JPH09267663A - 車両運行制御装置 - Google Patents

車両運行制御装置

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JPH09267663A
JPH09267663A JP8103913A JP10391396A JPH09267663A JP H09267663 A JPH09267663 A JP H09267663A JP 8103913 A JP8103913 A JP 8103913A JP 10391396 A JP10391396 A JP 10391396A JP H09267663 A JPH09267663 A JP H09267663A
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stress
value
frame
rear axle
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JP8103913A
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Shunei Shibuya
俊英 渋谷
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Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行時に車体を構成する構造物に高負荷が発
生することを防止し、構造物の長寿命化が図れる車両運
行制御装置を提供する。 【解決手段】 車体を構成する構造物であるフレーム
１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリアアク
スル４３等を支持するサスペンション２〜５に加わる圧
力を検出する各圧力センサ２２と、車速検出器３３と、
各圧力センサ２２の圧力検出値に基づいて、上記構造物
の少なくともいずれかに加わる応力を求め、この応力が
所定許容値より大きいときは、減速指令を速度制御手段
へ出力するコントローラ１０と、この減速指令に基づい
て車速検出器３３の検出値が指令された車速に等しくな
るように車速を制御する速度制御手段とを備えている。
コントローラ１０は、求めた応力が所定許容値より大き
いときの走行位置を位置検出手段から入力して記憶し、
この後同じ位置を通過するときは減速指令を出力する。
また、コントローラ１０に他の車両と上記位置データの
送受信を行なう送受信器１４を付設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダンプトラック等
の車両の車体を構成する構造物に加わる応力を軽減する
車両運行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にダンプトラック等の車両が不整地
を走行するとサスペンションやタイヤの変位に不整合が
生じ、車体を構成する構造物（例えば、フレーム、ベッ
セル、フロントアクスル、リアアクスル等）に耐久性を
損なうような過大な負荷がかかることがある。車体を構
成する構造物（以後、単に構造物と呼ぶ）にこのような
過大な負荷が継続してかかると、これらの構造物にスト
レスが蓄積して寿命が予想寿命より早く来てしまうこと
があった。このために、定期的なメンテナンス時に上記
構造物の疲労程度の点検に時間がかかっていた。従来、
このようなメンテナンス時期を管理するために、例えば
フレームに加わる負荷をフレームに直接貼り付けた歪み
ゲージによって検出したり、あるいは車両に装着された
サスペンションの内部圧力を測定して応力を検出したり
してモニタする装置が提案されている。
【０００３】例えば、特公昭６３−６４３５０号公報に
はガス封入式サスペンションの内部圧力を検出するモニ
タ装置が記載されており、以下に図９〜図１１に基づい
て説明する。図９は、同公報のモニタ装置を説明するた
めのフレームの概要を示している。図９に示すように、
車両の前部左右にはフロントアクスル４２、４２が設け
られていて、フロントアクスル４２、４２を介して車輪
６、７が走行自在に装着されている。また、車両の後部
にはリアアクスル４３が設けられていて、リアアクスル
４３を介して車輪８、９が走行自在に装着されている。
フロントアクスル４２、４２はサスペンション２、３を
介してフレーム１の前部に接続され、また、リアアクス
ル４３はサスペンション４、５を介してフレーム１の後
部に接続されている。フレーム１の上部には、後方に傾
斜自在にベッセル４１が装着されている。そして、フレ
ーム１はサスペンション２〜５を介して車輪６〜９によ
って地面に支持されるようになっている。サスペンショ
ン２〜５の各反力Ｆ1 〜Ｆ4 がフレーム１に加わり、こ
の反力によってフレーム１には反力Ｆ1 〜Ｆ4 の所定の
関数式で表される応力σが加わる。各サスペンション２
〜５には、それぞれに加わる圧力を検出する圧力センサ
（図示せず）が装着されている。
【０００４】図１０はフレームに加わる応力の時間的推
移を表す波形例を示し、図１１はフレーム応力発生頻度
限界を表している。車両が路面の状態の悪い、いわゆる
不整地を走行すると、図１０に示した曲線Ｍのような応
力σがフレーム１に加わる。このような応力σに対する
フレーム１の耐疲労特性に基づく管理限界線は、図１１
のフレーム応力発生頻度限界チャートに示した限界線Ｌ
のようになる。同図によると、例えば大きさσ1 の応力
がフレーム１にＮ1 回まで加えられてもフレーム１に異
常は発生しないが、応力σ1 が（Ｎ1 ＋１）回加えられ
るとフレーム１に何らかの異常が発生することを表して
いる。ここで、応力σ1 はフレーム１に加わる応力の平
常値の上限の応力、応力σ3 はフレーム１に加わる応力
の限界値に近い応力、また、応力σ2 は応力σ1 とσ3
との中間値の応力を示す。
【０００５】このような構成のフレーム応力モニタ装置
では、まず半導体センサ（図示せず）によって検出され
たサスペンション２〜５に加わる各圧力が上記所定の関
数式に従って加算され、応力検出信号Ｓσ（図示せず）
が出力される。この応力検出信号は所定のサンプリング
周期時間毎にホールドされ、このホールドされた信号は
所定の大きさの各レベル信号と比較される。このレベル
信号は、例えばそれぞれ、応力の平常値の上限
