(57)【要約】【課題】タイヤへの負担を軽減可能な運行管理装置を提供する。【解決手段】車両のタイヤに装着され、タイヤの走行時に生じる加速度を検出する加速度センサーと、前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、加速度センサーから出力される加速度に基づいて、不整地路面を検出する不整地路面検出手段と、検出された不整地路面に対応付けられた車両位置を、車両の運行を管理する運行管理者に報知する報知手段とを備える構成とした。【選択図】図１
2019192157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のタイヤに装着され、前記タイヤの走行時に生じる加速度を検出する加速度センサーと、
前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
前記加速度センサーから出力される加速度に基づいて、不整地路面を検出する不整地路面検出手段と、
前記検出された不整地路面に対応付けられた車両位置を、前記車両の運行を管理する運行管理者に報知する報知手段と、
を備えた車両の運行管理装置。
【請求項２】
前記加速度に基づいて、路面に対するタイヤの滑り状態を検出する滑り検出手段を更に備え、
前記報知手段は、前記滑り検出手段により滑り状態が検出された路面に対応付けられた車両位置を前記運行管理者に報知する請求項１記載の車両の運行管理装置。
【請求項３】
前記タイヤの内圧を検知する圧力センサーと、
前記加速度と前記内圧とに基づいて、タイヤにかかる荷重を算出する荷重算出手段と、
前記加速度に基づいて、タイヤ回転数を算出するタイヤ回転数算出手段と、
前記荷重及びタイヤ回転数の履歴に基づいて、車両における足回りの疲労状態を推定する疲労推定手段と、
をさらに備えた請求項１又は請求項２記載の車両の運行管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の運行管理装置に関し、特に、鉱山用運搬車両の運行の管理に好適な運行管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山等で利用される運搬車両は、自動運転により運行がなされることが多くなっており、タイヤの障害物の踏破又は接触等の情報に基づいて、タイヤ等の部品の交換や補修等のメンテナンスが実行される。例えば、特許文献１では、車両に、前方の障害物を検出する外界認識装置と、タイヤとの接触を判定する接触判定部と、接触或いは踏破した障害物の情報を記録する記憶部とを車両に設け、タイヤに接触したと判定された障害物の情報を記録し、タイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメンテナンスに活用するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、外界認識装置が光学的手法によってタイヤと石との接触を判定しているため、特に、鉱山サイト等のような砂塵、高温多湿の環境では、故障や誤検出が多く正確性に劣るという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、より正確にタイヤや車両本体の状況を検出し、タイヤや車両本体への負担を軽減し長期寿命化を可能な運行管理装置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】
【０００５】
上記課題を解決するための運行管理装置の構成として、車両のタイヤに装着され、タイヤの走行時に生じる加速度を検出する加速度センサーと、車両の位置を検出する車両位置検出手段と、加速度センサーから出力される加速度に基づいて、不整地路面を検出する不整地路面検出手段と、検出された不整地路面に対応付けられた車両位置を、前記車両の運行を管理する運行管理者に報知する報知手段とを備える構成とした。
本構成によれば、タイヤに装着された加速度センサーにより車両の走行する不整地路面の場所等の路面の状態を正確に検出することができるため、運行管理者が路面整備や車両の走行ルートの変更等をすることにより、タイヤや車両への負担を軽減し、事故防止の改善に役立て長期寿命化を図ることができる。
また、運行管理装置の他の構成として、加速度に基づいて、タイヤの滑り状態を検出する滑り検出手段を更に備え、報知手段は、滑り検出手段により滑り状態が検出された路面に対応付けられた車両位置を運行管理者に報知する構成とした。
本構成によれば、運行管理者が、車両の運行の中止や路面整備を実施させることが可能となり、タイヤや車両に係る負担を軽減できる。
また、運行管理装置の他の構成として、タイヤの内圧を検知する圧力センサーと、加速度と内圧とに基づいて、タイヤにかかる荷重を算出する荷重算出手段と、加速度に基づいて、タイヤ回転数を算出するタイヤ回転数算出手段と、荷重及びタイヤ回転数の履歴に基づいて、車両における足回りの疲労状態を推定する疲労推定手段とをさらに備える構成とした。
本構成によれば、車両のメンテナンスに役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】運行管理装置の概念図である。
