JP7280056B2 - 積載状況監視装置および積載状況監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷物を積載した車両に搭載され前記車両の積載状況を監視する積載状況監視装置および積載状況監視方法に関する。

例えば、荷物を運搬するトラックのような車両においては、荷物の積載状況にかかわらず車両自体を安全に運行し、しかも各荷物に損傷を与えないように荷物の品質管理を行う必要がある。

例えば、重量の大きい荷物を運搬する際に、走行中の加速度などの影響で荷物の位置が横方向に移動すると車両全体の重心位置が片寄って通常よりも車両が横転しやすい状況になる。また、多数積み上げた荷物が荷崩れしたり、各荷物の位置が移動すると、荷物同士が衝突したり床面等に落下して荷物に損傷が発生しやすい状況になる。

したがって、例えば特許文献１の荷崩れ監視システムにおいては、ドライバー及び管理センターが運送車両の荷崩れを容易に知ることができ、荷崩れの処置に対し迅速に対応でき、荷崩れの損害を最小限にするための技術を示している。具体的には、車載端末は、運送車両の荷台内に取り付けられた複数のセンサにより積荷の荷崩れを監視し、積荷の荷崩れが検出されたとき、積荷の荷崩れが発生した旨を示す警告をドライバーに発する。

また、特許文献２の車両用積載状態監視装置は、積み荷の積載状態を的確に表示するための技術を示している。具体的には、センサにより重心位置と積載重量とを検出し、その結果を積載状態の表示内容に反映している。

また、特許文献３の車両用安全性判定装置は、走行開始前に車両が傾斜したときの横転の可能性を正確に把握するための技術を示している。具体的には、荷重検出手段および傾斜検出手段を利用し、これらの出力に基づいて重心位置を算出し、重心位置から横転の可能性に対する安全性を判定している。

特開２００５－１８４７２号公報 特開２００１－７１８０９号公報 特開２００９－２５０７４７号公報

しかしながら、例えば特許文献１の荷崩れ監視システムは、荷崩れを監視するために赤外線の受発信機のような専用のセンサを使う必要がある。また、センサは荷物を直接監視しているので、実際に荷崩れのような大きな変化が発生しない限り異常を検知するのは困難であり、荷崩れの予防ができない。つまり、この荷崩れ監視システムは、荷崩れの事後対応しかできない。

また、特許文献２の車両用積載状態監視装置は、車両の走行前と走行開始後の重心位置を表示させるので、この変化から人間の判断により、異常の発生をある程度予想できる可能性がある。しかし、車両の走行中には外部から加わる振動や加速度の影響を受けるので、正確な重心位置の変化を表示することは困難であり、異常の発生を把握できない。

また、特許文献３の車両用安全性判定装置は、荷重センサと傾斜センサを使い、車両の重心位置を算出するので、車両の走行開始前に安全走行の判定が可能である。しかし、車両が走行を開始した後における重心位置の変化やそれに起因する荷崩れについては想定されていない。

また、荷物を運搬するトラックなどの運転手については、運転の安全性や輸送品質などに対して高い信頼性が求められる。しかし、運転操作に起因する荷崩れ／荷ずれなどの品質を運転手毎に正しく評価することはできなかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両走行開始後の荷崩れ／荷ずれなどの異常の有無を、高精度で把握可能な積載状況監視装置および積載状況監視方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る積載状況監視装置および積載状況監視方法は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１） 車両における荷物の積載状況を監視する積載状況監視装置であって、
前記車両の停車状態を検知する停車検知部と、
前記車両が走行を開始した後で、前記停車状態の検知に基づいて、積載状況を計測し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成する自動計測部と、
前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別する異常識別部と、
を備え、
前記異常識別部は、前記荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標が、事前に定めた位置許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別し、且つ、前記最新の車両重心座標と前記車両の走行開始前に計測された車両重心座標との差分である相対移動量が、前記位置許容範囲とは別に事前に定めた移動許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別する、
ことを特徴とする積載状況監視装置。

（２） 前記異常識別部は、前記異常として、荷物の位置ずれ、荷崩れ、危険な状況、および車両上の重心移動の少なくとも１つを識別し、その結果を出力に反映する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の積載状況監視装置。

（３） 前記異常識別部は、前記異常を検知した場合に、異常の警報出力、異常有無のデータ出力、異常状態の表示、および評価用の異常データ記録の少なくとも１つを実行する、
ことを特徴とする上記（２）に記載の積載状況監視装置。

