(57)【要約】【課題】運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法、及び、運転操作解析装置、並びに、運動操作解析プログラムに関し、容易、かつ、的確に運転操作の特性を解析できる運転操作解析方法、及び、運転操作解析装置、並びに、運転操作解析プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法であって、現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出する目標速度算出手順と、目標速度算出手順で算出された目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出する速度偏差算出手順と、運転操作量を検出する運転操作量検出手順と、速度偏差算出手順で算出された速度偏差と前記運転者による運転操作量とに基づいて運転者の運転操作を解析する運転操作解析手順とを有することを特徴とする。【選択図】図７
2008152249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法であって、
現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出する目標速度算出手順と、
前記目標速度算出手順で算出された前記目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出する速度偏差算出手順と、
前記運転操作量を検出する運転操作量検出手順と、
前記速度偏差算出手順で算出された前記速度偏差と前記運転者による運転操作量とに基づいて前記運転者の運転操作を解析する運転操作解析手順とを有することを特徴とする運転操作解析方法。
【請求項２】
前記目標速度算出手順は、
【数１】
2008152249.tif 000011
により目標速度を算出することを特徴とする請求項１記載の運転操作解析方法。
【請求項３】
前記速度偏差算出手順は、
【数２】
2008152249.tif 000012
により速度偏差を算出することを特徴とする請求項２記載の運転操作解析方法。
【請求項４】
前記運転操作解析手順は、前記運転操作量と前記速度偏差との関係を状態平面上にプロットし、
前記プロット点が規定領域外のときに、異常状態であると判断することを特徴とする請求項１記載の運転操作解析方法。
【請求項５】
前記運転操作量は、ブレーキノッチの段数であることを特徴とする請求項１記載の運転操作解析方法。
【請求項６】
運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析装置であって、
現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出する目標速度算出手段と、
前記目標速度算出手段で算出された前記目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、
前記速度偏差算出手段で算出された前記速度偏差と前記運転操作量検出手段で検出された前記運転操作量とに基づいて前記運転者の運転操作を解析する運転操作解析手段とを有することを特徴とする運転操作解析装置。
【請求項７】
前記目標速度算出手段は、
【数３】
2008152249.tif 000013
により目標速度を算出することを特徴とする請求項６記載の運転操作解析装置。
【請求項８】
前記速度偏差算出手段は、
【数４】
2008152249.tif 000014
により速度偏差を算出することを特徴とする請求項７記載の運転操作解析装置。
【請求項９】
前記運転操作解析手段は、前記運転操作量と前記速度偏差との関係を状態平面上にプロットし、前記プロット点が規定領域外のときに、異常状態であると判断することを特徴とする請求項６記載の運転操作解析装置。
【請求項１０】
前記運転操作量検出手段は、ブレーキノッチの段数を検出することを特徴とする請求項１記載の運転操作解析装置。
【請求項１１】
コンピュータに、
現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出する目標速度算出手順と、
前記目標速度算出手順で算出された前記目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出する速度偏差算出手順と、
前記運転操作量を検出する運転操作量検出手順と、
前記速度偏差算出手順で算出された前記速度偏差と前記運転者による運転操作量とに基づいて前記運転者の運転操作を解析する運転操作解析手順とを実行させるコンピュータ読み取り可能な運転操作解析プログラム。
【請求項１２】
前記目標速度算出手順は、
【数５】
2008152249.tif 000015
により目標速度を算出することを特徴とする請求項１１記載の運転操作解析プログラム。
【請求項１３】
前記速度偏差算出手順は、
【数６】
2008152249.tif 000016
により速度偏差を算出することを特徴とする請求項１２記載の運転操作解析プログラム。
【請求項１４】
前記運転操作解析手順は、前記運転操作量と前記速度偏差との関係を状態平面上にプロットし、
