JP2006027343A - 車載装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両が走行方向の道路を旋回することが可能か否かを警告する。
【解決手段】 車両の走行前方における道路形状を取得する(S202)とともに、車両の最小旋回半径を算出してメモリに記憶し、取得した道路形状とメモリに記憶した車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定する(S204)。判定結果に基づいて、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを警告する(S206、S208)。
【選択図】 図8
【解決手段】 車両の走行前方における道路形状を取得する(S202)とともに、車両の最小旋回半径を算出してメモリに記憶し、取得した道路形状とメモリに記憶した車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定する(S204)。判定結果に基づいて、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを警告する(S206、S208)。
【選択図】 図8
Description
本発明は、車両の走行に関する情報を検知して運転者に警告する車載装置に関する。
この種の車載装置としては、車両が交差点やカーブ等を旋回する際に生じる車両のロール角を検出して、運転者に警告を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−274214号公報
ところで、貨物輸送車両には、牽引用のトラクターにトレーラーを連結装置で結合または分離できるようになったものがある。
このような車両は、車両の全長が長く旋回時の内輪差が大きいため、運転者には高度な運転技術が要求される。特に、このような牽引用のトラクターにトレーラーを連結した車両は、連結するトレーラーの長さによって内輪差が変わるため、運転の仕方によっては、交差点やカーブを曲がり切れないといった状況が考えられる。
しかしながら、このような牽引用のトラクターにトレーラーが連結された車両が交差点やカーブの旋回が可能か否かを判定して運転者に案内するものは提案されていない。
本発明は上記問題に鑑みたもので、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを警告する車載装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、牽引用のトラクターにトレーラーが連結された車両に搭載される車載装置であって、車両の走行前方における道路形状を取得する道路形状取得手段と、車両の最小旋回半径を算出して記憶媒体に記憶する最小旋回半径記憶手段と、道路形状取得手段によって取得された道路形状と最小旋回半径記憶手段に記憶された車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて警告を行う警告手段と、を備えたことを特徴としている。
このように、判定手段は、車両の最小旋回半径を算出して記憶媒体に記憶する最小旋回半径記憶手段と、道路形状取得手段によって取得された道路形状と最小旋回半径記憶手段に記憶された車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定し、警告手段は、判定手段の判定結果に基づいて警告を行うので、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを警告することができる。
また、請求項2に記載の発明のように、最小旋回半径記憶手段は、トラクターの旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、トラクターとトレーラーの連結部におけるトラクターの前後方向とトレーラーの前後方向のなす角度を検出する角度検出手段と、を備え、角度検出手段によって検出されたトラクターの前後方向とトレーラーの前後方向のなす角度の最大値と、旋回半径取得手段によって取得されたトラクターの旋回半径に基づいて車両の最小旋回半径を算出して記憶媒体に記憶することによって実現することができる。
また、請求項3に記載の発明のように、判定手段は、道路形状取得手段が取得した道路形状に基づいて車両の走行前方における道路の走行レーン内側の曲率半径を求め、この走行レーン内側の曲率半径よりも最小旋回半径取得手段によって取得された車両の最小旋回半径の方が大きい場合、車両が走行前方の道路を旋回することが不可能であると判定することができる。
