JP2003148938A

JP2003148938A - 連結角度検出装置

Info

Publication number: JP2003148938A
Application number: JP2001350349A
Authority: JP
Inventors: Hodaka Yamazaki; 穂高山崎
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JP3643076B2

Abstract

(57)【要約】【課題】牽引車（トラクタ）が被牽引車（トレーラ）を
牽引して走行する車両の連結角度を計測し、連結角度を
運転席に表示するとともに、連結角度情報を姿勢制御装
置などの制御装置に入力情報として出力することができ
る装置を安価に提供する。【解決手段】牽引車にビデオカメラを設置する。このビ
デオカメラにより被牽引車の縁端を撮影し、その撮影画
像に画像処理を施すことによりその縁端の角度変化を識
別しディジタル信号情報とする。この処理をリアルタイ
ムにより繰り返し実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、牽引車（トラク
タ）が被牽引車（トレーラ）を牽引して走行する車両に
利用する。本発明は、連結角度を電気信号として検出す
る装置に関する。この明細書では、牽引車の車体走行方
向の中心線に対して被牽引車の車体走行方向の中心線が
なす角度を「連結角度」という。牽引車の中心線と被牽
引車の中心線が一致しているときに連結角度を零と定義
する。本発明は、何らかの事情により牽引車と被牽引車
との連結角度が大きくなったときに、車両を安全に走行
させるための装置として利用する。

【０００２】

【従来の技術】大型貨物車両、液状物を輸送するタンク
ローリ、その他に連結車両を構成する形態が広く利用さ
れるようになった。貨物集積基地や配送先などで貨物の
積み卸しを行う場合に、牽引車と被牽引車の連結を切り
離し、被牽引車のみを貨物の積み卸し場所に残し、牽引
車はすでに積み卸しが終了した被牽引車につなぎ代え
て、次の目的地に向けて運行することにより、高価な運
転者および牽引車の可動率が高くなる。今後牽引車を利
用する輸送形態はますます普及することが期待されてい
る。

【０００３】連結車両は、走行中のブレーキ動作その他
の原因により、車両が横すべり現象を起こすことがある
と、連結角度が増大して重大事故の原因になる可能性が
ある。牽引車両を運転する運転者は、連結角度が大きく
なったときには、それを認識して適正な操舵操作および
ブレーキ操作を行うことが必要である。またこのため
に、連結車両には姿勢制御を伴うブレーキ制御装置がさ
まざまに導入されるようになった。

【０００４】連結車両の連結角度を電気的に検出する装
置としては、特開2001-19194号公報（出願人：いすゞ自
動車）に開示された走査レーダを用いるものが知られて
いる。また、自動車ではなくトンネル工事に利用するシ
ールド機の連結角度を計測する装置として利用するもの
であるが、カメラを利用して角度を検出する装置が特開
平6-137068号公報（出願人：鹿島建設）に開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来から一般市販車の
仕様では、自動的に連結角度を計測して運転席に表示す
る装置は装備されていない。連結車両の運転操作では、
運転者は連結角度が現在どの程度になっているのかは、
バックミラーに写る被牽引車の姿を見て認識する習慣に
なっている。これは被牽引車の車体の色によっては見え
にくく、また夜間の走行では認識の精度が低下する。運
転席に連結角度を分かりやすく表示する装置が望まれて
いる。

【０００６】上で説明した制動制御装置あるいは姿勢制
御装置など、安全走行のための自動制御装置について
も、現状の装置は連結車両の連結角度についての情報入
力がない。制御回路の中に被牽引車の姿勢について動的
なモデルを保持することなども考えられているが、牽引
車または被牽引車の車輪が横すべり現象を起こしたとき
にはこのようなモデルは有効に作用しない。これは、走
行中に連結角度を計測する適当な装置が得られないから
であり、リアルタイムで連結角度の情報入力が得られる
なら、さらに安全で合理的な制動制御や姿勢制御を実現
することができる。

【０００７】上記従来例技術で示した走査レーダを利用
するものは、原理的には優れているが、多数の連結車両
に取り付けて利用するには高価である。リアルタイムで
上記公報に開示されたような演算を実行するには、さら
にかなりの研究を要することになる。またトンネル工事
に利用する装置は、複数の被牽引車が連結された状態に
成立するものであり、牽引車が一台の被牽引車を牽引す
る連結車両にそのままの原理では利用することができな
い。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、走行中にリアルタイムに連結角度の情報を計測
することができる装置を提供することを目的とする。本
発明は、安価であり、連結車両に利用して比較的簡単に
正確な連結角度の情報を電気信号出力として得ることが
できる連結角度検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、テレビジョン
カメラ、およびその出力画像情報を処理する画像処理装
置を利用することを最大の特徴とする。テレビジョンカ
メラとしてＣＣＤ（Charge Coupled Device,電荷結合デ
バイス）カメラを利用することができる。ＣＣＤカメラ
は解像度が高く高速度で動作する高い精度のものが量産
され現今きわめて安価になった。テレビジョンカメラを
牽引車側に取り付け、被牽引車の車体縁部（例えば車体
の前縁部）を撮影するように設定される。画像処理によ
りこの縁部の線を強調し、この線があらかじめ記憶され
た基準線となす角度を識別する。このための画像処理は
市販のパーソナル・コンピュータを利用して簡単に実行
することができる。したがって、パーソナル・コンピュ
ータに搭載されている半導体集積回路およびソフトウェ
アを利用して、車両に搭載するための設計は公知技術に
よりしかも安価に実現することができる。

