(57)【要約】【課題】放土場の利用効率を向上させることを目的とする。【解決手段】放土場内において放土位置の設定候補位置の点列となる放土ラインを設定する放土ライン設定部３２２と、放土ライン上において過去に放土作業が行われた放土位置の位置情報及び放土量を記憶する過去放土情報記憶部３２４，３２５と、ダンプトラックから受信した積載量情報及び直前の放土作業で放土された直前放土量に基づいて、直前の放土作業が行われた直前放土位置から今回の放土作業を行う目標放土位置までの間の適正放土位置間距離を算出し、放土ライン上にあり、かつ直前放土位置から適正放土位置間距離の間隔を設けた位置を今回の目標放土位置として決定する目標放土位置方向決定部３１５とを備える。【選択図】図５
2018047813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体後部の支軸を中心にベッセルを上下回動可能に取り付け、前記ベッセル内の積載物を車体後方に排出可能な第１ダンプトラック及び第２ダンプトラックの其々と無線通信を行う無線通信装置に接続され、前記第１ダンプトラックが放土場内で既に行った放土作業の内容を基に、前記第２ダンプトラックが前記放土場内でこれから放土する目標放土位置及び前記第２ダンプトラックのベッセル内の残荷を前進走行しながら排出する際の走行方向である目標放土方向を決定する放土管制制御装置であって、
前記第１ダンプトラックが放土作業を行った放土位置の位置情報及び放土量を示す放土情報及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量を示す積載量情報を受信し、前記第２ダンプトラックに対して前記目標放土位置及び前記目標放土方向を含む情報を送信する通信制御部と、
前記目標放土位置及び前記目標放土方向を決定する処理の起点となる初期放土位置、及び当該初期放土位置から出発し当該初期放土位置で放土したダンプトラックが放土しながら前進する方向である初期放土方向を設定する初期放土位置方向設定部と、
前記初期放土方向に基づいて、前記第２ダンプトラックに対する前記目標放土方向を設定する目標放土方向決定部と、
放土場内においてこれから実施される放土作業の放土位置の設定候補となる位置の点列からなる放土ラインを設定する放土ライン設定部であって、前記初期放土位置を通過する第１放土ラインを設定する放土ライン設定部と、
前記第１ダンプトラックから受信した放土位置の位置情報及び放土量を記憶する過去放土情報記憶部と、
前記第１放土ライン上において前記第１ダンプトラックが直前の放土作業で放土した直前放土量及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量に基づいて、前記直前の放土作業が行われた直前放土位置から前記第２ダンプトラックがこれから放土作業を行う予定である目標放土位置までの間の第１適正放土位置間距離を算出する適正放土位置間距離算出部と、
前記第１放土ライン上にありかつ前記直前放土位置から前記第１適正放土位置間距離の間隔を設けた位置を、前記第２ダンプトラックの目標放土位置として決定する目標放土位置決定部と、
前記目標放土方向及び前記目標放土位置を含む放土情報を生成して出力する放土情報出力部と、
を備えることを特徴とする放土管制制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放土管制制御装置において、
前記放土ライン設定部は、前記第１放土ラインとして、前記初期放土位置を通り、かつ前記放土場の地表面を含む２次元平面内において前記初期放土方向に直交する方向を軸方向とする放土ラインを設定する、
ことを特徴とする放土管制制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放土管制制御装置において、
前記放土ライン設定部は、前記放土場の境界線及び前記第２ダンプトラックの干渉を避けるためのマージン距離の間隔を前記放土場の境界線から前記放土場の中央寄りに設けた位置に、前記境界線に沿った形状の放土ラインを更に設定する、
ことを特徴とする放土管制制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放土管制制御装置において、
前記目標放土位置が前記放土場の境界線に干渉するか否かを判定する境界干渉判定部を更に備え、
前記目標放土位置が前記放土場の境界線に干渉する場合、
前記適正放土位置間距離算出部は、前記直前放土位置が存在する現在の放土ラインにおいて既に放土された放土量に基づいて、当該現在の放土ラインよりも前記放土場の入口に近くに新たに設定する新たな放土ラインから前記現在の放土ラインまでの間の第２適正放土位置間距離を算出し、
前記放土ライン設定部は、前記現在の放土ラインよりも前記放土場の入口に近く、かつ前記現在の放土ラインから前記第２適正放土位置間距離の間隔を設けた位置に前記新たな放土ラインを設定し、
前記目標放土位置決定部は、前記境界線に干渉すると判定された目標放土位置に代わり、前記新たな放土ライン上に新たな目標放土位置を決定する、
ことを特徴とする放土管制制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放土管制制御装置において、
前記適正放土位置間距離算出部は、前記直前放土位置を中心とする放土物のひろがりに基づいて前記第１適正放土位置間距離を決定する、
ことを特徴とする放土管制制御装置。
【請求項６】
