(57)【要約】      （修正有）【課題】車両毎に加速度センサを設置することを不要とする車両または車両が走行する軌道の異常を検出する転状態監視装置を提供する。【解決手段】運転状態監視装置１は、車両で移動中の携帯端末の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断する端末状態判断部１１３と、携帯端末の状態が所定の条件を満たす携帯端末で計測された加速度に基づき、車両または車両が走行する軌道の異常を検出する異常検出部１１７を備える。【選択図】図４
2020147076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両で移動中の携帯端末の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断する端末状態判断部と、
前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する異常検出部を
備える運転状態監視装置。
【請求項２】
前記端末状態判断部は、前記携帯端末の姿勢角が所定の範囲内でかつ前記携帯端末の画面が点灯している場合、または、前記携帯端末が前記車両に設置されている所定の充電器に接続されている場合に、前記所定の条件を満たすと判断する
請求項１に記載の運転状態監視装置。
【請求項３】
前記車両の速度を微分して前記車両の前後方向の加速度を算出するとともに、前記携帯端末の位置情報と前記車両の速度とに基づいて遠心力による加速度を算出する車両加速度算出部と、
前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度から、前記携帯端末の姿勢角に基づいて前記車両の上下方向、前後方向および左右方向の前記携帯端末の各加速度を算出する端末加速度算出部と、
前記車両加速度算出部が算出した前記各加速度と前記端末加速度算出部が算出した前記各加速度との比較結果に基づいて、前記携帯端末を所持する利用者の状態を立位状態と座位状態のいずれかに判別する利用者状態判別部と
をさらに備え、
前記異常検出部が、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たしかつ前記立位状態と判別された前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出するとともに、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たしかつ前記座位状態と判別された前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する
請求項１または２に記載の運転状態監視装置。
【請求項４】
前記利用者状態判別部は、前記車両加速度算出部が算出した前記各加速度に対する前記端末加速度算出部が算出した前記各加速度の倍率が所定の閾値以上である場合に前記立位状態であると判別し、それ以外の場合に前記座位状態であると判別する
請求項３に記載の運転状態監視装置。
【請求項５】
端末状態判断部によって、車両で移動中の携帯端末の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断し、
異常検出部によって、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する
運転状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態監視装置および運転状態監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば列車等の軌道系交通車両の台車の故障や軌道の異常により、車体に発生する加速度が大きくなることがある。この異常は車体に加速度センサを設置して加速度値をモニタリングすることで、把握可能である。ただし、これらの異常を検知するには、車両毎あるいは台車毎に加速度センサを設置する必要があり、車両数が多い場合は、センサ設置に手間がかかり、また、センサ設置費用も高くなる。
【０００３】
なお、特許文献１は、次のような背景技術を開示する。すなわち、特許文献１は、車両に乗車している乗客が所持する携帯端末が有する加速度センサで計測された加速度情報に基づき、利用者が立位か座位かを推定する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１４４５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、車両に乗車している乗客が所持する携帯端末が有する加速度センサで計測される加速度は車体に発生する加速度と一定の相関関係を有している。したがって、基本的には、車両毎あるいは台車毎に設置した加速度センサの代わりに、携帯端末が有する加速度センサを使用することができると考えられる。しかしながら、例えば、図１１に示すように、車内３ｂにおける複数の乗客１００−ａ〜１００−ｅが所持する携帯端末２−ａ〜２−ｅの状態は様々である。したがって、精度が高い評価を行おうとすると、車体に設置した加速度センサで計測された加速度と、携帯端末が有する加速度センサで計測された加速度をそのまま置き換えることはできない。なお、図１１は、車内３ｂにおける携帯端末２−ａ〜２−ｅの状態の例を示す模式図である。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる運転状態監視装置および運転状態監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、車両で移動中の携帯端末の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断する端末状態判断部と、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する異常検出部を備える運転状態監視装置である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、前記端末状態判断部は、前記携帯端末の姿勢角が所定の範囲内でかつ前記携帯端末の画面が点灯している場合、または、前記携帯端末が前記車両に設置されている所定の充電器に接続されている場合に、前記所定の条件を満たすと判断する上記運転状態監視装置である。