（４） 車両における荷物の積載状況変化を把握するための積載状況監視方法であって、
少なくとも前記車両が走行を開始した後で、前記車両の停車状態検知に基づいて、積載状況の計測を繰り返し実行し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成し、
前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別し、
前記荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標が、事前に定めた位置許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別し、且つ、前記最新の車両重心座標と前記車両の走行開始前に計測された車両重心座標との差分である相対移動量が、前記位置許容範囲とは別に事前に定めた移動許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別する、
ことを特徴とする積載状況監視方法。

上記（１）の構成の積載状況監視装置によれば、車両走行開始後の荷崩れ／荷ずれなどの異常の有無を、高精度で把握可能になる。すなわち、車両が走行を開始した後で、停車状態になると自動計測部が荷物監視情報を生成するので、車両走行に起因する振動や加速度の影響を受けない状態で荷物監視情報を取得できる。荷物監視情報を利用することにより、異常有無の判定精度が上がる。
更に、上記（１）の構成の積載状況監視装置によれば、荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標と、事前に定めた範囲とを比較することにより、例えば重心の偏りに起因して車両の横転が生じやすい状況か否かを把握することが容易になる。また、最新の車両重心座標と、車両の走行開始前に計測された車両重心座標とを比較することにより、輸送中の走行に起因する重心変化量の異常を正しく把握することが容易になる。

上記（２）の構成の積載状況監視装置によれば、荷物の位置ずれや車両上の重心移動を検知することにより、荷崩れの前兆を予想したり、重心の偏りによる車両の横転の可能性を予想することが容易になる。また、荷崩れを検知したり、例えば荷物の落下など荷物が車両やその周囲に与える可能性のある危険な状況を検知することにより、荷崩れに起因する被害の拡大を防ぐことが可能になる。

上記（３）の構成の積載状況監視装置によれば、異常発生時に異常の警報出力を実施したり、異常状態を表示することにより、運転手等に対して異常を報知し、荷崩れが発生する前にそれを予防することが容易になる。また、異常有無のデータ出力を実施することにより、例えば荷主等に提供される輸送品質の証拠データを生成することが可能になり、荷主の信頼を得やすくなる。また、異常データの自動記録を実施することにより、運転手毎の正しい運転評価に利用可能なデータが得られる。

上記（４）の構成の積載状況監視方法によれば、車両走行開始後の荷崩れ／荷ずれなどの異常の有無を、例えば車載器、データセンタ、事務所ＰＣ等のいずれでも高精度で把握可能になる。すなわち、車両が走行を開始した後で、停車状態になると荷物監視情報を生成するので、車両走行に起因する振動や加速度の影響を受けない状態で荷物監視情報を取得できる。荷物監視情報を利用することにより、異常有無の判定精度が上がる。
更に、上記（４）の構成の積載状況監視方法によれば、荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標と、事前に定めた範囲とを比較することにより、例えば重心の偏りに起因して車両の横転が生じやすい状況か否かを把握することが容易になる。また、最新の車両重心座標と、車両の走行開始前に計測された車両重心座標とを比較することにより、輸送中の走行に起因する重心変化量の異常を正しく把握することが容易になる。

本発明の積載状況監視装置および積載状況監視方法によれば、車両走行開始後の荷崩れ／荷ずれなどの異常の有無を、高精度で把握可能になる。すなわち、車両が走行を開始した後で、停車状態になると自動計測部が荷物監視情報を生成するので、車両走行に起因する振動や加速度の影響を受けない状態で荷物監視情報を取得できる。荷物監視情報を利用することにより、異常有無の判定精度が上がる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、積載状況監視装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、荷重センサの構成例を示すブロック図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）は、それぞれ監視対象のトラック車両の構成例を表す正面図、右側面図、および底面図である。 図４は、トラック車両を後方から視た場合の車体と重心位置との関係を表す模式図である。 図５は、積載状況監視装置における設定動作を表すフローチャートである。 図６は、積載状況監視装置における走行開始後の動作例を表すフローチャートである。 図７（ａ）、図７（ｂ）、および図７（ｃ）は、３種類の表示例をそれぞれ表す正面図である。 図８は、車載器を含む通信システムの構成例を示すブロック図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜積載状況監視装置の構成例＞
積載状況監視装置の構成例を図１に示す。
図１に示した積載状況監視装置は、車載器の本体として車両に搭載される電子制御装置１０を備えている。また、この電子制御装置１０に記録カード２１、警報出力部２２、車両電源２３、車速検出部２４、４つの荷重センサ２５Ａ～２５Ｄ、および３つの傾斜センサ２６Ａ～２６Ｃが接続されている。

また、電子制御装置１０は、旋回加速度検出部１１、本体メモリ１２、外部出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１３、警報出力部１４、表示部１５、制御部１６、電源部１７、および入出力Ｉ／Ｆ１８を備えている。

