(57)【要約】      （修正有）【課題】先頭の駆動・操向台車に、駆動台車、被牽引台車を混在して連結し隊列走行を行う場合でも、円滑な隊列走行を低コストで実現し、各駆動台車の消費電力を低減させる。【解決手段】先頭の駆動・操向台車１は、アクセル７、ブレーキレバー８を備えたハンドル３、駆動モーター、駆動制御回路、バッテリ等からなる駆動システムを備えている。その後方に被牽引台車、駆動システムのみを備えた駆動台車が任意に組み合わされて隊列走行を行う。先頭の駆動・操向台車のアクセル操作信号が、後方の駆動制御回路に伝達されるよう、各台車間に信号伝達カップリングを設けるとともに、前方連結部に感圧センサを設け、前方台車からの牽引力が閾値を超えたとき、その駆動出力を増大させるようアクセル操作信号を補正する。また、前方台車に対する押圧力が閾値を超えたとき、その駆動出力を減少させるよう、アクセル操作信号を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向機構、駆動輪・駆動モーター・駆動制御回路からなる駆動システム、及び、制動機構を備えた先頭の駆動・操向台車に被連結台車を連結して隊列走行を行う連結台車制御システムであって、
前記被連結台車は、前記駆動システムを備えた少なくとも１台の駆動台車と、被牽引台車の任意の組み合わせからなり、
前記先頭の駆動・操向台車のアクセル操作信号が、前記駆動台車の駆動制御回路に伝達されるように、各台車間に信号伝達カップリングを設けるとともに、前記駆動台車の前方連結部に感圧センサを設け、
該感圧センサの検出信号に基づいて、前記駆動台車のすぐ前方に連結された台車による牽引力が第１の閾値を超えたとき、当該駆動台車の駆動出力を増大させるよう前記アクセル操作信号を補正し、かつ、前記駆動台車のすぐ前方に連結された台車に対する押圧力が第２の閾値を超えたとき、当該駆動台車の駆動出力を減少させるよう、前記アクセル操作信号を補正するようにしたことを特徴とする連結台車制御システム。
【請求項２】
前記先頭の駆動・操向台車のブレーキ信号を前記信号伝達カップリングを介して前記被連結台車のそれぞれに伝達するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の連結台車制御システム。
【請求項３】
前記先頭の駆動・操向台車及び前記被連結台車に搭載されたバッテリを相互に接続するバッテリカップリングを各台車に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連結台車制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連結型電動台車に関し、特に、空港、工場、ショッピングセンターなどに配備される電動型台車を連結して隊列走行を行う際の走行制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
空港、工場、ショッピングセンター等には、単独走行可能な駆動台車や、これに連結されて牽引される被牽引台車が複数配備され、荷物、部品、商品の移送、搬出、搬入時に利用されている。
こうした台車は、単独走行のみならず、作業を効率化するため、複数の被牽引台車を連結して、一人の作業員によって隊列走行を行い、大量の荷物、商品等の搬送を行うことがしばしば行われている。
また、荷物等の移送が終了した際は、空荷で回送されることになるが、作業を効率するため、回収時は、空荷となった駆動台車や被牽引台車を複数連結して、先頭の駆動台車を一人の作業員が操縦して隊列走行により集荷場等に回送している。
【０００３】
下記特許文献１には、自動車の組立ラインに配備される自動走行台車で台車を牽引する際、自動走行台車の駆動モーターへの駆動電流指令値により、台車連結状態を判定することが記載されている。
【０００４】
下記特許文献２には、後方に連結された車両の走行安定性を高めるため、連結部に作用するモーメントに基づいて、後方車両の左右駆動輪への駆動力配分を制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６７６１４号公報
【特許文献２】特開２００７−１６１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、一人の作業員が先頭の駆動台車を操縦して隊列走行させる際、連結される台車が多いほど回収効率を向上させることができるが、１台の駆動台車で、多くの駆動台車や被牽引台車を牽引すると、走行速度が著しく低下し、回送に時間を要することになる。このため、単独走行に必要とされる駆動力と比較してはるかに高い駆動力が要求され、モーター、バッテリの大型化に伴いコストアップを招いてしまい、単独走行時には、オーバースペックとなってしまう。