前記プロット点が規定領域外のときに、異常状態であると判断することを特徴とする請求項１１記載の運転操作解析プログラム。
【請求項１５】
前記運転操作量は、ブレーキノッチの段数であることを特徴とする請求項１１記載の運転操作解析プログラム。
【請求項１６】
運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法であって、
運転操作量を取得する運転操作量取得手順と、
前記運転操作量取得手順で取得した運転操作量と運転操作の基準操作量とに基づいて前記運転操作量の誤差値を算出する誤差値算出手順と、
前記誤差値算出手順で算出された誤差値に基づいて運転の質を判定する運転操作判定手順とを有することを特徴とする運転操作解析方法。
【請求項１７】
前記誤差値算出手順は、前記運転操作量と前記基準操作量との平均２乗誤差値を算出することを特徴とする請求項１６記載の運転操作解析方法。
【請求項１８】
運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析装置であって、
運転操作量を取得する運転操作量取得手段と、
前記運転操作量取得手段で取得した運転操作量と運転操作の基準操作量とに基づいて前記運転操作量の誤差値を算出する誤差値算出手段と、
前記誤差値算出手段で算出された誤差値に基づいて運転の質を判定する運転操作判定手段とを有することを特徴とする運転操作解析装置。
【請求項１９】
前記誤差値算出手段は、前記運転操作量と前記基準操作量との平均２乗誤差値を算出することを特徴とする請求項１８記載の運転操作解析装置。
【請求項２０】
コンピュータに、
運転操作量を取得する運転操作量取得手順と、
前記運転操作量取得手順で取得した運転操作量と運転操作の基準操作量とに基づいて前記運転操作量の誤差値を算出する誤差値算出手順と、
前記誤差値算出手順で算出された誤差値に基づいて運転の質を判定する運転操作判定手順とを実行させるコンピュータ読み取り可能な運転操作解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運転操作解析方法、及び、運転操作解析装置、並びに、運動操作解析プログラムに係り、特に、運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法、及び、運転操作解析装置、並びに、運動操作解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道網の発展にともなって、鉄道への安全性の確保と向上が望まれている。そして、鉄道車両を含めた機械システムに今まで以上の安全性の確保と向上が求められている。
【０００３】
こうした要請に対して、鉄道車両は、高度な滑走防止制御の研究開発によってブレーキシステムの安全性の向上の検討がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
また、特に、人間がミスを起こしやすい状況下においても安全性を確保できる人間−機械系を鉄道車両側でも考慮し、構築する必要が生じている。いままで、鉄道の分野では、ヒューマンエラーの認知や運転時の人間の動作所要時間に関する報告は示されている（例えば、非特許文献２、３参照）。
【０００５】
しかしながら、これまで、人間−機械系としての安全性に関する議論はなされていない。
【０００６】
そこで、運転士の動特性を考慮した人間−機械系として制御系全体のモデルを構築し、ブレーキ操作を支援することによって、車両の安全性を確保する必要がある（例えば、非特許文献４参照）。
【非特許文献１】山崎大生,鎌田崇義,永井正夫:スライディングモード制御理論に基づいた鉄道車両の滑走制御,(社)日本フルードパワーシステム学会論文集,第37巻,第3号,(2006.5),pp.8-14
【非特許文献２】橋本邦衛:安全人間工学,中央労働災害防止協会,(1988.3),pp.3-21，pp.25-36,pp.51-59
【非特許文献３】林善男,井口雅一:人間・機械システムの設計,人間と技術社,(1970),pp.48-64
【非特許文献４】山崎大生:鉄道車両のブレーキシステムの現状と将来のあるべきシステム,(社)日本フルードパワーシステム学会ウィンターセミナー2005 機械システムの安全性,p.30-41
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車両の安全性を確保するために、運転操作の特性を的確に解析できるシステムが求められている。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、容易、かつ、的確に運転操作の特性を解析できる運転操作解析方法、及び、運転操作解析装置、並びに、運転操作解析プログラム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】
【０００９】
本発明は、運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法であって、現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出する目標速度算出手順と、目標速度算出手順で算出された目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出する速度偏差算出手順と、運転操作量を検出する運転操作量検出手順と、速度偏差算出手順で算出された速度偏差と前記運転者による運転操作量とに基づいて運転者の運転操作を解析する運転操作解析手順とを有することを特徴とする。
