JP2023086511A - ダンプトラックの横転警告表示装置、およびこれを備えたダンプトラック - Google Patents

Abstract

【課題】 荷箱を傾斜させたり、荷箱に積荷を積むことで、ダンプトラックの安定性を損なうおそれのある姿勢は異なり、横転事故が生じる条件を把握することが困難だった。【解決手段】 指標画像Ｂが表示される画像表示画面Ｄと、前記画像表示画面Ｄに指標画像Ｂを表示させる制御装置ＰＬＣと、車台２の水平に対する車台傾斜角度を検知し、該車台傾斜角度に応じた車台傾斜センサ値を出力する車台傾斜センサと、前記制御装置ＰＬＣは、前記車台傾斜センサ値が閾値から所定の範囲にある場合に、前記指標画像Ｂを前記画像表示画面内において前記車台傾斜センサ値に対応する車台傾斜角度より大きく回転させるダンプトラックの横転警告表示装置。【選択図】 図７

Description

本発明は、ダンプトラックの横転警告表示装置に関する。

ダンプトラックは、後端部を回動軸として傾斜可能な荷箱を備えており、積荷となる土砂などを排出する際には、積荷を傾斜させて滑り下ろすように排出させることができる車両である。

特開平５－９６９８５号公報

しかし、荷箱を傾斜させたり、荷箱に積荷を積むことで、ダンプトラックの安定性を損なうおそれのある姿勢は異なり、運転者は現在のダンプトラックの状態を経験的に把握して、横転の生じない操作を行うことが通常になされていた。ところが、運転手の経験に基づく操作では客観的なダンプトラックの状況把握が難しく、ダンプトラックの横転事故を防止することは難しいという問題がある。

そこで、上記課題を解決する手段として本発明に係る車台上に荷箱が設置されたダンプトラックの横転警告表示装置は、車台上に荷箱が傾斜可能に設置されたダンプトラックの横転警告表示装置であって、指標画像が表示される画像表示画面と、前記画像表示画面に指標画像を表示させる制御装置と、車台の水平に対する車台傾斜角度を検知し、該車台傾斜角度に応じた車台傾斜センサ値を出力する車台傾斜センサと、前記制御装置は、前記車台傾斜センサ値が閾値から所定の範囲にある場合に、前記指標画像を前記画像表示画面内において前記車台傾斜センサ値に対応する車台傾斜角度より大きく回転させることを特徴とする。

前記閾値は、任意に設定することができるが、例えば、車台傾斜角度をそのまま指標画像の回転角に反映させた場合には、画像が回転していることが運転者の視覚として認識できないような微小な数値であることが好ましい。この場合には、所定の範囲は閾値以下とすることが好ましい。また、閾値が、車台傾斜角度がダンプトラックの横転の危険性が高いと設定された所定の値であっても好ましい。この場合には、所定の範囲は閾値以上とすることが好ましい。これにより、運転者が閾値より大きく傾く指標画像を視認することで、横転の危険が高いことを明確に認識することができる。前記所定の範囲は、閾値を境界とした数値範囲として設定してもよく、または、閾値以下、閾値以上、閾値より小さい、若しくは閾値より大きいという設定であってもよい。また、具体的な設定方法としては、前記記憶部に閾値を記憶させれば、これにより所定の範囲は当該閾値以下、若しくは閾値以上と自動的に設定することとしてもよい。また、前記記憶部に所定の数値範囲を所定の範囲として入力し、当該数値範囲の一方の境界値を前記閾値としてもよい。

また、前記画像表示画面において、前記指標画像と共に前記車台傾斜角度を表示することとしても好ましい。車台傾斜角度は数値で表示されることがより好ましく、これにより、ダンプトラックの運転者は、現在の車台傾斜角度を具体的に把握することができる。

さらに、前記ダンプトラックの横転警告表示装置には、操作部を備えるとともに、制御装置に記憶部を備え、前記操作部により、前記記憶部に前記閾値を記憶させることができるものであっても好ましい。また、前記記憶部には、前記閾値から所定の範囲にある場合に車台傾斜角度より大きく回転させる誇張角は、操作部により記憶されることとしてもよい。

