(57)【要約】【課題】電波状況が悪い鉱山であっても、無線通信の信頼性を確保してダンプが円滑に走行できる技術を提供する。【解決手段】鉱山の構内を予め定められた走行経路６０に沿って走行する運搬車両２０−１、及び運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線通信回線を介して通信接続された車両走行システムであって、運搬車両２０−１から運行管理サーバに対し、暫定許可要求点ＲＰから許可要求情報を送信する通信タイミングと、他の運搬車両が同一無線基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングと、通信タイミングの差が所定の閾値以上となるように走行許可区間ｎ＋１を設定する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両、及びそれら複数の運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線基地局を介して通信接続された車両走行システムであって、
前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、
前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、
同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、
を備え、
前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、
前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、
前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、
前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項２】
前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点を仮設定し、当該前方境界点を基準として所定の条件に従って前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点とは異なる地点を新たな前方境界点として再度仮設定し、その再度仮設定された前方境界点を基準として前記所定の条件に従って新たな暫定許可要求点を算出し、当該新たな暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記再度仮設定された前方境界点を前端部とする部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行システム。
【請求項３】
前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点及び後端部である後方境界点を仮設定し、これらの仮設定された前記前方境界点又は前記後方境界点を基準として前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点との間にあって、前記暫定許可要求点とは異なる地点を新たな暫定許可要求点として算出し、その再度算出された暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点の間の部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行システム。
【請求項４】
複数の隣接する前記無線基地局が同一の周波数を用いる場合に、前記走行許可区間設定部は、前記複数の隣接する無線基地局の通信エリア間をまたいで前記走行許可区間を仮設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行システム。
【請求項５】
前記通信タイミング算出部は、前記各運搬車両の現在位置及び走行速度を基に前記通信タイミングを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行システム。
【請求項６】
鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両と無線基地局を介して通信接続された運行管理サーバであって、
前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、
前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、
同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、
前記走行許可区間設定部が設定した走行許可区間を示す許可応答情報を前記各運搬車両に対して送信するサーバ側通信制御部と、を備え、
前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、
前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、
前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、
前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、
ことを特徴とする運行管理サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山向けの車両走行システム及び運行管理サーバに関し、特に複数の運搬車両が走行している際の無線通信回線の接続状況を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山では、オペレータが搭乗することなく、自律的に走行するダンプが用いられることがある。このような鉱山向け自律走行ダンプは、無線通信回線を介して管制センタからの指示を取得し、これに従って走行する。よって、鉱山向けのダンプが円滑に運用されるためには、ダンプと無線基地局との間の無線通信の信頼性を向上させることが必要である。
【０００３】
鉱山向けのダンプと無線基地局との間の無線通信の信頼性を向上させるための技術として、特許文献１記載の技術が公知である。特許文献１に記載のシステムは、走行路を移動する複数の鉱山ダンプトラック（以下「ダンプトラック」を「ダンプ」という）等の移動局が識別情報を持ち、監視局が管理する識別情報に対応するデータと、ある移動局が保持するデータとが一致しない場合は、当該移動局は監視局へ、データの送信要求を要求する。これにより、ポイント・ツー・ポイント通信やブロードキャスト通信などの通信形態（毎回、全データを送受信する通信形態）と比較して、通信負荷を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６６８１５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉱山では複数の自律走行ダンプが走行する一方、無線基地局は、各無線基地局の通信エリアが鉱山ダンプの走行経路全体をカバーするように、点在して配置される。
【０００６】
走行経路上を複数のダンプが走行している状況では、一つの無線基地局に対し、複数のダンプからの通信タイミングが重なることがある。通信タイミングの集中は、ダンプにとっては管制センタからの走行に関する指示の取得遅れの原因となり、ダンプの停車ひいては鉱山全体の生産性の低下につながるという課題がある。また、管制センタにとっては、ダンプからの要求が集中して管制センタのサーバの負荷が一時的に高くなるという課題がある。
【０００７】
上記特許文献１では、データ識別情報を送受信し、履歴があればその情報については前回のデータを用いるため、全データを毎回送受信する一般的な通信形態と比べて送受信されるデータ量を減らすことができるものの、データ識別情報、及びデータ識別情報がない場合の全データの送受信タイミングの重なりについては考慮されていない。従って、データ通信のタイミングが重なると、依然として無線基地局の混雑は解消できず、それに伴う上記課題が解決できていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みたものであり、鉱山向け自律走行ダンプシステムにおいて、複数の運搬車両が走行している場合の無線基地局の通信混雑を解消する車両走行システム及び運行管理サーバ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、鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両、及びそれら複数の運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線基地局を介して通信接続された車両走行システムであって、前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、を備え、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、各運搬車両の走行許可区間の設定に際して、走行許可区間設定部は、まず走行許可区間を仮設定し、暫定許可要求点を算出する。そして、通信タイミング算出部が、暫定許可要求点から許可要求情報が送信される通信タイミングを算出し、通信タイミング判定部が、算出された通信タイミングと他の運搬車両が許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上であるかを判定する。走行許可区間設定部は、通信タイミングの差が所定の閾値以上の場合に、走行許可区間が正規に設定するので、各運搬車両の通信タイミングを分散するように走行許可区間を設定することができる。
