(57)【要約】【課題】高価なロードセルを車両に取り付けなくても、走行中の車両重量をリアルタイムに測定し、さらに、走行中における出力駆動力を、車両に搭載した運行管理計においてリアルタイムに算出し、これを時間の経過とともに運行管理計に記録することができるようにした運行管理システムを提供すること。【解決手段】運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計１を車両２に搭載してある運行管理システムにおいて、前記車両に気圧計１２を設けるとともに、前記運行管理計１に前記車両２における燃料噴射時間と車両の出力駆動力とに関する特性データを記憶させておき、この特性データと、前記車両２を路面走行させたときに得られる速度、加速度および路面の勾配と、Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）（但し、Ｆｖｅｈ　；車両の出力駆動力、Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数、Ｖ；車両速度、ｍ；車両重量、θ；道路の勾配）なる式とを用いて、前記運行管理計１において演算を行うことにより、走行中の車両２の重量をリアルタイムに得られるようにした。【選択図】　　　図１
2004046439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計を車両に搭載してある運行管理システムにおいて、前記車両に気圧計を設けるとともに、前記運行管理計に前記車両における燃料噴射時間と車両の出力駆動力とに関する特性データを記憶させておき、この特性データと、前記車両を路面走行させたときに得られる速度、加速度および路面の勾配と、
Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）
（但し、Ｆｖｅｈ　；車両の出力駆動力、Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数、Ｖ；車両速度、ｍ；車両重量、θ；道路の勾配）
なる式とを用いて、前記運行管理計において演算を行うことにより、走行中の車両の重量をリアルタイムに得られるようにしたことを特徴とする運行管理システム。
【請求項２】
運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計を車両に搭載してある運行管理システムにおいて、前記車両を走行させたときに得られる速度、加速度および路面の勾配と、
Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）　　　　　　　　　（但し、Ｆｖｅｈ　；車両の出力駆動力、Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数、Ｖ；車両速度、ｍ；車両重量、θ；道路の勾配）
なる式とを用いて前記運行管理計において演算を行うことにより、走行中の車両の出力駆動力を前記運行管理計においてリアルタイムに算出し、これを時間の経過とともに運行管理計に記録することを特徴とする運行管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、運行管理システムに関し、より詳しくは、運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計を車両に搭載してある運行管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題意識が高まっており、自動車などの車両の燃料消費量に現れる運転の経済性を向上させることが課題となっている。このため、車両の乗務員（運転者）は、経済運転を実施するための適切な運転技術を習得することが望ましい。すなわち、乗務員に対しては、経済運転を心掛けるように注意が喚起され、これに応じた良心的な乗務員はアイドリングストップを励行し、急加速（または急発進）、急減速を避けている。また、これに関連して、車両を用いた業務（運送業など）の事業者の中には、乗務員に燃料消費を低減するような運転技術を習得するように指導するところもある。
【０００３】
ところで、近時、例えば運送業などにおいて用いる車両（商用車）の運行状態を把握するものとして、車両に運行管理計を搭載し、この運行管理計に、走行速度や走行距離、時間といった走行データと、例えば、「積込」、「荷卸」、「手待」、「休憩」などといった一日に発生する作業内容を表す運行管理データとを時系列的に記録するようにした運行管理システムが実用化されるに至っている。
【０００４】
上記運行管理システムによれば、走行速度や走行距離、時間といった走行データからその車両における走行状態を概略的に把握することができ、これに基づいて走行状態（運転状態）を評価することができるが、省エネのための運転評価を行うためには、上記例示した走行データのみでは不十分で、自動車など車両が走行に必要とする駆動力（以下、出力駆動力Ｆｖｅｈ　という）をリアルタイムに測定し、この測定結果に基づいて前記省エネのための運転評価（以下、単に運転評価という）を行うことが好ましい。
【０００５】
ところで、前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　は、一般に、下記（１）式で求められる。
Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）　　　　……（１）
