JPH01165925A - 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駆動電動機により
駆動し、牽引ロープを牽引することにより被試験車輌を
加速し、所定の速度に達した時点で被試験車輌と牽引ロ
ープとの継合を断ち、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あるいは方法において使用
される牽引ロープは、重量の有る被試験車輌を加速・高
速走行さけるものであるから、当然それ相応の強度を有
するものであり、その剛性もかなり高いものにはなって
いる。しかし、高速度の衝突実験装置あるいは方法にお
いて牽引ロープの長さを考えると、間ループ式（牽引側
のロープのみのもの）にあっても被試験車輌の走行路長
に余裕を含めて数百メートルどなり、閉ループ式（被試
験車輌の後側にもロープが在るもの）にあっては、この
往復となって部子メートルを越えるのが通常である。

従って、牽引ロープに対して被試験車輌を牽引・加速す
る為に必要どなる張力を与えた時の牽引ロープの伸びは
非常に大きなものとなり、数十メートルにも及ぶ場合が
ある。それ故に、牽引ロープの巻取り長ざと被試験車輌
の走行距離とは常に等しい訳では無く、牽引ロープの巻
取り長さをもって車輌の位置を推定する、あるいは牽引
ロープの巻取り速度をもって車輌の速度と見なすことに
は無理がある。

それでは牽引ロープの剛性を高めれば良いかと言うと、
牽引ロー、ブの剛性を高めれば高める程牽引ロープが太
くなり、巻取りドラムの外径や巻取りピッチが大きくな
り、牽引ロープの方向変更の為のシーブ等の径も大きく
採らざるを得ない。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、加
速慣性量の増加により電動機出力の大幅な増大を招く等
、非常に冗長且つ不経済な装置となる。

一方、被試験車輌は犬なる慣性量を有している為、水系
は力学的には長大なバネの先に重錘を取付【プた様なも
のと考えられ、弾性と慣性体とが相互に影響をし合って
振動を起こ１゛ことになる。この結果、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非常
に困難どなる。これを解決する為に、この様ｔ〒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傾斜関数あるいは緩和曲線的に張
力を変化させる方法を初めとし、さらには切り離し時点
に至るまで常時ロープに一定最以上の張力をかりた状態
として弛みを防止する方法などが採用されてきた。

ところで、この種の運転方法の従来の実施例としては、
たとえば特公昭５５−４８２５２号に提案されている。

この実施例は特許請求の範囲の欄で［（前１Ｂ８）・・
・・・・、速度制御系には速度検出量を積分することに
より被試験機の走行距離を求め、・・・・・・（後略）
」と述べている。ここでは、被試験車輌の時々刻々の現
在位置を考えて、その位置に相応して速度指令値を速度
制御系に入力している様であるが、その基本となる走行
距離を求めるのに巻取るロープの速度検出量の積分によ
っている。

しかしながら、前述した様に張力を与えればロープは伸
びるので、ロープの巻取り量と実際の被試験車輌の走行
距離とは一致せず、速度の積分値では更に一致しないこ
とが予想される。また特許請求の範囲の欄の後段でロー
プの最低張力量は得られる特性を掛持する張力指令関数
発生器云々と言っており、「ロープの最低張力量Ｊとは
、ロープが弛まないことを前提としている様であるが、
ロープの伸びというものを考慮すれば、−旦最大張力を
与えて伸びきったロープを厳密な意味合いに於いて弛ま
せない為には張力を緩めることが出来ないとも考えられ
、非常に大なる張力の状態で被試験車輌を切り離すとい
う、機械的にはかなり無理な方法とならざるを得ない。

また他の実施例として特開昭５７−１１６２３７号や特
開昭６２−１２８３３号に提案されているが、前者は前
記実施例と同様に、牽引［ｌ−プの巻取り速度の積分値
を被試験車輌の走行距離と等価と考えている様であり、
牽引ロープの伸びが考慮されていないし、後者は速度パ
ターン演算装置における入力変数としての距離を巻取り
ドラムにより計測しており、巻取りドラムの牽引ロープ
の巻取り量と被試験車輌の走行距離とは常時一致してい
る訳ではないということは考えられていない。