さらにまた、前記記憶部に複数車種のイラストデータが保存されてなり、前記操作部の操作により、前記指標画像として前記イラストデータから所定の車種に関するものを選択できることとしてもよい。前記画像表示画面が備え付けられたダンプトラックの車種に合わせたイラストを指標画像として選択することで、運転手が、現在運転している車種を確認しながら車の操作を行うことができ、車種の勘違いによる誤操作を防止することができる。イラストデータとしては、運転台と荷箱とが一体となった単車型のダンプトラック、及び運転台と荷箱とが分離可能なトレーラーなど、複数の車種に関するものであることが好ましい。なお、上記指標画像は、例えば、真っすぐなバーであってもよく、また、ダンプトラックの背面、若しくは正面、側面を模したイラストであってもよい。

また、前記いずれかの横転警告表示装置を備えたダンプトラックであることが好ましい。

本発明によれば、ダンプトラックの水平に対する傾きが生じている様子を、運転者に客観的に報知することができる。さらに、車台傾斜角度よりも大きな角度で指標画像が回転することで、ダンプトラックに傾きが生じていることを、運転者に対して視覚を通じて明確に伝達することができる。

（ａ）荷箱３を下げた状態のダンプトラック１の側面図、及び（ｂ）背面図である。 荷箱３を上げた状態のダンプトラック１の側面図である。 ロードセルｒ１～ｒ４が、シャシー５上の前後左右位置に４カ所設置されている様子を示す荷箱３を除いたダンプトラック１の平面図である。 本発明に記載のセンサと画像表示画面Ｄとの電気信号の接続の例を示す回路図である。 ダンプトラック１が前傾斜地、後傾斜地上にある場合の重心高さＨ１´（ａ）、Ｈ１″（ｃ）の定義を、ダンプトラック１が水平地上にある場合の重心高さＨ１（ｂ）の定義と比較して図示する図である。 画像表示画面Ｄに指標画像Ｂを出力する際の出力表示の例を示す。画像表示画面Ｄの画面上に表示される警告マークｅの例を示す。 画像表示画面Ｄに指標画像Ｂと共に警告マークｅを出力する際の出力表示の例を示す。 複数種のイラストデータに基づく例として、指標画像Ｂｔ、Ｂｄを例示する図である。 ダンプトラック１が、水平状態（ａ）から左右方向に横転する限界状態（ｂ）となる様子を示す図である。 ダンプトラック１が、水平状態（ａ）から前後方向に横転する限界状態（ｂ）となる様子を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態を、図を参照しながら詳しく説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明に記載のダンプトラック１は、車台２上に荷箱３が設置されており、荷箱３は車台２に対して傾斜可能に設置されている。車台２は被牽引車、いわゆるトレーラであってもよい。図１の重心初期角αは荷箱３が降りた走行状態での車台２に対する重心までの角度であり、車両の形状によって決まる定数である。車台２には前後方向の水平に対する車台２の傾斜角βを検知する車台前後傾斜センサ１１を備え、荷箱３には、前後方向の水平に対する荷箱３傾斜角γを検知するダンプ角センサ１２を備えている。図２における相対ダンプ角θは荷箱３の車台２に対する傾斜角である。詳細には、ダンプ角センサ１２により検知する前後方向の水平に対する荷箱３の傾斜角γと、車台２の傾斜角βとの相対角であり、θ＝γ－βで求めることができる。本実施の形態において、車台前後傾斜センサ１１とダンプ角センサ１２とを合わせて荷箱傾斜角センサを構成する。すなわち、荷箱傾斜角センサ値はθとなる。但し、車台２の傾斜角βが僅かである場合には、θ＝γとすることができる。さらに車台２には、左右方向の水平に対する車台２の傾斜角（ロール角Φ）を検知する車台左右傾斜センサ１３（車台傾斜センサに相当）を備えている。車台傾斜センサ値は、ロール角Φとなる。

