JP6240832B2 - 車間距離測定用ストップ・ウオッチ機能を備えた、自動車用安全装置。 - Google Patents

Description

本発明は交通安全に関する。自動車事故の多い形態の一つは追突です。特に雨、雪、氷等の湿路に対しては、必要な車間距離が大巾に伸びますが、特に高速道路では５０ｋｍ／ｈの低速制限も有って、急停車を体験する機会が無く、測定器も未開発で、目測も困難です。本発明は、追従走行時の車両に、道路側の定点から、車間距離情報を提供する事に依り、特に湿路での追突事故を防止する装置に関する。

道路交通法第２６条に定められて居るのは「追突しない」と云う結果で有って、対策手段としての、「適正車間距離」と云う、定量的デジタル指示は有りません。更に、法規では「滑り易い路面では注意して運転する」事を求めて居ますが客観的デジタル値は示されて居ません。日本の様な先進法治国では「法の客観性」が基本条件ですから、早急に本発明装置の法制化が求められます。

路面とタイヤの摩擦力は乾燥路、雨、雪、凍結などの路面条件に依って大巾に低下します。然し其れに対応する適正車間距離の計算は弁護士のＨＰで提示され、計算サービスも行われて居ますが、事故が起きてから、弁護士に教わっても遅く、この計算を車内の運転者が運転中に暗算で求める事は事実上不可能ですから、上記弁護士の提案する車間距離を車載のコンピューターで計算して表示する装置は、下記特許文献の（２）「略称水増し速度計」に示す通りで、更に下記特許文献（３）「略称ストップ・ウオッチ」では、車載のストップ・ウオッチを使って、前車が道路上の特徴有る視点を通過する時点で、ストップ・ウオッチを起動させ、自車が、其の地点に達した時点でストップ・ウオッチを止め、その時間に車輪からのパルス数を掛けて求めた実車間距離間と計算した適正車間距離とを比較して、手動で適正車間距離に調整する。

更に下記特許文献（１）「略称プロポ」では、従来のクルーズコントロール装置が、単独走行用で、目標速度を追尾する速度サーボを使うのに対し、此の特許では、後続車のコンピューター内に、前車をシュミレートするペースメーカーを走らせ、其れを位置サーボで追尾する事て、オフラインでの追従走行を可能にした装置に、上記ストップ・ウオッチで計測した時間から計算した実車間距離と、上記弁護士の提示する車間距離との差を、デジタル位置サーボの溜りパルスに加える事に依り、一定期間は、自動的に適正車間距離での走行を可能とする。

更に許文献（４）「略称メトロノーム」では、適正車間距離の走行時間の時間間隔でメトロノームを鳴らす事で、安全方向に誤差が増える事を認めれば、わざわざストップ・ウオッチを操作しなくても、同様の安全走行が可能に成る。

（１）特許第３０５９６２７号、主として自動車用クルーズコントロール装置（略称プロポ） （２）特許第２７２７５２３号、自動車用乾路相当値表示式速度計（略称水増し速度計） （３）特許第５３９６５９８号、車間距離測定装置（略称ストップ・ウオッチ） （４）特許第５７５２９２３号、適正車間距離告知装置（略称メトロノーム）

道路上には、上方を横断する橋や道路標識用のブリッジ、管制用センサー等が多数存在し、交通情報を得て居り、路面の下に超音波レーダーを埋め込む方法も実用化されて居るので、是等を利用して、上記特許発明では、車上からの流し読みに頼った物を、是等のアクティブレーダーやパッシブレーダーを利用して、自動的に行わせ、運転者の負担の軽減と、精度の向上を図る。

