JP2015169453A - 横転危険警告装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車体の上下方向に加わる外力を検出する第1の加速度センサ11と、車体の車軸6を中心とした回転を検出する角速度センサ12と、車体の左右方向に加わる外力を検出する左右方向物理量検出手段である第2の加速度センサ13とを備え、演算部21は、第1の加速度センサ11及び角速度センサ12の検出結果を用いて、車両1が横転に至ってしまう限界指標を算出すると共に、第2の加速度センサ13の検出結果を用いて、限界指標と対比する対比指標をリアルタイムに算出し、限界指標と対比指標とを用いて横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を報知部24から出力させる。
【選択図】図3
Description
さらに、本発明の横転危険警告装置において、前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体の復原力を超える前記車体の左右方向に加わる外力を示す復原力喪失横転限界外力を前記限界指標として算出しても良い。
さらに、本発明の横転危険警告装置において、前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体の復原力を超える外力が左右方向に働き、前記車両が左右方向に横転に至ってしまう際の前記車体の角度を示す復原力喪失横転限界角度を前記限界指標として算出しても良い。
さらに、本発明の横転危険警告装置において、前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体による復原力が十分であっても、前記車両が幾何学構造上横転に至ってしまう左右方向に加わる外力を示す幾何学構造上横転限界外力を前記限界指標として算出しても良い。
また、本発明の横転危険警告装置において、車体の車軸を挟んだ左右方向両側がそれぞればね構造体によって支持されている車両に設置され、前記車両が横転する危険性を報知する横転危険警告装置であって、前記車体の上下方向に加わる外力を検出する上下方向物理量検出手段と、前記車体の前記車軸を中心とした回転を検出する回転方向物理量検出手段と、前記上下方向物理量検出手段及び前記回転方向物理量検出手段の検出結果を用いて、前記車両が横転に至ってしまう走行速度とステアリング角度との組み合わせを限界条件として算出する限界条件演算手段と、前記車両から前記走行速度と前記ステアリング角度とのいずれかもしくは両方を走行情報としてリアルタイムで受信する走行情報受信手段と、前記限界条件と前記走行情報とを用いて横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を報知する報知手段とを具備することを特徴とする。
第1の実施の形態の横転危険警告装置は、図1を参照すると、移動体である各種列車、各種貨物自動車、各種バス、各種乗用車等の車両1に搭載され、車両1に加わる外力を検出する外力検出器10と、外力検出器10によって検出された外力に基づいて横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を生成するデータ処理装置20とを備えている。
車両1を走行させると、車両1の車体は、図4(a)に示すように、タイヤ3とサスペンション4とからなる緩衝用弾性力、車両1の緩衝用弾性力(タイヤ3、サスペンション4)によって支えられて揺動する車体の重量(荷物等を含む)及びその重心位置Wに依存する固有の周期(周波数)を持つ運動に基づいて揺動(固有振動)する。この運動は、車軸6によって左右方向(X軸方向)の動きが規制された状態で行われる。従って、第1の加速度センサ11によって、車体の重心Wの上下方向の往復運動が上下方向の縦揺れ(揺動)として検出されると共に、角速度センサ12によって、車体の重心Wの車軸6を中心とした単振子運動が回転方向の横揺れ(揺動)として検出される。
次式が得られる。
第1の実施の形態では、車両1を支えるばね構造体(タイヤ3、サスペンション4)の復原力を超える外力「f」が働いたときに横転が生じる横転現象を前提としている。第2の実施の形態の横転危険警告装置では、もう一つ別の横転現象を前提として横転危険警告情報を生成する。つまり、ばね構造体(タイヤ3、サスペンション4)による復原力が十分であっても、図6に示すように、重心Wの位置と車両1の横転する側の縁(路面接点)とを結んだ直線を横転半径「r」として、重心Wは横転する。この横転現象を幾何学構造上の横転と称す。ここで、重心Wから下した垂線と当該横転半径「r」とがなす角「φ」は、次式で表される。なお、「h」は路面30から車軸6までの高さである。
この構成により、曲路半径の事前入力を必要とすることなく、車体に設けた第1の加速度センサ11、角速度センサ12及び第2の加速度センサ13の検出結果に基づいて走行中にリアルタイムに車両1が横転の危険性を報知することができ、横転を未然に防止することが可能になる。
この構成により、運転手は、リアルタイムで変化するロール傾斜角「θ」が復原力喪失横転限界角度「θmax」に到達しないように注意して運転することができ、横転を未然に防止することが可能になる。
この構成により、運転手は、リアルタイムで変化する外力「q」が復原力喪失横転限界外力「qmax」に到達しないように注意して運転することができ、横転を未然に防止することが可能になる。
