(57)【要約】  【課題】  鉄道車両の衝突安全性をより精度よく評価するための方法を提供する。  【解決手段】  鉄道車両の衝突安全性評価方法は、腰掛を備える鉄道車両において、鉄道車両の一次衝突により、鉄道車両内の乗客乗員がその前方の車内設備に二次衝突する際の安全性を評価するための方法である。本方法は、鉄道車両の一次衝突時の車体の減速度の時間積分値を算出する積分ステップＳ３と、積分ステップＳ３で算出された時間積分値から、前記乗客乗員が二次衝突する際の安全性評価値を算出する安全性評価値算出ステップＳ４と、を備える。【選択図】  図１０
2015215249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腰掛を備える鉄道車両において、前記鉄道車両の一次衝突により、前記鉄道車両内の乗客乗員がその前方の車内設備に二次衝突する際の安全性を評価するための方法であって、
前記鉄道車両の一次衝突時における車体の減速度の時間積分値を算出する積分ステップと、
前記積分ステップで算出された時間積分値から、前記乗客乗員が二次衝突する際の安全性評価値を算出する安全性評価値算出ステップとを備える、鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項２】
前記安全性評価値算出ステップは、前記積分ステップで算出された時間積分値のうち、その最大値であるＭＩＤを算出し、当該ＭＩＤを前記安全性評価値として出力する、請求項１に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項３】
複数の横形腰掛を備える鉄道車両の衝突安全性評価方法であって、
前記安全性評価値算出ステップは、前記積分ステップで算出された時間積分値のうち、その最大値であるＭＩＤを算出し、前記ＭＩＤから、前記鉄道車両の一次衝突時に前記横形腰掛に着席していた乗客乗員がその前方の車内設備と二次衝突する時点における乗客乗員の当該車内設備に対する相対速度である二次衝突速度であるＳＩＶを推定し、当該ＳＩＶを前記安全性評価値として出力する、請求項１に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項４】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤと、前記横形腰掛の表地の摩擦係数から、前記乗客乗員の膝部の二次衝突速度である膝部ＳＩＶを推定し、当該膝部ＳＩＶを前記安全性評価値として出力する、請求項３に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項５】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤよりも小さい値として、前記乗客乗員の膝部の二次衝突速度である膝部ＳＩＶを推定し、当該膝部ＳＩＶを前記安全性評価値として出力する、請求項３又は４に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項６】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤから１ｍ／ｓ引いた値を前記膝部ＳＩＶとして推定する、請求項５に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項７】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤと、前記乗客乗員の膝部が前記前方の腰掛又は仕切壁に二次衝突した後に前記乗客乗員の上半身に作用する回転モーメントによる加速度から、前記乗客乗員の頭部の二次衝突速度である頭部ＳＩＶを推定し、当該頭部ＳＩＶを前記安全性評価値として出力する、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項８】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤよりも大きい値として、前記乗客乗員の頭部の二次衝突速度である頭部ＳＩＶを推定し、当該頭部ＳＩＶを前記安全性評価値として出力する、請求項３乃至７のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【請求項９】
前記安全性評価値算出ステップは、前記ＭＩＤから１ｍ／ｓ足した値を前記頭部ＳＩＶとして推定する、請求項８に記載の鉄道車両の衝突安全性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の衝突安全性を評価するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の走行中に線路上の障害物と一次衝突が生じると、車体に衝撃加速度が生じる。乗客は、車体に生じた衝撃によって客室内で投げ飛ばされ、車内設備又は他の乗客との二次衝突により傷害を被る可能性がある。
【０００３】
現在、車体の挙動に基づいて二次衝突対策の側面から鉄道車両の衝突安全性を評価するためのパラメータとして、一次衝突時の車体の減速度がよく用いられる。例えば、米国の衝突安全基準（49CFR238）では、一次衝突時の車体の減速度最大値を評価パラメータに用いている。欧州連合の衝突安全基準（EN15227）では、一次衝突時の車体の減速度平均値を評価パラメータに用いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道車両では、シートベルトのような拘束具を必須としないという車内設備の特殊性から、車体の減速度が、客室内の乗客に生じる加速度と必ずしも一致しない。このため、車体の減速度そのものは、二次衝突で乗客が被る傷害の度合いとさほど強く相関しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、鉄道車両の衝突による乗客乗員に対する安全性をより精度よく評価するための方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく、鉄道車両を対象に研究を重ねた。その結果、例えば横形腰掛に着席している乗客が車内設備と二次衝突する時点における当該乗客の当該車内設備（以下、「二次衝突相手」という）に対する衝突速度（以下、「二次衝突速度」又は「ＳＩＶ」という）は、当該乗客が二次衝突で被る傷害の度合いと相関するという知見を得た。車体の減速度最大値又は平均値が同一の条件下にあっても、ＳＩＶひいては傷害の度合いは、車体の減速持続時間に応じて変わるという知見を得た。車体の減速度最大値が異なっていても車体の減速度の時間積分値が同一の条件下にあれば、ＳＩＶひいては傷害の度合いは殆ど変わらないという知見を得た。さらに、車体の減速度の時間積分値のうち、その最大値であるＭＩＤは、ＳＩＶひいては傷害の度合いと相関するという知見を得た。このような知見に基づき、鉄道車両の衝突安全性評価方法が発明された。
