JPH03163325A - 車輌の衝突実験装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、牽引ロープの巻取りドラムを電動機により駆
動し、牽引ロープを巻き取ることにより被試験車輌を加
速して、所定の位置に達した時点に被試験車輌と牽引ロ
ープとの繋合を断ち、被試験車輌を惰行により対象物に
衝突させる、車輌の衝突実験装置の運転方法に関する。

「従来の技術」 一般に、車輌の衝突実験装置に於いては、重臣のある車
輌を牽引して高速度まで加速させるものであり、一方設
備面より考えて加速走行路長には限りがあるので、かな
りの急加速が必要とざれる場合が多い。その結果として
、被試験Φ輌を矛弓するロープも当然それ相当の強度を
有づるものとなり、その剛性もかなり高いものにａつで
いる。

しかし、高速度の衝突実験装置に於ｉｔる牽引ロープの
長さは、通常ロープの送出しと巻取りのドラムが同一の
場所に存在する構造を取ることが多いため、車輌の前方
の牽引側のロープのＦｚ３のみを考えても、数百メート
ルから千メートルにも達刃る場合がある。

従って、牽引ロープに対して被試験車輌を牽引・加速す
る為に必要となる張力を加えた時、その伸び嬢は非常に
大きなものとなり、数米ないし十数米にも及ぶ場合があ
る。しかも、この伸び星は駆動機のトルク、言い換えれ
ば牽引ロープに与える張力が変化することにより、結果
として′Ｑ化してしまうことになる。

それ故に、ロープの巻取り長さと被試験車輌の走行距離
とは常に等しい訳ではなく、その差となるロープの伸び
量も牽引力の変化と共に変わってしまうので、口−ブの
巻取った長さをちって車輌の位置を推定する、あるいは
ロープを谷取る速度をもって車輌の速度と見なすことに
は無理がある。

それではロープの伸びがほとんど問題とならない様に、
牽引ロープの剛性を甚だしく高めればよいかと言うと、
牽引ロープの剛性を高めるために太くすれば、巻取りド
ラムの外径や巻取リビッヂが大きくなり、牽引ロープの
方向を変えるためのシーブ等の径も大きくせざるを得な
い。

したがって、必然的に機械寸法が大きくなり、機械その
ものの経済性を損なうばかりか、巻き取りドラムなどの
機械系の加速慣性徂の増大により駆ｌＪ機出力の大幅な
増大を１（３＜など、非常に冗長かつ不経済な設備とな
る。

さらに、被試験車輌は大なるｔ員性邑を有しているため
、本系は力学的には長大なバネの先に重鍾を取付けた様
なものと考えられ、弾性体く牽引ロープ）と慣性体（被
試験車輌）とが相互に影響をし合って振動を起こすこと
になる。この結宋、加速度の変化時には車輌は非常に低
い周波数で脈動しながら走行するので、その速度を所望
の値に精度良く合わせることがなおさら困難となる。

これを解決するために、この様な加速度の変化時（加速
開始時及び定速移行時）には、必要な張力変化を一気に
かけずに、緩和曲線的に張力を変化させる方法や、切り
離し時点に至るまで常時ロープに一定の張力を与えたま
まにしておく方法等が採用されてきた。しかし、これら
の方法に共通している問題点は、加速明間中に於いて駆
動ｂ１が速度制御を行って＋ｔｊり、何れもロープの伸
びというものを考慮せず、その速度指令値どしては神々
の発明により様々な値を与える様になっているが、ロー
プの巻取損をもって被試験車輌の位置を推定し、あるい
はロープの巻取速度をもって被試験車輌の速度と見なし
、その位置あるいは速度に基づいて速度指令値を与えて
いることにある。

すなわち、ロープの伸び邑が変化すれば、当然上記の方
法に（よ判１ｔｉ誤差が生じ、特にロープが振動を始め
ると、被試験車輌の速度を目標値に合わせることが非常
に困難となってくる。例えば、特開昭６２−１　２８３
３号公報に間示された発明は離脱点に於いて加速度を零
とすることを目的としているが、先にも述べた様に、駆
勅機と被試験車輌との間にはロープという弾性体が存在
しているので、駆動機の加速度零が即ちに被試験車輌の
加速度零とはならない。したがって、その様な方法によ
って被試験車輌の加速度を零とするために｛よ、ロープ
の過度状態が安定するだけの長大な定速度走行区間を設
けるか，又はロープの動的挙動を名慮して、それ以上の
非常に緩やかな定速移行カーブとする必要がある。

