(57)【要約】【課題】曲路半径の事前入力を必要とすることなく、走行中にリアルタイムに車両が横転の危険性を報知することができる横転危険警告装置を提供する。【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
2015169453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が横転する危険性を報知する横転危険警告装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１によって、三次元重心検知理論によって構造体が横転してしまう限界の重心高さを横転限界高さとして算出することで、算出した横転限界高さに基づいて、重量や重量分布が事前に明らかになっていない構造体の横転の危険性を判断する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０６２８６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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の横転防止に三次元重心検知理論を用いた特許文献１の技術を役立てる場合に、最大の課題であったのが、道路や鉄路の曲路半径が事前に分かっていなければならない点である。特許文献１に限らず従来の横転限界速度式には曲路半径の事前入力が不可欠である。特に、一般の自動車走行の場合は、運転者が自身の走行する曲路の半径を事前に知ることは困難であると共に、交差点の右左折や車線変更時のハンドルさばきは任意となるので、それによって生じる曲路走行とその半径は、もはや事前に調べようがない。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、曲路半径の事前入力を必要とすることなく、走行中にリアルタイムに車両が横転の危険性を報知することができる横転危険警告装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の横転危険警告装置は、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。
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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、曲路半径の事前入力を必要とすることなく、車両に設けた検出手段の検出結果に基づいてリアルタイムに車両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という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る横転危険警告装置の第１の実施の形態が搭載された車両の構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る横転危険警告装置の第１の実施の形態が搭載された車両の構成を示す背面図である。
【図３】本発明に係る横転危険警告装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】復原力喪失による横転限界を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る横転危険警告装置の第１の実施の形態における横転危険警告情報の出力例を示す図である。
【図６】幾何学構造上の横転限界を説明するための説明図である。
【図７】本発明に係る横転危険警告装置の第２の実施の形態における横転危険警告情報の出力例を示す図である。
【図８】本発明に係る横転危険警告装置の第２の実施の形態における幾何学構造上横転限界外力の算出方法を説明するためのグラフである。
【図９】本発明に係る横転危険警告装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】車両が曲路走行時の回頭運動を説明する説明図である。
【図１１】本発明に係る横転危険警告装置の第３の実施の形態における横転危険警告情報の出力例を示す図である。
【図１２】本発明に係る横転危険警告装置の第４の実施の形態における外力検出器の船舶への搭載例を示す図である。
【図１３】本発明に係る横転危険警告装置の第４の実施の形態が搭載された浮体構造物である船舶が大傾斜に至る場合でのメタセンタＭ、重心Ｇ、浮心Ｂ、動揺中心軸Ｏ及びＧＺの関係を示す図である
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
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。
【００１１】
車両１は、図１及び図２を参照すると、荷物が積載される荷台２を備えたトラックであり、車両１の質量（荷物の荷重の含む）とがタイヤ３とサスペンション４とからなる緩衝用弾性力に支えられ、路面３０から一定の高さで中立する。そして、車両１が走行すると、タイヤ３が路面３０の凹凸を踏み続けることにより、ランダムな外乱がタイヤ３及びサスペンション４を通して車両１の荷台２に伝わる。なお、図１及び図２に示すように、荷台２の載置平面に対して垂直な方向を上下方向、車両１の縦幅方向を前後方向、車両１の横幅方向を左右方向とする。また、重力が作用する自重方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向及び前後方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及び左右方向と直交する方向をＹ軸方向とし、荷台２が水平な状態では、上下方向とＺ軸方向とが、前後方向とＹ軸方向とが、左右方向とＸ軸方向とがそれぞれ一致する。
【００１２】
