(57)【要約】【課題】物品が受ける加速度を演算して予測し、当該予測加速度が制限値を超える場合に、運転者に警報を発するようにして、車両の速度を減速させて物品が受ける衝撃を事前に抑制する振動警報装置を提供する。【解決手段】牽引車両１の路面９に近い部分に、トレーラ１１の進行方向前方の路面９上の段差の有無と、段差の程度（値）を検知する路面検知手段４を備える。この路面検知手段４は、例えば、マイクロ波、或いは超音波を路面９に放射して、その反射波を検知するセンサで構成される。また、前輪５には、無回転ホイールキャップに牽引車両１の前輪５が受けている振動を検知する前輪振動検知手段５ａを備える。更に、荷台６に積載された物品７には、物品７が現在受けている加速度を検知する加速度検知手段８を適所に設置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を積載した車両が道路を走行する際に、該道路の状況の変化に応じて該物品に加わる加速度の変化を事前に予測し、該加速度が制限値を超える虞がある場合に運転者に警報を発する振動警報装置であって、
前記車両の進行方向前方の路面上の段差の有無と、該段差の程度（値）を検知する路面検知手段と、
前記物品が現在受けている加速度を検知する加速度検知手段と、
前記車両の現在の速度、及び前記現在の速度から予測される速度変化量、並びに操作ハンドルの操作角度から該車両が現在通過している道路のカーブ半径を検知する運行状態検知手段と、
前記路面検知手段、前記加速度検知手段、及び前記運行状態検知手段より得られた各データに基づいて前記車両が前記段差を通過する際に前記物品が受けると予測される予測加速度を演算する演算手段と、
該演算手段の指示により警報を発する警報手段と、
を備えたことを特徴とする振動警報装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記加速度検知手段により検知した加速度データが予め定めた制限値に達していない時に、前記運行状態検知手段、及び前記路面検知手段から得られた各データに基づいて前記予測加速度を演算し、該演算結果が前記制限値を超える場合、安全速度を計算して前記現状速度から該安全速度を減算して必要減速値を導くと共に、前記警報手段に対して警報を発するように指示することを特徴とする請求項１に記載の振動警報装置。
【請求項３】
前記必要減速値を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動警報装置。
【請求項４】
前記車両の速度変化をΔＶｘ、前記車両の速度変化に要した時間をΔｔｘ、前記車両の速度をＶｘ、前記通過している道路のカーブ半径をＲ、前記車両落下時の地面着地速度をＶｚ、地面着地時の速度吸収時間をΔｔｚ、及び重力の加速度をｇとしたとき、
前記予測加速度αは、
α＝（ΔＶｘ／Δｔｘ）＋（Ｖｘ2／Ｒ）＋（Ｖｚ／Δｔｚ）−ｇ
により求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動警報装置。
【請求項５】
前記車両の前輪が受けている振動を検知する前輪振動検知手段を更に備え、
前記演算手段は、前記前輪振動検知手段により検知した前輪の振動データを後輪に加わる衝撃量に換算して、該衝撃量が制限値を超えた場合に、前記警報手段に対して予告警報を発するように指示することを特徴とする請求項１に記載の振動警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動警報装置に関し、特に、車両に搭載した物品を輸送中に、当該物品が受ける制限値以上の加速度を事前に予測して警報を発する振動警報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変電所においては、変圧器の点検又は故障の際に、或いは変電所の工事期間中に、停止した変圧器の代わりに移動用変圧器が使われる。この移動用変圧器は、移動に便利なようにトレーラの荷台に常備され、変電所の要請によりいつでも移動できるように待機している。そして要請があると牽引車両により変電所に移送されるが、変電所によっては山間部の道路を長距離移動しなければならない場合も発生するため、輸送中に受けた振動、及び衝撃により内部にダメージを受けている可能性がある。そこで、変圧器の安全性を確認するために、設置して稼動させる前に耐電圧試験を実施している。しかし、耐電圧試験は、大規模な試験装置を準備しなければならず、また、高電圧を印加するため危険性を伴うといった課題がある。
