JPS633267B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、相前後する２台の車両間の車間距
離を測定する装置に関する。

貨物を車両に積込み、この車両を無人運行して
ステーシヨンからステーシヨンに貨物を輪送する
物流システムが開発されつつある。この物資輸送
システムにおいて、車両の運行はセンタで集中的
に制御される。ところで、物資の輸送効率を高め
るためには多数の車両を同時に運行させ、車両の
相互間隔を小さくすることが必要である。しか
し、運行間隔を短かくし走行車両台数を多くする
とセンタでの制御装置が巨大となり、設備や維持
費の点から経済的な運営は困難となる。そこで、
多数の車両を物理的に連結せずに一編成として走
行させ、各編成の先頭車両をセンタで走行制御
し、後続の車両については先行車両との間隔を一
定に保持しながら各車両単独の走行制御を行な
い、センタにおける制御の負担を軽減させること
が考えられる。このような走行制御システムにお
いては、車両間隔を正確にかつ連続的に測定する
装置が必要となる。

先行する車両とこれに続く車両との車間距離を
測定する装置の１つに超音波を用いた装置があ
る。この測定装置は、１〜数10ｍ程度の近距離の
測定に適している。超音波車間距離測定装置は、
第１図に示すように、先行車両４および後続車両
（測定車両）１のそれぞれに搭載された超音波送
受信装置９および７と、測定車両１に搭載された
車間距離演算装置８とから構成されている。送受
信装置７，９は、相対する車両に向けて超音波を
送波する送波器２，６および相対する車両から送
られた超音波を受波する受波器３，５をそれぞれ
備えている。第２図を参照して、測定車両１の送
波器２から周波数ｆ１（たとえば25KHz）の超音
波を先行車両４に向けて送波する。この超音波が
先行車両４の受波器５によつて受波されると、送
受信装置９はただちに周波数ｆ２（たとえば20K
Hz）の超音波を測定車両１に向けて送波器６から
送波する。この周波数ｆ２の超音波が測定車両１
の受波器３によつて受波されると、同様に、送受
信装置７はただちに周波数ｆ１の超音波を送波す
る。このようにして、周波数ｆ１，ｆ２の超音波
が両車両１，４間を絶えず往復する。このような
相前後する車両１，４間で超音波の送受を繰返え
す方式は、シングアラウンド方式と呼ばれてい
る。異なる周数数ｆ１，ｆ２の超音波が用いられ
ているのは、相互干渉を防ぐためである。

送受信装置７，９による超音波受波から送波ま
での時間遅れを無視すれば、測定車両１の送受信
装置７による超音波の送波周期Ｔは、超音波が両
車両１，４間を往復するのに要する時間に等し
い。したがつて、先行車両４と測定車両１との車
間距離Ｄは送波周期Ｔを用いて、 Ｄ＝Ｔ／２・ｖ で表わされる。ここでＶは音速である。演算装置
８は、送波周期Ｔを計時し、上式にもとづいて車
間距離Ｄを算出する。両車両１，４またはいずれ
か一方の車両が停止している場合であつても、両
車両１，４が走行している場合であつても、 上記測定装置による車間距離Ｄの測定は正確に
行なわれる。

測定車両１の受波器３によつて超音波を受波し
たときただちに送波器２から超音波を送波せず
に、送受信装置７による超音波送波を一定周期で
行なうようにしてもよい。この場合には、送波器
２から超音波送波後、受波器３による受波検知ま
での時間にもとづいて車間距離が算出される。し
かしながら、シングアラウンド方式においては、
測定車両１における送波周期が車間距離に応じて
変化し、車間距離が小さくなつたときには送波周
期が短くなり、得られる距離情報が多くなるの
で、シングアラウンド方式の方が好ましい。

ところで、両車両１，４の車間距離が大きく超
音波が減衰したり、超音波のゆらぎによつて、あ
るいは車両がカーブした路線を走行しているため
に両車両１，４の送受波器２と５、６と３が互い
に対向しないために、受波器３，５に超音波が受
波されないことが起きる。演算装置８は、送波器
２による超音波送波後から計時動作を開始するの
で、受波器３で受波が検知されなければ計時動作
を継続し、誤つた車間距離を算出することにな
る。