この問題を解決するため、後方に連結された駆動台車の駆動モーターを先頭の駆動・操向台車のアクセルに連動させて駆動することも考えられるが、個々の台車の特性・重量や、路面抵抗により、後方に連結された駆動台車の駆動力が過剰であると、その直前の台車の後端を押圧することになり、鉄道車両と異なり、各台車には、レールによる横方向の拘束力が作用しないため、ヨー角が大きく変化して隊列走行が乱れ、円滑な回送を行うことができない。
逆に、後方に連結された駆動台車の駆動力が過小であると、走行抵抗となり、走行速度の低下、バッテリ消費量の増大を招く。
【０００７】
この問題を解決するため、連結された台車中、駆動台車の駆動モーターを個別に制御し、個々の駆動台車のヨー角を先頭の駆動・操向台車の操向に合わせて精緻に制御することも考えられるが、各台車の制御系が複雑になり、消費電力の増大や大幅なコストアップを招く。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、先頭の駆動台車に、駆動台車、被牽引台車を混在して連結し隊列走行を行う場合でも、円滑な隊列走行を低コストで実現可能とするとともに、各駆動台車の消費電力を低減させることにある。特に、各駆動台車の小型化、分散化を図ることにより、個々の自由な移動走行を可能にしながら、隊列走行を行う場合に、これらを任意に組み合わせることで、円滑な隊列走行を実現することにより、移動支援サービスの向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、操向機構、駆動機構及び制動機構を備えた先頭の駆動・操向台車に被連結台車を連結して隊列走行を行う連結台車制御システムを前提とし、被連結台車は、前記駆動システムを備えた少なくとも１台の後方駆動台車と、被牽引台車の任意の組み合わせからなり、先頭の駆動・操向台車のアクセル操作信号が、後方駆動台車の駆動制御回路に伝達されるように、各台車間に信号伝達カップリングを設けるとともに、前記後方駆動台車の前方連結部に感圧センサを設け、該感圧センサの検出信号に基づいて、後方駆動台車のすぐ前方に連結された台車による牽引力が第１の閾値を超えたとき、当該後方駆動台車の駆動出力を増大させるようアクセル操作信号を補正し、かつ、後方駆動台車のすぐ前方に連結された台車に対する押圧力が第２の閾値を超えたとき、当該後方駆動台車の駆動出力を減少させるよう、アクセル操作信号を補正するようにした。
【００１０】
上記の連結台車制御システムにおいて、先頭の駆動・操向台車のブレーキ信号を信号伝達カップリングを介して被連結台車に伝達するようにした。
【００１１】
上記の連結台車制御システムにおいて、先頭の駆動・操向台車及び被連結台車に搭載されたバッテリを相互に接続するバッテリカップリングを各台車に設けた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各駆動台車毎に、先頭の駆動・操向台車のアクセル操作信号が後方の駆動台車に伝達され、感圧センサが前方の台車に閾値以上に牽引されているときには駆動力を増大させ、感圧センサが前方の台車を閾値以上に押圧しているときには駆動力を減少させることにより、各台車の駆動力を均衡させることができ、速度低下を招くことなく、低コストで円滑な隊列走行を実現することができる。
【００１３】
さらに、先頭の駆動・操向台車のブレーキ信号を後方に伝達することにより、十分な制動力が得られるようになる。
【００１４】
また、先頭の駆動・操向台車及び被連結台車に搭載されたバッテリを相互に接続するバッテリカップリングを各台車に設けることにより、各駆動モーターに、必要となる電力を補完して供給することでき、隊列走行をさらに円滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】駆動・操向台車を斜め上方からみた全体図を示す。
【図２】駆動・操向台車の側面図を示す。
【図３】駆動・操向台車の正面図を示す。
【図４】駆動・操向台車の後方に駆動台車を連結した場合のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明において、連結されて隊列走行を行う対象の台車は、基本的には、駆動装置、ハンドルによる操向装置、バッテリを備え、単独走行可能な駆動・操向台車と、これに牽引され、好適にはキャスター式、ターンテーブル式、ナックル式等の受動的４ＷＳを備え、駆動装置やハンドルによる操向装置を具備しない被牽引台車からなる。
