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技術 鉱山機械運行管理システム

出願人 日立建機株式会社
発明者 田中航金井政樹濱田朋之
出願日 2015年12月25日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-254182
公開日 2017年6月29日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2017-117328
状態 特許登録済
技術分野 駆動装置の関連制御、車両の運動制御 建設機械の構成部品 さく岩、採鉱及び採鉱機械とその方法 交通制御システム
主要キーワード 鉱山機械 有人搬送車 無人搬送車両 稼働コスト 積込機械 補助作業 掘削計画 優先機
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

鉱山生産効率の向上に配慮した車両の運行管理技術を提供する。

解決手段

鉱山内を走行する複数の鉱山機械20-1、20-2のそれぞれが交差点到着する予定時刻を比較して、これら複数の鉱山機械が鉢合わせるかを推定する鉢合わせ推定部315と、各鉱山機械20-1、20-2に対して鉱山の生産性の向上への寄与率に基づいて優先度を判定してする優先順位判定部316と、優先度が高い鉱山機械が交差点を通過し終える時刻である高優先機通過時刻よりも後の時刻に、優先度が低い鉱山機械が交差点よりも手前の地点に到着するように定めた回避到着時刻を設定する回避到着時刻設定部317と、を備え、優先度が低い鉱山機械を回避到着時刻に交差点によりも手前の地点に到着させるための運行管理情報を優先度が低い鉱山機械に対して送信する。

概要

背景

複数の車両の交差点における運行管理技術の一例として、特許文献1には「交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムにおいて、当該交差点を含む所定領域内に進入した進入車両複数台存在するとき、交差点に到達するまでに要する時間長が短い車両から順に当該交差点を通過するように、進入車両の走行速度を制御する。所定領域内に優先道路から進入した車両Aと非優先道路から進入した車両Bとが存在する場合、車両Aを車両Bよりも先に当該交差点を通過させる。但し、車両Bが交差点を通過するまでに要する時間長が、車両Aが交差点に到達するまでに要する時間長よりも短い場合、及び、車両Bが既に交差点に到達している場合には、車両Bを車両Aよりも先に交差点を通過させる(要約抜粋)」構成が開示されている。

また特許文献2には、「車両用信号機が設置されていない道路交差点に配設され、交差点交通管制する交差点管制システムが、交差点から所定の距離範囲内に進入した車両を検出する車両検出装置と、交差点を通過する車両に搭載された車両減速制御装置とを含み、進入が検出された各車両から位置情報及び車両状態情報を取得し、各車両の交錯可能性を判定し、交錯可能性を有する各車両に対して、位置情報及び車両状態情報に基づいて優先度を設定し、交錯可能性を有する車両が優先度の高い順に交差点を通過するように車両減速制御装置に減速制御を実行させる。交錯可能性を有する車両のいずれかの車両から減速制御ができない車両状態であることを示す車両状態情報が取得されたときには、当該車両の優先度を最も高く設定する(要約抜粋)」構成が開示されている。

さらに特許文献3には、「車両において制動制御を行う車両制御装置が、自車両前方交差点において自車両と交錯可能性を有する他車両(交錯車両)が検出されたときに、該交差点の通過に関して自車両及び該他車両に優先度を設定し、自車両が該他車両に対して非優先の場合(優先度が相対的に低い場合)、該他車両が上記交差点を通過してから自車両が該交差点を通過するように自車両の制動制御を実行する(要約抜粋)」構成が開示されている。

概要

鉱山生産効率の向上に配慮した車両の運行管理技術を提供する。鉱山内を走行する複数の鉱山機械20-1、20-2のそれぞれが交差点に到着する予定時刻を比較して、これら複数の鉱山機械が鉢合わせるかを推定する鉢合わせ推定部315と、各鉱山機械20-1、20-2に対して鉱山の生産性の向上への寄与率に基づいて優先度を判定してする優先順位判定部316と、優先度が高い鉱山機械が交差点を通過し終える時刻である高優先機通過時刻よりも後の時刻に、優先度が低い鉱山機械が交差点よりも手前の地点に到着するように定めた回避到着時刻を設定する回避到着時刻設定部317と、を備え、優先度が低い鉱山機械を回避到着時刻に交差点によりも手前の地点に到着させるための運行管理情報を優先度が低い鉱山機械に対して送信する。

目的

このように、上記先行技術を鉱山内の運行管理技術に適用すると生産性の低下が懸念されるので、鉱山の事情に合った車両の運行管理技術が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

鉱山内を走行する複数の鉱山機械のそれぞれと、各鉱山機械の運行管理処理を実行する管制制御装置と、を無線通信回線を介して接続した鉱山機械運行管理システムにおいて、前記各鉱山機械は、自機の位置情報を算出する位置取得部と、前記管制制御装置に対して前記自機の位置情報を送信し、前記管制制御装置から運行管理情報を受信する車両側通信装置と、を備え、前記管制制御装置は、前記各鉱山機械から位置情報を受信し、各鉱山機械に対して前記運行管理情報を送信する管制側通信装置と、前記各鉱山機械の走行経路を規定した経路データを記憶する経路データ記憶部と、前記各鉱山機械の位置情報及び当該鉱山機械の経路データを用いて、当該鉱山機械の走行経路上にある交差点に当該鉱山機械が到着する予定時刻を算出し、前記複数の鉱山機械のそれぞれが前記交差点に到着する予定時刻を比較して、これら複数の鉱山機械の衝突又はニアミスが発生するかを推定する衝突推定部と、前記衝突推定部が、前記複数の鉱山機械の衝突又はニアミスが発生すると推定した場合に、各鉱山機械に対して、前記鉱山の生産性の向上への寄与率に基づいて優先度を判定し、前記複数の鉱山機械のうち前記交差点への進入に関する優先度を決定する優先順位判定部と、前記優先順位判定部により優先度が高いと判定された鉱山機械が前記交差点を通過し終える時刻である高優先機通過時刻よりも後の時刻に、前記優先順位判定部により優先度が低いと判定された鉱山機械が前記交差点よりも手前の地点に到着するように定めた回避到着時刻を設定する回避到着時刻設定部と、を備え、前記管制側通信装置は、前記優先度が低いと判定された鉱山機械を前記回避到着時刻に前記交差点によりも手前の地点に到着させるための前記運行管理情報を、前記優先度が低いと判定された鉱山機械に対して送信する、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

