JP3643076B2 - 連結角度検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牽引車（トラクタ）が被牽引車（トレーラ）を牽引して走行する車両に利用する。本発明は、連結角度を電気信号として検出する装置に関する。この明細書では、牽引車の車体走行方向の中心線に対して被牽引車の車体走行方向の中心線がなす角度を「連結角度」という。牽引車の中心線と被牽引車の中心線が一致しているときに連結角度を零と定義する。本発明は、何らかの事情により牽引車と被牽引車との連結角度が大きくなったときに、車両を安全に走行させるための装置として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
大型貨物車両、液状物を輸送するタンクローリ、その他に連結車両を構成する形態が広く利用されるようになった。貨物集積基地や配送先などで貨物の積み卸しを行う場合に、牽引車と被牽引車の連結を切り離し、被牽引車のみを貨物の積み卸し場所に残し、牽引車はすでに積み卸しが終了した被牽引車につなぎ代えて、次の目的地に向けて運行することにより、高価な運転者および牽引車の可動率が高くなる。今後牽引車を利用する輸送形態はますます普及することが期待されている。
【０００３】
連結車両は、走行中のブレーキ動作その他の原因により、車両が横すべり現象を起こすことがあると、連結角度が増大して重大事故の原因になる可能性がある。牽引車両を運転する運転者は、連結角度が大きくなったときには、それを認識して適正な操舵操作およびブレーキ操作を行うことが必要である。またこのために、連結車両には姿勢制御を伴うブレーキ制御装置がさまざまに導入されるようになった。
【０００４】
連結車両の連結角度を電気的に検出する装置としては、特開2001-19194号公報（出願人：いすゞ自動車）に開示された走査レーダを用いるものが知られている。また、自動車ではなくトンネル工事に利用するシールド機の連結角度を計測する装置として利用するものであるが、カメラを利用して角度を検出する装置が特開平6-137068号公報（出願人：鹿島建設）に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来から一般市販車の仕様では、自動的に連結角度を計測して運転席に表示する装置は装備されていない。連結車両の運転操作では、運転者は連結角度が現在どの程度になっているのかは、バックミラーに写る被牽引車の姿を見て認識する習慣になっている。これは被牽引車の車体の色によっては見えにくく、また夜間の走行では認識の精度が低下する。運転席に連結角度を分かりやすく表示する装置が望まれている。
【０００６】
上で説明した制動制御装置あるいは姿勢制御装置など、安全走行のための自動制御装置についても、現状の装置は連結車両の連結角度についての情報入力がない。制御回路の中に被牽引車の姿勢について動的なモデルを保持することなども考えられているが、牽引車または被牽引車の車輪が横すべり現象を起こしたときにはこのようなモデルは有効に作用しない。これは、走行中に連結角度を計測する適当な装置が得られないからであり、リアルタイムで連結角度の情報入力が得られるなら、さらに安全で合理的な制動制御や姿勢制御を実現することができる。
【０００７】
上記従来例技術で示した走査レーダを利用するものは、原理的には優れているが、多数の連結車両に取り付けて利用するには高価である。リアルタイムで上記公報に開示されたような演算を実行するには、さらにかなりの研究を要することになる。またトンネル工事に利用する装置は、複数の被牽引車が連結された状態に成立するものであり、牽引車が一台の被牽引車を牽引する連結車両にそのままの原理では利用することができない。
【０００８】
本発明はこのような背景に行われたものであって、走行中にリアルタイムに連結角度の情報を計測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、安価であり、連結車両に利用して比較的簡単に正確な連結角度の情報を電気信号出力として得ることができる連結角度検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テレビジョンカメラ、およびその出力画像情報を処理する画像処理装置を利用することを最大の特徴とする。テレビジョンカメラとしてＣＣＤ（Charge Coupled Device,電荷結合デバイス）カメラを利用することができる。ＣＣＤカメラは解像度が高く高速度で動作する高い精度のものが量産され現今きわめて安価になった。テレビジョンカメラを牽引車側に取り付け、被牽引車の車体縁部（例えば車体の前縁部）を撮影するように設定される。画像処理によりこの縁部の線を強調し、この線があらかじめ記憶された基準線となす角度を識別する。このための画像処理は市販のパーソナル・コンピュータを利用して簡単に実行することができる。したがって、パーソナル・コンピュータに搭載されている半導体集積回路およびソフトウェアを利用して、車両に搭載するための設計は公知技術によりしかも安価に実現することができる。