タイヤ３とサスペンション４とからなる左右の緩衝用弾性力は、荷台２の左右中央に位置し、前後方向に延びる車軸６に対して線対称に配置されている。従って、荷台２は車軸６を挟んだ両側をほぼ同じ弾性力で支持され、外乱がタイヤ３及びサスペンション４を通して車両１の荷台２に伝わると、車軸６を揺動中心軸とした回転方向の横揺れ（揺動）と、上下方向の縦揺れ（揺動）とが可能な状態となる。
【００１３】
外力検出器１０は荷台２の左右方向の中央に設置され、データ処理装置２０は運転席５に設置されている。なお、外力検出器１０の設置個所は、弾性力によって支持された車両１の車体であれば荷台２に限定されることない。また、また、コンテナシャーシとトラクタとが切り離し可能に構成されているトレーラトラックの場合には、トラクタに外力検出器１０を設置するように構成しても良い。
【００１４】
外力検出器１０は、図３を参照すると、第１加速度センサ１１と、角速度センサ１２と、第２の加速度センサ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４とを備えている。第１の加速度センサ１１は、上下（自重）方向（図１及び図２に示すＺ軸方向）の加速度、すなわち荷台２の上下方向の縦揺れ（揺動）を検出するように感度軸が調整されている。角速度センサ１２は、車軸６を中心とした回転方向の角速度を検出するように感度軸が調整されている。以下、車軸６を中心とした回転方向をロール方向と称す。第２の加速度センサ１３は、左右方向（図２に示すＸ軸方向）の加速度、すなわち荷台２に加わる左右方向の外力を検出するように感度軸が調整されている。また、第１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には、特に限定はなく、例えば水晶音叉式のセンサや振動式のセンサを用いることができ、第１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として３軸（３次元）の加速度／角速度センサを用いても良い。Ａ／Ｄ変換器１４は、第１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から出力されるアナログ信号（検出結果）をデジタル信号に変換してデータ処理装置２０に出力する。さらに、第２の加速度センサ１３の代わりに、ヨー（ｙａｗ）角速度を検出する角速度センサを水平に設置し、その検出結果に三角関数を用いて左右方向の加速度を求めるように構成しても良い。
【００１５】
データ処理装置２０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、外力検出装置１０によって検出された検出結果に基づいて、横転危険警告情報を生成する。
【００１６】
データ処理装置２０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、図３を参照すると、マイクロプロセッサ等からなる演算部２１と、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等からなる記憶部２２と、キーボード等の操作部２３と、液晶ディスプレイやスピーカ等の報知部２４と、受信部２５とを備え、各部はバス２６によって接続されている。
【００１７】
記憶部２２には、横転危険警告情報を生成するための演算プログラムや、当該演算に必要な各種の入力用の定数が記憶されている。演算部２１は、一定期間、外力検出器１０から出力を記憶部２２に記憶させ、記憶部２２に記憶されている演算プログラムに従って横転危険警告情報を生成し、生成した横転危険警告情報を報知部２４から出力する。
【００１８】
次に、横転危険警告情報の生成方法について詳細に説明する。
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。
【００１９】
第１の加速度センサ１１の検出結果（上下方向の加速度）と、角速度センサ１２の検出結果（ロール方向の角速度）とは、データ処理装置２０に入力され、一定期間の検出結果を記憶部２２に記憶させる。そして、データ処理装置２０の演算部２１は、記憶部２２に記憶した第１の加速度センサ１１の検出結果（上下方向の加速度）から上下方向の縦揺れ（揺動）の縦揺れ周波数「ｖ’」を求めると共に、記憶部２２に記憶した角速度センサ１２の検出結果（ロール方向の角速度）からロール方向の横揺れ（揺動）の横揺れ周波数「Ｖ’」をそれぞれ求める。また、演算部２１は、角速度センサ１２の検出結果（ロール方向の角速度）から車軸６を通る垂直中心ラインと、横揺れの中心を示す横揺れ中心ラインとの間の角度を揺動の中心角度「α」として求める。
【００２０】
なお、揺動の中心角度「α」は、静止状態における水平面に対する車体（荷台２）のロール方向の傾斜角「α」（以下、静止状態の傾斜角「α」と称す）である。従って、傾斜角センサ等の静止状態での車体（荷台２）の角度を測定するセンサを車体（荷台２）に取り付け、静止状態の傾斜角「α」を測定するようにしても良い。また、手間が必要になるが、水準器等を用いて静止状態の傾斜角「α」を目視し、操作部２３から入力設定することも可能である。さらに、車体（荷台２）の角度を測定できるジャイロ等の測定手段を設け、静止状態の傾斜角「α」を測定したり、測定結果から揺動の中心角度「α」を求めるようにしたりしても良い。さらに、本出願人がＰＣＴ/ＪＰ２０１０/００７０６０号によって提案して傾斜角演算装置によって傾斜角「α」を求めるようにしても良い。さらにまた、車両１が各種列車、各種バス、各種乗用車等であり、積載状態による車体の傾きが少ない想定される場合には、静止状態の傾斜角「α」＝０として定数化しても良い。
【００２１】