請求項2

請求項1に記載の鉱山機械運行管理システムにおいて、前記管制制御装置は、前記各鉱山機械の走行経路の部分区間を、当該鉱山機械のみの走行を許可し、他の鉱山機械の進入を禁止する走行許可区間として設定する走行許可区間設定部を更に備え、前記回避到着時刻設定部は、前記走行許可区間内、かつ前記交差点よりも手前の地点に前記優先度が低いと判定された鉱山機械が到着する時刻を前記回避到着時刻として設定する、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

請求項3

請求項1に記載の鉱山機械運行管理システムにおいて、前記優先順位判定部は、前記各鉱山機械の仕様に応じて優先度を設定する機械仕様優先順位設定部と、前記各鉱山機械の積載物の仕様に応じて優先度を設定する積載仕様優先順位設定部と、前記各鉱山機械の目的地に応じて優先度を設定する目的地優先順位設定部と、前記各鉱山機械の目的地の混雑具合に応じて優先度を設定する目的地混雑度優先順位設定部と、前記各鉱山機械の作業の緊急度に応じて優先度を設定する作業緊急度優先順位設定部とのうちの少なくとも1つを備える、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

請求項4

請求項1に記載の鉱山機械運行管理システムにおいて、前記回避到着時刻設定部は、前記高優先機械通過時刻を前記優先度が低いと判定された鉱山機械に対する前記回避到着時刻として設定する、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

請求項5

請求項1に記載の鉱山機械運行管理システムにおいて、前記複数の鉱山機械の少なくとも一つは、自機の走行経路を規定した経路データを記憶する作業機械側経路データ記憶部と、前記自機の位置情報及び自機の走行経路を規定した経路データに基づいて、前記回避到着時刻に自機が到着するための目標速度又は目標速度の推移を示す目標速度情報を生成する目標速度情報生成部と、加速装置制動装置、及び操舵装置を含む走行駆動装置と、前記目標速度情報が示す目標速度に従って自律走行するように前記走行駆動装置の制御を実行する走行制御装置と、を備えた自律走行機械であり、前記管制側通信装置は、前記回避到着時刻を前記運行管理情報として前記優先度が低いと判定された自律走行機械に対して送信し、前記目標速度情報生成部は、前記回避到着時刻に前記交差点よりも手前の地点に到着するための前記目標速度情報を生成する、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

請求項6

請求項1に記載の鉱山機械運行管理システムにおいて、前記管制制御装置は、前記優先度が低いと判定された鉱山機械の位置情報及び当該鉱山機械の走行経路を規定した経路データに基づいて、前記回避到着時刻に当該鉱山機械が到着するための目標速度又は目標速度の推移を示す目標速度情報を生成する目標速度情報生成部を更に備え、前記管制側通信装置は、前記目標速度情報を前記運行管理情報として前記優先度が低いと判定された鉱山機械に対して送信する、ことを特徴とする鉱山機械運行管理システム。

技術分野

0001

本発明は、鉱山機械運行管理システムに関し、特に交差点における運行管理技術に関する。

背景技術

0002

複数の車両の交差点における運行管理技術の一例として、特許文献1には「交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムにおいて、当該交差点を含む所定領域内に進入した進入車両複数台存在するとき、交差点に到達するまでに要する時間長が短い車両から順に当該交差点を通過するように、進入車両の走行速度を制御する。所定領域内に優先道路から進入した車両Aと非優先道路から進入した車両Bとが存在する場合、車両Aを車両Bよりも先に当該交差点を通過させる。但し、車両Bが交差点を通過するまでに要する時間長が、車両Aが交差点に到達するまでに要する時間長よりも短い場合、及び、車両Bが既に交差点に到達している場合には、車両Bを車両Aよりも先に交差点を通過させる(要約抜粋)」構成が開示されている。

0003

また特許文献2には、「車両用信号機が設置されていない道路交差点に配設され、交差点交通管制する交差点管制システムが、交差点から所定の距離範囲内に進入した車両を検出する車両検出装置と、交差点を通過する車両に搭載された車両減速制御装置とを含み、進入が検出された各車両から位置情報及び車両状態情報を取得し、各車両の交錯可能性を判定し、交錯可能性を有する各車両に対して、位置情報及び車両状態情報に基づいて優先度を設定し、交錯可能性を有する車両が優先度の高い順に交差点を通過するように車両減速制御装置に減速制御を実行させる。交錯可能性を有する車両のいずれかの車両から減速制御ができない車両状態であることを示す車両状態情報が取得されたときには、当該車両の優先度を最も高く設定する(要約抜粋)」構成が開示されている。

0004

さらに特許文献3には、「車両において制動制御を行う車両制御装置が、自車両前方交差点において自車両と交錯可能性を有する他車両(交錯車両)が検出されたときに、該交差点の通過に関して自車両及び該他車両に優先度を設定し、自車両が該他車両に対して非優先の場合(優先度が相対的に低い場合)、該他車両が上記交差点を通過してから自車両が該交差点を通過するように自車両の制動制御を実行する(要約抜粋)」構成が開示されている。