【００１０】
このとき、目標速度算出手順は、
【００１１】
【数７】
2008152249.tif 000003
により目標速度を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、速度偏差算出手順は、
【００１３】
【数８】
2008152249.tif 000004
により速度偏差を算出することを特徴とする。
【００１４】
さらに、運転操作解析手順は、運転操作量と速度偏差との関係を状態平面上にプロットし、プロット点が規定領域外のときに、異常状態であると判断することを特徴とする。
【００１５】
なお、運転操作量は、例えば、ブレーキノッチの段数であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、運転者による車両の運転操作を解析する運転操作解析方法であって、運転操作量を取得する運転操作量取得手順と、運転操作量取得手順で取得した運転操作量と運転操作の基準操作量とに基づいて運転操作量の誤差値を算出する誤差値算出手順と、誤差値算出手順で算出された誤差値に基づいて運転の質を判定する運転操作判定手順とを有することを特徴とする。
【００１７】
なお、誤差値算出手順は、運転操作量と基準操作量との平均２乗誤差値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、現在位置と目標位置までの距離と車両減速度とに基づいて目標速度を算出し、目標速度算出手順で算出された目標速度と現在の車両速度との速度偏差を算出し、速度偏差と運転操作量とに基づいて運転者の運転操作を解析することにより、容易、かつ、的確に運転操作の特性を解析できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
【００２０】
本実施例の運転操作解析装置１００は、例えば、鉄道などの車両の運転士による車両の運転操作を解析する装置であり、コンピュータシステムから構成されており、鉄道車両などに搭載する場合には、例えば、現在位置検出装置１１１、車両速度検出装置１１２、運転操作量検出装置１１３、警報装置１１４などが接続される。
【００２１】
図２は運転操作解析装置１００のブロック構成図を示す。
【００２２】
運転操作解析装置１００は、インタフェース回路１２１、ＣＰＵ１２２、ファイル装置１２３、メモリ１２４などを含む構成とされている。
【００２３】
インタフェース回路１２１には、現在位置検出装置１１１及び警報装置１１４などが接続されている。インタフェース回路１２１は、現在位置検出装置１１１及び警報装置１１４とのインタフェースをとる。
【００２４】
ＣＰＵ１２２は、ファイル装置１２３にインストールされた運転操作解析プログラムに基づいて処理を実行する。ファイル装置１２３は、例えば、ハードディスクドライブなどの記憶装置から構成されており、プログラムファイル部１３１、目標位置情報ファイル部１３２、解析結果ファイル部１３３などから構成されている。
【００２５】
プログラムファイル部１３１には、運転操作解析プログラムが記憶されている。なお、運転操作解析プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤなどの可換式記憶媒体、あるいは、ネットワークなどを介してサーバから提供され、プログラムファイル部１３１にインストールされる。
【００２６】
目標位置情報ファイル部１３２は、目標位置情報、例えば、駅などの位置情報、及び、経路情報、例えば、線路に関する経路情報が記憶されている。目標位置情報ファイル部１２２に記憶された目標位置情報及び経路情報と現在位置情報に基づいて残距離が参照可能となる。
【００２７】
解析結果ファイル部１３３は、運転操作解析プログラムによって解析された運転操作の解析結果の情報が記憶される。この解析結果ファイル部１３３に記憶された解析結果を分析することによって運転士の運転操作特性などを認識することが可能となる。
【００２８】
メモリ１２４は、ＲＡＭなどから構成されており、ＣＰＵ１２２の作業用記憶領域として用いられる。
【００２９】
図３は現在位置検出装置１１１のブロック構成図を示す。
【００３０】
現在位置検出装置１１１は、例えば、ＧＰＳ装置などであり、アンテナ１４１、復調回路１４２、処理回路１４３、インタフェース回路１４４などから構成され、車両の現在位置を検出し、運転操作解析装置１００に通知する。
【００３１】
アンテナ１４１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する。アンテナ１４１で受信した高周波信号は、復調回路１４２に供給される。
【００３２】
復調回路１４２は、アンテナ１４１から供給された高周波信号を復調する。復調回路１４２で復調された信号は、処理回路１４３に供給される。
【００３３】