【０００７】
本発明の一形態に係る鉄道車両の衝突安全性評価方法は、腰掛を備える鉄道車両において、前記鉄道車両の一次衝突により、前記鉄道車両内の乗客乗員がその前方の車内設備に二次衝突する際の安全性を評価するための方法であって、前記鉄道車両の一次衝突時における車体の減速度の時間積分値を算出する積分ステップと、前記積分ステップで算出された時間積分値から、前記乗客乗員が二次衝突する際の安全性評価値を算出する安全性評価値算出ステップと、を備える。
【０００８】
前記方法によれば、車体の減速度の時間積分値から安全性評価値が算出される。車体の減速度の時間積分値は、横形腰掛に着席している乗客が二次衝突で被る傷害の度合いと相関する。このため、車体の減速度を評価パラメータに用いる場合と比べて、鉄道車両の衝突安全性を車体の挙動に基づいて二次衝突対策の側面からより精度よく評価できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄道車両の衝突による乗客乗員に対する安全性をより精度よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】横形腰掛を備える鉄道車両に一次衝突が生じた場合における乗客の挙動及び二次衝突で乗客が被る傷害の度合いを解析するための解析モデルを示す図である。
【図２】図２（ａ）は、ケース１〜５の減速度の時刻歴をそれぞれ示すグラフである。図２（ｂ）は、ケース６〜１０の減速度の時刻歴をそれぞれ示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、ケース１〜５の減速度の時間積分値の時刻歴をそれぞれ示すグラフである。図３（ｂ）は、ケース６〜１０の減速度の時間積分値の時刻歴をそれぞれ示すグラフである。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、一次衝突時の乗客の挙動を示す図である。図４（ａ）は乗客の初期姿勢、図４（ｂ）は爪先が仕切壁に接触した時点での乗客の姿勢、図４（ｃ）は膝部が仕切壁に衝突した時点での乗客の姿勢、図４（ｄ）は頭部が仕切壁に衝突した時点での乗客の姿勢を示す。
【図５】減速度の時間積分値の最大値に対する膝部及び頭部の二次衝突速度を示すグラフである。
【図６】膝部の二次衝突速度に対する大腿骨荷重を示すグラフである。
【図７】頭部の二次衝突速度に対するＨＩＣ１５を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、腰掛表地と乗客の間の摩擦係数が一次衝突時の乗客の挙動に与える影響を示す図であり、いずれも膝部が仕切壁に衝突した時点での乗客の姿勢を示す。
【図９】腰掛表地と乗客の間の摩擦係数に対する膝部及び頭部の二次衝突速度を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の衝突安全性評価方法を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態の衝突安全性評価方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に解析モデルの一例を示す。このモデルを用いた解析を通じて、横形腰掛（クロスシート、以下、単に「腰掛」ともいう）を備える鉄道車両に一次衝突が生じた場合に、車体の減速度の時間積分値が二次衝突で乗客が被る傷害の度合いと相関するという知見が得られた。まず、この点について説明する。
【００１２】
例えば、特急車両や高速車両等の鉄道車両においては、複数の横形腰掛が客室前端の仕切壁と客室後端の仕切壁との間で前後方向に間隔をおいて並べられる。当該車両を先頭車両とした場合又は当該車両を中間車両とした場合の、列車編成の先頭車両前面が、線路上の障害物に衝突し一次衝突が生じると、当該車両の車体に減速度（前向きを正とする場合における負の加速度）が生じる。全腰掛が前（車両進行方向前方）に向いていた場合、最前列の腰掛に着席している乗客は、一次衝突により車両前方に投げ出され、前方の仕切壁と二次衝突し、最前列以外の腰掛に着席している乗客は、１つ前の腰掛の背ずりと二次衝突する。一方、後（車両進行方向後方）に向いた腰掛に着席している乗客は、その腰掛の背ずりに押し付けられる。仕切壁は剛性を求められる一方で腰掛は座り心地よさを求められるので、仕切壁は腰掛よりも硬い。二次衝突で乗客が被る傷害の度合いは、仕切壁を二次衝突相手とする場合に、大きくなりやすい。
【００１３】
―解析モデル―
図１に示す解析モデルは、日本国内で運用されている高速車両又は特急車両の客室の前部を模擬しており、以下、解析モデルの詳細について説明する。
【００１４】
腰掛１が、前に向いた状態で車体１０の床１１に固定されて客室１２内に配置されている。仕切壁２は、その腰掛１の前方に設置されて客室１２の前端を規定し、衝撃を受けても容易に倒れないよう床１１に支持されている。仕切壁２には、ＰＶＣフォーム製のコア２ｂをＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板（例えば、A5005P又はA5052P）製の２枚の面板２ａでサンドイッチした構造体が用いられる。腰掛１と仕切壁２の間の距離は850mmに設定されている。
【００１５】
乗客３は、50パーセンタイル値成人男性の衝突試験ダミーをモデルとする。乗客３は、シートベルトのような拘束具により固定されず、腰掛１に深く着席しているものとする。着席姿勢では、足裏が床に置かれ、臀部が腰掛１の座部１ａで支えられ、腰部及び背中が腰掛１の背ずり１ｂで支えられ、膝部３ａが座部１ａから若干前に位置し、大腿骨が腰部から若干上に向きながら前へ延び、頭部３ｂが背ずり１ｂから若干前に且つ膝部３ａよりも後に位置して頸椎で支えられる。
【００１６】
なお、腰掛１は、その表地に、耐燃性、耐久性及び質感などの要求を満たすため、ポリエステル系の合成繊維を原糸とするモケットが一般的に用いられていることから、腰掛１の表地と乗客３の間の摩擦係数を0.6としている（以下、摩擦係数を0.6に設定したものを「モデル０」という）。
【００１７】