【００１１】
また、本発明は上記構成において、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点を仮設定し、当該前方境界点を基準として所定の条件に従って前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点とは異なる地点を新たな前方境界点として再度仮設定し、その再度仮設定された前方境界点を基準として前記所定の条件に従って新たな暫定許可要求点を算出し、当該新たな暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記再度仮設定された前方境界点を前端部とする部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、仮設定した前方境界点を基準とする暫定許可要求点の通信タイミングと、他の運搬車両の通信タイミングとの差が所定の閾値未満である場合には、前方境界点をずらす。これに追従して暫定許可要求点もずれる。そして、新たな暫定許可要求点での通信タイミングが、他の運搬車両の通信タイミングから所定の閾値以上離れると、その暫定許可要求点に対応する走行許可区間を正規に設定できる。これにより、前方境界点からの距離を一定に保った状態で許可要求点を設定しつつ、複数の運搬車両の通信タイミングを分散するように走行許可区間を設定できる。
【００１３】
また、本発明は上記構成において、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点及び後端部である後方境界点を仮設定し、これらの仮設定された前記前方境界点又は前記後方境界点を基準として前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点との間にあって、前記暫定許可要求点とは異なる地点を新たな暫定許可要求点として算出し、その再度算出された暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点の間の部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、前方境界点の位置を変えることなく、通信タイミングが分散するように許可要求点を設定することができる。これにより、前方に他の運搬車両が走行している場合にも、接続状況を良好に保ちつつ、かつ前方の運搬車両と干渉することなく走行許可区間を設定することができる。
【００１５】
また、本発明は上記構成において、複数の隣接する前記無線基地局が同一の周波数を用いる場合に、前記走行許可区間設定部は、前記複数の隣接する無線基地局の通信エリア間をまたいで前記走行許可区間を仮設定する、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、同一周波数であれば、隣接する通信エリアまで走行許可区間を延長することができる。よって、通信タイミングをずらして走行許可区間を設定する際の自由度が上がるとともに、一つの走行許可区間の長さが長くなることによって、許可要求情報の送信回数が減り、通信状況の改善につながる。
【００１７】
また、本発明は上記構成において、前記通信タイミング算出部は、前記各運搬車両の現在位置及び走行速度を基に前記通信タイミングを算出する、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、各運搬車両のリアルタイムな走行状態に応じて通信タイミングを算出することができる。
【００１９】
また、本発明は、鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両と無線基地局を介して通信接続された運行管理サーバであって、前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、前記走行許可区間設定部が設定した走行許可区間を示す許可応答情報を前記各運搬車両に対して送信するサーバ側通信制御部と、を備え、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、各運搬車両の走行許可区間の設定に際して、走行許可区間設定部が走行許可区間を仮設定してから暫定許可要求点を算出する。そして、通信タイミング算出部が、暫定許可要求点から許可要求情報が送信される通信タイミングを算出し、通信タイミング判定部が、算出された通信タイミングと他の運搬車両が許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上であるかを判定する。走行許可区間設定部は、通信タイミングの差が所定の閾値以上の場合に、走行許可区間が正規に設定するので、各運搬車両の通信タイミングを分散しつつ走行許可区間を設定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、鉱山向け自律走行ダンプシステムにおいて、複数の運搬車両が走行している場合の無線基地局の通信混雑を解消する車両走行システム及び運行管理サーバを提供することができる。なお、これ以外の構成等は、実施形態によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一実施形態に係る車両指示システムの概略構成を示す図である。
【図２】運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。
【図３】運行管理サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。
【図４】運行管理サーバと自律走行ダンプ間で送受信される情報フォーマットの構成を示す図であって、（ａ）は、ダンプから運行管理サーバに対して送信する許可要求情報フォーマットを示し、（ｂ）は、運行管理サーバからダンプに対して送信する許可応答情報フォーマットを示す。
【図５】通信タイミング情報を示す図である。
【図６】本実施形態に係る車両走行システムにおける走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は走行許可区間ｎを走行中の状態を示し、（ｂ）は、許可要求点に到達した状態を示し、（ｃ）は、解放区間及び最初の前方境界点の設定状態を示し、（ｄ）は、次の前方境界点の設定状態を示す。
【図７】同一の通信エリア内に複数のダンプが位置した状態の一例を示す図である。
【図８】通信タイミングを考慮して走行許可区間を設定する処理を示し、（ａ）は、複数のダンプにおいて通信タイミングを考慮せずに走行許可区間を設定した状態を示し、（ｂ）は複数のダンプにおいて通信タイミングを考慮して（通信タイミングをずらして）せずに走行許可区間を設定した状態を示す。
【図９】本実施形態に係る車両走行システムにおける走行許可区間の設定処理の流れを示すシーケンス図である。
【図１０】運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】ダンプの走行制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第二実施形態に係る許可応答情報フォーマットの構成を示す図である。
【図１３】第二実施形態における走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値未満である場合を示し、（ｂ）は、次に仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値以上である状態を示す。
【図１４】第二実施形態に係る運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第三実施形態における複数の地上局にまたがって通信タイミングを管理し、走行許可区間を決定する処理動作の一例を示す図である。
【図１６】第三実施形態において、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。なお、以下の実施の形態において、その構成要素（処理ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。
【００２４】