処理回路１４３は、復調回路１４２から供給された信号を処理することによって現在位置の経度、緯度、高度などの位置情報を取得する。処理回路１４３で取得した現在位置情報は、インタフェース１４４を介して運転操作解析装置１００に通知される。
【００３４】
インタフェース回路１４４は、運転操作解析装置１００のインタフェース回路１２１に接続され、運転操作解析装置１００とのインタフェースをとる。
【００３５】
図４は車両速度検出装置１１２のブロック構成図を示す。
【００３６】
車両速度検出装置１１２は、速度センサ接続端子１５１、フィルタ１５２、アンプ１５３、アナログディジタル変換回路１５４、インタフェース回路１５５などから構成されている。
【００３７】
速度センサ接続端子１５１には、車両の速度センサなどが接続される。速度センサ接続端子１５１に供給された信号は、フィルタ１５２に供給される。フィルタ１５２は、速度センサ接続端子１５１から供給された信号から不要成分を除去する。フィルタ１５２で不要成分を除去された信号は、アンプ１５３に供給される。アンプ１５３は、フィルタ１５２から供給された信号を増幅して、アナログディジタル変換回路１５４に供給する。
【００３８】
アナログディジタル変換回路１５４は、アンプ１５３から供給された信号をディジタルデータに変換する。アナログディジタル変換回路１５４で変換されたディジタルデータは、インタフェース回路１５５に供給される。
【００３９】
インタフェース回路１５５は、アナログディジタル変換回路１５４から供給されたディジタルデータから速度センサからの信号の周波数などを測定し、測定した周波数に基づいて車両速度データを生成する。インタフェース回路１５５は、運転操作解析装置１００のインタフェース回路１２１とインタフェースをとっており、インタフェース回路１２１からの要求に応じて車両速度データを運転操作解析装置１００に通知する。
【００４０】
図５は運転操作量検出装置１１３のブロック構成図を示す。
【００４１】
運転操作量検出装置１１３は、入力端子１６１、フィルタ１６２、アナログディジタル変換回路１６３、インタフェース回路１６４などから構成されており、車両のマスコンなどの操作情報を検出し、運転操作解析装置１００に通知する。
【００４２】
入力端子１６１は、マスコンなどに接続されており、マスコンから操作信号が供給される。入力端子１６１に供給された操作信号は、フィルタ１６２に供給される。
【００４３】
フィルタ１６２は、操作信号からノイズなど高周波成分を除去する。フィルタ１６２を通った操作信号は、アナログディジタル変換回路１６３に供給される。
【００４４】
アナログディジタル変換回路１６３は、フィルタ１６２からの操作信号をディジタルデータに変換した、インタフェース１６４に供給する。
【００４５】
インタフェース回路１６４は、アナログディジタル変換回路１６３からの操作信号からブレーキノッチ段数などの操作情報を生成する。インタフェース回路１６４は、運転操作解析装置１００のインタフェース回路１２１とインタフェースをとっており、インタフェース回路１２１からの要求に応じて操作情報を運転操作解析装置１００に通知する。
【００４６】
図６は警報装置１１４のブロック構成図を示す。
【００４７】
警報装置１１４は、運転操作解析装置１００からの指示に基づいて警報を発する装置であり、インタフェース回路１７１、ディジタルアナログ変換器１７２、アンプ１７３、スピーカ１７４などから構成されている。
【００４８】
インタフェース回路１７１は、運転操作解析装置１００のインタフェース回路１２１とのインタフェースをとっており、運転操作解析装置１００から警報を発する旨の通知を受けると、ディジタルアナログ変換器１７２にオーディオデータを出力する。
【００４９】
ディジタルアナログ変換器１７２は、インタフェース回路１７１からのオーディオデータをアナログオーディオ信号に変換して、アンプ１７３に供給する。アンプ１７３は、ディジタルアナログ変換器１７２からのアナログオーディオ信号を増幅して、スピーカ１７４に供給する。スピーカ１７４は、アンプ１７３からのアナログオーディオ信号によって駆動されて、警報音を出力する。
【００５０】
次に運動操作解析部１００の処理について説明する。
【００５１】
図７は運動操作解析装置１００の処理フローチャートを示す。
【００５２】
運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−１で運転操作量検出装置１１３からの操作情報により走行あるいはブレーキなどの運転操作が開始されたことを検知すると、ステップＳ１−２で現在位置検出装置１１１から現在位置情報を取得し、目標位置情報ファイル部１２２を参照し、現在位置から目標位置までの残距離Ｘ(t)を取得するとともに、車両速度検出装置１１２からの車両速度情報に基づいて車両減速度ａ(t)を算出し、取得する。
【００５３】
次に運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−３で取得した残距離Ｘ(t)と車両減速度ａ(t)とを式（１）に代入することにより目標速度ｖr(t)を算出する。
【００５４】
【数９】
2008152249.tif 000005