この構成により、運転手は、リアルタイムで変化する外力「q」が車両1の幾何学構造上横転限界外力「qφmax」に到達しないように注意して運転することで、幾何学構造上の横転に対する危険性の度合いをリアルタイムに判断することができ、横転を未然に防止することが可能になる。さらに、〔数14〕から幾何学構造上横転限界外力「qφmax」が求まれば、〔数13〕により「φmin」が求まる。これも横転限界指標として用いることができる。第2の加速度センサ13から外力「q」を得れば〔数09〕からロール傾斜角「θ」が得られ、そして、それを〔数11〕に代入すれば重心Wから下した垂線と横転半径「r」とがなす角「φ」を導ける。「φmin」に対して「φ」をリアルタイムに監視することによって、運転手は積荷の積載状態に応じた横転限界と横転危険性を確認できる。
第1及び第2の実施の形態では、第2の加速度センサ13の検出結果(左右方向の加速度)に基づいて車両1のロール傾斜角「θ」や外力「q」をリアルタイムに算出することで、運転手に横転危険度を認識させるように構成した。これに対し、第3の実施の形態では、図9に示すように、データ処理装置20aの受信部25aによって、車両1から走行速度「V」と水平方向偏向角「β」(ステアリング角度)のいずれかもしくは両方の値を走行情報としてリアルタイムに受信する。そしてデータ処理装置20aの演算部21aは、車両1が横転に至ってしまう走行速度「V」と水平方向偏向角「β」(ステアリング角度)との組み合わせを限界条件として算出し、当該限界条件と受信した走行情報とを横転危険警告情報として報知部24から出力する。
図10に示すように、車両1が曲路走行時のコーナリング中に水平方向に一定角度で回頭運動をしているとする。車両1が鉄道や自動車であれば、水平方向偏向角「β」は、車両1が横滑りを生じない限りステアリング角度(自動車の場合では、直進方向に対しタイヤ3が向く角度)と等しい。ここで、車両1に対して水平方向(横方向)に働く遠心力を「fβ」、車両1の前後車軸間のホイルベースを「H」、車両1の走行円の半径を「R」とそれぞれすると、図4と等速円運動の公式とから、走行速度「V」と、外力「q」との関係は、次式によって表される。
この構成により、運転手は、リアルタイムで変化する走行情報が限界条件に到達しないように注意して運転することで、横転に対する危険性の度合いをリアルタイムに判断することができ、横転を未然に防止することが可能になる。
第1乃至第3の実施の形態の横転危険警告装置は、車体の車軸6を挟んだ左右方向両側がそれぞればね構造体によって支持されている車両1の横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を生成するような構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明が対象とする構造体は、左右方向から復原力を受ける構造の物体であれ良い。
2 荷台
3 タイヤ
4 サスペンション
5 運転席
6 車軸
7 船舶
10 外力検出器
11 第1の加速度センサ
12 角速度センサ
13 第2の加速度センサ
14 A/D変換器
20、20a データ処理装置
21、21a 演算部
22 記憶部
23 操作部
24 報知部
25、25a 受信部
26 バス
30 路面
Claims (5)
- 車体の車軸を挟んだ左右方向両側がそれぞればね構造体によって支持されている車両に設置され、前記車両が横転する危険性を報知する横転危険警告装置であって、
前記車体の上下方向に加わる外力を検出する上下方向物理量検出手段と、
前記車体の前記車軸を中心とした回転を検出する回転方向物理量検出手段と、
前記上下方向物理量検出手段及び前記回転方向物理量検出手段の検出結果を用いて、
前記車両が横転に至ってしまう限界指標を算出する限界指標演算手段と、
前記車体の左右方向に加わる外力を検出する左右方向物理量検出手段と、
前記左右方向物理量検出手段の検出結果を用いて、前記限界指標と対比する対比指標をリアルタイムに算出するリアルタイム指標演算手段と、
前記限界指標と前記対比指標とを用いて横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を報知する報知手段とを具備することを特徴とする横転危険警告装置。 - 前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体の復原力を超える前記車体の左右方向に加わる外力を示す復原力喪失横転限界外力を前記限界指標として算出することを特徴とする請求項1記載の横転危険警告装置。
- 前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体の復原力を超える外力が左右方向に働き、前記車両が左右方向に横転に至ってしまう際の前記車体の角度を示す復原力喪失横転限界角度を前記限界指標として算出することを特徴とする請求項1記載の横転危険警告装置。
- 前記限界指標演算手段は、前記ばね構造体による復原力が十分であっても、前記車両が幾何学構造上横転に至ってしまう左右方向に加わる外力を示す幾何学構造上横転限界外力を前記限界指標として算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の横転危険警告装置。
- 車体の車軸を挟んだ左右方向両側がそれぞればね構造体によって支持されている車両に設置され、前記車両が横転する危険性を報知する横転危険警告装置であって、
前記車体の上下方向に加わる外力を検出する上下方向物理量検出手段と、
前記車体の前記車軸を中心とした回転を検出する回転方向物理量検出手段と、
前記上下方向物理量検出手段及び前記回転方向物理量検出手段の検出結果を用いて、
前記車両が横転に至ってしまう走行速度とステアリング角度との組み合わせを限界条件として算出する限界条件演算手段と、
前記車両から前記走行速度と前記ステアリング角度とのいずれかもしくは両方を走行情報としてリアルタイムで受信する走行情報受信手段と、
前記限界条件と前記走行情報とを用いて横転の危険性を知らせる横転危険警告情報を報知する報知手段とを具備することを特徴とする横転危険警告装置。
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