しかし、上記の何れの方法を採用しても、ｌ１ｔｌｌｔ
２点に於いて加速度を丁度零とすることは可能ではある
が・、衝突実験装置の性質から考えて、予め試験走行を
行なって系の走行抵抗やロープの動的挙動特性を測定す
ることは困難であるので、特に被試験車輌の種類が限定
されていない様な設尚に於いては、速度パターンの演算
はかなりの余裕を児込／υだ緩やかな定速移行カーブを
伴った曲線とじざるを得す、加速走行路長の増大をもた
らし、甚だしく経済性を損なうものとならざるを１琴な
い。

そこで、本発明者は上記のような問題点に鑑み帝引ロー
プの巻取りドラムを電動機で駆動し、被試験車輌が所定
の速度に達した時点で牽引ロープとの繋合を断ち、被試
験車輌を惰行により対象物に衝突させる車輌の衝突実験
装置の運転方法において、第２図で示すような一実施例
を肖庁に提案したく特開平１−１６５９２５号）。

ずなわち、少なくと６被試験車輌Ｃの出発点あるいは出
発点近くの被試験車輌の速度が撞く低い点ｔＤ１の加速
走行路と、比較的低速域の点ｔｐ２の加速走行路とに移
動物の通過検出器を設け、これらの検出点ｔｐｌ、ｔｐ
２における前記電動機の駆動力を計測あるいは演算によ
り求めると共に、検出点間における巻取りドラムにＪ：
る牽引口−ブの巻取り長さの計測を行い、これにより系
全体の走１テ抵抗値と牽引ロープの減衰振動現象の推定
を行って最適な加速曲線を求め、以後この曲線に従って
電動機の運転を行うことを特徴とする車輌の衝突実験装
置の運転方八である。

しかして、該運転方法は、被試験車輌の出発点あるいは
出発点近く等から複数個の検出点を求め、最終的には被
試験車輌の速度を所定の目標速度に合致させることを目
的とするものの、牽引ロープの張力を一定とするために
定トルク制Ｉ２ＩＩ（定駆動力制御）を行っていたので
、被試験車輌の速度が最後の定速度移行曲線に乗るまで
、被試験車輌の速度がどうなるかは、言わば成り行き仕
せになってしまうと言う欠点を有していた。

「本考案が解決しようとする問題点」 本発明は、第一に上記従来技術（持聞昭６２−１２８３
３号〉に於いて看過されていた被試験車輌の加速度変化
時、言い換えれば牽引ロープの張力の変化時におけるロ
ープの伸縮運動に着目し、・牽引ロープを弾性体と考え
、この伸び沿を走行の初明の時点に計測し、この伸び邑
をその後の走｛１１１１１間中に変化させない為に、移
動物の加速咽性邑と機械系の加速度とを考慮し、結果と
して牽引ロープの牽引力値が一定の牽引力になるように
、移動物の時々刻々の適切な各加速度を演算により求め
つつ、これらを指令値として電動機の速度制御により、
移動物の加速を行うものである。

第二に最終的に被試験車輌の速度を目標値に合わせる為
、目標速度の近くに達した後は、速度指令値を別に定め
る定速度移行曲線に切り殖え、精度良く被試験車両の速
度を目標値に合わけ様とするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明の車輌の函突実験装買の運転方法は、窄引ロープ
の巻取りドラムを駆動電動機で駆動し、被試験車輌が所
定の速度に達した時点で牽引ロープとの繋合を断ち、被
試験車輌を対象物に衝突させる車輌の衝突実験装置の運
転方法において、まず、少なくとも前記被試験車輌の出
発点あるいは出発点近くの被試験車輌の速度が極低い点
（ｔｐ１）の加速走行路と、被試験車輌が一定牽引力で
加速を始めた後の点（ｔｐ２）の加速走行路とにそれぞ
移動物の通過検出器を設け、次に被試験車輌が少なくと
も前記の点（ｔｐ２）を通過した後牽引口・−ブの特性
や伸び邑、衝突目標速度に於ける系全体の走行抵抗値か
らあらかじめ被試験車輌の定速度移行曲線を設定し、次
いで移動物の加速中、結果として前記牽引ロープの牽引
力が所望する一定の牽引力値となるように、少なくとも
前記の２点を基準に計算した移動物の走行低抗値の関数
に基く演算により求められた時々劾々の加速度の指令値
に従って目標速度近くまで移動物を駆動電動機の速度制
御により加速し、最後に駆＠電動機の速度が目標速度に
近づいた時点以降は速度指令値を前記定速度移行曲線に
切り替えることを特徴とする。

