(57)【要約】【課題】車両の荷台フロアの振動だけでなく、荷台上の積荷の振動状態も考慮した荷台振動判定装置を提供する。【解決手段】センサ(11)により検出された車両(100)の荷台(120)の上下加速度と、センサ(12)により検出された該荷台(120)上の積荷(200)の上下加速度との間の周波数伝達関数を算出すると共に該伝達関数のピーク値の頻度分布マップを生成して、所定割合を占める周波数帯を特定し、該周波数帯を用いて該出力信号のいずれか一方をバンドパスフィルタ処理した値が閾値を越えたとき警報信号を出力する。【選択図】図１
2007320406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の荷台の上下加速度を検出する第1の加速度センサと、
該荷台に積載された積荷の上下加速度を検出する第2の加速度センサと、
該第1及び第2の加速度センサで検出された加速度間の周波数伝達関数を算出すると共に該伝達関数のピーク値の頻度分布マップを生成して、所定割合を占める周波数帯を特定し、該周波数帯を用いて両加速度のいずれか一方をバンドパスフィルタ処理した値が閾値を越えたとき警報信号を出力するコントロールユニットと、
を備えたことを特徴とする車両の荷台振動判定装置。
【請求項２】
請求項１において、
該第1及び第2の加速度センサが、該荷台の後部に設置されていること特徴とした車両の荷台振動判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の荷台振動判定装置に関し、特に積荷の傷み予防のための車両の荷台振動を判定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の運転操作や積荷状態などから生じる、車両バランスの崩れ以前の輸送荷物の傷みの問題として、近年の輸送業者の企業化、小口配送化、又は専門輸送化に伴って、デリケートな積荷を輸送したい時代のニーズに合わせた積荷を扱うため、それまで経験豊かなドライバしか持ち得なかった運転方法や情報を共有化し、ドライバ自身が客観的にモニタし予測することができるシステムが知られている（例えば、特許文献1参照。）。
【０００３】
このシステムは、荷台における振動検出部、振動解析部、モニタリング部、そして記録部を有しており、荷台で生じている振動を振動検出部で検出し、振動解析部で規定の時間間隔毎に時間平均して直前の値と比較し、その結果をモニタリング部が常にドライバに提示すると共に、その平均振動値の変化が所定範囲を超えた時に警報を発する装置を備えている。それらの情報は、車速、シフト操作、走行時刻、走行距離などの運行情報を記録するデジタル式タコグラフ等と一緒に記録部に記録され、運行情報に基づいた荷台の振動データベースが構築できる。またGPSの位置情報などと一緒に記録部に記録され、荷台振動と関連した過去の運行情報に基づいて、荷台振動発生の可能性が高い走路部分に車両が接近したことを事前に予告できるようにしている。
【０００４】
このように、荷台に振動を発生させる原因となる車両の荷台の情報を運転者に知らせることにより、運転操作を制御するためのフィードバック情報を提示するシステムがある一方、荷台自体における特定周波数成分の振動伝達率を低減する輸送用除振装置（例えば、特許文献2参照。）や、エアサスペンションのように荷台に伝わる振動を低減する装置もある。
【特許文献１】特開2006-001292号公報
【特許文献２】特開平2-262438号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
荷台の入力振動は、路面からタイヤ、サスペンション、及び車両フレームを通じて荷台に伝わることから、走行路面や走行速度により、荷台で生じる振動現象の振動レベルや周波数特性は大きく左右されることから、或る時間間隔で捉えた振動レベルは時々刻々変化しバラツキがある。それゆえ、同じ車両で走行していても、走行路面、走行速度、及びそれらの組み合わせによって発生する振動レベルが大きく異なることがある。また、このような荷台の振動は、荷台に積まれる積荷の重量によっても異なることは既に知られている。
【０００６】
今日の荷傷み防止の問題は、デリケートな積荷を運びたい、そして運ぶ積荷のロスをできるだけ削減したいという要求により、運ばれる積荷全体に荷傷み防止をできることが求められている。
【０００７】
しかしながら、荷台の振動を検知しそれをドライバにフィードバックする上記の特許文献1については、荷台の振動をフィードバックしているため、積荷の種類、重量や状態によって生じる、積荷本来の振動状況を把握できない。そのため、傷みを引き起こさないレベルで警告を促す設定や運転動作は、運転者の学習経験に頼らなければならなかった。そして、運転者が走行路面や走行速度などを積荷の種類によって学習経験したとしても、荷台の振動レベルを参照しているため、積まれた積荷自体の状況を考慮した防止策が容易にできなかった。
【０００８】