車体後部の支軸を中心にベッセルを上下回動可能に取り付け、前記ベッセル内の積載物を車体後方に排出可能な第１ダンプトラック及び第２ダンプトラックの其々と無線通信を行う無線通信装置に接続され、前記第１ダンプトラックが放土場内で既に行った放土作業の内容を基に、前記第２ダンプトラックが前記放土場内でこれから放土する目標放土位置及び前記第２ダンプトラックのベッセル内の残荷を前進走行しながら排出する際の走行方向である目標放土方向を決定する放土位置方向決定方法であって、
前記第１ダンプトラックから当該第１ダンプトラックが放土作業を行った放土位置の位置情報及び放土量を示す放土情報及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量を示す積載量情報を受信するステップと、
前記目標放土位置及び前記目標放土方向を決定する処理の起点となる初期放土位置、及び当該初期放土位置から出発し当該初期放土位置で放土したダンプトラックが放土しながら前進する方向である初期放土方向の設定を受け付けるステップと、
放土場内においてこれから実施される放土作業の放土位置の設定候補となる位置の点列からなる放土ラインであって、前記初期放土位置を通過する第１放土ラインを設定するステップと、
前記第１放土ライン上において前記第１ダンプトラックが直前の放土作業で放土した直前放土量及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量に基づいて、前記直前の放土作業が行われた直前放土位置から前記第２ダンプトラックがこれから放土作業を行う予定である目標放土位置までの間の第１適正放土位置間距離を算出するステップと、
前記第１放土ライン上にありかつ前記直前放土位置から前記第１適正放土位置間距離の間隔を設けた位置を、前記第２ダンプトラックの目標放土位置として決定するステップと、
前記初期放土方向に基づいて、前記第２ダンプトラックに対する前記目標放土方向を設定するステップと、
前記目標放土位置及び前記目標放土方向を含む放土情報を生成して出力するステップと、
を含むことを特徴とする放土位置方向決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放土管制制御装置及び放土位置方向決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山にはダンプトラックが放土を行う放土場がある。放土にはいくつかの方法があるが、特にパドックダンピングと呼ばれる放土方法では、ダンプトラックは平坦な地表面に土砂などの積載物を放土する。この放土技術に関して、特許文献１は「領域データ入力手段に入力された目標領域の位置データ（境界線の位置データ）に基づいて、当該目標領域内部の複数の目標点の位置データが生成される。そして生成された複数の目標点の位置データが順次与えられることにより車両が目標領域内部の複数の目標点へ順次誘導走行される」と開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６５０２０１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、放土される放土量を想定したうえで予め放土目標位置が複数決定され、そこに順次放土していく。そのため、仮にあるときの放土量が想定よりも少ない場合にはその付近の土砂が少なくなり、結果として高密度な放土とならず、放土場の面積の利用効率が低下する恐れがあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、放土場の利用効率を向上させる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、車体後部の支軸を中心にベッセルを上下回動可能に取り付け、前記ベッセル内の積載物を車体後方に排出可能な第１ダンプトラック及び第２ダンプトラックの其々と無線通信を行う無線通信装置に接続され、前記第１ダンプトラックが放土場内で既に行った放土作業の内容を基に、前記第２ダンプトラックが前記放土場内でこれから放土する目標放土位置及び前記第２ダンプトラックのベッセル内の残荷を前進走行しながら排出する際の走行方向である目標放土方向を決定する放土管制制御装置であって、前記第１ダンプトラックが放土作業を行った放土位置の位置情報及び放土量を示す放土情報及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量を示す積載量情報を受信し、前記第２ダンプトラックに対して前記目標放土位置及び前記目標放土方向を含む情報を送信する通信制御部と、前記目標放土位置及び前記目標放土方向を決定する処理の起点となる初期放土位置、及び当該初期放土位置から出発し当該初期放土位置で放土したダンプトラックが放土しながら前進する方向である初期放土方向を設定する初期放土位置方向設定部と、前記初期放土方向に基づいて、前記第２ダンプトラックに対する前記目標放土方向を設定する目標放土方向決定部と、放土場内においてこれから実施される放土作業の放土位置の設定候補となる位置の点列からなる放土ラインを設定する放土ライン設定部であって、前記初期放土位置を通過する第１放土ラインを設定する放土ライン設定部と、前記第１ダンプトラックから受信した放土位置の位置情報及び放土量を記憶する過去放土情報記憶部と、前記第１放土ライン上において前記第１ダンプトラックが直前の放土作業で放土した直前放土量及び前記第２ダンプトラックの現在の積載量に基づいて、前記直前の放土作業が行われた