JP4178018B2

JP4178018B2 - 衝突実験システム

Info

Publication number: JP4178018B2
Application number: JP2002323061A
Authority: JP
Inventors: 和光金丸
Original assignee: 和光コンクリート工業株式会社
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004157017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近年開発された衝突対応型の木製防護柵やその他の防護柵、これら防護柵を支持するＬ形擁壁等の道路路側構造物の対衝突実験に適した衝突実験システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、道路の路側に設置される防護柵は、社団法人日本道路協会の防護柵設置基準に従い、衝突実験による安全確認データを取り、安全確認した上で設置されなければならなかった。この試験システム（本実験）は、実車両又はそれと同等の車両モデルをウインチ等による特殊な牽引装置を用いて防護柵モデルに衝突させ、衝突速度、進入角度を適正に保ち、衝突車両が受ける加速度や進入角度、離脱速度を正確に測定し、かつ防護柵の破損状況を確認するというものである。このシステムは、相当大がかりで、設置コストも相当高く、民間レベルで容易に設置できるというものではない。加えて、防護柵の衝突実験は、単に車両を衝突させるだけでなく、対象物としての防護柵を支持する路側構造までが実状態で規定されていなければならず、１回当りに要する実験費用も莫大なものである。
【０００３】
一方、近年、支柱への横架部分を波状鋼板に代えて木製、特に天然木材とする木製防護柵が開発された。天然資源の有効利用を図り、間伐材等の利用を積極的に進め、かつ街の美化を図る等の観点から、今脚光をあびている防護柵である。この木製防護柵にあっても、道路に設置する以上、通常防護柵用、衝突対応型として衝突実験を行い、安全確認データが取られなければならない。
【０００４】
しかしながら、ここに大きな問題点がある。木製防護柵は、基本的には間伐材等天然木材を利用すると共に、景観重視で種々のデザインを施す等の関係から、デザイン、寸法、設計毎に衝突対応強度が変化し、各設計毎に衝突実験が必要となるということである。しかも、天然木材は、同一形状であっても品質に差異があることから、多数の実験データを取り、誤差を吸収して真に安全であることが確認されなければならない。
【０００５】
このため、従来は、数々の設計毎に協会が定める実験システムに委託し、本実験を行わねばならず、それに要する費用が莫大となり、開発に支障を来たしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記従来技術に鑑みて、防護柵や、これらを支持する道路路側構造物の新規設計に対し、前記本実験に先立ち、比較的低コストで予備実験を行うことができる衝突実験システムを構築し、防護柵及び道路路側構造物の設計支援を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、路面上に設けられた防護柵と、前記防護柵の前方で前記路面上に配置された走行可能な無人の衝突車両及び有人の牽引車両と、前記路面と反対側で防護柵の後方に配置された複数の滑車と、前記路面側から防護柵を越えて滑車に掛け回され、再び路面側へ延長されたＵ字状の一端は路面上の衝突車両に、他端は路面上の牽引車両にそれぞれ連結された牽引ロープとを備え、前記牽引ロープは、牽引車両の牽引走行時に前記衝突車両を防護柵へ向けて牽引すると共に前記防護柵の手前で切り離されることを特徴とする。
【０００８】