【図２】データセンターのハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図３】データセンサーの構成を示すブロック図である。
【図４】処理手段のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図５】加速度データの波形の一例を示す図である。
【図６】タイヤが石に接触したときの加速度データの波形の一例を示す図である。
【図７】加速度波形と接地時間及び回転時間との関係を示す図である。
【図８】滑り検出手段の構成を示すブロック図である。
【図９】滑りが生じたときの加速度データの波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る運行管理装置１の一例を示す概略図である。
運行管理装置１は、概略、車両２の運行状態を取得するために車両２に設けられた複数の検出手段から出力される情報に基づいて、データセンター４において車両２の状態や鉱山における路面の状態を取得し、車両２の運行を管理するために管理事務所（管制センター）６に設けられた管制コンピュータ７に取得した情報を出力し、運行管理者にその情報を報知するように構成される。
【０００９】
図１に示すように、鉱山サイトなどでは、複数の車両２が自動運転で運行される。各車両２には、図外の自動運転装置が搭載され、管理事務所６の管制コンピュータ７から出力される指令に基づいて運行が管理される。
各車両２は、装着されたタイヤ２Ａの状態を検出するタイヤ状態検出手段８と、車両２の位置を検出する車両位置検出手段１０と、タイヤ状態検出手段８と、車両位置検出手段１０により検出された情報をデータセンター４に出力する中継器１２と備える。
【００１０】
タイヤ状態検出手段８は、車両２に装着されたタイヤ２Ａ毎に設けられる。タイヤ状態検出手段８は、例えば、走行時のタイヤに生じる加速度を検出する加速度センサー１４と、タイヤ２Ａの気室内の空気圧（内圧）を検出する圧力センサー１６とを備える。
本実施形態では、加速度センサー１４は、タイヤ２Ａに掛かる周方向の加速度を検出するように構成される。なお、加速度センサー１４は、周方向の加速度の検出に限定されず、タイヤ径方向、タイヤ幅方向のいずれであっても良い。例えば、タイヤ径方向の加速度データを利用する場合には、検出された加速度データを微分することで、近似的に周方向の加速度を検出した時と同様に取り扱うことができる。また、周方向及び径方向の両方を検出するものであっても良い。好ましくは、周方向とすることで後述するタイヤ２Ａの滑り状態の検出感度を向上させることができる。また、周方向のみを検出することで電力消費を抑制することもできる。
【００１１】
加速度センサー１４、圧力センサー１６は、例えば、タイヤ内装置２０として、一つのケースに収容されたモジュールとして一体的に構成され、タイヤ内周面を形成するインナーライナーのタイヤ幅方向中心（図中ＣＬで示す）に装着される。タイヤ内装置２０には、加速度センサー１４及び圧力センサー１６により検出された加速度α、空気圧Ｐ等の情報をデータセンター４に出力するための通信手段２２が設けられる。
【００１２】
通信手段２２は、車両２の車体に設けられた中継器１２との間で通信可能に構成される。通信手段２２は、例えば、無線通信装置であって、例えば、無線通信装置としての機能を一つに集約した所謂ワンチップＩＣなどで構成される。通信手段２２と中継器１２との通信は、タイヤ内装置２０側の電力の消費を考慮した場合、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信規格が好適である。加速度センサー１４及び圧力センサー１６により検出された加速度α、空気圧Ｐ等の情報は、中継器１２を介してデータセンター４に出力される。
【００１３】
タイヤ内装置２０には、加速度センサー１４、圧力センサー１６及び通信手段２２に電力を供給する図外の電力供給手段等が設けられる。電力供給手段には、例えば、電池が適用される。なお、各センサー１４；１６及び通信手段２２への電力の供給は、電池に限定されずタイヤ２Ａの回転により発電する発電装置であっても良い。この場合、各センサー１４；１６及び通信手段２２等と一体とせずに、タイヤ内において別体として設けても良い。
【００１４】
タイヤ内装置２０には、装置ＩＤが割り振られ、どのタイヤ内装置２０が車両２におけるどの位置に装着されたタイヤ２Ａから入力された情報かデータセンター４において判別可能に構成される。装置ＩＤには、例えば、通信手段２２に固有のものとして設定される通信ＩＤを利用することができる。以下この装置ＩＤをタイヤＩＤという。
【００１５】
車両位置検出手段１０は、例えば、鉱山において移動する車両２の位置を検出するＧＰＳ、ＧＮＳＳ等が適用される。車両位置検出手段１０には、例えば、自動運転の制御に使用されるＧＰＳやＧＮＳＳ等を用いることができる。車両位置検出手段１０により検出された車両位置Ｘは、中継器１２に出力される。
【００１６】
中継器１２は、タイヤ内装置２０における通信手段２２との通信を可能にするタイヤ側通信装置と、データセンター４との通信を可能にするセンター側通信装置とを備える。タイヤ側通信装置は、例えば、タイヤ内装置２０に設けられた通信手段２２と通信可能に構成され、例えば、小電力無線通信等の規格を適用される。センター側通信装置は、例えば、インターネットに接続可能な無線通信回線によりデータセンター４と接続される。