直前放土位置から前記第２ダンプトラックがこれから放土作業を行う予定である目標放土位置までの間の第１適正放土位置間距離を算出する適正放土位置間距離算出部と、前記第１放土ライン上にありかつ前記直前放土位置から前記第１適正放土位置間距離の間隔を設けた位置を、前記第２ダンプトラックの目標放土位置として決定する目標放土位置決定部と、前記目標放土方向及び前記目標放土位置を含む放土情報を生成して出力する放土情報出力部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば放土場の利用効率を向上させる技術を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成、効果は以下の実施形態において明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両走行管制システムの概略構成を示す図
【図２】ダンプトラックの外観を示す図
【図３】ダンプトラックの機能構成を示すブロック図
【図４】車両走行管制システムのブロック図
【図５】目標放土位置方向決定部の構成を示すブロック図
【図６】管制サーバが放土位置にダンプトラックを誘導する処理の流れを示すシーケンス図
【図７】目標放土位置の設定処理の流れを示すフローチャート
【図８】初期放土位置、初期放土方向、及び放土ラインの位置関係を示す図
【図９】目標放土位置の設定処理を示す図
【図１０】２列目以降の放土ライン上に目標放土位置を決定する処理を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。以下の説明は本発明の内容の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及び修正が可能である。また、本発明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。
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下に第１実施形態に係る車両走行管制システム１について図面を参照して説明する。図１は、車両走行管制システム１の概略構成を示す図である。図１に示すように車両走行管制システム１は、鉱物や表土を掘削してダンプトラックに積込む積込機械１０と、ダンプトラックの運行を管理する管制サーバ（放土管制制御装置としての機能も有する）３１と、を含み、管制サーバ３１に積込機械１０及びダンプトラックの其々が無線通信回線４０を介して接続される。積込機械１０の一例としてショベルやホイールローダでもよい。また以下では、ダンプトラックとして管制サーバ３１からの管制情報に従って自律走行する二台のダンプトラック、すなわち第１ダンプトラック２０−１及び第２ダンプトラック２０−２を用いて説明するが、ダンプトラックは１台また３台以上でもよい。また第１ダンプトラック２０−１、第２ダンプトラック２０−２は自律走行車両に限定されず、オペレータが搭乗して運転走行する有人ダンプトラックでもよく、この場合は管制サーバ３１が決定した目標放土位置・放土方向を表示する表示装置を備え、その目標放土位置に向かってオペレータを誘導してもよい。また、第１ダンプトラック２０−１、第２ダンプトラック２０−２は、同車格、すなわち積荷の最大積載量が同じ車両を用いてもよいし、異なる車格の車両を混在させてもよい。以下の説明において、第１ダンプトラック２０−１、第２ダンプトラック２０−２の区別を行う必要がない場合は、ダンプトラック２０と記載することがある。
【００１１】
鉱山は、積込機械１０が掘削作業及び積込作業を行う積込場６１と、ダンプトラック２０が積荷を下す放土場６２と、積込場６１及び放土場６２を連結し、ダンプトラック２０が走行する搬送路６０とが配置される。本実施形態では、放土場６２においてパドックダンピングと呼ばれる放土方法が用いられ、その放土位置の決定処理が本実施形態の特徴の一つである。
【００１２】
図２はダンプトラック２０の外観を示す図である。また図３は、ダンプトラック２０の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、ダンプトラック２０は、車体２０１上に積荷を運ぶベッセル２０２が搭載される。ベッセル２０２は積込作業中及び走行中は実線の位置にあり、放土作業中は二点鎖線で示す状態まで起床する。これにより、ベッセル２０２に積込まれた土砂が放土される。すなわち、ダンプトラック２０は、車体２０１後部の支軸を中心にベッセル２０２を上下回動可能に取り付け、ベッセル２０２内の積載物を車体後方に排出可能なダンプトラックである。
【００１３】
更にダンプトラック２０の車体２０１には、前後の車軸上に車体２０１を支えるための複数のサスペンションが備えられており、ベッセル２０２やベッセル２０２に搭載された土砂を含んだ車体２０１の荷重が各サスペンションにかかる。各サスペンションには、サスペンションのシリンダ内圧力を計るためにシリンダ圧カセンサ（以下「圧力センサ」と略記する）が取り付けられている。図２では説明の便宜のため左前サスペンション２０４ａ及び圧力センサ２０６ａと、左後ろサスペンション２０４ｂ及び圧力センサ２０６ｂとを図示しているが、右前サスペンション、右後ろサスペンションもあり、合計４個のサスペンションで支持されている。そして、各サスペンションに圧力センサが備えられるので、ダンプトラック２０は合計４つの圧力センサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを備える。
