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JP5078939B2 - Train wind evaluation system and train wind evaluation program - Google Patents
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JP5078939B2 - Train wind evaluation system and train wind evaluation program - Google Patents

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Description

本発明は、立位の人体に対して鉄道車両の走行に基づく列車風の影響を評価する列車風評価方法、列車風評価システム及び列車風評価プログラムに関する。   The present invention relates to a train wind evaluation method, a train wind evaluation system, and a train wind evaluation program for evaluating the influence of a train wind based on travel of a railway vehicle on a standing human body.

列車風は、列車が駅のホームなどを通過する際に引き起こされ、列車速度に依存して強くなる。このため、列車の高速化を進める際には、事前に立位の旅客又はしゃがんだ状態の保守作業員などの人体に列車風が及ぼす影響を考慮した安全管理が必要である。   The train wind is caused when the train passes through the platform of the station and becomes stronger depending on the train speed. Therefore, when speeding up the train, safety management is required in consideration of the influence of the train wind on a human body such as a standing passenger or a squatting maintenance worker in advance.

小美濃 幸司、種本 勝二:「列車風とホーム上の安全」,RRR,vol.62,No.11,p.22−25,2005Koji Komino, Katsuji Tanemoto: “Train style and safety on the platform”, RRR, vol. 62, no. 11, p. 22-25, 2005

しかしながら、列車風が立位の人体に及ぼす影響を評価する方法は知られていなかった。   However, there is no known method for evaluating the influence of the train wind on the standing human body.

そこで、本発明の目的は、立位の人体に対する列車風の影響を評価する列車風評価方法、列車風評価システム及び列車風評価プログラムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a train wind evaluation method, a train wind evaluation system, and a train wind evaluation program for evaluating the influence of a train wind on a standing human body.

以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、実施形態に限定するものでない。   Hereinafter, the features of the present invention will be described with reference numerals. In addition, the code | symbol is for reference and is not limited to embodiment.

本発明の第の特徴に係わる列車風評価システムは、ホーム上で立位の人体が列車風を受けた場合の該人体に与える影響を評価する列車風評価システムにおいて、前記列車風の風速を測定する風速計と前記列車風の風速の2乗値と伝達関数G(s)から得られる床反力の水平成分を演算する水平成分演算手段と、前記床反力の水平成分が30Nの閾値以上であると決定する閾値比較手段と、前記閾値比較手段の決定に基づいて前記立位の人体の上下運動の有無を示す信号を表示する表示手段を有し、前記伝達関数G(s)は、以下の式から求められることを特徴とする。

Figure 0005078939
(f n :固有周波数、ζ:減衰比、K:ゲイン、T d :無駄時間) The train wind evaluation system according to the first feature of the present invention is the train wind evaluation system for evaluating the influence on the human body when the standing human body receives the train wind on the platform. and anemometer for measuring a horizontal component calculation means to calculating the horizontal component of the squared value and the floor reaction force obtained from the transfer function G (s) of the wind speed of the train air, the horizontal component of the floor reaction force is 30N a threshold comparing means determines that the threshold value or more, have a display means for displaying a signal indicating the presence or absence of a human body up and down movement of the standing based on the determination of the threshold value comparison means, the transfer function G (s ) Is obtained from the following equation.
Figure 0005078939
(F n : natural frequency, ζ: damping ratio, K: gain, T d : dead time)

本発明の第2の特徴に係わる列車風評価プログラムは、ホーム上で立位の人体が列車風を受けた場合の該人体に与える影響を評価する列車風評価プログラムにおいて、コンピュータを、風速計に前記列車風の風速を測定させる風速計制御手段と、前記列車風の風速の2乗値と伝達関数G(s)から得られる床反力の水平成分を演算する水平成分演算手段と、前記床反力の水平成分が30Nの閾値以上であると決定する閾値比較手段と、前記閾値比較手段の決定に基づいて表示手段に前記立位の人体の上下運動の有無を示す信号を表示させる表示制御手段として機能させ、前記伝達関数G(s)は、以下の式から求められることを特徴とする