さらに、牽引ロープの弾性があるため、離脱点で駆動電
動機の加速度がゼロになっても被試験車輌の加速度がゼ
ロにはならず、その為にはロープの過渡状態が安定する
だりの十分な定速走行区間を設けるか、またはロープの
動的挙動を考慮し、それを十分上回る緩かな定速移行カ
ーブとしなりればならない。

以上、これらの方法は前述したように牽引ロープの伸び
等を考慮していないので、加速終了時におけるロープの
動的挙動による速度変動を排除することが非常に困難で
あると言う欠点を有していＩこ　。

［本発明が解決しようとする問題点］ 本発明は以上のような従来の方法の右する欠点に鑑み、
まず従来技術に於いて看過されていた被試験車輌の加速
度変化時、苦い換えれば牽引ロープ張力の変化時におけ
る牽引ロープの伸縮運動に着目した所にある。すなわち
、あくまでも被試験車輌の牽引ロープからの切り離しは
、車輌及び機械装置にとって無理の無い、被試験車輌の
加速度が零の付近で行なうことを前提として、最大加速
時におけるロープの伸びが加速より定速への移行時に収
縮し、巻取りドラムの速度と被試験車輌の速度とが一致
せず、この為に被試験車輌の速度を所定の目標値に精度
良く合わせることが出来ない、という問題の解決を計る
為、牽引ロープの伸縮運動に着目している。

つまり、牽引ロープを弾性体と考え、これの伸び量及び
応答時間を考慮して加速より定速へ移行する加速度逓減
曲線を設定し、所定の目標速度に至ると時を同じくして
ロープの収縮運動を安定さ−ｕようとするものである。

次に実際に実験を開始した後に系仝休の走行抵抗を求め
、これによりその後の加速曲線を修正するという、学習
機能を持たせたことにある。高速度の実験装置どもなれ
ば、目標速度刊近にお（づる被試験車輌の走行抵抗値は
かなり大きなものとなり、被試験車輌の種類によってそ
の値も種々の傾向を採る。一方に於いて、車輌の衝突実
験方法は事前に試験走行を行なうことが困難である故、
走行前に被試験車輌の走行抵抗値を精度良く設定するこ
とが出来ない。この問題を解決する為に、本発明では実
際の実験が開始された後にその系全体の走行抵抗を測定
し、これによりその後の走行抵抗値を推定して、所望の
速度に於いて被試験車輌の速度を安定させる為の、理想
的な加速曲線を得ようとするものである。

以上により、本発明は事前に試験走行を行なうことなく
直ちに被試験車輌を所定位置において目標速度で切り離
し、対象物に高精度の衝突速度で衝突さぜることができ
る車輌の衝突実験装置の運転方法を得るにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明の車輌の衝突実験装置の運転方法は、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継合を断ち、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、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く
低い点ｔｌ）１の加速走行路と、比較的低速域の点ｔｐ
２の加速走行路とに移動物の通過検出器を設【プ、これ
らの検出点ｔｐ１、ｔｐ２にお（プ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、検出点
間における巻取りドラムによる牽引ロープの巻取り長さ
の計測を行い、これにより系全体の走行抵抗値と牽引ロ
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。

「本発明の実施例」 次に、第１図および第２図を参照しながら本発明の一実
施例につぎ説明する。

まず、本発明は牽引［］−ブの巻取りドラムを駆−９＝ 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継合を断ち、被試験車輌をその惰行
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
法を前提とする。

しかして、第１図は牽引ロープを巻取る巻取りドラム側
の駆動電動機の速度制御を行い、一定加速度により被試
験車輌の加速を行う方法の「時刻（横軸×）〜駆動電動
機及び被試験車輌速度（縦軸Ｙ）］曲線である。この第
１図は従来の一実施例で、実線■ｍが駆動電動機、点線
ＶＣが被試験車輌Ｃ速度を表している。