（σ1 ）、応力の限界値に近い応力（σ3 ）、及び応力
の平常値の上限（σ1 ）と限界値（σ3 ）との中間の応
力値（σ2 ）に対応するレベル値に設定される。そし
て、上記のサンプリング周期時間毎に、応力検出信号Ｓ
σの大きさに対応して、すなわちσ1 ＜σ≦σ2 、σ2
＜σ≦σ3 及びσ＞σ3 の応力範囲に対応して、それぞ
れカウンタ（図示せず）のいずれかが作動する。よっ
て、各カウンタの計数値はそれぞれに対応する応力範囲
の応力がフレーム１に加わった頻度に相当する。さら
に、上記各カウンタの少なくともいずれか一つで計数値
が予め設定された設定値と等しくなると、ランプが点灯
する。このようにして、発生応力の頻度が前述の図１１
の管理限界線Ｌに達したことを検出し、オペレータにフ
レーム１のメンテナンス時期が報知される。なお、上記
のようなモニタ装置により、フレーム１と同様に他の構
造物に対しても、発生応力の頻度に基づいてそれぞれの
メンテナンス時期を報知できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のモニタ装置は、
上述のように、高負荷が発生した場合でもこのことを直
ぐにオペレータに報知するものではなく、発生頻度が所
定の管理限界線Ｌに達したときに初めて、オペレータに
警告として報知している。したがって、高負荷が発生し
た場所を次回通過する際に、従来のモニタ装置ではこの
高負荷の発生を防止するための予防措置等をとることは
できなかった。これを防止するためにはオペレータは自
分でその場所を覚えておく必要があり、もしオペレータ
がその場所を忘れてしまった時や気が付かなかった時
は、再度その場所で高負荷が構造物にかかることを防止
できないという問題がある。また、オペレータにとって
初めて走行する新しい稼働現場のときには、その現場を
実際に走行するまでは路面情報は分からないし、同じ現
場で稼働している他の車両のオペレータにとってもその
地点を走行するまでは高負荷の発生に関する情報は得ら
れないという問題も生じている。このために、高負荷で
の走行頻度が多くなるので、構造物の実際の寿命が期待
寿命よりも短くなってしまい、車両のメンテナンス回数
が多くなる。これによって、保守のためのコストが増大
したり、また車両の稼働率が低下しているので、寿命の
長期化が望まれている。
【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、走行時に車体を構成する構造物に高負荷
が発生することを防止し、構造物の長寿命化が図れる車
両運行制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回動自
在の車輪６〜９と、車輪６〜９を支持するフロントアク
スル４２及びリアアクスル４３と、フロントアクスル４
２及びリアアクスル４３に加わる衝撃を吸収し支持する
サスペンション２〜５と、フロントアクスル４２、リア
アクスル４３及びサスペンション２〜５に支持されるフ
レーム１と、フレーム１の上部に装着されたベッセル４
１とを有する車両の車両運行制御装置において、サスペ
ンション２〜５に加わる圧力を検出する各圧力センサ２
２と、車両の車速を検出する車速検出器３３と、各圧力
センサ２２の圧力検出値に基づいて、車体を構成する構
造物であるフレーム１、ベッセル４１、フロントアクス
ル４２及びリアアクスル４３の少なくともいずれかに加
わる応力を求め、この応力が所定の許容値より大きいと
きは、減速指令を速度制御手段へ出力するコントローラ
１０と、上記減速指令に基づいて、車速検出器３３の検
出値が指令された速度になるようにエンジン燃料噴射
量、変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれかを制
御する速度制御手段とを備えた構成としている。
【０００９】請求項１に記載の発明によると、コントロ
ーラ１０は各サスペンションに加わる圧力に基づいて、
車体を構成する構造物（フレーム１、ベッセル４１、フ
ロントアクスル４２及びリアアクスル４３等）に加わる
応力を演算し、この応力が所定の許容値より大きいとき
は高負荷が上記の構造物にかかったものと判断する。こ
のとき、車速を減速することによって、高負荷がさらに
加わらないようにする。よって、車体を構成する構造物
の寿命の長期化が図れる。
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の車両運行制御装置において、前記コントローラ１０
に、コントローラ１０が求めた前記応力が所定の許容値
より大きいときに警報を発する警報装置１６が付設され
ている。
【００１１】請求項２に記載の発明によると、コントロ
ーラ１０は、高負荷が発生したとき、警報装置によって
オペレータに高負荷発生を知らせる。オペレータは、こ
れによって注意を促されるので減速して走行すべき位置
を認識できると共に、再度この同じ場所を通過するとき
に減速させることができる。よって、車体を構成する構
造物の長寿命化が図れる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、回動自在の車輪
６〜９と、車輪６〜９を支持するフロントアクスル４２
及びリアアクスル４３と、フロントアクスル４２及びリ
アアクスル４３に加わる衝撃を吸収し支持するサスペン
ション２〜５と、フロントアクスル４２、リアアクスル
４３及びサスペンション２〜５に支持されるフレーム１
と、フレーム１の上部に装着されたベッセル４１とを有
する車両の車両運行制御装置において、サスペンション
２〜５に加わる圧力を検出する各圧力センサ２２と、車
両の車速を検出する車速検出器３３と、車両の位置を検
出する位置検出手段と、各圧力センサ２２の圧力検出値
に基づいて、車体を構成する構造物であるフレーム１、
ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリアアクスル
４３の少なくともいずれかに加わる応力を求め、この応
力が所定の許容値より大きいときは、このときの車両走
行位置を上記位置検出手段から入力して記憶し、この後
この記憶した位置を通過するときは減速指令を速度制御
手段へ出力するコントローラ１０と、上記減速指令に基
づいて、車速検出器３３の検出値が指令された速度にな
るようにエンジン燃料噴射量、変速機及びブレーキ装置