これらの課題を解消するために、輸送中の衝撃値を管理する方法が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、荷台と荷物の三軸方向に夫々加速度センサを取り付け、これらの加速度センサからの値が閾値を超えた場合に警報を発する安全輸送システムについて開示されている。また、特許文献２には、輸送物に衝撃検出装置を取り付け、その情報をネットワークを介して利用者端末で受信して、閾値と比較して警報情報を発生するか否かを判断する輸送衝撃管理装置について開示されている。また、特許文献３には、荷台のＧセンサのデータの大きさが閾値以上の場合に、運転席に警報を発する警報装置付輸送用衝撃測定器について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４８２８公報
【特許文献２】特開２００２−２４３７５５公報
【特許文献３】特開２００９−１３３７８５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、各特許文献に開示されている従来技術は、衝撃が閾値を超えた後に警報を発するため、輸送物への衝撃を事前に抑制することができないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、    車両の進行方向の路面段差データ、及び車両運行状態から、物品が受ける加速度を演算して予測し、当該予測加速度が制限値を超える場合に、運転者に警報を発するようにして、車両の速度を減速させて物品が受ける衝撃を事前に抑制する振動警報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】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、物品を積載した車両が道路を走行する際に、該道路の状況の変化に応じて該物品に加わる加速度の変化を事前に予測し、該加速度が制限値を超える虞がある場合に運転者に警報を発する振動警報装置であって、前記車両の進行方向前方の路面上の段差の有無と、該段差の程度（値）を検知する路面検知手段と、前記物品が現在受けている加速度を検知する加速度検知手段と、前記車両の現在の速度、及び前記現在の速度から予測される速度変化量、並びに操作ハンドルの操作角度から該車両が現在通過している道路のカーブ半径を検知する運行状態検知手段と、前記路面検知手段、前記加速度検知手段、及び前記運行状態検知手段より得られた各データに基づいて前記車両が前記段差を通過する際に前記物品が受けると予測される予測加速度を演算する演算手段と、該演算手段の指示により警報を発する警報手段と、を備えたことを特徴とする。
従来から、物品に加速度計を取り付け、加速度計の値が制限値を超えた場合に警報を発して運転者に報知していた。しかし、これは物品に制限値以上の衝撃が加わった後の措置であるため、衝撃から物品を保護することはできなかった。そこで本発明は、車両が段差を通過する際に、物品が受けると予測される予測加速度を演算して、予測加速度が制限値を超えた場合に運転者に警報を発することにより、物品に衝撃が加わる前に車両の速度を減速させることが可能となるので、物品が受けると予測される加速度（衝撃）を抑制することができる。
【０００６】
請求項２は、前記演算手段は、前記加速度検知手段により検知した加速度データが予め定めた制限値に達していない時に、前記運行状態検知手段、及び前記路面検知手段から得られた各データに基づいて前記予測加速度を演算し、該演算結果が前記制限値を超える場合、安全速度を計算して前記現状速度から該安全速度を減算して必要減速値を導くと共に、前記警報手段に対して警報を発するように指示することを特徴とする。
加速度データが制限値に達している場合は、何らかの原因で既に物品が制限値を超える加速度を受けたことを示している。従って、その時点で車両を停止させて物品の輸送を中止する必要がある。本発明では、加速度検知手段が検知した加速度データが制限値に達していない条件で予測加速度を演算する。それには、車両の現在の速度、及び速度変化、並びに操作ハンドルの操作角度、更には路面の段差の程度（値）に基づいて予測加速度を演算する。演算結果が制限値を超えていない場合は走行を継続し、制限値を超えている場合は、安全速度を計算して必要減速値を導き警報を発する。これにより、制限値を超える加速度が物品に加わる直前に警報を発せられるので、制限値を超える加速度が物品に加わることを防止することができる。
