JP7082030B2 - 運転教習装置及び運転教習方法 - Google Patents

Description

本発明は、模擬車両を運転したときの運転結果を用いて、運転教習を支援するための運転教習装置などに関する。

従来、運転教習装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この運転教習装置は、４輪タイプの模擬車両を用いて、受講者の運転技能などを判定するものであり、ブレーキペダルなどの操作装置と、模擬走行環境の映像が投影されるスクリーンなどを備えている。

この運転教習装置では、ブレーキ操作の必要なイベントの映像をスクリーン上に投影し、そのときのブレーキペダルの操作量と操作時間との関係がグラフ化される。そして、この作業を繰り返し実行し、ブレーキペダルの操作量及び操作時間のばらつきが減少したときに、受講者の技能が向上したと判定される。

特開２０１０－１０２１７１号公報

上記特許文献１の運転教習装置を２輪タイプの模擬車両に適用した場合、以下に述べるような問題が発生する。すなわち、２輪タイプの模擬車両の場合、前輪用及び後輪用の２つのブレーキ操作装置が互いに独立して操作されるので、これらのブレーキ操作装置の操作タイミングがずれるとともに、ブレーキ操作に伴って生じる前輪側及び後輪側のブレーキ力が別々に作用する。これに対して、特許文献１の運転教習装置によれば、４輪タイプの模擬車両が前提となっている関係上、そのような操作タイミングのずれや、ブレーキ力において、これが作用しているタイヤがロックするまでにどの程度の余裕があるのかを把握することができず、受講者の技能を適切に把握するのが困難になってしまう。

そもそも、特許文献１の運転教習装置の場合、その時点のブレーキ力において、これが作用するタイヤがロックするまでにどの程度の余裕があるのかを、評価したり、表現したりしていなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数のブレーキ操作装置が互いに独立して操作される場合において、ユーザの制動時の運転技能を適切に把握することができる運転教習装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の運転教習装置１は、ユーザ（受講者Ｍ１）による模擬車両２の模擬走行環境下での運転結果を用いて、運転教習を支援する運転教習装置１において、模擬車両２に設けられ、模擬走行環境下で模擬車両２を制動するときにユーザ（受講者Ｍ１）によって互いに独立して操作される複数のブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、前輪ブレーキレバー３ｈ、後輪ブレーキレバー３ｊ）と、複数のブレーキ操作装置の各々の操作状態を表す操作状態パラメータ（操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ）を取得する操作状態パラメータ取得手段（コントローラ３０、センサ装置４）と、操作状態パラメータ（操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ）及び模擬車両２の動力源の減速中に生じる回転抵抗力（エンジンブレーキ力）の少なくとも一方に基づき、模擬車両２の制動時の制動力（前輪の制動力Ｆｂｆ，後輪の制動力Ｆｂｒ）を算出する制動力算出手段（コントローラ３０）と、模擬走行環境下で実現可能な最大制動力（前輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μ，後輪のグリップ限界荷重Ｗｔｒ×μ）を算出する最大制動力算出手段（コントローラ３０）と、制動力と最大制動力の割合である制動割合（前輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，後輪のグリップ限界使用率Ｅｒ）を算出する制動割合算出手段（コントローラ３０）と、制動割合（前輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，後輪のグリップ限界使用率Ｅｒ）を表示する出力インターフェース（メインモニタ１１，操作モニタ２１）と、を備えることを特徴とする。

この運転教習装置によれば、複数のブレーキ操作装置の各々の操作状態を表す操作状態パラメータが取得され、操作状態パラメータ及び模擬車両の動力源の減速中に生じる回転抵抗力の少なくとも一方に基づき、模擬車両の制動時の制動力が算出される。さらに、模擬走行環境下で実現可能な最大制動力が算出され、制動力と最大制動力の割合である制動割合が算出される。そして、そのような制動割合が出力インターフェースによって表示されるので、ユーザは、複数のブレーキ操作装置を独立して操作したときに、各ブレーキ操作装置の操作による制動力の最大制動力に対する余裕度合、すなわち自身の制動操作の不足度合を個別に視認することができる。それにより、ユーザは、自身の制動時の運転技能を適切に把握することができる。その結果、運転教習効果を高めることができる（なお、本明細書における「操作状態パラメータを取得」は、センサなどにより操作状態パラメータを直接検出することに限らず、これを他のパラメータに基づいて算出することを含む）。

本発明において、出力インターフェース（メインモニタ１１，操作モニタ２１）は、制動割合（グリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒ）に加えて、操作状態パラメータ（操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ）をさらに表示することが好ましい。

この運転教習装置によれば、出力インターフェースによって、制動割合に加えて、操作状態パラメータがさらに表示されるので、ユーザは、自身のブレーキ操作装置の操作状態と制動割合との関係を把握することができる。その結果、運転教習効果をさらに高めることができる。

本発明において、出力インターフェース（メインモニタ１１，操作モニタ２１）は、制動割合（グリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒ）に加えて、複数のブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、前輪ブレーキレバー３ｈ、後輪ブレーキレバー３ｊ）の少なくとも１つが操作されたときの模擬車両２の減速度合Ｄｅｃをさらに表示し、減速度合Ｄｅｃは、模擬車両２の減速時加速度の動摩擦係数に対する百分率及び比の一方であることが好ましい。