先行技術

0005

特開2007−293388号公報
特開2007−141145号公報
米国特許第8099232号明細書

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1、2、3に記載の技術では、交差点エリアに複数台の車両が進入することではじめて優先度の選択、非優先車両速度制御が実施される。そのため、交差点エリアの設定の仕方によっては、非優先車両の減速が急激になったり、停車後の待ち時間が長くなったりする恐れがある。そのため、上記先行技術を鉱山機械、特に大型の鉱山ダンプトラック運行制御に適用とした場合に、急激な制動動作や停車から再発進を繰り返すことによる燃費の低下や車体に高負荷がかかることによるメンテナンスコストの上昇を引き起こし、鉱山機械の稼働コストが上昇して、鉱山の生産効率の低下を招く。

0007

更に、上記先行技術は、優先度の決定に際し車両の位置関係道路そのものの優先度で決定する。しかし、鉱山の場合、生産効率の向上が重要であるので、車両の位置関係や道路の優先度を基に車両の優先度を決定すると、鉱石のように鉱山の生産物を搭載したダンプトラックを非優先車両として停車させてしまい、生産物の搬送時間の長時間化、ひいては鉱山の生産性の低下を招く。このように、上記先行技術を鉱山内の運行管理技術に適用すると生産性の低下が懸念されるので、鉱山の事情に合った車両の運行管理技術が望まれている。

0008

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鉱山の生産効率の向上に配慮した車両の運行管理技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明は、鉱山内を走行する複数の鉱山機械のそれぞれと、各鉱山機械の運行管理処理を実行する管制制御装置と、を無線通信回線を介して接続した鉱山機械運行管理システムにおいて、前記各鉱山機械は、自機の位置情報を算出する位置取得部と、前記管制制御装置に対して前記自機の位置情報を送信し、前記管制制御装置から運行管理情報を受信する車両側通信装置と、を備え、前記管制制御装置は、前記各鉱山機械から位置情報を受信し、各鉱山機械に対して前記運行管理情報を送信する管制側通信装置と、前記各鉱山機械の走行経路を規定した経路データを記憶する経路データ記憶部と、前記各鉱山機械の位置情報及び当該鉱山機械の経路データを用いて、当該鉱山機械の走行経路上にある交差点に当該鉱山機械が到着する予定時刻を算出し、前記複数の鉱山機械のそれぞれが前記交差点に到着する予定時刻を比較して、これら複数の鉱山機械の衝突又はニアミスが発生するかを推定する衝突推定部と、前記衝突推定部が、前記複数の鉱山機械の衝突又はニアミスが発生すると推定した場合に、各鉱山機械に対して、前記鉱山の生産性の向上への寄与率に基づいて優先度を判定し、前記複数の鉱山機械のうち前記交差点への進入に関する優先度を決定する優先順位判定部と、前記優先順位判定部により優先度が高いと判定された鉱山機械が前記交差点を通過し終える時刻である高優先機通過時刻よりも後の時刻に、前記優先順位判定部により優先度が低いと判定された鉱山機械が前記交差点よりも手前の地点に到着するように定めた回避到着時刻を設定する回避到着時刻設定部と、を備え、前記管制側通信装置は、前記優先度が低いと判定された鉱山機械を前記回避到着時刻に前記交差点によりも手前の地点に到着させるための前記運行管理情報を、前記優先度が低いと判定された鉱山機械に対して送信する、ことを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、鉱山の生産効率の向上に配慮した車両の運行管理技術を提供することができる。前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0011

本実施形態に係る鉱山機械運行管理システムの概略説明図
鉱山機械運行管理システムの機能ブロック
経路データの概要を示す図
自車位置リンクの算出の様子を示す図
優先順位判定部の構成を示す図
優先順位判定部が優先度判定を行う際に参照する優先度点数データを示す図
交差点付近における複数車両の位置関係例を示す図
図7の例において車両A、車両Bの位置の推移を示す図
衝突防止処理の流れを示すフローチャート
交差点を含むセグメント走行許可がもらえない場合の車両Aの速度変化ともらえた場合の速度変化を示す図
他の実施形態に係る鉱山機械運行管理システムの機能ブロック図

実施例

0012

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。本実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

0013

まず図1乃至図6を参照して本実施形態に係る鉱山機械運行管理システムの概略について説明する。図1は、本実施形態に係る鉱山機械運行管理システムの概略説明図である。図2は、鉱山機械運行管理システム1の機能ブロック図である。図3は、経路データの概要を示す図である。図4は、自車位置リンクの算出の様子を示す図である。図5は、優先順位判定部の構成を示す図である。図6は、優先順位判定部が優先度判定を行う際に参照する優先度点数データを示す図である。

0014

図1に示すように、鉱山内には、鉱物表土採掘搬送車両積載する積込機械10が稼働する積込場61、搬送車両が積荷を放土する放土場62、及び駐機場63が搬送路60により互いに連結されて設置される。そして搬送路60上を、搬送車両や作業機械が走行する。鉱山内を走行する鉱山機械の一例として、鉱物や表土などの砕石物を運搬する無人搬送車両20−1と、ドライバー運転操作により走行する有人搬送車両20−2と、グレーダドーザ散水車ライトビークルなどの有人補助作業車両70とがある。以下では鉱山機械として上記各鉱山車両を用いるので、鉱山機械を鉱山車両、または単に車両と記載する場合がある。

0015

鉱山内には管制局30が設置される。管制局30には、各鉱山機械70−1、70−2、70の運行管理処理を実行する管制制御装置31が設置される。本実施形態に係る鉱山機械運行管理システム1は、管制制御装置31と各鉱山機械20−1、20−2、70とが、無線局32、41−1、41−2、41−3を含む無線通信回線40を介して接続されて構成される。

0016

搬送路60には、複数の道路が交差する交差点がある。ここでいう交差点には、十字路の交差点65a、及び複数の道路の合流点65bを含む。鉱山機械運行管理システム1は、交差点での交通管制をする点に特徴の一つがある。