の少なくともいずれかを制御する速度制御手段とを備え
た構成としている。
【００１３】請求項３に記載の発明によると、コントロ
ーラ１０は、高負荷が発生したときの走行位置を位置検
出手段から入力して記憶し、再度この同じ位置を通過す
るときに車両を所定車速以下に減速させる。これによっ
て、オペレータが上記高負荷発生位置を忘れた場合や減
速せずに走行しようとした場合でも、確実に車両を減速
させることができる。よって、車両の高負荷の発生頻度
を確実に軽減できるので、車体を構成する構造物の長寿
命化が図れる。
【００１４】請求項４に記載の発明は、回動自在の車輪
６〜９と、車輪６〜９を支持するフロントアクスル４２
及びリアアクスル４３と、フロントアクスル４２及びリ
アアクスル４３に加わる衝撃を吸収し支持するサスペン
ション２〜５と、フロントアクスル４２、リアアクスル
４３及びサスペンション２〜５に支持されるフレーム１
と、フレーム１の上部に装着されたベッセル４１とを有
する車両の車両運行制御装置において、サスペンション
２〜５に加わる圧力を検出する各圧力センサ２２と、車
両の車速を検出する車速検出器３３と、車両の位置を検
出する位置検出手段と、他の車両との位置データの送受
信を行なう送受信器１４と、各圧力センサ２２の圧力検
出値に基づいて、車体を構成する構造物であるフレーム
１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリアアク
スル４３の少なくともいずれかに加わる応力を求め、こ
の応力が所定の許容値より大きいときは、このときの車
両走行位置を上記位置検出手段から入力して記憶し、こ
の記憶した位置を送受信器１４を介して他の車両に送信
すると共に、他の車両が記憶した位置を送受信器１４を
介して受信して記憶し、この後これらの記憶した位置を
通過するときは減速指令を速度制御手段へ出力するコン
トローラ１０と、上記減速指令に基づいて、車速検出器
３３の検出値が指令された速度になるようにエンジン燃
料噴射量、変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれ
かを制御する速度制御手段とを備えた構成としている。
【００１５】請求項４に記載の発明によると、コントロ
ーラ１０は、高負荷が発生したときの走行位置を位置検
出手段から入力して記憶すると共に、この位置情報を他
の車両に送信する。また、他の車両で検出された高負荷
発生位置が送受信器を介して受信され、この位置が記憶
される。そしてコントローラ１０は、自車両及び他車両
で検出されたこの高負荷発生位置を再度通過するときに
車両を減速させる。これによって、オペレータにとって
初めてのコースを走行する場合でも、高負荷発生位置を
通過したことがない他の車両が走行する場合でも、確実
に車両を減速させることができる。この結果、高負荷の
発生頻度を確実に軽減できるので、車体を構成する構造
物の長寿命化が図れる。
【００１６】請求項５に記載の発明は、回動自在の車輪
６〜９と、車輪６〜９を支持するフロントアクスル４２
及びリアアクスル４３と、フロントアクスル４２及びリ
アアクスル４３に加わる衝撃を吸収し支持するサスペン
ション２〜５と、フロントアクスル４２、リアアクスル
４３及びサスペンション２〜５に支持されるフレーム１
と、フレーム１の上部に装着されたベッセル４１とを有
する車両の車両運行制御装置において、サスペンション
２〜５に加わる圧力を検出する各圧力センサ２２と、車
両の車速を検出する車速検出器３３と、各圧力センサ２
２の圧力検出値に基づいて、所定周期時間毎に、車体を
構成する構造物であるフレーム１、ベッセル４１、フロ
ントアクスル４２及びリアアクスル４３の少なくともい
ずれかに加わる応力を求め、この応力が所定の各応力範
囲のどの範囲に入っているかを判定して該当する応力範
囲に相当する頻度値を更新し、各応力範囲の代表応力値
とこれに対応する頻度値との積を各応力範囲毎に求めて
これらの積の全応力範囲の和を被害量とし、この被害量
に基づいて算出した負荷倍率（基準負荷に対する）が所
定の許容値以上になったときは、減速指令を速度制御手
段へ出力するコントローラ１０と、上記減速指令に基づ
いて、車速検出器３３の検出値が指令された速度になる
ようにエンジン燃料噴射量、変速機及びブレーキ装置の
少なくともいずれかを制御する速度制御手段とを備えた
構成としている。
【００１７】請求項５に記載の発明によると、コントロ
ーラ１０は、サスペンションの各圧力センサの圧力検出
値に基づいて車体を構成する構造物（フレーム１、ベッ
セル４１、フロントアクスル４２及びリアアクスル４３
等）に加わる応力を求め、この応力値に該当する所定の
各応力範囲に対応して記憶された発生頻度を更新し、各
応力範囲の代表応力値と対応する発生回数との積を各応
力範囲毎に求めてこれらの積の和を被害量とする。この
被害量は上記構造物に加わった負荷の大きさを表してお
り、これが所定許容値より大きくなったときは期待寿命
より早く寿命が来てしまう可能性があることを示してい
る。したがって、このようなときには、車速を走行コー
スの規定速度よりも減速して走行させる。これにより、
寿命を期待寿命に戻すことができるので、構造物の長寿
命化が図れる。
【００１８】請求項６に記載の発明は、回動自在の車輪
６〜９と、車輪６〜９を支持するフロントアクスル４２
及びリアアクスル４３と、フロントアクスル４２及びリ
アアクスル４３に加わる衝撃を吸収し支持するサスペン
ション２〜５と、フロントアクスル４２、リアアクスル
４３及びサスペンション２〜５に支持されるフレーム１
と、フレーム１の上部に装着されたベッセル４１とを有
する車両の車両運行制御装置において、サスペンション
２〜５に加わる圧力を検出する各圧力センサ２２と、積
載完了信号が入力されたとき、積載重量が許容積載重量
値に達したことを積込機側に報知する積載完了報知手段
２３と、各圧力センサ２２の圧力検出値に基づいて、所
定周期時間毎に、車体を構成する構造物であるフレーム
１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリアアク
スル４３の少なくともいずれかに加わる応力を求め、こ
の応力が所定の各応力範囲のどの範囲に入っているかを
判定して該当する応力範囲に相当する頻度値を更新し、
各応力範囲の代表応力値とこれに対応する頻度値との積
を各応力範囲毎に求めてこれらの積の全応力範囲の和を