記録カード２１は、電子制御装置１０に対して着脱自在な不揮発性のメモリカードであり、運転者毎に個別に用意される。この記録カード２１は、荷物の輸送品質に関連する情報を含む運行記録情報を記録するために利用できる。

警報出力部２２は、荷物の異常に関連する警報を、表示、警報音、文字情報などの形態で自車両の運転手や管理者などに報知するために利用される。
車両電源２３は、車両に搭載されているバッテリーなどの電源であり、電子制御装置１０等の車載器に対して所定の直流電力を供給することができる。

車速検出部２４は、変速機の出力軸、あるいは各車輪の回転に連動して発生する車速パルス信号を生成する。電子制御装置１０は、車速検出部２４が出力する車速パルス信号に基づいて、各時点の車速（ｋｍ／ｈ）を算出できる。なお、電子制御装置１０が車速パルス信号以外の情報に基づいて車速を把握することも可能である。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を搭載する場合には、この受信信号から車速の情報を算出できる。

荷重センサ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、および２５Ｄは、それぞれ、前方左側（ＦＬ）、前方右側（ＦＲ）、後方左側（ＲＬ）、および後方右側（ＲＲ）の各位置の車輪を支持するサスペンションに加わる荷重の大きさを計測できるように設置されている。

傾斜センサ２６Ａは、前方左側の車輪回転軸と、前方右側の車輪回転軸との間を結ぶ軸（前輪側車軸）の水平方向に対する傾斜角度の大きさを検出できる位置に設置されている。また、傾斜センサ２６Ｂは、後方左側の車輪回転軸と、後方右側の車輪回転軸との間を結ぶ軸（後輪側車軸）の水平方向に対する傾斜角度の大きさを検出できる位置に設置されている。また、傾斜センサ２６Ｃは、前輪側車軸と後輪側車軸とを結ぶ軸（前後方向車軸）の水平方向に対する傾斜角度の大きさを検出できる位置に設置されている。

旋回加速度検出部１１は、自車両の旋回時に荷物等に加わる水平面内の加速度の方向および大きさを表す電気信号を出力できる。
本体メモリ１２は、事前に定めた各種定数データや電子制御装置１０の動作に必要なプログラムが書き込まれた不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）と、一時データを保持するためのメモリ（ＲＡＭ）とを備えている。

外部出力Ｉ／Ｆ１３は、制御部１６が記録カード２１のデータにアクセスするための信号処理と、警報出力部２２への信号出力のための制御を実施する。
警報出力部１４は、電子制御装置１０に内蔵された警報ランプやブザーなどを用いて異常の発生を運転手に報知するために利用される。

表示部１５は、自車両の運転手の位置から視認が容易な状態で配置された平面ディスプレイを備えている。この平面ディスプレイの二次元画面に、カラー画像や文字情報などを必要に応じて表示できる。本実施形態では、重心位置の座標やその変化を運転手が直感的に把握しやすい状態の画像を二次元画面に表示できる。

制御部１６は、マイクロコンピュータを主体とする電子回路により構成され、事前に用意されたプログラムを実行することにより、電子制御装置１０に必要とされる各種の制御機能を実現する。

電源部１７は、車両電源２３から供給される電力に基づいて、安定した直流電力を生成し、この直流電力は電子制御装置１０内部の各回路と、荷重センサ２５Ａ～２５Ｄおよび傾斜センサ２６Ａ～２６Ｃへ電源として供給する。
入出力Ｉ／Ｆ１８は、車速検出部２４、荷重センサ２５Ａ～２５Ｄ、傾斜センサ２６Ａ～２６Ｃ等の各信号を制御部１６に入力するための信号処理を実施する。

＜荷重センサの構成例＞
荷重センサ２５の構成例を図２に示す。図１中に示した荷重センサ２５Ａ～２５Ｄのそれぞれが図２の荷重センサ２５に相当する。

図２に示すように、この荷重センサ２５は歪み検出素子３１、専用ＩＣ（ＡＳＩＣ）３２、Ｖ／Ｆ変換回路３３、ＭＣＵ（マイクロコントローラ）３４、入出力Ｉ／Ｆ３５、および電源回路３６を内蔵している。

歪み検出素子３１は、これが設置されている箇所に加わる荷重により生じる歪み量を検出する。専用ＩＣ３２は、歪み検出素子３１が検出した歪み量、すなわち荷重に相当する電圧（Ｖ）の電気信号を生成する。Ｖ／Ｆ変換回路３３は、専用ＩＣ３２が出力する信号の電圧変化を周波数（Ｆ）の変化に変換する。具体的には、Ｖ／Ｆ変換回路３３が出力するパルス信号の周波数が、歪み検出素子３１に加わった荷重に相当する。