0017

図2に示すように、管制局30は、鉱山内の各車両のデータ通信を可能とする管制側通信装置50及び管制制御装置31を備えている。管制制御装置31は、鉱山内の搬送路60や積込場61、放土場62、駐機場63などの位置関係や接続関係を示した経路データを保管する経路データ記憶部311と、各車両の目的地とそこまでの経路を決定する経路生成部312と、各車両の走行を許可する区間を設定する走行許可区間設定部313と、鉱山内に存在する作業機械や車両の位置や速度、作業状態、目的地、車両仕様などの状態を取得可能な車両状態取得部314と、鉱山内の交差点での衝突又はニアミスが発生するかを推定する衝突推定部315と、車両状態取得部314が取得した各車両の状態を元に車両の優先順位を決定する優先順位判定部316と、推定される衝突又はニアミスを回避するために、交差点に到着すべき時間を決定しその時間を各車両に通知する回避到着時刻設定部317とを少なくとも備えている。上記「衝突」とは、複数の鉱山機械が実際に接触した状態であり、「ニアミス」とは複数の鉱山機械間の距離が接近しすぎていると判定するための距離閾値以下となった状態を意味する。この距離閾値は、鉱山機械の走行速度やブレーキ性能、路面の勾配制動距離等に応じて衝突防止判定処理の対象となる鉱山機械の種類に応じて適宜動的に決定してもよいし、予め定めた距離閾値を静的に用いてもよい。以下の説明において、説明の便宜のため「衝突」の用語にニアミスを含むことがある。以下では、説明の便宜のため、管制制御装置31は、鉱山車両の交通管制を行うものとして説明するが、ドーザやグレーダなどの作業機械も鉱山車両と同様に管制制御装置31による交通管制の対象としてもよい。

0018

経路データ記憶部311は、鉱山内のすべての経路データを保管するデータベースであり、必要に応じて、必要な場所のデータを取り出すことができるように構成されている。経路データは、図3に示すように、鉱山内の1地点を固有識別するノード22と、隣接するノードを連結するリンク21との列によって構成される。各リンク21は、そのリンク部分における先端ノード22Aおよび終端ノード22Bの座標値目標速度、道幅、勾配、曲率、道なり距離などのデータを備えている。また、経路データは、複数または単一のリンク21を備えたセグメント15を構成している。つまり、経路データは複数のセグメント15により構成される。下記で述べる走行許可はこのセグメント15単位で構成される。

0019

経路生成部312は、掘削計画や鉱山内全体の作業状態などに基づいて、無人搬送車両20−1、有人搬送車両20−2、有人補助作業車両70、積込機械10など、各車両・機械の目的地とそこまでの経路を生成する処理を実行する。経路生成部312は、車両状態取得部314から取得した経路処理の対象となる車両の現在位置、及び経路データ記憶部311から取得した目的地及び経路データに基づいて、対象となる車両の経路を生成する。

0020

走行許可区間設定部313は、走行許可区間の設定処理対象車両に対して生成された経路の部分区間を、当該対象車両のみの走行を許可した区間(以下「走行許可区間」という)として設定する処理を実行する。設定された走行許可区間は、管制側通信装置50から無線通信回線を介して対象車両に送信される。

0021

鉱山内では多数の車両が走行しているため各車両が干渉することを回避する必要がある。そこで、走行許可区間設定部313が、各走行許可区間には対象車両に対してのみ走行許可を付与する。換言すると走行許可区間は他の車両に対しては進入を禁止する閉塞区間として機能する。これにより、1つの走行許可区間に複数の車両が存在することが回避されるため、車両同士の干渉が回避できる。

0022

走行許可区間設定部313は、車両側から要求を受信した場合に、走行許可区間の設定の可否を判断し、可能であれば走行許可区間を設定する。一方、車両は、自車両に設定されている走行許可区間の残りが短くなると、次の新たな走行許可区間の設定要求を行う。

0023

また、図4に示すように、各車両、例えば無人搬送車両20−1が走行し終えたノード22A〜22Bまでの走行許可区間15Aのうち、走行済区間15aは当該車両から開放されて、どの車両の走行許可区間にも帰属しない区間となり、別の車両に対して走行許可区間として付与できる。

0024

車両状態取得部314は、鉱山内にある機械や車両の状態を示す車両状態データを取得する。車両状態データは、車両の位置、方向、速度、積荷状態、車両仕様、などを含む。

0025

衝突推定部315は、経路生成部312から取得した各車両の経路データと、車両状態取得部314から取得された各車両の車両状態データから、鉱山内の交差点65a、65bで車両同士が衝突又はニアミスが発生するかを推定する処理を実行する。

0026

衝突推定部315は、各リンク21に設定された道なり距離と目標速度を参照し、各車両がリンク21上をそのリンクが持つ目標速度付近で走行すると仮定して各リンクの通過にかかる時間を推定する。そして、衝突推定部315は、自車位置から交差点までの経路をすべて考慮することで、各車両が交差点に到達する予定時刻を算出する。

0027

無人搬送車両20−1は与えられた経路データから目標速度を抽出しその速度付近で走行する。また、有人搬送車両20−2や補助作業機械70においては、目標速度が運転手提示される。提示に態様例として、例えば運転席内のディスプレイが目標速度を表示してもよい。そして運転手が、表示された目標速度を見て、その目標速度に応じて走行する運用を実施する。

0028

優先順位判定部316は、図5に示すように、車両仕様優先順位設定部316a、積載仕様優先順位設定部316b、目的地優先順位設定部316c、目的地混雑度優先順位設定部316d、作業緊急度優先順位設定部316e、及び優先度集計部316fを備えており、車両状態取得部314から取得された車両データと、経路生成部312から取得された経路データを元に、各車両の交差点への進入優先度を表す優先度点数を求めて、その点数に応じて優先順位を決定することができるように構成されている。優先順位判定部316による優先順位は、鉱山の生産性向上に対する寄与率を考慮して定められ、車両仕様、積載仕様、目的地、目的地混雑度、及び作業緊急度は生産性向上に寄与する要因の一例である。