図６には、本発明によるダンプトラックの横転警告表示装置Ｅに設けられた画像表示画面Ｄに出力される際の指標画像Ｂの出力表示の例を示す。前記画像表示画面Ｄには、例えば図４に示すように、指標画像Ｂを表示させる制御装置ＰＬＣが接続されてなる。画像表示画面Ｄは、ダンプトラック１のキャブ内に設けられた運転席などに設置することができる。

図６（ａ）には、指標画像Ｂとしてダンプトラックの背面を模したイラストが表示されており、車台２のロール角Φが左右方向の水平と同じ角度である場合を０°として回転角の基準とし、ダンプトラックが真っすぐに立っている状態が表示されている。一方、図６（ｂ）に示すように、ロール角Φが０．５°のような非常に小さい値であった場合、指標画像Ｂをロール角Φどおりに画像表示画面Ｄの面内で回転させると、指標画像Ｂの動きが画面上では視認することが困難である。そのような場合、閾値を設定して、所定の範囲を閾値以下とした場合には、ロール角Φが所定の範囲内である場合に指標画像Ｂをロール角Φよりも大きな角度で回転させる。本実施の形態では、大きな角度すなわち誇張角を５°として、（ｂ）において画像Ｂを左に５°傾けている。なお、所定の範囲を０°より大きく閾値以下と設定してもよい。これにより、ダンプトラックに傾きが生じていることを、運転者に対して視覚を通じて明確に伝達することができる。車台２のロール角Φが閾値で設定された所定の範囲外である場合には、指標画像Ｂをロール角Φに追従して画像表示画面Ｄの面内で回転することとしてもよい。ここで前記誇張角は、ロール角Φが閾値から所定の範囲にある場合に、指標画像Ｂを車台傾斜角度より大きい所定の角度に回転させることとして定められた角度である。また誇張角は、操作部により記憶部に記憶されても好ましい。この場合、ロール角Φが所定の範囲内にある場合に、図５に示す制御装置ＰＬＣによって記憶部から誇張角が出力され、画像表示画面Ｄに表示される指標画像Ｂが出力された誇張角に応じた角度で回転した状態で表示されることが好ましい。

また、画像表示画面Ｄには、図７に示すように、ダンプトラック１を側面から見た側面図Ｂ１と、背面から見た指標画像Ｂである背面図Ｂ２が並べて表示されても好ましい。

側面図Ｂ１には車台２と荷箱３が描かれており、荷箱３が傾斜操作されると、図７に示すように目盛りが傾斜するよう動いて表示され、荷箱３がどの程度傾斜しているかを視覚的に把握することができる。また、荷箱３が傾斜操作されたら側面図Ｂ１の荷箱部分も合わせて傾斜するように動いて表示してもよい。

さらに、側面図Ｂ１の下方には相対ダンプ角θを表示する表示枠が設けられており、現在の荷箱３の相対ダンプ角θを具体的な数値で把握することができる。

また、背面図Ｂ２は、車台２が、左右方向の水平に対して傾斜した際に、当該傾斜角度に合わせて傾くように動いて表示される。これにより、ダンプトラック１がどの程度傾斜しているかを視覚的に把握することができる。

さらに、背面図Ｂ２の下方には、ロール角Φを表示する表示枠が設けられており、現在の車台２のロール角Φを具体的な数値で把握することができる。

そして、例えば、下に説明する＜警報例＞に示した警告その１もしくは警告その２に該当する横転角度ψ以上のロール角Φを検知した場合には、図７に示すように「！」マークを伴った警告マークｅが表示される。さらに、画面の一部、若しくは全部が黄色若しくは赤色などの警告色をともなう警告領域が表示されてもよい。このような警告マークｅや警告色が表示されることにより、ダンプトラック１の運転者や操作者は、ダンプトラック１が横転する前に、横転の危険性を視覚的に知ることができ、横転事故を未然に防ぐことができる。