次に運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−４で車両速度検出装置１１２から現在の車両速度ｖ(t)を取得する。運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−５で式（２）で求めた目標速度ｖr(t)と車両速度検出装置１１２から取得した現在の車両速度ｖ(t)とを式（２）に代入して速度偏差Δｖ(t)を算出する。
【００５５】
【数１０】
2008152249.tif 000006
次に運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−６で運転操作量検出装置１１３からブレーキノッチなどの運転操作情報を取得する。運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−７で速度偏差に対するブレーキノッチの状態を示す状態平面上に、算出した速度偏差Δｖ(t)及び検出したブレーキノッチＮ(t)によって状態を示す点をプロットする。状態平面は、解析結果ファイル部１３３に記憶される。
【００５６】
次に運転操作解析装置１００は、ステップＳ１−８で状態平面を参照状態平面と比較し、ステップＳ１−９でプロット点が規定領域外に逸脱しているときには、ステップＳ１−１０で警報装置１１４に警報情報を通知し、警報装置１１４から警報音などを出力させる。
【００５７】
警報音によって、運転士は走行状態、自分の運転操作に異常があることを認識できる。また、このとき、警報音と同時に車両のブレーキを制御して、車両に非常ブレーキをかけるようにしてもよい。
【００５８】
なお、本実施例では、説明を簡単にするために、運転操作解析結果としてブレーキノッチの段数を記録する点について説明したが、記録すべき情報としては経過時間、走行距離、車両速度、車両減速度、ハンドルノッチ、知らせ灯、知らせ信号など車両に関する他の運転操作に関する情報を同時に記録しておくようにしてもよい。
【００５９】
〔実験・検証〕
次に本出願人が本実施例の運転操作解析装置１００を列車運転シミュレータに実装して、検証した運転操作解析結果について説明する。
【００６０】
まず、列車シミュレータについて説明する。
【００６１】
図８は列車運転シミュレータの外観図、図９は列車システムシミュレータのシステム構成図を示す。
【００６２】
列車運転シミュレータ２００は、視界模擬装置２１１、模擬車両装置２１２、制御装置２１３から構成されている。
【００６３】
視界模擬装置２１１は、視界生成用コンピュータ２２１、プロジェクタ２２２、スクリーン２２３から構成されている。
【００６４】
視界生成用コンピュータ２２１は、前方視界情報を生成し、プロジェクタ２２２に供給する。プロジェクタ２２２は、視界生成用コンピュータ２２１から供給された前方視界情報に基づいてスクリーン２２３に前方視界画像を映写する。なお、図９では視界生成用コンピュータ２２１及びプロジェクタ２２２を右用と左用とで別々に設け、偏向板２２４を通してスクリーン２２３に映写することによって前方視界画像を立体視可能な構成とされている。
【００６５】
模擬車両装置２１２は、車両制御用コンピュータ２３１、車両コントローラ２３２、計器表示部２３３、スピーカ２３４から構成されている。
【００６６】
制御装置２１３は、コンピュータから構成されており、視界生成用コンピュータ２２１及び車両制御用コンピュータ２３１と通信を行い、視界生成処理及び車両制御処理が同期して行われるように制御を行うとともに、運転操作解析プログラムがインストールされており、運転操作解析を行い、その結果を取得する。
【００６７】
〔条件〕
実験で使用した仮想路線は、１回の運転時間が１８分間で、停車駅、Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ駅の４区間である。なお、ダイヤは、余裕のある時間設定とした。
【００６８】
Ａ・Ｂ駅は車両速度７５〜９０ｋｍ／ｈからブレーキをかけ始める設定とし、Ｃ駅は車両速度１００〜１１５ｋｍ／ｈからブレーキをかけ始める設定とし、Ｄ駅は車両速度４５〜５０ｋｍ／ｈからブレーキをかけ始める設定とした。
【００６９】
被験者はシミュレータ運転歴３ヶ月、本実験線路での運転経験がある男性とした。
【００７０】
実験では、主タスクである運転操作に加えて心的な負荷を想定した課題を副次タスクとして与えた。
【００７１】
副次タスクの課題として暗算計算を与える。副次タスクの内容は、５秒おきに一桁の数字を音声で提示し、その和の１の位を発話させるものである。
【００７２】
このとき、主タスクである運転操作を第一優先とし、副次タスクである暗算は、運転操作に支障をきたさないようになるべく回答する程度に緩い規則とした。
【００７３】
また、所定の停車位置に停車させることを条件とし、ダイヤ通りの運行を行うこととした。
【００７４】
実験は、４駅に対して負荷有り・負荷無し、それぞれ運転行動に変化が見られなくなるまで行った。
【００７５】
〔実験結果〕
図１０は時間に対する車両速度と目標速度との特性を示す図である。図１０（Ａ）は暗算負荷無しの場合、図１０（Ｂ）は暗算負荷有りの場合を示している。
【００７６】
図１０（Ａ）に示すように暗算負荷がない場合には、目標速度と車両速度との差がないのに対し、図１０（Ｂ）に示すように暗算負荷がある場合には、目標速度と車両速度との差が大きくなることがわかる。
【００７７】