Figure 0005078939
(f n :固有周波数、ζ:減衰比、K:ゲイン、T d :無駄時間) The train wind evaluation program according to the second feature of the present invention is a train wind evaluation program for evaluating an influence on a human body when a standing human body receives a train wind on a platform. and anemometer control means for measuring the velocity of the train air, and the horizontal component calculating means for calculating a horizontal component of the squared value and the floor reaction force obtained from the transfer function G (s) of the wind speed of the train air, the floor Threshold comparison means for determining that the horizontal component of the reaction force is greater than or equal to a threshold value of 30 N, and display control for displaying a signal indicating the presence or absence of vertical motion of the standing human body on the display means based on the determination by the threshold comparison means The transfer function G (s) is obtained from the following equation .
Figure 0005078939
(F n : natural frequency, ζ: damping ratio, K: gain, T d : dead time)

本発明に係わる列車風評価方法、列車風評価システム及び列車風評価プログラムによれば、列車風の風速に基づいて立位の人体の上下運動を示す信号を表示するので、列車風に対する人体の安全性を評価することができる。   According to the train wind evaluation method, the train wind evaluation system, and the train wind evaluation program according to the present invention, the signal indicating the vertical motion of the standing human body is displayed based on the wind speed of the train wind. Sex can be evaluated.

列車風評価システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a train wind evaluation system. 駅のホームにおける人体と列車風を示す概略図である。It is the schematic which shows the human body and train wind in the platform of a station. (A)、(B)は試験装置を示す概略図である。(A), (B) is the schematic which shows a test device. 固有周波数と減衰比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a natural frequency and an attenuation ratio. 床反力の水平成分(Fx)とFz変動率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the horizontal component (Fx) of floor reaction force, and Fz fluctuation rate.

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、列車風評価システム10は、風速計11と、風速計11の測定して風速に基づいて評価する評価装置12を有する。風速計11は、例えば、超音波風速計を用いる。評価装置12は、表示部13と、記憶部14と、演算部15を有する。   As shown in FIG. 1, the train wind evaluation system 10 includes an anemometer 11 and an evaluation device 12 that measures and evaluates the anemometer 11 based on the wind speed. As the anemometer 11, for example, an ultrasonic anemometer is used. The evaluation device 12 includes a display unit 13, a storage unit 14, and a calculation unit 15.

表示部13は、例えば、液晶、又は、有機EL(Electro-Luminescence)からなるパネルを有する。表示部13は所定の条件で信号を表示する。信号は、例えば、色、画像、音を用いる。表示部13は本願発明の表示手段として機能する。   The display unit 13 includes, for example, a panel made of liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence). The display unit 13 displays a signal under a predetermined condition. As the signal, for example, color, image, and sound are used. The display unit 13 functions as display means of the present invention.

記憶部14は風速計11で測定した風速データ、及び、演算部15によって風速データに基づいて演算された演算結果を格納する。   The storage unit 14 stores the wind speed data measured by the anemometer 11 and the calculation result calculated by the calculation unit 15 based on the wind speed data.

演算部15は、CPU(Central Processing Unit)と、演算プログラムを格納するROM(Read Only Memory)と、演算に必要なデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)を有する。ROM(Read Only Memory)はCPUの演算に用いる演算プログラムを格納している。演算部15は、本願発明の風速計制御手段、水平成分演算手段、閾値比較手段、表示制御手段として機能する。風速計制御手段としての演算部15は、風速計11に列車風の風速を計測させる。水平成分演算手段としての演算部15は風速データをRAMに読み込ませ、ROMの演算プログラムを使用して風速データに基づいて床反力の水平成分を演算する。閾値比較手段としての演算部15は、床反力の水平成分と閾値とを比較し、床反力の水平成分が閾値以上であると決定する。表示制御手段としての演算部15は表示部13に信号を表示させる。   The calculation unit 15 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores a calculation program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data necessary for calculation. ROM (Read Only Memory) stores a calculation program used for CPU calculation. The calculation unit 15 functions as an anemometer control means, horizontal component calculation means, threshold value comparison means, and display control means of the present invention. The calculation part 15 as an anemometer control means makes the anemometer 11 measure the wind speed of a train wind. The calculation unit 15 serving as a horizontal component calculation means reads the wind speed data into the RAM, and calculates the horizontal component of the floor reaction force based on the wind speed data using a ROM calculation program. The calculation unit 15 serving as a threshold comparison unit compares the horizontal component of the floor reaction force with the threshold, and determines that the horizontal component of the floor reaction force is equal to or greater than the threshold. The calculation unit 15 serving as a display control unit causes the display unit 13 to display a signal.

