JP2004026037A - 連結車両のブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】牽引車（トラクタ）および被牽引車（トレーラ）からなる連結車両について、ブレーキに伴う車両姿勢を安定化する。とくに牽引車に姿勢制御装置が装備されている場合に、有効なブレーキ制御を行うことを目的とする。一つの牽引車に対して特定の被牽引車ではなく、複数の種類や型式の異なる被牽引車がつなぎかえて連結される運用形態であっても、被牽引車のブレーキ制御を安定に行うことができる装置を提供する。
【解決手段】牽引車が発生するブレーキ信号に伴い、被牽引車に供給するブレーキ圧力をほぼ一定の周期で車両がほとんど停止するまで断続制御する。とくに姿勢制御装置が送出するブレーキ信号については、被牽引車の型式や種類にかかわらず一定の制御を実行する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牽引車（トラクタ）およびこれに牽引される被牽引車（トレーラ）からなる連結車両のブレーキ制御に関する。本発明は、被牽引車の姿勢を安定な状態に維持してブレーキ制御を行うための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、連結車両は主に貨物輸送用車両として利用されている。そしてその運行スケジュールは、連結車両が荷物の積み下ろし場に到着すると、その連結を切り離して被牽引車のみをその位置に残し、牽引車はその近傍ですでに積み下ろしの済んだ別の被牽引車を牽引して出発するように設定される場合が多い。このような運用をすると、特定の牽引車に特定の被牽引車を連結したままにしておく場合に比べて、運転者および高価な牽引車の実効稼動率が向上する。かりに一つの牽引車に対してどの被牽引車でも連結可能な状態に設定するのではなく、一つの牽引車について連結することができる被牽引車を限定する場合には、牽引車および被牽引車の運用計画の自由度を失うことになり、貨物の輸送業を営むユーザにとっては大きい損失となる。
【０００３】
現状の運行形態では、連結装置はその規格が統一されているから、牽引車はメーカの異なる被牽引車であっても、年式のかなり旧い被牽引車であっても随時連結または切離しを行うことができる。さらに被牽引車の耐用年数は牽引車の耐用年数にくらべて長いから、何らかの理由により被牽引車に装備する連結に係る装置の規格を変更すると、この規格が多数の被牽引車についてゆきわたるにはきわめて長い年数を要することになる。
【０００４】
一方自動車のブレーキ装置にＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ　Ｂｒｅａｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ、アンチロック・ブレーキ制御装置）　が広く普及した。そして連結車両については、牽引車にＡＢＳを装備することがほぼ標準的な仕様になった。さらに、牽引車により牽引される被牽引車にもＡＢＳの装備されたものが利用されるようになった。被牽引車のＡＢＳ装置の構成としては、牽引車との間に連結装置を介してブレーキ系の電気信号を接続するとともに、そのブレーキ系の信号の中にＡＢＳの有無を識別する信号を設け、被牽引車にＡＢＳが装備されているか否かをその信号を利用して牽引車のブレーキ制御装置に知らせるように構成された装置が多用されている。牽引車のブレーキ制御装置は、被牽引車にＡＢＳが装備されていることが識別される場合には、牽引車のＡＢＳの作動に連動して、被牽引車に対してＡＢＳの制御信号を送るように構成されている。
【０００５】
さらに近年、牽引車にも姿勢制御装置が装備されるようになった。姿勢制御装置は、車両の走行中に、横方向加速度、ヨーレイトその他車両姿勢に関する要素を計測し、車両姿勢に横転あるいは横すべりなどの傾向が観測されるときに、重大な状況にいたる前に、一部の車輪にブレーキをかけてその車両姿勢を正常な状態に引き戻す方向に制御するための装置である。そしてこの姿勢制御装置からブレーキ制御装置を制御するための信号が発生する。この制御信号は運転者のブレーキ操作によるものではないブレーキ制御信号である。一般に牽引車の姿勢制御装置からは、被牽引車の一部または前部の車輪にブレーキをかけるブレーキ制御信号が発生する。
本願出願人は、先願（特開２００１−０５８５６３号公報）において、連結された被牽引車にＡＢＳが装備されてない車両であるときに、被牽引車に供給する空気圧を断続的に制動状態に制御する装置を開示した。上記公開公報の請求項１０および段落００２７および関連する記載を参照されたい。これは運用形態にしたがって偶然に連結されることになった被牽引車が、旧規格のものであって、ＡＢＳが装備されていないものであるときには、牽引車から被牽引車に送るブレーキ用空気圧を断続的に制御するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、連結車両のブレーキ制御についてさまざまな試験を繰り返した。そして上記先願に開示したように、牽引車から被牽引車に送るブレーキ用空気圧を断続的に制御する制御方法は、ブレーキに伴う被牽引車の姿勢を安定に維持するうえで多くの利点があることがわかった。そしてこのように空気圧を断続的に制御する方法を詳しく検討した。