―解析条件（減速度及びその時間積分値）―
モデル０を用いて、車体１０に与える減速度の時刻歴が異なる１０ケースについて解析を行った。これら１０ケースは、いずれもモデル０で模擬された車両の前面で一次衝突が生じ、それにより車体１０に後向きの加速度が生じた場合を想定したものである。
【００１８】
図２（ａ）は、ケース１〜５の減速度の時刻歴を示し、図２（ｂ）は、ケース６〜１０の減速度の時刻歴を示す。ケース１〜５のいずれにおいても、減速度は、時間経過とともに増大し、減速度最大値が10Gとなったあと、時間経過とともに減少し、減速度平均値は5G、その波形は三角波となる。また、ケース６〜１０のいずれにおいても、減速度は時間経過に拘わらず一定とし、減速度最大値及び平均値が5Gであり、その波形は方形波である。1Gは約9.8m/s2である。ここで、減速度の設定範囲は、本発明者がこれまで行ってきた鉄道車両の衝突試験の結果から、衝突時の速度変化の持続時間が0.12s程度であったことから、その前後0.04sの範囲としている。具体的には、ケース１〜５では、減速持続時間を0.12±0.04sの範囲内で0.02sずつ異ならせている。ケース６〜１０についても同様である。
【００１９】
図３（ａ）は、ケース１〜５の減速度の時間積分値の時刻歴を示し、図３（ｂ）は、ケース６〜１０の減速度の時間積分値の時刻歴を示す。時間積分値は、減速持続時間の始期から終期まで減速度を所定の数値積分法を用いて積算することで得られる。図３（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、減速度の時間積分値は、減速持続時間の終期近傍において最大値となったあと、最大値のまま一定で推移する。以下、減速度の時間積分値の最大値を「ＭＩＤ(Maximum of Integration of Deceleration history)」という。ケース１〜５のＭＩＤは、それぞれ順に、3.92m/s、4.90m/s、5.88m/s、6.86m/s及び7.85m/sである。ケース６〜１０についても同様である。すなわち、ケース１のＭＩＤはケース６のＭＩＤと等しい。ケース２及び７、ケース３及び８、ケース４及び９、並びにケース５及び１０についても同様である。
【００２０】
―乗客の挙動―
次に、上述の解析モデル及び解析条件における乗客の挙動について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、一次衝突時の乗客３の挙動の一例を示す。まず、鉄道車両が一次衝突し車体１０に減速度が加わると、乗客３の臀部が座部１ａ上で前に滑るとともに上半身が若干前に傾き、爪先が仕切壁２と接触する（図４（ａ）及び（ｂ）を参照）。その後、臀部が座部１ａから浮き、膝関節の曲げが大きくなり、大腿部及び上半身がその姿勢を大きく変えずに前へ移動し、膝部３ａが仕切壁２に二次衝突する（図４（ｂ）及び（ｃ）を参照）。その後、上半身が大きく前に傾き、頭部３ｂが仕切壁２に二次衝突する（図４（ｃ）及び（ｄ）を参照）。例えば、ケース３では、減速持続時間の始期から0.10s後に爪先接触が生じ、0.15s後に膝部衝突が生じ、0.18s後に頭部衝突が生じる。ケース１〜１０のいずれのケースでも、各事象の発生時期は異なるものの乗客３は同様の挙動を示す。
【００２１】
ここで図４（ｂ）に示すように、一次衝突時にまず上半身が前に傾くのは、腰掛座面の摩擦力により、臀部の前方移動が僅かに制動されることで、前のめりの回転モーメントが上半身に生じたためである。また図４（ｃ）に示すように、膝部衝突後に上半身が前に傾くのは、膝部が仕切壁に衝突したときに後向きの反力が下半身に作用することで、前のめりの回転モーメントが上半身に生じたためである。
【００２２】
―ＳＩＶ（二次衝突速度：Secondary Impact Velocity）―
図５は、各ケースにおけるＭＩＤと膝部及び頭部の二次衝突速度（以下、単に「ＳＩＶ」という）との関係を示す図である。ここで、「膝部のＳＩＶ」は、膝部３ａが二次衝突相手（例えば仕切壁２）に衝突した時点における膝部３ａの当該二次衝突相手に対する衝突速度（相対速度）である。「頭部のＳＩＶ」は、頭部３ｂが二次衝突相手に衝突した時点における頭部３ｂの当該二次衝突相手に対する衝突速度（相対速度）である。
【００２３】
ケース１〜５は、減速度最大値又は平均値が同一条件下であるが、減速度の時刻歴は異なる。そのため、ケース１〜５の膝部のＳＩＶ同士を対比するとわかるように、膝部のＳＩＶは異なる値となる。ケース６〜１０の膝部のＳＩＶ同士を対比したときにも同じことがいえる。ケース１及び６の膝部のＳＩＶ同士を対比するとわかるように、減速度最大値又は平均値が異なっていてもＭＩＤが同一の条件下であれば、膝部のＳＩＶは殆ど変らない。ケース２及び７、ケース３及び８、ケース４及び９、並びにケース５及び１０でそれぞれ対比したときにも同じことがいえる。このように、膝部のＳＩＶは、減速度最大値及び平均値には影響されにくく、ＭＩＤと正に相関する。より具体的には、膝部のＳＩＶは、ＭＩＤの増加につれて略線形に増加する。頭部のＳＩＶについても同様のことがいえる。
【００２４】
次に、同一ケースでの膝部のＳＩＶと頭部のＳＩＶを対比するとわかるように、頭部のＳＩＶは膝部のＳＩＶよりも大きい。ＭＩＤが5m/s以上の場合、頭部のＳＩＶはＭＩＤよりも大きい。膝部のＳＩＶはＭＩＤよりも小さい。膝部のＳＩＶがＭＩＤよりも小さくなるのは、腰掛座面の摩擦力の影響が現れたためである。頭部のＳＩＶが膝部のＳＩＶよりも（場合によりＭＩＤよりも）大きくなるのは、膝部衝突後に上半身の回転運動が重なったためである。
【００２５】
なお、モデル０における条件下では、いずれのケースにおいても、膝部のＳＩＶがＭＩＤから1m/sを減じた値を若干下回り、頭部のＳＩＶがＭＩＤに1m/sを加えた値を若干下回る。
【００２６】
―傷害パラメータ―
次に、二次衝突で乗客が被る傷害の度合いを評価するための傷害パラメータについて説明する。傷害パラメータとして、米国連邦規則49CFR751.208に規定された傷害値に含まれる大腿骨荷重及びＨＩＣ１５（頭部傷害値：Head Injury Criterion）を採用し、各ケースについて大腿骨荷重及びＨＩＣ１５を算出した。ここで、ＨＩＣは以下の式で算出でき、下式における積分区間の最大値が15msの場合をＨＩＣ１５としている。
【００２７】
【数１】
2015215249.tif 000003
【００２８】
ここで、ar:頭部重心加速度、t1,t2:ＨＩＣが最大値を取る時刻である。
【００２９】
