JPH0365629A - 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
ープとの撃合を断ち、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、重量のある車
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される場合が多い。その結果として
、被試験車輌を牽引するロープも当然それ相当の強度を
有するものとなり、その剛性もかなり高いものになって
いる。

しかし、高速度の衝突実験装置に於ける牽引ロープの長
さは、通常ロープの送出とし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
牽引側のロープの長さのみを考えても、数百メートルか
ら千メートルにも達する場合がある。

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、その伸び量は非常に
大きなものとなり、数米にも及ぶ場合がある。しかも、
この伸び量は駆動機のトルク、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、結果として変化し
てしまうこと°になる。

それ故に、Ｏ−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、ロープの
巻取った長さをもって車輌の位置を推定する、あるいは
ロープを巻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
ラムの外径や巻取りピッチが大きくなり、牽引ロープの
方向を変えるためのシープ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
物の経済性を損なうばかりか、巻き取りドラムなどの機
械系の加速慣性量の増大により駆動機出力の大幅な増大
を招く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慣性量を有しているため、
水系は力学的には長大なバネの先に重錘を取付けた様な
ものと考えられ、弾性体（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
の傭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、加速期間中に於いて駆
動機が速度制御を行うており、何れもロープの伸びとい
うものを考慮せず、ロープの巻取量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、ロープの伸び量が変化すれば、当然上記の方
法には判断誤差が生じ、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６２−１２８３３号公報
に開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、電動機と被
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、電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は、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考慮して、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、離脱点に於い
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ｎ
であるので、特に被試験車輌の種類が限定されていない
様な設備に於いては、速度パターンの演算はかなりの余
裕を見込んだ緩やかな定速移行カーブを伴った曲線とせ
ざるを得す、加速走行路長の増大をもたらし、甚だしく
経済性を摘なうものとならざるを１’）ない。

そこで、本発明者は上記のような問題点に鑑み、牽引ロ
ープの巻取りドラムをＮ＊＊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３図で示すような一実施
例を負度に提案した（特開平１−１６５９２５号）。

すなわち、少なくとも被試験車輌Ｃの出発点あるいは出
発点近くの被試験車輌の速度が極く低い点ｔｌ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、ｔｐ２
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極力合致させること
を目的とするものの、上位概念的あるいは前提概念的発
明であって、前述した構成により最適な加速曲線を求め
たからと言って、牽引ロープと被試験車輌との保合を断
ち時点ｔｃまでに必ず自動的に上記目的を達成できる、
または限りなく上記目的に近づけることができると言う
訳ではなかった。

「本考案が解決しようとする問題点」 ■　従来のこの種の運転方法は、先に述べた様に牽引ロ
ープの伸び量が変化し、かつ被試験車輌の速度を目標値
に合わせるべく加速状態より定速度に移行する際に牽引
ロープが振動を始め、これがために実際の車輌の速度と
巻取りドラムの速度とが一致せず、被試験車輌の速度を
精度良く目標値に合わせることが出来ないという欠点が
あった。

■　また先に提案した本発明者の実施例に於いても、被
試験車輌の速度を途中で自動的に目標値に合わせる具体
的な方法を明示していなかった。

そこで、本発明は上記■、■の問題点に鑑み、電動機の
駆動力により回転する巻取りドラムの速度が所定の値に
達した時点に、同時に被試験車輌の速度も所定の値に精
度良く安定させ、よって、被試験車輌を対象物に高精度
の衝突速度で衝突させ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」 本発明の要点は、まず第１に上記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、言い換えれば牽
引ロープ張力の変化時におけるロープの伸縮運動に着目
した所にある。すなわち、牽引ロープを弾性体と考え、
これの伸び量を走行の初期の時点に計測し、この伸び量
をその後の走行用間中に変化させないために、一定量引
力による加速を行うものである。

次に第２の要点として、最終的に車輌の速度を目標値に
合わせるため、たとえば目標速度に近くに達した後は、
制御方法を速度制御に切り替え、精度良く速度を目標値
に合わせ様とするものである。

しかして、本発明の車輌の衝突実験装置の運転方法は、
被試験車輌を牽引する牽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於いて
、まず被試験車輌の重量、衝突目標速度などの試験条件
により前記牽引ロープの所望する牽引力値を設定し、次
に該牽引力値を得ることができるように前記電動機の電
流制御を行ない、一方、走行の初期の時点に牽引ロープ
の特性や伸び量、加速慣性量、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
度移行曲線を設定し、前記電動機の速度が前記定速度移
行曲線上の予め設定されている目標速度付近の値に達（
）だ時に検知回路を有する電気あるいは電子１■路によ
り、電動機の制御が駆動力制御から速度ｉ、Ｉｆ御に出
動的に切り替わるｚ二７とを特徴とする。１ なお、上記の様に速度移行曲線を設定した場合、−窓部
動力を目標εする電ｅ　！ｔ１の制御結果の速度に対し
て、前記定速度移行曲線の速度指令値が下回ると、比較
回路を有する電気あるいは電子回路によｌ′フ、電動機
の制御が駆動力重量、ｉ重量、ｉｌから速度制御に自動
的に切り替わるようにしても良い。

「実施例Ｊ 実施例について図面？参照して説明する。

まず、本発明は牽引ロープの巻取ドラムを電動機で駆殉
し、被試験車輌が所）Ｅの速度に達した時点で牽引ｒコ
ープとの継合を断ち、被試験車輌をその惰行により対象
物に南突さ竹る車輌の衝突実験装置の運転方法を前提ど
・する。