【００１０】
すなわち本発明は、牽引車（１）に取り付けられ被牽引車（２）の車体縁部を撮影するビデオカメラ（３）と、このビデオカメラ（３）の出力信号について前記縁部の線を強調するように処理を施す画像処理手段（４）と、この画像処理手段により強調された前記縁部の線とあらかじめ記憶された基準線とのなす角度情報を識別し電気信号として出力する識別手段（５）とを備えたことを特徴とする。上記括弧内の数字はあとから説明する実施例図面の参照数字である。これは本発明の構成を理解しやすいように付すものであって、本発明を実施例の構成に限定して理解するためのものではない。以下の説明においても同様である。
【００１１】
前記識別手段（５）の出力情報を運転席に表示する表示手段（１１）を備える構成とすることができる。前記牽引車（１）には、前記被牽引車を連結（２）した状態でその縁部により前記ビデオカメラから見えなくなる位置および見える位置に連続する図形模様が施された識別板（１２）が配置された構造とすることが望ましい。この構成により、前記識別手段による角度情報の識別処理を単純化することができるから、処理速度を高速化して有効なリアルタイム演算を行うことができる。
【００１２】
前記画像処理手段には、操作スイッチ（１３）の入力と、その操作スイッチ（１３）の入力に入力信号が到来するタイミングで前記縁部の線を前記基準線として記憶する手段とを含む構成とすることができる。この操作スイッチは、角度情報の識別処理を実行する際に基準となる角度零の基準線を識別手段に認識させるためのものであり、この操作スイッチはたとえば運転席に配置され、連結角度の零を設定するときに操作される。
【００１３】
前記識別手段（５）に識別された角度が設定値より大きいときに、運転席に警報を発生する手段（１４）を備えることができる。この警報は、音響警報または光学的警報である。この警報が発生することにより、運転者は連結角度が増大していることを認識して、連結角度を小さくするような操舵操作あるいはブレーキ操作を行うことができる。
【００１４】
前記識別手段（５）の出力情報をエンジン制御装置およびまたはブレーキ制御装置に接続するインターフェース（９）を備えることができる。このインターフェースを利用して、この牽引車に装備されている姿勢制御装置あるいはブレーキ制御装置その他の装置に、連結角度の情報をリアルタイムに伝達することができる。これらの姿勢制御装置などはこの連結角度の情報を入力情報として、適正かつ安全性の高い制御を実行することができる。
【００１５】
本発明の装置は、前記識別板（１２）を照明する手段（１５）を備えることが望ましい。これは、夜間にもビデオカメラに識別板が適正に撮影できるようにするためのものである。上記識別板は、その表面にたとえば白および黒の塗料により縞模様が描かれるが、この塗料を紫外線あるいは赤外線に反応する塗料を利用し、上記照明する手段を紫外線あるいは赤外線とし、さらにビデオカメラに紫外線あるいは赤外線のフィルタを利用することにより、識別板に対する照明が付近を通行中の他の車両に迷惑にならないようにすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例図面を用いて詳しく説明する。図１は本発明を実施する連結車両の側面図である。図２（ａ）は牽引車の平面図である。同図２（ｂ）は牽引車に被牽引車を連結した状態の平面図である。牽引車（トラクタ）１には連結器２０を介して被牽引車（トレーラ）２が連結される。この連結器２０はよく知られているように、路面に対して垂直な連結軸を備え、その連結軸まわりに牽引車１に対して被牽引車２が回動することができる構造になっている。この構造により長い車体を有する被牽引車との連結運行が成立する。しかし何らかの事情により、たとえば牽引車がブレーキをかけたときに牽引車の後輪に路面に対する横すべり現象が発生するなどの事情により、連結角度（図２の角度α）が大きくなると、連結車両に特有の危険な状態を引き起こすことがある。たとえばこのような状況が発生すると、貨物が搭載され質量の大きい被牽引車が、その慣性によりブレーキ状態にある牽引車をさらに前方に押し出し、連結角度をさらに大きくするように変化させることがある。これはいわゆるジャックナイフ現象の原因となる。ジャックナイフ現象が発生すると車両の制御を失いきわめて危険な状態になることがある。
