JPH05346375A - 車両の衝突実験装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御装置に複雑かつ高度化した機能を求める必
要はなく、一般に市販されている安価な定速度制御装置
を利用することができること。 【構成】被試験車両の加速走行路に移動物の通過検出器
を複数個設け、牽引ロ―プの伸び量の計測を行うと同時
に、それらの通過検出時点に於ける移動物の速度と駆動
電動機の駆動力とから系全体の走行抵抗関数を演算によ
り求め、これにより前記通過検出器以降の移動物の速度
上昇による系全体の走行抵抗の増加量を予測し、これを
牽引ロ―プの伸びの増加量に置き換え、この予測牽引ロ
―プ長さを目標速度への定速度移行曲線の決定に利用す
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、牽引ロ―プの巻取りド
ラムを駆動電動機により駆動し、牽引ロ―プを牽引する
ことにより被試験車両を加速し、所定の速度に達した時
点で被試験車両と牽引ロ―プとの継合を断ち、被試験車
両を惰行により対象物に衝突させる車両の衝突実験装置
の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、この種の運転方法に於い
て、先に図２で示す一実施例を提案した。

【０００３】この実施例は、被試験車両の加速走行路上
の３点に車両あるいは牽引台車（ド―リ―）等移動物Ｃ
の通過検出器を設け、これらの通過検出器を通過する被
試験車両の検出点通過時における前記駆動電動機の駆動
力を計測あるいは演算により求めると共に、各検出点間
に於ける巻取りドラムによる牽引ロ―プの巻取り長さの
計測を行い、これにより目標速度に於ける系全体の走行
抵抗値と牽引ロ―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。

【０００４】しかして、上記運転方法は、被試験車両が
ｔｐ２点通過後、定速度移行曲線に移行するまでの間に
牽引ロ―プの長さを変化させないということを前提と
し、一定駆動力にて加速を行うので、広範囲の速度に於
いて、ほぼ定トルク特性を有している直流分巻電動機を
駆動電動機として採用する場合には好都合である。

【０００５】しかしながら、最終的に被試験車両の速度
を目標速度に合わせるための定速度移行曲線は、時間を
変数とする速度指令曲線であるから、この曲線に乗り移
る時点でトルク制御から速度制御に切り替えなければな
らず、一定駆動力にて加速を行なわざるを得ない上記の
運転方法は、制御の難易度が高いという問題点があっ
た。

【０００６】この問題点を解決するため、本出願人はこ
の種の運転方法に於いて、駆動電動機の速度が目標速度
に近づいたある時点以降に、その速度目標値を定速度移
行曲線に置いて、駆動電動機の制御方法を定トルク制御
から定速度制御に切り替える方法として、次のような運
転方法も提案した。即ち、

【０００７】（１）制御方法の速度制御への切り替え
は、駆動機の速度が予め設定されている目標速度付近の
値に達したことを検出することにより、自動的に制御方
法を切り替えることによる運転方法。

【０００８】（２）制御方法の速度制御への切り替え
は、当初の一定牽引力を目標とする制御結果の速度に対
して、定速度移行曲線の速度指令値が下回ることによ
り、自動的に制御方法に切り替えることによる運転方
法。

【０００９】しかしながら、上記のように制御方法を切
り替える運転方法に於いて、定トルク制御あるいは定電
流制御から定速度制御に切り替えた時点で、制御指令曲
線が切り替わるために、駆動電動機の加速度が急激に変
化してしまう場合があるという現象を避けることが出来
ないと言う問題点があった。そして、これが比較的小さ
いレベルではあるが外乱となり、牽引ロ―プの脈動の原
因となって、被試験車両の切り離し速度精度の低下をも
たらすことがあった。

【００１０】そこで、本出願人はこの種の運転方法に於
いて、牽引車両重量と衝突目標速度等の試験条件と、加
速走行路長や駆動機出力等の環境条件とにより設定され
る、望ましい一定の牽引力値を目標とし、系全体の走行
抵抗値と加速慣性量とから、結果として牽引ロ―プの牽
引力が先の一定値となるべき時々刻々の加速度を演算に
より求め、この加速度に従って目標速度近くまで車両を
速度制御により加速する方法をさらに提案した。