次に、演算部２１は、求めた縦揺れ周波数「ｖ’」に基づいて、車両１が左右方向に横転に至る重心高さの限界を示す横転限界高さ「Ｌｍａｘ」を算出すると共に、求めた縦揺れ周波数「ｖ’」、横揺れ周波数「Ｖ’」及び中心角度「α」に基づいて、車体の重心Ｗは車軸６上にあるものとし、車軸６から車体の重心Ｗまでの上下方向の重心高さ「Ｌ」を算出する。なお、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」は、車両１の重心が横転限界高さ「Ｌｍａｘ」以上に位置する場合には、車両１が横転してしまう高さである。また、横転、転倒、転覆等の表現は、物体の重心が安定を保てず回転運動を進行させて、重力方向に抗すすべなく落下や崩落してゆく同義語とみなす。以下、本実施の形態では、この現象の総称として、横転をその代表語として用いる。
【００２２】
横転限界高さ「Ｌｍａｘ」及び重心高さ「ｌ（スモールＬ）」は、本出願人がＰＣＴ/ＪＰ２０１２/０８１３２２号で提案した次式（〔数０１〕及び〔数０２〕）によって求めることができる。なお、重心高さ「ｌ」と、重心Ｗの左右方向へのずれ「s」と、揺動中心軸である車軸６と重心Ｗを結んだ直線の長さ「Ｌ’」との関係は、Ｌ’２＝ｌ２＋ｓ２となる。
【００２３】
【数０１】
2015169453.tif 000003
【００２４】
【数０２】
2015169453.tif 000004
【００２５】
なお、〔数０１〕において、「π」は円周率、「ｇ」は重力加速度、「ｂ」は車軸６を挟んだ左右の弾性力（ダイヤ３及びサスペンション４）の間隔である。また、〔数０２〕において、二次係数、一次係数及び定数項は、求めた縦揺れ周波数「ｖ’」、横揺れ周波数「Ｖ’」及び中心角度「α」を用いて特定することができる。従って、演算部２１では、求めた縦揺れ周波数「ｖ’」、横揺れ周波数「Ｖ’」及び中心角度αを用いて〔数０２〕を演算することで重心高さ「ｌ」が算出される。
【００２６】
なお、本出願人が特願２０１３−２２００９８号で示したように、左右方向に重心位置がずれている状態に対して、復原力が同じ状態となる重心が左右中心にある重心高さが存在する。従って、横転に対する危険度も両者は同値となる。
【００２７】
〔数０２〕と復原力が等しい（ｖ’とＶ’の両者が〔数０２〕と同値）、重心が左右方向にずれていない図４（ｂ）に示すような状態（ｓ＝０）を考え、その時の重心高さを「Ｌ」と置くと、〔数０２〕は次式のように書き換えられる。
【００２８】
【数０３】
2015169453.tif 000005
【００２９】
〔数０３〕は復原力が〔数０２〕と同値であるから、横転限界も等しい。したがって、ｖ’とＶ’が得られたら、〔数０３〕を用いることで横転限界を導き出す労力が軽減され、装置の低コスト化が図れる。具体的には静止状態の傾斜角「α」を求める必要がなくなるので、段落「００２０」に示した各種構成を除外することができる。
【００３０】
次に、演算部２１は、求めた横転限界高さ「Ｌｍａｘ」と、求めた重心高さ「Ｌ」とに基づいて、左右の弾性力（ダイヤ３及びサスペンション４）による復原力を喪失して車両１が左右方向に横転に至るロール方向の限界の角度（以下、復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」と称す）を限界指標として算出する。以下、復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」の算出方法について説明する。
【００３１】
車両１が直進中に横転しない状態では、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」は重心高さ「Ｌ」より必ず高い位置にある。つまり、この移動体を横転させるためには、重心高さ「Ｌ」を横転限界高さ「Ｌｍａｘ」まで持ち上げるに等しい位置エネルギーが必要である。また、車両１を何らかの力により横方向（ロール方向）に傾斜（回転）させてゆくと、ロール方向のある限界の角度（復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」）に達したところで、復原力を喪失して横転する。これは、車両１を左右から支える弾性エネルギーである。従って、車両１が転倒に至る位置エネルギーと弾性エネルギーとの関係は次式で表すことができる。
【００３２】
【数０４】
2015169453.tif 000006
【００３３】
なお、〔数０４〕において、「ｍ」は車両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）、「ｋ」は左右の弾性力（ダイヤ３及びサスペンション４）のそれぞれのバネ定数である。
【００３４】
ここで、ｋ／ｍ＝２π２ｖ’２で表すことができるため、〔数０４〕は次式に変形することができる。
【００３５】
【数０５】
2015169453.tif 000007
【００３６】
さらに、〔数０１〕を用いて〔数０５〕を変形すると、次式を得ることができる。
【００３７】
【数０６】
2015169453.tif 000008
【００３８】
〔数０６〕によると、復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」が横転限界高さ「Ｌｍａｘ」と重心高さ「Ｌ」とを用いて算出可能であることが分かる。なお、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」及び重心高さ「Ｌ」、そして復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」は、車体の状況に変化がない場合には、理論的に不変である。従って、第１の加速度センサ１１及び角速度センサ１２による検出、揺れ周波数「ｖ’」及び横揺れ周波数「Ｖ’」の演算、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」及び重心高さ「Ｌ」の演算、そして復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」の演算は、リアルタイムで行う必要はなく、車両１の走行開始時や所定間隔毎に行えば良い。
【００３９】