請求項３は、前記必要減速値を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする。
予測加速度が制限値を超えると、車両の速度を減速させなければならない。そのためには、運転者に警報を発すると同時に、どの位の速度まで減速するかを報知する必要がある。そこで本発明では、必要減速値を表示する表示手段を更に備えて運転者に報知する。これにより、運転者は速度指示を目視で確認することができる。
【０００７】
請求項４は、前記車両の速度変化をΔＶｘ，前記車両の速度変化に要した時間をΔｔｘ、前記車両の速度をＶｘ、通過している道路のカーブ半径をＲ、前記車両落下時の地面着地速度をＶｚ、地面着地時の速度吸収時間をΔｔｚ、及び重力の加速度をｇとしたとき、前記予測加速度αは、α＝（ΔＶｘ／Δｔｘ）＋（Ｖｘ2／Ｒ）＋（Ｖｚ／Δｔｚ）−ｇにより求めることを特徴とする。
予測加速度は、車両の速度変化により発生する加速度と、車両がカーブを周回するときの加速度と、前輪が路面の段差を走行するときに発生する加速度との和から重力の加速度を減算したものとして表される。これにより、簡単な演算で予測加速度を演算することができる。
請求項５は、前記車両の前輪が受けている振動を検知する前輪振動検知手段を更に備え、前記演算手段は、前記前輪振動検知手段により検知した前輪の振動データを後輪に加わる衝撃量に換算して、該衝撃量が制限値を超えた場合に、前記警報手段に対して予告警報を発するように指示することを特徴とする。
本発明では、車両の前輪に、前輪が受けている振動を検知する前輪振動検知手段を更に備える。前輪の振動は基本的に後輪に時間差をもって伝達される。そこで本発明では、前輪振動検知手段により検知した前輪の振動データを後輪に加わる衝撃量に換算して、この衝撃量が制限値を超えた場合に、警報手段により予告警報を発する。これにより、運転者が道路の路面状況を認識して、その路面状況に応じた運転を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両が段差を通過する際に、物品が受けると予測される予測加速度を演算して、予測加速度が制限値を超えた場合に運転者に警報を発することにより、車両の速度を減速させることが可能となるので、物品が受けると予測される加速度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る振動警報装置を備えた車両の一例を示す概観図である。
【図２】本発明に係る振動警報装置の演算手段と各検知手段との関係を表す図である。
【図３】本発明に係る振動警報装置の演算手段の内部構成を示す図である。
【図４】本発明に係る振動警報装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は、本発明に係る振動警報装置を備えた車両の一例を示す概観図である。本実施形態では、車両として牽引車両１により荷台６を牽引するトレーラ１１を例として説明する。トレーラ１１は矢印の方向に走行するものとする。牽引車両１が走行する路面９に近く且つ前方部分に、トレーラ１１の進行方向前方の路面上の段差の有無と、段差の程度（値）を検知する路面検知手段４を備える。この路面検知手段４は、例えば、マイクロ波、或いは超音波を路面９に放射して、その反射波を検知するセンサで構成される。また、前輪５には、無回転ホイールキャップ（車輪の上下方向の動きは伝達するが、車軸の回転力は伝達しな構成）に牽引車両１の前輪５が受けている振動を検知する前輪振動検知手段５ａを備える。更に、荷台６に積載された物品７には、物品７が現在受けている加速度を検知する加速度検知手段８を適所に設置している。
尚、路面検知手段４、前輪振動検知手段５ａ、及び加速度検知手段８から得られたデータは有線、又は無線により演算手段３に送信される。本実施形態では、路面検知手段４、前輪振動検知手段５ａ、及び加速度検知手段８に夫々送信機を備え、得られたデータを送信して、アンテナ２を介して演算手段３により受信される構成として説明する。また、図示は省略するが、トレーラ１１の現在の速度、及び速度変化、並びに操作ハンドルの操作角度から判定されるトレーラ１１が現在通過している道路のカーブ半径を検知する運行状態検知手段１０（図２参照）を備えている。