さらに、前記記憶部には複数種のイラストデータが保存されてなり、前記記憶部及び横転警告表示装置Ｅが設けられる車種に応じて前記イラストデータから選択された指標画像Ｂが画像表示画面Ｄに表示されることが好ましい。具体的には、図８（ａ）に示すように、横転警告表示装置Ｅがダンプトラックであれば、指標画像Ｂｄはダンプトラックの背面図が表示され、図８（ｂ）に示すように、横転警告表示装置Ｅがダンプトレーラーであれば、指標画像Ｂｔはダンプトレーラーの背面図が表示されることによって、運転者は自分の運転している車種を視覚的に把握しつつ、横転角度ψの大きさの車種による違いを認識することができる。すなわち、自分の運転する車種の勘違いによって、横転角度ψの予想の間違いが生じることを回避することができる。

〔第一の実施形態〕
ダンプ角センサ１２によって算出された相対ダンプ角θを出力する。これらの値と、前述の重心初期角αと、地上面Ａから荷箱３の回動軸となるヒンジ４までのヒンジ地上高Ｈ、及びヒンジ４から荷箱３が傾斜していない状態のダンプトラック１の重心Ｇ位置までの左右方向に対して垂直な距離であるヒンジ重心距離Ｌを用いて、重心高さＨ１を次の式（１）によって求めることができる。

さらに、得られたＨ１、及びダンプトラック１のタイヤ設置幅Ｗを用いて、横転角度ψを次の式（２）によって求めることができる。なお、タイヤ設置幅Ｗは、図１（ｂ）に示すように、左右の一方のタイヤ外端から他方のタイヤ外端である。

表１に、実施例として、横転角度ψを算出した例を示す。

これらは地面が水平の場所での式である。傾斜地では地面から重心までの高さが変化するが、誤差とみなして加味しなくてもよい。また、地面が水平である場合に対する傾斜地における地面から重心までの高さの変化量を加味してもよい。図４に示すように、例えば前傾斜地、若しくは後傾斜地では、地面が水平である場合の重心高Ｈ１（図４（ｂ））よりも重心高が高くなるが、あらかじめ傾斜地の角度とダンプ角に応じた重心高を記憶部に記憶しておき、車台前後傾斜センサ１１によって検出した車台角度β（傾斜地の角度）と、ダンプ角センサ１２によって検出した荷箱３のダンプ角γとから記憶した相当する重心高の値Ｈ１´（図４（ａ））、若しくは値Ｈ１″（図４（ｃ））を記憶部から呼び出して、重心高Ｈにかえて使用することができる。

＜警報例＞
本発明に記載のダンプトラックの横転警報装置Ｅを構成する回路の具体的な例としては、図５に示すものが挙げられる。画像表示画面Ｄと、車台前後傾斜センサ１１、ダンプ角センサ１２、及び車台左右傾斜センサ１３との間に制御装置ＰＬＣが接続されている。制御装置ＰＬＣは、各センサから出力された出力値をもとに、ダンプトラック１の車台２のロール角Φと横転角度ψとを比較することにより、警告信号を出力し、当該警告信号の種類に基づいて画像表示画面Ｄは警告を表示させる。画像表示画面Ｄには操作部を備えるとともに、制御装置ＰＬＣには記憶部を備え、操作部を操作することにより、記憶部に横転角度ψを記憶させることができる。制御装置ＰＬＣによる処理の例としては以下のようなものが挙げられる。また制御装置ＰＬＣには、センサ１１，１２，１３以外に、シャシー５に設置された重量計、偏りセンサとしてのロードセルｒ１～ｒ４が接続されていてもよい。ロードセルｒ１～ｒ４を接続するか否かは選択することができる。なお、操作部は画像表示画面Ｄの筐体にボタンとして設けられてもよく、また、画像表示画面Ｄがタッチパネルである場合にディスプレイ上に表示されたインターフェースの一部として構成されてもよい。また、記憶部としてはフラッシュメモリやハードディスクドライブなどを用いることができる。
制御装置ＰＬＣは、現在のダンプトラック１のロール角Φと横転角度ψとを比較する処理を行い、例えば、
ψ・８０％＞Φ≧ψ・５０％：警告その１（黄色点灯）
ψ・９５％＞Φ≧ψ・８０％：警告その２（赤色点灯）
Φ≧ψ・９５％：ダンプトラック１の操作を強制停止
左半部のいずれかの条件に従って右半部に応じた警告信号を出力する。
警告その１，警告その２において、警告する閾値は調整して設定可能である。