【００１７】
センター側通信装置には、車両２を特定するための車両ＩＤが設定され、タイヤ側通信装置を介して入力された加速度α、空気圧Ｐ、車両位置Ｘ、タイヤＩＤ等の各種情報に加え、車両ＩＤを付加してデータセンター４に出力する。これにより、データセンター４に入力された加速度α、空気圧Ｐ、車両位置Ｘは、どの車両２のどの位置に装着されたタイヤ２Ａの情報か識別される。
【００１８】
データセンター４は、各車両２の各タイヤ２Ａから入力された加速度α、空気圧Ｐ、車両位置Ｘ等の情報を時系列に基づいて解析することにより、車両２の状態や車両２の走行する路面の状態を取得し、運行管理者に報知する。
【００１９】
図２は、データセンター４のハードウェアの構成を示す図である。
データセンター４は、例えば、鉱山サイトとは異なる場所に設けられ、サーバーやネットワーク機器などのＩＴ機器が設置された施設である。例えば、クラウドサーバー等と称される設備を利用することができる。即ち、データセンター４は、コンピュータを主として構成され、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのＣＰＵ４０、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段４２、外部との情報の入出力を可能にするための入出力手段４４とを備える。
【００２０】
記憶手段４２には、入力された加速度α、空気圧Ｐ、車両位置Ｘに基づいて各車両２の運行状態を取得するためのプログラムが格納される。データセンター４は、ＣＰＵ４０が記憶手段４２に記憶されたプログラムを実行することにより、該データセンター４を後述の各手段として機能させる。
【００２１】
記憶手段４２には、各車両２からデータセンター４に入力された加速度α、空気圧Ｐ、車両位置Ｘが、車両ＩＤ毎に加速度データ、空気圧データ、車両位置データ等の履歴として記憶される。また、記憶手段４２には、後述の処理において使用されるデータマップや判定値等があらかじめ記憶される。
【００２２】
入出力手段４４は、例えば、有線、無線等のインターネット回線介して、車両２及び管理事務所６の管制コンピュータ７と接続可能に構成される。
【００２３】
図３は、データセンター４のブロック図である。データセンター４は、入力された加速度データを処理する加速度データ前処理手段４８と、車両２における各タイヤ２Ａの荷重算出手段５０と、タイヤ回転数算出手段５２と、疲労指数算出手段５４と、疲労推定手段５６、衝突検出手段５８と、衝突判定手段６０と、滑り検出手段６２と、滑り判定手段６４とを備える。
【００２４】
加速度データ前処理手段４８は、後段の荷重算出手段５０、タイヤ回転数算出手段５２、衝突検出手段５８、滑り検出手段６２等の処理において使用される加速度データの前処理を実行する。
【００２５】
図４は、加速度データ前処理手段４８の構成の一例を示すブロック図である。図５は、加速度データの波形の一例を示す図である。
加速度データ前処理手段４８は、加速度データ読込部４８Ａと、ピーク位置検出部４８Ｂと、ピーク位置判別部４８Ｃとを備える。
加速度データ読込部４８Ａは、記憶手段４２に記憶された加速度データの読み込みを実行する。
【００２６】
ピーク位置検出部４８Ｂは、読み込んだ加速度データに含まれるピークの位置を検出する。検出された各ピークは、それぞれに対応する位置とともに大きさがピークデータとして記憶される。ここでいう位置とは、加速度データにおける時間的な位置を示している。
【００２７】
ピーク位置判別部４８Ｃは、ピーク位置検出部４８Ｂにより検出されたピークデータから、タイヤ２Ａが路面と接地するときの踏み込み側の端部を（以下、踏込端という）Ｓｉ、及びタイヤ２Ａが路面から離間するときの蹴り出し側の端部を（以下、蹴出端という）Ｋｏか、それ以外を判別する。
【００２８】
図５に示すように、踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏを示すピークは、加速度データにおいてタイヤ２Ａが１回転する毎に正・負２つのピークＥｋ，Ｅｆとなって現われる。例えば、時系列的に最初に出現するピークＥｋは、タイヤ２Ａのタイヤ内装置２０が装着された位置が路面に衝突するときに生じるピークであり、このピークが踏込端Ｓｉである。次に出現するピークＥｆ（ピークＥｋと符号が逆向き）は、タイヤ２Ａのタイヤ内装置２０が装着された位置が路面から離れるときに生じるピークであり、このピークが蹴出端Ｋｏである。
【００２９】
図６は、タイヤが石に接触したときの衝撃波形を含む加速度データの波形の一例を示す図である。また、加速度データには、石に接触したり、石や路面に形成された大きな凹凸を踏破したとき等の過度な入力（以下、大入力という）があった場合に、図６に示すような衝撃波形が加速度データの波形に含まれる。即ち、踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏを示すピークＥｋ；Ｅｆ以外のピークが加速度データの波形に現れる。
【００３０】
そこで、ピーク位置判別部４８Ｃでは、加速度データにおいて検出されたピークデータから時系列に早い時刻位置に出現する正側のピークの位置を踏込端Ｓｉの位置ｔ１１、次に、出現する負側のピークの位置を蹴出端Ｋｏの位置ｔ１２として仮定し、記憶する。さらに、これに連続して次に出現する正・負２つのピークの位置を、それぞれ、次の踏込端Ｓｉの時刻（位置）ｔ２１、及び、次の蹴出端Ｋｏの位置ｔ２２等として仮定し、記憶する。