次に、演算部２１は、リアルタイムで検出される第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のロール方向の傾斜角（以下、ロール傾斜角「θ」と称す）を、限界指標である復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」と対比する対比指標として算出し、求めた復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」と共に横転危険警告情報として報知部２４から出力する。以下、ロール傾斜角を「θ」算出方法について説明する。
【００４０】
力が横方向から車両１に加わると、車両１は傾斜（ロール方向に回転）を生じ、ロール回転モーメントと左右のばねによる復原力モーメントが対峙する。従って、図４（ｂ）に示すように、車両１の重心Ｗの接戦方向に加わる力を「ｆ」、車両１のロール傾斜角を「θ」とそれぞれして、定式化すると次式が得られる。
【００４１】
【数０７】
2015169453.tif 000009
【００４２】
ここで、後述の式の展開をスムースにするため、外力の接線方向の成分「ｆ」を重力「ｇ」に対する比「ｑ」用いて表すと、ｆ＝ｍｑｇｃｏｓθとなり、〔数０７〕から外力「ｑ」（単位：重力比）は、次式によって表すことができる。
【００４３】
【数０８】
2015169453.tif 000010
【００４４】
ここで、ｋ／ｍ＝２π２ｖ’２で表すと共に、〔数０１〕を用いて〔数０８〕を変形すると、
次式が得られる。
【００４５】
【数０９】
2015169453.tif 000011
【００４６】
〔数０９〕によると、三次元重心検知理論によって横転限界高さ「Ｌｍａｘ」と重心高さ「Ｌ」とを求めることで、その後は横Ｇを計測するだけで、走行中の移動体である車両１のロール傾斜角「θ」をリアルタイムに求めることができる。演算部２１は、リアルタイムで検出される第２の加速度センサ１３の検出結果（左右方向の加速度）と、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」と、重心高さ「Ｌ」とを用いて〔数０９〕を演算することで、車両１のロール傾斜角「θ」をリアルタイムに算出する。
【００４７】
次に、演算部２１は、限界指標として〔数０６〕を用いて演算した復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」と、対比指標として〔数０９〕を用いて演算した車両１のロール傾斜角「θ」とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させ、運転手に通知する。図５には、復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」と、ロール傾斜角「θ」とメーター表示の出力例が示されている。第２の加速度センサ１３の検出結果（左右方向の加速度）は、ステアリング角度及び車速によって変化し、車両１のロール傾斜角「θ」も、第２の加速度センサ１３の検出結果（左右方向の加速度）に応じてリアルタイムに変化する。そして、ロール傾斜角「θ」の矢印が復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」の矢印に到達してしまうと、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が左右方向に働き、車両１が左右方向に横転に至ってしまうことを意味する。
【００４８】
図５（ａ）には、ほぼ直線走行時の状態が示されており、ロール傾斜角「θ」の矢印はほぼゼロを示している。そして、図５（ｂ）には、曲路走行時に車両１が横Ｇを受けている状態が示されており、ロール傾斜角「θ」の矢印が復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」の矢印に近づいていることが分かる。図５（ａ）、（ｂ）のいずれの場合でもロール傾斜角「θ」の矢印は復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」の矢印に対して十分に離れた位置にあり、横転危険が無いことを、走行中にリアルタイムに確認できる。これにより、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。
【００４９】
なお、〔数０９〕において、ロール傾斜角「θ」＝復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」とし、〔数０６〕を代入すると、左右の弾性力（ダイヤ３及びサスペンション４）による復原力を喪失して車両１が左右方向に横転に至る限界の外力（以下、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」と称す）を限界指標として、次式によって求めることができる。
【００５０】
【数１０】
2015169453.tif 000012
【００５１】
従って、第２の加速度センサ１３の検出結果（左右方向の加速度）から重力「ｇ」に対する比である外力「ｑ」を対比指標として求め、限界指標である〔数１０〕によって求めた復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」と、対比指標である外力「ｑ」とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させ、運転手に通知するようにしても良い。この場合でも、走行中に外力「ｑ」の変化をリアルタイムに確認でき、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。
【００５２】
なお、〔数０９〕、〔数１０〕におけるマイナスの符号は、外力の方向に対して、ばねによる復原力の方向は常に反対方向に働くという意味である。したがって、外力の大きさ自体を必要とする場合は、〔数０９〕、〔数１０〕の当該値は、その絶対値を用いれば良い。従って、図５は、この考え方に基づいて角度を絶対値で示してある。