ここで、
Ｆｖｅｈ　；出力駆動力
Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数
Ｖ；車両速度（車速）、
ｍ；車両重量
θ；道路の勾配
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記（１）式から理解されるように、走行中における出力駆動力Ｆｖｅｈ　を求めるには、走行中の車両重量を求める必要がある。しかし、例えば貨物の運送や配送に用いられる車両においては、一日の走行中における車両重量（車両自体の重量＋貨物重量）は、常に一定ではなく、貨物の「積込」や「荷卸」の都度、増減するが、従来の運行管理システムによっても、このような貨物重量を直接測定する手段を備えてないため、前記車両重量を走行中にリアルタイムに把握することはできなかった。
【０００７】
これに対して、車両にロードセルを設け、走行中においても車両重量をリアルタイムに把握することが考えられるが、このロードセルは高価であり、その車両における装着箇所に制約があるとともに、増幅器など付属の部品を要し、しかも、車両一台について４つ設ける必要があるなど、ロードセルを用いて車両重量をリアルタイムに測定する手法は得策ではない。
【０００８】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その第１の目的は、高価なロードセルを車両に取り付けなくても、走行中の車両重量をリアルタイムに測定することができる運行管理システムを提供することであり、第２の目的は、走行中における出力駆動力を、車両に搭載した運行管理計においてリアルタイムに算出し、これを時間の経過とともに運行管理計に記録することができるようにした運行管理システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、第１の発明では、運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計を車両に搭載してある運行管理システムにおいて、前記車両に気圧計を設けるとともに、前記運行管理計に前記車両における燃料噴射時間と車両の出力駆動力とに関する特性データを記憶させておき、この特性データと、前記車両を路面走行させたときに得られる速度、加速度および路面の勾配と、
Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）
（但し、Ｆｖｅｈ　；出力駆動力、Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数、Ｖ；車両速度、ｍ；車両重量、θ；道路の勾配）
なる式とを用いて、前記運行管理計において演算を行うことにより、走行中の車両の重量をリアルタイムに得られるようにしている（請求項１）。
【００１０】
上記運行管理システムによれば、ロードセルのような高価な計測器を用いることなく、走行中の車両の重量を簡単に求めることができる。
【００１１】
また、上記第２の目的を達成するため、第２の発明では、運行管理に必要な車速等のデータを時間とともに記録する運行管理計を車両に搭載してある運行管理システムにおいて、前記車両を走行させたときに得られる速度、加速度および路面の勾配と、
Ｆｖｅｈ　＝Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　＋ｍ（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）
（但し、Ｆｖｅｈ　；出力駆動力、Ａ，Ｂ，Ｃ；車両固有の定数、Ｖ；車両速度、ｍ；車両重量、θ；道路の勾配）
なる式とを用いて前記運行管理計において演算を行うことにより、走行中の車両の出力駆動力を前記運行管理計においてリアルタイムに算出し、これを時間の経過とともに運行管理計に記録するようにしている（請求項２）。
【００１２】
上記運行管理システムによれば、走行中における出力駆動力Ｆｖｅｈ　を簡単に求めることができる。そして、この出力駆動力の時間的変化から、車両の走行状態を的確に把握することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。まず、図１は、この発明の運行管理システムの全体構成の一例を概略的に示す図である。この図において、１は車両としてのトラック２の運転席近傍に設けられる運行管理計である。この運行管理計１は、図２に示すように、ＣＰＵ３、ＲＯＭ４、ＲＡＭ５、時計回路６、電源回路７、インタフェース８などよりなり、エンジン回転数センサ９、速度センサ１０、吸入空気量センサ（例えばエアロフローメータ）１１などトラック２に本来装備されている各種のセンサからの出力信号や、トラック２の適宜の位置に設けられる気圧計１２からの出力信号のほか、登録ターミナルなど適宜の入力手段１３によって入力される作業項目情報が、運行管理計１に着脱自在に装着される記録媒体としてのメモリカード１４に時間の経過とともに記録するように構成されている。
【００１４】
そして、図１において、１５は例えば運送会社の事務所で、この事務所１５には、データ処理装置としてのコンピュータ（例えばパソコン）１６が設けられている。このコンピュータ１６は、コンピュータ本体１７、入力キーボードなどの入力装置１８、カラー表示できるディスプレイ１９やカラー出力できるプリンタ２０などよりなる。そして、このコンピュータ１６には、メモリカード１４に記録されたデータを読み取るための読取装置２１が接続されている。コンピュータ１６は、読取装置２１から受け取ったデータをもとに各用途にマッチした運転日報、車両管理帳票などを作成し、その結果をディスプレイ１９に表示したり、プリンタ２０によって出力したり、メモリに保存することができる。