【０００７】
その試験の中で試みられた一例として、図２に「比較例」として従来装置のブレーキ制御の例を説明する。これは上述のように牽引車に装備された姿勢制御装置から発生するブレーキ制御信号であって、被牽引車のブレーキ装置に対する一つの制御形態である。図２で横軸に時間ｔをとり、縦軸に車速およびブレーキ圧力を対応させて表示する。「ブレーキ信号」の表示は姿勢制御装置から発生するブレーキ信号の大きさおよびその継続時間を示す。この例では、被牽引車の車輪に強力なブレーキをかけて、連結器を介して牽引車に対して後方に引き戻すような力を与えながら、車両を急減速させようとする状態を示す。この比較例では、強いブレーキ信号が発生したとき、牽引車から被牽引車に送るブレーキ圧力をいったん大きくして、被牽引車の車輪がロックするブレーキ圧力の値Ｐ_２を検出する。そしてつづく周期から、ブレーキ圧力を車輪がロックすることないが十分に大きい圧力Ｐ_１（＜　Ｐ_２）に制御して断続的な周期制御を行う。車速情報から車速が小さい値、さらにくわしくは車輪に滑りが発生しても、すでに走行エネルギが小さく、車両姿勢を大きく乱すことのない速度（Ｖｓ、この例では７ｋｍ／ｈ）になったときに、ブレーキ圧力を前記Ｐ_２に制御したものである。このブレーキ圧力Ｐ_２では再び車輪はロック状態になっている。
【０００８】
これは合理的な制御形態のようにみえるが、いくつかの矛盾が発生することがわかった。その一つは被牽引車としてすでにＡＢＳが装備されている車両が連結された場合には、制御論理を変更しなければならないことである。すなわち被牽引車にＡＢＳが装備されている場合には、ブレーキ圧力を高くしても被牽引車の車輪がロックすることがないから、上記圧力Ｐ_２を検出することができない。また、多数の車両について上記のような試験を行うと車両の性質や積み荷の大きさによるばらつきが大きく、運用形態にしたがって偶然に連結される車両について、必ずしも車両を安定な姿勢で停止させることができないことがわかった。類似の試験は異なる多数の条件により行われた。
【０００９】
本発明はこのような中から生まれたものであって、連結される被牽引車の種類や特性が異なる場合にも、被牽引車の姿勢を安定に維持してブレーキ制御を行う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、一つの牽引車に型式や重量の異なる被牽引車を連結して走行する場合にも、被牽引車を安定な姿勢でブレーキ制御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、被牽引車にＡＢＳが装備されている場合にも、装備されていない場合にも適応することができるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、操舵操作との調和がよく、運転操作により姿勢を安定に制御することができるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、牽引車から被牽引車に供給するブレーキ圧力を断続制御する装置であって、その断続制御されるブレーキ圧力のピーク値および断続周期をほぼ一定に維持して、これを車速がきわめて小さくなるまで継続させるように制御するように構成することを特徴とする。
【００１１】
この構成は、連結車両の型式や種別、積み荷の状態その他環境条件により細かく配慮するのでなく、制御を均一化させる単純な構成であるが、連結可能な被牽引車との組み合わせを制限することなく、上記のように牽引車の運用効率を大きくするためにきわめて有効である。
【００１２】
すなわち本発明は、ブレーキ信号により牽引車から被牽引車に供給するブレーキ圧力を断続制御する手段を備えた連結車両のブレーキ制御装置において、前記断続制御する手段は、その手段により制御されたブレーキ圧力のピーク値および断続周期をほぼ一定に維持してこれを車速がきわめて小さくなるまで継続させる手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記ブレーキ信号は、姿勢制御装置が発生するブレーキ信号に限定する構成とすることができる。すなわち姿勢制御装置が発生するブレーキ信号に対して上記のように応答制御し、ブレーキ・ペダルの操作により発生するブレーキ信号に対しては別の論理により制御を行う構成とすることができる。
【００１４】
「車速がきわめて小さくなるまで」とは車両がほとんど停止するまでということである。具体的にその車速を例示すると、０〜４ｋｍ／ｈである。上記比較例として示した従来例の制御では、ブレーキ圧力の断続制御を車速Ｖｓ　（例えば７ｋｍ／ｈ）まで継続するようになっているが、これをさらに低いきわめて小さい速度まで継続させることを意味する。
【００１５】