0029

車両仕様優先順位設定部316a、積載仕様優先順位設定部316b、目的地優先順位設定部316c、目的地混雑度優先順位設定部316d、作業緊急度優先順位設定部316eは、図6に示す優先度点数に従って、優先度の点数付けを行う。

0030

車両仕様優先順位設定部316aは、ユーザが車両仕様ごとに決定した優先順位を示す点数データを記憶する。例えば、無人搬送車両、有人搬送車両、散水車、グレーダ、ドーザ、ライトビークル、といった車両が存在する際に、ユーザは車両仕様に応じて優先順位を決めて、車両仕様優先順位設定部316aがその登録受け付ける。そして車両仕様優先順位設定部316aは、優先順位の判定対象となる車両の仕様が、図6に登録された車両仕様のいずれに該当するかを判定して点数付けを行う。図6の例では、無人搬送車両が6点、有人搬送車両が5点、散水車が4点、グレーダが3点、ドーザが2点、ライトビークルが1点とした例を示している。

0031

積載仕様優先順位設定部316bは、ユーザが積載仕様ごとに決定した優先順位を示す優先度点数データを記憶する。図6の例では、鉱物5点、表土4点、空荷3点、水2点、水空1点としている。積載仕様優先順位設定部316bは、各車両の積載仕様を車両の仕様または、目的地や出発地から判断する。

0032

目的地優先順位設定部316cは、ユーザが各車両の目的地ごとに決定した優先順位を示す優先度点数データを記憶する。目的地優先順位設定部316cは、各車両の目的地を経路生成部312から取得する。図6の例では、鉱物を積みこむ積込場が5点、表土を積み込む積込場が4点、鉱物を放土する放土場が3点、表土を放土する放土場が2点、駐機場が1点としている。

0033

目的地混雑度優先順位設定部316dは、各車両の目的地の混雑度合いを推定し、その混雑度合いごとに優先順位を決定し登録する。図6の例では、混雑予想されない場合が5点、予想される場合が1点としている。目的地混雑度優先順位設定部316dは、目的地の混雑推定処理を上記の衝突推定部315と同様の処理で実現する。

0034

作業緊急度優先順位設定部316eは、ユーザが各車両の作業の緊急度に応じて決定した優先順位を示す優先度点数データを記憶する。図6の例では、緊急が1000点、通常が1点としている。

0035

優先度集計部316fは、車両仕様優先順位設定部316a、積載仕様優先順位設定部316b、目的地優先順位設定部316c、目的地混雑度優先順位設定部316d、作業緊急度優先順位設定部316eのそれぞれが決定した優先順位を示す点数を取得し、加算処理乗算処理を実行して各車両の優先度の集計値を求める。

0036

優先順位判定部316は、優先度集計部316fの演算結果に基づいて、上記した各構成要素から取得する優先度点数を足し算または掛け算して得られる合計点数が多い順に優先順位を決定する。優先順位判定部316は優先度点数が同じ場合は、交差点に到着する時間が早いことが推定される車両を優先させる。

0037

回避到着時刻設定部317は、経路生成部312から取得した各車両の経路データと、車両状態取得部314から取得した各車両の車両状態データと、優先順位判定部316から取得した各車両の優先順位とを基に、各車両が交差点で衝突又はニアミスが発生しないように、優先度が低い車両の交差点の手前にあるノード22の少なくとも1つに到着する時刻を設定する。つまり、経路データ上のノード22を1つ以上選択し、選択したノード22への到着時刻を設定する。

0038

また、回避到着時刻設定部317は、上記選択したノード22の一例として、各車両に与える各走行許可区間の終端ノードを適用してもよい。また、終端ノードよりも手前にあるノードであって、減速中の優先度が低い車両が目標速度に復帰して加速をしても、優先度が高い車両と交差点内で衝突又はニアミスが発生しない距離が確保できるノードを、到着時刻の設定対象ノードとしてもよい。

0039

回避到着時刻設定部317は、具体的には例えば以下の処理により到着時刻を設定する。すなわち回避到着時刻設定部317は、交差点での衝突又はニアミスを回避することのみを目的とする場合は、交差点の手前のノードのみに到着時刻を設定し、各車両は到着時刻が指定されたノードをもつセグメントを走行許可区間として受け取った際に、指定された時間に指定されたノードに到着するように速度を制御すればよい。

0040

しかし、その走行許可区間が短い場合などは急な減速となる恐れがある。そこで、回避到着時刻設定部317は急な減速とならないように、交差点65までの距離が十分にある位置の走行許可区間の終端ノードから順々に到着時刻を設定することで、滑らかな速度変化を実現することができる。

0041

無人搬送車両20−1は、車両制御装置100と、車両側通信装置51と、走行モータ加速装置に相当する)や操舵モータ操舵装置に相当する)などの走行駆動装置に対して、車体を自律的に駆動させて無人での走行させるための制御を行う走行制御装置200と、を少なくとも備えている。走行駆動装置は、リターダブレーキ及び機械ブレーキといった制動装置も含む。

0042

車両制御装置100は、走行する経路とそれに付随する情報を記録した経路取得部101と、現在の自車位置および進行方向を演算する自車位置取得部102と、自車がいるリンクを選択する自車位置リンク取得部103と、到着時刻が指定されたノードとその到着時刻を取得できる到着時刻取得部104と、走行速度や操舵角積載重量などの車体状態を認識する車体状態認識部105と、指令されたノードに指定された到着時刻で到着するために必要な速度パターンを生成する目標速度情報生成部106と、走行許可区間を要求する走行許可区間要求部107と、を少なくとも備えている。

0043

経路取得部101は、自車が走行すべき経路データを管制局30から取得する。経路データは目的地までの全経路ではなく、走行許可区間の単位で管制局30から与えられる。無人搬送車両20−1は、その範囲内を各リンクの終端ノードに向かって走行する。