【０００９】
また、本発明の一態様は、前記車両の速度を微分して前記車両の前後方向の加速度を算出するとともに、前記携帯端末の位置情報と前記車両の速度とに基づいて遠心力による加速度を算出する車両加速度算出部と、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度から、前記携帯端末の姿勢角に基づいて前記車両の上下方向、前後方向および左右方向の前記携帯端末の各加速度を算出する端末加速度算出部と、前記車両加速度算出部が算出した前記各加速度と前記端末加速度算出部が算出した前記各加速度との比較結果に基づいて、前記携帯端末を所持する利用者の状態を立位状態と座位状態のいずれかに判別する利用者状態判別部とをさらに備え、前記異常検出部が、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たしかつ前記立位状態と判別された前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出するとともに、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たしかつ前記座位状態と判別された前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する上記運転状態監視装置である。
【００１０】
また、本発明の一態様は、前記利用者状態判別部は、前記車両加速度算出部が算出した前記各加速度に対する前記端末加速度算出部が算出した前記各加速度の倍率が所定の閾値以上である場合に前記立位状態であると判別し、それ以外の場合に前記座位状態であると判別する上記運転状態監視装置である。
【００１１】
また、本発明の一態様は、端末状態判断部によって、車両で移動中の携帯端末の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断し、異常検出部によって、前記携帯端末の状態が前記所定の条件を満たす前記携帯端末で計測された加速度に基づき、前記車両または前記車両が走行する軌道の異常を検出する運転状態監視方法である。
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の各態様によれば、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる。また、車両内の多くの位置での加速度データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る軌道車両監視システムの概略構成例を示す模式図である。
【図２】図１に示す携帯端末２の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す充電器８０の構成例を示す図である。
【図４】図１に示す処理装置１の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１に示す処理装置１の動作例を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。
【図７】図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。
【図８】図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。
【図９】図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】車内での携帯端末の状態の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を付けて説明を適宜省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る軌道車両監視システム１０の概略構成例を示す模式図である。図１に示す軌道車両監視システム１０は、処理装置１と、複数の携帯端末２−１および２−２と、複数の充電器８０−１および８０−２を備える。携帯端末２−１および２−２（以下、総称して携帯端末２ともいう）は、利用者１００−１および１００−２が携帯する情報処理端末であり、例えば、スマートフォン、携帯電話機、ウェアラブル端末、スマートウォッチ等のスマートデバイスである。図１に示す例では、Ａ駅５−１からＢ駅５−２へ向かって軌道４上を走行中の列車３０−１の車両３−１に利用者１００−１が乗車し、列車３０−１の車両３−２に利用者１００−２が乗車している。また、充電器８０−１は車両３−１に設置されている携帯端末２用の充電器であり、充電器８０−２は車両３−２に設置されている携帯端末２用の充電器である。以下、充電器８０−１および８０−２を総称して充電器８０ともいう。なお、以下、列車３０−１と他の列車を総称する場合に列車３０という。また、以下、利用者１００−１および１００−２を総称して利用者１００ともいう。
【００１６】
携帯端末２は、携帯端末の識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報、充電器情報等を、通信網６を介して処理装置１へ送信する。列車３０−１は、車両３−１に速度センサ８を備え、車両の識別情報と時刻情報に対応づけて、速度センサ８が計測した車両３−１の走行速度を示す速度情報を通信網６を介して処理装置１へ送信する。充電器８０は、充電器の識別情報と時刻情報に対応づけて、携帯端末の識別情報等を通信網６を介して処理装置１へ送信する。なお、携帯端末２と列車３０と充電器８０は、上記情報を直接、処理装置１へ送信してもよいし、例えば通信網６に接続されている記憶装置７を介して上記情報を処理装置１へ送信してもよい。通信網６は、移動体通信網、インターネット、構内通信網等を含んで構成され、処理装置１、記憶装置７、携帯端末２、列車３０、充電器８０間で所定の情報を送受信する。
【００１７】
図２は、図１に示す携帯端末２の構成例を示すブロック図である。図２に示す構成例では、携帯端末２は、コンピュータとその周辺装置等から構成され、コンピュータおよびその周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせで構成される機能的構成要素として、通信部２１と、表示入力部２２と、時刻取得部２３と、位置情報取得部２４と、加速度検知部２５と、姿勢角検知部２６と、点灯状態検知部２７と、アプリ実行部２８と、記憶部２９と、充電制御部２０を備える。