図１１は時間に対する速度偏差とブレーキノッチの特性を示す図である。図１１（Ａ）は暗算負荷無しの場合、図１１（Ｂ）は暗算負荷有りの場合を示している。
【００７８】
図１１（Ａ）に示すように暗算負荷がない場合には、ほぼ一定のブレーキノッチを維持して停車しており、速度偏差もほぼ一定となっているのに対し、図１１（Ｂ）に示すように暗算負荷がある場合には、最初ブレーキノッチの段数を高く、すなわち、ブレーキを強めており、これによって、速度偏差がマイナスになっている。速度偏差がマイナスになることによって、今度はブレーキノッチの段数を小さく、すなわち、ブレーキを弱めている。さらに、ブレーキを弱めることによって、速度偏差がプラスになり、また、ブレーキを強めるという操作を繰り返すことによって、速度偏差が減少している。
【００７９】
図１２は速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図を示している。図１２（Ａ）は暗算負荷無しの場合、図１２（Ｂ）は暗算負荷有りの場合を示している。
【００８０】
図１２は、最初にブレーキ操作を行ってから車両が完全に停止するまでの速度偏差とブレーキノッチ段数との状態をプロットしたものである。また、◇印、□印、△印、×印、○印の順にプロットしている。Ｘは残距離を示しており、例えば、「１５０＜＝Ｘ＜２００」は停止位置の手前１５０ｍ以上、２００ｍ未満の範囲のデータであることを示している。
【００８１】
暗算負荷がない場合には、図１２（Ａ）に示すように状態平面における軌跡が小さい領域で遷移しており、図１２（Ｂ）に示す暗算負荷がある場合に比べて小さい速度偏差及びブレーキ操作で車両が停止していることがわかる。一方、暗算負荷がある場合には、図１２（Ｂ）に示すように状態平面における軌跡が大きな領域で遷移しており、図１２（Ａ）に示す暗算負荷がある場合に比べて大きい速度偏差及びブレーキ操作で車両が停止していることがわかる。このような傾向は、実験中のすべての停車時で観測された。
【００８２】
したがって、図１２に示すような速度偏差とブレーキノッチの段数、すなわち、運転操作量との状態遷移を状態平面にプロットすることによって、運転の特性を一目で解析することができる。
【００８３】
なお、図１３は理想的な運転操作が行われた場合の速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図であり、図１４は良くない運転操作が行われた場合の速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図を示す。
【００８４】
理想的な運転操作では、図１３に示す状態平面を参照することにより、徐々にブレーキを強め、徐々にブレーキを弱めて，最終的に弱いブレーキで停車しており、再度ブレーキを強くしたり、弱くしたりという不要な操作が行われておらず、また、速度偏差の幅も小さい。
【００８５】
一方、良くない運転操作では、図１４に示す状態平面を参照するとことにより、大きなプラスの速度偏差が生じた後に一気にブレーキを強くし、大きなマイナスの速度偏差が生じた後に一気にブレーキを弱めるような操作が繰り返しを行われ、最終的に強いブレーキで停車していることがわかる。
【００８６】
今回の実験から，運転士のブレーキ操作を受けた車両の安全性を判断する指標として，速度偏差とブレーキノッチの状態遷移を用いることができることがわかる。
【００８７】
よって、普段の運転によるブレーキノッチと速度偏差の状態遷移の領域から逸脱するような傾向が検知されたとき、あるいは逸脱を検知したときを異常状態と判断し、警報などを与えることによって車両の安全性を確保するシステムを構築することができる。
【００８８】
本実施例によれば、運転時に、速度偏差とブレーキノッチの段数、すなわち、運転操作量との状態遷移を状態平面にプロットし、解析結果として提示することにより、運転士の運転操作を容易に解析できる。この解析結果に基づいて運転操作に関する指導、運転時の警報などを発することによって、鉄道などの車両運行の安全性を向上させることができる。また、設備が簡易であるため、ＡＴＣ、ＡＴＳなどの大がかりな設備を設置できないような交通機関などにも容易に設置でき、安全な運行を実施できる。
【００８９】
なお、上記実施例では、鉄道車両の運転操作の解析を行うことについて説明したが、本発明は自動車の運転操作の解析にも適用できる。
【００９０】
図１５、図１６は本発明の一実施例の変形例の動作説明図を示す。
【００９１】
図１５に示すように先行車３１２が停止しているときには、自車３１１の走行速度をｖ、減速度をα、先行車３１２までの距離ｄ、停車時の余裕距離をｄ0とすると、目標速度ｖｒは、式（１）と同様な考え方から式（３）で表せる。
【００９２】
【数１１】
2008152249.tif 000007
で表せる。
【００９３】
また、図１６（Ａ）に示すように先行車３１２が速度ｖpで走行しているときには、自車３１１の走行速度をｖ、減速度をα、先行車３１２の速度をｖp、減速度をαp、距離をｄとし、先行車３１２との余裕距離をｄ０、時間をｔとすると、目標速度ｖｒは式（４）で表せる。
【００９４】
【数１２】
2008152249.tif 000008