そして好ましい実施形態として衝突車両に、衝突時の衝突速度や衝突進入角度が適宜選択できるように遠隔操作によってコントロール可能な制動制御装置及び衝突車両操舵装置を設けるようにすることが望ましい。
【０００９】
これにより、牽引車両によって衝突車両を防護柵へ向けて牽引し、衝突車両を防護柵へ衝突させることで防護柵の強度実験を行なうことができる。この防護柵の強度実験時、防護柵前方の路面内で行うことができると共に牽引ロープは牽引車両から切り離すことができるため防護柵強度実験を安全に行なえるようになる。
【００１０】
一方、防護柵強度実験時において、衝突車両の制動制御装置をコントロールすることで、実験で定めた衝突速度に基づき衝突車両を正確に防護柵へ衝突させることができる。
【００１１】
また、衝突車両の衝突車両操舵装置をコントロールすることで、実験で定めた正確な進入角度で衝突車両を防護柵へ衝突させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は、システム全体の平面配置図を示す。図２は、図１の防護柵付近の状態を詳細に示す斜視図、図３〜６は、各装置の構成例を示す説明図、図７は制御系の説明図である。
【００１５】
図１及び図２において、本発明の衝突実験システム１は、無人の衝突車両２を有人の牽引車両３で牽引して防護柵４に衝突させ、防護柵４や道路路側構造物、例えばＬ形擁壁ブロック５の対衝突実験を行うための衝突実験システムである。
【００１６】
衝突車両２と、牽引車両３とは、当該衝突車両２を衝突させる位置付近に設けた滑車６（６Ａ、６Ｂ）と、鋼製ロープ７とを介して相互に結ばれ、牽引車両３を、衝突車両２と反対方向に走行させることにより、衝突車両２を防護柵４に対し衝突させるようになっている。前記牽引車両３の走行に伴って、前記衝突車両２を牽引し、当該衝突車両２を前記防護柵４の所定の位置Ｐ１へ、所定の衝突速度Ｖ１及び進入角度θ１で衝突させ、前記防護柵４やＬ型擁壁ブロック５の対衝突実験を行う。
【００１７】
Ｌ型擁壁ブロック５は、断面Ｌ字形状に形成され、Ｌ字底部を道路内側に向けて地中に埋設されるものである。防護柵４は、前記Ｌ型擁壁ブロック５の天端面に複数の支柱８を立設し、各支柱間に上下一対の木材ビーム９（９Ｕ、９Ｄ）を横架して成る木製防護柵であるとする。
【００１８】
前記防護柵４の前方（衝突車両２が位置する方向）には、衝突車両２の長さの１．５倍程度の位置に、衝突時の衝突車両の正確な速度を検出するための光電管リレースイッチＳ１、Ｓ２と、テープスイッチＳ３、Ｓ４とが配置されている。防護柵４の衝突位置Ｐ１には、応力度を測定するための変形ゲージによる加速度計ｇ１が設けられている。光電管リレースイッチＳ１、Ｓ２は一定間隔、例えば２ｍ離隔して一対配置され、両スイッチの作動時間の誤差に基いて衝突車両の車速が計算される。また、テープスイッチＳ３、Ｓ４は、衝突車両２が踏むことにより夫々作動され、各作動に基いて衝突車両２と鋼製ロープ７との間に設けた相互離隔装置１０を作動させ、鋼製ロープ７を衝突車両２から外し、牽引車両３へ衝撃を与えないようにしている。テープスイッチＳ３、Ｓ４を２本設けたのは安全のためである。各テープスイッチは、本発明では、衝突寸前状態検出センサとして作用する。さらに、安全のため、各光電管リレースイッチＳ１、Ｓ２の作動信号を、衝突寸前状態検出センサの補動として利用することもできる。相互離隔装置１０と鋼製ロープ７との間には、安全を更に確実とするため、牽引加重の１．０５〜１．２０倍で切断することのできる樹脂等で作った安全ロープ１１が介在されている。
【００１９】
前記防護柵４の後方には、高さ２〜３ｍの土盛りによる予防提１２が設けられている。前記衝突車両２の走行するレーン１３の側方には、計測制御盤１４が設けられている。実験に必要な人員は、計測制御盤の横に１名、牽引車両３の運転に１名、予防提１２の上でレーン１３を走行する衝突車両２を目視し、リモートコントローラ１５を操作する者１名の合計３名である。
【００２０】