【００１８】
通信部２１は、移動体通信網、無線ＬＡＮ（構内通信網）、近距離通信、シリアル通信等の１または複数種類の通信規格に対応する無線通信や有線通信を行い、例えば処理装置１や充電器８０との間で所定の情報を送受信する。表示入力部２２は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネルと、タッチセンサの組み合わせから構成され、画像を表示したり、入力操作を受け付けたりする。時刻取得部２３は、例えば携帯端末２が有する時計回路から日時を示す情報（時刻情報）を取得する。位置情報取得部２４は、衛星測位システム用の受信機等を有し、衛星測位システムを利用して携帯端末２の位置情報を取得する。あるいは、位置情報取得部２４は、通信部２１を用いて、移動体通信網の基地局から得られる情報や無線ＬＡＮのアクセスポイントから得られる情報に基づいて携帯端末２の位置情報を取得する。加速度検知部２５は、加速度センサを有し、携帯端末２の加速度の３軸成分（加速度情報）を検知する。姿勢角検知部２６は、加速度検知部２５や、携帯端末２が有するジャイロセンサ、地磁気センサ等を用いて、携帯端末２の姿勢角（本実施形態では鉛直方向からの傾斜角）（姿勢角情報）を検知する。点灯状態検知部２７は、表示入力部２２の表示が点灯状態なのか消灯状態なのか（画面点灯情報）を検知する。アプリ実行部２８は、所定のＯＳ（オペレーティングシステム）上で所定のアプリケーションプログラム等を実行する。記憶部２９は、例えば、時刻情報に対応づけて位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報等を記憶する。充電制御部２０は、充電器８０に接続された場合に、例えば充電器８０から充電器８０の識別情報を受信し、受信した識別情報を時刻情報に対応づけて充電器情報として通信部２１を介して処理装置１へ送信する。充電器情報は、例えば、充電開始時刻を示す情報、充電終了時刻を示す情報、充電器８０に接続されているか否かを示す情報等を含む。
【００１９】
本実施形態において携帯端末２は、例えば列車３０の運行情報を取得するためのアプリケーションプログラムがアプリ実行部２８によって実行されている場合に、所定の周期で、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報および画面点灯情報のうちの、一部または全部を、通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信する。その際、加速度情報は例えば、１０ミリ秒毎に加速度検知部２５によって検知されて記憶部２９に記憶され、位置情報、姿勢角情報および画面点灯情報は１０ミリ秒と異なる周期で、位置情報取得部２４、姿勢角検知部２６および点灯状態検知部２７によって取得されて記憶部２９に記憶される。なお、携帯端末２は、充電器８０に接続されている場合に、所定の周期で、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報および画面点灯情報のうちの、一部または全部を、通信部２１から充電器８０と通信網６を介して処理装置１へ送信してもよい。
【００２０】
また、携帯端末２は、記憶部２９に記憶した各情報を、例えば、Ａ駅５−１からＢ駅５−２への移動中に所定の時間間隔で随時、通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信したり、あるいはＡ駅５−１からＢ駅５−２への移動中に取得した各情報をＢ駅５−２に到着した後に例えば一括して通信部２１から通信網６を介して処理装置１へ送信したりする。なお、携帯端末識別情報は、例えば、加入者番号等の識別情報や、アプリケーションプログラムを用いて処理装置１等にユーザ登録等を行った場合のユーザ識別情報等とすることができる。
【００２１】
次に、図３を参照して、図１に示す充電器８０の構成例について説明する。図３（ａ）は、充電器８０の外観構成の概略を模式的に示す側面図である。図３（ａ）に示す例では、充電器８０は、充電クレードルあるいは充電スタントとして携帯端末２を着脱自在に固定することができる形状を有している。図３（ｂ）は、図１に示す充電器８０の構成例を示すブロック図である。充電器８０は、組み込み型等のコンピュータとその周辺装置と充電装置等から構成され、コンピュータおよびその周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアの組み合わせで構成される機能的構成要素として、充電部８１と端末間通信部８２と装置間通信部８３を備える。充電部８１は、端子８０ａに携帯端末２の接続端子が接続された場合に、携帯端末２への充電を実行する。端末間通信部８２は、端子８０ａを介して携帯端末２と所定の情報を送受信する。端末間通信部８２は、携帯端末２が接続された場合に、例えば充電器８０の識別情報を携帯端末２へ送信する。あるいは、端末間通信部８２は、携帯端末２が接続された場合に、例えば携帯端末２から携帯端末の識別情報を受信し、受信した識別情報を時刻情報に対応づけて装置間通信部８３から通信網６を介して処理装置１へ送信する。あるいは、端末間通信部８２は、携帯端末２が接続された場合に、所定の周期で、携帯端末２から、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけて、位置情報、加速度情報、姿勢角情報および画面点灯情報のうちの、一部または全部を受信し、装置間通信部８３から通信網６を介して処理装置１へ送信する。装置間通信部８３は、通信網６を介して処理装置１との間で所定の情報を送受信する。なお、携帯端末２と充電器８０が接続されている場合、位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報等の処理装置１への送信は、携帯端末２と充電器８０のいずれか一方で行えばよい。なお、充電器８０は、携帯端末２との間で、無線で通信したり、充電電力を無線送信したりしてもよい。ただし、この場合、充電器８０は、端子８０ａを利用せずに携帯端末２を着脱自在に固定する機構を有していることが望ましい。
【００２２】
