hirax.net::Keywords::「計測」のブログ

■「加速度センサ」で「人に迷惑な電車男」　

東海道新幹線「こだま」の揺れを加速度計測してみよう

　最近は出張が多く、東海道新幹線に頻繁に乗っている。東京・品川・新横浜と三島の間を週に三・四回は往復し、往復二時間ほどの道のりを新幹線の座席で過ごしている。
　右の地図を眺めると一目瞭然なのだが、東海道新幹線の東京から三島までは、観光地が続く。例えば、小田原駅からは小田原城がよく見える。小田原の手前に始まり熱海までの車窓からは、相模湾も見通すことができる。そして、箱根を過ぎると伊豆半島や駿河湾が見えてくる。

　しかも、そんな綺麗な景色を眺めながら、ノートPCのキーボードを叩き、ちょっとした計算や文章書きなんかをすることもできたから、新幹線の中はとても快適で有意義で快適な時間だった。綺麗な景色を眺めながらノートPCのキーをパチパチ叩いていると、何だかいつもより自分自身の頭が冴えわたってくるような気がしたりしていたり(あくまで単に「いつもより」、だ)、自分の手元のノートPCもいつもより速く、まるで超高速の特別仕様であるかのごとく、キビキビと素早く反応するように感じたりもしていたのである。つまりは、以前は新幹線の中というのはとても快適な空間だったわけである。

　ところがある時期から、新幹線の中での文章書きがとても辛く感じるようになった。列車の「ガタガタとした揺れ」が妙に気にかかるようになって、新幹線の中のPC作業が苦痛に感じるようになってきた。そして、時を同じくして、それまでキビキビと動き、まるで超高速のシャア専用特別仕様のようなノートPCが何だか反応が鈍いダメダメ「のび太クン」になってしまったのだ。その結果、新幹線の座席に座って過ごす時間が快適どころか、苦痛に感じられるようになってしまったのである。


　その「新幹線の揺れを私が気にするようになり、ノートPCも反応も遅くなってしまった」タイミングがいつ頃だったかを考えてみると、それは東海道新幹線に品川駅が新設され、さらに「こだま」に100系電車の代わりに300系電車が使われるようになった頃だった。つまり、駅が新設されて運行テーブルが大きく変わり、列車も揺れる300系列車に変わったために、実際揺れが激しくなったのである。そのせいで、「ガタガタとした揺れ」が気にかかるようになったわけだ。しかも、それだけでなく、その頃ノートPCを買い換えた。加速度センサを搭載し、加速度変化( =揺れ・落下)を検知するとハード・ディスクのヘッドを待避させ読み書きを停止する「アクティブ・プロテクション・システム」を搭載しているThinkpadを使い始めたのである。そのため、新幹線が揺れるとノートPCのハードディスクが停まってしまい、超高速の？PCがとても反応が鈍い「のび太クン」に変身してしまった。その結果、文章書きなどをスムースに行うことが難しい環境になってしまったのである。

　しかし、そう文句やグチばかり言っていてもしょうがない。Thinkpadが加速度センサを内蔵し、揺れを検知してPC作業ができなくなってしまうのであれば、その加速度センサを利用して、逆に新幹線の揺れを調べてみることにしてみたい。そして、「快適な新幹線の移動環境はどのようにすれば手に入るか？」を考えてみた。

　まずは、Thinkpadの加速度(傾斜)センサ値を読み取るアプリケーションを作ってみた。そして、いつものように三島で新幹線に乗り込んだ。最初は、席が結構空いているように見えたのだが、それはその列車がグリーン車両だったからで、指定席車両さらには自由席車両へ移動していくと実際にはかなりの混雑した状態で、最終的に一番端の1号車まで移動しようやく空席を見つけた。1号車でも結構込んでいて、空席はほとんどなかったため三人掛けの真ん中の席に座わり、座席の前にテーブルを拡げた。そして、その上にThinkpadを置いて、10ms間隔でひたすら加速度データを素早くとり始めた。混雑のせいもあり、「ナニしてんだコイツ？ そのテーブルに拡げたPCを使うのか使わないのかハッキリしろよ」という周りの目が妙にキツかく、ついテレビや映画の中の電車男のようにオドオドと「すみません。すみません」とつぶやきながら、それでも勇気？(というよりは単なる迷惑な非常識)を振り絞って何とかデータをとってみた。

　その(周りの視線に耐えた)苦労と勇気の結果が次のグラフである。「鉛直に対する傾斜角(の絶対値)の時間変化」を示していて、横軸は「時間」・縦軸は「鉛直に対する傾斜角(の絶対値)」を示している。ちなみに、このグラフでは時間軸は「右から左に50分ほどの時間」を示している。つまり、(一番右端の)三島をスタートし、50分弱後に品川に到着するまでの揺れの記録である。

鉛直に対する傾斜角(の絶対値)の時間変化

三島から品川まで

　そして、揺れが激しいようすは、「時間 v.s. 周波数解析」を短時間フーリエ周波数解析で行ってみると、さらによくわかる。

「時間 -周波数応答」の解析結果

紫色が振動が強く、(背景と同じ)青色が振動が弱い

　ということは、私は加速度センサ付Thinkpadを抱え、新幹線「こだま」の車両の色んな座席に座り、どの座席の揺れが一番少なく快適であるかを調べてみれば良いわけだ。せっせと、色んな席でデータ採りをしてみれば良いハズなのである。そうすれば、「快適な新幹線の移動環境はどのようにすれば手に入るか？」が明らかにできるハズである。