図３に示すように、衝突車両２には、衝突時の加速度を検出する加速度計ｇ２と、衝突車両２の操舵を行うための衝突車両操舵装置１６の本体と、制動制御装置の本体（シリンダ２８）と、相互離隔装置１０の本体が設けられている。衝突車両操舵装置１６は、図４に示すように、ハンドルに軸を合わせて固定したプーリ１７と、ギヤモータ１８のプーリ１９とをＶベルト２０で結合し、ギヤモータ１８の正逆回転で操舵可能としたものである。ギヤモータ１８は、図１又は図６に示すリモートコントローラ１５で操作される。プーリ１７、１９をスプロケットとし、Ｖベルト２０をタイミングベルトとすることもできる。
【００２１】
図５は、前記相互離隔装置１０の本体部分の詳細を拡大して示す側面図である。衝突車両２のシャーシ２１の前方に特殊フック２２を設け、鋼製ロープ７の一端に設けた牽引環２３を前方側から引っ掛けるようにしている。特殊フック２２は、牽引環２３との接触面を、下方に行くほど前寄りの傾斜面としている。また、牽引環２３が通常の牽引力で特殊フック２２から外れることのないよう、前期特殊フック２２に牽引環２３を掛け止めた状態で、その下面を支持する牽引環支持体２４を設け、これを前後に駆動するシリンダ２５を設けている。従って、鋼製ロープ７に牽引力が加わっているとき、シリンダ２５に空気を送り、支持体２４を後退させることにより、牽引環２３を特殊フック２２から外すことができる。このための信号は、前記テープスイッチＳ３、Ｓ４、計測制御盤１４に備えた手動緊急スイッチＳＷ等による。
【００２２】
図６に示すように、リモートコントローラ１５の本体上部には、４個のレバー２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄが突設され、その内部に信号生成し、無線信号を出力するラジコン制御部が内蔵されている。レバー２６Ａは、ハンドル右操作のためのものである。レバー２６Ｂは、ハンドル左操作のためのものである。レバー２６Ｃは衝突車両の制動制御のためのものである。レバー２６Ｄは緊急用の非常停止のためのものである。従って、各レバーの操作により、右操舵信号ＨＤＲ、左操舵信号ＨＤＬ、制動信号ＢＫ、緊急信号ＥＭを、衝突車両２に対して出力することができる。
【００２３】
再度図３において、衝突車両２のブレーキペダル２７には、制動制御装置の本体としてのエアーシリンダ２８が設けられ、シリンダ２８の作動で衝突車両２を制動可能となっている。
【００２４】
図３〜６に示す装置構成により、衝突車両２を所定の衝突速度Ｖ１及び所定の進入角度θ１で所定の位置Ｐ１に衝突されることができる。これら衝突車両の速度及び角度を制御する体系を図７にまとめて示した。
【００２５】
図７は、本発明の衝突実験システム１における制御系のブロック図である。図７において、衝突車両２には、アンテナ２９と発信機３０及び受信機３１が設けられ、発信機３０は、車速センサ３２の検出信号を入力し、現在車速ＶＶを出力することができる。また、受信機３１は、操舵信号ＨＤＲ、ＨＤＬを入力し、モータ１８、プーリ１７を介してハンドル操作することができると共に、制動信号ＢＫや緊急停止の信号ＥＭ、緊急スイッチＳＷの信号を受けて、制動、停止することができる。緊急スイッチＳＷの信号、衝突寸前状態検出センサＳ３、Ｓ４の検出に基く相互離隔信号によっては、衝突車両２からロープ７を外すことができる。
【００２６】
一方、前記計測制御盤１４にも、アンテナ３２と、発信機３３、受信機３４が設けられている。受信機３４は、衝突車両２の車速センサ３２が検出した信号Ｕを入力し、現在の車速ＶＶを表示器３５に表示することができる。発信機３３は、緊急スイッチＳＷの信号を入力し、衝突車両２の相互離隔装置１０を作動し、鋼製ロープ７を外すことができる。さらに、速度演算器３６は、光電管リレースイッチＳ１、Ｓ２の信号に基いて衝突速度Ｖ１を算出し、表示器３７に表示すると共に記録器３８に記録する。
【００２７】