ＭＣＵ３４は、Ｖ／Ｆ変換回路３３が出力するパルス信号の周波数に基づいて、検出された荷重の大きさを表すデータを生成する。ＭＣＵ３４が生成した荷重の検出データは、入出力Ｉ／Ｆ３５を経由して電子制御装置１０に入力される。

＜監視対象のトラック車両の構成例＞
監視対象のトラック車両４１の構成例を図３（ａ）～図３（ｃ）に示す。図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）は、それぞれトラック車両４１の正面図、右側面図、および底面図である。

図３（ａ）に示した例では、トラック車両４１の運転席の近傍に電子制御装置１０が設置されている。電子制御装置１０に接続された４つの荷重センサ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、および２５Ｄは、それぞれ、左前方の車輪４４Ａ、右前方の車輪４４Ｂ、左後方の車輪４４Ｃ、および右後方の車輪４４Ｄの近傍に設置されている。

また、傾斜センサ２６Ａは前方側の車軸４３Ａ近傍に設置され、傾斜センサ２６Ｂは後方側の車軸４３Ｂ近傍に設置されている。傾斜センサ２６Ｃは、車軸４３Ａ、４３Ｂの中間位置に設置されている。つまり、傾斜センサ２６Ａは横方向の前方車軸４３Ａの傾斜角度を検出し、傾斜センサ２６Ｂは横方向の後方車軸４３Ｂの傾斜角度を検出し、傾斜センサ２６Ｃは前後方向の車軸の傾斜角度を検出する。

トラック車両４１の荷台４２の内部空間には、様々な荷物が積載される。荷物の積載状況に応じて、各位置の荷重Ｗ１、Ｗ２等が変動する。また、各位置の荷重Ｗ１、Ｗ２のバランスに応じて、車軸４３Ａの傾斜角度、車軸４３Ｂの傾斜角度、および前後方向の車軸の傾斜角度が変動する。

＜車体と重心位置との関係＞
トラック車両４１を後方から視た場合の車体と重心位置との関係の例を図４に示す。
なお、図４において、ｘ軸がトラック車両４１の車幅方向、ｚ軸がその高さ方向をそれぞれ示している。ｙ軸は前後方向を表している。そして、ｘ軸をトラック車両４１の前方側及び後方側の各々の車軸４３Ａ、４３Ｂと設定したときに、ｘ軸とｚ軸とを通るようにトラック車両４１の断面Ｐを設定している。これは、トラック車両４１の前方側及び後方側の車軸４３Ａ、４３Ｂの各々は傾斜角θが異なるためである。

トラック車両４１は、半径ｒの一対の車輪（タイヤ）４４Ａ－４４Ｂ間を車輪距離ｂとして表してある。そして、車両重量ｍ（荷物等を含む）はトラック車両４１の重量を示している。
各断面Ｐの重心位置Ｃは、トラック車両４１に加わる荷重に応じて変化する前記車両の重心の断面Ｐにおける位置を示し、二次元の重心座標（ｘ１，ｚ１）で示すことができる。そして、重心位置Ｃは、荷物等を積載していない空荷状態が初期位置となり、荷物等が積載されて重量が増加することで、重心は高さ方向の上方に向かって重量の増加量に応じた分だけ移動することになる。重心高さｈは、地面１００から重心位置Ｃまでの高さを示している。

重力加速度ｇは、トラック車両４１に働く重力をそのトラック車両４１の質量で割った値を示している。遠心加速度ａは、トラック車両４１が左折や右折に応じて生じるみかけ上の力を示している。傾斜角θは、トラック車両４１が所望の方向（図４では左方向）に傾斜したときの角度を示し、本実施形態では左側の車輪の中心線が地面１００と交わった支点Ａの傾斜角を示している。そして、トラック車両４１の右側の車輪の中心線と地面１００と交わった点を支点Ｂとしている。

車幅ｂのトラック車両４１が図３（ｂ）に示すように水平面上にある場合、左側の車輪４４Ａ、４４Ｃに重力Ｗ１、右側の車輪４４Ｂ、４４Ｄに重力Ｗ２がそれぞれ加わり、且つ、トラック車両４１が図４に示すように傾斜角θの傾斜面上にある場合、左側の車輪４４Ａ、４４Ｃに重量Ｗ１’、右側の車輪４４Ｂ、４４Ｄに重量Ｗ２’がそれぞれ加わっていることを荷重検出部が検出した場合、前方側及び後方側の各重心位置Ｃの二次元重心座標（ｘ１，ｚ１）は以下の式１、式２で算出することができる。
ｘ１＝（Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２））×ｂ ・・・（式１）
ｚ１＝（ｘ１－（Ｗ２’／（Ｗ１＋Ｗ２）×ｂ））／ｔａｎθ ・・・（式２）

