JP6914104B2

JP6914104B2 - 台車

Info

Publication number: JP6914104B2
Application number: JP2017110257A
Authority: JP
Inventors: 五十嵐　俊介; 俊介五十嵐; 優司木下; 卓谷
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP2018205094A

Description

本発明は、台車などの車両が走行する走行面の段差および傾斜を検出するための段差および傾斜検出装置、ならびに、この装置を備えた台車に関するものである。

従来、台車などの車両が走行する走行面の段差を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。こうした装置は、通常、車両の走行方向前方部に鉛直下向きに設置した距離センサ等を備えており、この距離センサ等で床面までの距離を計測することで段差を検出している。

しかし、このような装置では、減速距離を加味してタイヤ（車輪）から距離センサまでの距離を適切に設定する必要がある。タイヤと距離センサまでの距離が短い場合には減速距離が取れないため、車両の移動速度を走行全般にわたって落とさなければ段差を正確に検出できないという問題がある。また、段差と傾斜路の違いを検出できないおそれや、車両が傾斜した場合などに誤検出するおそれがあるといった問題もある。

特開２０１７−４２２２３号公報

このため、タイヤ（車輪）から距離センサまでの距離が短い場合でも適用でき、段差と傾斜路を区別して検出することのできる高性能な装置が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高性能な段差および傾斜検出装置、この装置を備えた台車を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る段差および傾斜検出装置は、車輪が走行する走行面の段差および傾斜を検出するための装置であって、車輪の進行方向の前側近傍に設けられ、進行方向斜め下方の走行面までの距離を測定する第１距離センサと、この進行方向斜め下方の走行面よりも進行方向後方であって車輪の接地点よりも進行方向前方の走行面までの距離を測定する第２距離センサと、第１距離センサおよび第２距離センサで一定の時間ごとに連続して測定された距離の変化量に基づいて、走行面の段差および傾斜を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る台車は、上述した段差および傾斜検出装置を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の台車は、上述した発明において、台車の走行速度を制御する制御手段をさらに備え、この制御手段は、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の第１閾値を超えた場合に、走行速度を減速させるとともに、さらに第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の第２閾値を超えた場合に、走行を停止させる制御を行うことを特徴とする。

本発明に係る段差および傾斜検出装置によれば、車輪が走行する走行面の段差および傾斜を検出するための装置であって、車輪の進行方向の前側近傍に設けられ、進行方向斜め下方の走行面までの距離を測定する第１距離センサと、この進行方向斜め下方の走行面よりも進行方向後方であって車輪の接地点よりも進行方向前方の走行面までの距離を測定する第２距離センサと、第１距離センサおよび第２距離センサで一定の時間ごとに連続して測定された距離の変化量に基づいて、走行面の段差および傾斜を検出する検出手段とを備えるので、例えば、車輪の前側近傍の第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の閾値を超える場合を段差、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の閾値を超える場合を傾斜として検出することができる。したがって、車輪から距離センサまでの距離が短い場合でも、段差と傾斜路を区別して検出することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る台車によれば、上述した段差および傾斜検出装置を備えるので、車輪から距離センサまでの距離が短い場合でも、事前に段差と傾斜路を区別して検出可能であることから、台車の移動速度を走行全般にわたって落とす必要がなくなり、台車の搬送効率を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の台車によれば、台車の走行速度を制御する制御手段をさらに備え、この制御手段は、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の第１閾値を超えた場合に、走行速度を減速させるとともに、さらに第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の第２閾値を超えた場合に、走行を停止させる制御を行うので、進行方向に所定の傾斜が検出された場合は減速して走行を継続し、所定の段差が検出された場合は走行を停止することとなる。このため、台車の移動速度を走行全般にわたって落とす必要がなくなり、台車の搬送効率を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る段差および傾斜検出装置、この装置を備えた台車の実施の形態を示す概略側断面図である。図２は、段差検出状況を示す図である。図３は、傾斜路（スロープ）検出状況を示す図である。

以下に、本発明に係る段差および傾斜検出装置、この装置を備えた台車の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（段差および傾斜検出装置）
まず、本発明に係る段差および傾斜検出装置について説明する。

図１に示すように、本発明に係る段差および傾斜検出装置１０は、車輪１２が走行する走行面Ｇの段差および傾斜を検出するための装置である。この装置１０は、車輪１２の進行方向Ｘの前側近傍にそれぞれ設けられた長距離センサ１４（第１距離センサ）、短距離センサ１６（第２距離センサ）と、検出手段１８とを備えている。なお、走行面Ｇの大部分は水平になっており、部分的に図示しない段差と傾斜が存在する。

長距離センサ１４、短距離センサ１６は、それぞれ測定対象の走行面Ｇへレーザ光を照射し、反射光を検出して測定点までの距離を算出する光学式センサである。なお、本発明の長距離センサ１４、短距離センサ１６はこれに限るものではなく、例えば超音波センサや他の種類のセンサを用いても構わない。