　…しかし、正直言って、今回のデータ採りはツライのである。「ナニしてんだコイツ？そのテーブルに拡げたPCを使うのか使わないのかハッキリしろよ」という周りの乗客の視線に耐え、そして「すみません。すみません」とつぶやき続ける電車男のような一時間を何度も何度も繰り返すのはイヤなのである。私が新幹線に乗る時間帯は、いつだって車両は結構込んでいて、真ん中の辺りの車両には空席はないことも多い。、そんな中で使いもしないノートPCを拡げて、周りの乗客の迷惑そうな視線に突き刺されながら実験を繰り返すのはツライのである。

　…そこで、格安のこだま号専用グリーン回数券を買い、いつでもガラガラに空いているグリーン席でデータをとってみたのである。その結果が次のグラフである。ちなみに、このグラフは横軸の時間軸が「左から右」という向きであるということ以外は先ほどまでのグラフと同じだ。

東京から三島までの「グリーン車」

鉛直に対する傾斜角(の絶対値)の時間変化

「時間 -周波数応答」の解析結果

　…それにしても、ガタガタ揺れる新幹線をJR東海に直して欲しいような気もする一方で、少し我が身を振り返ってみれば列車の座席でノートPCを広げて、作業をしている私もそもそも間違っているような気もする。なんだか、ちょっとゆとりがないように思えてしまう。反省も込めて、今度は東海道線の各駅停車列車に乗って、往復4時間(4500円)の出張でもしてみることにしよう。グリーン車両での往復9800円との差額で少し贅沢な駅弁と(発泡酒でなくて)ビールでも買って、ガタガタと列車に揺られてみることにしようか。

■測地系のズレと地震グラグラ　

　「日本測地系と世界測地系のズレ」の話を読み、先日の渋谷で揺れの大きい地震に驚き、学生時代に学んだ内容を思い出した。それは、第二次世界大戦前にあった同じような「二つの測地系のズレ」の話である

　第二次世界大戦前、東京を原点とする日本の測地座標系と長春を原点とする旧満州の測地座標系が結合された時にも同様の「二つの測地系のズレ」問題が発生した。これは、東京原点付近の地殻構造が複雑でジオイドが「地球全体に適合する楕円体」に対して傾斜しているからである。(各原点の位置計測精度によるズレによるものでなく)各原点のジオイド形状の違いにより、その問題が生じた。

　測地系で用いられる準拠楕円体は、「原点におけるジオイド」に接する「ベッセル楕円体」として定められる。ジオイドとは「重力の等ポテンシャル面のうち平均海面と一致するもの」である。地形形状や地面内部の物質分布などにより、滑らかではあるが決して単純な形状ではない。特に、東京原点付近のような地殻構造が複雑な地域では複雑に凹凸を持つことになる。

　そのため、(ジオイドが凹凸形状をした)東京を原点とする日本のベッセル楕円体と「地球全体に適合する楕円体」は中心位置が大きくずれたものとなる。それに対して、(大陸内部に位置しジオイドの傾斜量が小さい)長春を原点とするベッセル楕円体と「地球全体に適合する楕円体」のズレは比較的小さい。その結果、東京を原点とする日本測地座標系と長春原点の旧満州測地座標系の間にズレが生じたわけである。

　最近巷で見かける「日本測地系と世界測地系のズレ」も原因を辿れば、東京原点付近の地殻内部構造に端を発していることになる。つまり、結局のところ、日本で頻発する地震とその原因は同じであるということになる。測地系の位置ズレ問題とプレートの位置ズレ問題(地震)は似たような話、と言うことができるかもしれない。

■ボディー・サイズ精密計測システム　

　低出力の電波を送って、ボディーサイズを精密計測する「リーバイス」が10秒採寸測定システムがリーバイスストア池袋店(東京・池袋)に試験導入。

■「視覚計測によるWEBユーザビリティの評価」　

　「ユーザの完成前の要求項目と完成品に対するユーザの要求項目は違う」というあたりを面白く感じた、先日行った視覚計測セミナー「視覚計測によるWEBユーザビリティの評価」の一部。データとしては、「視線の停留時間出現頻度のピークは0.2秒 = WEBユーザーはじっくり見ない」「領域の連続注視頻度のピークは一回 = WEBユーザーは見返さない」辺りが、いかにもそれらしいところ。

■「視線」で読み取る「人の好み」　

　Tech総研ブログに「視線」で読み取る「人の好み」を書きました。脳波計測を行って、人間の感情の4要素である「喜怒哀楽」を計測するという「感性スペクトル解析システム」というものを紹介した記事から始まるエトセトラ、です。
　それにしても、このヘルメットの前面に「安全第一」とか「中核」とか「ミドリ安全」とかラクガキしたくなるのは…私だけでしょうか。

心ない人は、単に私は「右の胸＝バスト」を無意識のうちに眺めてしまうオッパイ星人なんじゃないのか、と疑うかもしれません。