また、以下の実施の形態における各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、後述する各構成、機能、処理部、処理手段等は、コンピュータ上で実行されるプログラムとして実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各構成、機能、処理部、処理手段等を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に格納することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の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部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２６】
＜第一実施形態＞
［システム構成］
第一実施形態は、鉱山においてショベルやホイールローダ等の積込機が積み込んだ土砂や鉱石を搬送する運搬車両と、積込機及び運搬車両の位置や走行状態を管制する管制センタとを無線通信ネットワークで接続した車両走行システムに係り、特に無線通信の基地局の通信タイミングを考慮して、運搬車両の走行区間を決定する点に特徴がある。以下、本発明の第一実施形態に係る車両走行システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、図１に基づいて第一実施形態に係る車両走行システムの概略構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る車両指示システムの概略構成を示す図である。図１に示す車両走行システム１は、鉱山などの採石場で、土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０−１、１０−２と、土砂や鉱石等の積荷を搬送するダンプトラック（以下「ダンプ」と略記する）２０−１、２０−２と、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ３０に設置された運行管理サーバ３１と、を含む。
【００２８】
各ダンプ２０−１、２０−２は、鉱山内であらかじめ設定された走行経路６０に沿って、ショベル１０−１又は１０−２、及び図示しない放土場の間を往復し、積荷を搬送する。本実施形態ではダンプ２０−１、２０−２は、オペレータが搭乗することなく自律走行する無人ダンプを例に挙げて説明するが、オペレータが搭乗して運転する有人ダンプであっても本発明を適用することができる。
【００２９】
ショベル１０−１、１０−２、各ダンプ２０−１、２０−２、及び運行管理サーバ３１は、無線通信回線４０を介して互いに無線通信接続される。この無線通信接続を円滑に行うために、鉱山内には、複数の無線基地局４１−１、４１−２、４１−３が設置される。そしてこれらの基地局を経由して、無線通信の電波が送受信される。電波は、各基地局４１−１、４１−２、４１−３から距離が離れるに従って減衰する。図１の符号４２−１、４２−２、４２−３は、各基地局４１−１、４１−２、４１−３と各ダンプ２０−１、２０−２とが電波の送受信ができる範囲（以下「通信エリア」という）を示す。各基地局４１−１、４１−２、４１−３は、通信エリア４２−１、４２−２、４２−３が互いに重なるように設置されることで、走行経路６０上であればどの地点からも無線通信回線４０に接続できるようにすることが好ましい。図１では、通話エリアを円形に図示しているが、実際には、地形の影響を受けて円形にはならないこともある。
【００３０】
ショベル１０−１、１０−２及び各ダンプ２０−１、２０−２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置（図１では図示を省略する）を備える。ＧＮＳＳとして、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＡＬＩＬＥＯを用いてもよい。以下、ショベル１０−１、１０−２、及び各ダンプ２０−１、２０−２について説明するが、ショベル１０−１とショベル１０−２、及びダンプ２０−１と２０−２とはそれぞれ同一の構成であるので、ショベル１０−１及びダンプ２０−１について説明し、ショベル１０−２、ダンプ２０−２については説明を省略する。
【００３１】
ショベル１０−１は、超大型の油圧ショベルであって、走行体１１と、この走行体１１上に旋回可能に設けた旋回体１２と、運転室１３と、旋回体１２の前部中央に設けたフロント作業機１４と、を備えて構成される。フロント作業機１４は、旋回体１２に対し俯仰動可能に設けられたブーム１５と、このブーム１５の先端に回動可能に設けられたアーム１６と、そのアーム１６の先端に取り付けられたバケット１７とを含む。ショベル１０−１における見通しの良い場所、例えば運転室１３の上部に、無線通信回線に接続するためのアンテナ１８が設置されている。
【００３２】
ダンプ２０−１は、本体を形成するフレーム２１と、前輪２２及び後輪２３と、フレーム２１の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台２４と、この荷台２４を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を含む。また、ダンプ２０−１は、見通しの良い場所、例えば、ダンプ２０−１の上面前方に、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ２５が設置される。
【００３３】
更にダンプ２０−１には、運行管理サーバ３１からの指示に従って自律走行をするための車載端末装置２６が搭載される。
【００３４】
運行管理サーバ３１は、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ３２に接続される。そして、運行管理サーバ３１は、アンテナ３２、無線基地局４１−４、４１−２、４１−３を経由してショベル１０−１、１０−２、及びダンプ２０−１、２０−２の其々と通信する。
【００３５】
次に図２を参照して、図１の運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６のハードウェア構成について説明する。図２は、運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。
【００３６】
図２に示すように、運行管理サーバ３１は、サーバ側制御装置３１１、サーバ側入力装置３１２、サーバ側表示装置３１３、サーバ側通信装置３１４、通信バス３１５、マスタ地図情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１６、通信タイミング情報ＤＢ３１７、及び運行管理情報ＤＢ３１８を含んで構成される。
【００３７】
サーバ側制御装置３１１は、運行管理サーバ３１の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算・制御装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置を含むハードウェアと、サーバ側制御装置３１１により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、運行管理サーバ３１の各機能が実現される。
【００３８】
サーバ側入力装置３１２は、マウス、キーボードなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作を受け付けるインターフェースとして機能する。
【００３９】
サーバ側表示装置３１３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。
【００４０】
サーバ側通信装置３１４は、Ｗｉ‐Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）やＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１の規格に適合した無線通信装置を用いてもよい。
【００４１】
通信バス３１５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。
【００４２】
マスタ地図情報ＤＢ３１６は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、走行経路６０上の各地点（以下「ノード」という）の位置情報と、各ノードを連結するサブリンクとにより定義された走行経路情報を記憶する。また、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標（測位電波を基に算出される３次元実座標）を含んでもよい。各ノードには、そのノードを固有に識別する位置識別情報（以下「ノードＩＤ」という）が付与される。
【００４３】
通信タイミング情報ＤＢ３１７は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、無線基地局４１−１、４１−２、４１−３毎に通信タイミングを示す情報（以下「通信タイミング情報」という）を記憶する。
【００４４】
運行管理情報ＤＢ３１８は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、各ダンプの現在位置、走行速度などのダンプの運行情報を記憶する。