0044

また、経路データは複数のリンクで構成されるが、各リンクには走行する目標速度が記載されているので、経路取得部101は、その目標速度を抽出し、車両の目標速度として採用する。

0045

自車位置取得部102は、GPS(グローバルポジショニングシステム)などの位置を推定する装置や、IMU(慣性航法装置)や車輪回転数センサなどの移動量を推定する装置からの出力を用いて、自車位置CP(図4参照)を演算する。

0046

自車位置リンク取得部103は、自車位置取得部102から得られる自車位置に基づき、自車がいるリンクである自車位置リンク21D(図4参照)を選択し、さらに、そのリンク21Dを含む経路データを抽出する。

0047

一例として自車位置近傍のデータを抽出する様子を図4に示す。自車位置リンク取得部103は、自車位置取得部102から得られる自車位置と、リンクの先端ノード22Aおよび終端ノード22Bの座標値とを比較し、先端ノード22Aと終端ノード22Bの間に自車位置CPが当てはまるリンクのうち最も近いものを選択し、それを自車位置リンク21Dと決定する。さらに、その自車位置リンク21Dを選定し、そのリンク21Dに紐付けられている経路データを抽出する。

0048

さらに、自車位置リンク取得部103は自車位置CPから自車位置リンク21Dに下ろした垂線の足の位置と、自車位置リンク21Dが備えているリンクの道なり距離のデータから、当該リンクの道なり距離のうち、すでに走行済みの距離dを計算する。また、自車位置リンク取得部103はリンクが持つ道なり距離及び走行済み距離dから残り距離を計算する。

0049

走行許可区間要求部107は、管制局30に対して走行許可区間の要求情報を生成し通知する。走行許可区間を要求するタイミングは、例えば、走行許可区間要求部107内において自車の走行許可区間の残り距離が短くなったと判断したとき、などに設定してもよい。

0050

到着時刻取得部104は、到着時刻が指定されたノードのIDとその到着時刻を管制局30から取得し、保管する。

0051

目標速度情報生成部106は、到着時刻取得部104から取得する到着時刻が指定されたノードに、指定された到着時刻で到着することを実現するための速度パターン(目標速度、又は目標速度の推移のどちらでもよい)を決定する。

0052

速度パターンは例えば、自車位置CPから到着時刻を指定されたノードまでの道なり距離をL、現在時間から到着時刻までの時間をTとした場合、目標速度Vとして、次式(1)により決定する。
V = L/T・・・(1)

0053

目標速度情報生成部106は、指定されたノードまでの道なり距離Lを例えば次の処理により算出する。経路取得部101が備えている経路データ上のノード列検索することで到着時刻を指定されたノードを選択する。経路取得部101が取得した経路データには、リンクの道なり距離が備えられている。また、自車位置リンク取得部103は自車位置リンク21D上の残りの道なり距離が計算できるように構成されている。したがって、自車位置リンク21Dの次のリンクから指定されたノードまでの道なり距離に、自車位置リンク21Dの残りの道なり距離を足し合わせることで、自車位置から指定されたノードまでの道なり距離を取得できる。

0054

上記の例では、速度パターンとして一定速の目標速度を採用した場合を示したが、鉱山内では上り下り勾配変化曲率変化が存在することが一般的であり、また所定の速度に達するまでの加速や減速時間がある。そこで、経路データに含まれている勾配や曲率のデータ、また予め取得した車体挙動特性に基づいて、勾配、曲率、車体加減速特性などを考慮した目標速度の推移を速度パターンとして求めてもよい。

0055

走行制御装置200は、目標速度を実現するように各車輪走行モータトルク指令を生成する目標トルク生成部201と、目標経路を実現するように操舵角指令を生成する目標操舵角生成部202とを含む。目標トルク生成部201は、目標速度と、現在の速度の差をフィードバックし、その差を小さくするような目標走行トルクを生成する。目標操舵角生成部202は、自車位置取得部102から得られる自車位置と目標経路とのズレをフィードバックし、その差を小さくするような目標操舵角を生成する。

0056

車体状態認識部105は、車両仕様、操舵角、走行速度、積載重量などの無人搬送車両20−1の車体状態を認識する、すなわち車体状態を示す情報を取得する。操舵角は、回転角センサなどによって操舵角を計測することなどで求めることができる。車体状態認識部105は、前輪後輪回転数を計測する回転数センサタイヤ仕様を基に走行速度を求める。また車体状態認識部105は、各車輪に設置されたサスペンションの圧力を計測できる圧力センサを基に積載重量を計算する。

0057

有人搬送車両20−2および有人補助作業車両70は、車両側通信装置51と、車両制御装置100と、運転者に必要な情報を提示することができるディスプレイなどの情報提示装置300とを少なくとも備えている。車両側通信装置51及び車両制御装置100は、無人搬送車両20−1に搭載されたものと同等である。

0058

情報提示装置300は、車両制御装置100から通知される速度パターンや、走行許可区間を運転席内のディスプレイに表示する。運転者はそれを確認することで、管制局30の指示通り指定された速度付近で走行し、かつ、指定の走行許可区間を走行することが可能となる。

0059

図7図8図9を参照して、衝突防止処理の詳細について説明する。図7は、交差点付近における複数車両の位置関係例を示す図である。図8は、図7の例において車両A、車両Bの位置の推移を示す図である。図9は、衝突防止処理の流れを示すフローチャートである。

0060

図7に示すように、以下では、2台の車両Aおよび車両Bが交差点CRに差し掛かる場面を例に説明する。

0061

車両Aは、有人搬送車両20−2で、目的地が表土放土場、積載仕様は表土積荷、目的地の混雑具合は混雑あり、作業の緊急度は通常とする。車両Aは、経路A上を沿って走行する。セグメント15Aは、車両Aに対して付与された走行許可区間である。ノードQAは、経路A上にある交差点CRの直前のノードである。ノードPAは、経路A上にある交差点CRの通過直後のノードである。