この発明は、超音波送波後一定時間を経過して
も受波が検知されない場合であつても相前後する
車両間で超音波の送受を継続することができると
ともに、上記のような場合に誤つた車間距離デー
タを出力しない車間距離測定装置を提供するこを
目的とする。

この発明による車間距離測定装置は、相前後す
る２台の車両のそれぞれに搭載された超音波送受
信装置、ならびに少なくとも１台の車両に搭載さ
れた車間距離演算装置から構成されている。上記
２台の超音波送受信装置はともに、超音波送波
器、超音波受波器、上記超音波送波器からパルス
状超音波を送波するよう駆動する送波駆動回路、
上記超音波受波器の出力信号から所定周波数の信
号成分を検知する受波検知回路、および上記受波
検知回路の検知信号に応答してパルス状超音波を
送波するよう上記送波駆動回路を起動する第１の
起動手段を備えている。いずれか一方の超音波送
受信装置は、上記送波駆動回路による超音波送波
後、第１の一定時間以内に上記受波検知回路から
検知信号が出力されないときに、パルス状超音波
を送波するよう上記送波駆動回路を起動する第２
の起動手段を備えている。上記車間距離演算装置
は、上記送波駆動回路による超音波送波から上記
受波検知回路による検知信号出力までの時間を測
定して相前後する２台の車両の車間距離を表わす
信号を出力する車間距離演算回路、および上記送
波駆動回路による超音波送波後、第２の一定時間
以内に上記受波検知回路から検知信号が出力され
ないときに上記車間距離演算回路の動作を停止さ
せる禁止手段を備えている。

この発明によると、相前後する２台の車両に超
音波送受信装置が搭載され、これらの装置の間で
超音波の送受を繰返しているので、一方の車両に
おける超音波送波から受波までの時間に基づいて
車間距離を測定することが可能である。何らかの
原因で超音波後上記第１の一定時間の間に超音波
の受波検知が生じなかつた場合には上記第２の起
動手段によつて上記送波駆動回路が起動されるの
で、両車両間における超音波の送受が中断される
ことはなく、継続的に行なわれ車間距離制御が不
能に陥ることはない。さらに超音波送波後上記第
２の一定時間の間に超音波の受波検知が生じなか
つた場合には測定された車間距離データは上記禁
止手段によつてクリアされ正規のデータはならな
いので、誤つたデータが出力されることはなく常
に正確な車間距離測定が可能となる。

以下、第３図から第６図を参照してこの発明の
実施例について詳しく説明する。

第３図および第４図を参照して、測定車両１に
搭載された超音波送受信装置７において、基準パ
ルス発生回路１１は、一定時間Ｔ１（たとえば
360（ms））を計時するタイマを含み、この一定時
間Ｔ１ごとに基準パルスＡを発生する。このタイ
マは、単安定マルチバイブレータ１３の出力パル
ス（送波パルス）Ｂによつてリセツトされる。こ
の発生回路１１は、後述するところから明らかに
なるように、測定車両１から超音波を送波後、一
定時間Ｔ１以内に先行車両４からの超音波を受波
検知しない場合には、あらためて測定車両１から
超音波を送波するための基準パルスＡを発生する
ものである。基準パルスＡは、自動同期回路１２
を経て単安定マルチバイブレータ１３に送られ
る。単安定マルチバイブレータ１３は、同期回路
１２からパルス信号が入力したときにパルス巾Ｔ
２の送波パルスＢを出力する。このパルス巾Ｔ２
は超音波の送波巾となる。送波パルスＢはパルス
変調回路１４に送られ、ここで周波数ｆ１の信号
によつて変調され超音波信号となる。この超音波
信号は、送波制御回路１５で電圧制御回路１８の
出力に応じた大きさに電圧増巾される。他方、単
安定マルチバイブレータ１３の出力Ｂはリセツ
ト・パルス回路１７にも送られ、この回路１７で
その立下りが検出される。電圧制御回路１８は、
回路１７から出力されるリセツト・パルスごとに
リセツトされ、その時点から時間に比例し直線的
に増大する電圧を発生する。基準パルスＡにもと
づいて単安定マルチバイブレータ１３が作動する
場合を除き、送波パルスＢの周期Ｔは、超音波が
両車両１，４間を往復する時間に等しく、車間距
離Ｄに比例している。したがつて、電圧制御回路
１８のリセツトされる直前における最終電圧は車
間距離Ｄに比例した大きさであり、変調回路１４
からの超音波信号は送波制御回路１５で電圧制御
回路１８の出力電圧に比例した大きさに電圧増巾
されるから、車間距離Ｄに比例した振巾の超音波
信号が得られる。このことにより、車間距離Ｄに
対応して増大する超音波の経路損失が補償され
る。このようにして車間距離Ｄに応じて増巾され
た超音波信号は送波増巾回路１６で電流増巾され
たのち送波器２に送られ、送波器２から先行車両
４に向けて超音波が送波される。