被害量とし、この被害量に基づいて算出した負荷倍率
（基準負荷に対する）が所定の許容値以上になったとき
は積み荷の許容積載重量値を減少し、かつ次回積載時に
各圧力センサ２２の圧力検出値に基づいて求めた積載重
量が上記許容積載重量値に達したときに積載完了報知手
段２３に上記積載完了信号を出力するコントローラ１０
とを備えた構成としている。
【００１９】請求項６に記載の発明によると、請求項５
と同様にして、コントローラ１０は車体を構成する構造
物に加わる応力と、その応力値が入っている所定の各応
力範囲に対応した発生頻度とに基づいて被害量を求めて
記憶する。この被害量が所定許容値より大きくなったと
きは、期待寿命より早く寿命が来る可能性があるので、
積み荷の許容積載重量値を減少する。そして、次回積載
時に各圧力センサの圧力検出値に基づいて求めた積載重
量がこの許容積載重量値に達したとき、積載完了報知手
段２３によって積込機側に積込完了を報知する。このと
き、上記のように許容積載重量値を減少しているので実
際の積載重量値は通常値より軽減されたことになり、よ
って上記構造物に加わる応力が小さくなる。この結果、
寿命を期待寿命に戻すことができるので、構造物の長寿
命化が図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態での
説明では、車体を構成する構造物（例えば、フレーム
１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリアアク
スル４３等）の中でフレーム１に対する負荷に基づいて
車両運行制御を行なう例を示している。しかしながら、
本発明の主旨はこれに限定されるものではなく、他の構
造物の少なくともいずれかに対する負荷に基づいて車両
運行制御を行なうことが可能である。
【００２１】図１〜図６は第一実施形態を表しており、
図１はそのハード構成ブロック図である。主要部のコン
トローラ１０は、モニタシステムコントローラ１１と積
載量表示コントロー２１とからなり、例えばマイクロコ
ンピュータ等を中心にしたコンピュータシステムで構成
されている。積載量表示コントロー２１には、圧力セン
サ２２及び積載完了報知手段２３が接続されている。図
９と同様にダンプトラック等の車両のフレーム１と前輪
６、７及び後輪８、９との間にはサスペンション２〜５
が配設されており、各サスペンション２〜５に圧力セン
サ２２が装着されている。サスペンション２〜５は窒素
ガス等の気体が封入されたガス封入式サスペンションで
あり、強度調整等のためにエア抜きバルブが形成されて
いる。各圧力センサ２２はそれぞれサスペンション２〜
５に加わる圧力を検出する半導体圧力センサで、サスペ
ンション２〜５の上記エア抜きバルブに圧力センサ２２
の感圧部が配設されている。なお、圧力センサ２２は半
導体圧力センサに限定するものではなく、他の圧力セン
サでも構成できる
【００２２】積載量表示コントロー２１は、圧力センサ
２２の検出信号に基づいて車両の空車（積み荷無し）及
び積車（積み荷有り）の判定や、積み荷の積載重量値の
算出処理を行なう。例えば、空車時の圧力センサ２２の
出力値を記憶しておき、この記憶値と圧力センサ２２の
検出値との差に基づいて、空車／積車の判定、及び積載
重量値の算出を行うことができる。これらの判定結果、
積載重量値及び各圧力センサ２２の検出値はモニタシス
テムコントローラ１１へ出力される。また、積載量表示
コントロー２１は上記算出した積載重量値が許容積載重
量値に達したときに積載完了信号を積載完了報知手段２
３に出力してて積込機側に報知する。積載完了報知手段
２３は、例えばホーンやランプ表示器、又は無線送信装
置等で構成される。
【００２３】位置検出手段の一例として、走行距離計１
２及び位置検出器１３が設けられている。走行距離計１
２は車両の走行距離を検出し、この距離検出値を出力す
る。走行距離は、例えば駆動軸（後輪）の回転数をパル
スジェネレータで検出してこの検出したパルス数から算
出される。位置検出器１３は車両の走行路面全体を表し
ている走行座標系ｘ−ｙにおける車両現在位置を検出す
るものであり、例えば、ＧＰＳシステムのような絶対座
標で検出するものや、車両の走行方向と走行距離とに基
づいて基準位置からの相対位置として検出するもの等で
構成される。位置検出器１３のみによって所定時間毎に
検出するようにしてもよいが、位置精度を上げるために
検出時間間隔を短くするとコントローラ１０に演算処理
負荷がかかるので、走行距離計１２による検出を併用す
るようにしている。モニタシステムコントローラ１１
は、積載量表示コントロー２１から入力した各圧力セン
サ２２の検出値に基づいてフレーム１に加わる応力を算
出して所定の判断処理をおこなう。また、位置検出器１
３からの位置座標データ、及び走行距離計１２からの距
離検出値を入力して所定の演算処理を行なう。そして、
この判断及び演算結果に基づいて、モニタシステムコン
トローラ１１はエンジンコントローラ３１に速度指令を
出力して車速を制御したり、また、位置座標データを他
の車両と送受信したりしている。
【００２４】送受信器１４は、モニタシステムコントロ
ーラ１１からの指令により、他の車両との位置座標デー
タ等の無線送受信を行なう。また、記憶装置１５はモニ
タシステムコントローラ１１が算出した上記応力値に基
づいてフレーム１の各応力範囲に対する累積頻度分布を
記憶する。記憶装置１５は不揮発性メモリで構成され、
例えばバッテリーバックアップされたＣ−ＭＯＳメモリ
や、フラッシュメモリ、ハードディスク装置等で構成さ
れる。さらに、警報装置１６はモニタシステムコントロ
ーラ１１の指令に基づいてオペレータに警報を発するも
のであり、例えばブザー等で構成される。なお、警報装
置１６はこれに限るものではなく、オペレータの注意を
喚起できるようなランプ表示器、メッセージ表示器等で
あっても、これらを組み合わせて構成してもよい。
【００２５】エンジンコントローラ３１は、車両の速度
制御手段の一つであって、モニタシステムコントローラ
１１の速度指令に基づいてエンジン回転数を制御する。
すなわち、エンジンコントローラ３１は速度指令値と車
速検出器３３の車速検出値との偏差が小さくなるよう
に、燃料噴射装置３２を制御しており、減速指令が指令
されたときはこの速度指令値に基づいて燃料噴射装置３
