(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない通信量で必要な運行密度を保ちつつ、複数の車両が干渉なく走行できる車両管理システムを提供する。【解決手段】複数の無人ダンプ２０ａ〜のそれぞれに対して重複なく、走行経路上の一部の区間を走行許可区間として設定する走行許可区間設定部３１１ｂを有する。走行許可区間設定部３１１ｂは、走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶した区間情報および制限速度情報に基づき、所定のサブリンク間を走行する無人ダンプ２０ａに対し走行許可区間として設定する、所定のサブリンクより前方のサブリンク数を、所定のサブリンクに定められた制限速度に応じて設定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた走行経路を複数の区間として分割し、前記走行経路に沿って走行する複数の車両の走行を、前記区間を基準として管理する車両管理システムであって、
前記複数の車両のそれぞれに対して重複なく、前記走行経路上の一部の区間を走行許可区間として設定する走行許可区間設定部と、
前記走行経路の各区間に関する区間情報、および前記区間情報中の区間毎に予め定めた走行速度情報を記憶した記憶部と、
前記走行許可区間設定部にて設定した前記走行許可区間の情報を、前記走行許可区間を設定した前記車両へ送信する通信部と、
前記車両に取り付けられ、前記通信部が送信する前記走行許可区間の情報を受信するための車載通信部と、を備え、
前記走行許可区間設定部は、前記記憶部に記憶した区間情報および前記走行速度情報に基づき、所定の区間を走行する車両に対し走行許可区間として設定する、前記所定の区間より前方の区間数を、前記所定の区間に定められた走行速度に応じて設定する
ことを特徴とする車両管理システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記走行許可区間設定部は、前記走行許可区間を設定する車両と、この車両に後続する他の車両との走行間隔が、所定の距離となるように、前記各車両に対する前記走行許可区間を設定する
ことを特徴とする車両管理システム。
【請求項３】
請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記走行許可区間設定部は、前記複数の区間のうちの少なくとも一部の区間の通過時間が一定になるように前記走行許可区間を設定する
ことを特徴とする車両管理システム。
【請求項４】
請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記走行許可区間設定部は、前記走行経路上の所定の地点を、前記走行許可区間を設定する車両が通過してから、この車両に後続する他の車両が通過するまでの時間間隔が一定となるように前記走行許可区間を設定する
ことを特徴とする車両管理システム。
【請求項５】
請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記走行速度情報は、前記走行経路上の各区間における走行方向の変化、傾きおよび路面状態に応じて前記区間毎に設定されている
ことを特徴とする車両管理システム。
【請求項６】
請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記車両は、ダンプトラックであり、
前記ダンプトラックの積荷状態を検出する積荷状態検出部を備え、
前記走行許可区間設定部は、前記区間情報および前記走行速度情報に加え、前記積荷状態検出部にて検出した前記ダンプトラックの積荷状態情報に応じて、前記走行許可区間を設定する
ことを特徴とする車両管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定めた走行経路に沿って走行する複数の車両の走行を管理する車両管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
露天掘り鉱山などでは、掘削した鉱石を搬送するダンプトラックなどの複数の自律走行車両を無人運転する場合、車両同士が干渉しないように制御する必要がある。この必要性から、従来は、これら複数の自律走行車両の走行を管理する管制局を設け、無線で自律走行車両と管制局との間の情報をやり取りして制御する車両管制方式がとられている。
【０００３】
具体的に、この種の車両管制方式に関する従来技術として、特許文献１には、車両の現在位置を所定時間間隔、あるいは所定距離移動毎等のタイミングで管制局に送信し、管制局は、これら車両位置の相互関係から相互の干渉が起きないように、走行の継続、減速、停止等の指示を各車両に送信する。また、近い距離にある車両同士については、車両間で無線通信を行って相互の位置情報を交換し合い、相互に干渉しないように走行させる。
【０００４】
また、特許文献２においては、管制局から各車両に対し、車両位置に応じて他の車両と干渉せずに走行できる領域を走行許可領域として無線通信にて指示する。各車両は、与えられた走行許可領域に従って走行することで、相互の干渉を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６２４６９３２号明細書
【特許文献２】特許第４６０５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、所定時間毎あるいは所定距離移動毎に車両と管制局間で通信を行うため、各車両において通信が頻繁に発生する。一方で、鉱山等の広大な領域において長距離通信を行う場合は、無線通信の特性から一般的に通信帯域が狭くなり、使用可能な通信量に制限が生じてしまう。このため、上記特許文献１のように通信の頻度が多い車両管制方式では、多数の車両の走行を同時に管理することができないという課題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２では、車両に対し走行許可領域を設定することにより、走行許可領域内での通信を行わなくても車両間の干渉を防止できる。本特許文献２においては、一度に与える走行許可領域を大きく設定することで、その更新頻度を少なくし、通信量を低減することが可能である。しかしながら、走行許可領域を過剰に長く設定すると車両間の走行間隔が大きくなってしまい、車両の運行密度が下がってしまうという課題がある。この課題は、鉱山においては生産量の低下につながり、非常に大きな問題である。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、少ない通信量で必要な運行密度を保ちつつ、複数の車両が干渉なく走行できる車両管理システム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】