なお、後述するように、ハンドルによる操向装置を具備せず、駆動装置のみを備えた駆動専用台車、バッテリのみを備えたバッテリ台車などを必要に応じて組み合わせることができる。
【００１８】
図１は、駆動・操向台車を斜め上方からみた全体図、図２は側面図、図３は正面図である。
車台１は、４輪または３輪の車輪２で支持され、この実施例では、各車輪２は、キャスター式、ターンテーブル式、ナックル式等の機構により、車台１に対し垂直方向の軸回りに自由に回転できるよう取り付けられている。
車台１の前方には、ハンドル３が設けられ、図示しないリンク機構により、前側の２輪を、台車１に対し垂直方向の軸回りに揺動させ、台車１に乗った作業員が左右に操向できるようになっている。なお、車台１の後方には、作業員のため簡易型腰掛け４を設けている。
【００１９】
なお、後述するように台車を連結して隊列走行を行う場合、先頭で後方に連結された台車を牽引する先頭の駆動・操向台車専用の場合、各車輪２のうち前側のみ操向可能とし、後側車輪については、垂直方向の軸回りを固定式のものとしてもよい。また、ハンドル３に連結されるパイプ状ロッドの下端に、別途操向用車輪を回転自在に支持するようにしてもよい。
【００２０】
図２に示すように、車台１には、駆動輪５、駆動モーター、駆動制御回路等からなる駆動システムが搭載され、車台１のほぼ中央に配置された駆動輪５が、車台１の内部に配置されたモーター、減速機（図示せず）を介して駆動されるようになっている。
このモーターは、図３に示すように、車台１の内部に配置されたバッテリ６により電力供給を受ける駆動制御回路により制御され、ハンドル３の進行方向右側に設けられたアクセルグリップ７を回転することにより、アクセル操作信号を得て、走行速度を制御できるようになっている。
なお、専用の駆動輪５を設けることなく、前側車輪、あるいは後側車輪を駆動輪としてもよい。
【００２１】
またハンドル３の進行方向左側には、ブレーキレバー８が取り付けられ、これを引き込むことにより、駆動輪５を駆動するモーターへの電源を切り、制動を行う。なお、ブレーキレバー８を軽く握った段階で、駆動モーターへの電源を切り、さらに強く握ると、駆動輪５に対し機械式ブレーキを作動させたり、駆動モーターを発電機として利用し回生制動させると、さらに制動距離を短縮することができ、消費電力を回収することができる。
【００２２】
車台１の前端には、図３に示すように、先端に連結リング９、連結ロッド１１がボルト等により着脱自在に取り付けられており、また、車台１の後端には、後方台車前端の連結リング９に連結される連結ピン１２が取り付けられている。
この実施例では、連結ロッド１１として、前方に連結される台車との間で引張力あるいは押圧力が作用したとき、それに比例して伸縮するよう、車台１側に固着された板状部材と、先端に連結リングをロッド部材とで構成し、両者間をゴム等からなる弾性材１０で挟んで連結した構造を採用する。
この構造により、連結ロッド１１に取り付けられた感圧センサＳが、この伸縮量に応じて、前方に連結された台車により一定以上の力で牽引されたこと、あるいは前方に連結された台車を一定以上の力で押圧したことをそれぞれ検出することができる。
なお、感圧センサＳとしては、可変抵抗、所定の伸縮量でオンオフするスプリング式スイッチ、光学的センサ、歪みゲージ、圧電素子等、様々なものを採用することができる。
【００２３】
弾性材１０は、特に走行路面に凹凸等がある場合、連結ロッド１１に作用する引張力、押圧力が大きく変動するため、この変動を吸収する作用を有しており、走行路面の凹凸に応じて、強度、伸縮量を選定すればよい。また、駆動台車のみならず、すべての台車の連結ロッドに採用してもよい。
【００２４】
被牽引台車は、車台１に、キャスター式、ターンテーブル式、ナックル式等の機構により、車台１に対し垂直方向の軸回りに自由に回転できる車輪２を取り付けたもので、駆動輪５やこれを駆動するための駆動システム、ハンドルを含む操向装置、バッテリなどを備えていない。また、駆動・操向台車と同様、車台１の前端には、先端に連結リング９、軸方向に沿って連結ロッド１１、後端には、後方台車前端の連結リング９に連結される連結ピン１２が取り付けられている。
【００２５】
１台の駆動・操向台車で多数の被牽引台車を連結して隊列走行を行う場合、駆動力、バッテリが不足する場合がある。そこで、駆動システムやバッテリのみを備えた駆動台車、バッテリ補助台車などを必要に応じ準備する。なお、これらの台車にも、車台１の前端には、先端に連結リング９、軸方向に沿って連結ロッド１１、後端には、後方台車前端の連結リング９に連結される連結ピン１２が取り付けられている。