長距離センサ１４は、進行方向Ｘの斜め下方の走行面Ｇまでの距離Ｌ１を測定するためのものである。短距離センサ１６は、鉛直下方の走行面Ｇまでの距離Ｌ２を測定するためのものである。長距離センサ１４の測定距離Ｌ１は比較的長く、短距離センサ１６の測定距離Ｌ２は比較的短く設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。このように、本実施の形態では、車輪１２の前側近傍に距離センサを２つ設け、一方は鉛直下方を測定対象とし、他方は斜め前方を測定対象としている。

なお、短距離センサ１６の測定対象は鉛直下方の走行面Ｇまでの距離に限るものではなく、長距離センサ１４の測定対象の走行面Ｇよりも進行方向Ｘ後方であって車輪１２の接地点Ｐよりも進行方向Ｘ前方の走行面Ｇまでの距離であってもよい。すなわち、鉛直下方から若干斜め前方または斜め後方の走行面Ｇを測定対象としてもよい。

検出手段１８は、長距離センサ１４、短距離センサ１６でそれぞれ一定の時間ごとに連続して測定された距離Ｌ１、Ｌ２の変化量に基づいて、走行面Ｇの段差および傾斜を検出するためのものである。例えば、短距離センサ１６で測定された距離Ｌ２の変化量が所定の閾値を超える場合を段差、長距離センサ１４で測定された距離Ｌ１の変化量が所定の閾値を超える場合を傾斜として検出する。

上記構成の動作および作用について説明する。
まず、段差を検出する場合について説明する。図２（１）は段差を検出する前、（２）は段差を検出した後の状態を示したものである。この図に示すように、短距離センサ１６で測定される距離Ｌ２は、短距離センサ１６からのレーザ光の照射点が段差Ｄを通過した瞬間に大きく変化する。検出手段１８は、この変化量が所定の閾値を超える場合に大きな段差として検出する。

次に、傾斜を検出する場合について説明する。図３（１）は傾斜を検出する前、（２）は傾斜を検出した後の状態を示したものである。この図に示すように、長距離センサ１４で測定される距離Ｌ１は、長距離センサ１４からのレーザ光の照射点が水平な走行面Ｇから傾斜路Ｓ（スロープ）に入った場合にわずかに変化する。検出手段１８は、この変化量が所定の閾値を超える場合に傾斜路（スロープ）または小さな段差として検出する。

このように、本実施の形態では、短距離センサ１６で測定された距離Ｌ２の急激な変化から大きな段差を検出し、長距離センサ１４で測定された距離Ｌ１のわずかな変化から小さな段差や傾斜路を検出する。したがって、本実施の形態によれば、車輪１２から距離センサ１４、１６までの距離が短い場合でも、段差と傾斜路を区別して検出することができる。また、距離センサ２個という簡単な構成で実現することができる。

（台車）
次に、本発明に係る台車について説明する。

図１に示すように、本発明に係る台車１００は、車輪１２と、上記の段差および傾斜検出装置１０と、台車の走行速度などを制御する制御装置２０（制御手段）とを備えている。車輪１２は、図示しないホイールとその外周に装着されたゴム製のタイヤにより構成されている。

台車１００は、平面視で矩形状の台車本体２２を備えており、車輪１２はその下面の四隅に設けられている。図の例では台車１００の前側左の車輪１２のみを示し、他の車輪１２については図示を省略している。台車１００の後側左右の車輪１２は走行用の駆動輪、前側左右の車輪１２は操舵輪である。なお、本発明はこれに限るものではなく、台車１００の前後のいずれか一方を駆動と操舵が可能な駆動操舵輪、他方を操舵輪で構成してもよいし、台車１００に備わる全ての車輪１２が駆動操舵輪であってもよい。さらに、台車１００に備わる車輪１２の数は４輪に限るものではなく、これ以外の複数輪であってもよい。

制御装置２０は、長距離センサ１４および短距離センサ１６の測定値に基づいて、図示しない走行モータの回転数を制御することによって、走行モータによる車輪１２（駆動輪）の回転駆動を制御し、台車１００の走行速度を制御する。より具体的には、この制御装置２０は、長距離センサ１４で一定の時間ごとに連続して測定された距離Ｌ１の変化量が所定の第１閾値を超えた場合に、台車１００の走行速度を減速させる制御を行う。さらに、この場合において、短距離センサ１６で一定の時間ごとに連続して測定された距離Ｌ２の変化量が所定の第２閾値を超えたときには、台車１００の走行を停止させる制御を行う。なお、第２閾値は第１閾値よりも大きい閾値である。

このため、本実施の形態の長距離センサ１４は減速用距離センサとして機能し、短距離センサ１６は停止用距離センサとして機能する。ここで、減速とは、例えば台車１００が速度３０ｋｍ／ｈで走行していた場合、１５ｋｍ／ｈで走行するように、台車１００の走行速度を低速にすることであり、台車１００の速度を漸次減少させることではない。