次に、図４を参照して、図１に示す処理装置１の構成例について説明する。図４は、図１に示す処理装置１の構成例を示すブロック図である。処理装置１は、サーバ等のコンピュータとその周辺装置等から構成され、コンピュータおよびその周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアの組み合わせで構成される機能的構成要素として、処理部１１と記憶部１２と通信部１４を備える。なお、処理装置１は、本発明の運転状態監視装置の一構成例である。
【００２３】
記憶部１２は、駅位置情報１２１、軌道情報１２２、時刻表情報１２３、運行情報１２４、車両−時刻−速度情報１２５、携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯−充電器情報１２６、携帯端末−利用車両情報１２７、算出結果情報１２８および車両−充電器情報１２９を記憶する。
【００２４】
駅位置情報１２１は、例えば図１に示すＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の駅の位置情報である。軌道情報１２２は、例えば図１に示すＡ駅５−１とＢ駅５−２間の軌道４等の軌道の位置情報、軌道の勾配の情報、軌道のカントの情報、軌道の曲率半径の情報等を含む情報である。時刻表情報１２３は、列車３０−１等の各列車３０のＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の各駅での発着予定時刻を示す情報、各列車３０の座席に関する情報（指定席の座席の向きや定員数、自由席の座席の向きや定員数、全席指定であるか否か等を示す情報）を含む。運行情報１２４は、列車３０−１等の各列車３０のＡ駅５−１、Ｂ駅５−２等の各駅での実際の発着時刻を示す情報を含む。
【００２５】
車両−時刻−速度情報１２５は、列車３０−１等の各列車３０の実際の走行速度の時系列データを含む。携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯−充電器情報１２６は、携帯端末２−１、２−２等の各携帯端末２で計測された時系列の位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報、充電器情報等の各情報を、携帯端末識別情報と時刻情報に対応づけた情報を含む。携帯端末−利用車両情報１２７は、携帯端末２−１、２−２等の各携帯端末２（あるいは各携帯端末２を携帯する各利用者１００）の列車３０−１等の各列車３０の利用履歴を表す情報を含む。算出結果情報１２８は、処理部１１が過去に算出した各種算出結果を表す情報を含む。そして、車両−充電器情報１２９は、各車両３の識別情報に対応づけて各車両３に設置されている充電器８０の識別情報や設置の位置や向きを示す情報を含む。
【００２６】
通信部１４は、例えば処理装置１、記憶装置７、車両３、充電器８０等との間で通信網６を介して所定の情報を送受信する。
【００２７】
処理部１１は、機能的構成要素として、データ蓄積部１１１、データ抽出部１１２、端末状態判断部１１３、車両加速度算出部１１４、端末加速度算出部１１５、利用者状態判別部１１６および異常検出部１１７を備える。
【００２８】
データ蓄積部１１１は、車両３から受信した速度情報を車両−時刻−速度情報１２５として記憶部１２に記憶したり、携帯端末２から受信した各情報を携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯−充電器情報１２６として記憶部１２に記憶したりする。
【００２９】
データ抽出部１１２は、処理部１１が、軌道４の特定の区間や特定の列車３０、特定の車両３について加速推定や異常検出を行う場合に、処理の対象とする情報を記憶部１２から抽出する。例えば、処理装置１が、ある日時にＡ駅５−１からＢ駅５−２へ運転された列車３０−１について、各車両３０−１および３０−２の異常とＡ駅５−１からＢ駅５−２までの軌道４の異常を検出する場合、データ抽出部１１２は、次の情報を抽出（あるいは特定）する。すなわち、データ抽出部１１２は、当該列車３０−１がＡ駅５−１からＢ駅５−２まで走行したときに速度センサ８で計測された時系列の速度情報を、車両−時刻−速度情報１２５から抽出する。また、データ抽出部１１２は、当該列車３０−１のＡ駅５−１からＢ駅５−２までの走行位置と所定の誤差範囲内で位置情報が一致する各携帯端末２について、時系列の位置情報、加速度情報、姿勢角情報、画面点灯情報、充電器情報等の各情報を、携帯端末−時刻−位置−加速度−姿勢角−画面点灯−充電器情報１２６から抽出する。
【００３０】
端末状態判断部１１３は、車両３で移動中の携帯端末２の状態が計測に適した状態となる所定の条件を満たすか否かを判断する。所定の条件は、携帯端末２の保持状況や姿勢が加速度を評価する対象として適切であるという条件である。端末状態判断部１１３は、例えば、携帯端末２の姿勢角が所定の範囲内でかつ携帯端末２の画面が点灯している場合、所定の条件を満たすと判断する。あるいは、端末状態判断部１１３は、例えば、携帯端末２が車両３に設置されている所定の充電器８０に接続されている場合に、所定の条件を満たすと判断する。あるいは、端末状態判断部１１３は、携帯端末２の姿勢角が所定の範囲内でかつ携帯端末２の画面が点灯している場合、または、携帯端末２が車両３に設置されている所定の充電器８０に接続されている場合に、所定の条件を満たすと判断する。
【００３１】
車両加速度算出部１１４は、データ抽出部１１２が抽出し、端末状態判断部１１３が携帯端末２の状態が所定の条件を満たすと判断した携帯端末２の各情報に基づいて、車両３の速度を微分して車両３の前後方向の加速度を算出するとともに、携帯端末２の位置情報と車両３の速度とに基づいて遠心力による加速度を算出する。ここで、図６を参照して、本実施形態における車両３の前後、左右、および上下方向について説明する。図６は、図１に示す処理装置１の処理における車両３の前後、左右、および上下方向の定義を説明するための模式図である。図６（ａ）に示すように、車両３の床面を基準面３ａとして、車両３の進行方向を車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）とし、車両３の前後方向に対して基準面３ａ上で垂直な方向を車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）とし、基準面３ａに対して上下の方向を車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）とする。