【００１４】
図３に示すようにダンプトラック２０は、図２の構成に加え、ボディ着座スイッチ２０５、傾斜角センサ２０７、車体速度検出器２０８、位置算出装置２０９、ホイスト操作レバー（又はホイスト操作スイッチ）２１０、荷重計測装置２２０、ダンプトラック２０の車体制御を行う車両制御装置２３０、及び無線通信回線４０に接続する車両側無線通信装置２４０を備える。
【００１５】
ボディ着座スイッチ２０５は、ダンプトラック２０の車体２０１とベッセル２０２の間に設けられており、ベッセル２０２が着座すると、この着座状態を検出して車両制御装置２３０に姿勢情報を出力する。
【００１６】
また、ダンプトラック２０の車体２０１には傾斜角センサ２０７が設けられている。この傾斜角センサ２０７は車体２０１の前後方向の傾斜を測定する。
【００１７】
荷重計測装置２２０は、各圧力センサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄからの出力と、傾斜角センサ２０７からの出力とに基づいて、車体２０１及びベッセル２０２（積荷加重を含む）からの荷重を演算する。荷重計測装置２２０の計測結果は、車両制御装置２３０に荷重情報として入力される。
【００１８】
荷重計測装置２２０は、各サスペンション２０４の圧力センサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄの出力信号と、傾斜角センサ２０７の出力信号をそれぞれ所定のサンプリング周期で読み込み、積荷の重量である荷重Ｗｐを算出する。４個の圧力センサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄによって算出された重量の総和が総荷重Ｗｔとなる。総荷重Ｗｔは、積荷に車体２０１やベッセル２０２も含めたサスペンションにかかる全ての重量である。荷重Ｗｐ１は、総荷重Ｗｔから、予めキャリブレーションによって求められた車体の初期荷重Ｗｓを減算することによって求められる。荷重計測装置２２０は、この荷重計測演算を積荷の有無に関わらず常時行う。
【００１９】
本実施形態では積込場６１から放土場６２内の放土位置までに計測された荷重Ｗｐを直前荷重Ｗｐ１といい、放土完了後（ボディ着座スイッチ２０５がＯＦＦとなりベッセル２０２が傾転開始し、次に着座してボディ着座スイッチ２０５がＯＮになった後）に計測された荷重を放土後荷重Ｗｐ２という。そして、車両制御装置２３０は、荷重計測装置２２０から取得した直前荷重Ｗｐ１及び放土後荷重Ｗｐ２を基に放土量Ｗｄｎを下式（１）で算出し、管制サーバ３１に出力する。
Ｗｄｎ＝直前荷重Ｗｐ１（ｎ―１）―放土後荷重Ｗｐ２ｎ・・・（１）
但しＷｄｎ：ｎ回目放土作業による放土量
直前荷重Ｗｐ１（ｎ―１）：ｎ回目放土作業の直前の荷重
放土後荷重Ｗｐ２ｎ：ｎ回目放土作業の直後の荷重
【００２０】
またダンプトラック２０は、車体２０１に取り付けられた車輪、本実施形態では従動輪である前輪の回転数を検出し、速度情報を出力する車体速度検出器２０８と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）などの自車両の位置を算出して位置情報を出力する位置算出装置２０９と、を備える。速度情報及び位置情報は、車両制御装置２３０に入力される。
【００２１】
また、ホイスト操作レバー（スイッチ）２１０の操作内容、具体的にはレバーの傾斜方向及び傾斜角を示す状態信号は、車両制御装置２３０に入力される。
【００２２】
ダンプトラック２０は、車両制御装置２３０の出力先としての管制サーバ３１に無線通信回線４０を介して通信接続する車両側無線通信装置２４０を備える。
【００２３】
なお、前述した圧力センサからの出力信号や速度情報は、トランスミッションやボディを制御する別のコントローラから通信によって取得する構成でもよい。
【００２４】
車両制御装置２３０は、演算を行うＣＰＵ２３１と、各種処理（プログラム）を保存するＲＯＭ２３２と、変数値や荷重計測の結果である荷重データを保存するＲＡＭ２３３と、記憶装置としてのＨＤＤ２３４と、センサ入力や通信を行う入力インターフェース２３５（図３では入力Ｉ／Ｆと記載）と、ＣＰＵ２３１の演算結果を車両側無線通信装置２４０へ出力する出力インターフェース（図２では出力Ｉ／Ｆと記載）２３６と、これら各構成要素を接続するバス２３７とを備える。車両制御装置２３０のハードウェア構成は上記に限らず、一つの集積回路により構成されてもよい。
【００２５】
図示を省略するものの、管制サーバ３１も車両制御装置２３０と同様、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、出力Ｉ／Ｆ、及びバスを備えて構成されてもよいし、集積回路により構成されてもよい。
【００２６】
図４は、車両走行管制システム１のブロック図である。管制局３０では、管制サーバ３１にサーバ側無線通信装置５１が通信接続される。また、ダンプトラック２０では、車両側無線通信装置２４０が車両制御装置２３０に通信接続される。そして管制サーバ３１及び車両制御装置２３０の間で、それぞれが必要なデータを送受信する。サーバ側無線通信装置５１及び車両側無線通信装置２４０はそれぞれ無線通信回線４０に接続する無線通信装置である。
【００２７】
管制サーバ３１は、地図データ保管部３１１、経路生成部３１２、走行許可区間設定部３１３、車体状態取得部３１４、目標放土位置方向決定部３１５、及びサーバ側通信制御部３１６を含む。
【００２８】