また、請求項4に記載の発明のように、警告手段は、判定手段によって車両の走行前方の道路を旋回することが不可能であると判定された場合、トラクターの旋回半径が大きくなるような運転を促す警告を行うことができる。
また、請求項4に記載の発明のように、警告手段は、旋回可否判定手段によって道路の旋回が不可能であると判定された場合、走行不可能である旨の警告を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る車載装置は、図1に示すような牽引用のトラクター2とトレーラー3が連結装置で連結または分離されるように構成された車両に搭載される。
トラクター2には連結装置としてのカプラー50が取り付けられ、トレーラー3の床下には同心円柱形状のキングピン30が取り付けられている。そして、カプラー50とキングピン30によってトラクターとトレーラーが結合、分離できるようになっている。
本実施形態では、トラクター2とトレーラー3の連結部に非接触角度計が設けられ、この非接触角度計によってトラクター2の前後方向とトレーラー3の前後方向のなす角度を検出するようになっている。車載装置は、この非接触角度計によって検出された角度を用いてトレーラー3の最小旋回半径を算出する。
まず、図2〜4を参照して、トラクター2とトレーラー3の連結部に設けられる非接触角度計について説明する。
図2(a)に、カプラー50とキングピン30の連結前の状態を示す。カプラー50は、トレーラー3の荷重の支持を行うカプラーベース51、トレーラー3のキングピン30と結合して牽引力の伝達を行うジョー52、このジョー52をロックするためのロック53、ロック53のロックを解除するためのレバー54を備えている。
ジョー52にはグリースが塗布されており、図2(b)に示すように、ジョー52が同心円柱形状のキングピン30を挟み込むことでカプラー50とキングピン30が結合するとともに、ロック53によってジョー52がロックされ、カプラー50とキングピン30の連結状態となる。
また、レバー52の操作によってロック53のロックが解除されると、キングピン30はジョー52から解放され、カプラー50とキングピン30は分離される。
このように、トラクター2とトレーラー3は、カプラー50とキングピン30によって連結、分離されるようになっている。
上記した非接触角度計は、トラクター2とトレーラー3の連結部に設けられる。
図3に、非接触角度計の概略構成を示す。図3(a)は、非接触角度計を側面から見た図、図3(b)は、非接触角度計を下面から見た図である。なお、図3(a)、(b)において、カプラー50は省略されている。
図3(a)に示すように、非接触角度計4は、回転子4aと固定子4bを備えている。固定子4bは、トラクター2側に固定された板ばね2aによって支持され、この固定子4bの上部に回転子4aが回転可能に設けられている。非接触角度計4は、トラクター2とトレーラー3が連結されたとき、図3(b)に示すように、キングピン30の中心軸と、回転子4aの回転軸が略同一となるように設けられている。
また、回転子4aは、図示しない電磁石を有し、この電磁石のコイルに電流が流れない状態では、キングピン30と隙間を設けた場所に位置し、電磁石のコイルに電流が流れると、図4に示すように回転子4aがキングピン30に吸着するようになっている。
そして、非接触角度計4は、光または磁気を利用して回転子4aと固定子4bのなす角度を非接触で検出し、検出した角度に応じた信号を出力する。
次に、図5を参照して、車載装置の構成について説明する。車載装置1は、一般的なナビゲーション装置を利用したもので、トラクター2に搭載される。
車載装置1は、位置検出器11、地図データ入力器16、操作スイッチ群17、制御回路18、外部メモリ19、表示装置20、リモコンセンサ21、入出力インタフェース23および音声出力装置24を備えている。
位置検出器11は、周知の地磁気センサ12、ジャイロスコープ13、距離センサ14および衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するためのGPS受信機15を有している。これらのセンサ12〜15は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサを各々補間しながら使用するように構成されている。
