列車ダイヤについて -- 4-1 列車の速度と加速度を測ってみよう！　TrainLog　

                                                                               2016年5月10日

   列車の速度と加速度を測ってみよう！　TrainLog
 
　TrainLogというプログラムを、リリースしています。
列車の速度と加速度を測定してみようという趣旨のプログラムです。
どのように測定しているかを説明します。

　携帯電話のアプリでカーナビのソフトがあります。道路情報の更新など、専用のカーナビに勝る部分もありますが、
携帯電話のカーナビアプリは専用のカーナビと違って、車の速度計のパルスを入力することができません。
そのため、トンネルに入ると車の現在地が更新されなくなる場合があります。アプリによっては、携帯電話端末の
加速度計やジャイロのセンサーを使って、トンネルのなかでもそれなりに車の現在地を更新するものもあります。

　TrainLogでは、GPSのデーターが入手可能な場合は、GPSのデーターから単位時間あたりの位置情報の変化量から、
速度を測定しています。（実際は onLocationChanged(Location location) の　location.getSpeed()　を使用しています。）
そして、GPSのデーターが入手できない場合は、加速度センサーの値を積分して速度を測定しています。
また、加速度の測定も加速度センサーの値を使っています。

　実際にどのようなデーターが得られるのでしょうか。

　最初の部分の速度がゼロになっているのは、測定を開始してもすぐにGPSのデーターが得られないためで正しい
速度を示していません。無視してください。
それ以外で、５回速度がゼロになっています。これは、豊橋・名古屋・岐阜羽島・米原・京都に停まったからです。
新大阪行きのひかりのデーターです。最高速度は、270km/hです。一ヶ所300km/h近くなっているのは測定誤差です。
（トンネルのなかで加速度計で測定している箇所です）また、駅から出発する時に加速度が最大になり、3km/h/sec近くになっています。
N700系の最大起動加速度は、2.6km/h/sec　なので、測定データーに誤差があるのかもしれません。

　加速度センサーだけでどの位速度の測定ができるのでしょうか。

 京成押上線の、四ツ木の手前から浅草線経由で品川まで記録しています。
４つ目のしばらく停まっているのが、押上駅で、その直前から地下にはいります。GPSのデーターはその時の速度
およそ20km/hで変化しなくなります。
それ以降は、加速度センサーの値を積分して速度を計算しています。それだけだと一度速度が不正確になると
修正がきかないので、加速度がほとんどゼロの状態がつづいた後2km/h/secの加速度がかかった時点で、
列車が発車したとみなして、速度をゼロに修正しています。
　地下鉄は駅間が短いので、修正が頻繁におこなわれることもあって、加速度センサーの値を積分して速度を計算しても
結構それらしい値になります。

　この測定をした時は、端末を列車端の消火器を収納してある箱の上に置いていました。
端末が傾くと加速度の値が変化するので、端末をどこかに固定して測定すると手で持っている時より、相当
加速度センサーの値を積分して計算する速度の値が正確になります。

　新幹線の場合、例えば前の座席の後ろにあるテーブルの上に置く（この場合、加速度はY軸向きです。）
あるいは窓のそばの小さなテーブルに置く（この場合、加速度は＋X軸向きか　-X軸向きにボタンを押して設定します。）と
測定精度があがります。
またトンネルのなかでGPSの値がえられない時は、トンネルに入る直前のGPSで得られた速度を初期値として、
加速度を積分してえられる速度の変化を加減します。トンネルを出てもすぐにはGPSの値が正確にえられないので、
GPSの値が得られるようになって５秒たつと、GPSで得られた速度を表示するようにしています。
東海道・山陽新幹線の場合、短いトンネルが続くことがあります。場合によっては
トンネルを出て５秒たっても、未だGPSの値が正確に得られないことがあり、そのまま次のトンネルにはいると
そのトンネルを出るまでは、速度は正しく表示されません。

　TrainLogは、列車の速度と加速度を測定してみようという趣旨のプログラムと最初に書きましたが、
車の速度と加速度ももちろん測定出来ます。ただ道路の上り・下りの傾斜は鉄道線路より大きいので、
立体交差の道路でGPSのデーターが入手できない場合、速度・加速度の誤差は車の場合のほうが大きくなります。

　最後に、速度・加速度を、表示するばあい通常なら横軸は時間が一般的です。しかし鉄道の運転曲線は、
横軸を起点からの距離にするのが一般的です。

　　
　何号車に乗っているかによっても位置の測定値が変わります、それ以前に速度の測定値にも誤差がありますが、
一応運転曲線らしきものになります。