踏圧信号の出力期間をもとに、歩行者速度を算出し、これが０．８[ｍ／ｓ]以下となったときに、混雑発生時処理を行う。

踏圧信号の出力期間に基づいた歩行者速度の算出は、例えば以下のようにして行う。踏圧信号の出力期間Ｔを歩行者の一歩分の歩行時間と捉えると、歩行者の歩幅を出力期間Ｔで割ったものが歩行者速度（踏圧検知ユニット１６を通過した通過速度）となる。

通行路１４を通過する歩行者の性別や年齢は多岐に亘り、上述したように年齢層及び性別で歩幅は異なる。そこで、歩行者速度の算出に当たり、通行路１４の歩行者の歩幅の平均値を用いることが好適である。例えば、通行路１４を通過する歩行者の年齢や性別を事前に計測しておき、その年齢や性別に応じた各歩幅の平均値を求める。または、通行路１４の歩行者の歩幅の平均値として、非特許文献１における、全年齢及び性別の歩幅の平均値である５４ｃｍを用いる。

また、歩行者速度も年齢や性別によってばらつきがあることから、踏圧信号の出力期間も年齢や性別に応じてばらつきが生じる。そこで、判定部２８は、時間的に直近の、複数の出力期間データの平均値を求めるようにしてもよい。例えば直近５点の出力期間データの平均値を求めるようにしてもよい。このようにして、判定部２８は、歩行者の歩幅の平均値と出力期間データの平均値に基づいて、歩行者速度を求める。

なお、踏圧検知ユニット１６は、図１に示すように野外に敷設されることがあり、踏圧検知ユニット１６の踏み板２４上に異物が落下及び定着するおそれがある。このような場合は踏圧信号の出力期間が長期間に及び、誤って混雑発生時処理が実行されるおそれがある。そこで、図４に示すように、判定部２８に対して、踏圧信号の出力期間の計測開始時点及び計測終了時点を定める強度閾値Ｗ１（重量閾値）を定めてよい。このようにすることで、踏み板２４に重量Ｗ１以下の異物が落下しても、踏圧信号の出力期間のカウントが開始されず、したがって混雑状態の誤判定を防止することができる。強度閾値Ｗ１は、例えば１０ｋｇであってよい。

また、まれに、複数の歩行者が、踏圧検知ユニット１６の踏み板２４を同時に（重複したタイミングで）踏圧することも考えられる。このような場合に備えて、踏み板２４が複数の歩行者から同時に踏圧されたことを判定する、踏圧信号の強度閾値Ｗ２（重量閾値）を定めてもよい。

図５上段には、歩行者Ａと歩行者Ｂが同時に踏み板２４を踏圧したときの模式図が示されており、また下段には、そのときの踏圧信号の出力が例示されている。下段のグラフでは、踏み板２４が歩行者Ａ及び歩行者Ｂに同時に踏圧されている期間を、横軸に沿った両矢印で示す。

踏み板２４が歩行者Ａ及び歩行者Ｂに同時に踏圧された際に、ロードセル２２による踏圧信号が跳ね上がる。この跳ね上がりの頂点近傍に、強度閾値Ｗ２を設定する。例えば、強度閾値Ｗ２は、１００ｋｇであってよい。踏圧信号が強度閾値Ｗ２を超過した場合、判定部２８は、その踏圧信号データを混雑判定には用いない。例えば当該踏圧信号データを削除する（捨てる）。

図６には、判定部２８による混雑判定のフローチャートが示されている。まず判定部２８は、踏圧検知ユニット１６からの踏圧信号を受信して、その出力期間をカウントする（Ｓ１０）。次に判定部２８は、カウント中の踏圧信号Ｗが強度閾値Ｗ２を超過したか否かを判定する（Ｓ１２）。超過している場合は、判定部２８はカウント中の踏圧信号データを捨てる（Ｓ１４）。