【００１１】しかして、この運転方法は、牽引ロ―プの
特性、伸び量、加速慣性量、及び目標速度に於ける系全
体の走行抵抗値等から、演算あるいは選択により定速度
移行曲線を定めておき、駆動電動機の速度が目標速度に
近づいたある時点以降は速度制御目標値をこの定速度移
行曲線に切り替え、終始速度制御を行いつつも、巻取り
ドラムの速度が所定の値に達した時点に同時に被試験車
両の速度も所定の値に精度良く安定させるべく制御を行
うものである。

【００１２】したがって、この運転方法によれば、被試
験車両の走行中に制御方法を切り替える必要がなくな
り、終始速度制御で走行出来るので、制御切り替え時の
加速度の急変という問題は解決出来る。

【００１３】しかしながら、この運転方法に於いては、
望ましい一定の牽引力値を目標とし、結果として牽引ロ
―プの牽引力が先の一定値となるべき時々刻々の加速度
を演算により求め、この加速度に従って車両を速度制御
により加速するので、常時被試験車両の加速度を計算
し、その結果に基づいて加速度の制御を行うということ
になる。

【００１４】したがって、加速度の制御を高い精度で行
うためには、制御装置に高速演算機能と高速応答性の両
者を要求する必要性が生ずる。そのため速度制御装置は
一般に市販されているものではなく、上記の両性能を有
する高価なものを使用しなければならないと言う問題点
があった。

【００１５】

【発明の目的】本発明は、以上のような一連の従来技術
の問題点に鑑み、高速演算機能と高速応答性を要求する
必要性がない安価な速度制御装置を利用できる車両の衝
突実験装置の運転方法を提供することである。

【００１６】

【目的を解決するための手段】本発明の車両の衝突実験
装置の運転方法は、牽引ロ―プの巻取りドラムを駆動電
動機で駆動し、被試験車両が所定の速度に達した時点で
牽引ロ―プとの継合を断ち、被試験車両を惰行により対
象物に衝突させる車両の衝突実験装置の運転方法に於い
て、被試験車両の加速走行路に移動物の通過検出器を複
数個設け、牽引ロ―プの伸び量の計測を行うと同時に、
それらの通過検出時点に於ける移動物の速度と駆動電動
機の駆動力とから系全体の走行抵抗関数を演算により求
め、これにより前記通過検出器以降の移動物の速度上昇
による系全体の走行抵抗の増加量を予測し、これを牽引
ロ―プの伸びの増加量に置き換え、この予測牽引ロ―プ
長さを目標速度への定速度移行曲線の決定に利用するこ
とを特徴とする。

【００１７】

【実施例】以下、図面に示す実施例により本発明を詳細
に説明する。

【００１８】本発明は牽引ロ―プの伸びを変化させない
という従来の考え方に共通の方法を捨て、牽引ロ―プの
推定伸び量を演算により求め、その分を考慮した上で定
速度移行曲線を決定しようというものである。

【００１９】今、被試験車両を一定加速度で加速してい
る場合を考えれば、駆動電動機が出すべき駆動力は、速
度の上昇による系全体の走行抵抗の増加分だけ増加す
る。従って、何らかの方法により系全体の走行抵抗関数
を次のような数式４と定めておけば、任意の速度に於け
る走行抵抗値を求めることができ、これはその速度に於
いて駆動電動機が出さねばならない駆動力値となる。