この断続制御する手段は、車速情報以外について原則的にオープンループ制御である。車速情報を牽引車側から得る装置では、前記被牽引車に設けられた装置との間でオープンループ制御になる。すなわち被牽引車側から牽引車側へフィードバックする情報のない構成とすることができる。この構成は車両の連結に伴う構成をきわめて単純化することができる。
【００１６】
さらに、被牽引車にＡＢＳが装備されている旨の信号が被牽引車から牽引車に対して送出されている状態でも、前記断続制御する手段を有効に作動させる手段を含む構成とすることができる。現在の状況では、一部のメーカからＡＢＳ装置を装備した被牽引車両が販売され、多数の連結車両を運行する企業では、被牽引車はＡＢＳを装備したものと装備していないものとが混在する状況にあるが、本発明の構成により、被牽引車がいずれの状態であっても、上記のように送出するブレーキ用空気圧を単純に断続制御するものである。この構成はかりに連結に伴うＡＢＳ信号線の接続不良や、接続インターフエイス（インフォモジュールなど）の不適合または失陥などが発生しても、運用上まったく問題がなく、連結切り離しおよび再連結などの操作をきわめて単純化させることができる。
【００１７】
上記のように、被牽引車にＡＢＳが装備されている旨の信号が被牽引車から牽引車に対して送出されている状態でも、前記断続制御する手段を有効に作動させる手段を含む構成とすることは、何らかの条件を設けることなく無条件にそのような連結操作を行うことが望ましいが、特定の車種の組み合わせについては特定の制御を行うなどの例外条件を付すことも可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施例装置のブレーキ空気圧の断続周期を説明するタイムチャートである。図２はその比較例（従来例装置）のタイムチャートである。図２については上記発明の課題の欄で説明したとおりである。図３は連結車両の概念図、図４は本発明実施例装置のブロック構成図、図５は本発明実施例装置の配管および配線系統図を示す。図６はこの実施例装置の制御回路に設定される制御論理の要部を示すフローチャートである。
【００１９】
この実施例では、牽引車１と被牽引車２とは、鉛直軸まわりに回動可能な連結器３により連結される。被牽引車２の荷重は被牽引車２の後軸二軸および牽引車１の後軸により支持される。本発明の制御回路１１は運転席の背後に装備されている。ブレーキ圧力センサ１２は、運転者が操作するブレーキ・ペダルの圧力を検出しその出力を制御回路１１に供給する。牽引車には、ヨーレイトセンサ１４、横方向加速度センサ１５が設けられ、その前後二軸の左右輪にはそれぞれ回転センサ１７が設けられ、この出力は入出力回路２０を介して制御回路１１に取込まれる。また操舵軸には操舵角センサ１９が設けられ、入出力回路１３を介して制御回路１１に取込まれる。
【００２０】
この制御回路１１には、姿勢制御装置がソフトウエアとしてインストールされている。すなわちヨーレイトセンサ１４、横方向加速度センサ１５、各車輪の回転センサ１７、操舵角センサ１９、その他の情報により、走行中の車両姿勢が横転傾向にある、あるいは横すべり傾向にあることが識別されると、牽引車１の一部の車輪および被牽引車２の車輪にブレーキ圧を供給して、その車両姿勢を正常な姿勢に引き戻すように制御する。とくに連結車両の場合には、被牽引車２から牽引車１を前方に押しだすような力が加わると、車両姿勢が危険な状態になることがある。このような姿勢の乱れをたて直すために、被牽引車２の車輪にブレーキ圧力を供給して被牽引車２をブレーキ状態に制御し、連結器３を介して、牽引車１を後方に引き戻すような力を与えるように制御することが有効である。この制御回路１１に装備されている姿勢制御装置は、そのような制御論理を実行する装置である。連結車両の姿勢制御装置については、従来からさまざまな制御論理が知られているので、ここではさらに詳しい説明は省略する。
【００２１】
制御回路１１の出力は、３個のリレーバルブ２１〜２３を制御するように構成される。リレーバルブ２１から牽引車１の左右前輪（ＦｒＬ，ＦｒＲ）の制動圧を供給する。リレーバルブ２２からは牽引車１の左右後輪（ＲｒＬ，ＲｒＲ）の制動圧を供給する。リレーバルブ２３からは管路２５を経由して被牽引車２の後二軸の車輪（ＴＲ）の制動圧を供給する。
【００２２】
図４は、本発明実施例装置に係る制御論理を説明する要部制御フローチャートである。この図４にしたがってその動作を説明すると、エンジンの始動後に連結された被牽引車２の情報を周期的に繰り返し取得する。走行を開始すると、ヨーレイトセンサ１４の出力、横方向加速度センサ１５の出力、操舵角センサ１９の出力、牽引車１の前左右輪の回転センサ１７の出力、および操舵角センサ１９の出力を取込みその値をメモリ内に蓄積するとともに、走行状態の姿勢を演算評価する。そして走行姿勢が横転または横すべりの傾向になり、姿勢制御を必要とする限界に達したときにブレーキ信号を発生する。この例では、被牽引車に対して大きいブレーキ圧力を送出して、牽引車をその後方に向けて引き戻す力を発生させるような制御を行うものである。ブレーキ圧力センサ１２の出力が所定の操作圧Ｐ_０を越え、かつ左右輪の回転速度差が所定値ω_ｓを越えたかを調べ、越えている状態にあるときに被牽引車２に制動圧力を送るリレーバルブ２１、２２および２３をそれぞれの論理にしたがって断続的に開閉制御する。被牽引車２には、ブレーキ圧力用の配管２５を介してブレーキ圧力が断続的に供給される。これは図１に例示するタイムチャートのように制御される。すなわち、制御回路１１が発生するブレーキ信号が持続するかぎり、ほぼ一定の周期で一定の矩形波にしたがってブレーキ圧力を断続制御する。