【００５３】
また、第１の実施の形態では、限界指標と対比指標とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させるように構成したが、限界指標と対比指標との比較結果を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたり、対比指標が限界指標に近づきすぎたことを知らせる警報を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたりしても良い。
【００５４】
（第２の実施の形態）
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。
【００５５】
【数１１】
2015169453.tif 000013
【００５６】
このとき、外力が重心Ｗの軌跡の接線方向に、重心Ｗを横転させようとするモーメントが、横転と反対の方向へ重力「ｍｇ」が重心Ｗを絶えず抑えつけようとするモーメント以上になると幾何学構造上の横転が生じる。従って、幾何学構造上の横転限界の条件は次式で表すことができる。以下、幾何学構造上、車両１が左右方向に横転に至る限界の外力を幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」と称す。
【００５７】
【数１２】
2015169453.tif 000014
【００５８】
よって、〔数１２〕を成立させる「ｑ」を見つけることによって、車両１の幾何学構造上の幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」は、次式で表すことができる。なお、「φｍｉｎ」は、幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」となる「φ」の最小値である。
【００５９】
【数１３】
2015169453.tif 000015
【００６０】
図６から明らかなように、「φｍｉｎ」、「ｑφｍａｘ」の「θ」の関数である。つまり、「φ」は重心Ｗが左右中心にあるときに最大となり、車両１が幾何学構造上の横転限界に達した時に最小になる。それとは逆に、「θ」は車両１が幾何学構造上の横転限界に達した時に最大になる。そこで、〔数１３〕に〔数１１〕を代入し、さらに〔数０９〕を代入すると、車両１の幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」は、次式で表される。
【００６１】
【数１４】
2015169453.tif 000016
【００６２】
〔数１４〕を成立させる「ｑ」の値が「ｑφｍａｘ」となる。〔数１４〕は、解析的に解きがたいが、公知の数値解析による方程式の解法を適用すれば、「ｑφｍａｘ」を得ることができる。つまり、演算部２１によって、横転限界高さ「Ｌｍａｘ」と重心高さ「Ｌ」とを〔数１４〕に代入して解き、車両１の幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」を限界指標として算出する。第２の実施の形態では、演算部２１は、第２の加速度センサ１３の検出結果（左右方向の加速度）から重力「ｇ」に対する比である外力「ｑ」を対比指標として求め、限界指標である幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」と、対比指標である外力「ｑ」とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させ、運転手に通知するように構成されている。これにより、走行中に外力「ｑ」の変化をリアルタイムに確認でき、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。
【００６３】
なお、第２の実施の形態では、限界指標と対比指標とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させるように構成したが、限界指標と対比指標との比較結果を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたり、対比指標が限界指標に近づきすぎたことを知らせる警報を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたりしても良い。
【００６４】
第１及び第２の実施の形態の効果を実証するために、大型観光バスを車両１として用いて実証実験を行った。外力検出器１０を車内床にセンサを設置して、データ処理装置２０として機能するパソコンによって、外力「ｑ」と、第１の実施の形態に示す復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」と、第２の実施形態に示す幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」とを横転危険警告情報として生成して表示させた。
【００６５】
図７（ａ）は、実証実験を開始してほどなく直線走行時に三次元重心検知を完了（横転限界高さ「Ｌｍａｘ」及び重心高さ「Ｌ」の算出）させ、データ処理装置２０として機能するパソコンによって、外力「ｑ」、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」及び幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」を算出した出力例である。また、図７（ｂ）は、曲路を進行して車両１が横Ｇを受けている最中に外力「ｑ」を計測して、事前に直線走行中に3次元重心検知を完了させて得た「Ｌ」と「Ｌｍａｘ」を用いて、データ処理装置２０として機能するパソコンによって、外力「ｑ」、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」及び幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」を算出した出力列が示されている。