【００１７】
これを抑制するには、運転者は連結角度が大きくなったことをはやいうちに認識して、事情が許すかぎり連結角度が小さくなる方向に車両を操舵しなければならない。また、被牽引車に独立にブレーキをかけて、連結器にかかる力を連結角度が小さくなる方向に制御しなければならない。このためにコンピュータ制御を利用した、姿勢制御装置あるいは制動制御装置がさまざまに開発されている。そしてこれらの制御装置は、現状では適当な連結角度の情報入力が得られない状況にあることは上で説明したとおりである。
【００１８】
図１にもどって、本発明実施例装置は牽引車１のキャブ上部にビデオカメラ３を取り付ける。このビデオカメラ３は被牽引車２の前縁下部を撮影するように、その向き、視野および焦点が定められる。そして牽引車１のフレーム上部には、識別板１２が取り付けられる。この識別板１２は、図２（ａ）に示すように横幅が被牽引車２の車幅にほぼ等しい、細長い平面状の板材であり、連結された被牽引車２の前縁によりそのほぼ半分が隠れる位置に取り付けられる。この識別板１２の上表面にはコントラストの大きい縞模様が描かれている。この縞模様は、この実施例では白地の上に黒い塗料により斜めの直線が一定間隔で描かれている。
【００１９】
図３にビデオカメラ３による撮影画像の例を示す。図３の画像はビデオカメラ３により撮影された画像であって、表示画面に表示された画像ではない。本発明の装置では、この画像を必ずしも画面上に表示する必要はなく、図３の画像は、もしモニタ装置を接続してその画面に表示すればこのようになるという画像である。この画像はメモリ上に保持し、画像処理を行うために利用される。図３（ａ）は牽引車１に被牽引車２が連結されていない状態の識別板１２の撮影画像の例であり、牽引車１に取り付けた識別板１２の縞模様が画面にほぼいっぱいになるように調節される。図３（ｂ）は牽引車１に被牽引車２が連結され、その連結角度が零であるときの撮影画像である。図３（ｃ）は図２（ｂ）に示すように連結角度αが小さい有限の値として発生している場合の撮影画像である。この撮影画像には、ほんらい被牽引車２の前壁面やその他が見えるはずであるが、画像処理を施すことにより白および黒のコントラストを強調して、識別板１２の縞模様がはっきり見えるように調節設定される。このコントラスト調整を適当に行うことにより、白地に黒で描かれた縞模様のみが撮影画像として残り、ほかの画像は埋没してほとんど見えなくすることができる。
【００２０】
図４に本発明実施例装置の回路構成をブロック図で示す。ビデオカメラ３の出力信号は、画像処理手段４、識別手段５およびメモリ７を含むプロセッサ８に入力する。ビデオカメラ３の出力信号は、画像処理手段４で上記のようにコントラストが強調され、上で説明した識別板の縞模様がはっきり識別できるように画像処理される。そして識別手段５により撮影されている識別板１２について、その表面の一部を覆うように位置する被牽引車２の前縁の直線の角度を識別する。そしてその角度出力は、出力インターフェース９に接続される。この出力インターフェース９は、この車両に設置されるブレーキ制御装置に入力情報として接続するためのものである。またその角度出力は、ＤＡコンバータによりアナログ信号に変換され、牽引車１の運転席に設けられた表示手段１１に表示される。またこの装置には運転席に設けられた操作スイッチ１３の信号が入力する。この操作スイッチ１３は、連結角度が零であるときの基準線を識別するときに利用される。
【００２１】
このように構成された装置の動作を説明する。ビデオカメラ３が起動され、プロセッサ８に電源電流が供給されると、はじめに基準線の識別を行う。被牽引車２を連結した状態で連結角度が零（α＝０）の状態をつくり、そのときに操作スイッチ１３を押すことにより、識別手段５はこの基準線をメモリ７に記憶する。つまり図３（ｂ）に示す画像を作りだし、図３（ｂ）に示す基準線２１を識別記憶するための操作である。この操作は必ずしも被牽引車２を実際に連結しなくとも実行できる。被牽引車２として一定の規格の車両が連結されることがきまっているなら、その規格の車両が連結されたときに、識別板１２の上に現れる被牽引車２の前縁をほかの部材で疑似的に作りだすことにより実行することができる。そしてほとんどの実用形態では、被牽引車２として連結される車両は一定の規格のものであるから、このような操作は一度実行すればその基準線の記憶を消滅させないかぎり繰り返し実行する必要はない。
【００２２】