次に、列車風評価システム10の使用方法を説明する。   Next, the usage method of the train wind evaluation system 10 is demonstrated.

図2に示すように、例えば、駅のホーム101の上に人体H1が立っている。列車102が矢印F1の方向にホーム101の側を通過すると、列車風W1が人体H1に当たる。立位の人体H1は列車風W1に抵抗して姿勢を維持しようとするので、ホーム101の床から反力(以下、床反力と称する)を受ける。床反力は水平成分(水平抗力)及び垂直成分(垂直抗力)を有する。   As shown in FIG. 2, for example, a human body H1 stands on a platform 101 of a station. When the train 102 passes through the platform 101 in the direction of arrow F1, the train wind W1 hits the human body H1. The standing human body H1 resists the train wind W1 and maintains its posture, and therefore receives a reaction force (hereinafter referred to as a floor reaction force) from the floor of the platform 101. The floor reaction force has a horizontal component (horizontal drag) and a vertical component (vertical drag).

ここで、列車風評価システム10は列車風の風速に対する立位の人体の上下運動を評価する。   Here, the train wind evaluation system 10 evaluates the vertical motion of a standing human body with respect to the wind speed of the train wind.

図2において、風速計11は列車風の風速を測定する。図1に示すように、測定された列車風の風速は評価装置12の記憶部14に風速データとして格納される。   In FIG. 2, an anemometer 11 measures the wind speed of a train wind. As shown in FIG. 1, the measured wind speed of the train wind is stored in the storage unit 14 of the evaluation device 12 as wind speed data.

評価装装置12の演算部15は、記憶部14の風速データをRAMに読み込ませる。演算部15は、ROMに格納された演算プログラムを実行し、風速データ及び伝達関数を用いて、床反力の水平成分を計算する。この計算方法は、例えば、伝達関数表現を状態空間表現に変換し、連立一階微分方程式を四次のルンゲ・クッタ法により数値計算する。記憶部14は計算した床反力の水平成分を水平成分データとして格納する。演算部15は、RAMに水平成分データを読み込ませ、床反力の水平成分の値と30Nの閾値とを比較する。ここで、30Nの閾値は、立位の人体の上下運動が開始することを示す。人体の上下運動とは、例えば、踵が浮く、足を一歩踏み出すことである。   The calculation unit 15 of the evaluation device 12 causes the wind speed data in the storage unit 14 to be read into the RAM. The calculation unit 15 executes a calculation program stored in the ROM, and calculates the horizontal component of the floor reaction force using the wind speed data and the transfer function. In this calculation method, for example, a transfer function expression is converted into a state space expression, and a simultaneous first-order differential equation is numerically calculated by a fourth-order Runge-Kutta method. The storage unit 14 stores the calculated horizontal component of the floor reaction force as horizontal component data. The calculation unit 15 reads the horizontal component data into the RAM and compares the horizontal component value of the floor reaction force with a threshold value of 30N. Here, the threshold value of 30 N indicates that the vertical motion of the standing human body starts. The up and down movement of the human body means, for example, that a heel floats and steps one foot.

演算部15は床反力の水平成分が30Nの閾値未満であると決定した場合、表示部13に青色の信号を表示させる。青色の信号は、立位の人体が上下運動を行っていないことを示す、一方、演算部15は、床反力の水平成分が30Nの閾値以上であると決定した場合、表示部13に赤色の信号を表示させる。赤色の信号は、立位の人体が上下運動を行っていることを示す。   When the calculation unit 15 determines that the horizontal component of the floor reaction force is less than the threshold value of 30N, the calculation unit 15 displays a blue signal on the display unit 13. The blue signal indicates that the standing human body is not moving up and down. On the other hand, when the calculation unit 15 determines that the horizontal component of the floor reaction force is equal to or greater than the threshold value of 30 N, the display unit 13 displays red. Display the signal. A red signal indicates that a standing human body is moving up and down.