図４において、横転限界線Ｌが、トラック車両４１の横転する基準線となっており、重心座標（ｘ１，ｚ１）が横転限界線Ｌを左側へ超えると横転することになる。即ち、横転限界線Ｌの右側が安全走行可能な領域となる。これは、支点Ｂに対しても同様に設定されるものである。

このような場合に、支点Ａを中心にトラック車両４１を左側に傾斜角θだけ傾けると、重心位置Ｃから地面１００に対する垂線によって車輪距離ｂは第１距離ｂ１と第２距離ｂ２（ｂ－ｂ１）とに分割される。そして、モーメントのつり合いより、以下の式３の条件を満たした場合に自重により左に横転することになる。即ち、式３の左辺が車軸４３Ａ、４３Ｂに平行な力によるモーメントを示し、右辺が車軸４３Ａ、４３Ｂに垂直な力によるモーメントを示している。
((ｍｇ・sinθ)＋(－ｍａ・cosθ))ｈ ＞ ((ｍｇ・cosθ)＋(ｍａ・sinθ))ｂ１
・・・（式３）

また、図１に示した積載状況監視装置においては、傾斜センサ２６Ｃが前後方向の車軸の傾斜角度を検出するので、図４の場合と同様に前後方向の車軸の傾斜角度を考慮して、前後方向（ｙ軸方向）の重心位置も算出できる。つまり、重心位置Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を特定できる。

＜設定動作の説明＞
積載状況監視装置における設定動作を図５に示す。すなわち、トラック車両４１における積載後の荷物の異常を検出するための事前準備として、図５に示す設定動作を電子制御装置１０の制御部１６が実行する。

制御部１６は、三次元重心座標の位置の許容範囲をＳ１１で決定する。すなわち、図４に示した横転限界線Ｌや、上記式３のような条件を考慮して、横転などの問題を回避するために必要な許容範囲を定める。実際には、事前に決定した定数データをＳ１１で記録カード２１又は本体メモリ１２から読み込んでこのデータを許容範囲として採用する。

制御部１６は、三次元重心座標の移動許容範囲をＳ１２で決定する。すなわち、荷積みが完了した時点からの重心Ｃの相対的な移動量がある程度大きくなると、荷崩れ発生の原因になったり、荷物に損傷を与える可能性があるので、それを回避するための条件として移動許容範囲を定める。実際には、事前に決定した定数データをＳ１２で記録カード２１又は本体メモリ１２から読み込んでこのデータを移動許容範囲として採用する。

荷物運搬の準備として、自車両であるトラック車両４１への荷積み作業が完了した場合には、運転手等が図示しない荷積み完了ボタンを操作するか、あるいはトラック車両４１のイグニッションをオフからオンに切り替える。このような操作を制御部１６が検知すると、Ｓ１３からＳ１４の処理に進む。

制御部１６は、Ｓ１４で走行前重心座標を算出し、その値を不揮発性メモリへ保存（記憶）する。すなわち、制御部１６は荷重センサ２５Ａ～２５Ｄの出力を読み取って各車輪位置の荷重を計測すると共に、傾斜センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの出力を読み取って各車軸の傾斜角度θを計測する。そして、計測して得られた値に基づいて現在の、つまりトラック車両４１が走行を開始する前の初期状態における重心Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、保存する。

＜走行開始後の動作例＞
積載状況監視装置における走行開始後の動作例を図６に示す。すなわち、トラック車両４１への荷積み作業が完了し、図５に示した設定動作も完了した後で、トラック車両４１の運行が開始されると、図６に示す通常の動作を電子制御装置１０の制御部１６が繰り返し実行する。

制御部１６は、例えば車速検出部２４が出力する信号に基づいて現在のトラック車両４１の走行速度（車速：ｋｍ／ｈ）をＳ２１で検出し、検出した車速を事前に定めた車速閾値とＳ２２で比較することにより、自車両が停車状態か否かを識別する。停車状態を検知すると、Ｓ２３以降の処理に進む。

つまり、トラック車両４１の走行に起因して発生する振動や加速度の影響を受けない状態で、Ｓ２３以降の処理に進み正しい重心位置を算出することができる。なお、「停車状態」以外の条件をＳ２２の処理に更に追加しても良い。例えば、停車状態で且つ路面がほぼ水平状態である場合にＳ２３に進むようにすれば、計算誤差の発生をさらに抑制できる。