以上により、図１に示す衝突車両２を防護柵４に適切に衝突されることができる。牽引車両３を衝突車両２と別方向に走行させるので、スペース最小にして安全で正確な実験を行うことができる。
【００２８】
具体的に示すと、図１及び図２において、計測制御盤１４の側面に１人、予防提１２の上でレーン１３を見こせる所にリモートコントローラ１５を手に持った者が１名、そして牽引車両３を運転する運転者１名が居る。
【００２９】
運転者が牽引車両３の運転を始めると、衝突車両２が防護柵４の目標位置Ｐ１を目指して走行開始する。衝突車両２の現在速度は、計測制御盤１４に設けた表示器３５に表示する。このとき、衝突車両２の牽引を容易とし、レーン長さを節約するため、衝突車両２の走行開始地点に１０°程度のスロープを構成し、衝突車両２を自重で加速させることもできる。
【００３０】
予防提１２の上のリモートコントローラ１５の操作者は、図６に示したリモートコントローラ１５を用いて、表示器３５の速度がオーバーすると、制動をかけることができる。また、衝突車両２がレーン１３を外れないよう、目標位置Ｐ１に向かうようハンドルを操舵し、進入角度θ１を適切に保つことができる。
【００３１】
衝突車両２がテープスイッチＳ３次いでＳ４を踏むと相互離隔信号ＳＰ１、ＳＰ２が発生し、相互離隔装置１０が作動し、衝突車両２から鋼製ロープ７が外れ、衝突車両２は自走状態で対象物に衝突する。また、途中で必要があれば、計測制御盤１４の緊急スイッチＳＷを押し、安全を確保する。
【００３２】
光電管リレースイッチＳ１、Ｓ２の作動タイミングに基いて衝突車両速度Ｖ１は正確に計測され、表示器３７に表示され、記録器３８に記録される。
【００３３】
衝突評価に必要な項目を表１に示す。表１は、車両用防護柵性能評価を行うための、衝突試験結果総括表である。表１において、衝突実験評価は、防護柵４の諸元や、車両条件（車種、重量、形式等）、その他衝突条件等の条件下で、進入角度θ１、衝突速度Ｖ１、衝突時の加速度ｇ（最大値）、反射角θ２、離脱速度Ｖ２等所要データを採取しつつ行われる。防護柵４、並びに擁壁５部分の破損状況は、写真を撮り、一部数値で表現される。これらの評価は、協会設置基準に準じたものである。
【００３４】
【表１】

本発明の衝突実験システム１によれば、例えば社団法人日本道路協会が定める車両用防護柵性能確認試験方法に準じて安全確認データを防護柵メーカ側で取ることができる。多数必要となる予備実験データを用意に得ることができるので、設置基準に見合った設計を行うことができる。特に木製防護柵では、材質、形状等に応じて各種の設計を必要とする。各設計に応じた実験データを容易、迅速に得ることができる。
【００３５】
以上示した実施の形態では、衝突車両２の速度ＶＶ及び進入角度θ１を、リモートコントローラ１５を用いて人の操作により行ったが、これは、自動化することも可能である。
【００３６】
図８は、衝突車両２の速度を制御するための車速制御装置３９のブロック図である。図表のように、車速制御装置３９は、車速センサ３２と、誤差演算器４０と、制動制御器４１とから成る。設定された衝突速度Ｖ１と現在車速ＶＶの差である誤差+ΔＶに基いて、ブレーキを制御し、速度ＶＶを一定に抑えることができる。
【００３７】
図９は、衝突車両２の進入角度θ１を適切に保つための操舵制御装置４２を示すブロック図である。ＣＣＤカメラ４３で目標位置Ｐ１を常時撮像し、誤差演算器４４が演算した誤差Δθに基いて、操舵制御器４５を作動させ、目標位置Ｐ１を目指して操舵することができる。
【００３８】