以上の実施形態によれば、列車風評価システム10は、列車風の風速が30Nの閾値以上である場合に人体の上下運動を示す信号を表示するので、列車風に対する立位の人体の安全性を評価することができる。   According to the above embodiment, since the train wind evaluation system 10 displays a signal indicating the vertical movement of the human body when the wind speed of the train wind is equal to or higher than the threshold value of 30 N, the safety of the standing human body with respect to the train wind is displayed. Can be evaluated.

なお、以上の実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。本実施形態は、列車風の代わりに、高所風に適用してもよい。   It should be noted that the above embodiments can be changed and modified without changing the gist of the invention. The present embodiment may be applied to an altitude wind instead of a train wind.

実施例
◎伝達関数のパラメータ決定
先ず、列車風の風速及び床反力の水平成分の伝達関数について説明する。
Examples Determination of transfer function parameters First, the transfer function of the horizontal component of the wind speed and floor reaction force of the train wind will be described.

ホーム上で立位の人体が列車風を受けた場合、人体は姿勢を維持するため列車風に抵抗し、床から床反力(抗力)を受ける(図2参照)。この列車風の風速の2乗値(m/s)2を入力値とし、床反力の水平成分(Fx)(N)を出力値とし、立位の人体にばね−質量系のモデルを適用すると、以下の関係が成立する。 When a human body standing on the platform receives a train wind, the human body resists the train wind to maintain the posture and receives a floor reaction force (drag) from the floor (see FIG. 2). The square value (m / s) 2 of the wind speed of this train wind is used as the input value, the horizontal component (Fx) (N) of the floor reaction force is used as the output value, and the spring-mass system model is applied to the standing human body. Then, the following relationship is established.

Y(s)=G(s)U(s)
ここで、Y(s)は出力をラプラス変換したものである。U(S)は入力をラプラス変換したものである。G(s)は伝達関数であり、以下の式で示される。
Y (s) = G (s) U (s)
Here, Y (s) is obtained by Laplace transforming the output. U (S) is a Laplace transform of the input. G (s) is a transfer function and is represented by the following equation.

Figure 0005078939
f n :固有周波数、ζ:減衰比、K:ゲイン、Td:無駄時間)
Figure 0005078939
( F n : natural frequency, ζ: damping ratio, K: gain, T d : dead time)

次に、この伝達関数の各パラメータの決定方法を説明する。   Next, a method for determining each parameter of the transfer function will be described.

試験装置
図3に示すように、試験装置は、風洞内に設置されたル−バー装置21と、ルーバー装置21の前に設置された風力計22と、ルーバー装置21の風下に被験者H2、H3を載せる床反力計23を有する。
As shown in FIG. 3, the test apparatus includes a louver device 21 installed in the wind tunnel, an anemometer 22 installed in front of the louver device 21, and subjects H 2 and H 3 leeward of the louver device 21. The floor reaction force meter 23 is mounted.

ルーバー装置21は、20枚のルーバーと、ルーバーを操作ハンドルに連動して一斉にルーバーを開閉するリンク機構を有する。ルーバー装置21は、ルーバーの開閉によって列車風に相当する試験風W2、W3を発生させる。床反力計23は被験者H2、H3に加わる床反力を計測する。床反力は水平成分(Fx)及び垂直成分(Fz)を有する。   The louver device 21 has 20 louvers and a link mechanism that opens and closes the louvers all at once in conjunction with the operation handle. The louver device 21 generates test winds W2 and W3 corresponding to train winds by opening and closing the louvers. The floor reaction force meter 23 measures the floor reaction force applied to the subjects H2 and H3. The floor reaction force has a horizontal component (Fx) and a vertical component (Fz).