制御部１６は、Ｓ２３で荷重センサ２５Ａ～２５Ｄの出力をそれぞれ読み取って各車輪位置の荷重を計測する。
制御部１６は、Ｓ２４で傾斜センサ２６Ａ、２６Ｂの出力をそれぞれ読み取って前後の各車軸４３Ａ、４３Ｂの傾斜角度θを計測する。

制御部１６は、前記式１、式２と、Ｓ２３、Ｓ２４で得られた荷重および傾斜角度の計測値を利用して、Ｓ２５で重心位置Ｃの二次元座標（ｘ，ｚ）を車軸毎に算出する。
制御部１６は、Ｓ２６で傾斜センサ２６Ｃの出力を読み取って前後方向の車軸における傾斜角度θを計測する。そして、Ｓ２３、Ｓ２６で得られた荷重および傾斜角度の計測値を利用して、Ｓ２７で重心位置Ｃの前後方向の二次元座標（ｙ，ｚ）を算出する。

制御部１６は、Ｓ２５で得られた車軸毎の重心位置の二次元座標（ｘ，ｚ）と、Ｓ２７で得られた前後方向の重心位置の二次元座標（ｙ，ｚ）とを合成することにより、重心位置Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（Ｓ２８）。

制御部１６は、Ｓ２８で算出した最新の重心位置Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のデータに基づいて、Ｓ２９で表示、記録、出力の各処理を実行する。例えば、後述するようにトラック車両４１の車体形状を模擬した三次元画像を立体的に画面に表示すると共に、算出した最新の重心位置Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の位置が運転手により視覚的に特定できるように色の違いや濃淡を用いて表現する。また、Ｓ２８で算出した最新の重心位置Ｃの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のデータを、記録カード２１などの記録媒体に保存する。また、運行記録として、現在位置、時刻、車速、旋回加速度、各車輪位置の荷重、各軸の傾斜角度などの情報もＳ２９で記録カード２１に記録する。また、音声出力機能を搭載している場合には、重心位置Ｃの三次元座標を音声により出力する。また、無線通信機能を搭載している場合には、重心位置Ｃの三次元座標のデータを、事前に定めた送信先に向けて送信する。

制御部１６は、Ｓ２８で算出した最新の重心位置Ｃの三次元座標と、Ｓ１１で定めた許容範囲とをＳ３０で比較して、許容範囲内か否かを識別する。範囲内であればＳ３２に進み、範囲外であればＳ３１に進む。

制御部１６は、Ｓ３１で警報出力部１４、２２を利用して警報を出力する。例えば、トラック車両４１の旋回時に横転する可能性が高くなっていることを自車両の運転手に警告するために、「荷物の重心位置に問題があり危険です」のメッセージを出力したり、事前に定めた警報音を出力するように制御する。また、同時に警報を記録カード２１に記録したり、事前に定めた送信先に無線通信で送信してもよい。

制御部１６は、Ｓ２８で算出した最新の重心位置Ｃの三次元座標と、Ｓ１４で記憶した走行前重心位置との差分である重心の相対移動量を、Ｓ１２で定めた移動許容範囲と比較して許容範囲内か否かをＳ３２で識別する。範囲内であればＳ２１に戻り、範囲外であればＳ３３に進む。

制御部１６は、Ｓ３３で警報出力部１４、２２を利用して警報を出力する。例えば、自車両の荷台４２において荷崩れが発生しそうな状況であったり、輸送中の荷物に損傷が発生しそうな程度に重心の相対移動量が大きくなっている異常を自車両の運転手に警告する。したがって、例えば「荷崩れが発生しそうです」や「輸送品質を維持できません、荷物の位置を修正して下さい」などのメッセージを出力したり、事前に定めた警報音を出力するように制御する。同時に警報を記録カード２１に記録したり、事前に定めた送信先に無線通信で送信してもよい。

なお、トラック車両４１が電子制御装置１０以外にデジタルタコグラフの車載器を搭載している場合には、電子制御装置１０とデジタルタコグラフとが連携した動作を行うように、Ｓ２９、Ｓ３１、Ｓ３３で処理してもよい。例えば、デジタルタコグラフが生成する運行情報の日報データの中に、Ｓ２９の三次元座標のデータや、Ｓ３１、Ｓ３３の警報データを含めるように処理することが想定される。また、電子制御装置１０自体を特別な機能を有するデジタルタコグラフとして構成することもできる。

＜重心位置の表示例＞
重心位置に関する３種類の表示例を図７（ａ）～図７（ｃ）にそれぞれ示す。
図７（ａ）に示した表示例においては、トラック車両４１の三次元形状を、トラック車両４１の後方斜め右上から見下ろした状況を二次元画面に投影した状態を模擬した立体的な表示画像６１を表示部１５の画面に表示する場合を想定している。