この目的を達成するために、本発明は、予め定めた走行経路を複数の区間として分割し、前記走行経路に沿って走行する複数の車両の走行を、前記区間を基準として管理する車両管理システムであって、前記複数の車両のそれぞれに対して重複なく、前記走行経路上の一部の区間を走行許可区間として設定する走行許可区間設定部と、前記走行経路の各区間に関する区間情報、および前記区間情報中の区間毎に予め定めた走行速度情報を記憶した記憶部と、前記走行許可区間設定部にて設定した前記走行許可区間の情報を、前記走行許可区間を設定した前記車両へ送信する通信部と、前記車両に取り付けられ、前記通信部が送信する前記走行許可区間の情報を受信するための車載通信部と、を備え、前記走行許可区間設定部は、前記記憶部に記憶した区間情報および前記走行速度情報に基づき、所定の区間を走行する車両に対し走行許可区間として設定する、前記所定の区間より前方の区間数を、前記所定の区間に定められた走行速度に応じて設定する、ことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した本発明は、走行経路上の各区間の区間情報と、これら区間毎に予め定めた走行速度情報とに基づき、所定の区間を走行する車両に対し走行許可区間として設定する区間数を、所定の区間に定められた走行速度に応じて設定する。すなわち、所定の区間の走行速度に応じた走行許可区間としての区間数の設定により、複数の車両の走行間隔が大きくなり過ぎない程度で、好適な走行許可区間を設定することが可能となる。よって、複数の車両の走行間隔が大きくなり過ぎないため、走行許可区間の情報の送信に関する通信量を少なくできるとともに、これら複数の車両の運行密度を保ちつつ、これら複数の車両を干渉なく走行させることができる。
【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、前記走行許可区間を設定する車両と、この車両に後続する他の車両との走行間隔が、所定の距離となるように、前記各車両に対する前記走行許可区間を設定する、ことを特徴とする。そのため、本発明は、走行許可区間を設定する車両と、この車両に後続する他の車両との走行間隔を、所定の距離として維持させつつ、これら車両それぞれの走行を管理することができる。よって、これら車両の相互の干渉を防止できるとともに、これら車両の走行間隔が大きくなり過ぎないようにすることにより、これら車両の運行密度を下げることなく、各車両を走行させることができる。
【００１２】
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、前記複数の区間のうちの少なくとも一部の区間の通過時間が一定になるように前記走行許可区間を設定する、ことを特徴とする。そのため、本発明は、走行経路上の複数の区間のうちの一部の区間の通過時間を一定にでき、この一部の区間の走行速度を定めていることから、この一部の区間における複数の車両の車両間隔を維持することができる。よって、複数の車両の相互の干渉を防止できるとともに、これら車両の走行間隔が大きくなり過ぎないようにすることにより、これら車両の運行密度を下げることなく、各車両を走行させることができる。
【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、前記走行経路上の所定の地点を、前記走行許可区間を設定する車両が通過してから、この車両に後続する他の車両が通過するまでの時間間隔が一定となるように前記走行許可区間を設定する、ことを特徴とする。そのため、本発明は、所定の車両が走行経路上の所定の地点を通過してから、この車両に後続する他の車両が当該所定の地点を通過するまでの時間間隔を一定にできる。よって、走行経路上の区間毎の走行速度を定めているため、走行経路上の所定の地点を通過する複数の車両の走行間隔を維持することができる。したがって、複数の車両の相互の干渉を防止できるとともに、これら車両の走行間隔が大きくなり過ぎないようにすることにより、これら車両の運行密度を下げることなく、各車両を走行させることができる。
【００１４】
また、本発明は上記構成において、前記走行速度情報は、前記走行経路上の各区間における走行方向の変化、傾きおよび路面状態に応じて前記区間毎に設定されている、ことを特徴とする。各区間の走行速度は、その区間の走行方向の変化（例えば、カーブ曲率）、傾き（例えば、勾配）、路面状態（砂利道、踏み固められた道等の路面状況）によって変化する。そこで、本発明は、これら区間毎の走行速度を、これら各区間における走行方向の変化、傾きおよび路面状態に応じて区間毎に設定することにより、走行経路上の各区間の地形的な変化に対応させて複数の車両の走行許可区間を設定することができ、これら複数の車両の走行間隔をより適切に確保することが可能となる。よって、これら複数の車両の相互の干渉をより適切に防止でき、運行密度を下げずに各車両を走行させることができる。
【００１５】
また、本発明は上記構成において、前記車両は、ダンプトラックであり、前記ダンプトラックの積荷状態を検出する積荷状態検出部を備え、前記走行許可区間設定部は、前記区間情報および前記走行速度情報に加え、前記積荷状態検出部にて検出した前記ダンプトラックの積荷状態情報に応じて、前記走行許可区間を設定する、ことを特徴とする。一般に、ダンプトラックは、その積載状態に応じて実際の走行速度が変化（例えば、積荷を積載している状態では積荷の重量により速度が低下してしまい、空荷の状態では積荷の重量に伴う速度低下がない。）する。このため、本発明は、走行経路上の区間情報、および各区間における走行速度情報に加え、積荷状態検出部にて検出したダンプトラックの積荷状態情報に応じて、走行許可区間を設定することにより、積荷状態の相違によるダンプトラック間の走行間隔のばらつきを防止でき、これら複数のダンプトラックの走行間隔をより適切に確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定の区間の走行速度に応じた走行許可区間としての区間数の設定により、複数の車両の走行間隔が大きくなり過ぎない程度で、好適な走行許可区間を設定することができる。よって、複数の車両の走行間隔が大きくなり過ぎないため、走行許可区間の情報の送信に関する通信量を少なくでき、これら複数の車両の運行密度を保ちつつ、これら複数の車両を干渉なく走行させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、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】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両管理システムの構成を示す概略図である。
【図２】図１中の搬送路を詳述した図である。
【図３】上記車両管理システムにて運行管理する車両の一例であるダンプトラックの構成を示す斜視図である。
【図４】上記車両管理システムのハードウェア構成図である。