【００１０】すなわち本発明は、牽引車（１）に取り付
けられ被牽引車（２）の車体縁部を撮影するビデオカメ
ラ（３）と、このビデオカメラ（３）の出力信号につい
て前記縁部の線を強調するように処理を施す画像処理手
段（４）と、この画像処理手段により強調された前記縁
部の線とあらかじめ記憶された基準線とのなす角度情報
を識別し電気信号として出力する識別手段（５）とを備
えたことを特徴とする。上記括弧内の数字はあとから説
明する実施例図面の参照数字である。これは本発明の構
成を理解しやすいように付すものであって、本発明を実
施例の構成に限定して理解するためのものではない。以
下の説明においても同様である。

【００１１】前記識別手段（５）の出力情報を運転席に
表示する表示手段（１１）を備える構成とすることがで
きる。前記牽引車（１）には、前記被牽引車を連結
（２）した状態でその縁部により前記ビデオカメラから
見えなくなる位置および見える位置に連続する図形模様
が施された識別板（１２）が配置された構造とすること
が望ましい。この構成により、前記識別手段による角度
情報の識別処理を単純化することができるから、処理速
度を高速化して有効なリアルタイム演算を行うことがで
きる。

【００１２】前記画像処理手段には、操作スイッチ（１
３）の入力と、その操作スイッチ（１３）の入力に入力
信号が到来するタイミングで前記縁部の線を前記基準線
として記憶する手段とを含む構成とすることができる。
この操作スイッチは、角度情報の識別処理を実行する際
に基準となる角度零の基準線を識別手段に認識させるた
めのものであり、この操作スイッチはたとえば運転席に
配置され、連結角度の零を設定するときに操作される。

【００１３】前記識別手段（５）に識別された角度が設
定値より大きいときに、運転席に警報を発生する手段
（１４）を備えることができる。この警報は、音響警報
または光学的警報である。この警報が発生することによ
り、運転者は連結角度が増大していることを認識して、
連結角度を小さくするような操舵操作あるいはブレーキ
操作を行うことができる。

【００１４】前記識別手段（５）の出力情報をエンジン
制御装置およびまたはブレーキ制御装置に接続するイン
ターフェース（９）を備えることができる。このインタ
ーフェースを利用して、この牽引車に装備されている姿
勢制御装置あるいはブレーキ制御装置その他の装置に、
連結角度の情報をリアルタイムに伝達することができ
る。これらの姿勢制御装置などはこの連結角度の情報を
入力情報として、適正かつ安全性の高い制御を実行する
ことができる。

【００１５】本発明の装置は、前記識別板（１２）を照
明する手段（１５）を備えることが望ましい。これは、
夜間にもビデオカメラに識別板が適正に撮影できるよう
にするためのものである。上記識別板は、その表面にた
とえば白および黒の塗料により縞模様が描かれるが、こ
の塗料を紫外線あるいは赤外線に反応する塗料を利用
し、上記照明する手段を紫外線あるいは赤外線とし、さ
らにビデオカメラに紫外線あるいは赤外線のフィルタを
利用することにより、識別板に対する照明が付近を通行
中の他の車両に迷惑にならないようにすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施例図面を用いて詳しく説明す
る。図１は本発明を実施する連結車両の側面図である。
図２（ａ）は牽引車の平面図である。同図２（ｂ）は牽
引車に被牽引車を連結した状態の平面図である。牽引車
（トラクタ）１には連結器２０を介して被牽引車（トレ
ーラ）２が連結される。この連結器２０はよく知られて
いるように、路面に対して垂直な連結軸を備え、その連
結軸まわりに牽引車１に対して被牽引車２が回動するこ
とができる構造になっている。この構造により長い車体
を有する被牽引車との連結運行が成立する。しかし何ら
かの事情により、たとえば牽引車がブレーキをかけたと
きに牽引車の後輪に路面に対する横すべり現象が発生す
るなどの事情により、連結角度（図２の角度α）が大き
くなると、連結車両に特有の危険な状態を引き起こすこ
とがある。たとえばこのような状況が発生すると、貨物
が搭載され質量の大きい被牽引車が、その慣性によりブ
レーキ状態にある牽引車をさらに前方に押し出し、連結
角度をさらに大きくするように変化させることがある。
これはいわゆるジャックナイフ現象の原因となる。ジャ
ックナイフ現象が発生すると車両の制御を失いきわめて
危険な状態になることがある。