【００３１】
図７は、加速度データにおける接地時間及び回転時間との関係を示す図である。
次に、上記仮定に基づいて、図７に示す接地時間Ｔｃ及びタイヤ２Ａが１回転するときの回転時間Ｔｒを算出する。まず、時系列的に先に仮定した踏込端Ｓｉの位置ｔ１１及び蹴出端Ｋｏの位置ｔ１２により接地時間Ｔｃを算出する。具体的には、接地時間Ｔｃは、蹴出端Ｋｏの位置ｔ１２−踏込端Ｓｉの位置ｔ１１により算出される。
【００３２】
次に、先に仮定した踏込端Ｓｉの位置ｔ１１及び次に仮定した踏込端Ｓｉの位置ｔ２１により回転時間Ｔａｂを算出する。具体的には、回転時間Ｔｒは、蹴出端Ｋｏの位置ｔ２１−踏込端Ｓｉの位置ｔ１１により算出される。なお、回転時間Ｔｒは、蹴出端Ｋｏの位置ｔ１１と次の蹴出端Ｋｏの位置ｔ２２との差から算出してもよい。
ここで、踏込端Ｓｉの位置ｔ１２と蹴出端Ｋｏの位置ｔ２１との差が、接地外時間Ｔｘである。
【００３３】
次に、接地時間比Ｋを算出し、接地時間比Ｋを用いて上記仮定が正しいか否かを判定する。接地時間比Ｋとは、タイヤ２Ａが回転時間Ｔｒで一回転するときの接地時間Ｔｃの占める割合であって、Ｔｃ／Ｔｒにより算出される。
【００３４】
次に、算出された接地時間比Ｋに対して接地時間比範囲［Ｋ１，Ｋ２］を設定し、Ｋと、接地時間比範囲の下限値Ｋ１及び接地時間比範囲の上限値Ｋ２とを比較し、接地時間比Ｋが接地時間比範囲にあるか否かを判定する。
【００３５】
例えば、大入力の位置を後の蹴出端Ｋｏの位置と推定してしまった場合に、算出された回転時間Ｔｒが実際の回転時間よりも短くなり、また、大入力の位置を後の踏込端Ｓｉと推定してしまった場合には、算出された接地時間Ｔｃが、実際の接地時間よりも短くなる。そこで、正しい踏込端Ｓｉの位置及び蹴出端Ｋｏの位置を取得するための判定基準として接地時間比範囲［Ｋ１，Ｋ２］を設定し、ピークを判定することにより、踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏの位置を正確に検出することが可能となり、踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏの位置の誤検出を防止することができる。
【００３６】
即ち、ピーク位置判別部４８Ｃでは、算出した接地時間比Ｋが、予め設定された接地時間比範囲［Ｋ１，Ｋ２］内にあるか否かを判定し、接地時間比Ｋが接地時間比範囲内（Ｋ１≦Ｋ≦Ｋ２）にある場合には、踏み蹴り位置推定部において推定されたｔ１１，ｔ１２，ｔ２２がそれぞれ実際の踏込端Ｓｉの位置、蹴出端Ｋｏの位置（正常位置）として判定される。正常位置として判定されたピークは、その位置とともに接地ピークデータとして記憶手段４２に記憶される。
【００３７】
一方、接地時間比Ｋが接地時間比範囲外（Ｋ＜Ｋ１またはＫ＞Ｋ２）のときには、推定された踏込端Ｓｉの位置ｔ１１と蹴出端Ｋｏの位置ｔ１２，ｔ２２の位置うちの、いずれか一つ、もしくは、２つ、もしくは全部が実際の踏込端Ｓｉの位置及び蹴出端Ｋｏの位置ではない（誤推定）と判定する。誤推定された場合には、ピークの位置の組み合わせを変え、再び、接地時間比Ｋを算出することを繰り返すことで、検出された踏込端Ｓｉの位置、蹴出端Ｋｏの位置と、それ以外のピークとを判別する。踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏ以外のピークは、衝突ピークデータとして記憶手段４２に記憶される。また、上述の演算過程において得られたタイヤ１回転毎の接地時間Ｔｃ、回転時間Ｔｒは、記憶手段４２に記憶される。
【００３８】
上述の判定処理によりピークデータから除外されたピークは、タイヤ２Ａが石等に衝突したときや、石や凹凸を踏破したとき、即ち不整地路面を走行したときの衝撃によるものとして判別することができる。そして、それらのピークは、その位置（時刻）に対応する車両位置Ｘが紐づけされて、衝突ピークデータとして記憶手段４２に記憶される。
【００３９】
荷重算出手段５０は、記憶手段４２に記憶された接地時間比Ｋと、空気圧Ｐとに基づいて、タイヤ２Ａの荷重Ｗを算出する。
タイヤ２Ａの接地長さＬは、タイヤ２Ａに掛かる荷重Ｗと、タイヤ２Ａの空気圧Ｐとによって変化する。具体的には、接地長さＬは、タイヤ２Ａに掛かる荷重Ｗについては、大きければ長く（接地時間比Ｋは大きく）、小さければ短く（接地時間比Ｋは小さく）なるようなほぼ直線の比例関係にある。一方、空気圧Ｐについては、高くなれば小さく、空気圧Ｐが低くなれば大きくほぼ直線の比例関係にある。
したがって、演算された接地時間比Ｋを検出された空気圧Ｐを用いて補正することで、荷重Ｗの推定精度を高めることができる。ここでいう接地長さＬは、接地ピークデータとして記憶された踏込端Ｓｉの位置及び蹴出端Ｋｏの位置に基づいて算出され、時間によって表される。
【００４０】
本実施形態では、入力された加速度データに基づいて算出された接地時間比Ｋは、基準空気圧Ｐ０における接地長さＬを意味するものとして扱う。基準空気圧Ｐ０とは、車両が異なる毎、或いは車両２において装着される位置毎に、タイヤ２Ａに適正な空気圧として設定される推奨値をいう。以下の説明では、基準空気圧Ｐ０に対応させて演算された接地時間比Ｋを接地時間比Ｋ０として示す。