【００６６】
図７（ａ）では、直線走行時であるので、外力「ｑ」を示す矢印はほぼゼロを示している。また、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」の矢印及び幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」の矢印に対して外力「ｑ」を示す矢印は、十分に離れた位置にあり、横転危険がないことを、走行中にリアルタイムに確認できる。
【００６７】
図７（ｂ）では、曲路を進行して車両１が横Ｇを受けているため、外力「ｑ」を示す矢印が明らかに上昇している。またこの場合でも、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」の矢印及び幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」の矢印に対して外力「ｑ」を示す矢印は、まだ十分に離れた位置にあり、横転危険がないことを、走行中にリアルタイムに確認できる。このように、本発明の横転危険警告情報を運転者がリアルタイムに知り得ることにより、例えば、積載状態不明の貨物輸送においても、適宜な安全運転が可能になる。
【００６８】
図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」の矢印がほぼ不変であることが分かる。これは、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」が〔数１０〕に示した復原力エネルギーに基づく横転限界であることに起因する。車両１において、車体に異常なく積載量にも変化がなければ、復原力は走行中一定である。従って、復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」の算出はリアルタイムで行う必要はなく、車両１の走行開始時や所定間隔毎に行えば良い。
【００６９】
図８に示すグラフは、実証実験の結果を用いて、〔数１４〕に解が存在することを示したものである。図８では、横軸に「ｑ」を取り、縦軸に〔数１４〕の右辺に「ｑ」を代入した結果を示したものである。図８の曲線が横軸（縦軸＝0）と交わる位置の横軸の値、つまり、０．２５５付近が幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」の値である。
【００７０】
以上説明したように、第１及び第２の実施の形態は、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（タイヤ３、サスペンション４）によって支持されている車両１に設置され、前記車両１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、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である第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回転方向物理量検出手段である角速度センサ１２と、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限界指標演算手段（演算部２１）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、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するリアルタイム指標演算手段（演算部２１）と、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する報知部２４とを備えている。
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。
【００７１】
また、第１の実施の形態では、限界指標演算手段（演算部２１）は、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が左右方向に働き、車両１が左右方向に横転に至ってしまう際の車体の角度「θ」を示す復原力喪失横転限界角度「θｍａｘ」を限界指標として算出するように構成されている。
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。
【００７２】
また、第１の実施の形態では、限界指標演算手段（演算部２１）は、ばね構造体（タイヤ３、サスペンション４）の復原力を超える車体の左右方向に加わる外力「ｑ」を示す復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」を限界指標として算出するように構成されている。
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。
【００７３】
また、第２の実施の形態では、限界指標演算手段（演算部２１）は、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、車両１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「ｑφｍａｘ」を限界指標として算出するように構成されている。
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。
【００７４】
（第３の実施の形態）
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。
【００７５】
限界条件の算出方法について説明する。
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。