大腿骨荷重及びＨＩＣ１５にはそれぞれ閾値が規定されており、前者は10000Nであり、後者の閾値は700である。傷害パラメータの数値が閾値を超えると、乗客が骨折する可能性が生じる。
【００３０】
図６は、膝部のＳＩＶに対する大腿骨荷重を示す。膝部のＳＩＶは大腿骨荷重と正に相関する。図６のプロット群に対して冪乗則に従い原点を通過する曲線をあてはめると、膝部のＳＩＶは大腿骨荷重の1.1乗に比例する。ＭＩＤは膝部のＳＩＶと正に相関するので、ＭＩＤも大腿骨荷重と正に相関する。
【００３１】
図７は、頭部のＳＩＶに対するＨＩＣ１５を示す。頭部のＳＩＶはＨＩＣ１５と正に相関する。図７のプロット群に対して冪乗則に従い原点を通過する曲線をあてはめると、頭部のＳＩＶはＨＩＣ１５の2.2乗に比例する。ＭＩＤは頭部のＳＩＶと正に相関するので、ＭＩＤもＨＩＣ１５と正に相関する。
【００３２】
なお、上述のように、ケース１〜５では減速度最大値が10Gで統一され、ケース６〜１０では減速度最大値が5Gで統一され、全ケースで減速度平均値が5Gで統一されている。しかし、ケース１〜５には、大腿骨荷重については概ね閾値以下であるが、ＨＩＣ１５については閾値を超えるケースが存在し、衝突安全性が高いと評価しえないケースが含まれる。ケース６〜１０についても同様である。このように、減速度最大値又は平均値を評価パラメータに用いた場合、衝突安全性を精度よく評価することは困難であることが分かる。
【００３３】
―摩擦係数の影響―
以下、摩擦係数が0.2に設定変更された解析モデルを「モデル１」、摩擦係数が1.0に設定変更された解析モデルを「モデル２」という。モデル０、１及び２を用いて、各モデルの車体１０に同一波形の減速度（ケース３）を与えて解析を行い、摩擦係数が乗客３の挙動に及ぼす影響を以下に説明する。
【００３４】
図８（ａ）〜（ｃ）は、膝部が仕切壁に衝突した時点での乗客の姿勢を示す。図９は、摩擦係数に対するＳＩＶ（衝突ダミー（乗客３）の頭部及び膝部の仕切壁２に対する二次衝突速度）を示す。図８に示すように、摩擦係数が大きいほど、頭部３ｂの前傾の度合いが大きくなる。図９に示すように、摩擦係数が大きいほど、膝部のＳＩＶと頭部のＳＩＶとの偏差が大きくなる。摩擦係数が大きいほど、膝部のＳＩＶは小さくなる。頭部のＳＩＶは、摩擦係数によって殆ど変わらないともいえるが、より厳密に見れば、摩擦係数が0.2から0.6へと増加するに伴って頭部のＳＩＶはやや増加し、摩擦係数が0.6から1.0へと増加するに伴って頭部のＳＩＶはやや減少する。これは、膝部衝突の時点において、乗客の姿勢が摩擦係数によって異なり、それにより頭部と仕切壁との間の距離にも差が生じたためである。
【００３５】
なお、腰掛１と仕切壁２の間の距離は、実用的な範囲（例えば、750mm〜1060mm）内に設定されていれば、解析結果に強く影響を及ぼさないとの知見を得た。
【００３６】
（第１実施形態）
以下、実施形態の鉄道車両の衝突安全性評価方法（以下、単に「評価方法」という）について説明する。評価方法は、腰掛を備える鉄道車両において、鉄道車両の一次衝突により、鉄道車両内の乗客乗員がその前方の車内設備に二次衝突する際の安全性を評価するための方法である。
【００３７】
図１０は、第１実施形態の評価方法を示すフローチャートである。まず、本評価方法を用いて衝突安全性の評価を受ける鉄道車両（以下、「評価車両」という）に、所定の一次衝突シナリオに沿って、一次衝突を生じさせる（一次衝突ステップＳ１）。
【００３８】
評価車両は、解析モデルで模擬されたような高速車両又は特急車両でもよいが、これに限定されない。本実施形態に係る評価方法では、評価車両は、横形腰掛を備える鉄道車両であればよい。評価車両は、動力車でも付随車でもよい。評価車両は、横形腰掛を備えていれば制御車でもよい。評価車両は、開放座席式でもコンパートメント式でもよい。評価車両は、鉄輪式でも磁気浮上式でもよい。客室内の腰掛全部が横形腰掛でもよいし、一部が横形腰掛でもよい。
【００３９】
横形腰掛は、車体の長手方向に対して直角に固定された腰掛であり、背ずりが前又は後に向けられる、いわゆるクロスシートである。横形腰掛は、固定腰掛でも転換腰掛でも回転腰掛でもリクライニング腰掛でもよい。腰掛の表地は、布（例えば、モケット）でも皮革でもよい。布の場合、その原糸は、ポリエステル系合成繊維でもよいが、これに限定されない。仕切壁は、例えば客室の前端又は後端を規定する。仕切壁は、例えばＰＶＣフォーム製のコアをＡｌ−Ｍｇ系合金板（例えば、A5005P又はA5052P）製の２枚の面板でサンドイッチして製作されてもよいが、仕切壁の材料及び構造はこれに限定されない。
【００４０】
本評価方法は、上記知見に基づくもので、一次衝突時に車体に生じる減速度を用いた演算を経て評価車両の衝突安全性が評価される。このため、一次衝突シナリオは、評価車両の前面で一次衝突が生じるというシナリオに設定されることが好ましい（上記「解析条件」の欄も参照）。一次衝突シナリオでは、例えば、評価車両を組み込んだ列車編成が、平坦な直線軌道上を前進走行中に、同一軌道上で前に位置する別の列車編成と相対速度36km/hで正面衝突する。一次衝突シナリオは、評価車両が列車編成を組むか否か、評価車両の軌道の線形がどのようなものであるか、評価車両が走行中であるか否か、一次衝突相手が何であるか、一次衝突相手が評価車両に対してどこに位置付けられているか、一次衝突相手が走行中であるか否か、速度（評価車両及び一次衝突相手の対地速度並びに評価車両の一次衝突相手に対する相対速度を含む）がいくらであるか等の因子から適宜設定される。
【００４１】
一次衝突ステップＳ１は、評価車両の実物を用いた衝突試験で実行されてもよいし、数値解析で実行されてもよい。
【００４２】
次に、評価車両の一次衝突時における車体の減速度を、所定の測定方法を用いて、所定のサンプリング周期で逐次取得する（減速度取得ステップＳ２）。
【００４３】
―積分―
次に、減速度取得ステップＳ２で取得された車体の減速度の時系列データを用いて、評価車両の一次衝突時における車体の減速度の時間積分値を算出する（積分ステップＳ３）。減速度の時間積分値は、減速度を時間で定積分することで算出される。より具体的にいえば、減速度の時間積分値は、所定の数値積分法（例えば、長方形法、台形則又はシンプソン則）を用いて、所定の積分区間内で取得された減速度の時系列データを積算することによって算出される。
【００４４】