【図５】上記車両管理システムの交通管制サーバおよびダンプ端末装置の主な機能を示すブロック図である。
【図６】上記車両管理システムによる走行許可区間設定処理を示す図で、（ａ）は目的地要求情報の送信、（ｂ）は目的地経路情報の受信、（ｃ）は区間要求情報の送信および区間情報の受信である。
【図７】上記車両管理システムによる各区間が等間隔な場合の走行許可区間設定処理にて定められる種々の区間を示す図で、（ａ）は各車両に対して設定された走行許可区間、（ｂ）は車両に対して新たに設定された走行許可区間、（ｃ）は解放区間である。
【図８】上記車両管理システムによる各区間の制限速度に応じて走行許可区間を設定した場合の時間変化を示すグラフである。
【図９】上記車両管理システムにて車両の走行許可要求に対し走行許可付与距離を計算する処理を示すフローチャートである。
【図１０】上記車両管理システムにて２台の車両が同一の走行経路上を続けて走行する際の位置の変化を示したグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る車両管理システムにて車両に設定する走行許可区間の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各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、以下の各実施形態では、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。
【００１９】
＜第１実施形態＞
本第１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し、運転手が搭乗することなく自律走行する無人ダンプ（無人車両に相当する）と、これら無人ダンプの干渉を回避するために交通管制を行う交通管制サーバと、を無線通信回線で接続した車両管理システムに係り、特に少ない通信量で必要な運行密度を保ちつつ、複数のダンプトラックを干渉なく走行させるための構成に特徴がある。以下、本発明の第１実施形態に係る車両管理システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
まず、図１に基づいて、第１実施形態に係る車両管理システムの概略構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両管理システムの構成を示す概略図である。図１に示す車両管理システム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１０ａ，１０ｂから積み込まれた土砂や鉱石等の積荷を搬送するための鉱山用のダンプトラックである無人ダンプ２０ａ，２０ｂと、採石場の近傍または遠隔の管制局である管制センタ３０に設置された交通管制サーバ３１とを、無線通信回線４０を介して互いに通信接続して構成された交通管理システムである。
【００２１】
各無人ダンプ２０ａ，２０ｂは、鉱山内で予め設定された搬送路６０に沿ってショベル１０ａ，１０ｂ及び図示しない放土場の間を往復し、積荷を搬送する。鉱山内には、複数の無線基地局４１ａ〜４１ｃが設置される。そして、これらの無線基地局４１ａ〜４１ｃを経由して、無線通信の電波が送受信される。
【００２２】
ショベル１０ａ，１０ｂおよび無人ダンプ２０ａ、２０ｂ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５０ａ〜５０ｃ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２９（図４参照。）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。無人ダンプ２０ａ，２０ｂは、実際には２台以上存在し、それぞれの無人ダンプ２０ａ，２０ｂ，・・・が交通管制サーバ３１と無線で通信を行い、その構成は同じであるため、以下ではショベル１０ａおよび無人ダンプ２０ａを例に挙げて説明する。
【００２３】
ショベル１０ａ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とを備えている。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、ブーム１５の先端に回動可能に設けられたアーム１６と、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１０ａにおける見通しの良い場所、例えば運転室１３の上部には、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ１８が設置されている。
【００２４】
図３は、車両管理システム１にて運行管理する無人ダンプ２０ａの構成を示す斜視図である。無人ダンプ２０ａは、図１および図３に示すように、本体を形成するフレーム２１と、前輪２２および後輪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、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、無人ダンプ２０ａは、見通しの良い場所、例えば無人ダンプ２０ａの前輪２２および後輪２３よりも上側に取り付けられたデッキ２８０の前方に、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ２５が設置されている。また、無人ダンプ２０ａのホイストシリンダには、荷台２４に積載した積荷の荷重を検出するための圧力センサ（図示せず）が設けられている。
【００２５】
無人ダンプ２０ａは、交通管制サーバ３１からの指示に従って自律走行するための車載端末装置としてのダンプ端末装置２６を搭載する。交通管制サーバ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、このアンテナ３２および無線基地局４１ａ〜４０ｃを経由してダンプ端末装置２６のそれぞれと通信する。
【００２６】
図２は、図１中の搬送路６０を詳述した図であり、無人ダンプ２０ａが走行する露天掘り鉱山現場の構成例を示す。鉱山現場には、ショベル１０ａによる掘削現場６１が設けられている。ショベル１０ａは、掘削現場６１で掘った表土や鉱石を無人ダンプ２０ａに積み込む。よって、掘削現場６１は、積込位置を含む。
【００２７】
また、鉱山現場には、表土を展開する放土場６２が設けられている。無人ダンプ２０ａが掘削現場６１から搬送した表土等は、放土場６２で放土され、層状あるいは放射状に展開される。さらに、鉱山現場には、鉱石を破砕処理するクラッシャ（図示せず）等が設置された放土場６３が設けられている。クラッシャが破砕した鉱石は、ベルトコンベアなどにより貨車による積み出し場あるいは処理設備等へ搬送される。無人ダンプ２０ａは、掘削現場６１で表土や鉱石を積込む。無人ダンプ２０ａは、搬送路６０を走行して、積み込んだ表土や鉱石を放土場６２，６３へ搬送する。