車両が走行を開始すると、路面の状況にしたがって、あるいは運転操作により、ビデオカメラ３による撮影画像は図３（ｃ）に例示するものになる。この画像から縁端線２２が識別され、メモリ７に蓄積されている基準線２１の画像と比較されて連結角度αが演算される。連結角度αは上で定義したように、牽引車の車体走行方向の中心線に対して被牽引車の車体走行方向の中心線がなす角度であり、牽引車の中心線と被牽引車の中心線が一致しているときに連結角度αを零とした。この連結角度αは、図２（ｃ）に示す縁端線２２と図２（ｂ）で記憶した基準線２１がなす角度に等しくなる。この連結角度αの情報はディジタル信号として出力インターフェース９に送出される。またこの連結角度αの情報はＤＡコンバータ１０を介して、運転席の表示手段１１にアナログ形式で運転者が認識しやすいように表示される。
【００２３】
この縁端線２２の識別と角度情報の演算は、定められたタイミングにより繰り返し実行される。この繰り返し実行される部分は縁端線２２の識別と角度情報の演算のみである。汎用のパーソナル・コンピュータを用いて試験装置を作ると、この繰り返し処理は毎秒２〜３回程度実行することが可能であり、この程度でも車両走行中のリアルタイムの情報として十分に利用することができる。これはソフトウェアを改良することによりさらに高速化することができるものと考えられる。
【００２４】
運転席に設けられた警報器１４について説明すると、これは識別された角度情報が設定された閾値を越えたときに警報を発生する装置である。ランプを点滅させるとともに音響警報を発生する。この警報を発生するための警報閾値については、連結車両の性質に応じて一定値とすることもできるが、車速の関数として設定することがよい。すなわち車速が大きくなるにしたがって、車両走行の安定性を失う連結角度の値はしだいに小さくなるから、車種仕様に応じて警報閾値を変更するように設定することがよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、走行中の連結車両についてリアルタイムに連結角度の情報を計測することができる装置が得られる。本発明の装置は、量産されているビデオカメラおよびプロセッサ装置を利用することができるから、安価であり、比較的簡単に正確な連結角度の情報を電気信号出力として得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する連結車両の側面図。
【図２】本発明を実施する連結車両の平面図。（ａ）は牽引車のみ、（ｂ）は連結した状態を示す。
【図３】本発明実施例装置のビデオカメラに撮影された画像を例示する図。（ａ）は識別板の画像、（ｂ）は被牽引車を連結した状態の画像、（ｃ）は走行中に連結角度αが発生した状態の画像をそれぞれ示す。
【図４】本発明実施例装置は回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 牽引車
２ 被牽引車
３ ビデオカメラ
４ 画像処理手段
５ 識別手段
７ メモリ
８ プロセッサ
９ 出力インターフェース
１０ ＤＡコンバータ
１１ 表示手段
１２ 識別板
１３ 操作スイッチ
１４ 警報器
１５ 照明
２０ 連結器
２１ 基準線
２２ 縁端線

Claims (6)

1. 牽引車に取り付けられ被牽引車の車体縁部を撮影するビデオカメラと、このビデオカメラの出力信号について前記縁部の線を強調するように処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段により強調された前記縁部の線とあらかじめ記憶された基準線とのなす角度情報を識別し電気信号として送出する識別手段とを備え、
   前記牽引車には、前記被牽引車を連結した状態でその縁部により前記ビデオカメラから見えなくなる位置および見える位置に連続する図形模様が施された識別板が配置された
   ことを特徴とする連結角度検出装置。
2. 前記識別手段の出力情報を運転席に表示する表示手段を備えた請求項１記載の連結角度検出装置。
3. 前記画像処理手段には、操作スイッチ入力と、その操作スイッチ入力に入力信号が到来するタイミングで前記縁部の線を前記基準線として記憶する手段とを含む請求項１記載の連結角度検出装置。
4. 前記識別手段に識別された角度が設定値より大きいときに、運転席に警報を発生する手段を備えた請求項１記載の連結角度検出装置。
5. 前記識別手段の出力情報をエンジン制御装置およびまたはブレーキ制御装置に接続するインターフェースを備えた請求項１記載の連結角度検出装置。
6. 前記識別板を照明する手段を備えた請求項１記載の連結角度検出装置。

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