なお、ｔｃは牽引ロープと被試験車輌Ｃとの係合を断つ
時刻である。この場合において、駆動電動機の加速開始
によりロープがある量だけ引き伸ばされ、被試験車輌の
速度がガれて立ち上がり、その後はロープの伸びが安定
し、被試験車輌の速度と巻取りドラムの速度とは一旦は
ぼ同じ値となる。しかし、速度が上昇するに伴って系全
体の走行抵抗値が上昇し、巻取りドラムの加速度を一定
に保っていても、牽引ロープの伸びが再び増Ｊノｌｌを
始め、被試験車輌Ｃの速度は巻取りドラムの速度に比較
して徐々に低下してくる。

従って、巻取りドラムの速度が目標とする所定の切り離
し速度に近づき、何等かの目算に基づく加速度逓減曲線
により、巻取りドラムの速度を所定の速度に合わせたと
しても、その時の被試験車輌の速度やロープの弾性によ
るその後の被試験車輌の挙動が不明であり、切り離し点
における被試験車輌の速度を目標値に精度良く合わせる
こと（図面で言えばｔｃの時刻に実線■ｍと点線ＶＣを
一致させること。）は困難であった。

第２図は本発明の一実施例における同曲線であり、同じ
く実線Ｖｍが駆動電動機、点線Ｖｃが被試験車輌Ｃの速
度を表している。横軸く時刻）Ｘにおけるｔｐｌ、ｔｐ
２、ｔｐ３は加速走行路上の被試験車輌自体あるいは牽
引台車等移動物の通過検出器通過時刻である。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、被試験車輌Ｃの重量の設定を行い、これにＪ：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）及び所定電流値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輌の速度及び電流値が極
く低い点（ｔｐｌ点）と、立ち上がり曲線Ｓ１−が終了
し一定電流値で加速をｄ３こなっている比較的低速域に
おりる２点くし０２点及びｔ　ｐ　３点）に、車輌又は
牽引台車〈ドーリ−）等移動物の通過検出器を設け、こ
れら各点に於いて通過検出が行われた時点の巻取りドラ
ムの速度をＶｌ、Ｖ２、Ｖ３とする。

一方、巻取りドラムに於いては牽引ロープの巻取り長さ
の測定を行う。これには速度検出信号を利用Ｊることが
可能であり、速度信号がアナログの場合はこれを積分す
ることによって、速度検出器がパルス発信器の場合は距
離パルスをカラン１〜することによって、容易に牽引ロ
ープの巻取り長さを測定することが出来る。これにより
被試験車輌が前記ｔｐ１、ｔｐ２点間を走行する間の牽
引ロープの巻取り長さの計測をおこなう。

一般に自動車の走行抵抗をＦ、速度を■とすると、Ｆと
Ｖとの間ニハ近似的にＦ　＝　Ａ　＋　Ｂ　−ｖ　−＋
−Ｃ・Ｖ２　（Ａ、Ｂ、Ｃは定数）なる式が成り立つこ
とが良く知られている。当該系に於いてはこの被試験車
輌の走行抵抗の他に、ドラムやシーブ、ガイドローラ等
の転勤抵抗、牽引ロープの引きずり抵抗、ドーリ−の走
行抵抗等が含まれてくるが、これらは何れも上記の■に
関する定数、−次関数、二次関数の和の形で表現出来る
と考えられるので、それらを含めた系全体の走行抵抗を
あらためてＦ＝Ａ十Ｂ　−Ｖ十Ｃ・■２と表ずことが出
来る。

従って、このＦは■の二次式である故、３種類の■に於
けるＦの値を得ることにより、この関数を定めることが
可能であることが解る。

この３種類のＶに於けるＦの値の計測は、上記ｔｐ１、
ｔｌ）２、ｔｐ３点の通過検出が行われた時点のドラム
の速度Ｖ１、■２、Ｖ３に於いて、その時の駆動電動機
のトルクを計測する（動力計あるいはトルクメータ等）
、あるいはロープの張力を測定する（テンションローラ
等）、機構を設けることにより可能となるのは当然であ
るが、駆動電動機の電流値から演算により駆動力を近似
的に求め、この値から慣性体を加速するための駆動力を
減算する方法が最も簡便である。