【００２３】
このブレーキ圧力はブレーキ信号が消滅したとき消滅する。ブレーキ信号は、車両姿勢がたて直され、車両姿勢制御装置が車両姿勢に特別な制御が必要なくなったときに消滅する。また、ブレーキ信号は車速が所定値Ｖｓ　に達したときに消滅する。この実施例ではこの車速の所定値Ｖｓ　は車速が検出できなくなる値に設定された。この車速が検出できなくなる値は実質的に１〜２ｋｍ／ｈである。
【００２４】
本発明の構成は上記のように、複雑な要素をすべて取り除いた単純なものであるが、各種の試験の結果から、牽引車に連結する被牽引車の型式や種類にかかわらず、ほぼ一様な特性で被牽引車のブレーキ制御を行うことができることがわかった。本発明の構成により、とくに牽引車に姿勢制御装置が装備されているときに、被牽引車の型式や種類にかかわらず有効に姿勢制御装置が作動することが確かめられた。
【００２５】
本発明による装置を装備した牽引車に、すでに所定の仕様によりＡＢＳが装備されている被牽引車を連結して同様の試験をした。すなわち連結装置を介して被牽引車から牽引車に対してＡＢＳが装備されている旨の信号が到来している場合にも、この信号を無視して、被牽引車に対してＡＢＳ制御信号を送出するに代えて、送出する空気圧を断続制御するように構成することにより、被牽引車にＡＢＳが装備されていて、被牽引車の車輪がロック状態になることがほとんどない場合にも、有効に姿勢制御装置が作動することが確かめられた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、連結される被牽引車の種類や特性が異なる場合にも、被牽引車の姿勢を安定に維持してブレーキ制御を行うことができる装置が得られる。本発明により、一つの牽引車に型式や重量の異なる被牽引車を連結して走行する場合にも、被牽引車をほぼ一律な安定な姿勢でブレーキ制御することができる。本発明のブレーキ制御装置は、被牽引車にＡＢＳが装備されている場合にも、装備されていない場合にも適応することができる。本発明を実施することにより、被牽引車の種類や型式に応じて操舵操作とブレーキ操作との調和を変更することなく、ほぼ一律な運転操作を行うことにより、姿勢を安定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置の動作タイムチャート。
【図２】比較例装置の動作タイムチャート。
【図３】本発明を実施する連結車両の概念図。
【図４】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図５】本発明実施例装置の配管および配線系統図。
【図６】本発明実施例装置の制御フローチャート。
【符号の説明】
１　牽引車
２　被牽引車
３　連結器
１１　制御回路
１２　ブレーキ圧力センサ
１３　入出力回路
１４　ヨーレイトセンサ
１５　横方向加速度センサ
１７　回転センサ
１９　操舵角センサ
２０　入出力回路
２１〜２３　リレーバルブ
２５　配管

Claims (5)

1. ブレーキ信号に応じて牽引車から被牽引車に供給するブレーキ圧力を断続制御する手段を備えた連結車両のブレーキ制御装置において、
   前記断続制御する手段は、その手段により制御されたブレーキ圧力のピーク値をほぼ一定に維持してこれを車速がきわめて小さくなるまで継続させる手段を含むことを特徴とする連結車両のブレーキ制御装置。
2. 前記ブレーキ信号は、姿勢制御装置が発生するブレーキ信号である請求項１記載の連結車両のブレーキ制御装置。
3. 前記断続制御する手段は、車速情報以外についてオープンループ制御である請求項１または２記載の連結車両のブレーキ制御装置。
4. 前記断続制御する手段は、前記被牽引車に設けられた装置との間でオープンループ制御である請求項１または２記載の連結車両のブレーキ制御装置。
5. 被牽引車にＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ　Ｂｒｅａｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）　が装備されている旨の信号が被牽引車から牽引車に対して送出されている状態でも、所定の条件にしたがってもしくは無条件に、前記断続制御する手段を有効に作動させる手段を含む請求項１または２記載のブレーキ制御装置。

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