【００２６】
図４は、単独で走行可能な左端の駆動・操向台車を先頭に、駆動台車を２台後方に連結した際の制御ブロック図を示しており、実際には、必要に応じて、各駆動台車間に、任意の台数の被牽引台車が任意の複数台連結されている。もちろん、中間駆動台車、後方駆動台車とも単独で走行可能な駆動・操向台車でもよい。
図４において、先頭の駆動・操向台車には、駆動輪５を駆動するモーター１３‐１を制御する駆動制御回路１４‐１と、この駆動制御回路１４‐１に電力を供給するバッテリ６‐１が搭載されている。駆動制御回路１４‐１はマイクロプロセッサ等からなり、ハンドル３の右側のアクセルグリップ７に連動して抵抗値が変更される可変抵抗器１６と、ブレーキレバー８と連動してオンされるブレーキスイッチ１７、電源スイッチＰＳ、過電流防止用のヒューズＦＳなどが接続されている。
【００２７】
アクセルグリップ７に連動する可変抵抗器１６、ブレーキレバー８に連動するブレーキスイッチ１７は、速度制御用カップリング１８‐１を介して、中間駆動台車に設けられた入出力インターフェース１９‐２に接続されている。
また、この入出力インターフェース１９‐２には、中間駆動台車前方の連結ロッド１１に取り付けられた感圧センサＳの検出値も入力されており、これら、可変抵抗器１６、ブレーキスイッチ１７、感圧センサＳの検出値を、中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２に出力する。
【００２８】
このように構成することで、中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２には、先頭の駆動・操向台車の駆動制御回路１４‐１と同じアクセル操作信号、ブレーキレバー８の操作信号が入力されるため、中間駆動台車の駆動輪を駆動するモーター１３‐２には、先頭の駆動・操向台車の駆動輪を駆動するモーター１３‐１に送出される制御信号と同じ基本制御信号が送られ、感圧センサＳ２の検出値により補正されるようになっている。
【００２９】
同様に、後方駆動台車の駆動制御回路１４‐３には、入出力インターフェース１９‐２、１９‐３を介して、先頭の駆動・操向台車の駆動制御回路１４‐１と同じアクセル操作信号、ブレーキレバー８の操作信号が入力され、後方駆動台車の駆動輪を駆動するモーター１３‐３には、先頭の駆動・操向台車の駆動輪を駆動するモーター１３‐１に送出される制御信号と同じ基本制御信号が送られ、後方駆動台車前方の連結ロッド１１に取り付けられた感圧センサＳ’の検出値により補正されるようになっている。
【００３０】
この実施例では、各台車のバッテリ６‐１〜６‐３は、バッテリ用カップリング２０‐１、２０‐２により相互に連結され、電源系統の共通化を図っており、バッテリの充電状態に差があっても、各モーター１３‐１〜１３‐２に、必要となる電力を互いに補完して供給できるようにしている。
【００３１】
隊列走行時の制御を具体的に説明する。先頭の駆動・操向台車のみに作業員が乗り、中間駆動台車、後方台車を連結して隊列走行する場合を想定すると、ハンドル３の右側に設けたアクセルグリップ７を操作し、走行を開始すると、アクセルグリップ７の操作量に連動する可変抵抗器１６の抵抗値は、先頭の駆動・操向台車の駆動制御回路１４‐１のみならず、入出力インターフェース１９‐２を介して、中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２に、さらに、出力インターフェース１９‐３を介して、後方台車の駆動制御回路１４‐３に入力され、各台車の駆動制御回路１４‐１〜１４‐３は、駆動制御回路１４‐１〜１４‐３を介して、モーター１３‐１〜１３‐３に同じ制御信号を出力し、所望の速度に達するまで、ほぼ同じように加速する。
【００３２】
しかし、各台車の駆動モーター出力特性には差があり、しかも、走行路面に凹凸があると、駆動速度に差が生じ、隊列走行が乱れることになる。すなわち、例えば、中間駆動台車にのみ重量物が載置されたとき、あるいは、中間駆動台車と後方台車の間に、被牽引台車が複数台連結されたとき、同一の制御量では、中間駆動台車の速度が低下し、中間駆動台車の前方側が先頭の駆動・操向台車に牽引され、中間駆動台車の後方側あるいは、中間駆動台車の後方に連結された被牽引台車の最後尾が、後方台車に押圧される状態になることから、隊列走行が大きく乱れ、円滑な走行が不可能になる。