【００７６】
【数１５】
2015169453.tif 000017
【００７７】
ここで、図１０からＲ＝Ｈ／２ｓｉｎβであるため、水平方向偏向角「β」と、走行速度「Ｖ」と、外力「ｑ」との関係は、次式によって表される。
【００７８】
【数１６】
2015169453.tif 000018
【００７９】
重力加速度「ｇ」とホイルベース「Ｈ」とは定数であるため、〔数１６〕に復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」を代入することで、横転に至る水平方向偏向角「β」と走行速度「Ｖ」との関係が次式で表される。
【００８０】
【数１７】
2015169453.tif 000019
【００８１】
すなわち、〔数１７〕は走行速度「Ｖ」と水平方向偏向角「β」との横転限界の関係式であり、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）との組み合わせを示す限界条件である。〔数１７〕において走行速度「Ｖ」が決まると、横転に至る限界の水平方向偏向角「βｍａｘ」が、水平方向偏向角「β」が決まると、横転に至る限界の走行速度「Ｖｍａｘ」がそれぞれ決定されることになる。
【００８２】
演算部２１ａは、図１１に示すように、限界条件である〔数１７〕と車両１から受信した走行情報とをプロットしたグラフを横転危険警告情報として生成し、報知部２４から出力する。図１１において、横軸は水平方向偏向角「β」であり、縦軸は走行速度「Ｖ」である。図１１に示されるとおり、〔数１７〕は走行速度「Ｖ」の上昇とともに、水平方向偏向角「β」の範囲（安全なハンドルさばき範囲）が急速に減少する。そして、走行速度「Ｖ」が速くなると、わずかなハンドルさばきでも、すぐに横転につながることが分かる。これは、横転事故を起こしたドライバーの証言とも一致する。
【００８３】
図１１（ａ）は、車両１から走行速度「Ｖ」を走行情報として受信した場合の出力例である。受信した走行速度「Ｖ」を示す横ラインＸがグラフに表示され、横ラインＸと〔数１７〕との交点によって横転に至る限界の水平方向偏向角「βｍａｘ」が運転者に通知される。また、図１１（ｂ）は、車両１から水平方向偏向角「β」を走行情報として受信した場合の出力例である。受信した水平方向偏向角「β」を示す縦ラインＹがグラフに表示され、縦ラインＹと〔数１７〕との交点によって横転に至る限界の走行速度「Ｖｍａｘ」が運転者に通知される。
【００８４】
さらに、図１１（ｃ）は、車両１から走行速度「Ｖ」及び水平方向偏向角「β」を走行情報として受信した場合の出力例である。受信した走行速度「Ｖ」を示す横ラインＸと受信した水平方向偏向角「β」を示す縦ラインＹとがグラフに表示され、横ラインＸと〔数１７〕との交点によって横転に至る限界の水平方向偏向角「βｍａｘ」が運転者に通知されると共に、縦ラインＹと〔数１７〕との交点によって横転に至る限界の走行速度「Ｖｍａｘ」が運転者に通知される。従って、運転手は、現在の走行速度「Ｖ」と限界の走行速度「Ｖｍａｘ」とを比較することができると共に、水平方向偏向角「β」と限界の水平方向偏向角「βｍａｘ」とを比較することができ、横転危険度を確実に判断することができる。例えば、図１１（ｃ）に示す状態では、アクセルを踏み込んで走行速度「Ｖ」を上昇させたり、よりハンドルを回して水平方向偏向角「β」を大きくしたりすると、横転してしまうことを理解され、横転を未然に防止することが可能になる。
【００８５】
なお、第３の実施形態では、〔数１６〕に復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」を代入することで、横転に至る水平方向偏向角「β」と走行速度「Ｖ」との関係式を求めるように構成したが、〔数１６〕に幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」を代入して横転に至る水平方向偏向角「β」と走行速度「Ｖ」との関係式を求めても良い。また、〔数１６〕に復原力喪失横転限界外力「ｑｍａｘ」を代入した関係式と、〔数１６〕に幾何学構造上横転限界外力「ｑφｍａｘ」を代入した関係式とを共に求めても良い。
【００８６】
また、第３の実施の形態では、限界条件と走行情報とを横転危険警告情報として報知部２４から出力させるように構成したが、限界条件と走行情報との比較結果を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたり、走行情報が限界条件に近づきすぎたことを知らせる警報を横転危険警告情報として報知部２４から出力させたりしても良い。
【００８７】
以上説明したように、第３の実施の形態は、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（タイヤ３、サスペンション４）によって支持されている車両１に設置され、前記車両１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、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である第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回転方向物理量検出手段である角速度センサ１２と、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する限界条件演算手段（演算部２１）と、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）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（受信部２５）と、限界条件と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部２４とを備えている。
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。