【００４５】
運行管理サーバ３１は有線通信回線３３を介してアンテナ３２と接続され、無線通信回線４０を介して無線基地局４１−１、４１−２、４１−３と接続される。なお、上記の各データベースは、マスタ地図情報、通信タイミング情報、運行管理情報を記憶する記憶部だけを備え、サーバ側制御装置３１１がそれらのデータベースの更新・検索処理を行ってもよいし、各データベースに上記記憶部の情報の更新・検索処理を行うエンジンを搭載したものでもよい。後述する各種データベースについても同様である。
【００４６】
次に、ダンプ２０−１に搭載される車載端末装置２６は、端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、端末側通信装置２６４、通信バス２６５、端末側地図情報ＤＢ２６６、走行制御装置２６７、外界センサ装置２６８、及び位置算出装置２６９を含んで構成される。
【００４７】
端末側制御装置２６１は、車載端末装置２６の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ等の演算・制御装置、ＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶装置を含むハードウェアと、サーバ側制御装置３１１により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、車載端末装置２６の各機能が実現される。
【００４８】
端末側入力装置２６２は、タッチパネルや各種スイッチなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作を受け付けるインターフェースとして機能する。
【００４９】
端末側表示装置２６３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。
【００５０】
端末側通信装置２６４も、Ｗｉ‐ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１１の規格に適合した汎用品である無線通信装置を用いてもよい。
【００５１】
通信バス２６５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。
【００５２】
端末側地図情報ＤＢ２６６は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報と同じ地図情報を格納する。
【００５３】
走行制御装置２６７は、ダンプ２０−１の加速・減速装置、制動装置、及びステアリング装置等、ダンプ２０−１の走行に関わる駆動装置（以下「走行駆動装置」という）に対し、加減速量、制動量、ステアリング角度を指示するための制御装置である。
【００５４】
外界センサ装置２６８は、ミリ波レーダや前方カメラなど、ダンプ２０−１の走行方向（進行方向）前方の障害物を検知するためのセンサであり、その種類は問わない。外界センサ装置２６８の検知結果は、ダンプ側制御装置２６１に出力され、通常時は走行経路から離脱しないように走行位置の監視や加減速に用いられ、緊急時には緊急回避行動に必要な制動動作に用いられる。
【００５５】
位置算出装置２６９は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３（図１参照）からの測位電波を基に自車両の現在位置を算出する。
【００５６】
次に図３を参照して、図１の運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６の機能構成について説明する。図３は、運行管理サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。
【００５７】
図３に示すように、運行管理サーバ３１のサーバ側制御装置３１１は、走行許可区間設定部３１１ａ、通信タイミング算出部３１１ｂ、通信タイミング判定部３１１ｃ、サーバ側通信制御部３１１ｄ、及び通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ」と略記する）３１１ｅを備える。
【００５８】
走行許可区間設定部３１１ａは、マスタ地図情報ＤＢ３１６の地図情報と、運行管理情報ＤＢ３１８とを参照し、各ダンプ２０−１からの要求に応じて、走行経路６０上におけるダンプ２０−１の現在位置よりも前方の地点に前方境界点を設定し、ダンプ２０−１の現在位置又はそれよりも前方にあって、かつ前方境界点よりも走行方向後方の地点に後方境界点を仮設定する。
【００５９】
そして、仮設定した前方境界点及び後方境界点の間の走行経路６０を、要求を出したダンプ２０−１に対して走行を許可する走行許可区間として仮設定する。
【００６０】
次いで、仮設定した前方境界点又は後方境界点のどちらかを基準として、所定の距離離れた地点を、ダンプ２０−１から次の走行許可区間を要求するための走行許可要求情報を送信する地点（以下、「暫定許可要求点」という）として算出する。算出された暫定許可要求点から走行許可要求情報を送信したと仮定した場合に無線接続する無線基地局の通信混雑度が所定の閾値未満であれば、仮設定した前方境界点、後方境界点、及び許可要求点として設定する。
【００６１】
通信タイミング算出部３１１ｂは、ダンプの走行速度と、現在位置から暫定許可要求点までの距離とに基づいて、暫定許可要求点から許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する。通信タイミング算出部３１１ｂは、ダンプ２０−１が等速度運動をするという前提で、例えば下式（１）により、暫定許可要求点への到着時刻を算出（想定）する。本実施形態では、この到着時刻を、許可要求情報の通信タイミングと見做す。
（数１）
ｔ＝ｔ０＋Ｓ０／Ｖ０
但し、ｔ：仮設定された許可要求点への想定到着時刻
ｔ０：現在時刻
Ｓ０：現在位置から仮設定された許可要求点までの距離
Ｖ０：現在位置を走行中の速度
通信タイミング判定部３１１ｃは、通信タイミング情報ＤＢ３１７を参照し、走行許可区間設定部３１１ａが算出した暫定許可要求点から、走行中のダンプ２０−１が許可要求情報を送信した際に、無線接続先となる無線基地局の送信時点（より正確には、無線基地局が許可要求情報を受信した時点）における当該無線基地局に対して他のダンプが許可要求情報を送信する通信タイミングと、ダンプ２０−１が許可要求情報を送信する通信タイミングと、の時間差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここでの所定の閾値は時間により定義され、その長さは、同一の無線基地局に対して送信された許可要求情報のコリジョンが発生しない程度の時間間隔、及び運行管理サーバ３１での処理のタイミングが重ならない程度の時間間隔とするのが好ましい。通信タイミングの時間差が所定の閾値以上ある場合に、仮設定された前方境界点及び後方境界点を端部とする走行許可区間が正規に走行許可区間設定部３１１ａにより設定される。上記判定処理については図５を参照して後述する。
【００６２】
サーバ側通信制御部３１１ｄは、各ダンプ２０−１の許可要求情報を受信するとともに、その許可要求情報に応じて設定された走行許可区間を示す許可応答情報を送信する制御を行う。なお、後述する第二実施形態においては、更に許可要求点の位置情報も送信する制御を行う。
【００６３】
通信Ｉ／Ｆ３１１ｅは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格の接続端子等、サーバ側通信装置３１４と通信接続をするためのハードウェアにより構成される。
【００６４】
次に車載端末装置２６について説明する。車載端末装置２６の端末側制御装置２６１は、走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、及び通信Ｉ／Ｆ２６１ｃを備える。
【００６５】
走行制御部２６１ａは、位置算出装置２６９から自車両の現在位置を取得し、端末側地図情報ＤＢ２６６の地図情報を参照して、許可応答情報に含まれる走行許可区間に従って、自車両を走行させるための制御を走行制御装置２６７に対して行う。また、走行制御部２６１ａは、外界センサ装置２６８の検知結果に基づいて前方障害物の有無を判定し、障害物との干渉、衝突の回避動作の有無も判定し、必要があれば制動動作のための制御を行う。
【００６６】
端末側通信制御部２６１ｂは、運行管理サーバ３１に対し、次の走行許可区間を要求するための許可要求情報を送信するとともに、運行管理サーバ３１から許可応答情報を受信する制御を行う。
【００６７】
通信Ｉ／Ｆ２６１ｃは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格の接続端子等、端末側通信装置２６４と通信接続をするためのハードウェアにより構成される。
【００６８】
次に図４に基づいて、運行管理サーバ及自律走行ダンプ間の無線通信処理について説明する。図４は、運行管理サーバと自律走行ダンプ間で送受信される情報フォーマットの構成を示す図であって、（ａ）は、ダンプから運行管理サーバに対して送信する許可要求情報フォーマットを示し、（ｂ）は、運行管理サーバからダンプに対して送信する許可応答情報フォーマットを示す。