なお、図６（ａ）に示すように軌道４が水平である場合、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）は鉛直方向（重力の方向）と一致するが、図６（ｂ）に示すように軌道４が勾配を有する場合や、図６（ｃ）に示すように軌道４がカント（片勾配）を有する場合、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）は、鉛直方向（Ｚｃ１軸方向）と定義してもよいし、基準面３ａに垂直な方向（Ｚｃ２軸方向）と定義してもよい。なお、鉛直方向（Ｚｃ１軸方向）の座標と基準面３ａに垂直な方向（Ｚｃ２軸方向）との座標の対応関係は、軌道情報１２２が含む軌道の勾配の情報、軌道のカントの情報、軌道の曲率半径の情報と、車両３の速度情報等に基づいて求めることができる。
【００３２】
車両加速度算出部１１４は、例えば、図８（ａ）に示す車両３の速度（Ｖｃ−Ｘｃ（Ｘｃ軸方向の速度））を微分して、図８（ｂ）に示す車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度（Ａｃ−Ｘｃ）を算出する。なお、図８は、図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図であり、図８（ａ）は、Ａ駅５−１からＢ駅５−２までの区間の車両３の速度（Ｖｃ−Ｘｃ）の時間変化の例を示す模式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す速度を微分して算出した車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度（Ａｃ−Ｘｃ）の時間変化の例を示す模式図である。
【００３３】
なお、車両加速度算出部１１４は、車速センサ８が計測した速度の時系列を微分して車両３の前後方向の加速度を算出してもよいし、携帯端末２の位置情報の時系列を微分して求めた車両３の速度の時系列をさらに微分して車両３の前後方向の加速度を算出してもよい。
【００３４】
また、車両加速度算出部１１４は、データ抽出部１１２が抽出し、端末状態判断部１１３が携帯端末２の状態が所定の条件を満たすと判断した携帯端末２の各情報に基づいて、携帯端末２の位置情報と車両３の速度とに基づいて遠心力による加速度を算出する。遠心力は、カントの不足分に相当する余分な力である。車両加速度算出部１１４は、車両３の速度と、携帯端末２の位置情報に対応する軌道情報１２２が含む軌道のカントの情報、軌道の曲率半径の情報等に基づいて、遠心力による加速度を求めることができる。
【００３５】
図４に示す端末加速度算出部１１５は、データ抽出部１１２が抽出し、端末状態判断部１１３が携帯端末２の状態が所定の条件を満たすと判断した携帯端末２で計測された加速度の３軸成分から、携帯端末２の姿勢角に基づいて車両３の上下方向、前後方向および左右方向の携帯端末２の各加速度を算出する。すなわち、端末加速度算出部１１５は、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分と車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分と車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分を求める。その際、端末加速度算出部１１５は、例えば、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、車両加速度算出部１１４が算出した車両３の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とすることができる。また、端末加速度算出部１１５は、例えば、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の姿勢角情報に基づいて携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分を求め、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分と垂直で、車両加速度算出部１１４が算出した車両３の前後方向の加速度との相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。そして、端末加速度算出部１１５は、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分と携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分に垂直な成分として、携帯端末２の加速度の車両３の左右方向の成分を算出する。
【００３６】
図７〜図９を参照して、端末加速度算出部１１５の動作例について説明する。図７〜図９は、図１に示す処理装置１の動作例を説明するための模式図である。図７（ａ）は、本実施形態において図２に示す加速度検知部２５が検知する加速度の３軸方向の例を示す模式図である。図７（ａ）に示す例において、加速度検知部２５が検知する加速度の３軸方向は、図２に示す表示入力部２２の表示画面２２ａに垂直なｚｓ軸方向と、表示画面２２ａの縦方向（長手方向）のｘｓ軸方向と、表示画面２２ａの横方向のｙｓ軸方向である。この場合、図２に示す加速度検知部２５は、例えば、図７（ｂ）に示すように、携帯端末２の加速度Ａｓを、ｘｓ軸方向の成分Ａｓ−ｘｓと、ｙｓ軸方向の成分Ａｓ−ｙｓと、ｚｓ軸方向の成分Ａｓ−ｚｓとで検知する。図７（ａ）は、利用者１００がある姿勢角で携帯端末２を持っている状態を示す。
【００３７】