試験風の条件
試験風W2、W3は、ステップ状の風速を有する、すなわち、試験風W2、W3の風速
は試験風の開始とともに鋭く増大し、約0.5秒で定常風速に達する。試験風W2、W3定常風速は、それぞれ10m/s、15m/sを用いた。試験風W2、W3の定常風速の作用時間はともに約5秒である。ステップ波状の風速の発生は、ルーバーを電動モーターで制御することにより調整した。
Test Wind Conditions The test winds W2 and W3 have stepped wind speeds, that is, the wind speeds of the test winds W2 and W3 increase sharply with the start of the test wind and reach a steady wind speed in about 0.5 seconds. The test winds W2 and W3 steady wind speeds were 10 m / s and 15 m / s, respectively. The operating time of the steady wind speed of the test winds W2 and W3 is about 5 seconds. The generation of step-like wind speed was adjusted by controlling the louver with an electric motor.

姿勢
被験者は立位で足を肩幅程度に開き、手は体側にたらし、目線は水平方向に向けた状態で、自然に立った。試験1として、図3(A)に示すように、被験者H2は試験風W2に対して背中を向けた。試験2として、図3(B)に示すように、被験者H3は試験風W3に対して横に向いた。
Posture The subject stood naturally, standing with his legs open to the shoulder width, his hands raised toward the body, and his eyes facing horizontally. As test 1, as shown in FIG. 3A, the subject H2 turned his back against the test wind W2. As test 2, as shown in FIG. 3B, the subject H3 turned sideways with respect to the test wind W3.

試験方法
上記試験風W2、W3を用いて、ステップ応答試験を実施した。
Test Method A step response test was performed using the test winds W2 and W3.

試験1として、図3(A)に示すように、ルーバー装置21は被験者H2へ向かって10m/sの定常風速を持つステップ状の試験風W2を所定の作用時間で出力する。被験者H2は背面から試験風W2を受ける。このとき、風速計22は試験風W2の風速を測定し、また、床反力計23は被験者H2に加わる床反力を測定した。被験者の人数は16名であった。   As Test 1, as shown in FIG. 3A, the louver device 21 outputs a step-like test wind W2 having a steady wind speed of 10 m / s toward the subject H2 with a predetermined operating time. Subject H2 receives test wind W2 from the back. At this time, the anemometer 22 measured the wind speed of the test wind W2, and the floor reaction force meter 23 measured the floor reaction force applied to the subject H2. The number of subjects was 16.

試験2として、図3(B)に示すように、ルーバー装置21は被験者H3へ向かって15m/sの定常風速を持つステップ状の試験風W3を所定の作用時間で出力する。被験者H3は側面から試験風W3を受ける。このとき、風速計22は試験風W3の風速を測定し、また、床反力計23は被験者H3に加わる床反力を測定した。被験者の人数は8名であった。   As Test 2, as shown in FIG. 3 (B), the louver device 21 outputs a step-like test wind W3 having a steady wind speed of 15 m / s toward the subject H3 for a predetermined operating time. Subject H3 receives test wind W3 from the side. At this time, the anemometer 22 measured the wind speed of the test wind W3, and the floor reaction force meter 23 measured the floor reaction force applied to the subject H3. The number of subjects was 8.

パラメータ推定方法
試験風の風速及び床反力の水平成分から伝達関数のパラメータを推定した。伝達関数のパラメータの探索方法は、PSO(Particle Swarm Optimization)アルゴリズムを使用した。
Parameter estimation method The parameters of the transfer function were estimated from the wind speed of the test wind and the horizontal component of the floor reaction force. As a search method for parameters of the transfer function, a PSO (Particle Swarm Optimization) algorithm was used.

表1は、試験1の測定結果を用いた伝達関数のパラメータの推定結果を示す。   Table 1 shows the estimation result of the parameters of the transfer function using the measurement result of Test 1.

Figure 0005078939
表2は、試験2の結果を用いた伝達関数のパラメータの推定結果を示す。
Figure 0005078939
Table 2 shows the estimation results of transfer function parameters using the results of Test 2.