この運転教習装置によれば、出力インターフェースによって、制動割合に加えて、複数のブレーキ操作装置の少なくとも１つが操作されたときの模擬車両の減速度合がさらに表示されるので、ユーザは、制動割合と模擬車両の減速度合の関係を把握することができる。その結果、運転教習効果をさらに高めることができる。

本発明において、複数のブレーキ操作装置は、ユーザ（受講者Ｍ１）が模擬車両２に搭乗したときに、ユーザ（受講者Ｍ１）の前方に位置する前輪の制動操作を実行するための前輪用ブレーキ操作装置（前輪ブレーキレバー３ｈ）と、ユーザ（受講者Ｍ１）が模擬車両２に搭乗したときに、ユーザ（受講者Ｍ１）の後方に位置する後輪の制動操作を実行するための後輪用ブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、後輪ブレーキレバー３ｊ）と、を有し、制動力算出手段は、前輪の制動力Ｆｂｆ及び後輪の制動力Ｆｂｒを算出し、最大制動力算出手段は、前輪の最大制動力（前輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μ）及び後輪の最大制動力（後輪のグリップ限界荷重Ｗｔｒ×μ）を算出し、制動割合算出手段は、前輪の制動力及び前輪の最大制動力に基づき、前輪の制動割合（前輪のグリップ限界使用率Ｅｆ）を算出するとともに、後輪の制動力及び後輪の最大制動力に基づき、後輪の制動割合（後輪のグリップ限界使用率Ｅｒ）を算出し、出力インターフェース（メインモニタ１１，操作モニタ２１）は、前輪の制動割合及び後輪の制動割合を表示することが好ましい。

この運転教習装置によれば、前輪の制動力及び後輪の制動力が算出され、前輪の最大制動力及び後輪の最大制動力が算出される。さらに、前輪の制動力及び前輪の最大制動力に基づき、前輪の制動割合が算出され、後輪の制動力及び後輪の最大制動力に基づき、後輪の制動割合が算出されるとともに、出力インターフェースによって、前輪の制動割合及び後輪の制動割合が表示される。それにより、ユーザにより、前輪用ブレーキ操作装置及び後輪用ブレーキ操作装置が互いに独立して操作されたときに、２つのブレーキ操作装置の操作による制動割合を個別に視認することができる。

本発明において、前輪用ブレーキ操作装置（前輪ブレーキレバー３ｈ）及び後輪用ブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、後輪ブレーキレバー３ｊ）の少なくとも一方の装置が操作されたときに、前輪及び後輪を連動して制動する前後連動ブレーキ動作が模擬車両２において実行されることが好ましい。

この運転教習装置によれば、ユーザは、前後連動ブレーキ動作を実行するブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

本発明において、前輪用ブレーキ操作装置（前輪ブレーキレバー３ｈ）及び後輪用ブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、後輪ブレーキレバー３ｊ）の少なくとも一方の装置が操作されたときに、少なくとも一方の装置に対応する前輪及び後輪の少なくとも一方をロック状態の発生を抑制しながら制動するアンチロックブレーキ動作が模擬車両２において実行されることが好ましい。

この運転教習装置によれば、ユーザは、アンチロックブレーキ動作を実行するブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

本発明において、前輪用ブレーキ操作装置（前輪ブレーキレバー３ｈ）及び後輪用ブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、後輪ブレーキレバー３ｊ）の少なくとも一方の装置が操作されたときに、少なくとも一方の装置に対応する前輪及び後輪の少なくとも一方をロック状態の発生を抑制しながら制動するアンチロックブレーキ動作と、前輪及び後輪を連動して制動する前後連動ブレーキ動作とが模擬車両２において同時に実行されることが好ましい。

この運転教習装置によれば、ユーザは、アンチロックブレーキ動作と前後連動ブレーキ動作とを同時に実行するブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

前述した目的を達成するために、本発明の運転教習方法は、ユーザ（受講者Ｍ１）による模擬車両２の模擬走行環境下での運転結果及び演算処理装置を用いて、運転教習を支援する運転教習方法において、模擬車両２に設けられた複数のブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、前輪ブレーキレバー３ｈ、後輪ブレーキレバー３ｊ）は、模擬走行環境下で模擬車両２を制動するときに、ユーザ（受講者Ｍ１）によって互いに独立して操作され、演算処理装置は、複数のブレーキ操作装置（兼用レバー３ａ、前輪ブレーキレバー３ｈ、後輪ブレーキレバー３ｊ）の各々の操作状態を表す操作状態パラメータ（操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ）を検出し、操作状態パラメータ（操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ）及び模擬車両２の動力源の減速中に生じる回転抵抗力（エンジンブレーキ力）の少なくとも一方に基づき、模擬車両２の制動時の制動力（前輪の制動力Ｆｂｆ，後輪の制動力Ｆｂｒ）を算出し、模擬走行環境下で実現可能な最大制動力（前輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μ，後輪のグリップ限界荷重Ｗｔｒ×μ）を算出し、制動力と最大制動力の割合である制動割合（前輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，後輪のグリップ限界使用率Ｅｒ）を算出し、制動割合（前輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，後輪のグリップ限界使用率Ｅｒ）を出力インターフェース（メインモニタ１１，操作モニタ２１）に表示することを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る運転教習装置の構成を示す正面図である。 運転教習装置の構成を示す側面図である。 ハンドル装置の構成を示す図である。 運転教習装置の電気的な構成を示すブロック図である。 走行条件設定処理を示すフローチャートである。 模擬走行制御処理を示すフローチャートである。 模擬車両の停車状態の荷重などの説明図である。 模擬車両の制動時の荷重などの説明図である。 制動時パラメータ算出処理を示すフローチャートである。 制動状態表示制御処理を示すフローチャートである。 ブレーキ操作割合の表示例を示す図である。 前／後輪グリップ限界使用率の表示例を示す図である。 減速度合の表示例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る運転教習装置について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の運転教習装置１は、模擬車両２を用いて、運転教習を実行／支援するものであり、模擬車両２に加えて、表示音響装置１０及び指導用装置２０などを備えている。