【００４１】
圧力センサー１６により検出された空気圧Ｐがｐのときの接地時間比をＫｐとして示すと、接地時間比Ｋｐは、算出された接地時間比Ｋ０に対して、Ｋｐ＝Ｋ０＋ｍ（ｐ−Ｐ０）の関係があるとして算出できる。ここで、ｍは、負の数値（ｍ＜０）であり、空気圧と接地時間比との関係を予め算出し、設定される係数である。
【００４２】
荷重算出手段５０では、荷重Ｗの算出にあたり、まず、圧力センサー１６により計測された空気圧Ｐと基準空気圧Ｐ０とを比較する。空気圧Ｐと基準空気圧Ｐ０との間に差がない場合には、記憶手段４２に記憶された接地時間Ｋ０を接地時間比Ｋｐとし、検出された空気圧Ｐと基準空気圧Ｐ０とに差がある場合には、上記補正式を用いて接地時間比Ｋ０を補正する。
【００４３】
そして記憶手段４２に予め記憶させておいた荷重算出テーブルを読み込み、得られた接地時間比Ｋｐを荷重算出テーブルに参照させることで、タイヤ２Ａの荷重Ｗｐが算出される。荷重算出テーブルとは、基準空気圧Ｐ０を基準として予め接地時間比の大きさと荷重との関係を求めておいたものである。算出された荷重Ｗは、記憶手段４２に出力され、荷重履歴データとして記憶される。
【００４４】
タイヤ回転数算出手段５２は、例えば、記憶手段４２に記憶された回転時間Ｔｒに基づいて、単位時間当たりのタイヤ回転数を算出する。具体的には、回転時間Ｔｒの逆数を算出することで単位時間当たりのタイヤ回転数が得られる。算出したタイヤ回転数は、記憶手段４２に出力され、タイヤ回転数履歴データとして記録される。
【００４５】
疲労指数算出手段５４は、荷重履歴及びタイヤ回転数（走行距離）に基づいて、タイヤの交換時期や車両のメンテナンスを含む足回りの疲労の度合いを示す指数を算出する。
タイヤ及び車両の疲労指数は、例えば、次のように算出することができる。タイヤの疲労指数を算出するタイヤ疲労指数算出テーブルと、車両の疲労指数を算出する車両疲労指数算出テーブルとをあらかじめ記憶手段４２に記憶させておき、荷重履歴及びタイヤ回転数（走行距離）を、タイヤ疲労指数算出テーブルと、車両疲労指数算出テーブルとに参照させることで、タイヤの疲労状態及び車両の疲労状態を算出する。
【００４６】
タイヤ疲労指数算出テーブルは、例えば、タイヤの種類毎、具体的にはタイヤの構造毎に作成すると良い。また、車両疲労指数算出テーブルは、例えば、あらかじめ車両毎、具体的には足回りの構造毎に作成すると良い。タイヤ疲労指数算出テーブル及び車両疲労指数算出テーブルは、タイヤ２Ａのドラム試験等の機上試験や、実際の車両にタイヤを装着し、走行試験を行ったとき等の試験結果に基づいて作成すれば良い。
算出される指数は、故障の発生が起こり得る荷重履歴及びタイヤ回転数となったときを１００（基準値）とし、参照させる荷重履歴及びタイヤ回転数に応じて、１００までの数値、例えば、現在のタイヤ疲労指数や車両の疲労指数が３０、５０，８０・・・等として算出される。
【００４７】
なお、指数の基準値は、１００に限定されず、０としても良く、疲労の状態を示す疲労指数を０から１００までの数値で示しても良い。
算出されたタイヤ疲労指数や車両疲労指数は、記憶手段４２に出力され、例えば、それぞれタイヤ疲労指数履歴データや車両疲労指数履歴データとして記憶される。
【００４８】
疲労推定手段５６は、疲労指数算出手段５４により算出されたタイヤ疲労指数及び車両疲労指数に基づいて、タイヤ２Ａの交換時期や車両のメンテナンス時期等の疲労状態を推定する。タイヤ及び車両の疲労状態は、例えば、次のように推定することができる。タイヤの疲労状態を推定するタイヤ疲労状態推定テーブルと、車両の疲労状態を推定する車両疲労状態推定テーブルとをあらかじめ記憶手段４２に記憶させておき、疲労指数算出手段５４により算出されたタイヤ疲労指数及び車両疲労指数を、タイヤ疲労状態推定テーブルと、車両疲労状態推定テーブルとに参照させることで、タイヤの疲労状態及び車両の疲労状態を示すタイヤ疲労度及び車両疲労度を推定する。
【００４９】
推定されるタイヤの疲労状態及び車両の疲労状態は、例えば、故障発生を１００（基準値）として現在の疲労度を数値化して出力される。タイヤの疲労状態を推定するタイヤ疲労状態推定テーブルでは、例えば、所定の安全率を考慮してタイヤ及び車両の疲労状態について推定すると良い。例えば、安全率を２とし、タイヤの疲労指数が２０のときは、２×２０の４０が出力される。また、例えば、タイヤの疲労指数が５０のときは、２×５０の１００が出力され、タイヤの交換が必要であることが分かる。鉱山用車両等では、荷役のシビアさに変動が少ないと考えることができ（つまり時間に略比例して疲労が進捗するので）、過去の使用履歴から疲労度５０となる時期を推測できることになり、タイヤの交換を含むタイヤや車両の計画的なメンテナンスを実現することができる。
【００５０】
タイヤ疲労状態推定データ及び車両疲労状態推定データは、タイヤ開発などにおける耐久試験の結果や、過去の使用履歴に基づいて作成することができる。
推定されたタイヤの疲労状態や車両の疲労状態は、入出力手段４４を介して管理事務所６の運行管理コンピュータに出力される。
【００５１】