地図データ保管部３１１は、鉱山内の搬送路や積込場６１、放土場６２などの位置関係や搬送路６０による接続関係を示した経路データや各エリアにおけるダンプトラックが走行可能範囲とそうでない部分との境界を示す境界データを保管する。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。境界データは放土場６２の境界データも含む。搬送路６０の地図データは、地点を示すノードと隣接するノードを結ぶリンクとにより定義される。後述する経路生成部３１２で設定する経路や、走行許可区間設定部３１３で設定される走行許可区間は、ノード及びリンクにより定義される。
【００２９】
経路生成部３１２は、各ダンプトラック２０の出発地から目的地までの走行経路を生成する。また、放土場６２において、放土場６２の入口（放土場６２に到着したダンプトラック２０の現在位置でもよい）から放土位置までの動的パス、及びその放土位置から放土場６２の出口までの動的パスを生成する。本実施形態では、目標放土位置方向決定部３１５が決定した目標放土位置及び目標放土方向は、目標放土位置に対して目標放土方向でアプローチする（換言すると残荷を排出する際には目標放土方向に沿って前進できる）動的パスを示す情報として、ダンプトラック２０に送信される。
【００３０】
走行許可区間設定部３１３は、各ダンプトラック２０に対し当該ダンプトラックのみが走行することを許可し、他のダンプトラック２０の進入を禁止する走行経路上の部分区間（走行許可区間という）を設定する。つまり、走行許可区間は走行許可が付与されたダンプトラック２０のみが進入・走行できるので、他のダンプトラック２０に対しては閉塞区間として機能する。これによりダンプトラック２０同士の干渉が回避される。
【００３１】
ダンプトラック２０は、自車に対して設定された走行許可区間の残り区間が予め定められた距離以下になると、次の新たな走行許可区間の設定要求情報を管制サーバ３１に送信する。走行許可区間設定部３１３は、設定要求情報に応じて新たな走行許可区間を設定する。また走行許可区間設定部３１３は、設定要求情報を送信したダンプトラック２０よりも後方の走行経路に設定された走行許可区間は解放する。解放された区間は、後続車両に対し、新たな走行許可区間として設定可能となる。
【００３２】
車体状態取得部３１４は、鉱山内に存在する作業機械やダンプトラックの位置や速度、作業状態、目的地、車体仕様などの状態情報を取得する。
【００３３】
目標放土位置方向決定部３１５は、放土作業の目標となる目標放土位置及びダンプトラック２０がベッセル内の残荷を前進走行しながら排出する際の走行方向である放土方向を決定する。その詳細は後述する。
【００３４】
サーバ側通信制御部３１６は、サーバ側無線通信装置５１を介してダンプトラック２０との間で無線情報の送受信制御を行う。
【００３５】
一方、車両制御装置２３０は、経路取得部１０１、自車位置取得部１０２、自車位置リンク取得部１０３、車体状態認識部１０５、車両側通信制御部１０６、走行許可区間要求部１０７、及び走行モータや操舵モータなどの車体を自律的に駆動させて無人での走行を可能とする自律走行制御部２５０を備えている。
【００３６】
経路取得部１０１は、自車が走行すべき経路情報を管制局３０から取得する。経路情報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。ダンプトラック２０は、走行許可区間の終端に向かって走行する。
【００３７】
自車位置取得部１０２は、位置算出装置２０９から位置情報を取得し、自車位置リンク取得部１０３に出力する。
【００３８】
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を選択する。そして経路情報に含まれる各リンクに付加された目標速度を読取り、自律走行制御部２５０に出力する。
【００３９】
車体状態認識部１０５は、予め定められた車体仕様を規定した情報を記憶し、また各種センサからの出力を基に操舵角、走行速度などのダンプトラック２０の車体状態を認識し、車体状態情報として管制サーバ３１に送信する。
【００４０】
車両側通信制御部１０６は、車両側無線通信装置２４０を介して管制サーバ３１との間で無線情報の送受信制御を行う。
【００４１】
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設定要求情報を送信する。
【００４２】
自律走行制御部２５０は、目標速度を実現するように各車輪の走行モータトルク指令を生成する目標トルク生成部２５１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２５２とを含む。
【００４３】
ダンプトラック２０は、管制局３０の経路生成部３１２が生成した、目標放土位置方向決定部３１５が決定した目標放土位置までの経路に沿って自律的に移動し、放土動作を行う。
【００４４】
図５は目標放土位置方向決定部３１５の構成を示すブロック図である。目標放土位置方向決定部３１５は、初期放土位置及び初期放土方向を取得する初期放土位置方向設定部３２１と、放土場内において放土位置の設定候補位置の点列である放土ラインを設定する放土ライン設定部３２２と、ダンプトラック２０から積載量情報を受信して取得する積載量取得部３２３と、過去の放土量を記録する過去放土量記憶部３２４と、過去の放土位置を記録する過去放土位置記憶部３２５と、放土位置と境界線との干渉の有無を判定する境界干渉判定部３２６と、次の放土を行う車体の仕様を取得する車体仕様取得部３２７と、目標放土方向決定部３２８、適正放土位置間距離算出部３２９、目標放土位置決定部３３０、及び放土情報出力部３３１を備える。目標放土方向決定部３２８、適正放土位置間距離算出部３２９、目標放土位置決定部３３０、及び放土情報出力部３３１の処理内容は、図７のフローチャートを参照しつつ後述する。