この模擬車両２は、受講者Ｍ１（ユーザ）が跨がって運転する２輪車タイプのものであり、ＭＴ車用の運転教習と、ＡＴ車用の運転教習とに切り換えて運転教習を実行できるように構成されている。なお、図１，２では、受講者Ｍ１がＡＴ車用の教習運転時に足を乗せるステップの図示が省略されている。

模擬車両２は、図３に示すように、ハンドル３を備えており、このハンドル３には、兼用レバー３ａ、サイドビュースイッチ３ｂ、前照灯上下切換スイッチ３ｃ、方向指示スイッチ３ｄ、ホーンスイッチ３ｅ、スタータスイッチ３ｆ、エンジン停止スイッチ３ｇ、前輪ブレーキレバー３ｈ及びスロットルグリップ３ｉが設けられている。

この兼用レバー３ａは、ＭＴ車の運転教習時には、クラッチレバーとして機能し、ＡＴ車の運転教習時には、後輪ブレーキレバーとして機能するように切換可能に構成されている。また、サイドビュースイッチ３ｂは、表示音響装置１０の後述するメインモニタ１１内へのサイドビュー（サイドミラーの映像）の表示／非表示を切り換えるものである。

さらに、前照灯上下切換スイッチ３ｃは、前照灯のハイビーム／ロービームを切り換えるものであり、方向指示スイッチ３ｄは、左右の方向指示器の点滅／停止を切り換えるものである。一方、ホーンスイッチ３ｅは、押下して警告音を発生するためのものであり、スタータスイッチ３ｆ及びエンジン停止スイッチ３ｇはそれぞれ、エンジンの始動用及び停止用のものである。

また、前輪ブレーキレバー３ｈは、前輪ブレーキ操作を実行するためのものであり、スロットルグリップ３ｉは、回動させることよってエンジン回転数を上昇／低下させるためのものである。なお、この模擬車両２は、ガソリンエンジンを動力源とするタイプのものであり、ＭＴ車用の運転教習中の減速時、スロットルグリップ３ｉをエンジン回転数の低下方向に回動させると、クラッチが締結されている状態では、エンジンの回転抵抗に起因して、エンジンブレーキ力が発生するように構成されている。

さらに、模擬車両２には、後輪ブレーキレバー３ｊ（図２参照）及び変速レバー（図示せず）が設けられている。この後輪ブレーキレバー３ｊは、ＭＴ車の運転教習時、右足で後輪ブレーキ操作を実行するためのものであり、変速レバーは、ＭＴ車の運転教習時、左足で変速動作を実行するためのものである。なお、本実施形態では、前輪ブレーキレバー３ｈがブレーキ操作装置及び前輪ブレーキ操作装置に相当し、後輪ブレーキレバー３ｊがブレーキ操作装置及び後輪ブレーキ操作装置に相当する。

前述した表示音響装置１０は、メインモニタ１１及び左右のスピーカ１２，１２を備えており、これらのメインモニタ１１及び左右のスピーカ１２，１２は、図４に示すように、コントローラ３０に電気的に接続されている。

この表示音響装置１０では、運転教習中、後述するコントローラ３０からの映像信号によって、模擬走行環境下での教習用映像がメインモニタ１１に表示され、コントローラ３０からの音響信号によって、運転教習用の走行音などが左右のスピーカ１２，１２から出力される。

また、前述した指導用装置２０は、操作モニタ２１、キーボード２２及びマウス２３を備えており、図４に示すように、これらの構成要素２１～２３はいずれもコントローラ３０に電気的に接続されている。

操作モニタ２１は、指導者Ｍ２が運転教習時に参照するものであり、テーブル２４上に載置されているとともに、後述するように、運転教習中、コントローラ３０から映像信号が供給されることで、メインモニタ１１と同じ映像を表示できるように構成されている。なお、本実施形態では、メインモニタ１１及び操作モニタ２１が出力インターフェースに相当する。

さらに、キーボード２２及びマウス２３も、テーブル２４上に載置されており、指導者Ｍ２は、これらのキーボード２２及びマウス２３を介して、運転教習中の後述する模擬走行制御処理の開始／終了動作や、後述する走行条件設定処理のときの設定動作などを実行する。

一方、コントローラ３０は、表示音響装置１０に内蔵されており（図２参照）、このコントローラ３０によって、運転教習中、後述するように、模擬走行制御処理などが実行される。なお、本実施形態では、コントローラ３０が、操作状態パラメータ取得手段、制動力算出手段、最大制動力算出手段及び制動割合算出手段に相当する。