「実施例」 実施例について図面を参照して説明づる。

まず、本発明は牽引ロープの巻取ドラムを電動機で駆動
し、被試験車輌が所定の速度に達した時点で牽引ロープ
との繋合を断ら、被試験車輌をその惰行により対象物に
衝突さ仕る車輌の衝突実験装置の運転方法を前記とする
。

しかして、第１図は、牽引ロープを巻取る巻取りドラム
側の電動機が速度制御を使用してはいるが、結果として
ロープの張力が一定となるＪ：うに、走行抵抗の増加す
る分だけ徐々にＩノ１ノ速度を供下させながら被試験車
輌の加速を行う方法の「圓刻し（横軸）〜電動機及び被
試験車輌速度■（縦軸）」曲線で、実線ｖｍが電動機、
点線ＶＣが被試験車輌Ｃ速度を表している。また、ｔｃ
は牽引ロープと被試験車輌Ｃとの繋合を断つ時刻である
。横帖（時刻ｔ）におけるｔｐ１、ｔｐ２、ｔｐ３は加
速走行路上の被試験車輌自体あるいは牽引台車等移動物
Ｃの通過検出器の各通過時劾である。ｔ１は電ＩＩＩ機
の速度が予め設定されている目標速度付近の制御切り替
え速度値に達した時刻、一方、ｔ２は当初の一定駆動力
を目標とする電動機の制御結果の速度に対して、定速度
移行曲線Ｖａの速度指令値の方が下回ることになる時刻
、■１は予め設定されている目標速度付近の制御切り替
え速度、一方、ｖ２は一定の駆動力を目標とづる電動機
の制御結果の速度に対して、定速度移行曲線Ｖａの速度
指令値が下回ることになる速度である。

Ｖｍ一は定速度移行曲線Ｖａに乗り移らなかったと仮定
した場合の電動機の速度曲線である。

以下、大型の衝突実験装置として一般的である、駆動電
動機が直流分巻電動機である場合を取り上げ、その方法
を実際に試験を行なう順序に従って説明を行う。

まず本実施例にあっては、特に図示しないが、少なくと
も被試験車輌Ｃの出発点あるいは出允点近くの被試験車
輌の速度が極低い点ｔｐｌの加速走行路と、被試験車輌
が一定牽引力で加速を始めた後の比較的低速域の点ｔｐ
２、ｔｐ３の加速走行路とにそれぞ移動物の通過検出器
を設けてある。

次に、あらかじめ牽引車輌重量、衝突目標速度等の試験
条件や加速走行路長、゛市動機出力等の環境条件により
、前記牽引ロープの所望する一定の牽引力値を目標設定
する。

次に、該牽引力値を得ることができるように予め設定さ
れている立ち上がり曲線ＳＬにて被試験車輌の加速を開
始し、Ｎ動様の電流制御を行ないつつ目標速度へと被試
験車輌Ｃを加速さ仕る。この時、少なくとも出発点ない
しはその近くの被試験車輌Ｃの速度及び電動機の電流値
が抜く低い点（ｔｐ１＞と、立ら上がり曲線ＳＬが終了
し一定駆動力値で加速をおこなっている比較的低速域に
；Ｊ３ける点（ｔｐ２）とにそれぞれ設けた移動物の通
過検出器により、移動物Ｃがｔｐ’１、ｔｐ２点間を走
行する間の牽引ロープの谷取り長さの計測をおこない、
これと実際のｔｐｌ．ｔｐ２点間の距離とを比較するこ
とにより、電動機が規定の騙動力を出すに至るまでのロ
ープの伸び屯を計測する。そして、この伸び吊を変化さ
せない桟に？ｔｆ　ｌ’ＪＪ機を一定駆動力となるよう
に加速αを調整しながら加速する。

次に被試験車輌が走行してから少なくとも前記速度が一
定の牽引力で加速を始めた比較的低速域の点ｔｐ２を通
過した後に牽引ロープの特性や伸び積、機械系の加速慣
性狙、衝突目標速度に於ける系全体の走行抵抗値などか らあらかじめ被試験車輌の定速度移行曲線ｙａを設定す
る。

次いで、移動物の加速中、結果として牽引ロープの牽引
力が所望する一定の牽引力１直どなるように、少なくと
も２点、ただし本実施例ではｔｏｌないしｔｐ３の３点
を基準に計算した移動物の走行抵抗値の関数に基く演算
により求められた時々刻々の加速度の指令値に従って目
標速度近くまで移動物を駆動電動機の速度制御により加
速する。

すなわち、移動物が全ての検出点ｔＤ１、ｔｐ２、ｔｐ
３を通過した直後に系全体の走行低抗餡の計算を行い、
その後速度を上げて行く事にＪ：り、走行抵抗がどの程
度増加していくかを予測する。