衝突検出手段５８は、記憶手段４２に記憶された衝突ピークデータ及び衝突検出テーブルに基づいて、タイヤ２Ａの石との衝突を検知する不整地路面検出手段として機能する。衝突検出テーブルは、タイヤ２Ａが石と衝突したときに加速度センサーにより検出されるピーク波形を予め取得しておいたものである。走行路には、砕石され、運搬中の石が荷台から落下している場合がある。このような石は、タイヤ２Ａを損傷させる虞のあるものやそうでないものが含まれる。衝突ピークデータに含まれるピーク波形は、石との接触或いは石を踏破したときのものと路面の凹凸を踏破したときのものとが含まれる。そこで、衝突検出手段５８では、衝突ピークデータから石との接触或いは踏破したときのピークを検出する。検出されたピークは、該ピークの生じた時刻に対応する車両位置Ｘを紐付けして、石衝突ピークデータとして記憶手段４２に出力され、記憶される。
【００５２】
衝突判定手段６０は、石衝突ピークデータに基づいて、タイヤ２Ａに衝突した石がタイヤ２Ａを損傷させる虞のあるものかどうかを判定する。具体的な処理の一例としては、石衝突ピークデータにおけるピークの大きさが閾値ｚよりも大きいか否かにより衝突した石の大きさが運行において危険な石であるかどうかを判定する。閾値ｚは、タイヤ２Ａに衝突した石の大きさを判定するための判定値である。石衝突ピークデータにおけるピークの大きさが閾値ｚより大きい場合には、除去すべき石ありとして判定する。また、閾値ｚ以下の場合には、単に石ありと判定する。除去すべき石ありと判定した場合には、該ピークに紐付けされた車両位置Ｘを管制コンピュータ７に出力する。
【００５３】
なお、上記衝突判定手段６０における処理では、１つの閾値ｚにより石衝突ピークデータから石の大きさを判定するものとしたが、これに限定されず、例えば、閾値の大きさをｚ１＜ｚ２＜ｚ３・・・等として複数設定することで、走行路においてタイヤ２Ａに衝突した石の大きさを判定するようにしても良い。
【００５４】
滑り検出手段６２は、加速度データに基づいて、走行路の路面に対するタイヤ２Ａのスリップ状態を検出する。タイヤ２Ａは、グリップする路面であれば接地しているときにトレッドブロックは動かないため、理論的にはタイヤ２Ａには加速度は発生しない。一方、滑りやすい路面では、トレッドブロックが路面を滑るために振動が発生し、加速度を生じさせる。路面に対するタイヤ２Ａの滑りが大きくなると車両の挙動を不安定にするだけでなく、轍掘れにより車両２がスタックする危険がある。
そこで、滑り検出手段６２では、車両２の走行路において滑りを生じさせる路面の位置を加速度データから検出する。
【００５５】
図８は、滑り検出手段６２の構成を示すブロック図である。図９は、滑りが生じたときの加速度データの波形の一例を示す図である。
滑り検出手段６２は、波形分割部６２Ａと、領域信号抽出部６２Ｂと、周波数分析部６２Ｃと、振動レベル算出部６２Ｄと、滑り特定部６２Ｅとを備える。
【００５６】
波形分割部６２Ａは、加速度データ（接地ピークデータ）において検出された踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏの位置と、タイヤ２Ａの回転速度とに基づいて、タイヤ一回転分の振動波形を抽出するとともに、この振動波形を、図５に示すような踏込領域及び蹴出領域の２つの領域に分割する。
【００５７】
領域信号抽出部６２Ｂは、分割された各領域、踏込領域及び蹴出領域の振動レベルの時系列波形をそれぞれ抽出する。
【００５８】
周波数分析部６２Ｃは、抽出された各領域における振動レベルを、ＦＦＴアナライザーなどの周波数解析することにより、各領域における各振動レベルの時系列波形を、ＦＦＴアナライザー等の周波数解析を実行し、周波数スペクトルを作成する。
【００５９】
振動レベル算出部６２Ｄは、踏込領域の周波数スペクトルにおける所定周波数帯域における振動レベルである踏込振動レベルＶｉｎと、蹴出領域の周波数スペクトルにおける所定周波数帯域における振動レベルである蹴出振動レベルＶｏｕｔとを算出するとともに、これらの振動レベルを用いて振動レベルを特徴づける演算値Ｓを算出する。演算値Ｓとしては、蹴出振動レベルＶｏｕｔに対する踏込振動レベルＶｉｎの比などを挙げることができる。
【００６０】
滑り特定部６２Ｅは、記憶手段４２から滑り検出テーブルを読み出し、算出された振動レベルの演算値Ｓを滑り検出テーブルに参照することにより、加速度データにおいてタイヤ２Ａに滑りが生じている路面の位置を特定する。滑り検出テーブルとは、滑りを検出するために、路面状態と、振動レベルの演算値との関係を予め取得しておいたデータである。滑りが生じている路面として特定された位置は、演算値Ｓとともに車両位置Ｘとが滑りデータとして記憶手段４２に記憶される。
即ち、滑り検出手段６２は、加速度データに基づいて、路面に対するタイヤの滑り状態の有無や滑りの大きさ等を検出するための手段として機能し、さらに滑り有りとして検出されたときの路面に対応付けられた車両位置を特定するための手段として機能する。
【００６１】
滑り判定手段６４は、記憶手段４２から滑り状態判定テーブルを読み出し、滑り特定部６２Ｅにより特定された滑りデータを滑り状態判定テーブルに参照し、滑り状態が危険な状態であるかどうかを判定する。滑り状態判定テーブルとは、滑りデータから滑りの状態を検出するために、すべりの状態と、振動レベルの演算値との関係を予め取得しておいたデータである。滑りが危険であると判定された場合には、加速度データにおいて滑り状態が危険と判断されたときの車両位置Ｘを管制コンピュータ７に出力する。