【００３３】
ここで、中間駆動台車の駆動力が不足している場合、前方の台車により所定以上の牽引力で牽引されることにより、前方の連結ロッド１１には、大きな引張力が作用することになる。この引張力が閾値を超えると、中間駆動台車前方の連結ロッド１１に取り付けられた感圧センサＳが、所定以上の牽引力で前方側の駆動・操向台車により牽引されていることを検知する。
この検知出力は、出力インターフェース１９‐２を介して、中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２に、その旨の信号が入力される。中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２は、Ｓからの信号により、モーター１３‐２への制御信号を一定の割合で増大させることで出力を上昇させ、感圧センサＳが先頭の駆動・操向台車による牽引を感知しなくなるまで、出力上昇を継続する。
【００３４】
一方、中間駆動台車の駆動力が過剰で、前方の台車を押圧するとき、前方の連結ロッド１１には、大きな圧縮力が作用することになる。この圧縮力が閾値を超えると、連結ロッド１１に取り付けられた感圧センサＳが、所定以上の押圧力で、中間駆動台車が前方台車を押圧していることを検知する。
この検知出力は、出力インターフェース１９‐２を介して、中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２にその旨の信号が入力される。中間駆動台車の駆動制御回路１４‐２は、Ｓからの信号により、モーター１３‐２への制御信号を一定の割合で減少させることで出力を減少させ、感圧センサＳが前方台車の押圧を感知しなくなるまで、出力減少を継続する。
【００３５】
以上の制御は、後方駆動台車についても同様に行われ、各駆動台車における上述の制御が連携することにより、最終的に各駆動台車毎に、後方車両に対する過度な牽引力、そして、前方車両に対する過度な押圧力が解消され、これにより、先頭の駆動・操向台車により中間駆動台車の牽引が解消され、作業員によるアクセルグリップ７の操作に見合った走行速度を得ることができ、しかも、隊列走行の乱れを確実に抑止して円滑な走行を実現することができる。
【００３６】
なお、上記の実施例では、説明を簡略化するため、作業員が乗る左端の駆動・操向台車を先頭に、駆動台車を２台後方に連結した例を示したが、実際には、先頭の駆動・操向台車と中間駆動台車の間、中間駆動台車と後方台車、さらに後方台車の後方に、被牽引台車が適当数連結されて、隊列走行を行う場合もある。そのような場合でも、先頭の駆動・操向台車に搭乗した作業員によるアクセルグリップ７、ブレーキレバー８の操作状態、操作量が、各入出力インターフェース１９‐１〜１９‐３に確実に伝送されるようにする必要がある。
そこで、被牽引台車には、前方の入出力インターフェースから伝送されるアクセルグリップ７、ブレーキレバー８の操作状態、操作量を後方の入出力インターフェースに伝送するためのカップリングを前後に備え、カップリング間を接続する信号ケーブルを配備する必要がある。
【００３７】
各カップリングは、例えば、コンセント式やマグネット式の種々のコネクタを使用することができるが、好適には、前方台車後方の連結ピン１２と、後方台車前方の連結リング９との間に、必要な信号分のロータリー式コネクタを配備して、台車を連結することにより、台車間のネットワークが形成されるようにすることが好ましい。このことは、バッテリ用カップリング２０‐１、２０‐２についても同様である。
【００３８】
要は各台車間で、アクセルグリップ７、ブレーキレバー８の操作状態、操作量等が伝達されればよいので、無線機、赤外線通信など様々な手段を利用することができる。
【００３９】
また、上記の実施例では、車台１を４輪で支持したが、これに限らず、例えば、３輪や６輪で支持するものでもよいし、駆動輪や操舵輪についても、様々なものを採用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・車台
２・・・車輪
３・・・ハンドル
５・・・駆動輪
７・・・アクセルグリップ
８・・・ブレーキレバー
９・・・連結リング
１０・・弾性材
１１・・連結ロッド
１３‐１、１３‐２    モーター
１４‐１〜１４ａ‐３  駆動制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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