前記ｔｐｌ点に於いては速度及び駆動力が非常に低いこ
と、ｔｏ２点及びｔｐ３点に於いては一定電流（はぼ一
定駆動力と見なし得る）領域であり、牽引駆動力の変化
による牽引ロープの伸び量の変化は無いと見なし得る為
、何れの点に於いても牽引ロープの巻取り速度と被試験
車輌の速度とは同一であると考えられ、敢て被試験車輌
の速度を計測しなくても、巻取りドラムの速度をもって
これに置き換えることが可能である。依って、Ｖｌ、Ｖ
２、Ｖ３に於いてその時の各Ｆを求め、これにより系全
体の走行抵抗を演算により求めることが出来る。又、演
算に要する時間が確保しにくい場合には、演算時間を短
縮する為に、予め数種類の二次曲線を設定しておき、Ｖ
ｌ、Ｖ２、Ｖ３にお（プるＦの値によりこれらの内の何
れかを選択あるいは修正の上洛用する等の便宜的な方法
を採＝　１４− 用することも出来る。

衝突実験方法に於いて被試験車輌車輌の「時刻〜速度」
曲線を定める場合、従来技術に於いては前述したように
加速度を基準として設定する方法が一般的である。

しかし、本考案に於いては従来の常識に反し、加速度を
基準とせずに駆動電動機のトルク、即ち、牽引ロープの
張力を一定にする様に加速を行なう。

これは、本発明が牽引ロープの伸縮運動に着目している
ので、牽引ロープの伸び量を一定に保つ為に、敢て加速
度を制御する方法を採らず、駆動電動機のトルクを一定
とする制御方法を採用するものである。

以上の手法により系全体の走行抵抗曲線を推定し、一方
、車輌Ｃがｔｐｌ、ｔｐ２点間を走行する間の牽引ロー
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、駆動電動機が規定のトルクを出すに至る
までの牽引ロープの伸び楢を知ることが出来るので、牽
引ロープのバネ定数及びダンピング定数（これらは既知
、あるいは事前の実験により得られる。）を予め設定し
ておくことにより、加速域より定速域に移行する際の本
減衰振動系の臨界減衰条件を求め、最適加速度逓減曲線
を設定することが可能となる。

１本発明の効果」 従来技術に於いては、「従来の技術」の項で引用した各
提案を見ても解るとうり、牽引ロープの巻取り長さと被
試験車輌の走行距離、あるいは牽引ロープの巻取り速度
と被試験車輌の走行速度、どが同一視されており、牽引
ロープという弾性体を使用している本振動系のダイナミ
ックな挙動が考慮されていなかった。

本発明は前述した様に、牽引ロープをダンピング効果を
有するバネと考え、この特性を考慮すると同時に、牽引
途中における牽引ロープの伸び量と系全体の走行抵抗値
を実物で測定し、これらの結果により加速度逓減曲線を
求める方法を採っているので、従来技術における衝突実
験装置あるいは方法に関して、被試験車輌と牽引ロープ
との係合を断つ地点に於いて、牽引ロープの収縮運動に
より被試験車輌の速度が巻取りドラムの速度と一致せず
、切り離された被試験車輌の速度が所定の目標速度に合
わない、という問題点の解決に大いに寄与するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一実施例に於（プる被試験車輌車輌の［
時刻（横軸×）〜速度（縦軸Ｙ）」曲線、第２図は本発
明の一実施例に於（プる第１図と同様の曲線である。 Ｃ・・・被試験車輌車輌、 ｔｐｌ、ｔｐ２、ｔｐ３・・・検出時点、ｔｃ・・・牽
引ロープと被試験車輌車輌との係合断つ時刻。 特許出願人　　　　　日産自動車販売株式会社代　　理
　　人　　　　　　　　弁理士　　三　　浦　　光　　
康＠１図 第２Ｗｇ

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
   継合を断ち、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、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
   輌の速度が極く低い点ｔｐ１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ｔｐ１、ｔｐ２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
   、検出点間における巻取りドラムによる牽引ロープの巻
   取り長さの計測を行い、これにより系全体の走行抵抗値
   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法。