しかして、第′１図６よび第２図は、牽ｉ’）ｊ　１．
：ｌ−プを巻取る巻取リドうム側の電動機の電流ｉ！Ｊ
制御を行い、−窓部・動力にａＬ÷〕被試験被試験中速
２行う方法の「時刻（横輔×）・−電動機及び被試験車
輌速度（縦＠Ｙ）」曲線で、支線Ｖ　ｒｒ＋が電動機１
点線ＶＣが被試験車輌Ｇ速度を１表（）（いる。また、
ｔＣは牽弓ｌロープと被試験車輌Ｃとの係合を断つ時刻
である、さらら゛　横軸く時刻↑）におけるｔｐｌ、ｔ
ｐ２は加速メｔ！１路上の被試験車輌Ｉ〕体あるいは牽
引台１！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Ｉ＄ｉ車輌ＣのＭ撥、衝突目標速度などの
試験条件により牽引Ｏ−プの所望する牽引力値を設定す
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にて加速を開始し、電動機の電流
制御を行ないつつ目標速度へと被試験車輌Ｃを加速させ
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の速度及び電流値が極く低い点（ｔｐｌ点〉と
、立ち上がり曲線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おける点（ｔｐ２）に、被試験
車輌又は牽引台ＩＩ（ドーリ−）等の移動物の通過検出
器を設け、移動物Ｃがｔｒｌ、ｔｌ）２点間を走行する
間のロープの巻取り長さの計測をおない、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
動機が規定の駆動力を出すに至るまでのロープの伸び員
を計測する。そして、この伸び量を変化させない様に、
電動機は一定駆動力で加速を続ける。

一方、走行の初期の時点に牽引ロープの特性や伸び量、
機械系の加速慣性量、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Ｃの定速度移行
曲線Ｖａを演算により設定する。なお、この定速度移行
曲線Ｖａは被試験車輌Ｃの速度を目標速嗜、たとえば１
００Ｆａ／ｈに合わせるために、牽弓１０−ブのバネ定
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。）を予め設定しでａ９　＜ことに
より、加速域に移行する際の本減衰振動系の臨海減衰条
件を求めることにより設定することができる。

しかして、第１図の実施例において１．電動機の速度が
前記定速度移行曲線Ｖａの予め設定されている目標速度
付近Ｖｌの速度値に達した時に検知回路を有する電気あ
るいは電子回路により、電動機の制御が駆動力制御から
速度制御に自動的に切り替わることにより、また第２図
の実施例においては、一定の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
指令値が下回ることになる速度■２に達すると、比較回
路を有する電気あるいは電子回路により、電動機の制御
が駆動力制御から速度￥ＡｗＪに自動的に切り替わるこ
とにより、被試験車輌Ｃの速度が定速度移行曲線Ｖａに
乗るあるいは限りなく近づくと古う具合になる。

なお、ｖｍ′は定速度移行曲線に乗り移らなかったと仮
定した場合の電動機の速度曲線、またｔｌは電動機の速
度が予め設定されている目標速度付近のＩＩ　ｌｉｔ切
り替え速度値に達した時刻、ざらにｔ２は当初の−・ｒ
駆動力を［］棹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；７Ｌ
になる時刻である。

「本発明の効果１ 以１−Ｘｑ′ｊ説明から明らかなよ−）に本発粗にあっ
ては、走行の初期の時点にあ２らかじめ被試験車輌の定
速度移行曲線を設定し、７これを電験機の速度制御目標
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、その速度目標筒を定速度移行曲線に置いて
、電動機のｉｔｉ制御方法を駆動力制御から速度制御に
自動的に切り替えるので、被試験車輌を牽引ロープから
切り離す際に所望する目標値にｍａ良く合わせることが
Ｃきるい

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示す「時刻ｔ（
横軸）〜速度■（縦軸）」曲線に基づく各説明図、第３
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、 ｔｐｌ、ｔｐ２・・・検出時点、 ｔｃ・・・牽引口・−ブと被試ｊｉｌｔ車輌との保合断
つ時刻、 Ｖｍ・・・電動機の速度曲線、 ■ｅ・・・被試験車輌の速度曲線、 ＶＣ・・・定速度移行曲線、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被試験車輌を牽引する牽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於
   いて、まず被試験車輌の重量、衝突目標速度などの試験
   条件により前記牽引ロープの所望する牽引力値を設定し
   、次に該牽引力値を得ることができるように前記電動機
   の電流制御を行ない、一方、走行の初期の時点に牽引ロ
   ープの特性や伸び量、加速慣性量、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
   定速度移行曲線を設定し、前記電動機の速度が前記定速
   度移行曲線上の予め設定されている目標速度付近の値に
   達した時に検知回路を有する電気あるいは電子回路によ
   り、電動機の制御が駆動力制御から速度制御に自動的に
   切り替わることを特徴とする車輌の衝突実験装置の運転
   方法。 ２）被試験車輌を牽引する牽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於
   いて、まず被試験車輌の重量、衝突目標速度などの試験
   条件により前記牽引ロープの所望する牽引力値を設定し
   、次に該牽引力値を得ることができるように前記電動機
   の電流制御を行ない、一方、走行の初期の時点に牽引ロ
   ープの特性や伸び量、加速慣性量、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
   定速度移行曲線を設定し、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、前記定速度移行曲線の速
   度指令値が下回ると、比較回路を有する電気あるいは電
   子回路により、電動機の制御が駆動力制御から速度制御
   に自動的に切り替わることを特徴とする車輌の衝突実験
   装置の運転方法。