【００１５】
さらに、図１において、２２はトラック２の運転席近傍に設けられるアラーム装置で、運行管理計１からの信号に基づいて、ブザーまたはメッセージなどの音声によるアラームを発したり、表示灯の点滅によるアラームを発するように構成されている。
【００１６】
次に、上記構成の運行管理システムの作動について、図３〜５を参照しながら説明する。まず、トラック２の重量を、その走行中に測定する手法について説明すると、この発明による運行管理システムにおいては、前記重量を、出力駆動力Ｆｖｅｈ　を求めるための（１）式を用いてトラック２の重量（総重量）を走行中においてリアルタイムに求めるようにしている。
【００１７】
（１）まず、予め車両重量が既知であるトラック２を空（積み荷無し）の状態で、進行方向において勾配がない平坦な路面上を風速が２ｍ／ｓｅｃ以下の無風時またはこれに近い状態のときに走行させ、燃料噴射時間を種々変化させたときのトラック２の車速を採取する。この車速は、トラック２の速度センサ９によって計測される。
【００１８】
そして、燃料噴射時間は、次のようにして求めることができる。すなわち、一般に、トラックなどの車両における燃料噴射は、エンジン１回転につき１噴射の同期噴射によって行われるものが多く、燃料噴射時間（同期噴射時間）は、下記（２）式で与えられる。
同期噴射時間＝（基本噴射時間）×（補正係数）＋（電圧補正噴射時間）　　……（２）
ここで、基本噴射時間は、エンジンの吸入空気量をエンジン回転数で割り算することにより、１噴射あたりの空気量に換算し、これに対して理論空気燃料比となるような燃料噴射量に相当する噴射時間として求められるもので、下記（３）式で表される。
基本噴射時間＝（定数）×（吸入空気量）／（エンジン回転数）　……（３）
また、電圧補正噴射時間は、バッテリ電圧によりインジェクタの応答時間が変化するため、これを補正するものであり、例えば図３に示すような特性を示す。
【００１９】
そして、前記吸入空気量は吸入空気量センサ１１によって検出され、エンジン回転数は、エンジン回転数センサ１０によって検出されるので、これらの検出出力を運行管理計１に入力して前記（３）式を用いて演算を行い、前記電圧補正噴射時間特性を用いて前記（２）式を用いて演算を行うことにより、燃料噴射時間ｔを求めることができる。
【００２０】
上述のようにして、燃料噴射時間とその時の車速とが１対１で対応した複数のデータ対が得られる。このデータ対は、できるだけ多く集めることが、データの平均化を行う上で好ましい。
【００２１】
（２）次に、前記（１）において得られた燃料噴射時間ｔと車速Ｖとの相関を表すデータ対を用いて、前記（１）式によって、出力駆動力Ｆｖｅｈ　を求める。つまり、（１）式において、係数Ａ，Ｂ，Ｃは車両（この場合はトラック２）によって定まる定数であり、Ｖ（車速）、ｍ（車両重量）は既知であり、また、ｄＶ／ｄｔは、Ｖを時間で微分することにより得られ、ｓｉｎθは、路面が平坦であることにより０であるから、これらの値を（１）式に代入することにより、各車速Ｖに対応する出力駆動力Ｆｖｅｈ　が得られ、燃料噴射時間ｔと出力駆動力Ｆｖｅｈ　に関する特性データが得られる。この特性データは、例えば図４に示すように、出力駆動力Ｆｖｅｈ　が燃料噴射時間ｔにほぼ比例する関係として得られる。
【００２２】
（３）そして、トラック２を路面走行させたときにおけるトラック２の総重量（車両自体の重量＋積み荷の重量）を求めるには、前記（１）式を用いて、次のようにする。
【００２３】
（３−Ａ）すなわち、トラック２を路面走行させ、ある時刻における燃料噴射時間ｔから、前記図４に示した燃料噴射時間と車両の出力駆動力とに関する特性データを用いることにより、前記ある時刻における出力駆動力Ｆｖｅｈ　が求められる。つまり、トラック２の走行中に、トラック２の出力駆動力Ｆｖｅｈ　をリアルタイムで求めることができる。
【００２４】
（３−Ｂ）前記（１）式は、
ｍ＝〔Ｆｖｅｈ　−（Ａ＋ＢＶ＋ＣＶ２　）〕／（ｄＶ／ｄｔ＋ｓｉｎθ）　　　　……（４）
と変形することができる。
ここで、前記ある時刻において燃料噴射時間ｔで燃料を噴射したときの車速Ｖは速度センサ１０によって得られるとともに、この車速Ｖを時間で微分することによりｄＶ／ｄｔが得られる。また、トラック２には気圧計１２が搭載されており、この気圧計１２の出力を運行管理計１において適宜処理することにより、路面の進行方向への傾きθを得ることができる。したがって、前記（４）式に、トラック２によって定められる係数Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｖ（車速）、ｄＶ／ｄｔ、ｓｉｎθの値を代入することにより、トラック２の総重量が得られ、この総重量からトラック２自体の重量を引き算することにより、積み荷の重量を求めることができる。つまり、トラック２の走行中に、トラック２の総重量および積み荷の重量をリアルタイムで求めることができる。
【００２５】
上述のように、トラック２の走行中に、当該トラック２の出力駆動力Ｆｖｅｈ　およびトラック２に積載されている積み荷の重量をリアルタイムに求めることができ、例えば、図５において符号４１，４２，４３で示すように時間的に変化するが、同じ速度で走行しても、車両総重量が大きいものほど、図中の符号４２で示すように、出力駆動力Ｆｖｅｈ　の変化が激しく、前記車両総重量が小さくなれば、出力駆動力Ｆｖｅｈ　の変化も小さい。