積分区間下端は、例えば、評価車両に一次衝突が生じた時点（言い換えると、評価車両又はこれを組み込んだ列車編成の先頭車が一次衝突相手と接触した時点）に設定されてもよい。積分区間上端は、一次衝突後に一旦0を超えた減速度が0に戻る又は0を最初に下回った時点に設定されてもよく、二次衝突が生じた時点に設定されてもよく、これら２つの時点のうちいずれか早い方に設定されてもよい。積分区間上端は、積分区間下端から所定の時間が経過した時点に設定されてもよい（言い換えると、積分区間が所定の時間であってもよい）。
【００４５】
―安全性評価値算出―
次に、積分ステップＳ３で算出された減速度の時間積分値から、乗客乗員が二次衝突する際の安全性評価値を算出する（安全性評価値算出ステップＳ４）。安全性評価値は、後述の判断ステップＳ５において、評価車両の衝突安全性を判断するために用いられる。
【００４６】
安全性評価値算出ステップＳ４では、まず、「積分ステップＳ３で算出された減速度の時間積分値」のうち最大値（ＭＩＤ）を算出する（ＭＩＤ算出ステップＳ４１）。ＭＩＤは、算出された時間積分値の時刻歴から抽出される。上記解析条件において、ＭＩＤは、最大値であり且つ積分区間上端の時点における最終値でもある。最終値が結果的に最大値と一致することは多いが、積分区間上端の時点で減速度が0を下回る可能性も考えられる。最大値を用いると、そのような場合における時間積分値の過小評価、ひいては安全性評価値の過小推定及び衝突安全性の過大評価を避けられる。
【００４７】
本評価方法では、安全性評価値算出ステップＳ４において、ＭＩＤからＳＩＶを推定し、推定されたＳＩＶが安全性評価値として出力される（ＳＩＶ出力ステップＳ４２）。ＳＩＶはＭＩＤと相関するので（上記「ＳＩＶ」の欄及び図５を参照）、ＭＩＤに基づいてＳＩＶを精度よく推定できる。ＳＩＶは、大腿骨荷重及びＨＩＣ１５と相関するので（上記「傷害パラメータ」の欄並びに図６及び７を参照）、ＳＩＶを安全性評価値として出力することで評価車両の衝突安全性を精度よく評価できる。
【００４８】
ＳＩＶは、膝部のＳＩＶ及び頭部のＳＩＶを含む。ＳＩＶ出力ステップＳ４２は、膝部のＳＩＶを推定し、膝部のＳＩＶの推定値を安全性評価値として出力する膝部ＳＩＶ出力ステップＳ４２ａを含む。ＳＩＶ出力ステップＳ４２は、頭部のＳＩＶを推定し、頭部のＳＩＶの推定値を安全性評価値として出力する頭部ＳＩＶ出力ステップＳ４２ｂを含む。
【００４９】
―膝部ＳＩＶ―
膝部ＳＩＶ出力ステップＳ４２ａにおいて、膝部のＳＩＶは、算出されたＭＩＤよりも小さい値として推定される。これにより、膝部のＳＩＶの推定値が、座面での摩擦力を考慮に入れた妥当な数値となる（上記「乗客の挙動」及び「ＳＩＶ」の欄を参照）。
【００５０】
膝部のＳＩＶは、算出されたＭＩＤから所定の第１定数を減算した値として推定されてもよい。その場合、推定式は、例えば次式（Ｋ１）で表される。
【００５１】
ＳＩＶk_est＝ＭＩＤ−Ａ1  (Ａ1＞0)  ……(Ｋ１)
ここで、ＳＩＶk_estは、膝部のＳＩＶの推定値(m/s)、ＭＩＤは、ＭＩＤ算出ステップＳ４１で算出されたＭＩＤ(m/s)、Ａ1は、第１定数(m/s)である。
【００５２】
後述の判断ステップＳ５では、膝部のＳＩＶの推定値ＳＩＶk_estに基づいて衝突安全性が判断される。このため、第１定数Ａ1は、推定値ＳＩＶk_estが実際値に対して過小に推定されることを避けるようにして設定されることが好ましい。それにより、過小に推定された推定値に基づき、不所望に衝突安全性が高いと評価車両を評価することを避けることができる。つまり、推定値ＳＩＶk_estは実際値と等しい値又は安全を見てそれよりもやや大きい値として推定されることが好ましい。
【００５３】
例えば、モデル０における条件下では、膝部のＳＩＶ(m/s)が、ＭＩＤ(m/s)から1m/sを減じた値をやや下回る（上記「ＳＩＶ」の欄及び図５を参照）。そこで、第１定数Ａ1は1m/sに設定されてもよい。つまり、安全性評価値算出ステップＳ４において、ＭＩＤから１ｍ／ｓ引いた値を膝部のＳＩＶとして推定してもよい。推定値ＳＩＶk_estが実際値を上回り且つ実際値に極力近づくので、推定精度の確保と過小推定の回避とを両立できる。
【００５４】
膝部のＳＩＶは腰掛表地と乗客の間の摩擦係数に依存する（上記「摩擦係数の影響」の欄及び図９を参照）。一方、モデル０では、摩擦係数の数値が、腰掛表地に一般的な素材を用いるという想定の下で設定されている（上記「解析モデル」の欄を参照）。このため、モデル０を用いた数値解析に基づいて第１定数Ａ1が上記のように設定された場合、鉄道車両の多くについて、膝部のＳＩＶを精度よく推定することができる。
【００５５】
以上の膝部のＳＩＶの推定法では、腰掛座面での摩擦力の影響を織込み済とした第１定数Ａ1を用いる。このため、一次衝突時に減速度以外の測定を行わなくても、膝部のＳＩＶを精度よく簡易に推定できる。
【００５６】
膝部のＳＩＶは、算出されたＭＩＤと、腰掛表地と乗客の間の摩擦係数とから推定されてもよい。摩擦係数を変数として積極的に用いることで、膝部のＳＩＶの推定精度の向上が図られる。
【００５７】
推定値ＳＩＶk_estは、ＭＩＤが大きくなるほど大きくなるように、摩擦係数が大きくなるほど小さくなるようにして推定される。これにより、膝部のＳＩＶの推定値ＳＩＶk_estが、膝部のＳＩＶはＭＩＤと正に相関して摩擦係数と負に相関するという知見を考慮に入れた妥当な数値となる（上記「ＳＩＶ」及び「摩擦係数の影響」の欄並びに図５及び９を参照）。
【００５８】
その場合、推定式は、例えば次式（Ｋ２）又は（Ｋ３）で表すことができる。
【００５９】
ＳＩＶk_est＝ＭＩＤ−ｆ(μ)  (ｆ(μ)＞0)  ……(Ｋ２)
ＳＩＶk_est＝ＭＩＤ×ｇ(μ)  (0＜ｇ(μ)＜1)  ……(Ｋ３)
ここで、μは、腰掛表地と乗客との間の摩擦係数である。予め、乗客が着用する衣服の代表的な素材を織り方及び原糸等の側面から特定しておく。摩擦係数μの数値は、評価車両に適用されている腰掛表地と、予め特定された衣服の代表素材とに照らして設定される。
【００６０】
推定値ＳＩＶk_estは、式（Ｋ２），（Ｋ３）に示すように、ＭＩＤを摩擦係数μに応じて定まる補正値を用いて減少補正した値として推定されてもよい。減少補正は、式（Ｋ２）に示すように、ＭＩＤから正の補正値ｆ(μ)を減算補正することでもよいし、式（Ｋ３）に示すように、ＭＩＤに1未満の補正値ｇ(μ)を乗算補正することでもよい。この場合、補正値ｆ(μ)は、摩擦係数μが小さくなるほど0に漸近し、摩擦係数μが大きくなるほど大きくなるように設定される。補正値ｇ(μ)は、摩擦係数μが小さくなるほど1に漸近し、摩擦係数μが大きくなるほど0に漸近するように設定される。
【００６１】