【００２８】
掘削現場６１において、ショベル１０ａが表土を掘削している場合に、無人ダンプ２０ａは、掘削現場６１と放土場６２との間を往復する。掘削現場６１において、ショベルが鉱石を掘削している場合に、無人ダンプ２０ａは、掘削現場６１と放土場６３との間を往復する。このため、搬送路６０は、掘削現場６１および放土場６２を結ぶ搬送路と、掘削現場６１および放土場６３を結ぶ搬送路６０とを含んでいる。また、搬送路６０上には、鉱山の地形等に応じたカーブ区間６７が設けられている。
【００２９】
また、搬送路６０上には、各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの進行方向が異なる二つの走行経路６４が設けられている。各走行経路６４は、上り車線および下り車線を構成する。無人ダンプ２０ａは、搬送路６０上を一般の道路等と同じように、例えば右側通行で走行する。走行経路６４は、地図上で設定された座標値として与えられる。具体的には、交通管制サーバ３１と各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃとのそれぞれに、同一の地図情報を格納する。この地図情報は、地図上にある地点、すなわちノード６５と、このノード６５の座標値とを含む。走行経路６４は、複数のノード６５、および隣接するノード６５を接続する区間としてのサブリンク６６にて複数に分割されて定義される。
【００３０】
次に、上記第１実施形態に係る交通管制サーバ３１、無人ダンプ２０ａおよびダンプ端末装置２６それぞれのハードウェア構成について、図４を参照して説明する。図４は、車両管理システム１のハードウェア構成図である。
【００３１】
図４に示すように、交通管制サーバ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、および走行許可区間情報ＤＢ３１７を含む。
【００３２】
サーバ側制御装置３１１は、交通管制サーバ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・制御装置のほか、交通管制サーバ３１で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置、およびＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含むハードウェアを用いて構成される。また、サーバ側制御装置３１１は、交通管制サーバ３１で実行される機能を実現するための集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）を用いて構成してもよい。
【００３３】
サーバ側入力装置３１２は、マウスまたはキーボード等の入力装置にて構成され、無人ダンプ２０ａの状態表示や、無人ダンプ２０ａへのマニュアル指示を入力するためのユーザインタフェースとして機能する。
【００３４】
サーバ側表示装置３１３は、液晶モニタ等にて構成され、交通管制サーバ３１を操作等する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。
【００３５】
サーバ側通信装置３１４は、有線／無線ネットワークとの通信接続を行う装置にて構成される通信部である。サーバ側通信装置３１４は、有線通信回線３３を介してアンテナ３２に接続され、無線通信回線４０を介して無線基地局４１ａ〜４１ｃに接続される。
【００３６】
通信バス３１５は、交通管制サーバ３１の各構成要素、すなわちサーバ側制御装置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ＤＢ３１６および走行許可区間情報ＤＢ３１７のそれぞれを互いに電気的に接続する。
【００３７】
マスタ地図情報ＤＢ３１６は、ＨＤＤ等の情報を固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、搬送路６０上の各ノード６５の位置情報（座標値）と、各ノード６５を連結するサブリンク６６とで定義された地図情報（走行経路情報）を記憶する。ここで、マスタ地図情報ＤＢ３１６には、鉱山の地形情報や、各ノード６５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６５には、そのノード６５を固有に識別する位置識別情報、すなわちノードＩＤが付与される。
【００３８】
走行許可区間情報ＤＢ３１７は、ＨＤＤ等の情報を固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、各無人ダンプ２０ａを固有に識別する車両識別情報と、各無人ダンプ２０ａに割り当てられた走行許可区間を示す位置情報と、各無人ダンプ２０ａの現在位置における実際の走行速度に関する実速度情報と、走行経路６４を複数に分割した区間に関する区間情報と、これら区間毎に応じて予め定めた制限速度（走行速度）に関する制限速度情報とを含む走行許可区間情報を記憶する。
【００３９】
マスタ地図情報ＤＢ３１６および走行許可区間情報ＤＢ３１７は、地図情報および走行許可区間情報を記憶する記憶部だけを備え、これらマスタ地図情報ＤＢ３１６および走行許可区間情報ＤＢ３１７の更新・検索処理をサーバ側制御装置３１１で行ってもよいし、これらマスタ地図情報ＤＢ３１６および走行許可区間情報ＤＢ３１７のそれぞれに、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。
【００４０】
一方、無人ダンプ２０ａは、電気駆動式のダンプトラックであって、ダンプ端末装置２６のほか、ダンプ端末装置２６の指示を受けて無人ダンプ２０ａの加減速やステアリングを制御する車両制御装置２７、外界センサ装置２８、および位置検出装置２９を備える。
【００４１】
ダンプ端末装置２６は、無線基地局４１ａ〜４１ｃを経由して交通管制サーバ３１に無線通信接続される。また、ダンプ端末装置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、および端末側地図情報ＤＢ２６６を含んで構成される。
【００４２】
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および端末側地図情報ＤＢ２６６のそれぞれは、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およびマスタ地図情報ＤＢ３１６のそれぞれと同一の構成であるため、重複説明を省略する。端末側地図情報ＤＢ２６６は、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している。
【００４３】
車両制御装置２７は、リターダブレーキ２７１、サービスブレーキ２７２、ステアリング制御装置２７３および加速制御装置２７４を含む。車両制御装置２７は、ダンプ端末装置２６に電気的に接続され、交通管制サーバ３１からの指示に従って無人ダンプ２０−１を自律走行させる。