測定車両１から送波された超音波が先行車両４
の受波器５で受波されると、送受信装置９によつ
て受波に同期した送波パルスＥがつくられ、この
送波パルスＥにもとづいて周波数ｆ２の超音波が
送波器６から測定車両１に向けて送波される。そ
して、先行車両４からの超音波が測定車両１の受
波器３で受波されると、この受波信号は前記増巾
回路１９で増巾され、帯域増巾回路２０で周波数
ｆ２の成分のみがとり出され、ついで利得調整回
路２１で後段21のPLL回路（phase locked
loop）２２の動作に適した電圧レベルに調整され
る。PLL回路２２は受波信号を検波するもので、
その出力はパルス幅整形回路２３で波形整形され
受波パルスＦとなる。この受波パルスＦは次段の
微分および整流回路２４でその立上りが検出さ
れ、自動同期回路１２を経て単安定マルチバイブ
レータ１３がトリガ・パルスとして送られる。こ
のようにして、単安定マルチバイブレータ１３か
らは受波パルスＦに同期した送波パルスＢが出力
される。送波パルスＢの周期Ｔは、超音波が両車
両１，４間を往復するのに要する時間に等しくな
ることが理解されよう。超音波送波後、上記の一
定時間Ｔ１が経過するまでの間に受波パルスＦが
得られない場合には、基準パルス発生回路１１か
ら基準パルスＡが発生し単安定マルチバイブレー
タ１３に入力するので、両車両１，４間における
超音波の送受は中断することなく継続的に行なわ
れる。

先行車両４に搭載された超音波送受信装置９
は、基準パルス発生回路および自動同期回路を備
えていないこと、パルス変調回路３４の変調周波
数がｆ２であることおよび帯域増巾回路４０で選
択的に増巾する周波数がｆ１であることを除け
ば、超音波送受信装置７と同じ構成であるから、
受波器５で温音波を受波したときに受波と同期し
た超音波を送波器６から送波することは容易に理
解されよう。

車間距離演算装置８は、送波器２から送波され
る超音波の周期Ｔを計時して車間距離Ｄに変換し
て表示するものであつて、単安定マルチバイブレ
ータ１３の送波パルスＢが入力している。超音波
の伝播速度は温度によつて変化する。演算回路８
は、距離演算のためのクロツク・パルスを温度に
応じた周波数で発生する回路を含んでいる。ま
た、演算回路８は、送波器２から超音波を送波し
たのち所定時間Ｔ３（たとえば350ｍｓ、車間距
離で約60ｍに相当）が経過しても受波パルスＦが
得られない場合に、そのときの車間距離データを
欠損として処理する回路を備えている。