また、推定式は、例えば次式（Ｋ４）で表すこともできる。
【００６２】
ＳＩＶk_est＝(ＭＩＤ−Ａ1)＋(μ−μ0)×Ｋμ  (Ｋμ＜0)  ……(Ｋ４)
ここで、μ0は、摩擦係数の参照値、Ｋμは、補正係数である。
【００６３】
式（Ｋ４）は、式（Ｋ１）を変形したものであり、推定値ＳＩＶk_estは、式（Ｋ１）に従い第１定数Ａ1を用いて一次的に導出された推定値を摩擦係数μに応じて補正することで、二次的に導出された値として推定される。例えば、参照値μ0は、モデル０における摩擦係数（0.6）に設定されてもよく、補正係数Ｋμは、図９の膝部ＳＩＶのプロット群に直線を当てはめた場合における当該直線の傾きに設定されてもよい。その場合、推定値ＳＩＶk_estが、ＭＩＤ、第１定数Ａ1、及び腰掛表地と乗客の間の摩擦係数μとから、図５及び図９に示された相関に従う形で、過小推定を回避するように精度よく推定される。ただし、補正項「(μ−μ0)×Ｋμ」は適宜変更可能である。
【００６４】
膝部のＳＩＶの推定法は、以上のものに限定されない。例えば、式（Ｋ１）において、第１定数Ａ1の数値は、評価車両の腰掛表地に適用された素材に応じて設定変更されてもよい。これにより、より滑りにくい素材が腰掛表地に適用されている場合に、膝部のＳＩＶがこれに応じてより小さく推定されるようになり、衝突安全性が過小評価されるのを回避できる。より滑りやすい素材が腰掛表地に適用されている場合には、衝突安全性が過大評価されるのを回避できる。この場合、複数の腰掛表地に対応して第１定数Ａ1の候補が予め準備される。
【００６５】
式（Ｋ１）は、ＭＩＤに1以外の比例定数が乗算されるように変更されてもよい。式（Ｋ１）は、1を超える補正係数でＭＩＤを除算するように変更されてもよい。膝部のＳＩＶが、ＭＩＤを一変数とする非線形の関数に基づいて推定されてもよい。
【００６６】
ＭＩＤに所定の境界値を設定し、境界値を端点とする複数の区間にそれぞれ異なる推定法を適用してもよい。境界値は２つ以上（区間が３つ以上）設定されてもよい。例えば、全区間で第１定数Ａ1を用いて推定し、区間ごとに比例定数又は第１定数Ａ1の数値を変えてもよい。或る区間で第１定数Ａ1を用いて推定し、別の区間で摩擦係数μを変数に用いて推定してもよい。
【００６７】
―頭部ＳＩＶ―
頭部ＳＩＶ出力ステップＳ４２ｂでは、頭部のＳＩＶが、算出されたＭＩＤよりも大きい値として推定される。これにより、頭部のＳＩＶの推定値が、前のめりの回転モーメントが上半身に生じて上半身の前方移動に回転運動が重なることを考慮に入れた妥当な数値となる（上記「乗客の挙動」及び「ＳＩＶ」の欄を参照）。
【００６８】
頭部のＳＩＶは、算出されたＭＩＤから所定の第２定数を加算した値として推定されてもよい。その場合、推定式は、例えば次式（Ｈ１）で表される。
【００６９】
ＳＩＶh_est＝ＭＩＤ＋Ａ2  (Ａ2＞0)  ……(Ｈ１)
ここで、ＳＩＶh_estは、頭部のＳＩＶの推定値(m/s)、Ａ2は、第２定数(m/s)である。
【００７０】
後述の判断ステップＳ５では、頭部のＳＩＶの推定値ＳＩＶh_estに基づいて衝突安全性が判断される。このため、第１定数Ａ1と同様に、第２定数Ａ2は、推定値ＳＩＶh_estが実際値と等しい値又は安全を見てそれよりもやや大きい値として推定されるように設定されることが好ましい。
【００７１】
例えば、モデル０における条件下では、頭部のＳＩＶ(m/s)が、ＭＩＤ(m/s)に1m/sを加えた値をやや下回る（上記「ＳＩＶ」の欄及び図５を参照）。そこで、第２定数Ａ2は1m/sであってもよい。つまり、安全性評価値算出ステップＳ４において、ＭＩＤから１ｍ／ｓ足した値を頭部のＳＩＶとして推定してもよい。このように設定することで、推定値ＳＩＶh_estが実際値を上回り且つ実際値に極力近づくので、推定精度の確保と過小推定の回避とを両立できる。この推定法によれば、一次衝突時に、減速度以外の測定を行わなくてもＳＩＶを精度よく簡易に推定できる。
【００７２】
頭部のＳＩＶは、算出されたＭＩＤと、膝部衝突後に上半身に作用する回転モーメントによる加速度から推定されてもよい。回転モーメントによる加速度を変数に用いて推定することで、頭部のＳＩＶの推定精度が向上する。
【００７３】
この場合、推定値ＳＩＶh_estは、ＭＩＤが大きくなるほど大きくなるように、回転モーメントが大きくなるほど大きくなるようにして推定される。これにより、頭部のＳＩＶの推定値ＳＩＶh_estが、頭部のＳＩＶはＭＩＤと正に相関して回転モーメントによる回転運動が重なることでＭＩＤよりも大きい値になりやすいという知見を考慮に入れた妥当な数値となる（上記「ＳＩＶ」の欄並びに図５を参照）。
【００７４】
その場合、推定式は、例えば次式（Ｈ２）又は（Ｈ３）で表すことができる。
【００７５】
ＳＩＶh_est＝ＭＩＤ＋ｐ(ａ)  (ｐ(ａ)＞0)  ……(Ｈ２)
ＳＩＶh_est＝ＭＩＤ×ｑ(ａ)  (ｑ(ａ)＞1)  ……(Ｈ３)
ここで、ａは、膝部衝突後に上半身に作用する回転モーメントによる加速度である。
【００７６】
推定値ＳＩＶh_estは、式（Ｈ２），（Ｈ３）に示すように、ＭＩＤを加速度に応じて定まる補正値を用いて増加補正した値として推定されてもよい。増加補正は、式（Ｈ２）に示すように、ＭＩＤから正の補正値ｐ(ａ)を加算補正することでもよいし、式（Ｈ３）に示すように、ＭＩＤに1を超える補正値ｑ(ａ)を乗算補正することでもよい。この場合、補正値ｐ(ａ)は、回転モーメントによる加速度ａが大きくなるほど大きくなるように設定される。補正値ｑ(ａ)は、回転モーメントによる加速度ａが大きくなるほど大きくなるように設定される。
【００７７】
回転モーメントが上半身に生じるのは、腰掛座面での摩擦力に起因する（上記「乗客の挙動」及び「ＳＩＶ」の欄を参照）。そこで、頭部のＳＩＶも、算出されたＭＩＤと、腰掛表地と乗客の間の摩擦係数とから推定されてもよい。
【００７８】
その場合、推定式は、例えば次式（Ｈ４）で表すこともできる。
【００７９】
ＳＩＶh_est＝(ＭＩＤ＋Ａ2)−(μ−μ0)2×ＫM  (ＫM＞0)  ……(Ｈ４)
ここで、ＫMは、補正係数である。
【００８０】
式（Ｈ４）は、式（Ｈ１）を変形したものである。推定値ＳＩＶh_estは、式（Ｈ１）に従い第２定数Ａ2を用いて導出された一次的な推定値を、摩擦係数μに応じて補正した値として推定される。例えば、図９の頭部のＳＩＶのプロット群に上に凸の二次曲線をあてはめてもよく、参照値μ0が当該二次曲線の頂点に対応する摩擦係数の数値に設定され、補正係数ＫMが当該二次曲線を表す多項式における２次項の係数に設定されてもよい。その場合、推定値ＳＩＶh_estが、ＭＩＤ、第２定数Ａ2、及び腰掛表地と乗客の間の摩擦係数μとから、図５及び図９に示された相関に従う形で、過小推定を回避するように精度よく推定される。ただし、補正項「(μ−μ0)2×ＫM」は適宜変更可能である。