Figure 0005078939
Figure 0005078939

試験1の場合、固有周波数(fn)は0.63Hz〜2.26Hzの範囲であり、平均は1.27Hzであった。減衰比(ζ)は0.07〜0.30の範囲であり、平均は0.16であった(図4参照)。ゲイン(K)は0.28〜0.38の範囲であり、平均は0.33であった。無駄時間(Td)は、0.00〜0.14secの範囲であり、平均は0.02secであった。   In the case of Test 1, the natural frequency (fn) was in the range of 0.63 Hz to 2.26 Hz, and the average was 1.27 Hz. The damping ratio (ζ) was in the range of 0.07 to 0.30, and the average was 0.16 (see FIG. 4). The gain (K) was in the range of 0.28 to 0.38, and the average was 0.33. The dead time (Td) was in the range of 0.00 to 0.14 sec, and the average was 0.02 sec.

一方、試験2の場合、固有周波数(fn)は1.13Hz〜2.58Hzの範囲であり、平均は1.50Hzであった。減衰比(ζ)は、0.09〜0.42の範囲にあり、平均は0.25であった(図4参照)。ゲイン(K)は、0.21〜0.24の範囲であり、平均は0.23であった。無駄時間(Td)は、0.00〜0.045secの範囲であり、平均は0.01secであった。   On the other hand, in the case of Test 2, the natural frequency (fn) was in the range of 1.13 Hz to 2.58 Hz, and the average was 1.50 Hz. The damping ratio (ζ) was in the range of 0.09 to 0.42, and the average was 0.25 (see FIG. 4). The gain (K) was in the range of 0.21 to 0.24, and the average was 0.23. The dead time (Td) was in the range of 0.00 to 0.045 sec, and the average was 0.01 sec.

以上の推定結果より、ゲイン(K)は、試験2よりも試験1の方が大きくなる。これは、被験者は、被験者が側面から試験風を受けるより背面から試験風を受ける方が影響を受け易いからであると考察される。よって、試験1のパラメータ推定結果を採用する。   From the above estimation results, the gain (K) is larger in the test 1 than in the test 2. This is considered to be because the subject is more susceptible to the test wind from the back than the subject receives the test wind from the side. Therefore, the parameter estimation result of test 1 is adopted.

次に、試験1の結果から、被験者NO.9のパラメータ推定結果を採用する。表3は被験者NO.9の属性を示す。   Next, from the result of test 1, subject NO. 9 parameter estimation results are adopted. Table 3 shows the subject NO. 9 attributes are shown.

Figure 0005078939
Figure 0005078939

被験者NO.9を選択した理由は、被験者の中で一番小柄であり、最も小さい床反力の水平成分で上下運動が発生する(踵が浮く)可能性が高いからである。   Subject NO. The reason for selecting 9 is that it is the smallest of the subjects, and there is a high possibility that vertical movement will occur with the horizontal component of the smallest floor reaction force (the wrinkle will float).

以上から、列車風の風速の測定すれば、伝達関数に基づいて風速から床反力の水平成分(Fx)を決定することができる。   From the above, if the wind speed of the train wind is measured, the horizontal component (Fx) of the floor reaction force can be determined from the wind speed based on the transfer function.

◎床反力の水平成分(Fx)の閾値の決定
次に、床反力の水平成分(Fx)の閾値の決定方法について説明する。
Determination of the threshold value of the horizontal component (Fx) of the floor reaction force Next, a method of determining the threshold value of the horizontal component (Fx) of the floor reaction force will be described.

試験装置
図3(A)に示す試験装置を用いた。
Test apparatus The test apparatus shown in Fig. 3A was used.

試験風の条件
試験風W4は三角波状の風速を有する。試験風W4の風速は、作用時間の開始から増加し、作用時間の中心でピーク値となり、作用時間の中心から終了まで減少する。試験風W4のピーク値は約5m/s〜約30m/sである。試験風W4の作用時間は0.4sec〜4.0secである。三角波状の風速の発生は、ルーバーを電動モーターで制御することにより調整した。
Test Wind Conditions Test wind W4 has a triangular wave speed. The wind speed of the test wind W4 increases from the start of the action time, reaches a peak value at the center of the action time, and decreases from the center of the action time to the end. The peak value of the test wind W4 is about 5 m / s to about 30 m / s. The working time of the test wind W4 is 0.4 sec to 4.0 sec. The generation of the triangular wave velocity was adjusted by controlling the louver with an electric motor.