さて、発振器５１は一定周波数のパルスを発生
するもので、このパルスはPLL回路５３に送ら
れる。温度設定回路５２は車間距離測定時の温度
を設定するもので、デジタル・スイツチを含んで
いる。この設定回路５２は、１℃ごとに細かく温
度を設定しうるものであつても、10℃ないし15℃
間隔で設定するものでもよい。PLL回路５３は、
周波数シンセサイザとして用いられており、電圧
制御発振器の周波数を局部発振器の周波数とミク
スしてビート・ダウンし、これをプログラマブ
ル・カウンタで分周するものが好適である。そし
て、温度設定回路５２から送られるコード入力に
よつて上記プログラマブル・カウンタの進数が変
えられる。したがつて、PLL回路５３からは、
設定回路５２で設定された温度に応じた周波数の
クロツク・パルスＮが出力され、このクロツク・
パルスＮはタイミング回路５５を経て後述するよ
うにパルス信号Ｐとして演算カウンタ回路５３に
送られる。

演算装置８の上記３回路５１〜５３を除く各ブ
ロツクの具体的回路の例が第５図に示されてい
る。第５図および第６図を参照して、演算処理回
路５４は、２進カウンタ６１とNOR回路６２か
ら構成されている。単安定マルチバイブレータ１
３の送波パルスＢはこれらの２進カウンタ６１と
NOR回路６２に入力する。２進カウンタ６１に
は送波パルスＢが入力するごとに交互に反転する
２つの出力Ｇ，Ｈがあり、一方の出力ＧはNOR
回路６２およびタイマ回路５６に送られる。この
出力Ｇが“Ｈ”レベルとなつている期間が測定期
間である。NOR回路６２は、送波パルスＢと出
力Ｇとを入力信号とするから、NOR回路６２の
出力Ｕは測定期間でなくかつ送波パルスＢが存在
しない期間のみ“Ｈ”レベルとなる。タイマ回路
５６は、単安定マルチバイブレータ回路６３と
OR回路６４とから構成されている。この回路６
３の準安定状態の期間は上記の所定時間Ｔ３であ
る。この単安定マルチバイブレータ６３には２進
カウンタ６１の出力Ｇが入力しており、単安定マ
ルチバイブレータ６３は出力Ｇの反転ごとにトリ
ガされる。トリガされたのち上記の所定時間Ｔ３
以内に再びトリガされれば回路６３の出力Ｊは
“Ｌ”レベルに保持されるが、時間Ｔ３が経過す
ると“Ｈ”レベルになる。回路６３の出力信号Ｊ
は、データ・ラツチ回路５８にリセツト信号とし
て送られる。OR回路６４には、NOR回路６２の
出力Ｕと単安定マルチバイブレータ６３の出力Ｊ
とが入力している。OR回路６４の出力Ｗは演算
カウンタ回路５７のリセツト信号として用いられ
る。タイミング回路５５は、PLL回路５３から
送られる。クロツク・パルスＮのゲート回路と作
用するAND回路６５、フリツプ・フロツプ６６
およびAND回路６７から構成されている。AND
回路６７には、２進カウンタ６１の他方の出力Ｈ
と送波パルスＢとが入力しているから、AND回
路６７からは測定期間が終了した時点で送波パル
スＢと同期したパルスＩが出力される。このパル
ス信号Ｉは、データ・ラツチ回路５８に読込み信
号として送られるとともに、フリツプ・フロツプ
６６にそのリセツト信号として入力する。フリツ
プ・フロツプ６６のセツト信号は単安定マルチバ
イブレータ６３の出力Ｊである。フリツプ・フロ
ツプ６６は通常はリセツトされておりその反転出
力ＭはAND回路６５に入力している。フリツ
プ・フリツプ６６がセツトされるとその非反転出
力Ｋが“Ｈ”レベルになり禁止信号としてデータ
表示駆動回路５９に送られる。AND回路６５に
はさらに２進カウンタ６１の出力Ｇが入力してい
る。したがつて、AND回路６５は、通常（フリ
ツプ・フロツプ６６がリセツトされているとき）
は出力Ｇが“Ｈ”レベルのときすなわち測定期間
の間のみそのゲートを開いてクロツク・パルスＮ
をクロツク・パルスＰとして演算カウンタ５７に
送る。また、フリツプ・フロツプ６６がセツトさ
れると測定期間であつてもAND回路６５のゲー
は閉じるので、クロツク・パルスはカウンタ５７
には送られなくなる。