このコントローラ３０には、前述した構成要素１１，１２，２１～２３に加えて、センサ装置４及びアクチュエータ装置５が電気的に接続されている。

センサ装置４（操作状態パラメータ取得手段）は、各種のセンサで構成されており、前述した各種の構成要素３ａ～３ｊ及び変速レバーの操作状態（操作量又は操作割合）と、ハンドル３の操舵角とを表す操作状態データを検出して、それらを表す検出信号をコントローラ３０に出力する。

また、アクチュエータ装置５は、複数のアクチュエータで構成されている。コントローラ３０は、模擬走行制御処理の実行中、アクチュエータ装置５の動作状態を制御する。それにより、模擬走行制御処理の実行中、受講者Ｍ１が前後方向、上下方向及び左右方向の加減速度などを感じるように、模擬車両２の挙動が制御される。

一方、コントローラ３０は、記憶装置３１、データベース３２及び演算処理装置３３を備えている。この記憶装置３１は、例えば、ＲＡＭ及びＥ２ＰＲＯＭなどで構成されており、前述したセンサ装置４からの検出信号が表す操作状態データ、及び後述する模擬走行制御処理における演算結果などを記憶する。

また、データベース３２は、例えば、ＲＯＭなどで構成されており、その内部には、運転教習用の各種コース、各種走行条件及び各種環境条件などを含む模擬走行環境データ（映像データ及び音響データ）が記憶されている。

さらに、演算処理装置３３は、例えば、ＣＰＵなどで構成されており、運転教習時には、キーボード２２及びマウス２３の操作状態と、センサ装置４からの検出信号などに応じて、後述する模擬走行制御処理などを実行する。

次に、図５を参照しながら、走行条件設定処理について説明する。この走行条件設定処理は、模擬走行を実行するときの走行条件を設定するものであり、模擬走行制御処理の開始前に実行される。より具体的には、指導者Ｍ２がキーボード２２及びマウス２３を介して、操作モニタ２１の図示しないプログラム画面上での入力操作を実行したときに、それに伴ってコントローラ３０で実行される。なお、以下の説明において算出／設定される各種の値は、コントローラ３０の記憶装置３１内に記憶されるものとする。

同図に示すように、まず、走行コースを設定する（図５／ＳＴＥＰ１）。この場合、走行コースは、市街地コース及び高速道路コースなどの複数種のコースから選択される。

次いで、走行環境を設定する（図５／ＳＴＥＰ２）。この場合、走行環境としては、天候（晴れ、雨、曇り、雪など）及び時間（昼間、夜間及び夕方）などが設定される。

次に、路面の動摩擦係数μを設定する（図５／ＳＴＥＰ３）。この場合、動摩擦係数μは、上記の走行環境の設定状態に応じて、図示しないマップ検索により設定される。

その後、模擬車両２の変速機タイプをＭＴ／ＡＴタイプのいずれかに設定する（図５／ＳＴＥＰ４）。本実施形態では、模擬車両２の変速機タイプとして、ＭＴタイプが設定された場合、すなわち後輪ブレーキレバー３ｊの操作によって、後輪の制動動作が実行される場合を例にとって説明する。

次いで、ブレーキ動作モードを設定する（図５／ＳＴＥＰ５）。この場合、ブレーキ動作モードとしては、ノーマル動作モード、ＣＢＳ動作モード（ＣＢＳは登録商標）、ＡＢＳ動作モード及びＣ－ＡＢＳ動作モードの４つが設定可能に構成されている。

このノーマル動作モードは、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作によって、前後輪が通常に制動される動作モードである。

また、ＣＢＳ動作モードは、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの少なくとも一方が操作されたときに、前輪及び後輪が連動して制動される動作モードである。すなわち、ＣＢＳ動作モードでは、前輪ブレーキレバー３ｈ又は後輪ブレーキレバー３ｊのみが操作されたときでも、前輪及び後輪が連動して制動される前後連動ブレーキ動作が実行される。

さらに、ＡＢＳ動作モードは、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作によって、前後輪のロック状態が発生しないように前後輪が制動される動作モードである。すなわち、ＡＢＳ動作モードでは、前輪ブレーキレバー３ｈが操作されたときには、前輪のアンチロックブレーキ動作が実行され、後輪ブレーキレバー３ｊが操作されたときには、後輪のアンチロックブレーキ動作が実行される。

一方、Ｃ－ＡＢＳ動作モードは、上述したＣＢＳ動作モードとＡＢＳ動作モードとを組み合わせた動作モードである。すなわち、このＣ－ＡＢＳ動作モードでは、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの少なくとも一方の操作によって、前後連動ブレーキ動作と前後輪のアンチロックブレーキ動作が同時に実行される。

ブレーキ動作モードを以上の４つのモードのいずれかに設定した後、本処理を終了する。なお、本実施形態の以下の説明では、ブレーキ動作モードがノーマル動作モードに設定された場合を例にとって説明する。

次に、図６を参照しながら、模擬走行制御処理について説明する。この模擬走行制御処理は、模擬車両２を用いて、受講者Ｍ１による模擬走行状態を制御するものであり、コントローラ３０によって実行される。