上記の特許は、何れもＡ車やＢ車の通過時点を流し読みする必要が有り、「運転者に不要の負担を強いて、その分注意が散漫に成り、通常の運転操作が不安全に成る恐れが有る。

上記車上からの流し読みに頼った物を、道路側に設けたアクティブレーダーやパッシブレーダーを利用して、自動的に行わせ、運転者の負担の軽減と、精度の向上を図る。

運転者の負担の軽減させ、精度も向上させて安全性の向上を図る事が出来る。

本発明に対応する、車両側の実施例を示す。 表示部の他の実施例を示す。 表示部の他の実施例を示す。

本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。本発明の「ストップ・ウオッチ」は、単独では交通安全に寄与せず、車両側が上記特許文献にも記した下記機能を備えた場合に効果を発揮する。即ち、上記弁護士のＨＰに示された計算式は、高校の物理のレベルですが、教科書には記されて居ないので説明すると、教科書に載っている「自由落下の公式」では、
ｔ＝落下時間、秒。 ｖ＝ｔ秒後の落下速度、ｍ／ｓ。 とすれば、
重力の加速度は９．８ ですから
ｖ＝９．８×ｔ ・・・１式で表され、
変形すれば ｔの自乗＝（ｖの自乗）÷（９．８の自乗） ・・・２式となります。
ｔ秒後の落下距離をｓメーターとすれば、
ｓ＝（１／２）×９．８×（ｔの自乗） ・・・３式で表されます。
３式に、２式を代入すれば、
ｓ＝（１／２）×９．８×（ｖの自乗）÷（９．８の自乗）
＝（ｖの自乗）÷（２×９．８） ・・・４式で表されます。
４式のｓは、初速ｖで上方に投げた場合の上死点までの距離と同じですから、
路面の摩擦係数をμとすれば、摩擦抵抗は９．８×μですから
初速ｖで水平に投げた場合の停止までの距離は
ｓ＝（ｖの自乗）÷（２×９．８×μ） ・・・５式で表されます
Ｖをｋｍ／ｈとすれば、
ｖｍ／ｓ＝Ｖｋｍ／ｈ×１０００÷３６００秒＝Ｖ÷３．６ ですから、５式は
ｓ＝（Ｖの自乗）÷（３．６の自乗×２×９．８×μ） ・・・６式で表されます
詰まり、実制動距離をｓ１メーターとすれば
ｓ１＝実走速度Ｖｋｍ／ｈの自乗÷（３．６の自乗×２×９．８×μ）・・・７式で表されます。
一方、ドライバーがブレーキを踏むまでの空走時間を上記の０．７５秒とすれば、
空走距離ｓ２メーターは、ｓ２＝実走速度ＶＫｍ／ｈ×０．７５秒÷３．６・・・８式で表されます。
停止距離ｓｔは、ｓｔ＝ｓ１＋ｓ２・・・９式で表されます。

従って上記の計算結果を表にすれば、下記「表１」の様に成り、１行目に示す様に、実走速度を１００ｋｍ／ｈとし、２行目に示す様に、路面状態を乾路、雨、雪、氷と、手動で切り換え、３行目に示す様に其のμを各０．８、０．４５、０．１５、０．０７とすれば、乾燥路相当速度は４行目に示す様に各１００、１３３、２３１、３３８ｋｍ／ｈと成り、必要な制動距離は５行目の様に成り、６行目の様にブレーキを踏む迄の空走時間を０．７５秒とすれば、空走距離は７行目の様に成り、停止距離、詰まり必要な「適正車間距離」は８行目の様に成ります。

一方、上記の様に、道路側に設けた本発明のストップ・ウオッチで測定した車間時間は車側に送られ、是に一行目の実速度を掛ければ「実車間距離」が求まります。従ってマニアル走行の場合は、「実車間距離」の方が、８行目の停止距離より大きい様に運転すれば安全運転です。特許文献の「位置制御式デジタル・クルーズ」を使う場合は、実車間距離と適正車間距離との差を溜りパルスとし、ＰＩＤを介して、ゆっくり自動的に８行目の値にして呉れます。