【００２０】

【数４】

【００２１】一方、牽引ロ―プの伸び量はこの駆動電動
機の駆動力値と比例関係にあるので、これにより牽引ロ
―プの伸び量を推定することが出来る。

【００２２】例えば、被試験車両あるいは牽引台車等移
動物Ｃの通過検出器を、被試験車両の出発点あるいは出
発点近くの被試験車両の速度が極く低い点ｔｐ１と、比
較的定速度域で且つ一定加速度で加速を行っている点ｔ
ｐ２の加速走行路上の２点に設ける。そして、系全体の
走行抵抗関数の平均的なものを事前に記憶させておき、
上記の２点を通過した時のｖとＦとの値により、記憶し
ている走行抵抗関数の定数の内のＡとＣのみを修正の
上、系全体の走行抵抗関数と見なす等の方法により、系
全体の走行抵抗関数を決定することが可能である。

【００２３】一方に於いて、牽引ロ―プの伸び量は基本
的には牽引ロ―プに与えられる張力と比例関係にあると
考えられるものの、張力が非常に小さい範囲に於いて
は、この関係が直線的でなくなる。従って、この０付近
に於ける誤差を排除するために、駆動電動機の駆動力値
から直接牽引ロ―プの伸び量を計算で求めるよりは、基
本となるべきある駆動力値に於ける実際の伸び量を測定
しておき、これに駆動力の増加による牽引ロ―プの伸び
増加量を加算する方法の方が、より高い精度で牽引ロ―
プの伸び量を推定することができる。

【００２４】この考えに基づき、上記のｔｐ１とｔｐ２
とを通過する間の巻取りドラムの牽引ロ―プの巻取り量
から、ｔｐ２点通過時の牽引ロ―プの伸び量を測定し、
この値にその後の走行抵抗の増加による牽引ロ―プの伸
びの推定増加量を加算する。そして、その合計量と目標
速度定速走行時の牽引ロ―プ伸び推定量との差から、目
標速度移行時の牽引ロ―プ収縮量が推定でき、この値と
牽引ロ―プの負荷となっている慣性量とから、目標速度
への最適な加速度逓減曲線を選択することができる。

【００２５】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、その運転方法を実際に実験を行う順序に従って説明
を行う。

【００２６】まず、被試験車両Ｃの重量の設定を行い、
これにより予め設定されている立ち上がり曲線（電流値
立ち上げ曲線）および一定加速度にて加速を開始する。
この時、出発点ないしはその近くの被試験車両の速度及
び電流値が極く低い点（ｔｐ１点）と、立ち上り曲線Ｓ
Ｌが終了し一定加速度で加速を行っている比較的低速域
における点（ｔｐ２点）に、車両又は牽引台車（ド―リ
―）等移動物の通過検出器を設ける。そして、これら各
点に於いて被試験車両の通過検出が行われた時点の巻取
りドラムの速度をＶ１、Ｖ２とし、その時の計測あるい
は演算により求めた駆動電動機の駆動力をＦ１、Ｆ２と
すれば、次の数式１（二個の数式）が成り立つ。

【００２７】

【数１】

【００２８】そして、ｔｐ１点に於いては被試験車両の
速度が「０」に近いことから、このＦ１（数字は半角で
ある。）の近似値をＡと考えることができる。次に上記
数式１の二個の数式の差をとれば、次の数式２が導かれ
る。

【００２９】

【数２】

【００３０】ここでも、先に述べた様にＶ１（数字は半
角である。）はＶ２（数字は半角である。）に比較する
と「０」と見なし得るということを利用すれば、数式２
は次の様に数式３と見なすことができる。

【００３１】

【数３】

【００３２】ここで、Ｂの大部分を占めているＢｍ（機
械装置分のＢ）の値が車種に対しては不変であるという
ことから、予め被試験車両の分も含めたＢ（＝Ｂｍ＋Ｂ
ｃ）の値を記憶させておけば、非常に簡単な計算により
Ｃの近似値を求めることができる。

【００３３】以上の簡単な操作によりＡとＣとの値を近
似的に求めることが出来るので、これにより系全体の走
行抵抗関数を前述した数式４と定めることが可能とな
る。

【００３４】一方、巻取りドラムに於いては牽引ロ―プ
の巻取り長さの測定を行う。これには速度検出信号を利
用することが可能であり、例えば速度検出パルス発信器
のパルス数をカウントすることによって、容易に牽引ロ
―プの巻取り長さを測定することができる。