図１０は、小型の衝突車両２に対し、走行レーン１３上に設けたガイドレール４６の説明図である。図示のように、衝突車両２のタイヤ４７の両輪幅より僅かに大きな幅で高さＨ＝１０ｃｍ程度の立上げ部を有するガイドレール４６を設け、衝突車両２を衝突位置Ｐ１に向けて走行させることができる。設置コストの都合等から、小型車両に限って設置できる。ガイドレール４６を設けた場合には、図９に示す操舵制御装置４２や図６に示すリモートコントローラ１５による操舵制御は不要である。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変更を行うことができ、各種態様で実施できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の通り本発明によれば、防護柵の前方となる同じ路面内で衝突車両の衝突速度及び衝突角度をコントロールできるため、衝突車両による防護柵の強度実験を正確に行なうことができる。しかも、衝突直前において牽引車両から衝突車両を切り離すことができるため衝突実験を安全に行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る衝突実験システムの全体構成を示す配置図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る衝突実験システムの防護柵付近の詳細を示す斜視図である。
【図３】衝突車両に各装置を搭載した状態を示す説明図である。
【図４】衝突車両操舵装置の本体構造を示す平面図である。
【図５】相互離隔装置の本体部分の詳細を示す断面側面図である。
【図６】リモートコントローラの側面図である。
【図７】本発明の衝突実験システムにおける制御系のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る車速制御装置を示すブロック図である。
【図９】同じく他の実施形態に係る操舵制御装置のブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るガイドレールの断面図である。
【符号の説明】
１衝突実験システム
２衝突車両
３牽引車両
４防護柵
５Ｌ型擁壁ブロック
６（６Ａ、６Ｂ）滑車
７鋼製ロープ
８支柱
９（９Ｕ、９Ｄ）木材ビーム
１０相互離隔装置
１１安全ロープ
１２予防提
１３走行レーン
１４計測制御盤
１５リモートコントローラ
１６操舵装置
１７、１９プーリ
１８ギヤモータ
２０Ｖベルト
２１シャーシ
２２特殊フック
２３牽引環
２４牽引環支持
２５、２８シリンダ
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄレバー
２７ブレーキペダル
２９、３２アンテナ
３０、３３発信機
３１、３４受信機
３５、３７表示器
３６衝突速度演算器
３８記録器
３９車速制御装置
４０、４４誤差演算器
４１制動制御器
４２操舵制御装置
４３ＣＣＤカメラ
４５操舵制御器
４６ガイドレール
４７タイヤ
Ｓ１、Ｓ２光電管リレースイッチ
Ｓ３、Ｓ４テープスイッチ（衝突寸前状態検出センサ）
ｇ１、ｇ２加速時計
ＨＤＲ右操舵信号
ＨＤＬ左操舵信号
ＢＫ制動信号
ＥＭ緊急信号
ＳＰi（i=１、２）相互離隔信号
ＳＷ緊急スイッチ
Ｈ立上げ高さ

Claims

路面上に設けられた防護柵と、
前記防護柵の前方で前記路面上に配置された走行可能な無人の衝突車両及び有人の牽引車両と、
前記路面と反対側で防護柵の後方に配置された複数の滑車と、
前記路面側から防護柵を越えて滑車に掛け回され、再び路面側へ延長されたＵ字状の一端は路面上の衝突車両に、他端は路面上の牽引車両にそれぞれ連結された牽引ロープとを備え、
前記牽引ロープは、牽引車両の牽引走行時に前記衝突車両を防護柵へ向けて牽引すると共に前記防護柵の手前で切り離されることを特徴とする衝突実験システム。
前記衝突車両は、遠隔操作によってコントロール可能な制動制御装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の衝突実験システム。
前記衝突車両は、遠隔操作によってコントロール可能な衝突車両操舵装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の衝突実験システム。