２に制御指令を出力する。また、燃料噴射装置３２はこ
の制御指令値に基づいてエンジン燃料噴射量を制御して
エンジン回転数を制御している。車速検出器３３は車速
を検出しており、例えば駆動軸の単位時間当たりの回転
数をパルスジェネレータ等で検出することにより車速が
検出される。なお、速度制御手段としてはエンジンコン
トローラ３１に限定するものでなく、例えば変速機を制
御する変速機制御装置、ブレーキを制御するブレーキ制
御装置、及びエンジンコントローラ３１の少なくともい
ずれか一つを制御するようにしてもよい。
【００２６】図２は本実施形態に係わるフレーム１に加
わる応力の解析モデルを表しており、ここでＦ1 〜Ｆ4
は各圧力センサ２２により検出された圧力値から求めら
れた荷重を示している。このとき、各荷重によりフレー
ム１に加わる応力は次のような数式で表される。
【数１】 Ｔ＝Ｋ1 ｛Ｌ1 （Ｆ1 −Ｆ2 ）−Ｌ2 （Ｆ3 −Ｆ4 ）｝
【数２】 Ｗ＝Ｋ2 ｛Ｌ1 （Ｆ1 −Ｆ2 ）＋Ｌ2 （Ｆ3 −Ｆ4 ）｝
【数３】 Ｕ＝Ｋ3 ×Ｌ3 ｛（Ｆ1 ＋Ｆ2 ）−（Ｆ3 ＋Ｆ4 ）｝ ここで、各係数Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 はサスペンション２、
３間、サスペンション４、５間、及びサスペンション
２、４間のフレーム１の距離を表し、また各係数Ｋ1 、
Ｋ2 、Ｋ3 はフレーム１の構造及び材質等から定まる定
数である。応力Ｔ、Ｗ、Ｕは、それぞれ捩じり時（フレ
ーム１の左右方向の揺れの位相が前後で異なる）、ロー
ル時（フレーム１の左右方向の揺れの位相が前後で同
一）、及び曲げ時（フレーム１の前後方向の揺れ）に発
生する応力に相当している。
【００２７】図３は実際に測定される応力Ｔ、Ｗ、Ｕの
波形例を示し、図４は応力波形を時系列的にサンプリン
グしたときの頻度分布を示している。モニタシステムコ
ントローラ１１は、所定周期時間Δｔ0 毎に積載量表示
コントロー２１から各圧力センサ２２の検出値を入力
し、この圧力検出値に基づいて上記数式１〜３によりフ
レーム１に加わる各応力Ｔ、Ｗ、Ｕを算出する。この算
出された各応力値は、所定時間Δｔ0 毎のサンプリング
応力値σに相当している。このサンプリング応力値σを
時系列的にプロットすると、図３のような波形となる。
一方、応力値の測定範囲には図４のように所定間隔毎に
区切ったいくつかの応力範囲が設定されていて、各応力
範囲に対応してその範囲内の応力が発生した頻度値Ｎが
記憶されるようになっている。モニタシステムコントロ
ーラ１１は、各応力Ｔ、Ｗ、Ｕ毎にそのサンプリング値
σが各応力範囲の内のどこに入っているかを判定し、該
当する範囲に対応する上記頻度値を計測の度に計数して
行く。
【００２８】なお、上記の頻度分布を求める処理は、実
際には次のようにして行われている。所定周期時間Δｔ
0 毎に応力値が算出され、この応力値が順次時系列的に
記憶装置１５の所定記憶エリア内に記憶される。そし
て、所定時間Δｔ1 （＞Δｔ0）の間にこの記憶値が蓄
積されたら、この時間Δｔ1 間の蓄積された応力データ
（これは、応力波形値に相当する）に対して、いわゆる
統計的解析手法の一つであるレインフロー頻度解析を行
なう。このレインフロー頻度解析によって、時間Δｔ1
間に検出された応力に対する頻度分布が求められる。
【００２９】図４のような各応力値の頻度分布に対し
て、次のような数式４で表される被害量Ｄを定義する。
【数４】 ここで、σi は各応力範囲の代表値であり、ｎi はσi
に対応する応力範囲の頻度値である。また、ｍはフレー
ム１の構造によって定まる係数であり、Ｍは応力範囲の
区分数である。被害量Ｄの演算精度が上がるのでＭの区
分数は大きい方が好ましいが、コンピュータの演算能力
との関係で決定される。この被害量Ｄは、フレーム１に
加わった所定時間Δｔ1 間の応力の累積値に相当してい
る。そして、次の数式５によって被害量Ｄから等価負荷
Ｆeqを求め、さらに数式６によってこの等価負荷Ｆeqの
基準負荷Ｆ0 に対する負荷倍率Ｓを求める。この負荷倍
率Ｓに基づいてフレーム１の寿命推定を行っている。
【数５】Ｆeq＝（Ｄ／Ｎ0 ）1/m
【数６】Ｓ ＝Ｆeq／Ｆ0 ここで、Ｆ0 は予め予想される使われ方における期待寿
命が無限大となるときの基準負荷であり、フレーム１の
構造及び材料等によって定まる定数である。また、Ｎ0
は、予め予想される使われ方における期待寿命を満足す
る上記基準負荷Ｆ0 が所定時間Δｔ1 当たりに発生する
基準発生回数であり、これは経験的に求められる。した
がって、等価負荷Ｆeqが所定時間Δｔ1 当たりにＮ0 回
だけ発生したときに被害量Ｄが加わったことと等価であ
るとみなしている。そして、基準負荷Ｆ0 に対して所定
倍以上の大きさの等価負荷Ｆeqが継続してフレーム１に
加わっているときは、上記の期待寿命よりも早く寿命が
来ることが予想される。すなわち、上記の負荷倍率Ｓが
所定値以上の状態は、期待寿命を全うできない可能性が
あると判断する。以上の処理は、各応力Ｔ、Ｗ、Ｕに対
して行われる。
【００３０】次に、図５及び図６に示される本実施形態
のフローチャートに基づいて作用を説明する。以下のフ
ローチャートは、コントローラ１０の処理内容を表して
いる。なお、各ステップ番号はＳを付して表している。
他の車両から、車速制限対象区間の情報を受信する（Ｓ
１）。ここで、車速制限対象区間とは、高負荷が発生し
た位置とこの位置から所定距離離れた手前の位置との間
を指している。次に、位置検出器１３から入力した位置
データ及び走行距離計１２から入力した走行距離データ
に基づいて車両の現在位置を算出し、現在位置が車速制
限対象区間内か否かを判断する（Ｓ２）。そして、車速
制限区間内でないときは、サスペンション２〜５の各ガ
ス圧力値と積載重量値とに基づいて、現在フレーム１に
かかっている応力を算出する（Ｓ１１）。算出した応力
が許容値以下か否かを判断し（Ｓ１２）、以下でないと
きは警報装置１６に警報指令を出力して高負荷が発生し
たことをオペレータに知らせる（Ｓ１３）。そして、高
負荷が発生した時の応力値、車速値、積載重量値、空車
／積車の区別情報、及びコース位置を記憶装置１５に記
憶すると同時に、この位置を含む所定区間を車速制限対
象区間として記憶し、この区間の車速設定値を１ランク
下げる。（Ｓ１４）。さらに、これらの車速制限対象区
間に関する情報を送受信器１４を介して他の車両へ送信