これらの目標速度ｖｒを式（２）に代入することによって鉄道車両と同様に自動車の速度偏差を求めることができ、この速度偏差とブレーキ操作量とを状態平面にプロットすることによって、運転操作の特性を解析することが可能となる。
【００９５】
図１７は速度偏差とブレーキ操作量とを状態平面図を示す。図１７（Ａ）は先行車両の挙動がほぼ予測通りの場合、図１７（Ｂ）は脇見などをした際の先行車両の急減速など、予測とは異なる事態が発生した場合、図１７（Ｃ）は携帯電話通話などのディストラクションがある場合の状態平面図を示す。
【００９６】
図１７（Ａ）に示すように予測通りの操作が行われた場合には、ブレーキ量、速度偏差ともに小さくなる。また、図１７（Ｂ）に示すように予測とは異なる事態が発生した場合には、脇見をしたときに速度偏差が急激に大きくなる。さらに、図１７（Ｃ）はディストラクションがある場合には、ブレーキ操作量の変動が大きく、領域が大きくなる。
【００９７】
このように、自動車に対しても鉄道車両と同様に速度偏差とブレーキ操作量とを状態平面を用いることによって、運転操作特性を解析することが可能となる。
【００９８】
次に、上記運転操作解析装置１００による解析結果を用いた運転評価方法について説明する。
【００９９】
図１８は、時間に対するブレーキノッチの補正の一例を示す図である。
【０１００】
ブレーキ操作量は、１回のブレーキハンドルの操作で、変化したノッチの量を表す。例えば、ブレーキハンドルを第５ノッチから第３ノッチに操作すれば、ブレーキ操作量は−２ノッチである。
【０１０１】
実際は、ブレーキハンドルを操作した間のノッチが得られるので、例えば、図１８に示すような補正を行う。
【０１０２】
実線が実際に得られるノッチＮ(t)で、波線が補正されるノッチＮ'(t)である。あるノッチ変化があってからτ秒経過する前に再びノッチ変化があれば、ブレーキハンドルの動きは連続していると見なして、Ｎ'(t)は元のノッチを維持する。ノッチ変化がないままτ秒経過すれば、ブレーキハンドルの動きを止めたと見なして、Ｎ'(t)をＮ(t)に更新する。
【０１０３】
また、車両が停止した際にはブレーキによる減速度が０になるので、仮想的にブレーキノッチを０にしたと扱うことにし、速度が０になったときＮ'(t)＝０にする。これは、停止する瞬間のジャークを評価に含めるためである。
ブレーキ操作量は、Ｎ'(t)が変化するごとに得られ、Ｎ'(t)がｎ回変化したとき、ブレーキ操作量ｕ1、ｕ2、・・・ｕnが得られる。
【０１０４】
図１９は、ブレーキ操作量の頻度分布の一例を示す図である。なお、図１９は列車運転シミュレータを用いた模擬実験により得た、駅停車時のブレーキ操作量ｕkの頻度分布を示している。
【０１０５】
暗算課題を負荷した方が、大きなブレーキ操作量の頻度が高くなっている。この傾向は、負荷がある場合、ブレーキ操作量のばらつきが大きいと考えることができる。そこで、ｕkのばらつきによって運転士の異常運転を評価できる可能性がある。一般に、ブレーキ操作量が大きいほど、減速度に大きな変化が生じるので乗り心地が悪くなる。ばらつきが大きいことは、乗り心地が悪く、ブレーキ時の運転操作の質が悪いと判断できる。
【０１０６】
ブレーキ操作量ｕkのデータを蓄積することによって、通常よく用いられるブレーキの操作量、すなわち平均ブレーキ操作量/ｕが求まる。平均ブレーキ操作量/ｕに対するｕkの平均２乗誤差ε2でブレーキ操作量のばらつきを評価する。
【０１０７】
列車が停止位置目標へ停車すると、ブレーキ操作量ｕkを得る。/ｕに対する平均２乗誤差ε2は、下記の式（１．１）で得られる。
【０１０８】
【数１３】
2008152249.tif 000009
/ｕを求めるためには、ある程度ブレーキ操作量のデータを蓄積する必要がある。実験により、/ｕは、−１に近い値になることがわかった。そこで、データが蓄積されていない場合には、/ｕ＝−１として、簡易的に下記の式（１．２）により評価できる。
【０１０９】
【数１４】
2008152249.tif 000010
図２０は、ブレーキ操作量のばらつきの一例を示す図である。なお、図２０はそれぞれの駅停車ごとに求めたブレーキ操作量のばらつきを示しており、縦軸は各駅停車の試行回数、横軸は式（１．２）により求めた平均２乗誤差ε2の平方根である。また、図２０において黒色帯は負荷無し、灰色帯は負荷有りのものである。
【０１１０】
全体の傾向として、負荷有の値の方が負荷無の値より高い値となっている。よって、例えば、あるしきい値を設定し、式（１．２）により求めた平均２乗誤差ε2の平方根が設定したしきい値より大きいか、小さいかを判定することにより、運転士の運転の質を判別できる。
【０１１１】
上記運転操作評価処理は、運転操作解析装置１００のプログラムファイル１３１に予めインストールされた運転操作評価処理プログラムを、運転操作解析装置１００により実行させることにより行われる。
【０１１２】
図２１は運転操作評価処理の処理フローチャートを示す。
【０１１３】
ＣＰＵ１２２は、ステップＳ２−１で、運転時に運転操作量検出装置１１３で検出され、解析結果ファイル部１３３に記憶されたブレーキノッチなどの運転操作情報、ここでは、ブレーキ操作量ｕ1〜ｕnを収集する。
【０１１４】
次にＣＰＵ１２２は、ステップＳ２−２で収集したブレーキ操作量ｕ1〜ｕnを式（１−．２）に代入して平均２乗誤差ε2を算出する。