また、図７（ａ）の例では、荷台４２上の三次元座標を表現するために、立体的なブロック状の多数の区画を各座標位置に割り当てて、各区画の表示色や濃淡の違いにより、区画の違いや現在の重心位置Ｃ１の区画を表現している。このような表現形式により、運転手は表示画像の状態から直感的に重心位置Ｃ１の三次元座標を把握可能になる。

図７（ｂ）に示した表示例においては、トラック車両４１を後方から視た状態の荷台４２等の形状を表示画像６２として画面に表示している。また、荷台４２上の空間を矩形状の多数のブロックに区画すると共に、各区画の表示色や濃淡の違いにより重心位置Ｃ２を表現している。

図７（ｃ）に示した表示例においては、トラック車両４１を右側方から視た状態の車体および荷台４２の形状を表示画像６３として画面に表示している。また、荷台４２上の空間を矩形状の多数のブロックに区画すると共に、各区画の表示色や濃淡の違いにより重心位置Ｃ３を表現している。

＜車載器を含む通信システムの構成例＞
車載器を含む通信システムの構成例を図８に示す。
図８に示した通信システムにおいては、車載器としてトラック車両４１に搭載された電子制御装置１０に、無線通信モジュール５１が接続されている状況を想定している。したがって、図８に示した電子制御装置１０は車両外部の装置との間で無線通信することができる。

図８の例では、データセンタ５２および事務所ＰＣ５３がインターネット５４を介して互いに接続されている。また、無線基地局５５がインターネット５４に接続されている。トラック車両４１上の無線通信モジュール５１は、無線基地局５５を介してデータセンタ５２内のサーバとの間で、または事務所ＰＣ５３との間で通信することができる。

したがって、図８に示した通信システムにおいては、トラック車両４１における荷物の積載状況や品質の管理を、電子制御装置１０、データセンタ５２、事務所ＰＣ５３のいずれでも行うことができる。すなわち、図５、図６に示した各処理に相当する機能は、電子制御装置１０、データセンタ５２、事務所ＰＣ５３のいずれでも行うことができる。

なお、事務所ＰＣ５３は、トラック車両４１の運行を管理する企業等の事務所内に設置され、トラック車両４１の運行管理や各運転手の労務管理、安全管理などの用途で使用される。

事務所ＰＣ５３は、例えば電子制御装置１０から取り外した記録カード２１から、または無線通信により無線基地局５５、データセンタ５２を経由して電子制御装置１０から運行情報のデータを取り込む。そして、事務所ＰＣ５３は運行中に計測された重心位置Ｃの三次元座標を含む運行情報を、電子データとして保存したり、紙の媒体に印刷して出力することができる。また、荷主などの顧客に対して、輸送品質の証拠文書として、電子制御装置１０が記録カード２１に記録した重心位置Ｃの三次元座標のデータを提出することも可能である。

企業等の管理者は、事務所ＰＣ５３により運転手毎に重心位置Ｃの三次元座標や車速変化、旋回加速度などの運行情報を把握できるので、各運転手の運転状態を公正に評価することが容易になる。

例えば、トラック車両４１での輸送中に荷崩れや荷ずれが発生していた場合に考えられる原因として以下の（１）、（２）が想定される。
（１）荷積みはしっかりしていたが、運転操作が乱暴であった。
（２）運転操作は適正であったが、荷積みが適正でなかった。
ここで、運行情報に含まれている重心位置Ｃの三次元座標、車速変化、旋回加速度を全体的に評価することにより、上記（１）、（２）のいずれが原因なのかを明確にできる。

＜積載状況監視装置および積載状況監視方法の利点＞
例えば図１に示した電子制御装置１０が図５、図６に示した処理を実行する場合には、トラック車両４１が走行を開始した後の運行状態において、交差点の交通信号機などに従って停車する毎に、Ｓ２３～Ｓ２９の処理を実行し、重心位置Ｃの三次元座標を計測することができる。しかも、停車中は走行に伴う振動や加速度の影響がないので、正確な重心位置Ｃの三次元座標のデータが得られる。