【００４４】
リターダブレーキ２７１は、通常制動時に使用するブレーキである。リターダブレーキ２７１は、電気駆動エンジンを構成する電動機を発電機として作動させ、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電力を生成し、これを抵抗器に印加して熱エネルギーとして消費させることで制動力を得る。
【００４５】
サービスブレーキ２７２は、緊急制動時に使用するブレーキであり、機械ブレーキにて構成される。サービスブレーキ２７２の頻回の使用は、機械ブレーキの構成部品、例えばブレーキパッドやディスクの摩耗を招く。従って、本実施形態では、緊急度に合わせてリターダブレーキ２７１とサービスブレーキ２７２とを使い分ける。
【００４６】
ステアリング制御装置２７３は、無人ダンプ２０ａのステアリング角度を調整する。加速制御装置２７４は、無人ダンプ２０ａの加速、減速の調整を行う。
【００４７】
外界センサ装置２８は、図３に示すように、無人ダンプ２０ａのデッキ２８０の両側部にそれぞれ取り付けられたレーザレーダセンサ２８１，２８２と、無人ダンプ２０ａのデッキ２８０より下方の前側中心部に取り付けられたミリ波レーダセンサ２８３とを備える。レーザレーダセンサ２８１，２８２は、無人ダンプ２０ａが走行する走行経路６４の路肩位置を検出する。ミリ波レーダセンサ２８３は、無人ダンプ２０ａの走行方向前方の障害物を検出する。これらレーザレーダセンサ２８１，２８２およびミリ波レーダセンサ２８３による外界センサ装置２８の検知結果は、ダンプ端末装置２６の端末側制御装置２６１に出力され、通常時は走行経路６４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。
【００４８】
なお、走行経路６４の路肩を検出する手段としては、必ずしもレーザレーダセンサ２８１，２８２である必要はなく、カメラを用いた画像処理にて路肩を検出してもよい。この場合において、カメラは、無人ダンプ２０ａの側方を見おろすように設置する。また、走行方向前方の障害物を検出する手段としては、必ずしもミリ波レーダセンサ２８３である必要はなく、ステレオカメラにて検出してもよい。この場合に、ステレオカメラは、無人ダンプ２０ａの前方に向けて設置された複数台のカメラとなる。また、ミリ波レーダセンサ２８３は、図３に示すデッキ２８０よりもさらに上方とし、路面を見下ろすように設置してもよい。
【００４９】
位置算出装置２９は、航法衛星５０ａ〜５０ｃからの測位電波に基づいて自車両の現在位置（自己位置）を算出する。算出された自車両の現在位置は、ダンプ端末装置２６から交通管制サーバ３１へ送信される。
【００５０】
次に、上記第１実施形態に係る交通管制サーバ３１およびダンプ端末装置２６の機能構成について、図５を参照して説明する。図５は、交通管制サーバ３１およびダンプ端末装置２６の主な機能を示すブロック図である。
【００５１】
図５に示すように、交通管制サーバ３１のサーバ側制御装置３１１は、配車管理部３１１ａ、走行許可区間設定部３１１ｂ、サーバ側通信制御部３１１ｄ、およ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。
【００５２】
配車管理部３１１ａは、無人ダンプ２０ａの目的地を設定し、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報を参照して現在位置から目的地に至る走行経路６４を決定する。配車管理部３１１ａの処理例としては、例えば無人ダンプ２０ａが駐機場にいる場合、積込位置を含む積込場の入口を目的として設定する。そして、配車管理部３１１ａは、駐機場から積込上の入口に至るまでの走行経路６４を設定する。なお、配車管理部３１１ａは、走行経路６４の設定に際し、積込位置の移動に伴って動的に走行経路６４を設定してもよい。さらに、配車管理部３１１ａは、無人ダンプ２０ａが積込位置に入る場合には積載物の内容によって放土場６２，６３のいずれかを目的地として設定し、この目的地に至るまでの走行経路６４を設定する。
【００５３】
走行許可区間設定部３１１ｂは、例えば無人ダンプ２０ａに対し、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報を参照し、決定された走行経路６４上のノード６５間として規定されるサブリンク６６毎に走行許可の付与または解除を行い、少なくとも１つ以上のサブリンク６６を含む区間（一部の区間）を、無人ダンプ２０ａの走行を許可する走行許可区間として設定し、この設定した走行許可区間の走行経路６４中の位置を示す走行許可区間情報を生成する。特に、走行許可区間設定部３１１ｂは、運行管理する複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対して重複なく、これら複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対し、走行経路６４上の部分区間を走行許可区間として設定する。
【００５４】
走行許可区間設定部３１１ｂは、走行許可区間情報ＤＢ３１７に格納された走行許可区間情報に対し、新たに生成した走行許可区間情報を上書きして更新する。走行許可区間情報には、走行許可区間の最前端のノード６５である前方境界点のノードＩＤ、及び最後端のノード６５である後方境界点のノードＩＤを含む位置情報が含まれる。走行許可区間設定部３１１ｂは、ダンプ端末装置２６から新たな走行許可区間の設定を要求する区間要求情報を受信した場合に、この区間要求情報の受信に応じて走行許可区間の設定処理を行う。走行許可区間設定部３１１ｂは、新たな走行許可区間を設定した際にはその走行許可区間の走行許可区間情報を生成し、この走行許可区間情報の生成ができない場合には走行不許可を示す応答情報を生成する。
【００５５】
サーバ側通信制御部３１１ｄは、ダンプ端末装置２６との間の無線通信制御を行う。具体的に、サーバ側通信制御部３１１ｄは、無人ダンプ２０ａの制動を指示する制動指示情報と、走行許可区間情報または応答情報とのそれぞれをダンプ端末装置２６に送信する。サーバ側通信制御部３１１ｄは、ダンプ端末装置２６から、無人ダンプ２０ａからの走行区間要求に関する区間要求情報、無人ダンプ２０ａの位置算出装置２９が算出した自車両の位置を示す無人ダンプ位置情報、および無人ダンプ２０ａの実速度情報を受信する。実速度情報は、位置情報の変化量を基に走行方向および速さ（スカラ量）を含む速度（ベクトル）を示す情報として構成してもよいし、無人ダンプ２０ａに搭載したジャイロセンサ等の車体の向きを検出するセンサの出力結果と車輪の回転数から求めた速さとを組み合わせた情報として構成してもよい。
【００５６】
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て構成される。
【００５７】