し（Ｓ１５）、次にＳ１６に進む。また、Ｓ１２で算出
した応力が許容値以下のときはＳ１６に進む。
【００３１】Ｓ１６では、応力の頻度分布において、Ｓ
１１で算出した応力値に該当する応力範囲を決定する。
そして、該当する応力範囲に対応した頻度値に１だけ加
算して頻度分布を更新する（Ｓ１７）。ここでのＳ１６
及びＳ１７における処理は、前述のようにレインフロー
頻度解析によって所定時間Δｔ1 内での頻度分布が求め
られ、更新される。次に、更新した頻度分布に対して前
述の数式４〜６に基づいて現時点での被害量Ｄ、等価負
荷Ｆeq、及び負荷倍率Ｓを算出し、この負荷倍率Ｓが所
定の許容値以内か否かを判断する（Ｓ１８）。許容値以
内のときは、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。許容値以内
でないときは、警報装置１６に警報指令を出力し、予想
される使われ方における期待寿命よりも早く寿命が来る
可能性があることをオペレータに知らせる（Ｓ１９）。
そして、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。
【００３２】Ｓ２で車速制限区間内のときは、現在の空
車／積車の条件が高負荷発生時の条件と同じか否かを判
定する（Ｓ３）。同じ条件のときは、車速を制限するた
めに、実際の車速値が設定車速値以下か否かを判断し
（Ｓ２１）、設定車速値以下でないときは警報装置１６
に警報指令を出力して設定車速値以下に減速するように
オペレータを促す（Ｓ２６）。そして、所定時間の間に
実際の走行車速値が設定車速値以下に減速されたか否か
監視し（Ｓ２７）、減速されてないときはエンジンコン
トローラ３１に減速指令を出力して強制的に車両を減速
させる（Ｓ２８）。次に、前記Ｓ１１の処理に進み、以
後処理を繰り返す。また、Ｓ２７で設定車速値以下にな
ったときはＳ１１に進み、以後処理を繰り返す。
【００３３】Ｓ２１において設定車速値以下のときは、
車速制限対象区間を通過した後、高負荷が発生した位置
を走行した際の今回の応力は許容値以下か否かを判断し
（Ｓ２２）、以下でないときは設定車速値が未だ充分に
下げられてないので、設定車速値を１ランク下げる（Ｓ
２３）。このようにして、発生応力が許容値以下になる
ように速度制限しているので、被害量を稼働時間に対す
る所定許容値以下に徐々に減少させるようになる。次
に、前記Ｓ１１の処理に進み、以後処理を繰り返す。ま
たＳ２２で、前回の応力以下のときは設定車速値と実際
の走行車速値との差が規定値以下か否かを判断し（Ｓ２
４）、規定値以下のときは、設定車速値を１ランク上げ
る（Ｓ２５）。これは、実際の走行車速値が設定車速値
に接近していて、かつ発生応力が小さい場合には、以前
に高負荷が発生したときの路面の凸凹状態が補修された
ものと判断し、設定車速値を元の規定値に戻せる可能性
があるので徐々に増速するものである。なお、Ｓ２４で
車速差が規定値より大きいときは路面の凸凹状態が補修
されてないとみなし、Ｓ１１の処理に進み、以後処理を
繰り返す。
【００３４】また、Ｓ３において現在の空車／積車の条
件が高負荷発生時の条件と同じでないときは、現在空車
か否かを判断し（Ｓ４）、空車でないときは車速を制限
するためにＳ２１に進んで、前述のＳ２１以降の処理を
行なう。Ｓ４で、空車のときはＳ１１の処理に進み、以
後処理を繰り返す。
【００３５】なお、Ｓ１８において負荷倍率Ｓが所定の
許容値以内でないとき、Ｓ１９では許容積載重量を規定
値より小さい所定値に下げるようにしてもよい。このと
きは、次回の積載時に積載重量がこの軽減された許容積
載重量に達したら、コントローラ１０は積載完了信号を
積載完了報知手段２３に出力する。よって、積載重量を
通常値より小さくでき、発生する応力を前回発生値より
小さくすることができる。また、Ｓ１８において負荷倍
率Ｓが所定の許容値以下に戻ったら許容積載量を元の規
定値に戻すようにする。この結果、被害量が常に稼働時
間に対して許容値レベルになるように、すなわちフレー
ム１に加わる負荷が所定の期待寿命を全うできるような
負荷になるように、発生応力の大きさを抑えることが可
能となる。
【００３６】このように、走行中に許容値より大きな応
力が発生したときは、オペレータに注意を促すと共に、
その時の応力値、車速値、積載重量値、空車／積車の区
別情報、及びコース位置を記憶する。さらに、他の車両
にも同じ情報を送信すると共に、他の車両が持っている
同様な情報を受信する。そして、この情報を基にして、
次回同じ場所を通過するときには応力が許容値以下にな
るように、オペレータに減速して通過するように促すと
共に、減速されない場合は強制的に減速して走行する。
したがって、その場所を初めて通過する他の車両も応力
が許容値以下になるように減速して走行できる。これに
よって、高負荷がフレームに継続して加わることが防止
される。また、上記の記憶した応力値に基づいて応力頻
度分布を順次更新して行き、この応力頻度分布によって
各時点でのフレームに加わった被害量、等価負荷及び負
荷倍率を演算している。そして、この負荷倍率から予測
される寿命が所定の期待寿命よりも短くなると判断され
る場合は、オペレータに警告を発して車速を減速させた
り、また積載量を軽減して車両を走行させるようにす
る。これによって、フレームの被害量を許容値以下に減
少でき、フレームの期待寿命を全うできるような寿命の
長期化が図れる。
【００３７】なお、これまでの説明と同様に、フレーム
１に限定されずに車体を構成する構造物（例えば、フレ
ーム１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及びリア
アクスル４３等）の少なくともいずれかに対して、被害
量を軽減するように走行してそれぞれの期待寿命を全う
させることが可能となる。このとき、荷重により上記構
造物に加わる応力は前述の
【数１】、
【数２】及び
【数３】と同様の数式で表される。ここで、各係数Ｋ1
、Ｋ2 、Ｋ3 は構造物（フレーム１、ベッセル４１、
フロントアクスル４２及びリアアクスル４３等）の構造
及び材質等から定まる定数である。
【００３８】次に、図７及び図８に基づいて第二実施形
態を説明する。本実施形態は、高負荷発生が検出された
らその車両をその場で直ぐに減速させる例を示してお
り、このハード構成ブロック図は図７で示される。ここ