上記構成の動作および作用について、第１閾値を３０ｍｍ、第２閾値を８０ｍｍに設定した場合を例にとり説明する。

図３に示すように、長距離センサ１４で測定された距離Ｌ１の変化量が第１閾値（３０ｍｍ）を超えた場合には、段差および傾斜検出装置１０の検出手段１８が小さな段差やスロープとして検出する。これを検出した時点で制御装置２０は台車１００の減速制御を行い、台車１００の走行速度を比較的短い距離で停止可能な速度に落とす。第１閾値（３０ｍｍ）を超えない場合には速度を維持する。

一方、図２に示すように、短距離センサ１６で測定された距離Ｌ２の変化量が第２閾値（８０ｍｍ）を超えた場合には、段差および傾斜検出装置１０の検出手段１８が大きな段差として検出する。これを検出した時点で制御装置２０は台車１００の走行を停止（非常停止）する制御を行う。第２閾値（８０ｍｍ）を超えない場合には、減速したままの速度を維持する。

したがって、本実施の形態によれば、傾斜角の大きい傾斜路Ｓ（スロープ）や段差Ｄのある走行面Ｇを台車１００が走行する場合において、車輪１２が傾斜路Ｓ（スロープ）や段差Ｄに至る前に事前にそれを検出することができる。そして、傾斜路Ｓ（スロープ）を検出した場合は減速して走行を継続し、段差Ｄを検出した場合は走行を停止（非常停止）するといった動作が可能となる。このため、車輪１２から距離センサ１４、１６までの距離が短い場合でも、台車１００の移動速度を走行全般にわたって落とす必要がなくなり、台車１００の搬送効率を向上することができる。

以上説明したように、本発明に係る段差および傾斜検出装置によれば、車輪が走行する走行面の段差および傾斜を検出するための装置であって、車輪の進行方向の前側近傍に設けられ、進行方向斜め下方の走行面までの距離を測定する第１距離センサと、この進行方向斜め下方の走行面よりも進行方向後方であって車輪の接地点よりも進行方向前方の走行面までの距離を測定する第２距離センサと、第１距離センサおよび第２距離センサで一定の時間ごとに連続して測定された距離の変化量に基づいて、走行面の段差および傾斜を検出する検出手段とを備えるので、例えば、車輪の前側近傍の第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の閾値を超える場合を段差、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の閾値を超える場合を傾斜として検出することができる。したがって、車輪から距離センサまでの距離が短い場合でも、段差と傾斜路を区別して検出することができる。

また、本発明に係る台車によれば、上述した段差および傾斜検出装置を備えるので、車輪から距離センサまでの距離が短い場合でも、事前に段差と傾斜路を区別して検出可能であることから、台車の移動速度を走行全般にわたって落とす必要がなくなり、台車の搬送効率を向上することができる。

また、本発明に係る他の台車によれば、台車の走行速度を制御する制御手段をさらに備え、この制御手段は、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の第１閾値を超えた場合に、走行速度を減速させるとともに、さらに第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の第２閾値を超えた場合に、走行を停止させる制御を行うので、進行方向に所定の傾斜が検出された場合は減速して走行を継続し、所定の段差が検出された場合は走行を停止することとなる。このため、台車の移動速度を走行全般にわたって落とす必要がなくなり、台車の搬送効率を向上することができる。

以上のように、本発明に係る段差および傾斜検出装置、この装置を備えた台車は、台車などが走行する走行面の段差および傾斜を検出するのに有用であり、特に、車輪から距離センサまでの距離が短い場合に適している。

１０段差および傾斜検出装置
１２車輪
１４長距離センサ（第１距離センサ）
１６短距離センサ（第２距離センサ）
１８検出手段
２０制御装置（制御手段）
２２台車本体
１００台車
Ｄ段差
Ｇ走行面
Ｌ１，Ｌ２距離
Ｐ接地点
Ｓ傾斜路（スロープ）
Ｘ進行方向

Claims

車輪が走行する走行面の段差および傾斜を検出するための段差および傾斜検出装置と、台車の走行速度を制御する制御手段とを備える台車であって、
前記段差および傾斜検出装置は、車輪の進行方向の前側近傍に設けられ、進行方向斜め下方の走行面までの距離を測定する第１距離センサと、この進行方向斜め下方の走行面よりも進行方向後方であって車輪の接地点よりも進行方向前方の走行面までの距離を測定する第２距離センサと、
第１距離センサおよび第２距離センサで一定の時間ごとに連続して測定された距離の変化量に基づいて、走行面の段差および傾斜を検出する検出手段とを備えるものであり、
前記制御手段は、第１距離センサで測定された距離の変化量が所定の第１閾値を超えた場合に、走行速度を減速させるとともに、さらに第２距離センサで測定された距離の変化量が所定の第２閾値を超えた場合に、走行を停止させる制御を行うことを特徴とする台車。