2013 Fiscal Year Research-status Report
生体情報による横断歩道橋の振動使用性評価システムの開発
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25420475
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
原田 隆郎 茨城大学, 工学部, 准教授 (00241745)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 横断歩道橋 / 振動使用性 / 生体脈波 / リアプノフ指数 |
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| Research Abstract |
横断歩道橋の振動使用性の検討においては、歩行者が歩道橋横断時に感じる“揺れによる不快感”が問題となっている。しかしながら、この影響を歩道橋横断者が直接評価する手法は確立していない。そこで本研究は、歩道橋利用者の生体情報を収集し、歩道橋の不快な揺れを利用者の生体情報から直接評価できる振動使用性評価手法を提案するものである。
研究初年度は、不快な揺れがあることを確認している歩道橋（桁の固有振動数＝1.95Hz）を対象に現場実証試験を実施した。様々な振動ケースによる歩行実験を行い、振動ケースごとの歩道橋の振動加速度を計測するとともに、被験者の歩行加速度を人体に取り付けた加速度センサによってセンシングした。そして、被験者の歩行中の生体脈波も同時計測した。
まず、歩道橋の振動加速度から計算される振動変位と被験者の生体脈波から計算されるリアプノフ指数との関係では、年代の異なる男性2名の自由歩行時の計測結果を比較した。その結果、どちらの被験者も振動変位が大きくなるとリアプノフ指数が増加しており、歩道橋の大きな揺れに対して不快を感じていることがわかった。ただし、脈波には個人差があることから、同程度の振動変位でも両者のリアプノフ指数には差が生じる結果となった。
次に、被験者の歩調と生体脈波の関係を調査した。先の検討結果より脈波には個人差があることが確認できたことから、被験者のリアプノフ指数は定常状態との変化率で評価した。被験者の歩調を歩道橋の固有振動数に近い2.0Hzと、その前後の合計3パターンで比較した結果、被験者が歩道橋の固有振動数（1.95Hz）とほぼ一致するケースで歩行した場合、歩行前と歩行後でリアプノフ指数の変化率は増加した。これより、被験者が歩道橋の固有振動数と歩調を合わせて歩行することで、被験者の脈波は大きく変化することがわかり、これが不快感に繋がることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、歩道橋利用者の生体情報を収集し、歩道橋の不快な揺れを利用者の生体情報から直接評価できる振動使用性評価手法を提案することである。
研究初年度は特定歩道橋を対象に現場実証試験を実施し、歩道橋の振動加速度と被験者の歩行加速度、さらには生体脈波の関係から被験者の不快感を評価した。歩道橋の振動加速度から計算される振動変位と被験者の生体脈波から計算されるリアプノフ指数との関係が把握できているとともに、その過程で確認された生体脈波の個人差については、リアプノフ指数の変化率を導入することで被験者の歩調と生体脈波の関係を評価できることを確認できている。
以上より、研究自体はおおむね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も、研究初年度の成果を踏まえて、現場実証試験を中心に研究を推進する予定である。対象歩道橋として、不快な揺れがあることを確認している歩道橋と、それほど不快な揺れを感じない歩道橋の比較も実施する。
なお、当初生体情報として、生体脈波と心電図を比較することも想定していたが、生体脈波の方が適用性は高いと判断できることから、生体脈波と歩道橋振動と歩行者振動の関係性を比較・評価する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額が生じた理由は、消耗品の購入とアルバイト代の支出を若干ではあるが抑えることができたためである。ただし、必要消耗品の購入や現場計測実験およびデータ整理等の必要なアルバイト代は適切に支出されている。
次年度使用額は本年度の残額分とあわせた金額となるが、引き続き現場計測実験を実施する必要があり、消耗品や旅費、アルバイト代の支出等で使用することを予定している。
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