【００６９】
図４の（ａ）に示すように、許可要求情報フォーマット４００は、許可要求情報を固有に識別するための要求識別情報４０１、及び許可要求情報を発信したダンプのダンプ情報４０２を含む。ダンプ情報４０２は、許可要求情報を送信したダンプを固有に識別するダンプＩＤ４０２ａ、測位電波に基づいて算出された上記ダンプの現在位置を示すダンプ現在位置情報４０２ｂ、及び走行速度やタイヤ空気圧等ダンプの状態を示す状態情報４０２ｃを含む。
【００７０】
また、図４の（ｂ）に示すように、許可応答情報フォーマット４１０は、応答情報を固有に識別するための応答識別情報４１１、及び走行許可区間に関する情報を示す走行許可区間情報４１２を含む。応答識別情報４１１は、どの許可要求情報に対する応答であるかを一意に識別可能な情報である。これにより、無線通信回線４０を通じて運行管理サーバ３１からブロードキャスト送信された場合であっても、各ダンプが応答識別情報４１１を受信して、自車両が発行した許可要求情報に対応する応答情報であるかを識別することができる。
【００７１】
走行許可区間情報４１２は、前方境界点情報４１２ａ、後方境界点情報４１２ｂ、及び制限速度情報４１２ｃを含む。
【００７２】
次に、図５を参照して運行管理サーバが保持する通信タイミング情報ＤＢ３１７に格納される通信タイミング情報について説明する。図５は、通信タイミング情報を示す図である。
【００７３】
図５に示す通信タイミング情報テーブル５００は、無線基地局毎に生成される。通信タイミング情報テーブル５００は、新たな走行許可区間が正規に設定されると、その走行許可区間に関する情報、及びその走行許可区間を走行中に許可要求情報を送信する通信タイミングを記録するものである。
【００７４】
具体的には、通信タイミング情報テーブル５００は、「ダンプＩＤ」フィールド５０１、「前方境界点情報」フィールド５０２、「後方境界点情報」フィールド５０３、「許可要求点情報」フィールド５０４、「制限速度」フィールド５０５、及び「想定通信タイミング」フィールド５０６を含む。
【００７５】
ダンプ２０−１が走行する走行経路６０（図１参照）は、走行経路上の各地ノードと、隣り合うノード同士を連結したサブリンクとにより構成される。各ノードには、そのノードの地点座標が１対１で対応付けられており、各地点の３次元実座標又はノードＩＤを指定することで、走行経路上の地点を一意に指定することができる。
【００７６】
そこで、「前方境界点情報」フィールド５０２、「後方境界点情報」フィールド５０３、及び「許可要求点情報」フィールド５０４は、ノードＩＤを用いて定義する。このうち、「許可要求点情報」フィールド５０４は、が許可要求情報を発信する予定のノードＩＤを登録する。
【００７７】
「想定通信タイミング」５０６は、通信タイミング判定部３１１ｃが算出した、正規に設定された走行許可区間の許可要求点から許可要求情報を送信するタイミングを登録する。
【００７８】
［処理動作・効果］
以下、図６を参照して、本実施形態に係る車両走行システムの処理動作について説明する。図６は、本実施形態に係る車両走行システムにおける走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は走行許可区間ｎを走行中の状態を示し、（ｂ）は、許可要求点に到達した状態を示し、（ｃ）は、解放区間及び最初の前方境界点の設定状態を示し、（ｄ）は、次の前方境界点の設定状態を示す。
【００７９】
図６の（ａ）に示すように、走行経路６０は、複数の地点（ノード）６１及び少なくとも一つ以上のサブリンク６２を含んで定義される。走行許可区間とは、各ダンプに対して付与された、自律走行してもよい区間である。図６の（ａ）は、７つのノード６１及び隣接するノード間を連結する６つのサブリンク６２を含む走行許可区間ｎを示す。走行許可区間ｎは、この直前の走行許可区間ｎ−１（図示を省略）を走行中にダンプ２０−１が許可要求情報を送信し、これに応じて運行管理サーバ３１から送信された許可応答情報に含まれる走行許可区間情報（図４の（ｂ）符号４１２参照）により定義されたものである。
【００８０】
図６では、走行許可区間ｎの後方境界点はＢＰ＿ｂｎ、前方境界点はＢＰ＿ｆｎで示す。許可要求区間は、前方境界点ＢＰ＿ｆｎを基準とし、これを含んで４つ後方のノードまでと定義する。なお、許可要求区間の定め方はこれに限定されず、後方境界点を基準として定めてもよい。また、許可要求区間のうち、最も後方に位置するノードは、ダンプ２０−１が許可要求情報の送信を開始する地点であり、以下、許可要求点（図ではＲＰと図示）という。
【００８１】
図６の（ｂ）に示すように、ダンプ２０−１は、許可要求点ＲＰに到達すると、いずれかの無線基地局（４１−１、４１−２、４１−３のいずれか）を介して、運行管理サーバ３１に対し次の走行許可区間情報を要求するための情報（許可要求情報）の送信を行う。
【００８２】
運行管理サーバ３１は、許可要求情報を受信すると、図６の（ｃ）に示す解放区間の設定処理を行う。解放区間とは、運行管理サーバ３１が前回の走行許可要求に応じて走行許可区間として設定した区間を、他のダンプに対して走行許可が行えるように解放した区間である。運行管理サーバ３１は、ダンプ２０−１が許可要求情報を送信したノードから後方を解放区間として設定する。
【００８３】
次に運行管理サーバ３１は、新たな走行許可区間を設定する。運行管理サーバ３１は、解放区間のうちの最前端ノードを、新しい走行許可区間ｎ＋１の後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１に設定する。
【００８４】
また、新しい走行許可区間ｎ＋１の前方境界点ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’を仮設定する。そして、予め定められた条件（上記では、前方境界点を基準とし、これを含んで４つ後方のノードまでを許可要求区間とする）に従って、暫定の許可要求区間を設定し、その最後端を暫定許可要求点ＲＰ＿ｆ（ｎ＋１）’として算出する。そして、その通信混雑度を判定する。
【００８５】
ここでいう「通信混雑度」は、走行許可区間の設定対象としているダンプ２０−１の通信タイミングと、ダンプ２０−１が許可要求情報を送信するときにアクセスする無線基地局に、他のダンプが許可要求情報を送信する通信タイミングのうち、ダンプ２０−１の通信タイミングに最も近い通信タイミングとの時間差を用いて表す。この通信タイミングの差が所定の閾値未満の場合、ダンプ２０−１と他のダンプとの通信タイミングが接近しており、無線基地局において通信が混雑していると判定する。また、通信タイミングの差が所定の閾値以上である場合は、ダンプ２０−１と他のダンプとの通信タイミングが離れており、無線基地局において通信が混雑していないと判定する。
【００８６】
通信タイミングの差が所定の閾値未満である場合、ダンプ２０−１が暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’に到達して許可要求情報を送信するタイミングでは、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’をカバーする通信エリアを有する無線基地局、例えば４１−１は、通信が混雑していることを意味する。そこで、仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’とは異なる地点、図６の（ｄ）では、ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’よりも更に前方のノードを前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１として再度仮設定する。
【００８７】
そして、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準とする暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１の通信混雑度を判定する。その結果、他の全てのダンプの通信タイミングとの差が所定の閾値以上であれば、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を最前端とする新たな走行許可区間ｎ＋１を設定する。その結果を、ダンプに対して許可応答情報として送信する。
【００８８】
すなわち、上記許可応答情報では、図４の（ｂ）に示す走行許可情報フォーマットにおいて「前方境界点座標」４１２ａはノードＢＰ＿ｆｎ＋１の座標、「後方境界点座標」４１２ｂはノードＢＰ＿ｂｎ＋１が含まれる。制限速度４１２ｃは、前方車両との車両間隔や、地形情報に応じて定められる。
【００８９】
次に図７乃至図９に基づいて、図６で示した走行許可区間を、通信タミングを考慮して決定する処理動作について説明する。図７は、同一の通信エリア内に複数のダンプが位置した状態の一例を示す図である。図８は、通信タイミングを考慮して走行許可区間を設定する処理を示し、（ａ）は、複数のダンプにおいて通信タイミングを考慮せずに走行許可区間を設定した状態を示し、（ｂ）は複数のダンプにおいて通信タイミングを考慮して（通信タイミングをずらして）せずに走行許可区間を設定した状態を示す。図９は、本実施形態に係る車両走行システムにおける走行許可区間の設定処理の流れを示すシーケンス図である。