地図データ入力器16は、位置検出精度を向上するためのいわゆるマップマッチングデータや道路データを含む地図データ等を入力するための装置である。これらの各種データを記憶する記憶媒体としては、そのデータ量からCD−ROM、DVDまたはハードディスクドライブなどを用いるのが一般的であるが、メモリカードなど他の媒体を用いてもよい。
操作スイッチ群17は、表示装置20の表示画面の周囲に設けられた複数の押しボタンスイッチからなり、ユーザーによる押しボタンスイッチの押下に基づいた信号を制御回路18に出力する。
外部メモリ19は、制御回路18の内部とは別に設けられる記憶部で、ROMあるいはRAMなどから構成され、各種のデータやプログラムなどが記憶されるようになっている。
表示装置20は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有し、制御回路18からの映像信号に応じて液晶ディプレイ等の表示画面に当該映像を表示させる。
リモコンセンサ21は、ユーザーの操作に基づいて赤外線等による無線信号を送信するリモコン23から受信した信号を制御回路18へ出力する。
入出力インタフェース23は、車両の各種機器と信号の入出力を行うもので、ステアリングセンサ(図示せず)からの操舵角の変化を示すパルス信号、車速センサからの車速を示す車速信号、カプラー50からジョー52がキングピン30をロックしているか否かを示す信号等が入力される。
音声出力装置24は、スピーカを有し、制御回路18からの音声信号に応じてスピーカに当該音声を出力させる。
制御回路18は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはCPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ、I/Oおよびこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。
制御回路18は、ROM、地図データ入力器16、外部メモリ19からナビゲーション装置としての動作のためのプログラムとして経路探索プログラムや地図表示プログラムを読み出して実行する。
経路探索プログラムは、操作スイッチ群17またはリモコン23により目的地が設定されると、現在地からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して案内経路を形成し、表示装置20に表示させる。自動的に最適な経路を設定する手段としては、ダイクストラ法等が知られている。
地図表示プログラムは、位置検出器11のセンサ12〜15から入力される各種信号に基づき現在地情報を算出し、算出した現在地情報に基づく車両現在地マークと、地図データ入力器16より読み出した地図データと、経路探索プログラムによって形成した案内経路等の付加データを重ねてその表示画面に表示させる。
本実施形態において、制御回路18は、経路探索プログラムや地図表示プログラム等に基づくナビゲーション機能に加え、位置検出器11から入力される信号および非接触角度計4から入力される角度から車両の最小旋回半径を算出してメモリに記憶する処理を行う。
次に、図6を参照して、車両の最小旋回半径の算出について説明する。
図6において、トラクター2の進行方向中心線はAB、トレーラー3の進行方向中心線はCD、キングピンの位置はE、トラクター2とトレーラー3の旋回中心はF、トレーラーの内接旋回半径はFGとして表されている。
トラクター2とトレーラー3のなす角度θ=∠AEC、∠AEF=90°、∠CED=180°であるため、数式1で表される。
(数式1)
∠AEC+∠DEF=90°
また、∠CDF=90°、∠CDF+∠FED+∠DFE=180°であるため、∠FED+∠DFEは、数式2で表される。
∠AEC+∠DEF=90°
また、∠CDF=90°、∠CDF+∠FED+∠DFE=180°であるため、∠FED+∠DFEは、数式2で表される。
(数式2)
∠FED+∠DFE=90°
そして、数式1、数式2より、∠θは数式3で表される。
∠FED+∠DFE=90°
そして、数式1、数式2より、∠θは数式3で表される。
(数式3)
∠θ=∠AEC=∠EFD
トラクター2の中心旋回半径(FEの長さ)をRm、トレーラー3の中心旋回半径(FDの長さ)をRtとすると、数式1、数式3からRm×cosθ=Rtの関係が成り立つ。
∠θ=∠AEC=∠EFD
トラクター2の中心旋回半径(FEの長さ)をRm、トレーラー3の中心旋回半径(FDの長さ)をRtとすると、数式1、数式3からRm×cosθ=Rtの関係が成り立つ。
したがって、トレーラー3の内接旋回半径(FGの長さ)をRi、トレーラー3の幅をWtとすると、トレーラー3の内接旋回半径Riは、数式4で表される。