【００４５】
過去放土量記憶部３２４及び過去放土位置記憶部３２５は過去の放土作業に関する情報を記憶する構成要素であるので、これらを総称して過去放土情報記憶部という。
【００４６】
また、「初期放土位置」とは、目標放土位置及び前記目標放土方向を決定する処理の起点となる放土位置である。従って、放土場内において最初の放土位置である場合と、ある時点、例えば同一の放土場内で放土作業は過去に行われているが、目標放土位置の設定処理を再実行する時点における最初の放土位置である場合との両方を含む。
【００４７】
ここで上記「放土位置と境界線との干渉」とは、目標放土位置が境界線上にある場合の他、放土方向に沿ってダンプトラック２０が目標放土位置に後退して接近するための走行経路の一部が境界線に重なる場合、またその走行経路がダンプトラック２０の車体の前後方向軸の軌跡である場合にはその軌跡を中心とし車幅の半値幅の軌跡の一部が境界線と重なる場合を含む。更に、目標放土位置を中心とする想定放土範囲（図１３参照）が境界線と重なる場合は干渉と判断してもよい。
【００４８】
図６を参照して、管制サーバ３１がダンプトラックの放土位置を決定し、ダンプトラックが放土位置に誘導される処理の流れを説明する。図６は、管制サーバ３１が放土位置にダンプトラック２０を誘導する処理の流れを示すシーケンス図である。以下の例では、第１ダンプトラック２０−１と第２ダンプトラック２０−２とのそれぞれが管制サーバ３１に無線通信接続されている例を挙げて説明する。そして、第１ダンプトラック２０−１が先に放土場６２に入場して放土し、その後第２ダンプトラック２０−２が放土場６２に入場して放土するものとする。
【００４９】
経路生成部３１２は搬送路６０上に第１ダンプトラック２０−１に対して積込場６１から放土場６２に向かう走行経路を生成し、第１ダンプトラック２０−１に送信する。また、走行許可区間設定部３１３が第１ダンプトラック２０−１に走行許可区間を設定し、第１ダンプトラック２０−１に送信する。第１ダンプトラック２０−１は走行経路及び走行許可区間を取得（受信）し、それに従って自律走行する（Ｓ０１）。
【００５０】
更に第１ダンプトラック２０−１の荷重計測装置２２０は積込場６１から放土場６２に向かって走行中に現在の積載量（直前荷重Ｗｐ１（ｎ−１）に相当する）を計測・記憶し、管制サーバ３１に直前荷重Ｗｐ１（ｎ−１）を送信する（Ｓ０２）。
【００５１】
一方、第１ダンプトラック２０−１が放土場６２の入口に着く前に、管制サーバ３１は、初期放土位置を設定する（Ｓ０３）。初期放土位置方向設定部３２１は、地図データ保管部３１１から放土場６２の地図データを読み出し、管制サーバ３１の表示装置に地図を表示する。そして、オペレータが入力装置を用いて入力した初期放土位置を初期放土位置として設定する。オペレータは、初期放土方向も合わせて入力してもよい。
【００５２】
また初期放土位置方向設定部３２１は、地図データ保管部３１１から放土場６２の境界線データを読み出し、境界線から所定距離内側にあって、かつ放土場６２の入り口から最も遠い放土場６２内の点を初期放土位置として設定してもよい。また初期放土位置方向設定部３２１は、初期放土位置を始点とし放土場６２の出口に向かう直線上に沿って初期放土方向を設定してもよい。また初期放土位置方向設定部３２１は、後述するステップＳ０４において初期放土位置から放土場６２までの出口までの動的パスが生成されると、その動的パス上に初期放土方向を設定してもよい。
【００５３】
目標放土位置方向決定部３１５は、初期放土位置の位置情報を経路生成部３１２に出力する。経路生成部３１２は放土場６２の入口（又は第１ダンプトラック２０−１の現在位置）から初期放土位置までの経路を生成し（Ｓ０４）、第１ダンプトラック２０−１に送信する（Ｓ０５）。この経路は、初期放土位置に対して初期放土方向に沿ってアプローチする動的パスである。
【００５４】
第１ダンプトラック２０−１は、受信した経路に沿って初期放土位置まで自律走行し（Ｓ０６）、初期放土位置に到着すると放土する（Ｓ０７）。
【００５５】
経路生成部３１２は、初期放土方向に沿った、初期放土位置から放土場６２の出口までの経路を生成し（Ｓ０８）、第１ダンプトラック２０−１に送信する（Ｓ０９）。この経路は、初期放土位置から残荷を排出しながら前進走行する間は初期放土方向に沿って走行する経路である。第１ダンプトラック２０−１は、受信した経路に沿って積込場６１に向かって自律走行を開始する（Ｓ１０）。
【００５６】
第１ダンプトラック２０−１の荷重計測装置２２０は、放土後荷重Ｗｐ２ｎを計測し、放土量Ｗｄｎを算出し、管制サーバ３１に送信する（Ｓ１１）。管制サーバ３１は放土量Ｗｄｎを受信して記憶する（Ｓ１２）。
【００５７】
管制サーバ３１は第２ダンプトラック２０−２から現在の荷重Ｗｐ１ｎを受信し（Ｓ１３）、これと直前の放土量Ｗｄｎを用いて、第２ダンプトラック２０−２の目標放土位置方向を決定する（Ｓ１４）。
【００５８】
図７から図９を参照してステップＳ１４における放土位置方向決定方法について説明する。図７は目標放土位置方向の設定処理の流れを示すフローチャートである。図８は、初期放土位置、初期放土方向、及び放土ラインの位置関係を示す図である。図９は、目標放土位置の設定処理を示す図である。以下、図７の各ステップ順に沿って説明する。