【００３５】以上の手法により系全体の走行抵抗関数を
推定し、目標速度時点の系全体の走行抵抗値、言い換え
ればその時点に駆動電動機が出す必要がある牽引力、即
ちこの値に比例するその時の牽引ロ―プの長さを推定す
ることができる。

【００３６】一方、被試験車両Ｃがｔｐ１、ｔｐ２点間
を走行する間の牽引ロ―プの巻取り長さを測定し、この
間の実際の距離と比較することにより、ｔｐ２点通過時
の牽引ロ―プの伸び量を知ることができる。そして、ｔ
ｐ２点通過時の牽引ロ―プの伸び量にその後の牽引ロ―
プの推定伸び増加量を加算することにより、定速度移行
曲線に入る直前の牽引ロ―プの伸び量を推定することが
できるので、双方の値により、被試験車両を目標速度に
合わせた時の牽引ロ―プの収縮長さを予想することがで
きる。

【００３７】それ故に、この牽引ロ―プの予想収縮長さ
と、牽引ロ―プの負荷となっている被試験車両の慣性量
とを考慮し、予め記憶させてある定速度移行曲線の中か
ら、牽引ロ―プの振動を最小に抑え、かつ短時間の内に
目標速度へ移行するという目的に対し、最適なもの決定
することが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、従来の
運転方法に於いては、牽引ロ―プの伸び、換言すれば、
牽引ロ―プの牽引力を変化させないために、定トルク制
御あるいは定電流制御で加速し、その後定速度制御に切
り換えるか、または時々刻々の加速度を演算で求めつ
つ、同時にそれを制御しながら定速度制御で加速すると
いう方法を採っており、高度な制御装置が必要であっ
た。

【００３９】すなわち、加速度の制御を高い精度で行う
ためには、制御装置に高速演算機能と高速応答性が要求
されるので、制御装置が複雑かつ高度化し、例えば直流
分巻電動機の制御装置として最も一般的であり、各電機
メ―カ―が標準製品として市販ている単純な速度制御装
置が使用できないと言う問題点があった。

【００４０】これに対し、本発明の運転方法は、牽引ロ
―プの推定伸び量を演算により求め、その分を考慮した
上で定速度移行曲線を決定するので、制御装置に複雑か
つ高度化した機能を求める必要はなく、一般に市販され
ている安価な定速度制御装置を利用することができる。

【００４１】したがって、本発明にあっては、設備の経
済性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に於ける被試験車両の「時刻（横軸Ｘ）
〜速度（縦軸Ｙ）」曲線である。

【図２】従来の一実施例に於ける被試験車両の「時刻
（横軸Ｘ）〜速度（縦軸Ｙ）」曲線である。

【符号の説明】

Ｖｃ…被試験車両速度、 Ｖｍ…駆動電動機速度、 ｔｐ１、ｔｐ２…各通過検出器の被試験車通過検出時
点、 ｔｃ…牽引ロ―プと被試験車両との継合を断つ時刻。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 牽引ロ―プの巻取りドラムを駆動電動機
   で駆動し、被試験車両が所定の速度に達した時点で牽引
   ロ―プとの継合を断ち、被試験車両を惰行により対象物
   に衝突させる車両の衝突実験装置の運転方法に於いて、
   被試験車両の加速走行路に移動物の通過検出器を複数個
   設け、牽引ロ―プの伸び量の計測を行うと同時に、それ
   らの通過検出時点に於ける移動物の速度と駆動電動機の
   駆動力とから系全体の走行抵抗関数を演算により求め、
   これにより前記通過検出器以降の移動物の速度上昇によ
   る系全体の走行抵抗の増加量を予測し、これを牽引ロ―
   プの伸びの増加量に置き換え、この予測牽引ロ―プ長さ
   を目標速度への定速度移行曲線の決定に利用することを
   特徴とする車両の衝突実験装置の運転方法。