そして、この走行抵抗値の関数に基づき、それに時々刻
々の速度の数値を入れることにより、その瞬時の走行抵
抗値を求める。そして、この分を当初の牽引力値から差
し引くことにより、加速の為だけの牽引力値 を求め、それによりその時にどれだけの加速度で加速す
べきかということを計算し、これを加速度の目標値とす
る。なお、実際の加速度は駆動雷動機の速度検出器から
得ることができ、この１直をフィードバックして速度制
ｔｅｌ（正確には加速度のイ１１ｔＩＩ）を行う。

しかる後に駆動電ＩＪＪ機の速度が目標速度に近づいた
ある時点Ｖｌ　（Ｖ２）以降は速度制御目標値を前記定
速度移行曲線ｖａに切り替える。この場合速度制御目標
値の定速度移行萌線■ａへの切り替えは、電動機の速度
が予め設定されている目標速度付近のｍＶ１に達したこ
とを検知回路により検出することにより、または当初の
一定の牽引力を目標とする速度制御指令値に対して、定
速度移行曲線ｖａの速度指令値がそれを下回るＶ２こと
により、自動的に目標値を切り替えることにより行われ
る。

「本発明の考案」 以上の説明から明らかなように本発明にあっては、牽引
ロープの張力の変化時におけるロープの伸縮運動に着目
し、牽引ロープを弾性体と考え、この伸び量を走行の初
期の時点に計測し、この伸び岳をその後の走行期間中に
変化させない為に、移動物の加速慣性量と機械系の加速
［ｑとを考慮し、結果として牽引ロープの牽引力値が一
定の牽引力になるように、移動物の時々刻々の適切な各
加速度を演算により求めつつ、これらを指令値として電
動機の速度制御により、移動物の加速を行うので、移動
物が一定の牽引力で加速を始めた後に於いても、被試験
車輌を終始速度制御により加速させることができる。

したがって、巻取りドラムの速度が所望の目標値に達し
た時点に同時に被試験車輌の速度も所望の値に達するよ
うにすることが容易にできる。

また被試験車輌が走行してから、少なくとｂｉ＃！！試
験車輌の速度が比較的低速域の点（ｔｐ２＞を通過した
後にあらかじめ被試験車輌の定速度移行曲線を設定し、
これを電動機の速度制御目標とし、電動機の速度が前記
速度制御目標に近づいたある時点以降は、その速度目標
値を定速度移行曲線に自動的に切り替えるので、被試験
Φ輌を牽引ロープから切り離す際に所望する目標値に精
度良く合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す「時刻ｔ｛横軸｝〜速度
■（縦軸〉」曲線に基づく説明図、第２図は従来の一実
施例を示す同曲線に基く説明図である。 Ｃ・・・被試験車輌、 ｔｐ１、ｔＤ２、ｔｐ３・・・検出時点、ｔｃ・・・牽
引ロープと被試験車輌との繋合を断つ時刻、 ｖｍ・・・電！ＰＪＪ機の速度曲線、 ＶＣ・・・被試験車輌の速度曲線、 Ｖａ・・・定速度移行曲線、 ■ｍ′・・・定速度移行曲線に乗り移らなかったと仮定
した場合の電ＩＪＩ　ｌｉの速度萌線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）牽引ロープの巻取りドラムを駆動電動機で駆動し、
   被試験車輌が所定の速度に達した時点で牽引ロープとの
   繋合を断ち、被試験車輌を対象物に衝突させる車輌の衝
   突実験装置の運転方法において、まず、少なくとも前記
   被試験車輌の出発点あるいは出発点近くの被試験車輌の
   速度が極低い点（ｔｐ１）の加速走行路と、被試験車輌
   が一定牽引力で加速を始めた後の点（ｔｐ２）の加速走
   行路とにそれぞ移動物の通過検出器を設け、次に被試験
   車輌が少なくとも前記の点（ｔｐ２）を通過した後に牽
   引ロープの特性や伸び量、衝突目標速度に於ける系全体
   の走行抵抗値等からあらかじめ被試験車輌の定速度移行
   曲線を設定し、次いで移動物の加速中、結果として前記
   牽引ロープの牽引力が所望する一定の牽引力値となるよ
   うに、少なくとも前記の２点を基準に計算した移動物の
   走行抵抗値の関数に基く演算により求められた時々刻々
   の加速度の指令値に従つて目標速度近くまで移動物を駆
   動電動機の速度制御により加速し、最後に駆動電動機の
   速度が目標速度に近づいた時点以降は速度指令値を前記
   定速度移行曲線に切り替えることを特徴とする車輌の衝
   突実験装置の運転方法。