ダンプ端末装置２６の端末側制御装置２６１は、自律走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、通信Ｉ／Ｆ２６１ｃ、および要求情報処理部２６１ｄを備える。
【００５８】
自律走行制御部２６１ａは、位置算出装置２９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、走行許可区間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車両制御装置２７に対して行う。自律走行制御部２６１ａは、外界センサ装置２８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、必要に応じ無人ダンプ２０ａを制動制御する。
【００５９】
自律走行制御部２６１ａは、交通管制サーバ３１からの指示に従って、車両制御装置２７に対する駆動制御を行い、減速動作、通常停止動作、または緊急停止動作を行い、無人ダンプ２０ａ〜２０ｃ同士の干渉を避けるように走行制御する。また、自律走行制御部２６１ａは、端末側地図情報ＤＢ２６６に記憶されている制限速度情報を参照しながら、走行経路６４上の各サブリンク６６を、これらサブリンク６６毎に定めたられた制限速度以内の適切な速度で走行する。
【００６０】
端末側通信制御部２６１ｂは、交通管制サーバ３１との間で行う無線通信の制御を行う。端末側通信制御部２６１ｂは、区間要求情報の送信と、走行許可区間情報または応答情報、制動指示情報の受信とを行う。通信Ｉ／Ｆ２６１ｃは、ＵＳＢ規格の接続端子等であり、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て構成される。
【００６１】
要求情報処理部２６１ｄは、端末側地図情報ＤＢ２６６に格納された地図情報、および位置算出装置２９が算出した現在位置を基に、無人ダンプ２０ａが区間要求情報を送信する地点に到達したかを判断し、要求地点に到達すると区間要求情報を生成して端末側通信制御部２６１ｂを介して交通管制サーバ３１へ区間要求情報を送信する。
【００６２】
交通管制サーバ３１が備える配車管理部３１１ａ、走行許可区間設定部３１１ｂおよびサーバ側通信制御部３１１ｄは、これらの機能を実現するプログラムが図４に示すサーバ側制御装置３１１（ハードウェア）にて実行されて実現する。同様に、ダンプ端末装置２６に備えられる自律走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、及び要求情報処理部２６１ｄは、これらの機能を実現するプログラムが図４に示す端末側制御装置２６１（ハードウェア）にて実行されて実現する。
【００６３】
次に、上記第１実施形態の走行管理システム１における自律走行制御部２６１ａの動作について、図６を参照して説明する。図６は、車両管理システム１による走行許可区間設定処理を示す図で、（ａ）は目的地要求情報の送信、（ｂ）は目的地経路情報の受信、（ｃ）は区間要求情報の送信および走行許可区間情報の受信である。
【００６４】
無人ダンプ２０ａが掘削現場６１で表土や鉱石の積み込みを完了した状態、または放土場６２，６３での放土が完了した状態において、無人ダンプ２０ａは、図６（ａ）に示すように、管制センタ３０の交通管制サーバ３１に対し、無人ダンプ２０ａの目的地を要求する目的地要求情報を送信する。本目的地要求情報は、無人ダンプ２０ａに搭載された自律走行制御部２６１ａにて、航法衛星５０ａ〜５０ｃからの測位電波に基づいて位置算出装置２９にて検出した自己位置から、現在における無人ダンプ２０ａの走行位置を判断し、端末側通信制御部２６１ｂ、通信Ｉ／Ｆ２６１ｃおよび端末側通信装置２６４を介して発信される。また、本目的地要求情報は、端末側通信装置２６４から発信された後、無線基地局４１ａ〜４１ｃを介し、管制センタ３０のアンテナ３２からサーバ側通信装置３１４へ受信され、サーバ側制御装置３１１の配車管理部３１１ａへ送られる。
【００６５】
配車管理部３１１ａは、送られてきた目的地要求情報に該当する無人ダンプ２０ａ以外の他の無地ダンプ２０ｂ，２０ｃの、例えば走行位置、走行速度、走行方向等の走行状況を考慮して、無人ダンプ２０ａの目的地７１（例えば、図２中の掘削現場６１、放土場６２，６３等に相当する。）と、この目的地７１へ至るまでの経路７２を決定し、この決定した目的地へ至るまでの経路７２に関する目的地経路情報をサーバ側通信制御部３１１ｄへ送信する。サーバ側通信制御部３１１ｄは、図６（ｂ）に示すように、受信した目的地経路情報を、この目的地経路情報を決定した無人ダンプ２０ａに該当する車両識別情報とともに、通信Ｉ／Ｆ３１１ｅ、サーバ側通信装置３１４およびアンテナ３２を介して発信する。発信された目的地経路情報は、無線基地局４０ａ〜４０ｃを介して、本目的地経路情報とともに発信された車両識別情報に該当する無人ダンプ２０ａの端末側通信装置２６４に送信され、この端末側通信装置２６４から通信Ｉ／Ｆ３１１ｅ、端末側通信制御部２６１ｂを介して自律走行制御部２６１ａに出力される。
【００６６】
すると、自律走行制御部２６１ａは、無人ダンプ２０ａの走行許可区間を要求する区間要求情報を送信する。本区間要求情報は、端末側通信装置２６４から発信され、無線基地局４０ａ〜４０ｃを介して、管制センタ３０のアンテナ３２から走行許可区間設定部３１１ｂへ送られる。走行許可区間設定部３１１ｂは、図６（ｃ）に示すように、後述する処理に基づいて走行許可区間７３を設定し、この設定した走行許可区間の位置を示す走行許可区間情報を、サーバ側通信制御部３１１ｄへ送信する。サーバ側通信制御部３１１ｄは、受信した走行許可区間情報を、走行許可区間を設定した無人ダンプ２０ａに該当する車両識別情報とともに、アンテナ３２から発信する。発信された走行許可区間情報は、本走行許可区間情報とともに発信された車両識別情報に該当する無人ダンプ２０ａの端末側通信装置２６４に受信され、自律走行制御部２６１ａに送られる。自律走行制御部２６１ａは、送られてきた走行許可区間情報中の走行許可区間に亘った無人ダンプ２０ａの走行を許可し、車両制御装置２７を制御して、その走行許可区間中のサブリンク６６毎に設定された制限速度以下の速度で、無人ダンプ２０ａの走行を開始させる。
【００６７】
ここで、走行経路６４上のどのサブリンク６６を、どの無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対して走行許可を与えているかに関する走行許可区間設定情報は、交通管制サーバ３１のマスタ地図情報ＤＢ３１６に記憶させて管理されており、走行許可区間設定部３１１ｂは、マスタ地図情報ＤＢ３１６に記憶させた走行許可区間設定情報を参照しつつ、無人ダンプ２０ａ〜２０ｃからの走行許可要求に対して走行許可区間の設定を行う。
【００６８】