図７（ｃ）に示すように、端末加速度算出部１１５は、携帯端末２が検知した加速度Ａｓの３軸成分（Ａｓ−ｘｓ、Ａｓ−ｙｓと、Ａｓ−ｚｓ）から、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃ、左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃ、および上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを求めることを目的とする。図７（ｃ）は、携帯端末２が検知した加速度Ａｓを、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと、車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃと、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃで表した例を示す。図７（ｂ）に示す姿勢角が分かる場合、端末加速度算出部１１５は、加速度Ａｓの３軸成分（Ａｓ−ｘｓ、Ａｓ−ｙｓと、Ａｓ−ｚｓ）から、図７（ｃ）に示す車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを一意に算出することができる。ただし、姿勢角が分かる場合でも、車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃは、上下方向（Ｚｃ軸方向）に垂直な平面に沿った方向の成分であって、互いに垂直な方向の成分であるということが分かるだけ、方向は一意に決まらない。
【００３８】
そこで、端末加速度算出部１１５は、例えば、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃと垂直で、車両加速度算出部１１４が算出した車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の加速度Ａｃ−Ｘｃとの相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。例えば、端末加速度算出部１１５は、携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づき、携帯端末２の姿勢角情報に基づいて携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分Ａｓ−Ｚｃを求め、携帯端末２の加速度の車両３の上下方向の成分Ａｓ−Ｚｃと垂直で、車両加速度算出部１１４が算出した車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃとの相関係数が比較的高い成分（あるいは相関係数が所定の閾値より高い成分）を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分Ａｓ−Ｘｃとする。
【００３９】
端末加速度算出部１１５は、例えば、図７（ｄ）に示すように、車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）と垂直な平面Ｓｘｙ上に仮のＸ軸Ｘｃ１とＹ軸Ｙｃ１を定義する。そして、端末加速度算出部１１５は、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを基準として、加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１と、加速度ＡｓのＹｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｙｃ１を算出する。そして、端末加速度算出部１１５は、車両加速度算出部１１４が算出した車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数を算出する。すなわち、端末加速度算出部１１５は、例えば、図９（ａ）に示すような車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃの時間変化と、図９（ｂ）に示すような携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の時間変化との時刻毎の図９（ｄ）に示すような対応関係から、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数を算出する。相関係数は、例えば、二つの変量の共分散を各変量の各標準偏差の積で割った値で求められ、一般に１または−１に近ければ強い相関があり、０に近ければほとんど相関がないことを表す。
【００４０】
次に、端末加速度算出部１１５は、図７（ｄ）に示すように、平面Ｓｘｙ上でＸ軸Ｘｃ１とＹ軸Ｙｃ１を所定角度分回転させた新たな仮のＸ軸Ｘｃ２とＹ軸Ｙｃ２を定義し、携帯端末２の加速度Ａｓの車両３の上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃを基準として、加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２と、加速度ＡｓのＹｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｙｃ２を算出する。そして、端末加速度算出部１１５は、例えば、図９（ａ）に示すような車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃの時間変化と、図９（ｃ）に示すような携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２の時間変化との時刻毎の図９（ｅ）に示すような対応関係から、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２の相関係数を算出する。
【００４１】
そして、端末加速度算出部１１５は、例えば、仮のＸ軸とＹ軸を９０度分所定角度毎に回転させて、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと複数の携帯端末２の加速度Ａｓの仮のＸ軸方向の成分との相関係数を求めて互いに比較し、相関係数が比較的高い成分を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。あるいは、端末加速度算出部１１５は、例えば、仮のＸ軸とＹ軸を回転させながら、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと、携帯端末２の加速度Ａｓの仮のＸ軸方向の成分との相関係数を求めて、所定の閾値と比較し、相関係数が所定の閾値より高い成分を、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向の成分とする。