【００８８】
（第４の実施の形態）
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。
【００８９】
第４の実施の形態の横転危険警告装置は、第１の実施の形態と同様の外力検出器１０と、データ処理装置２０とを備えて、船等の浮体構造物に搭載され、船泊等の浮体構造物の転覆（横転）の危険性を知らせる横転危険警告情報を生成する。
【００９０】
図１２を参照すると、外力検出器１０の船舶７に取り付けは、船舶７の中心線を基準にして行われる。なお、船舶７の中心線は、船舶７の重心Ｇが位置する前後方向の仮想軸である。第１の加速度センサ１１は、船舶７の上下方向の縦揺れ（揺動）を検出するように感度軸が調整され、船舶７の上下方向の往復運動を検出する上下方向物理量検出手段として機能する。また、角速度センサ１２は、船舶７の中心軸を中心としたロール方向の横揺れ（揺動）を検出するように感度軸が調整され、船舶の中心軸を中心としたロール方向の単振子運動を検出する回転方向物理量検出手段として機能する。第２の加速度センサ１３は、左右方向（図１２に示すＸ軸方向）の加速度、すなわち船舶７の中心軸に対して直交する左右方向の外力を検出するように感度軸が調整され、船舶７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して機能する。
【００９１】
本出願人がＰＣＴ/ＪＰ２０１３/０６３６４７号によって提案した転覆危険度算出システムによると、浮体構造物である船舶７が大傾斜に至る場合でのメタセンタＭ、重心Ｇ、浮心Ｂ、動揺中心軸Ｏ及びＧＺの関係は、図１３に示すようになる。なお、図１３において、（ａ）の船舶７は横揺れ傾斜角がゼロの状態を、（ｂ）の船舶７は横揺れ傾斜角θで傾斜した状態を、（ｃ）の船舶７は横揺れ傾斜角θｍａｘでさらに傾斜した状態をそれぞれ示している。
【００９２】
図１３によると、水面上に浮かぶ船舶７等の浮体構造物は、左右の揺動の中央に位置するときに復原力が最も高くなり、横方向にずれてゆくほど復原力を失い、横揺れ傾斜角θｍａｘになった時にすべての復原力が失われる。換言すると、左右の揺動の中央から船体が横揺れ傾斜角θｍａｘになるまで水平移動するエネルギーは、船舶７の重心を動揺半径「Ｌ」から転覆限界動揺半径「Ｌｍａｘ」までまで持ち上げる位置エネルギーに等しいことになる。ここで、「ｘ」を左右の揺動の中央から船舶７が移動した水平距離とする。船舶７が横風や横波を受けたり、舵を切り回頭運動に入ったりすると、船舶７には横加速度（横Ｇ）がかかる。これを図１２に示す「ｑ」（重力比）で表すと、船体の水平方向の移動エネルギー「ｍｑｇｘ」となる。また、船舶７が動揺半径「Ｌ」に対して角度を「θ」だけ変化させる回転運動エネルギーは、例えば浮力から受ける水平方向への復原モーメントを角度で積分することによって得られる次式となる。ここで、「Ｖ’」は、重心の左右の揺動の固有周波数（ロール周波数）である。
【００９３】
【数１８】
2015169453.tif 000020
【００９４】
この回転運動エネルギーと水平方向の移動エネルギーとは等しいため、次式が得られる。
【００９５】
【数１９】
2015169453.tif 000021
【００９６】
ここで、図１３からｔａｎθ＝ｘ／Ｌであるため、〔数１８〕から次式が得られ、第２の加速度センサ１３により左右方向の外力である「ｑ」が得られれば、「θ」も得られることになる。
【００９７】
【数２０】
2015169453.tif 000022
【００９８】
ここで、「θ」＝「θｍａｘ」のとき、「ｑ」＝「ｑｍａｘ」（転覆に至る左右方向の外力）であるため、〔数２０〕から次式が得られる。
【００９９】
【数２１】
2015169453.tif 000023
【０１００】
さらに、図１３から「ｔａｎθｍａｘ」＝「ｂ／２Ｌ」であるため、〔数２１〕から次式が得られる。
【０１０１】
【数２２】
2015169453.tif 000024
【０１０２】
以上から、〔数２２〕から「ｑｍａｘ」を求め、第２の加速度センサ１３により左右方向の外力である「ｑ」が得て常時両者を比較することで、船舶７への横風や横波あるいは操舵による回頭時の転覆危険性をリアルタイムに評価できる。また、〔数２１〕から「θｍａｘ」を求めると共に、〔数２１〕からリアルタイムに「θ」を得て、「θｍａｘ」と「θ」をかくして同様の評価を行っても良い。
【０１０３】
なお、ＰＣＴ/ＪＰ２０１３/０６３６４７号でも、転覆危険性を論じているが、その方法は、波長＝「２ｂ」となるときの波高から想定される船体傾斜角について評価である。これに対して第４の実施の形態に示す本願発明では、横風による転覆や操舵回頭時の転覆危険性や、波長＝「２ｂ」とならない波長や波高の横波での転覆危険性をリアルタイムで判断することができる。
【０１０４】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【符号の説明】
【０１０５】
１  車両
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
【図１】
2015169453.tif 000025
【図２】
2015169453.tif 000026
【図３】
2015169453.tif 000027
【図４】
2015169453.tif 000028
【図５】
2015169453.tif 000029
【図６】
2015169453.tif 000030
【図７】
2015169453.tif 000031
【図８】
2015169453.tif 000032
【図９】
2015169453.tif 000033
【図１０】
2015169453.tif 000034
【図１１】
2015169453.tif 000035
【図１２】
2015169453.tif 000036
【図１３】
2015169453.tif 000037