演算手段３は、路面検知手段４、加速度検知手段８、及び運行状態検知手段１０より得られた各データに基づいて牽引車両１が段差を通過する際に物品７が受けると予測される予測加速度を演算する。また、運転席内には図示は省略するが演算手段３の指示により警報を発する警報装置１３（図３参照）と、現状速度から安全速度を減算して求めた必要減速値を表示する表示装置１４（図３参照）が備えられている。
【００１２】
次に、本発明に係る振動警報装置５０の概略動作について説明する。トレーラ１１は、予め車両データとして車体重量、タイヤ径、空気圧を演算手段３に入力しておく。この車両データにより加速度の値が異なるため、正確な予測加速度を演算するためには必要である。入力が完了するとトレーラ１１の運転を開始する。演算手段３には、リアルタイムに各センサからのデータが入力され、加速度検知手段８の加速度が制限値（通常の加速度の約３倍）を超えていない場合、演算手段３は常に予測加速度を演算する。もし、演算手段３により演算した予測加速度の結果が、制限値を超えた場合は、運転者に警報を発すると共に、安全速度を演算して、その結果から必要減速値を表示装置１４に表示する。運転者は、その値を確認して必要減速値までトレーラ１１の速度を減速する。尚、予測加速度を演算する以前に、加速度検知手段８の値が制限値を超えた場合は、何らかの原因により、物品７がダメージを受けている可能性があるので、トレーラ１１を停止して、物品７の輸送を中止する。
従来から、物品７に加速度計８を取り付け、加速度計８の値が制限値を超えた場合に警報を発して運転者に報知していた。しかし、これでは物品７に制限値以上の衝撃が加わった後であるため、衝撃から物品７を保護することはできなかった。そこで本実施形態は、牽引車両１が段差を通過する際に、物品７が受けると予測される予測加速度を演算して、予測加速度が制限値を超えた場合に運転者に警報を発することにより、物品７に衝撃が加わる前にトレーラ１１の速度を減速させることが可能となるので、物品７が受けると予測される加速度を抑制することができる。
【００１３】
図２は本発明に係る振動警報装置の演算手段と各検知手段との関係を表す図である。演算手段３は、牽引車両１の運転席内に配置され、アンテナ２と接続されている。本発明では、路面検知手段４、前輪振動検知手段５、加速度検知手段８が無線で接続され、夫々が備える図示しない送信機によりデータが送信されて、アンテナ２を介して演算手段３で受信される。また、運転状態検知手段１０は有線で接続されている。特に、前輪振動検知手段５は、回転する前輪の無回転ホイールキャップに取り付けてはいるが、有線で行うとケーブルが車輪に巻きつく虞があるため、無線でデータの送信を行うのが好ましい。また、荷台６の物品７に取り付けた加速度検知手段８は、物品７が移動用変圧器の場合、牽引車両１と荷台６を切り離すため、無線でデータを送信する形態が好ましい。また、運転状態検知手段は、速度計、ハンドルの操作角度、及びブレーキの操作を検知するため運転席内に設置して有線で各センサと接続される。
【００１４】
図３は本発明に係る振動警報装置の演算手段の内部構成を示す図である。演算手段３は、各検知手段から受信したデータや、演算結果を記憶する記憶装置１２と、予測加速度が制限値を超えたときに、演算装置１８からの指示により警報を発する警報装置１３と、予測加速度が制限値を超えたときに、安全速度を演算して、その結果から必要減速値を表示する表示装置１４と、各検知手段からの検知データをアンテナ２を介して受信する受信機１５と、トレーラ１１の位置情報をＧＰＳ衛星から受信して、当該トレーラ１１の位置を計算するＧＰＳ受信機１６と、演算手段３の全体を制御する演算装置１８と、各装置にバッテリから供給されたＤＣ電圧を異なるＤＣ電圧に変換して供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、を備えて構成されている。また、運行状態検知手段１０とは有線で接続されている。尚、各検知手段と有線で接続する場合は、アンテナ２と受信機１５は不要である。また、ＧＰＳ受信機１６は本発明では必ずしも必要ではなく、備えなくとも構わない。
【００１５】