但し、上表で判る様に、氷の路面を時速１００ｋｍで走れば「適正車間距離」は５８３ｍと云う非現実的に値を示します。此の事は特許文献（４）にも示した９行目の、メトロノームの時間間隔を監視して居ても、其れが乾燥路の約１０倍以上に成る事でも、耳から容易に認知出来ます。更に其れは１０行目に示す様に、単に追突防止の為の車間距離だけでは済まず、曲線路や、車線変更時の横滑りの危険度も１０倍以上に成って居る事を示して居ます。従って、直ちに前車への追従走行を止め、置いて行かれ、単独走行に入る必要性を示して居ます。従って本発明の道路側のストップ・ウオッチも、計測値が数秒以上に達したら「デバイス・タイムアウト」として決められた数値又は専用信号を送信する選択肢も有りますが、８や９の値が一定敷居値を超えたら表示値の色が青、黄、赤に変わったり、警告音を出す場合も有り、其の際の運転者の取るべき対応を表２に示します。

逆に、上記乾燥路相当速度を守って単独走行して居る際に、前車に追い着いた場合には、前車は乾燥路相当速度より遅い速度で走って居るのですから、上記追従モードにします。

詰まり、特許文献（２）に示した様に、１行目の「乾燥路相当速度」を道路標識の示す制限速度、本例では１００ｋｍ／ｈに合わせます。マニアル走行の場合にはアクセル操作で、特許文献（１）のクルーズの場合には、目標速度を実速度から、乾燥路相当速度に切り替えます。そうすれば４行目に示す様に実速度が下がります、其れは５行目の横滑り危険度と、６行目の縦方向制動距離を一定にする様に算出された速度です。但し、乾燥路の方が実速度が速い分、８行目の空走距離が大きくなり、車間距離やメトロノーム周期には若干差が出ます。詰まり、表２の乾燥路相当速度は、横滑りに対する危険度を加味した物です。

従って、１００ｋｍ／ｈで走行中、滑り易い路面に至った場合は、表２の様に速度を落す必要が有ります。すなわち、各路面のμに対する「乾燥路相当速度」を表２の１行目の様に１００ｋｍ／ｈとすれば、車に装備された実速度計は４行目の様に、各１００、７５、４５、３０ｋｍ／ｈを示し、５行目の「横滑り危険度」は全て１に成り、６行目の「制動距離」も全て一定値の４９ｍに成ります。但し、実速度が異なる分、空想距離が異なるので、「停止距離」「メトロノーム周期」は若干異なります。最下行に示す「メトロノーム周期」を聞けば、横滑りと追突の両危険度を知る事が出来ます。従って慣れて来れば、滑り易い路面を選択した場合、図１のデジタル表示値を見なくても、どの辺まで「メトロノーム周期」を短くすれば、ブレークアウトの危険を乾燥路並みに下げられたかを、大略知る事が出来ます。

従って、本発明の道路側のストップ・ウオッチに求められる具体的構造は、車両の通過タイミングの検知には橋等から下向きのパッシブ・レーダー、即ち可視光、又は赤外線カメラを使った画像処理システムを利用するのが望ましい。其れは電波やレーザー光を発射して反射波を待つ、アクティブ・レーダーはサンプル数が稼げないの反し、パッシブ・レーダーは何万もの画素数の情報を毎秒何１０枚も並列で入手出来るので、大型バスから２輪車まで、自由に画像を切り出して正確に認識する事が出来るからです。前車の前端を検知する事で、ストップ・ウオッチをリセットし、前車の後端を検知した時点でストップ・ウオッチをスタートさせ、後車の先端を検知した時点で止め、後車に、計測値を送信する。後車の後端を検知した時点で、更なる後続の車の為に、ストップ・ウオッチをスタートさせるが、計測値は送信の信頼性を上げる為、次の送信まで保持するストレージ式とする場合も有る。現在も速度違反を摘発する為、上方から斜め後方にレーダー波を発射する装置や、車側でフロント・ウインドの内側から、其れを逆探知する装置も実用化されて居るので、本発明の場合も、斜め前方にストップ・ウオッチの計測値を記入した電波やレーザー光、可視光等を発射し、通り過ぎた後車のリア・ウインド内の受信装置で受け取る事で、送信期間を長くして通信の信頼性の向上を図る場合も有る。是等に付いて、鋭意実験研究の結果、受信には超音波を使うのが、安価で隣の車線との混信を防ぐにも望ましい。超音波はコーンで、任意の角度のビームに絞る事が出来る他、周波数を上げる事により、コーン無しで絞る場合も有る。そして超音波の場合はキャリアーを使わず。送信波の周期で直接車間距離を示すのが実用的です。即ち、前車の通過時に基本周波数を発信し、時間の経過に依って送信周波数の減衰させ、後続車側では、１サイクルの周期をデジタル計測すれば、車間時間を求める事が出来る様にする。電波やレーザー等を使う場合や、上記の様に、後車の背面に送信する場合にはＰＣＭ化したデーターや、テレビの同期信号の様なパルス間隔を使う場合も有る。長い距離、上空に橋等が無い場合には地下に超音波レーダーや、自動改札口の様な、電源供給を含む電磁誘導を使う場合も有るが、特に追突事故の可能性の高い積雪路での使用が困難な場面も有り得るので、多種の送受信手段が有り得ます。

