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
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
2 車台
3 荷箱
4 ヒンジ
5 シャシー
Claims (6)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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