例えば、図９に示す例で、端末加速度算出部１１５は、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１との相関係数が、Ｘｃ２軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ２等の他の成分との相関係数より高ければ（１または−１により近ければ）、成分Ａｓ−Ｘｃ１を携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。あるいは、端末加速度算出部１１５は、車両３の前後方向の加速度Ａｃ−Ｘｃと携帯端末２の加速度ＡｓのＸｃ１軸方向の成分Ａｓ−Ｘｃ１の相関係数の絶対値が所定の閾値より高ければ、成分Ａｓ−Ｘｃ１を携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃとする。なお、この場合、成分Ａｓ−Ｙｃ１が、携帯端末２の加速度の車両３の左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃとなる。
【００４２】
なお、端末加速度算出部１１５による、車両３で移動中の携帯端末２で計測された加速度の３軸成分に基づく、携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分、左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃ、および上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃの求め方は、上記に限定されない。例えば、列車３０が全席指定である場合、携帯端末２が使用されているとき、携帯端末２の向きは座席の向きに対応していると推定される。この場合、端末加速度算出部１１５は、例えば、画面点灯情報に基づき、画面が点灯している携帯端末２については、姿勢角情報に基づいて、図７（ｂ）に示す携帯端末２の加速度Ａｓのｘｓ軸方向の成分Ａｓ−ｘｓとｙｓ軸方向の成分Ａｓ−ｙｓとｚｓ軸方向の成分Ａｓ−ｚｓを、幾何学的に、図７（ｃ）に示す携帯端末２の加速度の車両３の前後方向（Ｘｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｘｃと左右方向（Ｙｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｙｃと上下方向（Ｚｃ軸方向）の成分Ａｓ−Ｚｃに変換することができる。
【００４３】
すなわち、本実施形態では、携帯端末２から出力される３方向の加速度のうち、どの成分が車両３の前後方向加速度を示すかを判定する方法として、例えば、車両３の前後方向加速度との相関係数が高い（波形の形状が近い）成分を車両の前後方向加速度として選定してもよい。あるいは、例えば座席の状態や画面点灯情報等に基づく携帯端末２の使用状況によっては、相関係数によらず、幾何学的に携帯端末２の向きを推定してもよい。
【００４４】
また、図４に示す利用者状態判別部１１６は、車両加速度算出部１１４が算出した各加速度（車両３の前後方向の加速度および遠心力による加速度）と、端末加速度算出部１１５が算出した各加速度（車両３の上下方向、前後方向および左右方向の携帯端末２の各加速度）との比較結果に基づいて、携帯端末２を所持する利用者１００の状態を立位状態と座位状態のいずれかに判別する。利用者状態判別部１１６は、例えば、車両加速度算出部１１４が算出した各加速度に対する端末加速度算出部１１５が算出した各加速度の倍率が所定の閾値以上である場合に立位状態であると判別し、それ以外の場合に座位状態であると判別する。
【００４５】
また、図４に示す異常検出部１１７は、端末状態判断部１１３による判断において携帯端末２の状態が所定の条件を満たす携帯端末２で計測された加速度に基づき、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する。異常検出部１１７は、例えば、携帯端末２の状態が所定の条件を満たしかつ利用者状態判別部１１６によって立位状態と判別された携帯端末２で計測された加速度に基づき、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する。また、異常検出部１１７は、例えば、携帯端末２の状態が所定の条件を満たしかつ利用者状態判別部１１６によって座位状態と判別された携帯端末２で計測された加速度に基づき、車両３または車両３が走行する軌道の異常を検出する。
【００４６】
なお、異常検出部１１７は、例えば、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃの少なくとも一方に基づいて、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出してもよい。例えば、異常検出部１１７は、他の車両３または列車３０と比較して、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃに特異な加速度が発生した場合、当該車両３または当該列車３０に異常（特異な現象）が発生していると判断し、判断した結果を出力（記録、表示、電子メール送信等）する。また、例えば、異常検出部１１７は、複数の車両３または列車３０で、軌道４上の同一の位置で、他の位置と比較して、車両３の左右方向の加速度Ａｃ−Ｙｃまたは車両３の上下方向の加速度Ａｃ−Ｚｃに特異な加速度が発生した場合、軌道４の当該位置で異常（特異な現象）が発生していると判断し、判断した結果を出力（記録、表示、電子メール送信等）する。あるいは、異常検出部１１７は、例えば、推定した上下、左右方向の加速度データが所定の閾値を超えた場合に車両３や軌道４で異常が発生していると判別してもよい。本実施形態では、取得した伝達関数と、携帯端末２から得られた上下加速度、左右加速度のデータから、車両３に発生している上下加速度、左右加速度の推定を行うことができるので、車両毎に加速度センサを設置しなくても、推定された上下加速度もしくは左右加速度が例えばある閾値以上と推定された場合に、異常が発生したと判別することができる。
【００４７】
次に、図５を参照して、処理装置１の動作例の概要について説明する。図５は、図１に示す処理装置１において、ある列車３０を対象として車両３または軌道４に異常が発生しているか否かを検出する際の処理の概要の例を示すフローチャートである。なお、記憶部１２は、携帯端末２や列車３０から受信した処理対象のデータをすでに記憶しているものとする。