図１は、車側の装置の操作を説明する図で、既販車に、後付けオプションとして装着する一例を示し、図において１は、車のシガーライターを外し、その代りに挿入する受電ソケットです。車種に依っては、このようなオプションのために専用の差込み口を設けている場合も有ります。２はそのプラス極。３はアース極です。２から取り込まれた車の電源は、メインスイッチ４を介して、４芯ケーブル７の１芯を介して本体８に、３のアースはケーブル７の１芯を介して本体８の図示されないアース線に繋がります。１上に設けられた２つの押しボタン５と６は、押された際にアース３に繋がるように配線され、７を介して本体８のメイン・マイクロ・コンピューター９に繋がって居ます。１０は９からの指令で作動するチャイム、ブザー、スピーカー等で、適正車間距離を車速で割った値を求め、９内に複数設けられた、独立に作動するタイマー機能を介して１０を上記「メトロノーム機能」として作動させます。１１は、上記の様に、車輪の回転に応動するパルス信号を、９に取り込む線です。１０は後記の様に、「ストップウオッチ機能」としても使用します。

９で上記計算をした結果は、ケーブル１２を介して、ステアリング・コラム・カバー上に取り付けられる表示器１３にも送られます。１４と１５は其々３桁のダイナミック点灯用のセブン・セグメントの表示器で、１４は緑色で乾燥路相当速度ｋｍ／ｈを示し、１５は赤色で適正車間距離ｍを示して居ます。１６は路面状態のマニアル選択結果を示し、図示ではＤが選択されて居るので、１４が１００ｋｍ／ｈの場合、１５は７０ｍを示して居ます。

上記の様に、μを各０．８、０．４５、０．１５、０．０７とすれば、図１の１４に表示される乾燥路相当速度は、表１の４行目に示す様に各１００、１３３、２３１、３３８ｋｍ／ｈと成ります。従ってμが低下すれば、乾燥路相当速度は大巾に増加し、滑り易い路面では、実速度１００ｋｍ／ｈで走り続ける事が、極めて危険で有る事を示して居ます。表１の１行目の実速度は備え付けの速度計とダブるので表示せず、１０行目の「横滑り危険度」も表示が煩雑に成るので、本例では表示して居ません。

一方、９の出力はマイクロ・コンピューター１７でビデオ信号に変換され、ケーブル１８に出力されるので、ＡＶ入力端子を持つカーナビやテレビ受像機１９に２０、２１、２２のように表示させる場合も有ります。

此の操作法としては、ボタン６をワンクリックすると、夜間運転用に１３の照度が低下し、再度押すと復帰すします。

ボタン６を３秒押し続けるとブザーが２回鳴るので、その時点でボタンを離せば、ブザー１０が、適正車間距離の走行毎に、連続的に鳴る、特許文献（４）のメトロノーム・モードになる。再び３秒押せば、鳴らないモードに復帰する。