【００８１】
頭部のＳＩＶの推定法は、以上のものに限定されず、膝部のＳＩＶと同様にして変更可能である。頭部のＳＩＶはＭＩＤが5m/sよりも小さい場合にＭＩＤと殆ど同じ値となる（上記「ＳＩＶ」の欄及び図５を参照）。そこで、ＭＩＤに所定の境界値を設定し、境界値を端点とする複数の区間にそれぞれ異なる推定法を設定する場合には、ＭＩＤが5m/s未満の区間においては、それ以外の区間と比べ、ＭＩＤに対する増加補正量が小さくなるように設定されてもよい。また、頭部のＳＩＶが、ＭＩＤを一変数とする非線形の関数に基づいて推定されてもよい。
【００８２】
―判断―
次に、安全性評価値算出ステップＳ４で出力された安全性評価値に基づいて評価車両の衝突安全性を判断する（判断ステップＳ５）。本評価方法に係る判断ステップＳ５では、膝部のＳＩＶの推定値ＳＩＶk_est及び頭部のＳＩＶの推定値ＳＩＶh_estが、安全性評価値として取り扱われる。推定値ＳＩＶk_est，ＳＩＶh_estが対応する基準値と比較される。比較結果に基づいて、評価車両の衝突安全性が判断される。
【００８３】
膝部のＳＩＶの基準値に関し、膝部のＳＩＶと大腿骨荷重の相関を定式化すれば、大腿骨荷重が閾値（例えば、10000N）と等しくなるときの膝部のＳＩＶの値（以下、「限界値」という）を推定可能である。
【００８４】
しかし、ＳＩＶが同一の条件下であっても、大腿骨荷重は、二次衝突相手の物性（例えば、耐力や硬度など）に応じて変わる。二次衝突相手が、Ａｌ−Ｍｇ系合金板製面板を備える仕切壁のように、高耐力を有する場合、大腿骨荷重は大きくなりやすい。そこで、例えば、評価車両の仕様に照らして車内設備から二次衝突相手の候補を抽出し、そのなかから二次衝突で乗客が被る傷害の度合いをより大きくさせるおそれのあるものを選択し、選択された二次衝突相手と乗客が二次衝突するという想定の下で膝部のＳＩＶと大腿骨荷重の相関を定式化してもよい（上記「解析モデル」及び「傷害パラメータ」の欄並びに図６に示す曲線を参照）。
【００８５】
限界値は、このように定式化された相関に基づいて推定される。膝部のＳＩＶの基準値は、この限界値又は安全を見てそれよりも小さい値に設定される。
【００８６】
上記同様、頭部のＳＩＶとＨＩＣ１５との相関が定式化され（図７に示す曲線を参照）、ＨＩＣ１５が閾値（例えば、700）と等しくなるときの頭部のＳＩＶの値（以下、「限界値」という）が推定される。基準値は、この限界値又は安全を見てそれよりも小さい値に設定される。
【００８７】
モデル０における条件下では、膝部のＳＩＶの限界値を図６に示す曲線に基づいて約6.5m/sと推定し、基準値を例えば6.0m/sに決めることを許容される。頭部のＳＩＶの限界値を図７に示す曲線に基づいて6.5m/sと推定し、基準値を例えば6.0m/sに決めることを許容される。ただし、この数値は評価車両の仕様に応じて適切に変更される。例えば、仕切壁の耐力、硬度又は剛性についてより厳格な基準又は規則を課せられている下で製造される評価車両に対しては、限界値ひいては基準値がより小さい値に設定される必要がある。仕切壁のうち二次衝突で乗客が接触する可能性のある部位に特別な緩衝材を設ける又はこれに類似の規則を課せられている下で製造される評価車両に対しては、限界値ひいては基準値がより大きい値に設定されることを許容される。
【００８８】
膝部のＳＩＶの推定値ＳＩＶk_estが上記のように決められた基準値を下回る場合、大腿骨荷重は自ずと閾値以下となる。頭部のＳＩＶの推定値ＳＩＶh_estが上記のように決められた基準値を下回る場合、ＨＩＣ１５は自ずと閾値以下となる。
【００８９】
推定値ＳＩＶk_est，ＳＩＶh_estが両方とも対応する基準値を下回るとの比較結果を得た場合、評価車両内の横形腰掛に着席している各乗客について、二次衝突で被る傷害の度合いが安全なレベルに保たれる。よって、当該評価車両に対しては、二次衝突対策の側面から衝突安全性が高いと評価できる。
【００９０】
推定値ＳＩＶk_est及び／又は推定値ＳＩＶh_estが対応する基準値を上回るとの比較結果を得た場合、少なくとも上記のように選択された二次衝突相手と二次衝突する乗客については、二次衝突で被る下半身及び／又は頭部の傷害の度合いが安全といいがたいと考えられる。よって、当該評価車両に対しては、二次衝突対策の側面から衝突安全性が高いとはいえないと評価できる。
【００９１】
―作用―
本実施形態の評価方法によれば、車体の減速度の時間積分値から安全性評価値が算出される。車体の減速度の時間積分値は二次衝突で乗客が被る傷害の度合いと正に相関するので、鉄道車両の衝突安全性を車体の挙動に基づいて二次衝突対策の側面からより精度よく評価することができる。
【００９２】
本評価方法では、安全性評価値がＳＩＶである。ＳＩＶは二次衝突で乗客が被る傷害の度合いと正に相関する。このため、ＳＩＶに基づく判断を行うことで、鉄道車両の衝突安全性を二次衝突対策の側面から精度よく評価することができる。ＳＩＶは、ＭＩＤから推定される。ＳＩＶの実測を伴わないので、衝突安全性の判断を簡便に行うことができる。ＳＩＶはＭＩＤと正に相関するので、ＳＩＶを精度よく推定できる。
【００９３】
ＳＩＶの推定法は、上記のとおり推定精度を確保するようにして設定されている。また、ＳＩＶの推定法は、上記のとおり実際値に対する過小推定を回避するように設定されている。このため、衝突安全性の判断を簡便に行いながら、評価精度を安全側で極力高くすることができる。
【００９４】
本実施形態の評価方法は、例えば、鉄道車両の開発及び設計において使用される。この場合、一次衝突ステップＳ１は数値解析で行われてもよい。設計された評価車両が判断ステップＳ５で衝突安全性が高いと判断されなければ、設計を変更し、再びＳ１〜Ｓ５を繰り返してもよい。評価方法がこのように使用されることで、衝突安全性の高い鉄道車両の開発、設計及び製造を支援することができる。
【００９５】
本実施形態の評価方法は、例えば、鉄道車両の品質管理基準又は安全基準をクリアしているか否かを判断するために使用される。この場合、一次衝突ステップＳ１は、評価車両の実物を用いた試験で行われてもよい。評価方法がこのように使用されることで、衝突安全性の高い鉄道車両の製造、品質管理及び運用を支援することができる。