【０１１５】
ＣＰＵ１２２は、ステップＳ２−３で算出した平均２乗誤差ε2を閾値と比較し、算出した平均２乗誤差ε2が閾値より大きければ、ステップＳ２−４で運転の質が悪いと判断し、算出した平均２乗誤差ε2が閾値より小さければ、ステップＳ２−５で運転の質は良好であると判断する。
【０１１６】
以上によって、ブレーキノッチなどの運転操作情報、例えば、ブレーキ操作量から運転の質を判定できる。なお、閾値を複数設定し、運転の質を複数段階で判断するようにしてもよい。
【０１１７】
なお、本運転操作評価処理では、ブレーキ操作量から運転の質を判定する例について説明したが、スロットル操作量やアクセス操作量など他の運転操作量に基づいて同様な計算式から運転の質を判定するようにしてもよい。
また、上記運転操作評価処理によって判定される運転の質が所定の閾値より大きい場合には、異常運転として判断するようにしてもよい。
【０１１８】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図２】運転操作解析装置１００のブロック構成図である。
【図３】現在位置検出装置１１１のブロック構成図である。
【図４】車両速度検出装置１１２のブロック構成図である。
【図５】運転操作量検出装置１１３のブロック構成図である。
【図６】警報装置１１４のブロック構成図である。
【図７】運動操作解析装置１００の処理フローチャートである。
【図８】列車運転シミュレータの外観図である。
【図９】列車システムシミュレータのシステム構成図である。
【図１０】時間に対する車両速度と目標速度との特性を示す図である。
【図１１】時間に対する速度偏差とブレーキノッチの特性を示す図である。
【図１２】速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図である。
【図１３】理想的な運転操作が行われた場合の速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図である。
【図１４】良くない運転操作が行われた場合の速度偏差とブレーキノッチの段数との状態遷移図である。
【図１５】本発明の一実施例の変形例の動作説明図である。
【図１６】本発明の一実施例の変形例の動作説明図である。
【図１７】速度偏差とブレーキ操作量とを状態平面図である。
【図１８】時間に対するブレーキノッチの補正の一例を示す図である。
【図１９】ブレーキ操作量の頻度分布の一例を示す図である。
【図２０】ブレーキ操作量のばらつきの一例を示す図である。
【図２１】運転操作評価処理の処理フローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  運転操作解析装置、１１１  現在位置検出装置、１１２  車両速度検出装置
１１３  運転操作量検出装置、１１４  警報装置
１２１  インタフェース回路、１２２  ＣＰＵ、１２３  ファイル装置
１２４  メモリ
１３１  プログラムファイル部、１３２  目標位置情報ファイル部
１３３  解析結果ファイル部
１４１  アンテナ、１４２  復調回路、１４３  処理回路、１４４インタフェース回路
１５１  速度センサ接続端子、１５２  フィルタ、１５３  アンプ
１５４  アナログディジタル変換回路、１５５  インタフェース回路
１６１  入力端子、１６２  フィルタ、１６３  アナログディジタル変換回路
１６４  インタフェース回路
１７１  インタフェース回路、１７２  ディジタルアナログ変換器、１７３  アンプ
１７４  スピーカ
２００  列車運転シミュレータ
２１１  視界模擬装置、２１２  模擬車両装置、２１３  制御装置
２２１  視界生成用コンピュータ、２２２  プロジェクタ、２２３  スクリーン
２２４  偏向板
２３１  車両制御用コンピュータ、２３２  車両コントローラ、２３３  計器表示部
２３４  スピーカ
３１１  自車、３１２  先行車
【図１】
2008152249.tif 000017
【図２】
2008152249.tif 000018
【図３】
2008152249.tif 000019
【図４】
2008152249.tif 000020
【図５】
2008152249.tif 000021
【図６】
2008152249.tif 000022
【図７】
2008152249.tif 000023
【図９】
2008152249.tif 000024
【図１０】
2008152249.tif 000025
【図１１】
2008152249.tif 000026
【図１２】
2008152249.tif 000027
【図１３】
2008152249.tif 000028
【図１４】
2008152249.tif 000029
【図１５】
2008152249.tif 000030
【図１６】
2008152249.tif 000031
【図１７】
2008152249.tif 000032
【図１８】
2008152249.tif 000033
【図１９】
2008152249.tif 000034
【図２０】
2008152249.tif 000035
【図２１】
2008152249.tif 000036
【図８】
2008152249.tif 000037