ボタン６を６秒押せば、ブザーが３回鳴るので、その時点でボタンを離せば、適正車間距離が一定以上変化した場合にのみ、一定期間チャイムやブザーを鳴らすモードとなる。更にボタン６を６秒押せば、告知しないモードに復帰する。

一方、９の出力はマイクロ・コンピューター１７でビデオ信号に変換され、ケーブル１８に出力され、ブザーの代りにピアノ音等を出すこともできる。ピアノ音は最初に音量が大きく、急速に減衰するため、適正車間距離の判断がし易い。

ボタン５を３秒以上押すとブザーが２回鳴り、その時点で離すと、特許文献（３）のストップウオッチ・モードになり、セブンセグメント１５の１桁目にゼロが表示される。この際、ゼロを示す外周の６個のセグメントの一つを一時消灯し、次にそのセグメントを点灯して、右回りに次のセグメントを消灯する。この様にして、消灯セグメントが右回りに回転する、回転ゼロ・モードとする事により、ストップウオッチ・モードのスタンバイを表示する。

この状態で、前車の後部が道路標識などの見易い標的を通過した時点で、ボタン５をワンクリックすると、ストップウオッチがスタートし、１１からのパルスを加算し、それを距離に換算して１５に標示する。次に自車の前部が同じ標的を通過する時点で、ボタン５をワンクリックすると、カウントが停止し、車間距離が標示される。

再度ボタン５をワンクリックすると、表示値が消えて、回転ゼロに戻る。標示距離が、適正車間距離の２倍程度を越えても、停止ボタンが押されない場合は、タイムアウトとして、回転ゼロに戻る。ボタン５を３秒以上押して放すと、ストップウオッチ・モードが解除される。

モニター１９を、見易い様にアナログ的に表示すれば、図２の様に成る。此処での操縦法は多種有り、其の１は、目視で前車と等速で、一定車間距離を保って追従走行して居る場合で、路面状況は２４に示す様にドライを選択すれば、表２に示す様に、乾路相当値は、２５の様に１００ｋｍ／ｈを示し、実速度は、図示されない車の備え付けの速度計に依り、同じ１００ｋｍ／ｈを示して居る。２３は前車の後姿の輪郭を模擬した画で、現物の映像を使う場合も有る。２６は後姿が路面と接した位置で有る。従って、上記ストップウオッチ・モードで計った時間にタイヤからのパルスを乗じて求めた車間距離は、目視で走って居る車間距離に「デジタル絶対検量」を行った事に成る。２６は其れが８０ｍだった事を表示して居る。一方、表２から求めた停止距離の路面に横線を引けば、手前に、詰まり２７の様に２６の下に見える事に成る。従って安全サイドに１０ｍ狂って居るので、例えば緑線で表示する。目視で車間距離を１０ｍ詰めても良いし、表２の空走時間を０．７５秒より、もっと長く、リラックスした運転をしたければ、其の侭走行する選択肢も有る。

一方、図３に示す様に、絶対検量の結果、車間距離が５０ｍで有れば、２６ａは、橙色や赤色に変り、危険状態を示すので、アクセルをマニアルで調節し、目視て車間距離を開ける。

一方、「第２の手法」として、特許文献（１）の、位置制御型クルーズ・コントロールを使用する場合は、２６は、自動的に２７に収斂する。但し、絶対検量後、前車が速度を変えた場合は検知出来ないので、目視で監視する必要は有る。

上記は、時間の計測は正確だが、ストップ・ウオッチを押すタイミングは目視に依る手動ですが、読み取り誤差は１〜２％程度ですからの誤差は問題有りませんが、運転への注意を割く、余分な操作を必要とする。従って「第３の手法」として、本発明の様に道路側にストップ・ウオッチ機能を持たせる事が望ましい。但し上記の様に、前車の速度変更は目視で監視する必要が有り、計測点の間隔が空き過ぎた場合は目視のドリフトが発生する恐れも有る為、線２６は検量時は、黒色で、時間が経つと、左端から灰色に成り、検量からの時間を示し、ドリフトへの注意や、マニアルの再検量を促したりする場合も有る。