【００９６】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態の評価方法を示すフローチャートである。本評価方法においても、第１実施形態と同様、一次衝突ステップＳ１、減速度取得ステップＳ２及び積分ステップＳ３、安全性評価値算出ステップＳ１４及び判断ステップＳ１５が実行される。安全性評価値算出ステップＳ１４では、先ず、第１実施形態と同様にしてＭＩＤが算出され（ＭＩＤ算出ステップＳ１４１）、その後、算出されたＭＩＤが安全性評価値として出力される（ＭＩＤ出力ステップＳ１４２）。判断ステップＳ１５では、安全性評価値算出ステップＳ１４で安全性評価値として出力されたＭＩＤに基づいて、評価車両の衝突安全性が判断される。ＭＩＤが基準値と比較され、比較結果に基づいて衝突安全性が判断される。
【００９７】
このようにＭＩＤを安全性評価値として用いることにより、横形腰掛を備えた鉄道車両だけでなく、車長方向に沿って配置された縦形腰掛（ロングシート）を備えた鉄道車両においても、衝突時の乗客乗員に対する安全性を評価することができる。より詳細には、ロングシートに着席した乗客が、衝突により客室の後端から前端まで飛ばされる場合、乗客の重心と車内設備との相対速度はＭＩＤよりも大きくなることはなく、ＭＩＤを所定値内に抑えることで、衝突時の安全性を確保することができる。特に、自動車等のように１両同士の衝突ではＭＩＤは物理的にある値に決まってしまうが、多数の車両が連結された列車編成の場合、車両間の特性を調整することによりＭＩＤの値を下げることが可能である。
【００９８】
ＭＩＤの基準値に関し、まず、第１実施形態で説明したように、膝部のＳＩＶの限界値を推定することが可能である（上記「判断」の欄を参照）。ＭＩＤと膝部のＳＩＶの相関を定式化すれば、膝部のＳＩＶが限界値と等しくなるとき（すなわち、大腿骨荷重が閾値と等しくなるとき）のＭＩＤの値（以下、「膝用限界値」という）を推定することができる。この相関は、上記「膝部ＳＩＶ」の欄で説明した推定法に従って定式化することが可能である。そして、ＭＩＤの膝用基準値を、膝用限界値と等しい値又は安全を見てそれよりも小さい値に設定することを許容される。この場合、ＭＩＤが膝用基準値以下であれば、大腿骨荷重は自ずと閾値以下となる。
【００９９】
一方、第１実施形態で説明したように、頭部のＳＩＶの限界値を推定することが可能である（上記「判断」の欄を参照）。ＭＩＤと頭部のＳＩＶの相関を定式化すれば、頭部のＳＩＶが限界値と等しくなるとき（すなわち、ＨＩＣ１５が閾値と等しくなるとき）のＭＩＤの値（以下、「頭用限界値」という）を推定することができる。この相関は、上記「頭部ＳＩＶ」の欄で説明した推定法に従って定式化することが可能である。そして、ＭＩＤの頭用基準値を、頭用限界値と等しい値又は安全を見てそれよりも小さい値に設定することを許容される。この場合、ＭＩＤが頭用基準値以下であれば、ＨＩＣ１５は自ずと閾値以下となる。
【０１００】
しかし、ＭＩＤが、上記のようにして設定されるのを許容される膝用基準値を下回っていても、大腿骨荷重が確かに閾値を下回る一方でＨＩＣ１５は閾値を上回る可能性がある。状況によっては、これと逆になる可能性も想定される。そこで、ＭＩＤを衝突安全性の評価パラメータに用いる場合、頭用基準値及び膝用基準値のうち小さい方の値をＭＩＤの代表基準値に設定するのが好ましい。
【０１０１】
例えば、モデル０における条件下においては、膝部のＳＩＶの限界値を図６に示す曲線に従って6.5m/sと推定し、ＭＩＤの膝用限界値を例えば式（Ｋ１）に従って7.5m/sと推定し、ＭＩＤの膝用基準値を例えば7m/sに設定することを許容される。頭部のＳＩＶの限界値を図７に示す曲線に従って6.5m/sと推定し、ＭＩＤの頭用限界値を例えば式（Ｈ１）に従って5.5m/sと推定し、ＭＩＤの頭用基準値を例えば5m/sに設定することを許容される。この場合、頭用基準値がＭＩＤの代表基準値として選択されるのが好ましい。ただし、この数値は、第１実施形態における膝部のＳＩＶの基準値及び頭部のＳＩＶの基準値と同様に、評価車両の仕様に応じて変更されてもよい。
【０１０２】
ＭＩＤが代表基準値を下回るとの比較結果を得た場合、評価車両内の横形腰掛に着席している各乗客について、二次衝突で被る傷害の度合いが安全なレベルに保たれる。よって、当該評価車両に対しては、二次衝突対策の側面から衝突安全性が高いと評価できる。ＭＩＤが代表基準値を上回るとの比較結果を得た場合、少なくとも上記のように選択された二次衝突相手と二次衝突する乗客については、二次衝突で被る下半身及び／又は頭部の傷害の度合いが安全といいがたいと考えられる。よって、当該評価車両に対しては、二次衝突対策の側面から衝突安全性が高いとはいえないと評価できる。
【０１０３】
本実施形態の評価方法によれば、二次衝突で乗客が被る傷害の度合いと正に相関するＭＩＤに基づいて、鉄道車両の衝突安全性が判断される。このため、第１実施形態と同様、鉄道車両の衝突安全性を車体の挙動に基づいて二次衝突対策の側面からより精度よく評価することができる。
【０１０４】
（変形例）
これまで実施形態について説明したが、上記方法は、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更、追加又は削除可能である。
【０１０５】
例えば、安全性評価値算出ステップにおいて、膝部のＳＩＶ、頭部のＳＩＶ及びＭＩＤの全部が安全性評価値として出力されてもよいし、ＭＩＤと、膝部のＳＩＶ及び頭部のＳＩＶのうちいずれか一方との２つが安全性評価値として出力されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、シートベルト等の拘束具を必須としない輸送機械において、衝突時の乗客乗員に対する安全性の評価が要望される、例えば鉄道車両等において好適である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  横形腰掛
１ａ  座部
１ｂ  背ずり
２  仕切壁
３  乗客
３ａ  膝部
３ｂ  頭部
１０  車体
Ｓ３  積分ステップ
Ｓ４，Ｓ１４  安全性評価値算出ステップ
Ｓ４１，Ｓ１４１  ＭＩＤ算出ステップ
Ｓ４２  ＳＩＶ出力ステップ
Ｓ４２ａ  膝部ＳＩＶ出力ステップ
Ｓ４２ｂ  頭部ＳＩＶ出力ステップ
Ｓ１４２  ＭＩＤ出力ステップ
【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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