さて、２進カウンタ６１の出力Ｇが“Ｈ”レベ
ルの間は、フリツプ・フロツプ６６がリセツトさ
れている限りAND回路６５のゲートが開かれて
いるからPLL回路５３からのクロツク・パルス
ＮはAND回路６５を通つて演算カウンタ５７に
入力している。また、カウンタ５７のリセツト信
号Ｗは測定期間においては、“Ｌ”レベルである
からカウンタ５７は計数動作を続行している。そ
して、２進カウンタ６１の出力Ｇが“Ｌ”レベル
に反転するとAND回路６５のゲートが閉じられ
クロツク・パルスＮはカウンタ５７に送られなく
なる。この時点で読込み信号がラツチ回路５８
に送られるので、カウンタ５７の計数値はラツチ
回路５８に読込まれる。この読込まれたカウンタ
５７の計数値は車間距離を表わしている。カウン
タ５７はこの読込み後に信号Ｗによりリセツトさ
れる。ラツチ回路５８に記憶された車間距離に関
するデータは、データ表駆動回路５９によつてデ
ータ表示回路６０の表示器に表示される。この表
示は、カウンタ５７の計数値を車間距離に換算し
た値により行なうことが好ましい。

２進カウンタ６１の出力Ｇが“Ｈ”レベルに立
上りカウンタ５７が計数を開始したのち、設定時
間T3が経過しても未だ送波パルスＢが入力しな
い場合には、単安定マルチバイブレータ６３から
出力Ｊが発生し、信号Ｗが“Ｈ”レベルになつて
カウンタ５７がリセツトされるとともに、フリツ
プ・フロツプ６６がセツトされるのでAND回路
６５のゲートが閉じクロツク・パルスがカウンタ
５７に送られなくなる。また、フリツプ・フロツ
プ６６の出力Ｋがデータ表示駆動回路５９に禁止
信号として入力するので計測データの表示は行な
われない。この後、基準パルス発生回路１１の基
準パルスＡにもとづいて送波パルスＢが出力され
るから、演算装置８は元の状態に戻り、信号Ｇが
“Ｈ”レベルに反転したときに車間距離の演算処
理が再び行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、車間距離測定の原理を
示すもので、第１図は２台の車両および超音波送
受の様子を示す説明図、第２図は送波および受波
を示すタイム・チヤート、第３図はこの発明の実
施例を示すブロツク図、第４図は第３図に示す回
路のうち超音波送受信装置の各ブロツクの出力信
号を示すタイム・チヤート、第５図は車間距離演
算装置の一部の具体例をより詳細に示す回路図、
第６図は第５図の各回路の出力信号を示すタイ
ム・チヤートである。 １……後続車両（測定車両）、４……先行車両、
２，６……送波器、３，５……受波器、７，９…
…超音波送受信装置、８……車間距離演算装置、
５６……タイマ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相前後する２台の車両のそれぞれに搭載され
   た超音波送受信装置、ならびに 少なくとも１台の車両に搭載された車間距離演
   算装置から構成され、 上記超音波送受信装置は、 超音波送波器、 超音波受波器、 上記超音波送波器からパルス状超音波を送波す
   るよう駆動する送波駆動回路、 上記超音波受波器の出力信号から所定周波数の
   信号成分を検知する受波検知回路、および 上記受波検知回路の検知信号に応答してパルス
   状超音波を送波するよう上記送波駆動回路を起動
   する第１の起動手段を備え、 いずれか一方の超音波送受信装置は、 上記送波駆動回路による超音波送波後、第１の
   一定時間以内に上記受波検知回路から検知信号が
   出力されないときに、パルス状超音波を送波する
   よう上記送波駆動回路を起動する第２の起動手段
   を備え、 上記車間距離演算装置は、 上記送波駆動回路による超音波送波から上記受
   波検知回路による検知信号出力までの時間を測定
   して相前後する２台の車両の車間距離を表わす信
   号を出力する車間距離演算回路、および 上記送波駆動回路による超音波送波後、第２の
   一定時間以内に上記受波検知回路から検知信号が
   出力されないときに上記車間距離演算回路の動作
   を停止させる禁止手段を備えている、 車間距離測定装置。