【００４８】
図５に示す動作例では、処理装置１において、まず、データ抽出部１１２が、記憶部１２が記憶している複数の携帯端末２から収集したデータから、時刻情報と携帯端末２の位置情報と対象車両３の運行情報に基づき、処理対象のデータを抽出する（ステップＳ１０１）。
【００４９】
次に、端末状態判断部１１３が、車両３で移動中の携帯端末２の状態が所定の条件を満たしていたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００５０】
次に、車両加速度算出部１１４が、車両３の速度を微分して車両３の前後方向の加速度を算出するとともに、携帯端末２の位置情報と車両３の速度とに基づいて遠心力による加速度を算出する（ステップＳ１０３）。
【００５１】
次に、端末加速度算出部１１５が、携帯端末２の状態が所定の条件を満たす携帯端末３で計測された加速度から、携帯端末２の姿勢角に基づいて車両３の上下方向、前後方向および左右方向の携帯端末２の各加速度を算出する（ステップＳ１０４）。
【００５２】
次に、利用者状態判別部１１６が、車両加速度算出部１１４が算出した各加速度と端末加速度算出部１１５が算出した各加速度との比較結果に基づいて、携帯端末２を所持する利用者の状態を立位状態と座位状態のいずれかに判別する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
次に、異常検出部１１７が、携帯端末２の状態が所定の条件を満たしかつ座位状態と判別された携帯端末２で計測された加速度に基づき、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する（ステップＳ１０６）。
【００５４】
次に、異常検出部１１７が、携帯端末２の状態が所定の条件を満たしかつ立位状態と判別された携帯端末２で計測された加速度に基づき、車両３または車両３が走行する軌道４の異常を検出する（ステップＳ１０７）。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、携帯端末２で計測された加速度から車両の加速度を推定することができるので、車両毎に加速度センサを設置することを不要とすることができる。
【００５６】
また、上記処理装置１の動作例では記憶部１２に処理対象のデータが記憶された後にデータを処理することとしたが、例えば、所定量あるいは所定時間分のデータが収集される度に、収集されたデータに基づいて、加速度の推定、異常検出等の処理を随時行うようにしてもよい。この場合、おおむねリアルタイムで異常検出を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、位置情報を取得する際に、車内の無線ＬＡＮ信号もしくは衛星測位信号を利用することで、どの車両に乗車しているかを特定してもよい。
【００５８】
なお、上記実施形態では、車両速度からの加速度算出時は、そのまま車両速度の時間変化を計算した場合、高周波数成分が残ることから、計算した結果に適切なローパスフィルタ処理を行い、高周波数成分をカットするようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施形態において姿勢角情報を用いる各処理では、姿勢角情報に代えて、例えば画面点灯情報、アプリ等の使用状態や入出力操作の状態等に応じて、携帯端末２が使用状態であると推定される場合に、姿勢角を所定の固定値として、各処理を行うようにしてもよい。この場合、姿勢角情報の収集を省略することができる。
【００６０】
なお、携帯端末２の加速度と車両３の前後方向の加速度との比較の際、比較対象とするデータは、Ａ駅５−１出発時の加速（力行）からＢ駅５−２停車時の減速（回生）までの一連の加速度データ全てを使うのが好ましい。これは、惰行運転中だけだと車両自体の加速度の変化が乏しく、相関性の評価の精度が悪くなることが想定されるためである。
【００６１】
また、上記実施形態では、利用者１００が携帯端末２を固定して充電可能な充電器８０を車内に設置し、充電時に携帯端末２の姿勢が保持できるようにしている。この構成によれば、利用者１００が所持している携帯端末２を指定の位置に固定することで、精度のよいデータを取得することができる。なお、携帯端末２が充電器８０で充電していることを処理装置１側で知る仕組みとして、例えば、上述した運行情報に係るアプリケーション内で充電することを利用者が申請することで充電が可能となるような仕組みを用意してもよい。
【００６２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６３】
〈コンピュータ構成〉
図１０は、上記実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の処理装置１、携帯端末２、記憶装置７、充電器８０等は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
【００６４】
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【００６５】
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。 
【符号の説明】
【００６６】
１０  軌道車両監視システム
１  処理装置
２、２−１、２−２  携帯端末
３、３−１、３−２  車両
４  軌道
６  通信網
８  速度センサ
３０、３０−１  列車
１１  処理部
１２  記憶部
１４  通信部
２１  通信部
２２  表示入力部
２３  時刻取得部
２４  位置情報取得部
２５  加速度検知部
２６  姿勢角検知部
２７  点灯状態検知部
２８  アプリ実行部
２９  記憶部
８０、８０−１、８０−２  充電器
１１１  データ蓄積部
１１２  データ抽出部
１１３  端末状態判断部
１１４  車両加速度算出部
１１５  端末加速度算出部
１１６  利用者状態判別部
１１７  異常検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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