同図に示すように、まず、走行条件が設定済みであるか否かを判定する（図６／ＳＴＥＰ１１）。すなわち、上述した図５の走行条件設定処理を実行済みであるか否かを判定する。この判定が否定であるときには（図６／ＳＴＥＰ１１…ＮＯ）、そのまま本処理を終了する。

一方、この判定が肯定であるとき（図６／ＳＴＥＰ１１…ＹＥＳ）、すなわち走行条件が設定済みであるときには、制御開始操作が実行されたか否かを判定する（図６／ＳＴＥＰ１２）。この処理は、指導者Ｍ２がキーボード２２及びマウス２３を介して制御開始操作を実行したか否かを判定するものである。

この判定が否定であるときには（図６／ＳＴＥＰ１２…ＮＯ）、そのまま本処理を終了する。一方、この判定が肯定であるとき（図６／ＳＴＥＰ１２…ＹＥＳ）には、模擬走行制御処理を実行する（図６／ＳＴＥＰ１３）。

この模擬走行制御処理では、模擬車両２の周辺の交通環境を表す映像（図示せず）が２つのモニタ１１，２１に表示され、模擬車両２の走行音、エンジン音及びブレーキ音などがスピーカ１２から出力される。これに加えて、アクチュエータ装置５の動作状態が制御される。

例えば、受講者Ｍ１がスロットルグリップ３ｉを開ける方向に回したときには、加速感が得られるように、模擬車両２の挙動が制御され、受講者Ｍ１がブレーキ操作を実行したときには、減速感が得られるように、模擬車両２の挙動が制御される。これと同時に、模擬走行制御処理を実行したときの受講者Ｍ１の運転状態が、コントローラ３０の記憶装置３１内に記憶される。

以上のように、模擬走行制御処理を実行した後、本処理を終了する。なお、図示しないが、この模擬走行制御処理の実行後、走行再生制御処理が実行される。この走行再生制御処理では、模擬走行制御処理の実行中の受講者Ｍ１の運転状態が、メインモニタ１１及び操作モニタ２１に再生表示される。

次に、制動時パラメータ算出処理について説明する。この制動時パラメータ算出処理は、上述した模擬走行制御処理の実行中において、模擬車両２の制動時における各種パラメータを算出するものである。

まず、図７，８を参照しながら、模擬車両２の制動時における各種パラメータの算出原理について説明する。図７に示すように、模擬車両２が定速走行状態（又は停車状態）にある場合において、その重量をＷ、重心の高さをＨ、模擬車両２のホイールベースをＬ、前輪荷重をＷｆ０、後輪荷重をＷｒ０とする。

この定速走行状態にある模擬車両２が図８に示すように制動された場合、制動時の前輪荷重Ｗｔｆは、Ｗｔｆ＝Ｗｆ０＋ΔＷとなり、制動時の後輪荷重Ｗｔｒは、Ｗｔｒ＝Ｗｒ０－ΔＷとなる。この変動分ΔＷは、下式（１）により算出される。下式（１）のＧは、標準重力加速度である。

ここで、路面の動摩擦係数をμとした場合、前輪のグリップ限界荷重はＷｔｆ×μとなり、後輪のグリップ限界荷重はＷｔｒ×μとなる。したがって、制動操作による前輪及び後輪の制動力をＦｂｆ，Ｆｂｒとした場合、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒは、下式（２），（３）により算出される。この場合、後輪制動力Ｆｂｒは、減速中にクラッチレバー３ａが操作されておらず、クラッチが締結されている状態のときには、エンジンブレーキ力も加味した値として算出される。

上式（２），（３）を参照すると明らかなように、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒは、制動力のグリップ限界荷重に対する百分率であるので、これらの値が１００％以上になった場合、前輪及び後輪のロック状態が発生することになる。なお、本実施形態では、前輪及び後輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μ，Ｗｔｒ×μがそれぞれ、前輪及び後輪の最大制動力に相当し、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒがそれぞれ、前輪及び後輪の制動割合に相当する。

次に、図９を参照しながら、制動時パラメータ算出処理の具体的な内容について説明する。この制動時パラメータ算出処理は、前述したように、模擬走行制御処理の実行中において、模擬車両２の制動時における各種パラメータを算出するものであり、コントローラ３０によって実行される。

同図に示すように、まず、前述したセンサ装置４の検出信号から操作状態データを読み込む（図９／ＳＴＥＰ２１）。

次いで、読み込んだ操作状態データに基づき、模擬車両２の制動操作が実行されているか否かを判定する（図９／ＳＴＥＰ２２）。すなわち、受講者Ｍ１によって、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの少なくとも一方が操作されているか否かを判定する。

この判定が否定であるとき（図９／ＳＴＥＰ２２…ＮＯ）には、そのまま本処理を終了する。一方、この判定が肯定であるとき（図９／ＳＴＥＰ２２…ＹＥＳ）には、操作状態データに基づき、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒを算出する（図９／ＳＴＥＰ２３）。

これらの操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒは、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの最大操作量に対するその時点の操作量の割合であり、百分率（％）として算出される。なお、本実施形態では、操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒが操作状態パラメータに相当する。また、以下の説明では、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒをまとめて、「ブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ」という。