また、エアサスペンションや、上記の特許文献2のように荷台自体に特定周波数成分の振動伝達率を低減する輸送用除振装置を設けた場合には、平均的に荷台の振動のレベルを下げる効果しか得られない。そのため、様々な要因によって引き起こされ、時系列的に大きく変化する振動レベル、すなわち頻度は多くなくても数回の暴露で致命的な傷みを与える可能性のある振動レベルは、特許文献2では積荷全般に渡って防ぐことはできない。
【０００９】
従って、本発明は、車両の荷台フロアの振動だけでなく、荷台上の積荷の振動状態も考慮した荷台振動判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
トラックなどの荷台の積荷に発生する振動は、これら様々な要因の組み合わせにより発生するが、トラックの荷台フロアで発生する振動は、図8(1)にΔt時間毎の時系列で示すように、荷台前部よりも荷台後部の方が、レベルが大きいことは知られている。
【００１１】
一方、荷台上に段積みされた積荷で発生する振動は、荷台フロアから、積荷の下段→中段→上段へと伝わる。そして積荷固有の共振周波数帯において、図8（2）に示すように、積荷の上段に行くほど共振周波数の振動が大きく増幅し、共振周波数以外の領域では減衰するという特性を有する。図示のように、下段の積荷は荷台フロアの振動レベルよりも大きくなることは稀であること、そして上段の積荷は荷台フロアや積荷下段の振動レベルと異なり、多くの時系においてそれら荷台フロアや下段積荷の振動レベルよりも大きいことが分かる。
【００１２】
本発明者は、図8(2)に示したとおり、実験により、荷台フロアで発生した振動が荷台の下部から上部へと伝わること、積荷最下段部では荷台フロアの振動よりも大きくなることが稀であること、積荷上段では下段や荷台フロアよりも大きな振動が発生し易いことを見い出した。
【００１３】
そこで、上記の目的を達成するため、本発明に係る車両の荷台振動判定装置は、車両の荷台の上下加速度を検出する第1の加速度センサと、該荷台に積載された積荷の上下加速度を検出する第2の加速度センサと、該第1及び第2の加速度センサで検出された加速度間の周波数伝達関数を算出すると共に該伝達関数のピーク値の頻度分布マップを生成して、所定割合を占める周波数帯を特定し、該周波数帯を用いて両加速度のいずれか一方をバンドパスフィルタ処理した値が閾値を越えたとき警報信号を出力するコントロールユニットと、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明では、第1の加速度センサによって検出された車両の荷台の上下加速度と、第2の加速度センサによって検出された該荷台に積載された積荷の上下加速度との間の周波数伝達関数を算出する。そして、コントロールユニットは、この算出した伝達関数のピーク値を記録し、その頻度分布マップを生成する。そして、コントロールユニットは、このピーク値の頻度分布マップにおいて所定の割合を占める周波数帯を特定し、この特定した周波数帯をバンドパス帯として第1の加速度センサ又は第2の加速度センサによって検出された上下加速度をフィルタ処理し、これによって求められた値が閾値を越えたとき、警報信号を出力する。
【００１５】
また、上記の第1及び第2の加速度センサは、該荷台の後部に設置することが好ましい。すなわち、車両後部では振動レベルが大きいことが知られているので、これら車両後部の積荷下段と上段との振動の伝達率を頻度分布情報に用いることで、積荷全体における振動を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
路面形状、車両速度、運転手の運転技術、積荷の中身、その状態、積載のされ方等により、荷台振動の大きさやその周波数特性は変化するが、本発明では、振動として抽出すべき周波数帯を適宜荷台の振動に対応したものに変更できるようにしたことから、適切な振動判定が可能となる。特に、荷崩れだけでなく、生鮮類等を運搬する場合に影響がある微小な振動についても、精度よく振動を検出することができる。
【００１７】
また、本発明では、時代のニーズに合わせて、トラックの荷台に積まれる積荷全体の傷み防止を考慮し、運転中のドライバに積荷状況や、走行環境・走行状況・運転状況によって荷台に生じる振動を客観的に知らせる手段としてだけでなく、最小限の検出個所により、積荷の傷みを引き起こす振動を的確に検出でき、積荷の傷みの予測精度を向上させることができる。
【００１８】
また本発明は、積荷の振動状況を最小限の加速度センサを使用してセンシングすることにより、コンパクトで低コスト、耐久信頼性の高いシステムを提供することが可能である。
【００１９】