一方、無人ダンプ２０ａ〜２０ｃは、管制センタ３０の交通管制サーバ３１から受信した走行許可区間情報を、端末側地図情報ＤＢ２６６に記憶させ、この走行許可区間情報を受信した無人ダンプ２０ａ〜２０ｃが、どのノード６５まで走行可能かを自律走行制御部２６１ａにて判断する。走行許可区間の設定状況については、走行経路６４中のサブリンク６６毎に設定された区間ＩＤで対応をとる形式とし、交通管制サーバ３１側は走行許可区間設定部３１１ｂのメモリ部（図示せず）に、各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃ側は自律走行制御部２６１ａのメモリ部（図示せず）に走行許可区間情報を一時的に記憶させ、マスタ地図情報ＤＢ３１６や端末側地図情報ＤＢ２６６に記憶させない方式としてもよい。
【００６９】
次に、図７を参照して、交通管制サーバ３１による走行許可設定処理について説明する。図７は、車両管理システム１による各サブリンク６６が等間隔な場合の走行許可区間設定処理にて定められる種々の区間を示す図で、（ａ）は各無人ダンプ２０ａ，２０ｂに対して設定された走行許可区間、（ｂ）は無人ダンプ２０ａに対して新たに設定された走行許可区間、（ｃ）は解放区間である。交通管制サーバ３１は、排他的に走行許可区間を設定するので走行許可区間処理の説明は、無人ダンプ２０ａ，２０ｂ同士の干渉を回避するための処理の説明も兼ねる。
【００７０】
図７（ａ）に示す無人ダンプ２０ａ，２０ｂは、矢印Ａ方向に向かって走行中のダンプトラックである。走行許可区間７３ａは、無人ダンプ２０ａに対して設定された走行許可区間である。走行許可区間７３ｂは、無人ダンプ２０ｂに対して設定された走行許可区間である。Ｄ１は、無人ダンプ２０ａの現在位置から走行許可区間７３ａの前方境界点（終端）までの走行経路６４に沿った距離を示す走行許可残存距離である。Ｄ２は、区間要求情報の送信を開始する走行許可要求開始距離である。
【００７１】
走行許可要求開始距離Ｄ２は、無人ダンプ２０ａが停止可能な距離よりも長い距離であり、例えば停止可能距離に所定のオフセット距離を加えた距離として定義される。これは、現在の走行許可区間内で停止させるためである。無人ダンプ２０ａの停止可能な距離は、例えば無人ダンプ２０ａの積荷を含めた質量（ｍ）、無人ダンプ２０ａの現在の速度（ｖ）、および無人ダンプ２０ａの制動力（ｆ）から、Ｌ＝ｍｖ２／２ｆの式から算出される距離（Ｌ）に、所定の安全率を掛けた値として設定する。
【００７２】
オフセット距離の値は、例えば無線通信にかかる時間や無線通信の障害の発生度合いなどを考慮して設定する。無人ダンプ２０ａの速度は、無人ダンプ２０ａの現在速度を前輪２２または後輪２３の回転数等から測定したものでもよく、また、無人ダンプ２０ａの現在の走行位置に対し、その走行位置が含まれるサブリンク６６におけるマスタ地図情報ＤＢ３１６および端末側地図情報ＤＢ２６６に格納された地図情報に設定されているサブリンク６６毎の制限速度（最大許容速度）を用いてもよい。
【００７３】
無人ダンプ２０ａの走行許可残存距離Ｄ１が走行許可要求開始距離Ｄ２以下となったとき、無人ダンプ２０ａは、交通管制サーバ３１に対して区間要求情報を送信する。区間要求情報は無人ダンプ２０ａの現在位置情報を含む。
【００７４】
走行許可区間設定部３１１ｂは、無人ダンプ２０ａから区間要求情報を受信すると、送られてきた区間要求情報に含まれる位置情報に基づいて無人ダンプ２０ａの存在する区間（隣接するノード６５間の走行経路６４上のサブリンク６６に相当する）を特定する。そして、無人ダンプ２０ａの進行方向前方に向かって、無人ダンプ２０ａが走行している区間の終端より前方の所定の区間までに亘る区間、すなわち区間数を走行許可区間として設定する。この走行許可区間は、無人ダンプ２０ｂ等の他の車両に許可が与えられている区間が存在する場合、その手前の区間までとなる。
【００７５】
図７（ｂ）に示す例では、無人ダンプ２０ａの存在する区間は８０であり、暫定的な走行許可区間として暫定走行許可区間８５を設定する。この暫定走行許可区間８５には、区間８１〜８４が含まれる。ただし、区間８３，８４は、既に無人ダンプ２０ｂに走行許可区間７３ｂとして与えられている。そこで、無人ダンプ２０ａに対して新たに設定できる走行許可区間７３ａの候補は、区間８１，８２となるが、区間８１は、すでに無人ダンプ２０ａに対して設定されている走行許可区間７３ａに含まれている。よって、走行許可区間設定部３１１ｂは、区間８２のみを新たな走行許可区間７３ａとして設定する。
【００７６】
このとき、走行許可区間設定部３１１ｂにて無人ダンプ２０ａに設定される暫定走行許可区間８５は、走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶させた走行経路６４上の走行許可区間情報およびサブリンク６６毎の制限速度情報に基づき、無人ダンプ２０ａが現在走行している区間８０に対して設定された制限速度情報に応じて設定される。具体的には、無人ダンプ２０ａの位置算出装置２９にて検出される走行位置情報が、端末側通信装置２６４を介してサーバ側通信装置３１４へ送信されており、この走行位置情報に基づいて無人ダンプ２０ａの走行位置が算出され、この走行位置を含むサブリンク６６に対して設定された制限速度を基準として、無人ダンプ２０ａに対して設定する暫定走行許可区間８５が決定される。
【００７７】
走行許可区間設定部３１１ｂは、走行許可区間を設定する無人ダンプ２０ａの走行位置が属する制限速度が高い場合は、無人ダンプ２０ａに対して設定する暫定走行許可区間８５としてのサブリンク６６数を多くし、制限速度が低い場合は、暫定走行許可区間８５としてのサブリンク６６数を少なくする。走行経路６４上のサブリンク６６毎の制限速度は、各サブリンク６６の地形的な変化に対応させ、例えばサブリンク６６の路面の走行方向の変化、例えば勾配が大きいほど小さく、図２に示すように、カーブ区間６７の曲率半径が小さいほど小さく、路面状態、例えば砂利道、踏み固められた道、凹凸、やぬかるみ等に基づく摩擦係数が低いほど小さく設定されている。
【００７８】
走行許可区間設定部３１１ｂは、先行する無人ダンプ２０ｂに対して走行許可を与えたサブリンク６６のうち無人ダンプ２０ｂが通過したサブリンク６６について、この無人ダンプ２０ｂに対して与えた走行許可を、所定のタイミングで解除する。具体的には、図７（ｃ）に示すように、走行許可区間設定部３１１ｂは、解除対象となるサブリンク８３の終端から無人ダンプ２０ｂの位置までの距離Ｄ４が、予め定められた走行許可解除距離Ｄ３以上となったときに、サブリンク８３における無人ダンプ２０ｂに対して与えた走行許可を解除する。解除されたサブリンク８３は、後続の無人ダンプ２０ａの走行許可区間として設定可能になる。
【００７９】
走行許可区間設定部３１１ｂによる上記処理において、無人ダンプ２０ａと交通管制サーバ３１との通信が発生するのは、無人ダンプ２０ａ，２０ｂが走行許可要求を送信するときと、交通管制サーバ３１が走行許可区間を送信するときである。したがって、走行許可区間設定部３１１ｂは、無人ダンプ２０ａ，２０ｂに対して設定した走行許可区間の解除、すなわち自車両以外の他の無人ダンプ２０ｂ，２０ａに対して走行許可区間の設定を可能とする解除についても、無人ダンプ２０ａ，２０ｂが走行許可を要求する際に同時に送信する位置情報に基づいて行う。