(数式4)
Ri=Rt−Wt/2=Rm×cosθ−Wt/2
なお、トレーラー3の幅Wtは、定数として扱うことができる。
Ri=Rt−Wt/2=Rm×cosθ−Wt/2
なお、トレーラー3の幅Wtは、定数として扱うことができる。
制御回路18は、位置検出器11から入力される信号に基づいてトラクター2の中心旋回半径Rmを算出し、非接触角度計4によって検出される角度によってトラクター2とトレーラー3のなす角度θを求め、更に、トラクター2の中心旋回半径Rmおよびトラクター2とトレーラー3のなす角度θに基づいて、トレーラー3の内接旋回半径Riを算出することができる。
また、走行中にトラクター2のステアリングを最大まで旋回させたとき、トラクター2の中心旋回半径Rmが最小、かつ、トラクター2とトレーラー3のなす角度θが最大となる。
制御回路18は、このときのトレーラー3の内接旋回半径Riを、車両の最小旋回半径として求めることができる。
次に、図7を参照して、車載装置1の制御回路18のCPUの処理について説明する。車載装置1の電源がオンされ、ユーザーの操作スイッチ群17またはリモコン23の操作により経路探索プログラムが起動されると、制御回路18は、現在地から目的地までの最適な案内経路を設定して、設定した案内経路に従って経路案内を開始する。ユーザーは、この経路案内に従って運転するものとする。
制御回路18は、入出力インタフェース24を介してカプラー50からキングピン30をロックしたことを示す旨の信号が入力されると、経路案内処理と並行して、図7に示す処理を開始する。
まず、非接触角度計4によって検出される角度の直列補正を行う。非接触角度計4の回転子4aと固定子4bのなす角度は相対値として検出されるため、基準となる角度を予め検出しておく必要がある。このため、トラクターとトレーラーが直列となった状態における回転子4aと固定子4bのなす角度を検出して、この検出した角度を基準値としてメモリに記憶する(S100)。
なお、制御回路18は、ステアリングセンサからの信号に基づく操舵角の変化が一定、かつ、ジャイロスコープ13からの信号に基づくヨー角が一定、かつ、車速センサからの車速信号に基づく走行距離が法規定のトレーラー長の2倍以上であるといった条件を満たす場合、トラクター2とトレーラー3が直列であると判定し、このとき非接触角度計4が検出した角度を基準値としてメモリに記憶する。
制御回路18は、非接触角度計4から入力される角度からメモリに基準値として記憶された角度を差し引くことによって、トラクター2の前後方向とトレーラー3の前後方向のなす角度θを求めることができる。
次に、車両の最小旋回半径を算出してメモリに記憶する。具体的には、走行中にトラクター2のステアリングを最大まで旋回させ、このとき位置検出器11から入力される信号に基づいてトラクター2の中心旋回半径Rmを求めるとともに、非接触角度計4から入力される角度からトラクター2とトレーラー3のなす角度θの最大値を求める。そして、このときの中心旋回半径Rmとトラクター2とトレーラー3のなす角度θの最大値から、数式4を用いてトレーラー3の内接旋回半径Riを算出する。そして、このトレーラー3の内接旋回半径Riを車両の最小旋回半径としてメモリに記憶し(S102)、S200の警告処理へ進む。
次に、図8を参照して、警告処理について説明する。
まず、トラクター2の走行前方の道路データを取得する。具体的には、位置検出器11からの信号に基づいてトラクター2とトレーラー3の連結部Eの現在位置および進行方向を求め、トラクター2の走行前方の道路データを地図データ入力器16の記憶媒体から取得する(S202)。
地図データ入力器16の記憶媒体には、図9(a)に示すように、道路上にある形状点(ノード)P0、P1、…、P6が道路データとして記憶されており、各形状点のデータは、位置座標、曲率半径などのデータから構成されている。また、道路データには、図9(b)に示すような走行レーンを含む道路形状、道路幅、レーン数等のデータも含まれる。
次に、車両が走行前方の道路を旋回することが可能であるか否かを判定する。具体的には、図10に示すように、地図データ入力器16の記憶媒体から取得した道路データから、走行前方の道路の走行レーンの内側輪郭部に形状点P10、P11、…、P16を設定し、各形状点の曲率半径を求める。そして、これらの走行前方の道路の走行レーンの内側輪郭部に設定した各形状点の曲率半径(走行レーン内側の曲率半径)とS102においてメモリに記憶した車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能であるか否かを判定する(S204)。
