JP2006327439A - 単軌条運搬車の安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
危険回避行動が確実にとれる範囲内に存在する走行の支障になる障害物のみを真の障害物として検出する（走行の支障にならない障害物は検出しない）。
【解決手段】
地上に架設された単軌条上を車両が走行する単軌条走行車において、先頭車両の前面に、一定の拡がり角度と距離内における一定以上の大きさの障害物の距離と方向を光の反射によって検出する光センサを取り付けたことを特徴とする単軌条走行車の安全装置。
【選択図】
図１

Description

本発明は、単軌条上を走行する単軌条走行車の安全装置に関するものである。

地上に架設した単軌条上を車両が走行する単軌条走行車が知られており、その多くは、単軌条にラックを添設し、このラックに車両に備えられるピニオンを噛み合わせてピニオンを駆動して車両を単軌条上に走行させるものである。したがって、この種の単軌条走行車は、ピニオンとラックによる強制噛合式であって、勾配が急であっても走行できることから、傾斜地等に開かれた果樹園における収穫物や資材の運搬或いは山上の工事現場への人員や資材の運搬に多く用いられている。また、最近では、座席設備を設けて遊園地等における観覧（巡回）車にも使用されている。

単軌条走行車を走行させるには、操縦者が車両に乗って操縦するのが通常であった。したがって、操縦者は、走行に支障を来す障害物を認識すると、停止させる等の回避行動をとることができていた。ところが、最近では、走行コストを低減させるために無人走行をさせるものが増えて来た。無人走行をさせるときに特に必要になるのが、障害物が出現した場合にこれを回避できる安全策がとられているかということである（有人式の場合でも安全策が必要なのはもちろんである）。従来の安全装置としては、下記特許文献１に見られるように、リミットスイッチ等に連係するアームを触手として延ばし、アームが障害物に接当するとリミットスイッチが働いて車両の停止等を行う機械式のものであった。

このような機械式の安全装置によると、障害物が存在すると、これを回避するように停止等させるためには、アームをかなり延ばさなければならず、これが物に当たって曲がったり、折れたりすることがある。また、単軌条は、急勾配や急カーブで架設されていることが多いため、軌条そのものや障害にならない傍の立木や構築物を障害物として検出してしまい、不必要な安全行動をとることがあった。
特開平６−２７０７９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、障害物の検出を簡便な光センサで行うものであるが、これにおける光センサは、一定の拡がり角度と距離内における一定以上の大きさの障害物の距離と方向を検出するものにして真の障害物のみを回避できる範囲内で正確に検出できるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、地上に架設された単軌条上を車両が走行する単軌条走行車において、先頭車両の前面に、一定の拡がり角度と距離内における一定以上の大きさの障害物の距離と方向を光の反射によって検出する光センサを取り付けたことを特徴とする単軌条走行車の安全装置を提供したものである。

本発明によると、車両の先頭に取り付けられる光センサは、一定の拡がり角度と距離内における一定以上の大きさの障害物を真の障害物として検出するものであるから、単軌条自体は不検出になるように設定しておくことで、急勾配や急カーブによって単軌条が直前に存在するような場合であっても、これを障害物としては検出しない。また、単軌条の傍に立木や構築物が存在していても、これが車両の通過の邪魔にならない場合は、これらを障害物としては検出しない。したがって、不必要な安全行動をとらず、スムーズな走行を可能にする。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す遊園地を巡回する観覧車としての単軌条走行車の側面図、図２は平面図であるが、地上に単軌条（以下、軌条）１が高さ調整可能な支柱２に支えられて一定高さで設けられており、地面の傾斜に沿って目的地まで直線と曲線とをもって敷設されている。軌条１上には車両３が載り、軌条１を案内として走行する。この案内及び走行機構は問わないが、後述するラック＆ピニオン方式が登坂力が強くて好ましい（この他、例えば、軌条の表面に滑り止め処理を施し、これにローラを転動させて走行するようなものもあるが、本発明では、このようなものも含む）。本例の車両３は、牽引車４と一台又は複数台（本例では二台）の台車５とに分かれており、牽引車４には駆動原としてのモータとその制御装備（図示省略）が、台車５には座席６が装備されている。なお、牽引車４と台車５又は台車５と台車５は、上下左右に屈曲可能な連結器７で連結されている。