姿勢
被験者は立位で足を肩幅程度に開き、手は体側にたらし、目線は水平方向に向けた状態で、自然に立った。図3(A)に示すように、被験者H2は試験風に対して背中を向けた。
Posture The subject stood naturally, standing with his legs open to the shoulder width, his hands raised toward the body, and his eyes facing horizontally. As shown in FIG. 3A, the subject H2 turned his back against the test wind.

試験方法
上記試験風を用いて、風速応答試験を実施した。図3(A)に示すように、ルーバー装置21は被験者H2へ向かって三角波状の風速を持つ試験風W4を所定の作用時間で出力する。被験者H2は背面から試験風W4を受ける。このとき、風速計22は試験風W4の風速を測定し、また、床反力計23は被験者H2に加わる床反力(水平成分(Fx)と垂直成分(Fz))を測定した。
Test Method A wind speed response test was performed using the test wind. As shown in FIG. 3A, the louver device 21 outputs a test wind W4 having a triangular wave speed toward the subject H2 with a predetermined action time. Subject H2 receives test wind W4 from the back. At this time, the anemometer 22 measured the wind speed of the test wind W4, and the floor reaction force meter 23 measured the floor reaction force (horizontal component (Fx) and vertical component (Fz)) applied to the subject H2.

試験結果
図5は、床反力の水平成分(Fx)と垂直成分(Fz)の変動率(以下、Fz変動率と称する。)の関係を示す。ここで、Fz変動率とは、床反力の垂直方向成分の変動(pp値(ピークツーピーク値))を被験者の体重で除算して正規化したものであり、垂直方向の動きの大きさを意味する。各測定点のFz変動率は、30N未満の床反力の水平成分(Fx)において略10%以下であり、ほとんど変化していない。一方、床反力の水平成分(Fx)が30Nを越えると、Fz変動率は10%を越えて急激に増加する。よって、30Nの床反力の水平成分は臨界性を有するので、30Nの床反力の水平成分は閾値として決定された。この30Nの閾値は、被験者の上下運動が始まる値である。現象的には、被験者の踵が浮き始める、被験者が足を一歩踏み出すこととして説明される。また、30Nの閾値は、安全サイドに作用する。
Test Results FIG. 5 shows the relationship between the horizontal component (Fx) and vertical component (Fz) variation rate (hereinafter referred to as Fz variation rate) of the floor reaction force. Here, the Fz fluctuation rate is a value obtained by dividing the vertical component fluctuation (pp value (peak-to-peak value)) of the floor reaction force by dividing the weight of the subject and normalizing the magnitude of the vertical movement. Means. The Fz variation rate at each measurement point is about 10% or less in the horizontal component (Fx) of the floor reaction force of less than 30 N, and hardly changes. On the other hand, when the horizontal component (Fx) of the floor reaction force exceeds 30N, the Fz fluctuation rate rapidly exceeds 10%. Accordingly, since the horizontal component of the floor reaction force of 30N has criticality, the horizontal component of the floor reaction force of 30N was determined as the threshold value. This threshold value of 30N is a value at which the subject's up and down movement starts. Phenomenologically, it is explained that the subject's heel begins to float and the subject takes a step. Moreover, the threshold value of 30N acts on the safety side.