【００５９】
放土ライン設定部３２２は、放土ラインのカウンタｎを１に設定する（Ｓ１４１）。
【００６０】
放土ライン設定部３２２は、ｎ列放土ラインを設定する（Ｓ１４２）。本例では、図８に示すように初期放土位置方向設定部３２１が初期放土位置Ｐ０、及びダンプトラック２０が初期放土位置Ｐ０にて停車した状態で放土を開始し、傾斜したベッセル２０２の下端部に放土した土砂が詰まって放土できなくなる前に微速で前進しながら放土を行うときの移動方向である初期放土方向Ｖ０が設定されているものとする。この状態で、本例では、放土ライン設定部３２２は初期放土位置Ｐ０を始点とし、初期放土方向Ｖ０に対して放土場の地表面を含む２次元平面内において直交する方向を軸方向とする１列目の放土ライン（以下第１放土ラインＬ１という）を設定する。
【００６１】
放土ライン設定部３２２が第１放土ラインＬ１を設定する態様はいくつかあるが、例えば、管制サーバ３１のＧＵＩに放土場６２の地図を表示し、オペレータがマウスやタッチパネルなどの入力装置を用いて表示された地図上に放土ラインを入力し、その入力操作から放土ラインを設定してもよい。
【００６２】
更に、放土ライン設定部３２２が地図データ保管部３１１から放土場６２の境界データを読み込んで、放土場６２の内部に向けて境界に干渉しないために設けられたマージン距離の間隔を放土場の中央寄りに設けた位置に放土ラインを設定してもよい。この場合、放土ラインが境界線に沿った曲線として設定されてもよい。
【００６３】
地図データ保管部３１１は、境界線上にある各地点の点列の座標を境界データとして記憶しておく。また放土場６２内の各点の座標も記憶しておく。そして、後述する目標放土位置は放土場６２内の点を示す座標として表される。これにより、境界干渉判定部３２６は、目標放土位置を示す座標と境界データ上の点列の座標とを比較することで目標放土位置と境界線との干渉の有無を判定する。詳細は後述する。
【００６４】
放土ライン設定部３２２は、ｎ列放土ラインの座標と地図データ保管部３１１に保管された放土場６２内の地点の座標とを比較し、ｎ列放土ラインが放土場６２内に設定できているかを判定する（Ｓ１４３）。肯定の場合は（Ｓ１４３／Ｙｅｓ）、ステップＳ１４４へ進む。否定の場合は（Ｓ１４３／Ｎｏ）本処理を終了する。本ステップは、図７の一連の処理の終了判定に用いられる。
【００６５】
ところで、２回目の放土作業における目標放土位置の設定処理の開始前、過去放土量記憶部３２４は、ステップＳ１１において第１ダンプトラック２０−１から受信した放土量を記憶している。また、積載量取得部３２３は、ステップＳ１２において第２ダンプトラック２０−２から現在の積載量を受信し、記憶している。
【００６６】
車体仕様取得部３２７は、予めダンプトラック２０を固有に示す車両識別情報と車格（最大積載量）とを対応付けた車体仕様情報を持っておく。車体使用情報の利用態様は、例えばステップＳ１２において第２ダンプトラック２０−２からの積載量を受信し損ねた場合に、第２ダンプトラック２０−２の車格（最大積載量や車体の大きさ）から積載量を推定するために用いてもよい。また、後述する工程で目標放土位置と境界線との干渉を判断するが、その際に車体の大きさと境界線までの距離との比較を行ってもよい。
【００６７】
上記の状態で適正放土位置間距離算出部３２９は、以下に示す式（２）のように、過去放土量記憶部３２４から取得した前回の放土量Ｍ１、及び積載量取得部３２３から取得した現在の積載量Ｍ２の関数である関数Ｆを用いて、過去放土位置記憶部３２５から１つ前の放土位置を取得し、この放土位置からの距離である第１適正放土位置間距離Ｄ１（図９参照）を求める（Ｓ１４４）。本例では適正放土位置間距離Ｄとして、放土ラインＬに沿った方向に離れた第１適正放土位置間距離Ｄ１と、第１放土ラインＬ１及びこれとは異なる第２放土ラインＬ２がある場合に第１放土ラインＬ１及び第２放土ラインＬ２の間の距離である第２適正放土位置間距離Ｄ２とを分けて説明する。
適正放土位置間距離Ｄ＝Ｆ（Ｍ１，Ｍ２）・・・（２）
【００６８】
ここで１つ前の放土位置とは、前回放土した土砂の堆積物の中心位置である。
【００６９】
関数Ｆは例えば次の式（３）のように構成される。
Ｆ（Ｍ１，Ｍ２）＝Ｐ×（直前放土量＋次の積載量）・・・（３）
【００７０】
Ｐはパラメータであり、事前に試験を行うことなどによって適切な値を決めておくことができるように構成されている。これは、次の放土を行うダンプトラックの車体仕様、特に最大積載量に応じて変更してもよい。また、ユーザが適宜変更できるように構成されていても良い。
【００７１】
また、適正放土位置間距離は、式（２）のような数式で求めるのではなく、過去放土量と過去放土位置と次の積載量と次の車両仕様から適正な放土位置間距離が選択できるように構成されたデータベースを予め用意しておくことでも実現可能である。
【００７２】
次に目標放土位置決定部３３０は、図９に示すように、放土ライン設定部３２２から第１放土ラインＬ１を取得し、第１放土ラインＬ１上において前回の放土位置（直前放土位置）から第１適正放土位置間距離Ｄ１離れた地点を次の目標放土位置として決定する（Ｓ１４５）。
【００７３】
目標放土方向決定部３２８は、目標放土方向を初期放土位置方向設定部３２１が取得した初期放土方向と平行となるように設定する（Ｓ１４６）。
【００７４】