0062

車両Bは、無人搬送車両20−1で、目的地が鉱物積込場、積載仕様は空荷、目的地の混雑具合は混雑なし、作業の緊急度は通常とする。車両Bは、経路B上を沿って走行する。セグメント15Bは、車両Bに対して付与された走行許可区間である。ノードQBは、経路B上にある交差点CRの直前のノードである。ノードPBは、経路B上にある交差点CRの通過直後のノードである。

0063

図8は、横軸が時間、左縦軸が車両Aの経路A上の位置、右縦軸が車両Bの経路B上の位置を示している。図8において、車両Aの速度を調整しない場合の位置の推移を示す直線(一点鎖点で図示)では、ノードQAに車両Aが時刻TBに到達する。一方、車両Bの位置の推移を示す直線(点線で図示)では、時刻TBにノードC(交差点CR内のノード)に到達する。従って、交差点CRに車両A、車両Bが同時またはニアミスの時間間隔で進入し、車両A及び車両Bの干渉リスクが高くなる。そこで、管制局30が衝突防止処理を実行し、両車両の優先度を判定し、優先度が低い車両Aを減速させ、ノードQAの到着時刻をTPB(TQA)にずらして干渉リスクを低減する。この到着時刻をTPB(TQA)が、回避到着時刻に相当する。以下、図9の各ステップに沿って衝突防止処理について説明する。

0064

[ステップ1(S1)]対象とする交差点を選択する
衝突推定部315は、衝突防止処理の対象とする交差点を選択する。この選択処理例として、例えば鉱山内にあるすべての交差点に対して、各交差点を固有に識別する交差点IDを付けおき、衝突推定部315が交差点IDを一つずつ選択して、後述するステップ2〜ステップ9までの処理を実行する。そして、ステップ7またはステップ9の終了後、ステップ1へ戻り衝突推定部315が次の交差点IDを選択してステップ2以下の処理を実行する。この処理を鉱山稼働中に繰り返してもよい。

0065

上記の変形例として、衝突防止処理の対象とする交差点は、選択した交差点IDが示す交差点を基準とし、所定の距離、例えば交差点の進入口で停車するまでの制動距離にマージンを加えた距離内に複数の車両がいるかを判定し、複数の車両がいる場合には後述するステップ2〜ステップ9までの処理を実行し、いない場合には次の交差点IDを選択してもよい。

0066

更に、衝突推定部315は、各車両の進行方向にある最も近い交差点を衝突防止処理の対象として選択してもよい。そして、その車両についての衝突防止処理が終わると、次の車両を選択し、その車両に最も近い交差点を衝突防止処理の対象としてもよい。

0067

[ステップ2(S2)] 各車両が交差点に到着する予定時刻を計算する
衝突推定部315は、車両A、車両Bのそれぞれについて、経路データが備えた目標速度で走行した場合の交差点CR内の1つのノードであるノードCに到着する予定時刻を計算する。つまり、車両Aの交差点CR内のノードCへの到着時刻TA、車両Bの交差点CR内のノードCへの到着時刻TBを計算する。

0068

[ステップ3(S3)]到着する予定時刻の差を求め、閾値を比較し、衝突又はニアミスの発生を判定する
衝突推定部315は、車両AがノードCに到着する予定時刻TAと車両BがノードCに到着する予定時刻TBの差の絶対値を求める。これをTCとすると、下式(3)により求められる。
TC = |TA - TB|・・・(3)

0069

衝突推定部315は時間閾値THとTCとを比較する。時間閾値THは、交差点の大きさなどから事前に決定するパラメータである。TCがTHより小さい場合、つまり、下式(4)が成立する場合(S3/Yes)、交差点での衝突又はニアミスが発生すると推定する。
TC < TH・・・(4)

0070

衝突推定部315は、式(4)が成立しない場合(S3/No)、交差点での衝突又はニアミスが発生しないと推定されるのでステップ1へ戻り、次の交差点を選択する。

0071

[ステップ4(S4)]優先度点数を計算する
衝突推定部315は、優先順位判定部316に対して車両A、車両Bの優先度の判定指示を出力する。優先順位判定部316は、車両状態取得部314から車両A、車両Bの其々についての車両状態を取得し、図6のように設定された点数を元に車両A、車両Bの優先度を決定する。

0072

本例では、優先順位判定部316の優先度集計部316fは、車両Aの優先度点数PRAを、有人搬送車両5点、目的地表土放土場2点、積載仕様表土積荷4点、目的地混雑具合混雑あり1点、作業緊急度通常1点の点数の掛け算により、40点と算出する。

0073

一方、優先順位判定部316の優先度集計部316fは、車両Bの優先度点数PRBを、無人搬送車両6点、目的地鉱物積込場5点、積載仕様空荷3点、目的地混雑具合混雑なし5点、作業緊急度通常1点の点数の掛け算により、450点と算出する。

0074

[ステップ5(S5)]優先となる車両を決定する
優先順位判定部316は、優先度集計部316fの算出値を基にPRA及びPRBを比較し(S5)、優先度点数が大きい方を優先車両とする。この例では、車両Aの優先度点数40点、車両Bの優先度点数450点であるのでPRA<PRBとなり(S5/No)、車両Bが優先車両であると判定する。優先順位判定部316は、その結果を衝突推定部315へ出力してS8へ進む。PRA>PRBの場合は(S5/Yes)、車両Aが優先と決定し、その結果を衝突推定部315へ出力してS6へ進む。