【００６２】
管制コンピュータ７は、場内に設けられた管理事務所６内に設置されたコンピュータであって、例えば、場内における各車両２の走行管制（走行ルート）を管理・制御する。
管制コンピュータ７は、インターネット等の通信回線を通じて、データセンター４  から入力された情報をモニター上に表示する。即ち、管制コンピュータ７は、運行管理者に車両の状態、車両の運行状態及び車両の走行する走行路の状態を報知する報知手段として機能する。
【００６３】
これにより、運行管理者は、各車両２の状態とともに各車両２の走行する走行路の状態を把握することができ、車両２のメンテナンスを実施するための車両２の運行計画や、走行路の整備、走行ルートの変更などの対応が可能となり、不測の事態を回避することができる。
【００６４】
以下、運行管理装置１の動作を説明する。
各車両２に設けられた車両位置検出手段１０、加速度センサー１４及び圧力センサー１６により検出された情報が、データセンター４に入力される。
【００６５】
データセンター４に入力された  加速度α、空気圧Ｐ及び車両位置Ｘ等の情報は、それぞれ加速度データ、圧力データ及び車両位置データ等として記憶手段４２に記憶されるとともに各手段により処理が実行される。
【００６６】
入力された情報のうち、加速度データについて加速度データ前処理手段４８による前処理が実行される。加速度データは、加速度データ前処理手段４８における加速度データ読込部４８Ａにより読み込まれる。読み込まれた加速度データは、ピーク位置検出部４８Ｂにより、加速度データに含まれるピークの位置を検出する。次に、ピーク位置判別部４８Ｃにより、ピーク位置検出部４８Ｂにより検出されたピークのうち、タイヤ２Ａが路面と接地するときの踏込端Ｓｉ、及びタイヤ２Ａが路面から離間するときの蹴出端Ｋｏの位置か、それ以外かを判別する。判別により得られた接地ピークデータと、衝突ピークデータとを生成する。
そして、上記判別により得られたタイヤ１回転毎の接地時間Ｔｃ、回転時間Ｔｒ、踏込端Ｓｉの位置及び大きさ、蹴出端Ｋｏの位置及び大きさが、記憶手段４２に記憶される。
【００６７】
次に、荷重算出手段５０により、各タイヤ２Ａに掛かる荷重Ｗを算出する。
次に、タイヤ回転数算出手段５２により、各タイヤ２Ａの回転数を算出する。
次に、疲労指数算出手段５４により、タイヤ２Ａ毎の荷重Ｗ及び回転数に基づいて、タイヤ２Ａの摩耗等の疲労状態や、車両２の足回りの疲労状態を推定するためのタイヤ疲労度及び車両疲労度を算出する。
次に、疲労推定手段５６により、タイヤ疲労指数及び車体疲労指数に基づいて、車両２における各タイヤ２Ａの摩耗限界及び車体の整備に要するまでの期間を指数にして算出する。算出されたタイヤ疲労度及び車体疲労度は、管制コンピュータ７に出力される。そして、管制コンピュータ７に表示されたタイヤ疲労度及び車体疲労度を運行の管理者が視認することで、車両２における各タイヤ２Ａや車体の整備までに要する期間を予測することができる。
【００６８】
次に、衝突検出手段５８により、運行中の各タイヤ２Ａに対する石との衝突を検出する。
衝突検出手段５８では、ピークデータにおける踏込端Ｓｉの位置及び蹴出端Ｋｏの位置以外のピークを抽出し、各ピークに対応する時刻位置を紐付けした石衝突ピークデータを生成するとともに、記憶手段４２に出力し、記憶する。
【００６９】
次に、衝突判定手段６０により、タイヤ２Ａに衝突した石や路面の状態を判定する。衝突判定手段６０では、衝突ピークデータにおけるピークの大きさが閾値ｚよりも大きいか否かにより衝突した石の大きさが運行において危険な石であるかどうかを判定する。衝突ピークデータにおけるピークの大きさが閾値ｚより大きい場合には、除去すべき石ありとして判定する。また、閾値ｚ以下の場合には、単に石ありと判定する。
【００７０】
次に、滑り検出手段６２により、路面に対するタイヤ２Ａのスリップ状態を検出する。
滑り検出手段６２では、まず、波形分割部６２Ａにより、加速度データ（前処理）において検出された踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏの位置と、タイヤ２Ａのタイヤ回転数とに基づいて、タイヤ一回転分の振動波形を抽出するとともに、この振動波形を踏込領域及び蹴出領域の２つの領域に分割する。
次に、領域信号抽出部６２Ｂにより、分割された踏込領域及び蹴出領域の振動レベルの時系列波形をそれぞれ抽出する。
次に、領域信号抽出部６２Ｂにおいて抽出された出された各領域における振動レベルを、周波数分析部６２Ｃによる周波数解析することにより、各領域における各振動レベルの時系列波形を生成する。
次に、生成された時系列波形を振動レベル算出部６２Ｄにより、踏込領域の周波数スペクトルにおける所定周波数帯域における振動レベルである踏込振動レベルＶｉｎと、蹴出領域の周波数スペクトルにおける所定周波数帯域における振動レベルである蹴出振動レベルＶｏｕｔとを算出するとともに、これらの振動レベルを用いて振動レベルを特徴づける演算値Ｓを算出する。
次に、滑り特定部６２Ｅにより、記憶手段４２から滑り検出テーブルを読み出し、算出された振動レベルの演算値Ｓを滑り検出テーブルに参照させて、加速度データにおいてタイヤ２Ａに滑りが生じている路面の位置を特定する。滑りが生じている路面として特定された位置は、演算値Ｓとともに車両位置Ｘとが滑りデータとして記憶手段４２に出力され、記憶される。