次いで、記憶装置３０内に記憶されている路面の動摩擦係数μを読み込む（図９／ＳＴＥＰ２４）。

次に、前輪制動力Ｆｂｆ及び後輪制動力Ｆｂｒを算出する（図９／ＳＴＥＰ２５）。この場合、前輪制動力Ｆｂｆは、前輪ブレーキレバー３ｈの操作割合Ｒｂｆに基づいて算出され、後輪制動力Ｆｂｒは、後輪ブレーキレバー３ｊの操作割合Ｒｂｒ及びエンジンブレーキ力に基づいて算出される。

その後、前述した手法により、制動時の前輪荷重Ｗｔｆ及び後輪荷重Ｗｔｒを算出する（図９／ＳＴＥＰ２６）。

次いで、前述した式（２），（３）により、前輪グリップ限界使用率Ｅｆ及び後輪グリップ限界使用率Ｅｒを算出する（図９／ＳＴＥＰ２７）。

次に、下式（４）により、減速度合Ｄｅｃを算出する（図９／ＳＴＥＰ２８）。

上式（４）のＧｄｅｃは、減速時加速度（加速度を標準重力加速度で除算した値）である。この式（４）から明らかなように、減速度合Ｄｅｃは、減速時加速度Ｇｄｅｃの動摩擦係数μに対する百分率として算出される。

この場合、模擬車両２の前輪制動力は、前輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μを超えることはなく、これ以下になるので、減速時加速度Ｇｄｅｃは、動摩擦係数μ以下の値になる。そのため、減速度合Ｄｅｃは、その最大値が１００％となるとともに、最大の減速状態（制動状態）に対する余裕度合を表すことになる。

以上のように、減速度合Ｄｅｃを算出した後、本処理を終了する。

次に、図１０を参照しながら、制動状態表示制御処理について説明する。この制動状態表示制御処理は、前述した制動時パラメータの算出結果を、模擬走行制御処理の実行中や実行後、又は走行再生制御処理の実行中や実行後などにメインモニタ１１及び操作モニタ２１に表示するものであり、コントローラ３０によって実行される。

同図に示すように、まず、制御開始操作が実行されたか否かを判定する（図１０／ＳＴＥＰ４１）。この処理は、指導者Ｍ２がキーボード２２及びマウス２３を介して制動状態表示制御処理の制御開始動作を実行したか否かを判定するものである。この判定が否定であるとき（図１０／ＳＴＥＰ４１…ＮＯ）には、そのまま本処理を終了する。

この判定が肯定であるとき（図１０／ＳＴＥＰ４１…ＹＥＳ）には、前述したブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒを表示する（図１０／ＳＴＥＰ４２）。これらのブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒは、具体的には、図１１に示すように、縦長の棒グラフ状態で表示される。同図において、ブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒは、図中のハッチングで示す部分に相当する。

次いで、前述した前輪グリップ限界使用率Ｅｆ及び後輪グリップ限界使用率Ｅｒを表示する（図１０／ＳＴＥＰ４３）。これらの値Ｅｆ，Ｅｒは、具体的には、図１２に示すように、横長の棒グラフ状態で表示される。同図において、前輪グリップ限界使用率Ｅｆは図中のハッチングで示す部分に相当し、後輪グリップ限界使用率Ｅｒは、図中の網掛け及びハッチングで示す部分に相当する。この後輪グリップ限界使用率Ｅｒにおいて、網掛けで示す部分は、エンジンブレーキ力によるものであり、ハッチングで示す部分は、後輪ブレーキレバー３ｊの操作に起因する制動力によるものである。

次に、前述した減速度合Ｄｅｃを表示する（図１０／ＳＴＥＰ４４）。減速度合Ｄｅｃは、具体的には、図１３に示すように、縦長の棒グラフ状態で表示される。同図において、減速度合Ｄｅｃは、図中のハッチングで示す部分に相当する。また、減速時加速度Ｇｄｅｃ及び路面の動摩擦係数μの値も、「減速Ｇ」及び「路面μ」として図中に表示される。以上のように、減速度合Ｄｅｃを表示した後、本処理を終了する。

この場合、以上の図１１～図１３に示す各数値のグラフ表示は、一画面内に並べて表示される。なお、以上の図１１～図１３に示す各数値のグラフ表示を所定時間間隔で切り換えながら繰り返し表示するように構成してもよい。

以上のように、本実施形態の運転教習装置１によれば、センサ装置４の検出信号に基づき、前輪ブレーキレバー３ｈの操作割合Ｒｂｆ及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作割合Ｒｂｒが算出される。そして、前輪ブレーキレバー３ｈの操作割合Ｒｂｆに基づいて、前輪制動力Ｆｂｆが算出され、後輪ブレーキレバー３ｊの操作割合Ｒｂｒ及びエンジンブレーキ力に基づいて後輪制動力Ｆｂｒが算出される。

さらに、前輪及び後輪のグリップ限界荷重Ｗｔｆ×μ，Ｗｔｒ×μが模擬走行環境下で実現可能な最大制動力として算出され、これらと前輪及び後輪の制動力Ｆｂｆ，Ｆｂｒを用いて、前述した式（２），（３）により、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒが算出される。そして、模擬走行制御処理又は走行再生制御処理の実行中や実行後などにおいて、図１０の制動状態表示制御処理が実行されることにより、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒが図１２に示す状態で２つのモニタ１１，２１に表示される。