ここで、床反力の水平成分の閾値と主観評価との関係について説明する。図4に示すグラフにおいて、○は被験者が床反力の水平成分に対応する試験風のピーク値の風速を駅ホーム上の列車風として許容可と判定したものである。同図において、△は被験者が床反力の水平成分に対応する試験風のピーク値の風速を駅ホーム上の列車風として許容不可と判定したものである。この主観評価においても、30Nの床反力の水平成分を境に許容不可が急激に増加すると認められる。よって、30Nの床反力の水平成分は主観評価によっても閾値として確認された。   Here, the relationship between the threshold value of the horizontal component of the floor reaction force and the subjective evaluation will be described. In the graph shown in FIG. 4, ◯ indicates that the test subject determines that the wind speed at the peak value of the test wind corresponding to the horizontal component of the floor reaction force is acceptable as the train wind on the station platform. In the figure, Δ indicates that the subject determined that the wind speed of the peak value of the test wind corresponding to the horizontal component of the floor reaction force is not acceptable as the train wind on the station platform. Also in this subjective evaluation, it is recognized that the unacceptable increases rapidly with the horizontal component of the floor reaction force of 30 N as a boundary. Therefore, the horizontal component of the floor reaction force of 30 N was confirmed as a threshold value even by subjective evaluation.

10 列車風評価システム
11 風速計
12 評価装置
13 表示部
14 記憶部
15 演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Train wind evaluation system 11 Anemometer 12 Evaluation apparatus 13 Display part 14 Memory | storage part 15 Calculation part

Claims (2)

ホーム上で立位の人体が列車風を受けた場合の該人体に与える影響を評価する列車風評価システムにおいて、
前記列車風の風速を測定する風速計と、
前記列車風の風速の2乗値と伝達関数G(s)から得られる床反力の水平成分を演算する水平成分演算手段と、
前記床反力の水平成分が30Nの閾値以上であると決定する閾値比較手段と、
前記閾値比較手段の決定に基づいて前記立位の人体の上下運動の有無を示す信号を表示する表示手段を有し、
前記伝達関数G(s)は、以下の式から求められることを特徴とする列車風評価システム。
Figure 0005078939
(f n :固有周波数、ζ:減衰比、K:ゲイン、T d :無駄時間)
In the train wind evaluation system that evaluates the influence on the human body when the human body standing on the platform receives the train wind,
And anemometer to measure the wind speed of the train style,
Horizontal component computing means for computing the horizontal component of the floor reaction force obtained from the square value of the wind speed of the train wind and the transfer function G (s) ;
Threshold comparison means for determining that the horizontal component of the floor reaction force is equal to or greater than a threshold of 30 N;
Have a display means for displaying a signal indicating the presence or absence of vertical movement of the human body of the standing based on the determination of the threshold comparator,
The train wind evaluation system, wherein the transfer function G (s) is obtained from the following equation.
Figure 0005078939
(F n : natural frequency, ζ: damping ratio, K: gain, T d : dead time)
ホーム上で立位の人体が列車風を受けた場合の該人体に与える影響を評価する列車風評価プログラムにおいて、
コンピュータを、
風速計に前記列車風の風速を測定させる風速計制御手段と、
前記列車風の風速の2乗値と伝達関数G(s)から得られる床反力の水平成分を演算する水平成分演算手段と、
前記床反力の水平成分が30Nの閾値以上であると決定する閾値比較手段と、
前記閾値比較手段の決定に基づいて表示手段に前記立位の人体の上下運動の有無を示す信号を表示させる表示制御手段として機能させ
前記伝達関数G(s)は、以下の式から求められることを特徴とする列車風評価プログラム。
Figure 0005078939
(f n :固有周波数、ζ:減衰比、K:ゲイン、T d :無駄時間)
In a train wind evaluation program that evaluates the influence of a human body standing on the platform when it receives a train wind,
Computer
And anemometer control means for measuring the velocity of the train wind anemometer,
Horizontal component computing means for computing the horizontal component of the floor reaction force obtained from the square value of the wind speed of the train wind and the transfer function G (s) ;
Threshold comparison means for determining that the horizontal component of the floor reaction force is equal to or greater than a threshold of 30 N;
Based on the determination of the threshold comparison means, the display means functions as a display control means for displaying a signal indicating the presence or absence of the vertical motion of the standing human body ,
The transfer function G (s) is obtained from the following equation, and the train wind evaluation program.
Figure 0005078939
(F n : natural frequency, ζ: damping ratio, K: gain, T d : dead time)
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