ここで、走行前方の道路の内側輪郭部に設定した各形状点の各曲率半径が車両の最小旋回半径よりも小さい場合、車両が走行前方の道路を旋回することが不可能であると判定し(204でNOと判定)、車両が走行前方の道路を旋回することが不可能であることを警告する。例えば、音声出力装置24から、「このまま走行レーンを走行すると、車輪が道路から逸脱する可能性があるので旋回できません。」といったメッセージを案内させる(S206)。
次に、トラクター2の旋回半径が大きくなるような運転を促す警告を行う。例えば、図11に示すように車両が左折する場合、左折地点の所定距離手前で、音声出力装置24から、「左折します。このまま左折すると車輪が道路から逸脱する可能性があるので、旋回半径が大きくなるように、右への方向指示灯をつけて2車線に跨りながら走行した後、左への方向指示灯をつけて左折して下さい。」といったメッセージを案内させ(S207)、図7のS300へ進む。
また、S204において、走行前方の道路の内側輪郭部に設定した各形状点の各曲率半径が車両の最小旋回半径よりも大きい場合、車両が走行前方の道路を旋回することが可能であると判定し(104でYESと判定)、例えば、音声出力装置24から、「この先、旋回可能です。」といったメッセージを案内させ(S208)、図7のS300へ進む。
図7の説明に戻り、S300では、カプラー50からジョー52がキングピン30をロックしていることを示す信号が入力されたか否かに基づいて、ジョー52がキングピン30を開放したか否かを判定する。具体的には、カプラー50からジョー52がキングピン30をロックしていることを示す信号が入力されている場合、ジョー52がキングピン30をロックしていると判定し、カプラー50からジョー52がキングピン30のロックを解放したことを示す信号が入力された場合、ジョー52がキングピン30を解放したと判定する(S300)。
ここで、ジョー52がキングピン30をロックしていると判定した場合(S300でNOと判定)、S200の処理へ戻る。
なお、ジョー52がキングピン30をロックしている場合、トラクターには同一のトレーラーが結合されていることになるため、S100、S102の処理を省略してS200の処理へ戻ることができる。
また、S300において、ジョー52がキングピン30を解放したと判定した場合(S300でYESと判定)、本処理を終了する。
上記したように、車載装置1は、車両の走行前方における道路形状を取得するとともに、車両の最小旋回半径を算出してメモリに記憶し、取得した道路形状とメモリに記憶した車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定し、判定結果に基づいて警告を行う。これにより、車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを警告することができる。
なお、上記実施形態において、道路形状取得手段は図8のS202の処理に相当し、最小旋回半径記憶手段は図7のS102の処理に相当し、判定手段は図8のS204に相当し、警告手段は図8のS206、S207、S208に相当する。また、旋回半径算出手段は図7のS102において位置検出器11から入力される信号に基づいてトラクター2の中心旋回半径Rmを算出する処理に相当し、角度検出手段は図7のS102において非接触角度計4からの信号に基づいてトラクター2とトレーラー3のなす角度θを検出する処理に相当する。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態では、図8のS204において、走行前方の道路の内側輪郭部に設定した各形状点の曲率半径とS102においてメモリに記憶した車両の最小旋回半径を比較して、車両が走行前方の道路を旋回することが可能であるか否かを判定する例を示したが、図12に示すように、トラクター2とトレーラー3の各走行軌跡を予測し、予測したトラクター2とトレーラー3の各位置を走行前方の道路形状と重ね合わせて、車両が走行前方の道路を旋回することが可能であるか否かを判定するようにしてもよい。
また、制御回路18は、走行前方の道路形状に基づいて、走行前方の道路におけるトラクター2とトレーラー3の走行軌跡を予測し、トラクター2が最も大回りで走行軌跡を描いても走行前方の道路を旋回できないと判定した場合、走行不能である旨を運転者に警告するとともに、他の案内経路の再設定を自動的に行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、図9(a)、(b)に示した道路データを例に、車両がカーブを旋回する場合に、このカーブの旋回が可能か否かを判定する例を示したが、カーブの旋回に限ることなく、交差点を右折する場合、交差点を左折する場合などに適用してもよい。また、複数の走行レーンが存在する道路に適用してもよい。