次に、滑り判定手段６４により、滑地特定部６２Ｅにおいて特定された滑りデータを滑り状態判定テーブルに参照し、滑り状態が危険な状態であるかどうかを判定する。滑りが危険であると判定された場合には、加速度データにおいて滑り状態が危険と判断されたときの車両位置Ｘが管制コンピュータ７に出力される。
【００７１】
管制コンピュータ７は、インターネット等の通信回線を通じてデータセンター４から入力された情報をモニター上に表示する。これにより、運行管理者が各車両２の運行状態を把握し、車両２の走行ルートの変更や、走行路のメンテナンス、及び車両のメンテナンスが可能となる。
【００７２】
そして、データセンター４が車両２の運行中に上記工程を繰り返すことにより、管制コンピュータ７には、車両２の状態とともに走行路の状態が逐次更新され、車両２の状態とともに走行路の路面の状態を管理することができる。
【００７３】
以上説明したように、運行管理装置１によれば、管理事務所６内の管制コンピュータ７に表示された内容に基づいて、運行管理者が、走行ルートの変更や、運行の停止等を指示することにより、車両２の運行を図ることができる。また、入力された情報に基づいて、車両のメンテナンスを実行することにより、不要なトラブルによるロスを回避し、円滑な運行を実施することができる。
【００７４】
なお、本例では、図７に示すように、接地時間Ｔｃに加えて回転時間Ｔｒも算出するので、少なくともタイヤ２回転分以上の加速度波形を求めることが好ましい（実際には、少なくとも２つの踏み込み側のピーク位置、もしくは、少なくとも２つのと蹴り出し側のピーク位置を検出できればよい）。
【００７５】
また、踏込端Ｓｉ及び蹴出端Ｋｏの位置の特定は、上記手法に限定されない。例えば、車両２が、車輪速センサーを備えている場合には、タイヤが１回転するときの回転時間を車輪速センサーにより取得してもよい。
【００７６】
なお、以下の説明では、鉱山用運搬車両の一例であるダンプトラックについて説明する。鉱山では、ダンプトラックから積荷の岩（石）が路面に落下することがある。鉱山で使用されるダンプトラックやその他の建設機械では、これらの落下物（障害物）を踏破する、或いは落下物と接触する可能性が高い。しかし、鉱山で使用される建設機械以外の車両においても、本発明に係る障害物情報の検出/記録システムを適用することにより、タイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメンテナンスに活用することができる。
【００７７】
例えば従来のように車両の走行経路に存在する障害物を、操舵や制動により衝突を回避するのに、十分遠方の距離から、外界認識手段で検出できるとは限らない。例えば、鉱山では、ダンプトラックから積荷の岩（石）が路面に落下することがある。これらの落下物（障害物）は、回避できなくとも走行安全上は問題にならない程度の大きさである場合がある。
そして、これら小型の障害物は車両等に比較して小さいため、必ずしも操舵や制動による回避が可能となる十分遠方の距離から外界認識手段で検出されるとは限らない。これら小型障害物は、回避できずに走行タイヤにより踏破、或いは接触した場合でも、踏破/接触直後の走行安全上は問題ない。しかし、タイヤや車両本体などの長期寿命化及びメンテナンスの観点からは回避することが望ましい。従って、上記のような短期的にはダンプの走行安全上で問題にはならない程度の障害物に対する踏破/接触を操舵や制動により回避できなった場合でも、踏破/接触したことを検出して記録しておくことでタイヤや車両本体の長期寿命化やメンテナンスに情報を活用することが可能となる。また、操舵や制動により回避できなかった障害物の位置を把握し、通信システムにより他車両に通報することも可能となる。これにより他の車両は予め障害物の位置を把握することができ、例えば減速走行するなどして踏破/接触することのないようにすることができる。このような通報は、管制システムを通して行ってもよいし、直接他車両に通報するようにしてもよい。
【００７８】
なお、上記実施形態では、鉱山サイトなどに使用される複数の車両２として説明したが、が、これに限定されず、定期便等のトラックや個人の車両等であっても良い。データセンター４から管理事務所６の管制コンピュータ７に代えて、トラックの運行管理者や個人のユーザが使用するコンピュータ或いはスマートフォン等を利用すれば良い。
【符号の説明】
【００７９】
１  運行管理装置、２  車両、４  データセンター、６  管理事務所、
７  管制コンピュータ、１０  車両位置検出手段。
【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】
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【図６】
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【図７】
2019192157.tif 000009
【図８】
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【図９】
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