さらに本発明では、積荷を輸送するドライバは、運転時に時々刻々変化する荷台の振動のみならず、積荷本来の振動を的確に捉えて防止策を講じることが可能となる。そして常に積荷状況に応じた、積荷の傷みに関係する振動状況だけをフィードバックして学習することにより、それらの結果を示すインジケータ・モニタや警告などを参照することにより、非経験者であっても、デリケートな積荷を傷めないように運送可能となるため、無駄な減速や気遣いなどによる操作を省き、より的確な運転業務が遂行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図1は、本発明に係る車両の荷台振動判定装置が適用される車両を概略的に示したものである。すなわち、車両100のキャブ110にコントロールユニット2及びこれに接続されたモニタ部3を設ける。また、荷台120には、統計的に加速度が最も大きい傾向にある後部加速度センサ11を設置すると共に、これに合わせて荷台120上の積荷200の最後部の最上段に加速度センサ12を設け、これらのセンサ11及び12をコントロールユニット2に接続している。これらの加速度センサ11及び12は所定時間内の上下方向の加速度（振動加速度）を検出する。
【００２１】
なお、積荷の最後部・最上段のセンサ12は、荷台120に積荷が積まれた作業後に最後部最上段に取り付け、輸送後には積荷を下ろす時に取り外すことになるため、積荷に容易に取り外し可能な形態が必要となる。そのため、積荷に容易に取り外し可能な形態、例えば、Gセンサ以外に、レーザーや超音波、画像処理などで、積荷最後部の動きを検出できる方法であればどのような手段でもかまわない。
【００２２】
また、荷台120上のセンサ11についても、Gセンサだけでなく、レートジャイロ（３軸ジャイロ）や速度計、変位計などでもよく、荷台上下方向の振動状況を把握できる手段であれば、既に他のシステムで使われている例えば加減速状況、角速度などで検出できるようなものであればよい。
【００２３】
図1に示した車両の荷台振動判定装置の制御系統図が図2に示されており、荷台120に設けた加速度センサ11と、積荷最後部最上段に設けた加速度センサ12は、コントロールユニット2における荷台振動判定部23に接続され、この荷台振動判定部23はモニタ部3に接続されている。なお、荷台振動判定部23は、スイッチ21によって電源回路22に接続されるようになっている。
【００２４】
図2に示したコントロールユニット2における荷台振動判定部23の機能ブロック図が図3に示されており、荷台振動判定部23は、FFT解析部23aと伝達関数演算部23bと頻度分布解析部23cと振動演算部23dと振動判定部23eと出力部fを直列接続したものである。この荷台振動判定部23の処理概要が図4に示されており、まず、振動判定に用いる周波数帯F1を特定し（サブルーチンステップS1）、次に、この周波数帯F1を用いて振動判定・警報を行った上（サブルーチンステップS2）、判定終了する（ステップS3）。この内、ステップS1は図3のFFT解析部23aと伝達関数演算部23bと頻度分布解析部23cとで実行され、ステップS2は、振動演算部23dと振動判定部23eとで実行される。なお、判定終了は、例えば以下の事項を確認することで可能である。
・エンジンの停止
・利用者によるスイッチOFF或いは周波数帯F1の再設定のとき
・積荷上に配置された加速度センサ12が再配置されたとき
・スタートから所定時間経過後
上記のステップS1及びS2は、それぞれ図5及び6に具体的に示されているので、以下、図1及び2に示した本発明に係る荷台振動判定装置の動作を図3〜図6を参照して説明する。
【００２５】
周波数帯F1の特定：図5
まず、荷台120上の加速度センサ11から上下加速度αを入力すると共に、積荷200上に設けた加速度センサ12から上下加速度βを入力する（ステップS11）。
【００２６】
この後、加速度α及びβは、FFT解析部23aに送られて、FFT（高速フーリエ変換）が行われ、さらに伝達関数演算部23bに送られて、両者間の伝達関数Znが算出される（ステップS12）。
【００２７】
すなわち、FFT解析部23aでは、加速度センサ11からの所定時間内の上下加速度αをFFT分析して分析結果Xnを求め、同様に加速度センサ12からの所定時間内の加速度βをFFT分析して分析結果Ynを求める。このFFT分析は、例えばトラック走行時の主要な振動レベルである25Hz以下の周波数帯に関して行われる。そして、このようにして求めたFFT分析結果Xn及びYnから両者間の伝達関数（伝達率）Znを求めることになる。
【００２８】
この後、頻度分布解析部23cにおいて、伝達関数演算部23bで算出した伝達関数Znのピーク値を求め（ステップS13）、このピーク値を記録する（ステップS14）。そして、これをN回実行する（ステップS15,S16）。
【００２９】
このようにして求めたN個の伝達関数Zn[ゲイン]が図7(1)に示されている。
【００３０】
頻度分布解析部23cは更に、上記のようにして求めたN個のピーク値に基づく頻度分布マップ（ヒストグラム）を生成する（ステップS17）。この頻度分布マップが図7(2)に示されており、一定の周波数を中心として左右に頻度が減少して行く分布になっている。
【００３１】
この後、頻度分布解析部23cでは更に、同図(2)に示す頻度分布に基づき、所定の割合に収まる周波数帯F1を特定する（ステップS18）。ここで、図示のように、伝達関数ピーク値発生周波数帯の内の90％が属するタイル区間に基づいて所定周波数帯F1を決定する。
【００３２】