また、制御回路18は、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両の車速を求め、カーブや交差点の手前で、車速が規定値以上の場合、速度を低下させる旨の警告を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態において、車載装置1は、牽引用のトラクターにトレーラーが連結される車両に搭載されるものとして示したが、具体的には、セミトレーラー、フルトレーラー(いわゆるセンターアクスル式のフルトレーラーを含む)、ポールトレーラー、ダブルストレーラー、トリプルストレーラー、連接バスなどの車両に搭載することができる。
1…車載装置、2…トラクター、3…トレーラー、11…位置検出器、
12…地磁気センサ、13…ジャイロスコープ、14…距離センサ、
15…GPS受信機、16…地図データ入力器、17…操作スイッチ群、
18…制御回路、19…外部メモリ、20…表示装置、21…リモコンセンサ、
22…リモコン、23…入出力インタフェース、24…音声出力装置、
30…キングピン、4…非接触角度計、4a…回転子、4b…固定子、
50…カプラー、51…カプラーベース、52…ジョー、53…ロック、
54…レバー。
12…地磁気センサ、13…ジャイロスコープ、14…距離センサ、
15…GPS受信機、16…地図データ入力器、17…操作スイッチ群、
18…制御回路、19…外部メモリ、20…表示装置、21…リモコンセンサ、
22…リモコン、23…入出力インタフェース、24…音声出力装置、
30…キングピン、4…非接触角度計、4a…回転子、4b…固定子、
50…カプラー、51…カプラーベース、52…ジョー、53…ロック、
54…レバー。
Claims (5)
- 牽引用のトラクターにトレーラーが連結された車両に搭載される車載装置であって、
前記車両の走行前方における道路形状を取得する道路形状取得手段と、
前記車両の最小旋回半径を算出して記憶媒体に記憶する最小旋回半径記憶手段と、
前記道路形状取得手段によって取得された前記道路形状と前記最小旋回半径記憶手段に記憶された前記車両の最小旋回半径を比較して、前記車両が走行前方の道路を旋回することが可能か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて警告を行う警告手段と、を備えたことを特徴とする車載装置。 - 前記最小旋回半径記憶手段は、前記トラクターの旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、
前記トラクターと前記トレーラーの連結部における前記トラクターの前後方向と前記トレーラーの前後方向のなす角度を検出する角度検出手段と、を備え、
前記角度検出手段によって検出された前記トラクターの前後方向と前記トレーラーの前後方向のなす角度の最大値と、前記旋回半径取得手段によって取得された前記トラクターの旋回半径に基づいて前記車両の最小旋回半径を算出して記憶媒体に記憶することを特徴とする請求項1に記載の車載装置。 - 前記判定手段は、前記道路形状取得手段が取得した前記道路形状に基づいて車両の走行前方における道路の走行レーン内側の曲率半径を求め、この走行レーン内側の曲率半径よりも前記最小旋回半径取得手段によって取得された車両の最小旋回半径の方が大きい場合、前記車両が走行前方の道路を旋回することが不可能であると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の車載装置。
- 前記警告手段は、前記判定手段によって前記車両の走行前方の道路を旋回することが不可能であると判定された場合、前記トラクターの旋回半径が大きくなるような運転を促す警告を行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車載装置。
- 前記警告手段は、旋回可否判定手段によって前記道路の旋回が不可能であると判定された場合、走行不可能である旨の警告を行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車載装置。
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