カウント中の踏圧信号が強度閾値Ｗ２を超過していない場合、判定部２８は、当該カウントした踏圧信号の出力期間データと、時間的に直近の他の４つの出力期間データの、併せて５つの出力期間データの平均値を求める（Ｓ１６）。次に判定部２８は、予め記憶された歩行者の歩幅平均値を、ステップＳ１６で求めた出力期間平均値で割ることで、歩行者速度（平均速度）Ｖを求める（Ｓ１８）。

さらに判定部２８は、ステップＳ１８にて求めた歩行者速度Ｖが、０．８[ｍ／ｓ]以下であるか否かを判定する（Ｓ２０）。歩行者速度Ｖが０．８[ｍ／ｓ]を上回っている（超過している）場合、混雑発生時処理は行わずに判定部２８はそのまま計測を続行する（Ｓ２２）。一方、歩行者速度Ｖが０．８[ｍ／ｓ]以下である場合、判定部２８は混雑発生時処理を実行し、工事管理室や保安室等に警告を送る（Ｓ２４）。

なお、上述のフローチャートでは、歩行者の流れが円滑であるか、混雑発生時処理を行うかといった二者択一の判定フローを用いていたが、この形態に限らない。例えばステップＳ１８にて求めた歩行者速度Ｖについて、０．８[ｍ／ｓ]＜Ｖ≦１．０[ｍ／ｓ]であるときに、判定部２８は、混雑の前段階であることを示す予備信号を出力するようにしてもよい。

図７には、本実施形態に係る踏圧検知ユニット１６の別例が示されている。この踏圧検知ユニット１６は、床板２６、複数のロードセル２２、及び防塵シート３２を備える。防塵シート３２は塵埃や雨水等からロードセル２２を保護するためのものであって、可撓性のシート部材から構成される。

また、ロードセル２２を複数設けることで、踏圧検知ユニット１６が複数の歩行者Ａ、Ｂに同時に踏圧された際にも、図７の下段のハッチングにて示すように、それぞれのロードセル２２が歩行者ごとの踏圧を検知する。したがってこの実施形態では、図５のように踏圧信号の強度閾値Ｗ２を設ける必要はない。

１０ 混雑判定システム、１４ 通行路、１６ 踏圧検知ユニット、１８ 情報処理機器、２０ 電源、２２ ロードセル、２４ 踏み板、２６ 床板、２８ 判定部。

Claims (7)

1. 通行路に敷設されるとともに、当該通行路の歩行者が通過する際の踏圧を検知する感圧センサを備えた踏圧検知ユニットと、
   単一の前記感圧センサから出力される踏圧信号の出力期間及び所定の歩幅から算出された通過速度に基づいて、前記通行路における混雑状態を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする、混雑判定システム。
2. 請求項１に記載の、混雑判定システムであって、
   前記判定部は、時間的に直近の、複数の前記出力期間データの平均値に基づいて、前記通行路における混雑状態を判定することを特徴とする、混雑判定システム。
3. 請求項２に記載の、混雑判定システムであって、
   前記判定部は、前記所定の歩幅を、前記複数の出力期間データの平均値で割った通過速度が０．８[ｍ／ｓ]以下であるときに、混雑発生時処理を実行することを特徴とする、混雑判定システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の、混雑判定システムであって、
   前記踏圧検知ユニットの、前記通行路の進行方向に沿った長さは、３０ｃｍ以上６７ｃｍ以下となるように形成されていることを特徴とする、混雑判定システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の、混雑判定システムであって、
   前記踏圧検知ユニットは、前記感圧センサとして一つのロードセルを備えるとともに、当該ロードセルに載置されるとともに前記通行路の進行方向に沿った前記踏圧検知ユニットの長さに亘る踏み板を備えることを特徴とする、混雑判定システム。
6. 請求項５に記載の、混雑判定システムであって、
   前記判定部には、前記踏み板が複数の歩行者から同時に踏圧されたことを判定する前記踏圧信号の強度閾値が定められていることを特徴とする、混雑判定システム。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の、混雑判定システムであって、
   前記判定部には、前記出力期間の計測開始時点及び計測終了時点を定める前記踏圧信号の強度閾値が定められていることを特徴とする、混雑判定システム。

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