【００１７】これを抑制するには、運転者は連結角度が
大きくなったことをはやいうちに認識して、事情が許す
かぎり連結角度が小さくなる方向に車両を操舵しなけれ
ばならない。また、被牽引車に独立にブレーキをかけ
て、連結器にかかる力を連結角度が小さくなる方向に制
御しなければならない。このためにコンピュータ制御を
利用した、姿勢制御装置あるいは制動制御装置がさまざ
まに開発されている。そしてこれらの制御装置は、現状
では適当な連結角度の情報入力が得られない状況にある
ことは上で説明したとおりである。

【００１８】図１にもどって、本発明実施例装置は牽引
車１のキャブ上部にビデオカメラ３を取り付ける。この
ビデオカメラ３は被牽引車２の前縁下部を撮影するよう
に、その向き、視野および焦点が定められる。そして牽
引車１のフレーム上部には、識別板１２が取り付けられ
る。この識別板１２は、図２（ａ）に示すように横幅が
被牽引車２の車幅にほぼ等しい、細長い平面状の板材で
あり、連結された被牽引車２の前縁によりそのほぼ半分
が隠れる位置に取り付けられる。この識別板１２の上表
面にはコントラストの大きい縞模様が描かれている。こ
の縞模様は、この実施例では白地の上に黒い塗料により
斜めの直線が一定間隔で描かれている。

【００１９】図３にビデオカメラ３による撮影画像の例
を示す。図３の画像はビデオカメラ３により撮影された
画像であって、表示画面に表示された画像ではない。本
発明の装置では、この画像を必ずしも画面上に表示する
必要はなく、図３の画像は、もしモニタ装置を接続して
その画面に表示すればこのようになるという画像であ
る。この画像はメモリ上に保持し、画像処理を行うため
に利用される。図３（ａ）は牽引車１に被牽引車２が連
結されていない状態の識別板１２の撮影画像の例であ
り、牽引車１に取り付けた識別板１２の縞模様が画面に
ほぼいっぱいになるように調節される。図３（ｂ）は牽
引車１に被牽引車２が連結され、その連結角度が零であ
るときの撮影画像である。図３（ｃ）は図２（ｂ）に示
すように連結角度αが小さい有限の値として発生してい
る場合の撮影画像である。この撮影画像には、ほんらい
被牽引車２の前壁面やその他が見えるはずであるが、画
像処理を施すことにより白および黒のコントラストを強
調して、識別板１２の縞模様がはっきり見えるように調
節設定される。このコントラスト調整を適当に行うこと
により、白地に黒で描かれた縞模様のみが撮影画像とし
て残り、ほかの画像は埋没してほとんど見えなくするこ
とができる。

【００２０】図４に本発明実施例装置の回路構成をブロ
ック図で示す。ビデオカメラ３の出力信号は、画像処理
手段４、識別手段５およびメモリ７を含むプロセッサ８
に入力する。ビデオカメラ３の出力信号は、画像処理手
段４で上記のようにコントラストが強調され、上で説明
した識別板の縞模様がはっきり識別できるように画像処
理される。そして識別手段５により撮影されている識別
板１２について、その表面の一部を覆うように位置する
被牽引車２の前縁の直線の角度を識別する。そしてその
角度出力は、出力インターフェース９に接続される。こ
の出力インターフェース９は、この車両に設置されるブ
レーキ制御装置に入力情報として接続するためのもので
ある。またその角度出力は、ＤＡコンバータによりアナ
ログ信号に変換され、牽引車１の運転席に設けられた表
示手段１１に表示される。またこの装置には運転席に設
けられた操作スイッチ１３の信号が入力する。この操作
スイッチ１３は、連結角度が零であるときの基準線を識
別するときに利用される。

【００２１】このように構成された装置の動作を説明す
る。ビデオカメラ３が起動され、プロセッサ８に電源電
流が供給されると、はじめに基準線の識別を行う。被牽
引車２を連結した状態で連結角度が零（α＝０）の状態
をつくり、そのときに操作スイッチ１３を押すことによ
り、識別手段５はこの基準線をメモリ７に記憶する。つ
まり図３（ｂ）に示す画像を作りだし、図３（ｂ）に示
す基準線２１を識別記憶するための操作である。この操
作は必ずしも被牽引車２を実際に連結しなくとも実行で
きる。被牽引車２として一定の規格の車両が連結される
ことがきまっているなら、その規格の車両が連結された
ときに、識別板１２の上に現れる被牽引車２の前縁をほ
かの部材で疑似的に作りだすことにより実行することが
できる。そしてほとんどの実用形態では、被牽引車２と
して連結される車両は一定の規格のものであるから、こ
のような操作は一度実行すればその基準線の記憶を消滅
させないかぎり繰り返し実行する必要はない。