0075

[ステップ6(S6)]優先度の高い車両Bが交差点を通過しきる時間を推定する
回避到着時刻設定部317は、優先度の高い車両BがノードPBに到着する時刻TPB(高優先機械通過時刻に相当する)を求める。車両BがノードPBに到着した時点で、交差点の走行許可は車両Bから開放され、車両Aに付与可能な状態となる。したがって、車両BがノードPBに到着する時点で車両Aが交差点に差し掛かれば車両Aは直ちに交差点の走行許可を取得でき、不要な停車を回避することができる。

0076

[ステップ7(S7)]優先度の低い車両AにノードQAの到着時刻を設定する
回避到着時刻設定部317はステップ6で計算された優先度の高い車両BがノードPBに到着する時刻TPB(高優先機械通過時刻)を、優先度の低い車両Aが交差点の手前のノードであるノードQAに到着する時刻TQA(回避到着時刻に相当する)として設定する。

0077

ステップ8(S8)ステップ9(S9)では、ステップ6及びステップ7における車両Aを車両B、車両Bを車両Aとした処理が実行される。

0078

本実施形態によれば、交差点において複数の車両の衝突又はニアミスが発生することが推定される場合に、鉱山の生産性向上の観点から優先度が高い車両が適切に決定される。そして、優先度の低い車両に対して衝突又はニアミスを回避するために適切なノードへの到着時刻が設定され、車両がその到着時刻を実現するように走行を制御することで衝突又はニアミスの発生が回避される。

0079

以下の説明は本発明の内容の一具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。

0080

例えば、上記実施形態では2台の車両間の衝突又はニアミスの発生を例に用いて説明したが、3台以上の車両間における衝突又はニアミスの発生も同様の手順で回避することができる。具体的には、優先度2番目の車両が交差点を含むセグメントを通過する時間を3台目の車両が交差点を含むセグメントの1つ手前のセグメントの終端ノードに到着する時間を設定すればよい。

0081

また、無人搬送車両20−1は自車の走行許可区間の残り距離が短くなると、走行許可区間から逸脱せずに走行許可区間内で停車できるように減速を開始する。したがって、例えば交差点に差し掛かるところで、交差点を含むセグメントの走行許可の取得が遅れると減速しなければならなくなる恐れがある。そこで、優先度が低い車両が交差点を含むセグメントに対して走行許可区間の要求情報を送信するタイミングを考慮して衝突防止処理を実行してもよい。

0082

図10を参照してその一例を説明する。図10は、交差点を含むセグメント16の走行許可がもらえない場合の車両Aの速度変化ともらえた場合の速度変化を示す図である。優先度の低い車両Aに交差点前で減速させないためには、優先度の低い車両Aが交差点を含むセグメント16の走行許可要求を出すことが予測されるタイミングよりも前に、優先度の高い車両が交差点を含むセグメント16を通過し、セグメント16が開放されている必要がある。

0083

無人搬送車両20−1がどの位置に来れば減速を開始するか、また、次の走行許可区間を要求するか、は仕様として決めておくことで事前にわかる。例えば、図10に示すように、交差点手前のセグメントの終端ノードNEから距離Daだけ手前で減速を開始し、さらに、それよりも手前の距離Dのところで走行許可を要求するタイミングとなるとすると、そのタイミングより前に優先度の高い車両が交差点を含むセグメント16を開放しておけばよい。

0084

そこで回避到着時刻設定部317は、距離Dを、該当する部分のリンクがもつ目標速度などから推定する。したがって、回避到着時刻設定部317は、この距離Dを考慮した位置に優先度の低い車両Aが到着するタイミングで交差点を含むセグメント16が開放されているように、優先度の低い車両Aに対して終端ノードNEへの到着時刻を設定できるように構成されていても良い。その場合に、走行許可要求を行う前から減速してもよいし(図10実線で図示した速度変化)、また走行許可要求を行いながら減速をして急激な減速を回避するように速度変化をさせてもよい(図10の小さな点線で示した速度変化)。この二つの速度変化は、交差点を含む走行許可区間が付与されない場合の速度変化(図10の一点鎖点で示した速度変化)よりも速度変化が緩やかである。

0085

または、例えば、回避到着時刻設定部317は、距離Dよりも1つ手前のノードNOに優先度の高い車両が交差点を含むセグメント16を通過した時間を、優先度の低い車両Aが到着する時刻として設定することができるように構成されていても良い。

0086

図11を参照して他の実施形態を説明する。図11は、他の実施形態に係る鉱山機械運行管理システムの機能ブロック図である。

0087

上記実施形態では、管制制御装置31が衝突回避到着時刻を設定し、その到着時刻を車両制御装置100に送信し、車両制御装置100の目標速度情報生成部106がその到着時刻を実現するための速度パターンを生成したが、図11に示すように、管制制御装置31に目標速度情報生成部106を備え、それが生成した速度パターンを車両制御装置100に送信してもよい。この場合、車両制御装置100には目標速度情報生成部106は不要である。そして、無人搬送車両20−1では、走行制御装置200が受信した速度パターンに従って自律走行制御を行う。また有人搬送車両20−2、有人補助作業車両70の車両制御装置100にも目標速度情報生成部106は不要であり、情報提示装置300に受信した速度パターンを表示してもよい。

0088

更に上記実施形態では、走行許可区間を用いた鉱山機械運行管理システム1における交差点での衝突防止処理を例に挙げて説明したが、走行許可区間を用いない鉱山機械運行管理システム1にも、本発明は適用できる。例えば、鉱山内を走行中の車両同士が車車間通信や管制局に対して自車位置を頻繁にアップロードして運行管理を行うシステムであってもよい。その場合、交差点の手前に衝突防止処理を行う際に、到達時刻を算出する地点を定めておき(例えば交差点進入口の手前20mなど)、その地点を上記の実施形態における走行許可区間の終端ノードに置き換えることで、本実施形態と同様に衝突防止処理を行うことができる。

0089

1:鉱山機械運行管理システム、10:積込機械、20−1:無人搬送車両、20−2:有人搬送車両、30:管制局、31:管制制御装置、70:有人補助作業車両

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