現在第１、第２表で求める範囲をカバーする車載距離計は無く、晴天時ですら信頼性が保障されて居らず、テレビのコマーシャルでも必ず注意書きが添付される。然し計測距離や、悪天候時、朝日、夕陽等の水平直射光時等の悪条件に対する、ドリフトや信号の途切れ等の信頼性不足の場面を除けは、必要な遠距離の計測が可能な手段も存在する為、「第４の手法」として、本発明の地上のストップ・ウオッチに依る絶対検量と、又は其れに、車上のストップ・ウオッチに依る絶対検量を使う事で、ドリフトを補正し、車間距離の直接計測信号の短期的な途切れを特許文献（１）のクルーズで補間させる事に依り、殆ど自動の追従走行が可能と成る。

１・・・ソケット、２・・・プラス極、３・・・アース極、
４・・・メインスイッチ、５、６・・・押しボタン、
９、１７・・・マイクロ・コンピューター、１０・・・ブザー、
１４・・・乾燥路相当速度表示部、１５・・・適正車間距離標示部、
１６・・・選択された路面状態表示部、１９、１９ａ・・・テレビ画面標示器、

Claims (1)

1. 追従走行時の車両に、道路側の定点から、車間距離情報を提供する為、既に管制用センサーが多数存在し、交通情報を得て居る、道路の上方を横断する橋や道路標識用のブリッジの様な部材に装着し、車両の通過タイミングを検知する為、下向きの電波や、超音波や、レーザー光を発射して反射波を待つ、アクティブ・レーダーを設けるか、又は、サンプル数が稼ぐ為、何万もの画素数の情報を毎秒何１０枚も並列で入手出来、更に大型バスから２輪車まで、 自由に画像を切り出して正確に認識する事が出来るパッシブ・レーダーを使用する場合も有り、是に依り、前車の前端を検知する事で、ストップ・ウオッチをリセットし、前車の後端を検知した時点でストップ・ウオッチをスタートさせ、後車の先端を検知した時点で止め、後車に、計測値を送信する事を特徴とし、更に、後車の後端を検知した時点で、更なる後続の車の為に、ストップ・ウオッチをスタートさせるが、計測値は送信の信頼性を上げる為、主として次の送信まで保持するストレージ式とし、更に上述の道路側の定点の上方から斜め前方にストップ・ウオッチの計測値を記入した電波や超音波、レーザー光、可視光を発射し、通り過ぎた後車の、主としてリア・ウインド内の受信装置で受け取る事で、送信期間を長くして通信の信頼性の向上を図る場合も有り、受信には安価で隣の車線との混信を防ぐ為、主として超音波を使い、超音波はコーンで、任意の角度のビームに絞る他、周波数を上げる事により、コーン無しで絞る場合も有り、更に超音波を使う場合は、キャリアーを使わず。送信波の周期で直接車間距離を示す場合も有り、その際は、前車の通過時に基本周波数を発信し、時間の経過に依って送信周波数を減衰させ、後続車側では、其の周期をデジタル計測して、車間時間を求める場合も有り、電波やレーザーを使う場合は、ＰＣＭ化したデーターや、テレビの同期信号の様なパルス間隔を使う場合も有り、長い距離、上空に橋等が無い場合には地下に超音波レーダーや、自動改札口の様な、電源供給を含む電磁誘導を使う場合も有り、上記車間時間を受信した、上記追従走行中の車両では、既存の特許手段に依り、主として路面とタイヤの摩擦力は、乾燥路、雨、雪、凍結などに分けて運転者が目視観測して計算機に入力して安全車間距離を求め、一方、後続車側では、受信した車間時間に車輪の回転速度を乗じて車間距離を求め、其れを安全車間距離に近付ける様、手動、又は、主として既存の特許のプロポーショナル・クルーズ・コントロール装置を利用して、自動で、次の定点まで、オフラインで安全車間距離の維持を図り、更に現在の車間距離と安全車間距離との関係を、数値や画像で表示する場合も有る、自動車用安全装置。

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