それにより、受講者Ｍ１は、前輪ブレーキレバー３ｈ及び後輪ブレーキレバー３ｊを操作したときに、これらの操作によって生じた制動力の最大制動力に対する余裕度合、すなわち自身の制動操作の不足度合を個別に視認することができる。それにより、受講者Ｍ１は、自身の制動時の運転技能を適切に把握することができる。その結果、運転教習効果を高めることができる。

また、図１０の制動状態表示制御処理では、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒに加えて、２つのブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒが２つのモニタ１１，２１に表示されるので、受講者Ｍ１は、自身のブレーキ操作状態と前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒとの関係を把握することができる。

さらに、図１０の制動状態表示制御処理では、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒ及び２つのブレーキ操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒに加えて、減速度合Ｄｅｃが表示されるので、受講者Ｍ１は、自身のブレーキ操作状態と前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒと模擬車両２の減速度合Ｄｅｃの関係を把握することができる。以上により、運転教習効果をさらに高めることができる。

また、ブレーキ動作モードとして、ノーマル動作モード、ＣＢＳ動作モード、ＡＢＳ動作モード及びＣ－ＡＢＳ動作モードの４つが設定可能に構成されている。したがって、走行条件設定処理の実行時、ブレーキ動作モードがＣＢＳ動作モードに設定された場合、受講者Ｍ１は、前輪及び後輪が連動して制動されるブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

また、走行条件設定処理の実行時、ブレーキ動作モードがＡＢＳ動作モードに設定された場合、受講者Ｍ１は、アンチロックブレーキ動作を実行するブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

さらに、走行条件設定処理の実行時、ブレーキ動作モードがＣ－ＡＢＳ動作モードに設定された場合、受講者Ｍ１は、前後連動ブレーキ動作とアンチロックブレーキ動作を同時に実行するブレーキ装置が搭載された車両のブレーキ操作を模擬的に体験することができ、そのようなブレーキ装置の有効性を体験することができる。

なお、実施形態は、模擬車両として、２輪タイプのものを用いた例であるが、本発明の模擬車両はこれに限らず、ユーザによって互いに独立して操作される複数のブレーキ用操作装置を備えたものであればよい。例えば、模擬車両として、模擬車両に搭乗したユーザの前方に１つ又は複数の前輪が配置されるとともに、ユーザの後方に１つ又は複数の後輪が配置されたものを用いてもよい。

また、実施形態は、制動割合として、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒ（％）を用いた例であるが、本発明の制動割合はこれに限らず、制動力と最大制動力の割合であればよい。例えば、制動割合として、前輪及び後輪のグリップ限界使用率Ｅｆ，Ｅｒを比に換算した値を用いてもよい。

さらに、実施形態は、操作状態パラメータとして、前輪及び後輪ブレーキレバー３ｈ，３ｊの操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒ（％）を用いた例であるが、本発明の操作状態パラメータはこれに限らず、複数のブレーキ操作装置の各々の操作状態を表すものであればよい。例えば、操作状態パラメータとして、操作割合Ｒｂｆ，Ｒｂｒを比に換算した値や、ブレーキ操作装置の操作角度などの操作量を用いてもよい。

一方、実施形態は、模擬車両２の動力源の減速中に生じる回転抵抗力として、エンジンブレーキ力を用いた例であるが、本発明の回転抵抗力はこれに限らず、模擬車両の動力源の減速中に生じるものであればよい。例えば、模擬車両の動力源を電動機とした場合には、回転抵抗力を、電動機の回生制御による回生ブレーキ力として算出してもよい。

また、実施形態は、模擬車両の減速度合として、減速度合Ｄｅｃ（％）を用いた例であるが、本発明の模擬車両の減速度合はこれに限らず、模擬車両の減速度合を表す値であればよい。例えば、減速度合Ｄｅｃを比に換算した値を用いてもよい。

さらに、実施形態は、図１２において、エンジンブレーキ力及び後輪ブレーキレバー３ｊの操作による制動力をそれぞれ、網掛け部分及びハッチング部分に分けて表示した例であるが、両方を合わせて後輪に作用する１つの制動力として表示してもよい。

一方、実施形態は、模擬車両２の変速機タイプがＭＴタイプに設定された場合について説明したが、模擬車両２の変速機タイプがＡＴタイプに設定された場合には、兼用レバー３ａの操作によって、後輪の制動動作が実行される。その場合、兼用レバー３ａがブレーキ操作装置及び後輪用ブレーキ操作装置に相当する。

１ 運転教習装置
２ 模擬車両
３ａ 兼用レバー（ブレーキ操作装置、後輪用ブレーキ操作装置）
３ｈ 前輪ブレーキレバー（ブレーキ操作装置、前輪用ブレーキ操作装置）
３ｊ 後輪ブレーキレバー（ブレーキ操作装置、後輪用ブレーキ操作装置）
４ センサ装置（操作状態パラメータ取得手段）
１１ メインモニタ（出力インターフェース）
２１ 操作モニタ（出力インターフェース）
３０ コントローラ（操作状態パラメータ取得手段、制動力算出手段、最大制動力算出 手段、制動割合算出手段）
Ｍ１ 受講者（ユーザ）
Ｒｂｆ 前輪ブレーキレバーの操作割合（操作状態パラメータ）
Ｒｂｒ 後輪ブレーキレバーの操作割合（操作状態パラメータ）
Ｆｂｆ 前輪の制動力
Ｆｂｒ 後輪の制動力
Ｗｔｆ×μ 前輪のグリップ限界荷重（最大制動力）
Ｗｔｒ×μ 後輪のグリップ限界荷重（最大制動力）
Ｅｆ 前輪のグリップ限界使用率（制動割合）
Ｅｒ 後輪のグリップ限界使用率（制動割合）