では、第一実施形態の図１と同じ構成には同一符号を付
しているが、同図でも分かるように図１の中の必要な一
部のものだけで構成されている。
【００３９】図８に処理フローチャートを示しており、
以下同フローチャートに従って説明する。積載量表示コ
ントロー２１から入力したサスペンション２〜５の各ガ
ス圧力値と積載重量値とに基づいて、被害量及び現在の
フレーム１にかかっている応力を算出する（Ｓ４１）。
そして、算出した応力が許容値以下か否かを判断し（Ｓ
４２）、以下のときはＳ４１に戻って処理を繰り返し、
以下でないときは警報装置１６に警報指令を出力して高
負荷が発生したことを知らせ、規定車速値以下に減速す
るようにオペレータを促す（Ｓ４３）。次に、エンジン
コントローラ３１に減速指令を出力して強制的に車両を
減速させ（Ｓ４４）、この後所定時間経過したら減速指
令を解除して元の規定車速値に戻す（Ｓ４５）。そし
て、Ｓ４１に戻って処理を繰り返す。
【００４０】このように、走行中に許容値より大きな応
力が発生したときは、規定車速値以下に減速するように
オペレータを促すと共に、強制的に車速を減速するの
で、高負荷がフレームに連続して加わることが防止され
る。よって、フレームの被害量を減少でき、フレームの
長寿命化が図れる。なお、本実施形態でも同様に、フレ
ーム１に限定されずに車体を構成する構造物（例えば、
フレーム１、ベッセル４１、フロントアクスル４２及び
リアアクスル４３等）の少なくともいずれかに対しても
被害量を減少でき、それぞれの寿命の長期化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第一実施形態のハード構成ブロ
ック図である。
【図２】本発明のフレームに加わる応力の解析モデルで
ある。
【図３】フレームに加わる応力の波形例を示す。
【図４】フレームに加わる応力の発生頻度分布を示す。
【図５】第一実施形態の処理フローチャート例（前半）
を表す。
【図６】第一実施形態の処理フローチャート例（後半）
を表す。
【図７】本発明に係わる第二実施形態のハード構成ブロ
ック図である。
【図８】第二実施形態の処理フローチャートを表す。
【図９】作業車両のフレームの概要を表す斜視図であ
る。
【図１０】従来技術を説明するフレームに加わる応力の
波形例を示す。
【図１１】従来技術を説明するフレーム応力発生頻度限
界を示す管理図である。
【符号の説明】
１…車体、２〜５…サスペンション、１０…コントロー
ラ、１１…モニタシステムコントローラ、１２…走行距
離計、１３…位置検出器、１４…送受信器、１５…記憶
装置、１６…警報装置、２１…積載量表示コントロー
ラ、２２…圧力センサ、２３…積載完了報知手段、３１
…エンジンコントローラ、３２…燃料噴射装置、３３…
車速検出器、４１…ベッセル、４２…フロントアクス
ル、４３…リアアクスル。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回動自在の車輪(6) 〜(9) と、車輪(6)
    〜(9) を支持するフロントアクスル(42)及びリアアクス
    ル(43)と、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(43)
    に加わる衝撃を吸収し支持するサスペンション(2) 〜
    (5) と、フロントアクスル(42)、リアアクスル(43)及び
    サスペンション(2) 〜(5) に支持されるフレーム(1)
    と、フレーム(1) の上部に装着されたベッセル(41)とを
    有する車両の車両運行制御装置において、 サスペンション(2) 〜(5) に加わる圧力を検出する各圧
    力センサ(22)と、 車両の車速を検出する車速検出器(33)と、 各圧力センサ(22)の圧力検出値に基づいて、車体を構成
    する構造物であるフレーム(1) 、ベッセル(41)、フロン
    トアクスル(42)及びリアアクスル(43)の少なくともいず
    れかに加わる応力を求め、この応力が所定の許容値より
    大きいときは、減速指令を速度制御手段へ出力するコン
    トローラ(10)と、 上記減速指令に基づいて、車速検出器(33)の検出値が指
    令された速度に等しくなるようにエンジン燃料噴射量、
    変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれかを制御す
    る速度制御手段とを備えたことを特徴とする車両運行制
    御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両運行制御装置にお
    いて、前記コントローラ(10)に、コントローラ(10)が求
    めた前記応力が所定の許容値より大きいときに警報を発
    する警報装置(16)が付設されたことを特徴とする車両運
    行制御装置。
  3. 【請求項３】 回動自在の車輪(6) 〜(9) と、車輪(6)
    〜(9) を支持するフロントアクスル(42)及びリアアクス
    ル(43)と、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(43)
    に加わる衝撃を吸収し支持するサスペンション(2) 〜
    (5) と、フロントアクスル(42)、リアアクスル(43)及び
    サスペンション(2) 〜(5) に支持されるフレーム(1)
    と、フレーム(1) の上部に装着されたベッセル(41)とを
    有する車両の車両運行制御装置において、 サスペンション(2) 〜(5) に加わる圧力を検出する各圧
    力センサ(22)と、 車両の車速を検出する車速検出器(33)と、 車両の位置を検出する位置検出手段と、各圧力センサ(2
    2)の圧力検出値に基づいて、車体を構成する構造物であ
    るフレーム(1) 、ベッセル(41)、フロントアクスル(42)
    及びリアアクスル(43)の少なくともいずれかに加わる応
    力を求め、この応力が所定の許容値より大きいときは、
    このときの車両走行位置を上記位置検出手段から入力し
    て記憶し、この後この記憶した位置を通過するときは減
    速指令を速度制御手段へ出力するコントローラ(10)と、 上記減速指令に基づいて、車速検出器(33)の検出値が指