牽引車４、台車５とも、単一の軌条１に対して転倒したりすることなく載設される。図３は牽引車４の前面図、図４は台車５の後面図であるが、軌条１は、断面が四角形をしており、その裏面（上面や側面の場合もある）には、軌条１の幅よりも小さい幅を有するラック８が貼設されている。牽引車４のフレーム９には、駆動ローラユニット１０が取り付けられており、この駆動ローラユニット１０は、軌条１を上下から挟む支持輪１１と駆動輪１２とからなる。このうち、支持輪１１は、軌条１の上面に載る胴部１１ａと軌条１の側面にまで延びるフランジ１１ｂとからなり、また、駆動輪１２は、ラック８に噛み合うピニオン１２ａとラック８の両外方の軌条１の下面にあてがわれる胴部１２ｂと同じく軌条１の側面にまで延びるフランジ１２ｃとからなり、これらで軌条１を上下から挟着することで脱線等が防がれている。

駆動輪１２は、本例では、モータで駆動されるが、これにおいて、その電力を軌条１に沿って架設される電気架線１３から取り込む電車タイプとしている。なお、この他にバッテリーを電源とするものであってもよいし、モータに限らず、内燃機関エンジンを駆動原とするものであってもよい。図７は、この場合の電気架線１３の部分の横断面図であるが、電気架線１３は、軌条１の側方に張出されるアーム１４からハンガー１５によって吊架されている（１３ａは感電防止のための被覆材）。一方、牽引車４からもアーム１６を張出し、このアーム１６に電気架線１４に接触するトロリー１７をスプリング１８によって弾発的に設け、電気架線１３の電力をトロリー１７から取り込んでモータを駆動するようになっている。なお、電気架線１３が三本あるのは、三相電力を使用するためである。

台車５のフレーム１９には、ローラユニット２０とブレーキローラユニット２１とが取り付けられている。ローラユニット２０は、台車５を軌条１上に支えるもので、上記と同じ構造を有する上輪２２と下輪２３とからなり、これで軌条１を上下から挟持して脱線等を防いでいる。ブレーキローラユニット２１は、台車５を支えると同時に制動機能も有するもので、上記した上輪２２と下輪２３とを有する他、下輪２３にはラック８に噛み合うピニオン（図示省略）が設けられており、このピニオンの軸を締め付けてブレーキ力を与えるものである（ブレーキを掛けるには、牽引車４の後部等に設けられるブレーキレバー２４を引く）。

さらに、台車のフレーム１９上には、座席６が設けられている。本例の座席６は、フレーム１９の上に一列で三個設けられているが、この配列や数はこれに限定されるものではない。この座席６は、搭乗者が座すものであり、安全のために座席６の裏面に後の座席６の座者が手で持つ把手２５が設けられている。なお、最前列の座席６の座者のためには、別途の把手２６がその前方に設けられている。

本発明は、以上の車両３が走行するときに障害となる障害物を光で検出する光センサ２７を設けたものである。この場合の光センサ２７は、単に障害物の有無を検出するだけでなく、障害物の大きさ及びその距離と方向を判別できる高精度のものである。このような光センサ２７として、北陽電機株式会社製作の商品名インテリゼントセンサＰＢＳがあり、本例では、これを採用している。その原理は、ＬＥＤ（波長８８０ｎｍ）光線を半円状に投光し、障害物に当たって帰って来た反射光線の時間差と光線束の分布状況を判別して障害物の大きさ及び距離と方向を判別するものである。

図５は光センサ２７の正面図、図６は平面図であるが、本体２８の前面に半円状の投光窓２９と受光窓３０とが設けられており、投光窓２９から検出光線を発し、障害物に反射して戻って来た光線を受光窓３０から取り込んで、内部の検出装置（図示省略）で障害物の大きさ及び距離と方向を検出するものである。この場合、障害物を検出できる拡がり角度Ｗと距離Ｌは任意に設定できるが、本例では、Ｌ＝３ｍの距離でＷ＝最大２ｍの幅を検出エリアＡに設定している。これにより、慌てて危険回避行動をとる必要がないむやみに遠くにあったり、軌条１の傍の立木や構築物を障害物として検出することがないから、効率的な走行が可能になる。