【００９０】
図７は、無線基地局４１−１が電波を送信し、円で示す通信エリア４２−１を形成し、その中で３台のダンプ２０−１、２０−２、２０−３が走行している状況を想定する。図７において、ダンプ２０−１、２０−２、２０−３の走行方向（進行方向）は、ダンプ２０−１、２０−２、２０−３を示す図形の前後の向きで示す。
【００９１】
各ダンプ２０−１、２０−２、２０−３の其々に、前方境界点としてＢＰ＿ｆ１、ＢＰ＿ｆ２、ＢＰ＿ｆ３とする走行許可区間が設定されているとする。この場合、各前方境界点ＢＰ＿ｆ１、ＢＰ＿ｆ２、ＢＰ＿ｆ３を含めて４つ後ろのノードを許可要求点ＲＰ＿１、ＲＰ＿２、ＲＰ＿３とする。本実施形態では、ＲＰ＿１、ＲＰ＿２、ＲＰ＿３から許可要求情報を無線基地局４１−１に対して送信する通信タイミングが分散するように、各ダンプ２０−１、２０−２、２０−３の走行許可区間が設定される。
【００９２】
図８の（ａ）に、通信タイミングが分散している状態を示す。図８の（ａ）では、ダンプ２０−１が許可要求点ＲＰ＿１から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ１と、ダンプ２０−２が許可要求点ＲＰ＿２から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ２と、ダンプ２０−３が許可要求点ＲＰ＿３から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ３とのそれぞれの通信タイミングの差、｜ｔ１−ｔ２｜、｜ｔ２−ｔ３｜が時間閾値ｔｔｈ以上空いている。これは、無線基地局４１−１が各ダンプ２０−１、２０−２、２０−３の其々から許可要求情報を受信する通信タイミングが分散していることを示す。
【００９３】
これに対し、図８の（ｂ）は、｜ｔ１−ｔ２｜及び｜ｔ２−ｔ３｜が時間閾値ｔｔｈよりも短い。従って、無線基地局４１−１が各ダンプ２０−１、２０−２、２０−３の其々から許可要求情報を受信する通信タイミングが集中しており、通信のコリジョンや、運行管理サーバ３１の処理の集中を招く状態となっている。
【００９４】
本実施形態は、同一の無線基地局に複数のダンプから許可要求情報が送信される場合に、図８の（ａ）のように、この許可要求情報の通信タイミングが分散するように許可要求点及び走行許可区間を設定する。
【００９５】
次に図９の各ステップ順に沿って、ダンプ２０−１及び管理サーバ３１間の処理動作について説明する。
【００９６】
ダンプ２０−１は、前回の走行許可要求に対して運行管理サーバ３１から応答があった走行許可区間ｎを自律走行する（Ｓ９０１）。
【００９７】
ダンプ２０−１が許可要求点に到達すると（Ｓ９０２）、ダンプ２０−１は運行管理サーバ３１に対して許可要求情報の送信を開始する（Ｓ９０３）。より具体的には、端末側通信制御部２６１ｂは通信Ｉ／Ｆ２６１ｃを介して運行管理サーバ３１に対して許可要求情報を送信する。送信後も、ダンプ２０−１は走行許可区間ｎ内を走行し続ける。
【００９８】
無線基地局４１−１は、運行管理サーバ３１に許可要求情報を転送する（Ｓ９０４）。
【００９９】
走行許可区間設定部３１１ａは、受信した許可要求情報に含まれるダンプ現在位置情報（図４の（ａ）の符号４０２ｂ参照）に示す地点よりも後方の区間を解放区間して設定する（Ｓ９０５）。ここで解放区間として設定された区間は、他のダンプが走行可能な領域となる。
【０１００】
次に走行許可区間設定部３１１ａは新たな走行許可区間ｎ＋１を決定する（Ｓ９０６）。この処理の詳細は後述する。
【０１０１】
サーバ側通信制御部３１１ｄは、通信Ｉ／Ｆ３１１ｅを介してダンプ２０−１に対し、新たな走行許可区間ｎ＋１を示す情報（許可応答情報）を送信し（Ｓ９０７）、無線基地局４１−１は、許可要求情報を転送する（Ｓ９０８）。
【０１０２】
ダンプ２０−１は、許可応答情報を受信し、新たな走行許可区間ｎ＋１を自律走行する（Ｓ９０９）。
【０１０３】
次に、図１０に基づいて、図９で述べた一連の処理を実現するための運行管理サーバの処理について説明する。図１０は、運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０４】
運行管理サーバ３１は主電源投入後（Ｓ１００１）、ダンプ２０−１からの許可要求情報の受信待ち状態に移行する（Ｓ１００２）。許可要求情報を受信していない間は（Ｓ１００３／Ｎｏ）、ステップＳ１００２へ戻り、引き続き許可要求情報の受信を待つ。
【０１０５】
許可要求情報を受信すると（Ｓ１００３／Ｙｅｓ）、走行許可区間設定部３１１ａは、許可要求情報に含まれるダンプの現在位置情報を確認し（Ｓ１００４）、ダンプの現在位置報情報に基づき、後方の解放区間を決定（Ｓ１００５、図９のＳ９０５に相当）する。
【０１０６】
走行許可区間設定部３１１ａは、新たな走行許可区間の境界点を仮設定（Ｓ１００６）する。
【０１０７】
後方境界点は、解放区間の最前端を用いて仮設定する。なお、本実施形態でいう「仮設定」とは、新たな走行許可区間の境界点として用いることが確定するまでの状態を意味し、仮設定された前方境界点、後方境界点、許可要求点の変更の有無には問わない。従って、新たな走行許可区間が設定されるまでの前方境界点、後方境界点、及び許可要求点は全て仮設定された状態である。
【０１０８】
運行管理サーバ３１は、前方境界点を仮設定する際に、他のダンプが走行していない区間に前方境界点を設定する。
【０１０９】
次に、仮設定した境界点から逆算した暫定許可要求区間、及び設定許可要求点を算出（Ｓ１００７）する。本実施形態では前方境界点を基準として暫定許可要求区間及び暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を算出する。
【０１１０】
通信タイミング判定部３１１ｂは、通信タイミング情報ＤＢ３１７に格納された通信タイミング情報テーブル５００を参照し、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブル５００に既に含まれている他のダンプの通信タイミングと近い通信タイミングとなっているかを確認し、いずれの通信タイミングからも離れている場合、即ち、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’から許可要求情報を送信する先の無線基地局に対し、他のダンプが許可要求情報を送信する通信タイミングの全てと、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’からの許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が、所定の閾値（所定の時間差）以上の場合（Ｓ１００８／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００６で仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１から後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１までを新たな走行許可区間ｎ＋１として正規に設定する。そして、新たな走行許可区間ｎ＋１、及び許可要求点の位置情報をダンプに通知（Ｓ１００９）する。
【０１１１】
他のダンプの通信タイミングとの差が一つでも閾値未満であると判定すると（Ｓ１００８／Ｎｏ）、走行許可区間設定部３１１ａは、前方境界点が変更可能であるかを確認し、変更可能でない場合（Ｓ１０１０／Ｎｏ）は、走行許可区間設定部３１１ａはダンプ２０―１へ停止命令を送信する（Ｓ１０１１）。
【０１１２】
変更可能である場合（Ｓ１０１０／Ｙｅｓ）は、仮設定した前方境界点を前方または後方へ変更し、再度仮設定する（Ｓ１０１２）。このとき、前方に変更することを優先するほうが望ましい。これにより、ダンプ２０−１が自律走行をし続けている結果、新たに仮設定した前方境界点をダンプ２０−１が通過してしまうといった不都合を抑止しやすくなる。
【０１１３】
その後、ステップＳ１００７へ戻り、再度仮設定した前方境界点に基づく暫定許可要求点を算出し、通信タイミングを評価する（Ｓ１００８）。
【０１１４】
以上に説明した処理を繰り返すことで、ダンプは無線基地局が混雑しないタイミングで無線通信を行うことができる。
【０１１５】
次に図１１に基づいて、図９で述べた一連の処理を実現するためのダンプ側の処理の流れについて説明する。図１１は、ダンプの走行制御処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１６】
ダンプ２０−１は、前回の走行許可応答で決められた走行許可区間内を走行中（Ｓ１１０１）において、位置算出装置２６９によって常に自己位置を認識している。そして、走行制御部２６１ａは、現在位置が許可要求点に到達したかどうかを判定する（Ｓ１１０２）。ダンプ２０−１が許可要求点に到達していないと認識した場合（Ｓ１１０２／Ｎｏ）、ステップＳ１１０２に戻り、許可要求点に到達したかを判定し続ける。