【００２２】車両が走行を開始すると、路面の状況にし
たがって、あるいは運転操作により、ビデオカメラ３に
よる撮影画像は図３（ｃ）に例示するものになる。この
画像から縁端線２２が識別され、メモリ７に蓄積されて
いる基準線２１の画像と比較されて連結角度αが演算さ
れる。連結角度αは上で定義したように、牽引車の車体
走行方向の中心線に対して被牽引車の車体走行方向の中
心線がなす角度であり、牽引車の中心線と被牽引車の中
心線が一致しているときに連結角度αを零とした。この
連結角度αは、図２（ｃ）に示す縁端線２２と図２
（ｂ）で記憶した基準線２１がなす角度に等しくなる。
この連結角度αの情報はディジタル信号として出力イン
ターフェース９に送出される。またこの連結角度αの情
報はＤＡコンバータ１０を介して、運転席の表示手段１
１にアナログ形式で運転者が認識しやすいように表示さ
れる。

【００２３】この縁端線２２の識別と角度情報の演算
は、定められたタイミングにより繰り返し実行される。
この繰り返し実行される部分は縁端線２２の識別と角度
情報の演算のみである。汎用のパーソナル・コンピュー
タを用いて試験装置を作ると、この繰り返し処理は毎秒
２〜３回程度実行することが可能であり、この程度でも
車両走行中のリアルタイムの情報として十分に利用する
ことができる。これはソフトウェアを改良することによ
りさらに高速化することができるものと考えられる。

【００２４】運転席に設けられた警報器１４について説
明すると、これは識別された角度情報が設定された閾値
を越えたときに警報を発生する装置である。ランプを点
滅させるとともに音響警報を発生する。この警報を発生
するための警報閾値については、連結車両の性質に応じ
て一定値とすることもできるが、車速の関数として設定
することがよい。すなわち車速が大きくなるにしたがっ
て、車両走行の安定性を失う連結角度の値はしだいに小
さくなるから、車種仕様に応じて警報閾値を変更するよ
うに設定することがよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明により、走行中の連結車両につい
てリアルタイムに連結角度の情報を計測することができ
る装置が得られる。本発明の装置は、量産されているビ
デオカメラおよびプロセッサ装置を利用することができ
るから、安価であり、比較的簡単に正確な連結角度の情
報を電気信号出力として得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する連結車両の側面図。

【図２】本発明を実施する連結車両の平面図。（ａ）は
牽引車のみ、（ｂ）は連結した状態を示す。

【図３】本発明実施例装置のビデオカメラに撮影された
画像を例示する図。（ａ）は識別板の画像、（ｂ）は被
牽引車を連結した状態の画像、（ｃ）は走行中に連結角
度αが発生した状態の画像をそれぞれ示す。

【図４】本発明実施例装置は回路構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１牽引車２被牽引車３ビデオカメラ４画像処理手段５識別手段７メモリ８プロセッサ９出力インターフェース１０ＤＡコンバータ１１表示手段１２識別板１３操作スイッチ１４警報器１５照明２０連結器２１基準線２２縁端線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】牽引車に取り付けられ被牽引車の車体縁部
を撮影するビデオカメラと、このビデオカメラの出力信
号について前記縁部の線を強調するように処理を施す画
像処理手段と、この画像処理手段により強調された前記
縁部の線とあらかじめ記憶された基準線とのなす角度情
報を識別し電気信号として送出する識別手段とを備えた
ことを特徴とする連結角度検出装置。
【請求項２】前記識別手段の出力情報を運転席に表示す
る表示手段を備えた請求項１記載の連結角度検出装置。
【請求項３】前記牽引車には、前記被牽引車を連結した
状態でその縁部により前記ビデオカメラから見えなくな
る位置および見える位置に連続する図形模様が施された
識別板が配置された請求項１記載の連結角度検出装置。
【請求項４】前記画像処理手段には、操作スイッチ入力
と、その操作スイッチ入力に入力信号が到来するタイミ
ングで前記縁部の線を前記基準線として記憶する手段と
を含む請求項１記載の連結角度検出装置。
【請求項５】前記識別手段に識別された角度が設定値よ
り大きいときに、運転席に警報を発生する手段を備えた
請求項１記載の連結角度検出装置。
【請求項６】前記識別手段の出力情報をエンジン制御装
置およびまたはブレーキ制御装置に接続するインターフ
ェースを備えた請求項１記載の連結角度検出装置。
【請求項７】前記識別板を照明する手段を備えた請求項
１記載の連結角度検出装置。