【００２６】
そして、この出力駆動力Ｆｖｅｈ　は、トラック２を走行させるために要するエネルギーであり、この出力駆動力Ｆｖｅｈ　の動向に基づいてトラック２を走行させる際に無駄なエネルギーを費やしていないか否かを判断することができ、必要以上に加速したり、減速したりしているか否かを判別することができる。例えば、前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　の時間的変化（時間による微分値）が標準値（設定値）以下であるときは、その走行状態は、好ましいエネルギー消費の状態であり、アクセルやブレーキ操作が好ましい状態で行われていると判断される。逆に、前記時間的変化が、設定値を超えているときは、その走行状態は、必要以上のエネルギーが消費されていると判断され、このようなときには、アラーム装置２２からブザーやメッセージによってアラームが発せられたり、ランプの点滅表示によるアラームが行われる。勿論、これら両者によるアラームが同時に発せられるようにしてあってもよい。
【００２７】
上述のように、この発明によれば、トラック２の走行中に、出力駆動力Ｆｖｅｈ　がリアルタイムに得られ、その時間的変化を設定値と比較することにより、当該トラック２の走行状態が好ましいエネルギー消費状態の下で行われているか否かが判断され、走行状態が好ましいエネルギー消費状態の下で行われていないときは、乗務員に対して適宜アラームが発せられ、乗務員に対する省エネ走行に対する注意が喚起される。
【００２８】
そして、前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　の経時的変化は、トラック２の車両総重量および積み荷の重量の変化とともに、運行管理計１において、メモリカード１４に記録されるようにしてある。したがって、一日の業務終了後、前記メモリカード１４を事務所１５内の読取装置２１にかけることにより、一日に発生した作業内容を表す運行管理データとともに前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　等のデータが読み取られ、パソコン１６に入力される。そして、パソコン１６において、所定の処理が行われることにより、運転日報、車両管理帳票などが作成されるとともに、前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　等の経時的変化を表すデータも作成され、このデータはパソコン１６内にメモリされるとともに、プリンタ２０を介して出力される。
【００２９】
前記出力駆動力Ｆｖｅｈ　等の経時的変化を表すデータは、必要により出力されて、運行管理者による乗務員の運転指導等の資料として供することができ、この運転指導等においても、乗務員等に対して省エネ走行に対する注意を喚起することができる。
【００３０】
この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば、ピトー管等の風速計を用いて、車両に対する風の影響を補正すれば、出力駆動力Ｆｖｅｈ　をより正確に求めることができる。また、燃料噴射時間ｔをトラック２のエンジン制御用のコンピュータにおいて求め、これを運行管理計１に入力するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、上記運行管理システムにおいて、例えば、ＧＰＳによる位置データと積み荷重量のデータとを組み合わせることにより、例えば積み荷や廃棄物などの積み下ろしを無人で管理することが可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、高価なロードセルを車両に取り付けなくても、走行中の車両重量をリアルタイムに測定するすることができる。
【００３３】
そして、第２の発明によれば、走行中における出力駆動力を、車両に搭載した運行管理計においてリアルタイムに算出し、これを時間の経過とともに運行管理計に記録することができ、走行中における出力駆動力を簡単に求めることができる。そして、この出力駆動力の時間的変化から、車両の走行状態を的確に把握することができ、車両の走行中においては、所定のアラームを発して、当該車両の乗務員に省エネ運転のための注意を直接喚起することができる。また、前記出力駆動力の時間的変化のデータを出力し、これを乗務員等に対する省エネ運転のための教育等に用いることができ、省エネに対する意識を向上させる等の有効に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の運行管理システムの全体構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】運行管理計の構成の一例を概略的に示す図である。
【図３】電圧補正噴射特性の一例を示す図である。
【図４】燃料噴射時間と車両の出力駆動力とに関する特性データの一例を示す図である。
【図５】出力駆動力の時間的変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…運行管理計、２…車両、１２…気圧計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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