図４は本発明に係る振動警報装置の動作を説明するフローチャートである。トレーラ１１は、予め車両データとして車体重量、タイヤ径、空気圧を演算手段３に入力しておく（Ｓ１）。入力が完了するとトレーラ１１の運転を開始する。演算手段３には、リアルタイムに各センサからのデータが入力され、前輪振動検知手段５から得られた前輪５の振動データを後輪に加わる衝撃量に換算する（Ｓ２）。そして、演算手段３は衝撃量が制限値を超えているか否かをチェックして、制限値を超えていた場合は（Ｓ３でＹ）、運転者に対して予告警報を発する（Ｓ４）。次に、加速度検知手段８の加速度が制限値（通常の加速度の約３倍）を超えていない場合（Ｓ５でＹ）、トレーラ１１の現在の速度、速度変化、及びハンドルの操作角度を計測する（Ｓ６）。そして、路面検知手段４により、進行方向前方の路面上の段差の有無と、段差の値を計測する（Ｓ７）。演算手段３は計測したこれらのデータに基づいて予測加速度を演算する（Ｓ８）。尚、演算の方法は、現在の車両の速度から予測される速度変化量をΔＶｘ，車両の速度変化に要した時間をΔｔｘ、車両の速度をＶｘ、通過している道路のカーブ半径をＲ、車両落下時の地面着地速度をＶｚ（重力加速度をｇ、段差をｈとすると、（２ｇｈ）1/2と等価）、地面着地時の速度吸収時間をΔｔｚ（定数をｋとすると、ｋＶｚと等価となる。ただし、データを事前に収集して、ΔＶｚ＝ｋＶｚとして、定数ｋを決定しておく。）、及び重力の加速度をｇとしたとき、予測加速度αは、
α＝（ΔＶｘ／Δｔｘ）＋（Ｖｘ2／Ｒ）＋（Ｖｚ／Δｔｚ）−ｇ
により求める。
【００１６】
演算手段３が予測加速度を演算した結果が、制限値を超えた場合は（Ｓ９でＹ）、安全速度を演算して現状速度から安全速度を減算して必要減速値を導き（Ｓ１０）、運転者に警報を発する（Ｓ１１）と共に、その結果から必要減速値を表示装置１４に表示する（Ｓ１２）。運転者は、その値を確認して必要減速値までトレーラ１１の速度を減速する。尚、予測加速度を演算する以前に、トレーラ１１が停車中に、何らかの原因により、物品７が外部からダメージを受けているか否かを調べるために、加速度検知手段８の値を調べて、この値が制限値を超えている場合は（Ｓ５でＮ）、ダメージを受けていると判断して、物品７の輸送を中止する（Ｓ１３）。
【００１７】
以上の説明により、本発明によれば、車両が段差を通過する際に、物品７が受けると予測される予測加速度を演算して、予測加速度が制限値を超えた場合に運転者に警報を発することにより、物品に衝撃を与える前に車両の速度を減速することが可能となるので、物品７が受けると予測される加速度を抑制することができる。
【００１８】
また、車両の現在の速度、及び速度変化、並びに操作ハンドルの操作角度、更には路面の段差の程度（値）に基づいて予測加速度を演算し、制限値を超える場合は、安全速度を計算して必要減速値を導き警報を発するので、制限値を超える加速度が物品７にかかる直前に警報を発して制限値を超える加速度が物品７にかかることを防止することができる。
また、必要減速値を表示する表示装置１４を更に備えるので、運転者は速度指示を目視で確認することができる。
また、予測加速度は、車両の速度変化により発生する加速度と、車両がカーブを周回するときの加速度と、前輪が路面の段差を走行するときに発生する加速度との和から重力の加速度を減算したものとして表されるので、簡単な演算で予測加速度を演算することができる。
また、前輪振動検知手段５により検知した前輪の振動データを後輪に加わる衝撃量に換算して、この衝撃量が制限値を超えた場合に、警報装置１３に対して予告警報を発するように指示するので、運転者が道路の路面状況を認識して、その路面状況に応じた運転を行うことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  牽引車両、２  アンテナ、３  演算手段、４  路面検知手段、５  前輪、５ａ    前輪振動検知手段、６  荷台、７  物品、８  加速度検知手段、９  路面、１０  運行状態検知手段、１１  トレーラ、１２  記憶装置、１３  警報装置、１４  表示装置、１５  受信機、１６  ＧＰＳ受信機、１７  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８  演算装置、５０  振動警報装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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