すなわち、積荷の傷みを引き起こす要因の高い伝達率の高い周波数帯を確定するため、伝達率ピーク値の頻度分布の例えば90％タイルに当たる周波数帯F1を、積荷の傷みを引き起こす要因の高い周波数帯として確定する。この頻度分布のタイル幅は、すなわち周波数バンド幅を表す。周波数バンド幅を広くすれば傷み防止周波数幅を安全圏に設けることができ、狭めれば傷みに起因する周波数帯をより的確に検出することが可能となることから、周波数バンド幅F1を傷みを防止するためのバンドバスフィルタに用いる。
【００３３】
振動判定・警報：図6
伝達率の高い周波数帯F1が決定された後は、振動演算部23dにおいて、例えば荷台フロア120の振動加速度αのみ、あるいは積荷200の振動加速度βのみのいずれか、どのような走行条件でも常に定常的に振動を検出できる方の加速度をある時間間隔毎に入力する（ステップS21）。そして、振動演算部23dはさらに、所定の時間サンプリングされて得られる加速度データα又はβをFFT解析等の周波数解析を行った後（ステップS22）、所定周波数帯F1をバンドパスフィルタとして加速度α又はβの荷台振動判定値Xを算出する（ステップS23）。
【００３４】
この算出された荷台振動判定値Xは、振動判定部23eにおいて、規定値Ａと比較され（ステップS24）、X＞Aであることが分かった場合、ドライバに視覚や音声などで警報をモニタ部3に与える（ステップS25）。
【００３５】
これにより、積まれた積荷全体の振動現象の中でも、最も振動レベルの大きい部分の入力部とそれを受ける最も振動レベルの大きい出力部を最小限の検出個数で検出して、積荷の傷みを引き起こす現象の中でも最悪の振動レベルを検出することにより、積荷全体の傷み防止という観点から、安全領域の最大値を検出することが可能となる。
【００３６】
そしてGセンサなどから得られた信号は、コントロールユニット部において、運転するドライバの運転動作を阻害しないように簡易的に判断できるような数値やグラフ、図などで視覚的に、あるいは警告音などで聴覚的に簡易に提示できる形に演算される。演算された結果は、モニタ部分において、常に変動状況をモニタできるインジゲーターのようなものであったり、色分けされたグラフのようなものであったり、例えば変化が生じたときや段階に応じて、警報音などで知らせる手段であったりと、ドライバの運転動作や周囲への安全確認を阻害しない方法で提示する。
【００３７】
このように、運転者には、運転に支障をきたさない提示方法により時系列的に変化する結果が常にフィードバックされる。またある一定の時間学習機能を持ち、バンドパスフィルタを設定することにより、検出部分を簡便化することができ、低コスト化が実現可能である。
【００３８】
また、上記の荷台振動情報は、車速、シフト操作、走行時刻、走行距離などの運行情報を記録するデジタル式タコグラフ等と一緒に記録され、運行情報に基づいた荷台の振動データベースが構築できる。さらに、GPSの位置情報などと一緒に記録され、荷台振動と関連した過去の運行情報に基づいて、荷台振動発生の可能性が高い走路部分に車両が接近したことを事前に予告することも可能である。このため、警報を発する場合に、以前学習しておいた記録を元に、速度を落とす、あるいは走行ルートを変更するなど、より積荷のロスを少なくするべく積荷全体を考慮した傷み防止が可能となる。
【００３９】
なお、上記実施例によって本発明は限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る車両の荷台振動判定装置の概略構成例を示した図である。
【図２】本発明に係る車両の荷台振動判定装置の制御系統を示したブロック図である。
【図３】図2に示した荷台振動判定部の機能ブロック図である。
【図４】荷台振動判定部の処理概要を示したフローチャート図である。
【図５】図4に示した荷台振動判定部のサブルーチン(S1)のフローチャート図である。
【図６】図4に示した荷台振動判定部のサブルーチン(S2)のフローチャート図である。
【図７】本発明により2つの加速度センサから伝達関数を求めて所定割合を占める所定周波数帯を求める過程を示したグラフ図である。
【図８】荷台の位置と振動レベルとの関係を示したグラフ図である。
【符号の説明】
【００４１】
100  車両
110  キャブ
120  荷台
200  積荷
2  コントロールユニット
3  モニタ部
11, 12  加速度センサ
21  スイッチ
22  電源回路
23  荷台振動判定部
23a  FFT解析部
23b  伝達関数演算部
23c  頻度分布解析部
23d  振動演算部
23e  振動判定部
23f  出力部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
2007320406.tif 000003
【図２】
2007320406.tif 000004
【図３】
2007320406.tif 000005
【図４】
2007320406.tif 000006
【図５】
2007320406.tif 000007
【図６】
2007320406.tif 000008
【図７】
2007320406.tif 000009
【図８】
2007320406.tif 000010