なお、θ＝γ－βとして車台２に対する荷箱３の傾斜角としたが、重心を求めることができればよく、ダンプ角センサ１２の値そのもの、すなわち、水平に対する荷箱３の傾斜角γを用いて、θと置き換えてもよい。この場合、横転角度ψの算出には車台前後傾斜センサ１１は用いなくてもよく、ダンプ角センサ１２が荷箱傾斜センサを構成する。

〔第二の実施形態〕
荷箱床面高さｈ、積載物の比重により変化する比例定数ｋ、及び重量計（ロードセルｒ１～ｒ４）により計測された積載重量Ｐを用いて、重心高さＨ１を次の式（３）によって求めることができる。

さらに、得られたＨ１、及びダンプトラック１のタイヤ接地幅Ｗを用いて、横転角度ψを、先に示した式（２）によって求めることができる。また、警報を出力する例としては先の＜警報例＞を使用することができる。

本実施の形態においては、式（３）を線形近似としたが、他の近似式（２次以上）でもよい。前記式（１）を用いて、重心初期角αは積載重量Ｐを変数とする関数とするものに変更してもよい。また、重量計は、ロードセルの種類を問わない。さらにまた、荷箱３のダンプに用いられるダンプ用油圧シリンダの作動油の圧力を測る圧力計を設け、当該圧力計から測定される圧力から重量を換算することにより重量計から得られる値としてもよい。

〔第三の実施形態〕
荷箱３がシャシー５上に載置された状態で、荷箱３及び積載物の重量を測定することができるロードセルｒ１～ｒ４が、図２及び図３に示すように、シャシー５上の前後左右位置に４カ所設置されている。荷箱３に積載物を積み込んだ際の重量を、ロードセルｒ１～ｒ４のそれぞれが測定し、ヒンジ４から荷箱３が傾斜していない状態のダンプトラック１の重心位置Ｇ´までの左右方向に対して垂直な距離を修正ヒンジ重心距離Ｌ´とする。車台前後傾斜センサ１１によって計測された重心初期角α、ダンプ角センサ１２によって計測された相対ダンプ角θを出力し、前述のヒンジ地上高Ｈを用いて、重心高さＨ１を次の式（４）によって求めることができる。

式（４）により、荷箱３の前後方向の水平に対する荷箱傾斜角（α＋θ）が計算されてなる。すなわち、本実施の形態においては車台前後傾斜センサ１１とダンプ角センサ１２とを合わせて荷箱傾斜角センサを構成する。なお、荷箱傾斜角（α＋θ）が直接に出力できるセンサをダンプトラック１に備え付けてもよい。さらに、得られたＨ１、及びダンプトラック１のタイヤ接地幅Ｗを用いて、横転角度ψを、先に示した式（２）によって求めることができる。また、警報を出力する例としては先の＜警報例＞を使用することができる。

なお本実施の形態においては、線形近似としたが、他の近似式（２次以上）でもよい。ダンプ角センサ１２を設けなくてもよい（θ＝０）この場合、重心高さＨ１を定数としたり、重心高さＨ１を積載重量Ｐに基づく関数として前記式（３）を変更してもよい。偏りセンサは、前後左右に配置された４つのロードセルｒ１～ｒ４を用いたが、カメラを設けて、その画像処理により偏りを計測してもよい。例えば、カメラで積荷の積載状態を撮影し、画像処理により把握したり、カメラで車両の周辺を撮影し、その画像の傾き具合から偏りを把握してもよい。