加えて、このエリアＡ内で識別できる障害物の最小の大きさ（識別能）も任意に設定できるが、本例では、軌条１の幅（約５０ｍｍ）よりも大きい３００ｍｍ×３００ｍｍ程度に設定し、前方に軌条１が存在していても、これを検出しないようにしている。以上の光センサ２７を牽引車４の前面に設置し、車両３が走行するときに障害となる障害物の有無を検出する。なお、牽引車４の前面には、この他にバンパー型をした機械式のセンサ３１も設けている。

以上の光センサ２７を装備した車両３は、走行時に危険回避行動をとる必要がある障害物が軌条１の近辺に存在していると、これを検出する。障害物を検出すると、走行の停止や警報を発する等、危険回避行動をとる。この場合、車両３が停止するには、制動距離を必要とするが、上記した距離Ｌ（３ｍ）によれば、車両３の走行速度とも相まって障害物に衝突する前に確実に停止することができる。単軌条走行車は、軌条１の急勾配や急カーブによって軌条１がしばしば牽引車４の前方に出現するが、本発明に係る光センサ２７によれば、これらを障害物として検出しないから、効率的な走行が可能になる。また、軌条１の傍には立木や構築物も存在するが、これらも走行に支障がない限り、障害物として検出しないから、この点でも効率的な走行を可能にする。

ところで、軌条１上には複数の車両３が走行していることがある。特に、ある程度の路線長さを有してループに形成される軌条１を走行する遊園地等の観覧車では、一つの軌条１の経路に複数の車両３を配置している。加えて、無人で走行させられることが多いことから、車両３同士が衝突することもある。これを回避できる必要があることから、本例では、台車５の最後尾に反射板３２を取り付けている。この反射板３２は、検出光線を反射し易い白色で、衝立のように立てらせているが、もちろん、その大きさは、上記した寸法のものより大きくしてある。これにより、前方の車両３に後続の車両３が危険と思われる距離Ｌ（３ｍ）に接近すると、停車等の危険回避行動をとることから、安全であり、かつ、走行の効率を低下させない。

本発明の一例を示す単軌条走行車の側面図である。 本発明の一例を示す単軌条走行車の平面図である。 本発明の一例を示す牽引車の前面図である。 本発明の一例を示す台車の後面図である。 本発明の一例を示す光センサの前面図である。 本発明の一例を示す光センサの平面図である。 本発明の一例を示す電気架線の横断面図である。

符号の説明

１ 単軌条
２ 支柱
３ 車両
４ 牽引車
５ 台車
６ 座席
７ 連結器
８ ラック
９ 牽引車のフレーム
１０ 駆動ローラユニット
１１ 支持輪
１１ａ支持輪の胴部
１１ｂ支持輪のフランジ
１２ 駆動輪
１２ａ駆動輪のピニオン
１２ｂ駆動輪の胴部
１２ｃ駆動輪のフランジ
１３ 電気架線
１３ａ電気架線の被覆材
１４ アーム
１５ ハンガー
１６ アーム
１７ トロリー
１８ スプリング
１９ 台車のフレーム
２０ ローラユニット
２１ ブレーキローラユニット
２２ 上輪
２３ 下輪
２４ ブレーキレバー
２５ 把手
２６ 別途の把手
２７ 光センサ
２８ 光センサの本体
２９ 光センサの投光窓
３０ 光センサの受光窓
３１ 機械式のセンサ
３２ 反射板
Ａ 検出エリア
Ｌ 検出可能距離
Ｗ 検出可能拡がり角度

Claims (4)

1. 地上に架設された単軌条上を車両が走行する単軌条走行車において、先頭車両の前面に、一定の拡がり角度と距離内における一定以上の大きさの障害物の距離と方向を光の反射によって検出する光センサを取り付けたことを特徴とする単軌条走行車の安全装置。
2. 車両が自走機能を有する牽引車と、牽引車で牽引される台車とからなるものであり、光センサが牽引車の前面に取り付けられる請求項１の単軌条走行車の安全装置。
3. 牽引車が単軌条に添設されたラックにピニオンを噛み合わせて走行するものである請求項１又は２の単軌条走行車の安全装置。
4. 車両の最後尾に光を反射させる反射板を取り付けた請求項１〜３いずれかの単軌条走行車の安全装置。