Claims (8)

1. ユーザによる模擬車両の模擬走行環境下での運転結果を用いて、運転教習を支援する運転教習装置において、
   前記模擬車両に設けられ、前記模擬走行環境下で前記模擬車両を制動するときに前記ユーザによって互いに独立して操作される複数のブレーキ操作装置と、
   当該複数のブレーキ操作装置の各々の操作状態を表す操作状態パラメータを取得する操作状態パラメータ取得手段と、
   当該操作状態パラメータ及び前記模擬車両の動力源の減速中に生じる回転抵抗力の少なくとも一方に基づき、前記模擬車両の制動時の制動力を算出する制動力算出手段と、
   前記模擬走行環境下で実現可能な最大制動力を算出する最大制動力算出手段と、
   前記制動力と前記最大制動力の割合である制動割合を算出する制動割合算出手段と、
   当該制動割合を表示する出力インターフェースと、
   を備えることを特徴とする運転教習装置。
2. 請求項１に記載の運転教習装置において、
   前記出力インターフェースは、前記制動割合に加えて、前記操作状態パラメータをさらに表示することを特徴とする運転教習装置。
3. 請求項１に記載の運転教習装置において、
   前記出力インターフェースは、前記制動割合に加えて、前記複数のブレーキ操作装置の少なくとも１つが操作されたときの前記模擬車両の減速度合をさらに表示し、
   当該減速度合は、前記模擬車両の減速時加速度の動摩擦係数に対する百分率及び比の一方であることを特徴とする運転教習装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の運転教習装置において、
   前記複数のブレーキ操作装置は、
   前記ユーザが前記模擬車両に搭乗したときに、当該ユーザの前方に位置する前輪の制動操作を実行するための前輪用ブレーキ操作装置と、
   前記ユーザが前記模擬車両に搭乗したときに、当該ユーザの後方に位置する後輪の制動操作を実行するための後輪用ブレーキ操作装置と、
   を有し、
   前記制動力算出手段は、前記前輪の制動力及び前記後輪の制動力を算出し、
   前記最大制動力算出手段は、前記前輪の最大制動力及び前記後輪の最大制動力を算出し、
   前記制動割合算出手段は、前記前輪の前記制動力及び前記前輪の前記最大制動力に基づき、前記前輪の制動割合を算出するとともに、前記後輪の前記制動力及び前記後輪の前記最大制動力に基づき、前記後輪の制動割合を算出し、
   前記出力インターフェースは、前記前輪の前記制動割合及び前記後輪の前記制動割合を表示することを特徴とする運転教習装置。
5. 請求項４に記載の運転教習装置において、
   前記前輪用ブレーキ操作装置及び前記後輪用ブレーキ操作装置の少なくとも一方の装置が操作されたときに、前記前輪及び前記後輪を連動して制動する前後連動ブレーキ動作が前記模擬車両において実行されることを特徴とする運転教習装置。
6. 請求項４に記載の運転教習装置において、
   前記前輪用ブレーキ操作装置及び前記後輪用ブレーキ操作装置の少なくとも一方の装置が操作されたときに、当該少なくとも一方の装置に対応する前記前輪及び前記後輪の少なくとも一方をロック状態の発生を抑制しながら制動するアンチロックブレーキ動作が前記模擬車両において実行されることを特徴とする運転教習装置。
7. 請求項４に記載の運転教習装置において、
   前記前輪用ブレーキ操作装置及び前記後輪用ブレーキ操作装置の少なくとも一方の装置が操作されたときに、当該少なくとも一方の装置に対応する前記前輪及び前記後輪の少なくとも一方をロック状態の発生を抑制しながら制動するアンチロックブレーキ動作と、前記前輪及び前記後輪を連動して制動する前後連動ブレーキ動作とが前記模擬車両において同時に実行されることを特徴とする運転教習装置。
8. ユーザによる模擬車両の模擬走行環境下での運転結果及び演算処理装置を用いて、運転教習を支援する運転教習方法において、
   前記模擬車両に設けられた複数のブレーキ操作装置は、前記模擬走行環境下で前記模擬車両を制動するときに、前記ユーザによって互いに独立して操作され、
   前記演算処理装置は、
   前記複数のブレーキ操作装置の各々の操作状態を表す操作状態パラメータを取得し、
   当該操作状態パラメータ及び前記模擬車両の動力源の減速中に生じる回転抵抗力の少なくとも一方に基づき、前記模擬車両の制動時の制動力を算出し、
   前記模擬走行環境下で実現可能な最大制動力を算出し、
   前記制動力と前記最大制動力の割合である制動割合を算出し、
   当該制動割合を出力インターフェースに表示することを特徴とする運転教習方法。

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