    令された速度に等しくなるようにエンジン燃料噴射量、
    変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれかを制御す
    る速度制御手段とを備えたことを特徴とする車両運行制
    御装置。
  4. 【請求項４】 回動自在の車輪(6) 〜(9) と、車輪(6)
    〜(9) を支持するフロントアクスル(42)及びリアアクス
    ル(43)と、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(43)
    に加わる衝撃を吸収し支持するサスペンション(2) 〜
    (5) と、フロントアクスル(42)、リアアクスル(43)及び
    サスペンション(2) 〜(5) に支持されるフレーム(1)
    と、フレーム(1) の上部に装着されたベッセル(41)とを
    有する車両の車両運行制御装置において、 サスペンション(2) 〜(5) に加わる圧力を検出する各圧
    力センサ(22)と、 車両の車速を検出する車速検出器(33)と、 車両の位置を検出する位置検出手段と、 他の車両との位置データの送受信を行なう送受信器(14)
    と、 各圧力センサ(22)の圧力検出値に基づいて、車体を構成
    する構造物であるフレーム(1) 、ベッセル(41)、フロン
    トアクスル(42)及びリアアクスル(43)の少なくともいず
    れかに加わる応力を求め、この応力が所定の許容値より
    大きいときは、このときの車両走行位置を上記位置検出
    手段から入力して記憶し、この記憶した位置を送受信器
    (14)を介して他の車両に送信すると共に、他の車両が記
    憶した位置を送受信器(14)を介して受信して記憶し、こ
    の後これらの記憶した位置を通過するときは減速指令を
    速度制御手段へ出力するコントローラ(10)と、 上記減速指令に基づいて、車速検出器(33)の検出値が指
    令された速度に等しくなるようにエンジン燃料噴射量、
    変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれかを制御す
    る速度制御手段とを備えたことを特徴とする車両運行制
    御装置。
  5. 【請求項５】 回動自在の車輪(6) 〜(9) と、車輪(6)
    〜(9) を支持するフロントアクスル(42)及びリアアクス
    ル(43)と、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(43)
    に加わる衝撃を吸収し支持するサスペンション(2) 〜
    (5) と、フロントアクスル(42)、リアアクスル(43)及び
    サスペンション(2) 〜(5) に支持されるフレーム(1)
    と、フレーム(1) の上部に装着されたベッセル(41)とを
    有する車両の車両運行制御装置において、 サスペンション(2) 〜(5) に加わる圧力を検出する各圧
    力センサ(22)と、 車両の車速を検出する車速検出器(33)と、 各圧力センサ(22)の圧力検出値に基づいて、所定周期時
    間毎に、車体を構成する構造物であるフレーム(1) 、ベ
    ッセル(41)、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(4
    3)の少なくともいずれかに加わる応力を求め、この応力
    が所定の各応力範囲のどの範囲に入っているかを判定し
    て該当する応力範囲に相当する頻度値を更新し、各応力
    範囲の代表応力値とこれに対応する頻度値との積を各応
    力範囲毎に求めてこれらの積の全応力範囲の和を被害量
    とし、この被害量に基づいて算出した負荷倍率（基準負
    荷に対する）が所定の許容値以上になったときは、減速
    指令を速度制御手段へ出力するコントローラ(10)と、 上記減速指令に基づいて、車速検出器(33)の検出値が指
    令された速度に等しくなるようにエンジン燃料噴射量、
    変速機及びブレーキ装置の少なくともいずれかを制御す
    る速度制御手段とを備えたことを特徴とする車両運行制
    御装置。
  6. 【請求項６】 回動自在の車輪(6) 〜(9) と、車輪(6)
    〜(9) を支持するフロントアクスル(42)及びリアアクス
    ル(43)と、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(43)
    に加わる衝撃を吸収し支持するサスペンション(2) 〜
    (5) と、フロントアクスル(42)、リアアクスル(43)及び
    サスペンション(2) 〜(5) に支持されるフレーム(1)
    と、フレーム(1) の上部に装着されたベッセル(41)とを
    有する車両の車両運行制御装置において、 サスペンション(2) 〜(5) に加わる圧力を検出する各圧
    力センサ(22)と、 積載完了信号が入力されたとき、積載重量が許容積載重
    量値に達したことを積込機側に報知する積載完了報知手
    段(23)と、 各圧力センサ(22)の圧力検出値に基づいて、所定周期時
    間毎に、車体を構成する構造物であるフレーム(1) 、ベ
    ッセル(41)、フロントアクスル(42)及びリアアクスル(4
    3)の少なくともいずれかに加わる応力を求め、この応力
    が所定の各応力範囲のどの範囲に入っているかを判定し
    て該当する応力範囲に相当する頻度値を更新し、各応力
    範囲の代表応力値とこれに対応する頻度値との積を各応
    力範囲毎に求めてこれらの積の全応力範囲の和を被害量
    とし、この被害量に基づいて算出した負荷倍率（基準負
    荷に対する）が所定の許容値以上になったときは積み荷
    の許容積載重量値を減少し、かつ次回積載時に各圧力セ
    ンサ(22)の圧力検出値に基づいて求めた積載重量が上記
    許容積載重量値に達したときに積載完了報知手段(23)に
    上記積載完了信号を出力するコントローラ(10)とを備え
    たことを特徴とする車両運行制御装置。
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