そのため、荷崩れが発生する前に、あるいは荷物に損傷が発生しそうな状況において、その兆候を自動的に検知し予防のための警報を発することができる。トラック車両４１の横転を未然に防止するために役立てることもできる。また、正確な重心位置Ｃの三次元座標のデータを証拠文書として顧客に提出できるので、顧客からの信頼を得やすくなる。また、荷物の輸送品質を改善するための運転手の教育と、そのための公正な評価のために利用できる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る積載状況監視装置および積載状況監視方法の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両（トラック車両４１）における荷物の積載状況を監視する積載状況監視装置（電子制御装置１０）であって、
前記車両の停車状態を検知する停車検知部（制御部１６、Ｓ２２）と、
前記車両が走行を開始した後で、前記停車状態の検知に基づいて、積載状況を計測し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成する自動計測部（制御部１６、Ｓ２３～Ｓ２９）と、
前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別する異常識別部（制御部１６、Ｓ３０～Ｓ３３）と、
を備えたことを特徴とする積載状況監視装置。

［２］ 前記異常識別部は、前記異常として、荷物の位置ずれ、荷崩れ、危険な状況、および車両上の重心移動の少なくとも１つを識別し（Ｓ３０、Ｓ３２）、その結果を出力に反映する（Ｓ３１、Ｓ３３）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の積載状況監視装置。

［３］ 前記異常識別部は、前記異常を検知した場合に、異常の警報出力、異常有無のデータ出力、異常状態の表示、および評価用の異常データ記録の少なくとも１つを実行する（Ｓ３１、Ｓ３３）、
ことを特徴とする上記［２］に記載の積載状況監視装置。

［４］ 前記異常識別部は、前記荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標（Ｓ２８の結果）と、事前に定めた範囲（Ｓ１１の設定）との比較（Ｓ３０）、又は前記最新の車両重心座標と、前記車両の走行開始前に計測された車両重心座標（Ｓ１４）との比較（Ｓ３２）により前記異常の有無を識別する、
ことを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の積載状況監視装置。

［５］ 車両における荷物の積載状況変化を把握するための積載状況監視方法であって、
少なくとも前記車両が走行を開始した後で、前記車両の停車状態検知に基づいて、積載状況の計測を繰り返し実行し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成し、
前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別する、
ことを特徴とする積載状況監視方法。

１０ 電子制御装置
１１ 旋回加速度検出部
１２ 本体メモリ
１３ 外部出力Ｉ／Ｆ
１４ 警報出力部
１５ 表示部
１６ 制御部
１７ 電源部
１８ 入出力Ｉ／Ｆ
２１ 記録カード
２２ 警報出力部
２３ 車両電源
２４ 車速検出部
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ 荷重センサ
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ 傾斜センサ
３１ 歪み検出素子
３２ 専用ＩＣ
３３ Ｖ／Ｆ変換回路
３４ ＭＣＵ
３５ 入出力Ｉ／Ｆ
３６ 電源回路
４１ トラック車両
４２ 荷台
４３Ａ，４３Ｂ 車軸
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ 車輪
５１ 無線通信モジュール
５２ データセンタ
５３ 事務所ＰＣ
５４ インターネット
５５ 無線基地局
６１，６２，６３ 表示画像
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 重心位置

Claims (4)

1. 車両における荷物の積載状況を監視する積載状況監視装置であって、
   前記車両の停車状態を検知する停車検知部と、
   前記車両が走行を開始した後で、前記停車状態の検知に基づいて、積載状況を計測し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成する自動計測部と、
   前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別する異常識別部と、
   を備え、
   前記異常識別部は、前記荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標が、事前に定めた位置許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別し、且つ、前記最新の車両重心座標と前記車両の走行開始前に計測された車両重心座標との差分である相対移動量が、前記位置許容範囲とは別に事前に定めた移動許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別する、
   ことを特徴とする積載状況監視装置。
2. 前記異常識別部は、前記異常として、荷物の位置ずれ、荷崩れ、危険な状況、および車両上の重心移動の少なくとも１つを識別し、その結果を出力に反映する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の積載状況監視装置。
3. 前記異常識別部は、前記異常を検知した場合に、異常の警報出力、異常有無のデータ出力、異常状態の表示、および評価用の異常データ記録の少なくとも１つを実行する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の積載状況監視装置。
4. 車両における荷物の積載状況変化を把握するための積載状況監視方法であって、
   少なくとも前記車両が走行を開始した後で、前記車両の停車状態検知に基づいて、積載状況の計測を繰り返し実行し、当該積載状況を反映した荷物監視情報を生成し、
   前記荷物監視情報に基づいて少なくとも前記積載状況に起因する異常の有無を識別し、
   前記荷物監視情報に含まれる最新の車両重心座標が、事前に定めた位置許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別し、且つ、前記最新の車両重心座標と前記車両の走行開始前に計測された車両重心座標との差分である相対移動量が、前記位置許容範囲とは別に事前に定めた移動許容範囲内にあるか否かにより、前記異常の有無を識別する、
   ことを特徴とする積載状況監視方法。

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