境界干渉判定部３２６は、設定された目標放土位置が放土場６２の境界線と干渉しないかを判定する（Ｓ１４７）。境界干渉判定部３２６による判定処理において干渉があるか否かは、境界線上又は境界線からダンプトラックの運行の安全を確保するために設けられたマージン距離と、車体の大きさ（特に車幅）とを比較し、車幅がマージン距離以上の場合は干渉有と判定してもよい。
【００７５】
干渉しない場合（Ｓ１４７／干渉無）は、放土情報出力部３３１が目標放土方向及び目標放土方向を含む放土情報を生成し、経路生成部３１２に出力する（Ｓ１４８）。経路生成部３１３は、目標放土位置に対して目標放土方向でアプローチする動的パスを生成し第２ダンプトラック２０−２に送信し、ステップＳ１４４へ戻る。本実施形態では、自律走行ダンプトラックを例に挙げているで、放土位置情報の出力は経路生成処理を介した経路上として間接的に出力されるが、有人ダンプトラックの場合は放土情報出力部３３１がサーバ側通信制御部３１６を介して有人ダンプトラックに放土情報を直接的に送信してもよい。
【００７６】
干渉する場合（Ｓ１４７／干渉有）は、放土ライン設定部３２２はｎを１インクリメントし（Ｓ１４９）、ｎ＋１列目の放土ラインを設定する（Ｓ１４２）。
【００７７】
この処理について図１０を用いて説明する。図１０は、２列目以降の放土ライン上に目標放土位置を決定する処理を示す図である。
【００７８】
２列目以降では、１列目の放土列との間隔を決定する必要がある。過去放土量記憶部３２４と過去放土位置記憶部３２５から、次の放土位置と想定される位置付近の過去の放土量と過去の放土位置を取得する。図１０に示すように、目標放土位置方向決定部３１５は、前列との適正放土位置間距離である第２適正放土位置間距離Ｄ２を算出し、それと前回の放土位置との間隔である第１適正放土位置間距離Ｄ１とを用いて目標放土位置を算出する。例えば、第２適正放土位置間距離Ｄ２は算出された固定値とした場合、第１放土ラインＬ１上の過去の放土量が多いときは第２放土ラインＬ２上における前回放土位置Ｐ（ｎ−１）からの距離（第１適正放土位置間距離Ｄ１）を広くに設定してもよい。
【００７９】
本実施形態によれば、予め定められた放土ライン上に前回の放土量を考慮して今回の放土における目標放土位置を決定する。これにより、前回の放土量が多ければ今回の目標放土位置を離れた位置に設定し、前回の放土量が少なければ今回の目標放土位置を近づけることができるので高集積に放土することができる。よって、放土場の利用効率を向上させることができる。
【００８０】
上記実施形態の変形例として、Ｓ１４９でｎを１インクリメントし、ｎ＋１列の放土ラインを設定し、ｎ＋１列における最初の目標放土位置を設定する。そして、境界干渉判定部３２６が、最初の目標放土位置が境界線と干渉するかどうかを判定し、干渉が無ければ管制サーバ３１が目標放土位置までの経路を生成してダンプトラック２０に目標放土位置及び経路を送信してもよい。その後は、ｎ＋１列の放土ラインに対してステップＳ１４４以降の処理を繰り返してもよい。一方、ｎ＋１列の放土ラインに設定した最初の目標放土位置が境界と干渉すると判断されれば、これ以上目標放土位置を決定することができないと判断し、一連のステップを終了してもよい。
【００８１】
上記実施形態は本発明の一実施形態を説明したに過ぎず、本発明を限定する趣旨ではない。本発明は、本発明の思想を逸脱しない範囲の様々な変形例がありこれらの変形例も本発明に含まれるものである。例えば、適正放土位置間距離の算出方法は上記例に限定されず、今回の放土作業の目標放土位置に隣接する過去の放土位置において、放土量が多い場合は適正放土位置間距離を大きくし、放土量が少ない場合は適正放土位置間距離を小さくするように決定する演算（計算に限らない）は、本発明における適正放土位置間距離の演算処理に含まれる。更に適正放土位置間距離の演算において、放土量に加え放土物の性状、例えば高粘性を有する放土物や岩石等のように放土物の広がりやすさや堆積状態の維持のしやすさを考慮して、パラメータＰの値を増減してもよい。
【００８２】
また上記の変形例としてダンプトラック２０は、後方の障害物までの距離を算出可能な後方障害物距離算出部を備えていても良い。これにより、目標放土位置方向決定部が決定した位置及び方向で停車しようと試みた際に、それよりも手前に障害物がある場合はそこで停車することができる。また、この場合の障害物は過去の放土した土砂であると考えられるので、目標放土位置よりも十分遠方に障害物が検知される場合は、目標放土位置方向決定部が決定した放土位置では適切でないと判断し、そこを通過して検知した障害物、つまり、過去の放土土砂に対して接近して停車するように、停車位置を修正できるように構成されていても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０・・・積込機械
２０・・・ダンプトラック
３０・・・管制局
３１・・・管制サーバ
５０・・・通信部
６０・・・搬送路
６１・・・積込場
６２・・・放土場
１・・・車両走行管制システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018047813.tif 000007
【図６】
2018047813.tif 000008
【図７】
2018047813.tif 000009
【図８】
2018047813.tif 000010
【図９】
2018047813.tif 000011
【図１０】
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