【０１１７】
走行制御部２６１ａが許可要求点に到達したと判定すると（Ｓ１１０２／Ｙｅｓ）、通信制御部２６１ｂが許可要求情報を運行管理サーバ３１に対して送信（Ｓ１１０３）する。通信制御部２６１ｂは、許可要求情報を送信してからの経過時間の計測を開始する。
【０１１８】
そして許可要求情報に対する許可応答情報が運行管理サーバ３１から送信されてくるまで受信待ち（Ｓ１１０４）を行う。
【０１１９】
その間もダンプ２０−１は走行を続けているため、走行制御部２６１ａは、現在位置が走行許可区間を超えたかどうかの判定（Ｓ１１０５）を行う。ダンプ２０−１の現在位置が与えられた走行許可区間を超えている場合は（Ｓ１１０５／Ｙｅｓ）、他のダンプと衝突する可能性があるため、走行制御部２６１ａが走行制御装置２６７に対して走行停止命令を出力し、走行制御装置２６７が車両を停止させるための走行駆動装置を制御する（Ｓ１１０６）。
【０１２０】
現在位置が走行許可区間内である場合は（Ｓ１１０５／Ｎｏ）、そのまま自律走行を継続する。
【０１２１】
通信制御部２６１ｂは、許可応答情報の受信待ち時間が予め設定したタイムアウト時間を超えたかどうかも判定し、タイムアウト時間を超えた場合（Ｓ１１０７／Ｙｅｓ）、何らかの理由で許可要求情報が運行管理サーバ３１へ届かなかった可能性があるため、Ｓ１１０３へ戻り、再度許可要求情報を送信する。このとき、タイムカウンタの値も０に戻し、計時を再開する。
【０１２２】
受信タイムアウト時間前に（Ｓ１１０７／Ｎｏ）、通信制御部２６１ｂが許可応答情報を受信すると（Ｓ１１０８／Ｙｅｓ）、受信した情報に基づいて新しい走行許可区間へと更新し（Ｓ１１０９）、自律走行を継続する。受信タイムアウト時間前に（Ｓ１１０７／Ｎｏ）、通信制御部２６１ｂが走行許可応答を受信しなければ（Ｓ１１０８／Ｎｏ）、ステップＳ１１０４へ戻り許可応答情報の受信を待機する。
【０１２３】
本実施形態によれば、通信タイミングを考慮して走行許可区間の設定が行える。これにより、鉱山向け自律走行ダンプシステムにおいて、無線基地局における通信混雑を解消してダンプの円滑な運用及び運行管理サーバの処理の集中を緩和することができる。
【０１２４】
また、近年の無線通信装置はＷｉ‐Ｆｉ等に代表されるようにコモディティー化された汎用品を使うことが一般的となりつつある一方で、無線通信装置の機能がワンチップに集約され、ブラックボックス化されているという状況がある。このため、無線通信装置に直接技術的な変更を加えることが困難となる一方で、そのブラックボックス化された無線通信装置をうまく使いこなす技術が重要になってきている。
【０１２５】
この点につき、本実施形態では、無線通信装置に対して技術的な変更を加えるのではなく、通信タイミングそのものを考慮して走行許可区間を設定するので、無線通信装置の通信方式に関わらずどのような無線通信装置に対しても、本発明を適用することができる。そのため、Ｗｉ‐ＦｉやＩＥＥＥ適合品等の汎用品を用いてもよいので、無線通信装置に直接的に技術定な変更を加えて専用機を用いる場合に比べてコストが下がる。加えて、無線技術の進歩によって高速大容量の通信方式を採用した新しい無線機が出た場合でも、新しい無線通信装置への交換も容易に行える。
【０１２６】
更に、本実施形態では、各ダンプが通信タイミングを制御するための特別な構成や制御を持つ必要がないため、ダンプの設計が簡易になるという利点がある。
＜第二実施形態＞
第一実施形態では複数のダンプの通信タイミングが分散するように走行許可区間の境界点を決定したが、第二実施形態では、境界点は固定したままで、許可要求点を決定する。
【０１２７】
両実施形態の構成上の相違点として、第一実施形態では、走行許可区間の前方境界点又は後方境界点のうちのどちらかを基準とし、所定の条件を基に許可要求点を算出していたので、運行管理サーバからは、前方境界点又は後方境界点の位置情報は送信されるものの、許可要求点の情報は、ダンプ側で算出することで無線通信には含む必要がない。しかし、第二実施形態では、許可要求点を運行管理サーバが決め、その位置を示す情報を無線送信する必要がある点で、第一実施形態とは異なる。ハードウェア構成及び機能ブロックは、第一実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
［システム構成］
以下、図１２を用いて、第二実施形態に係る車両走行システムの構成について説明する。図１２は、第二実施形態に係る許可応答情報フォーマットの構成を示す図である。
【０１２８】
図１２は、運行管理サーバ３１がダンプ２０−１へ送信する許可応答情報フォーマットの例を示す。許可応答情報フォーマット１２００は、第一実施形態の許可応答情報フォーマット４１０の構成に加え、運行管理サーバ３１で設定された許可要求点を示す情報（以下「許可要求点情報」という）１２０１を含む。これにより、ダンプ２０−１は、受信した走行許可情報を参照し、これに含まれる許可要求点情報が示す地点において許可要求情報を送信することができる。
【０１２９】
［処理動作・効果］
以下、図１３及び図１４に基づいて、第二実施形態に係る処理動作について説明する。図１３は、第二実施形態における走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値未満である場合を示し、（ｂ）は、次に仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値以上である状態を示す。図１４は、第二実施形態に係る運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３０】
図１３の（ａ）に示すように、本実施形態では、走行許可区間設定部３１１ａは、まず、新しい走行許可区間ｎ＋１の前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を仮設定する。後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１は、第一実施形態と同様、解放区間の最前端点のノードに設定する。
【０１３１】
そして、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準として、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を設定する。ダンプ２０−１が暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’から許可要求情報を送信する通信タイミングと、他のダンプがダンプ２０−１と同じ無線基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値未満の場合、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を固定したまま新たな暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１（図１３の（ｂ）参照）を設定する。
【０１３２】
暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１でダンプ２０−１が許可要求情報を送信する通信タイミングと、他のダンプがダンプ２０−１と同じ基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上の場合、仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を前端部とする部分区間を新たな走行許可区間として正規に設定する。
【０１３３】
次に、図１４の各ステップ順に沿って本実施形態に係る運行管理サーバの処理動作を説明する。本実施形態に係る運行管理サーバの処理動作は、主電源投入（図１０のステップＳ１００１）から、後方の解放区間を設定するまでの処理（図８のステップＳ１００５）は、第一実施形態における運行管理サーバの走行許可区間決定処理と同じであるので、図１０のステップ番号を図１４においても流用し、重複説明を省略する。
【０１３４】
本実施形態では、走行区間設定部３１１ａが前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１及び後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１を仮設定すると（Ｓ１４０１）、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準として予め定められた条件に従って暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を算出する（Ｓ１４０２）。
【０１３５】
暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブルに既に含まれている通信タイミングと近い通信タイミングとなっているかを確認し、いずれの通信タイミングからも離れている場合、即ち、全ての通信タイミングと暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’との通信タイミングの差が、所定の閾値以上の場合（Ｓ１４０３／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４０１で仮決定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１から後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１までを新たな走行許可区間ｎ＋１として正規に設定し、ダンプへ通知（Ｓ１４０４）する。このとき、新たな走行許可区間ｎ＋１における許可要求点の位置情報も併せて通知する。
【０１３６】
暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブル５００（図５参照）に既に含まれている他のダンプの通信タイミングと近い場合、即ち通信タイミング情報テーブル５００に含まれる少なくとも一つの他のダンプの通信タイミングとの差が所定の閾値未満である場合（Ｓ１４０３／Ｎｏ）、他の地点に暫定許可要求点を変更可能であるかを確認し（Ｓ１４０５）、変更不可の場合は（Ｓ１４０５／Ｎｏ）、ダンプへ走行停止命令を送信する（Ｓ１４０６）。
【０１３７】
変更可能な場合は（Ｓ１４０５／Ｙｅｓ）、暫定許可要求点を後方または前方へ変更し（Ｓ１４０７）、再度通信タイミングの差の判定を行う（Ｓ１４０３）。この一連の処理によって、通信タイミングが良好な地点に許可要求点を設定することができる。
【０１３８】
ダンプ側の処理は、第一実施形態同様であるので、重複説明を省略する。
【０１３９】
本実施形態によれば、走行許可区間の境界点を変更することなく、複数ダンプの通信タイミングを分散させて走行許可区間を設定できる。従って、無線基地局での通信混雑を緩和し、コリジョンの発生を抑制できるので、無線通信品質を向上させることができる。
【０１４０】
加えて走行許可区間の境界点を変更する必要がないので、前の区間に別のダンプが存在しており、安全上、走行許可区間の境界点を変更することができない場合や、ダンプ台数を増やし、稼働率を向上させるために走行許可区間を変更したくない場合などに、本実施形態は特に有効である。
【０１４１】
＜第三実施形態＞
［システム構成］
第一実施形態では、１つの無線基地局における通信タイミングを管理する実施形態であったが、本実施形態は、通信タイミングの管理を複数の無線基地局にまたがって行う点で異なる。以下、図１５及び図１６を参照して第三実施形態について説明する。図１５は、第三実施形態における複数の無線基地局にまたがって通信タイミングを管理し、走行許可区間を決定する処理動作の一例を示す図である。図１６は、第三実施形態において、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。ハードウェア構成及び機能ブロックは、第一実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態では、図１５に示すように、同一の周波数を用いる無線基地局４１−１、４１−２、４１−３及び４１−４が存在し、それぞれの無線基地局と通信する複数台のダンプ２０−１、２０−２、２０−３をまとめて管理対象とする点が異なる。
【０１４３】
無線基地局４１−１が電波を送信し、円で示す無線通信エリア４２−１を形成する。同様に、無線基地局４１−２、４１−３、４１−４のそれぞれは、円で示す無線通信エリア４２−２、４２−３、４２−４を形成する。またノード及びサブリンクで構成された走行経路６０があるものとする。
【０１４４】
無線通信エリア４２−２の範囲内にダンプ２０−１が走行し、無線通信エリア４２−１の範囲内にダンプ２０−３、無線通信エリア４２−２の範囲内をダンプ２０−３が走行しているものとする。
【０１４５】
ここで、運行管理サーバ３１の走行許可区間３１１ａは、隣接する無線通信エリアの周波数が同一である場合、これらの無線通信エリアをまたがって走行許可区間の境界点を仮設定する。
【０１４６】
例えば図１５において、無線通信エリア４２−１及び４２−４の周波数が同じであるとする。この場合、ダンプ２０−３に対して、後方境界点ＢＰ＿ｂ３は無線通信エリア４２−１内にあり、前方境界点ＢＰ＿ｆ３は、は無線通信エリア４２−４内にある走行許可区間を仮設定する。そして、予め定められた条件（例えば前方境界点ＢＰ＿ｆ３を含んで４つ後方を暫定許可要求点とする）に従って暫定許可要求点ＲＰ＿３を算出する。
【０１４７】
暫定許可要求点ＲＰ＿３は、無線基地局４１−４の無線通信エリア４２−４内の地点なので、無線基地局４１−４に他のダンプから許可要求情報を送信する通信タイミングの全てと、ダンプ２０−３が暫定許可要求点ＲＰ＿３から許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であれば、仮決定した前方境界点ＢＰ＿ｆ３を最前端とする走行許可区間を設定する。
【０１４８】
［処理動作・効果］
図１６に、本形態例における、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。
【０１４９】
図１６に示すように、第三実施形態に係る通信タイミング情報テーブル１６００は、既述の通信タイミング情報テーブル５００（図５参照）に加え、「基地局ＩＤ」フィールド１６０１、及び「周波数チャンネル」フィールド１６０２を含む。
【０１５０】
基地局ＩＤは、無線基地局４１−１、４１−２、４１−３、４１−４を固有に識別する情報であり、例えば、ＭＡＣアドレス（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｄｄｒｅｓｓ）を用いてもよい。
【０１５１】
「周波数チャンネル」は、各基地局に割り当てられた周波数を示す。隣接する無線基地局（例えば図１６の無線基地局ＩＤがＹｎ−１、Ｙｎ）が同一周波数（１ｃｈ）を用いることがあり、この場合、それら隣接する無線基地局（Ｙｎ−１、Ｙｎ）の通信エリア間をダンプ２０−１が走行して移動する際には、周波数を切り替えることなく無線通信を行うことができる。そこで、このような場合、一の走行許可区間を複数の無線基地局をまたがって設定する。
【０１５２】
本実施形態によれば、同一周波数の無線基地局間にまたがって通信タイミングを分散させて走行許可区間を設定できるので、走行許可区間の設定に際し自由度がより大きくできる。また、走行許可区間をより長く設定することで、走行経路全体において、許可要求情報を送信する回数を減らせるので、通信タイミングが重なる確率が低くなる。
【０１５３】
なお、上記した実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明の範囲を上記実施形態に限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、他の様々な態様で本発明を実施することできる。
【０１５４】
例えば、上記第二実施形態に第三実施形態を組み合わせてもよい。
【０１５５】
更に、上記において後方境界点は解放区間の最前端の地点に設定したが、これに限らず、最前端の地点よりもさらに前に設定してもよい、
また、上記において、走行許可区間は、前方境界点及び後方境界点の間として説明したが、前方境界点からダンプの現在位置までの走行許可区間としてもよい。すなわち、走行許可区間設定部は、後方が解放されており、前進の限界地点を規定する走行許可区間を設定してもよい。この場合、前方境界点を基準として暫定許可要求点を算出する。このような態様においても、無線品質を考慮して前方境界点を設定することで、本発明の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１  車両走行システム
１０−１、１０−２  ショベル
２０−１、２０−２  ダンプ
３１  運行管理サーバ
４０  無線通信回線
４１−１、４１−２、４１−３  無線基地局
６０  走行経路
６１  ノード
６２  サブリンク
【図１】
2015191341.tif 000003
【図２】
2015191341.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015191341.tif 000006
【図５】
2015191341.tif 000007
【図６】
2015191341.tif 000008
【図７】
2015191341.tif 000009
【図８】
2015191341.tif 000010
【図９】
2015191341.tif 000011
【図１０】
2015191341.tif 000012
【図１１】
2015191341.tif 000013
【図１２】
2015191341.tif 000014
【図１３】
2015191341.tif 000015
【図１４】
2015191341.tif 000016
【図１５】
2015191341.tif 000017
【図１６】
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