前記第一の実施形態～第三の実施形態においては、車両の左右の横転を示したが前後方向の横転（転倒）にも流用することができる。この場合、車台前後傾斜センサ１１が請求項に記載の車台傾斜センサに相当し、車台前後傾斜センサ１１で検知した前後方向のセンサ値を、算出した横転角度と比較すればよい。左右、前後とも横転の考え方は、図９，１０に示すように同様に考えることができる。すなわち、重心ＧとタイヤＴの接地最外端とを結んだ線が鉛直に沿った線を超えると横転することとなる。

前後方向の転倒の場合には、指標画像Ｂとして車両側面を模したイラストを表示し、背面と同様に画像を回転表示させればよい。

図６（ｃ）には、本発明によるダンプトラックの横転警告表示装置Ｅに設けられた画像表示画面Ｄに出力される際の指標画像Ｂの出力表示の他の例を示す。画像表示画面Ｄは、ダンプトラック１のキャブ内に設けられた運転席などに設置することができる。

また、ロール角Φが、前記第一の実施形態～第三の実施形態に例示したように、
ψ・８０％＞Φ≧ψ・５０％：警告その１（黄色点灯）、若しくは
ψ・９５％＞Φ≧ψ・８０％：警告その２（赤色点灯）
の範囲となった場合、すなわち、ロール角Φが、閾値として例えばψ・５０％、若しくはψ・８０％を設定し、この閾値を超えたと制御装置ＰＬＣが判断した場合には、制御装置ＰＬＣは、図６（ｃ）に示すように、指標画像Ｂをロール角Φよりも大きな角度で回転させることで、運転者に横転の危険が高まっていることを強く報知することができる。

前記警告を出すべき閾値以上となった場合に、指標画像が車台傾斜角度より大きい角度を所定角度として回転することで、角度が誇張された指標画像を一目見ることで、横転の危険が高まっていることを運転者に視覚を通じて分かり易く報知することができる。

１ ダンプトラック
２ 車台
３ 荷箱
４ ヒンジ
５ シャシー

Claims (6)

1. 車台上に荷箱が傾斜可能に設置されたダンプトラックの横転警告表示装置であって、
   指標画像が表示される画像表示画面と、
   前記画像表示画面に指標画像を表示させる制御装置と、
   車台の水平に対する車台傾斜角度を検知し、該車台傾斜角度に応じた車台傾斜センサ値を出力する車台傾斜センサと、
   前記制御装置は、前記車台傾斜センサ値が閾値から所定の範囲にある場合に、前記指標画像を前記画像表示画面内において前記車台傾斜センサ値に対応する車台傾斜角度より大きく回転させる
   ダンプトラックの横転警告表示装置。
2. 前記画像表示画面において、前記指標画像と共に前記車台傾斜角度を表示する
   請求項１に記載のダンプトラックの横転警告表示装置。
3. 請求項１または２に記載のダンプトラックの横転警告表示装置であって、
   操作部を備えるとともに、制御装置に記憶部を備え、
   前記操作部により、前記記憶部に前記閾値を記憶させる
   ダンプトラックの横転警告表示装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載のダンプトラックの横転警告表示装置であって、
   操作部を備えるとともに、制御装置に記憶部を備え、
   前記閾値から所定の範囲にある場合に車台傾斜角度より大きく回転させる誇張角は、操作部により記憶部に記憶される
   ダンプトラックの横転警告表示装置。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載のダンプトラックの横転警告表示装置であって、
   操作部を備えるとともに、制御装置に記憶部を備え、
   前記記憶部に複数車種のイラストデータが保存されてなり、
   前記操作部の操作により、前記指標画像として前記イラストデータから所定の車種に関するものを選択できる
   ダンプトラックの横転警告表示装置。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の横転警告表示装置を備えたダンプトラック。

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