【００８０】
次に、図８を参照して、走行許可区間設定部３１１ｂによる処理にて無人ダンプ２０ａ，２０に与える走行許可区間の時間変化を説明する。図８は、車両管理システム１による各サブリンク６６の制限速度に応じて走行許可区間を設定した場合の時間変化を示すグラフである。図８においては、横軸を時間、縦軸を走行経路６４上の位置を表す。ここで、縦軸は、走行経路６４を道なりに進んだ位置とし、走行経路６４は必ずしも直線とは限らない。区間９０，９２は、マスタ地図情報ＤＢ３１６や端末側地図情報ＤＢ２６６に格納している地図情報上に設定された、例えば直線領域や、路面状態が良好である制限速度が比較的大きい区間を表す。区間９１は、局所的な急カーブや勾配等で制限速度が比較的小さいサブリンク６６を表す。９４は、サブリンク６６毎に設定された制限速度に基づき、その制限速度以内の理想的な速度で無人ダンプ２０ａが走行した場合の走行経路６４上の位置の時間変化である。
【００８１】
無人ダンプ２０ａが走行する時の走行許可区間は、図８上のブロックＢ１〜Ｂ３で表している。ブロックＢ１〜Ｂ３の縦方向の長さは、走行許可区間の長さを表し、ブロックＢの横方向の長さは、その走行許可区間を維持、すなわち走行する時間（走行時間）を表す。ここで、走行経路６４上には、本来、サブリンク６６の境界を表すノード６５が予め定められているが、本説明においては、ノード６５は走行経路６４上に十分狭い間隔で設定されているものとし、図８中には示さないものとする。
【００８２】
走行許可区間の長さに関わるパラメータとして、走行許可要求開始距離Ｄ２をＬ１、暫定走行許可区間８５をＬ２、走行許可解除距離Ｄ３をＬ３とする。そして、これらパラメータに基づく走行許可区間の変化を説明する。
【００８３】
時刻ｔ０において、無人ダンプ２０ａは、走行許可区間Ｂ１内の位置ｘ０にいるものとする。無人ダンプ２０ａは、サブリンク６６毎に予め定められた制限速度に従って走行許可区間Ｂ１を走行し、無人ダンプ２０ａの走行位置が、走行許可区間Ｂ１の終端から走行許可要求開始距離Ｌ１以下となる位置になったとき、すなわち時刻ｔ１において、交通管制サーバ３１に対して無線通信を用いて区間要求情報および自車両位置情報を送信する。
【００８４】
走行許可区間設定部３１１ｂは、区間要求情報および自車両位置情報の受信に応じ、これら情報を送信した無人ダンプ２０ａに対し、暫定走行許可区間Ｌ２に属する所定数のサブリンク６６の走行許可を行うとともに、走行許可解除距離Ｌ３未満となったサブリンク６６の走行許可を解除する。この走行許可区間設定部３１１ｂによる走行許可および走行許可の解除により、時刻ｔ１において無人ダンプ２０ａに対する走行許可区間がＢ１からＢ２へ変化する。この走行許可区間Ｂ２を走行する際においても、時刻ｔ２および位置ｘ２において、同様の処理を行い、走行許可区間がＢ２からＢ３へ変化する。以上のように無人ダンプ２０ａの走行に従い、パラメータＬ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて走行許可区間は変化する。
【００８５】
以上のとおり、無人ダンプ２０ａ，２０ｂと交通管制サーバ３１との通信は、走行許可区間の更新時にのみ発生するため、暫定走行許可区間Ｌ２が大きく、すなわち暫定走行許可区間Ｌ２として設定するサブリンク６６数を多く設定するほど、走行許可区間の更新に伴う通信の頻度を少なくできる。ところが同時に、通信を行わない間においては、同じ走行許可区間が維持されるため、走行許可区間として設定された暫定走行許可区間Ｌ２が大きすぎると、後続する無人ダンプ２０ｂに対して、すでに設定した走行許可区間の走行許可できず、無人ダンプ２０ａ，２０ｂ間の走行間隔が開いてしまう。
【００８６】
そこで、必要な走行間隔を維持しつつ２台の無人ダンプ２０ａ，２０ｂが走行可能な最大の暫定走行許可区間Ｌ２の決定方法が必要となる。図９は、車両管理システム１にて無人ダンプ２０ａの走行許可要求に対し暫定走行許可区間Ｌ２を計算する処理を示すフローチャートである。すなわち、図９は、無人ダンプ２０ａが交通管制サーバ３１に対して走行許可要求を行った際に、走行許可区間設定部３１１ｂが暫定走行許可区間Ｌ２を計算する際の処理フローである。この処理フローでは、他の無人ダンプ２０ｂが所定の走行間隔、たとえばショベル積込み時間と同じ時間間隔で、自車である無人ダンプ２０ａに続いて同じ走行経路６４を走行していることを想定し、先行車である無人ダンプ２０ａと、後続車である無人ダンプ２０ｂとが所定の走行間隔以上離れないような最大の暫定走行許可区間Ｌ２を決定している。
【００８７】
具体的には、無人ダンプ２０ａが現在位置Ｘｃで走行許可区間を更新した際に、無人ダンプ２０ｂの走行許可区間が無人ダンプ２０ａの走行許可区間に隣接すると仮定し、走行許可要求開始距離Ｌ１および走行許可解除距離Ｌ３に基づいて、無人ダンプ２０ｂの走行許可要求開始位置Ｘｒ１を推定する（ステップＳ１、以下、単に「Ｓ１」等と示す。）。次に、交通管制サーバ３１のマスタ地図情報ＤＢ３１６に記憶された走行経路６４に対応させて、走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶された走行経路６４上のサブリンク６６毎の制限速度に基づき、無人ダンプ２０ｂが位置Ｘｒ１から無人ダンプ２０ａの現在位置Ｘｃに到達するまでの時間ΔＴ２を推定する（Ｓ２）。
【００８８】
さらに、無人ダンプ２０ａ，２０ｂの所定の時間間隔Ｔおよび時間ΔＴ２に基づき、無人ダンプ２０ｂが走行許可要求を行う時刻ｔｒを推定する（Ｓ３）。そして、走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶させた走行経路６４上のサブリンク６６毎の制限速度、および走行許可要求開始距離Ｌ１に基づき、時刻ｔｒまでに無人ダンプ２０ａが走行許可要求を行うための暫定走行許可区間Ｌ２を決定する（Ｓ４）。
【００８９】
以上の結果、暫定走行許可区間Ｌ２を決定し、無人ダンプ２０ａに対し走行許可を与えることにより、所定の時間間隔Ｔ離れて走行している無人ダンプ２０ｂが次の走行許可要求を行う時刻ｔＰまでに、無人ダンプ２０ａは次の走行許可要求による通信を行う。このため、走行済みの走行許可区間を最大限解除できる。すなわち、無人ダンプ２０ｂは時刻ｔＰで走行許可要求した際、確実に次の走行許可区間の許可を交通管制サーバ３１から取得できる。よって、前方の区間が走行許可されず走行経路６４上で待機し、走行間隔が必要以上に開くことを防止することができる。
【００９０】
次に、図１０を参照して、前後の無人ダンプ２０ａ，２０ｂの位置と、走行許可区間設定部３１１ｂにて設定される走行許可区間との関係について説明する。図１０は、車両管理システム１にて２台の無人ダンプ２０ａ，２０ｂが同一の走行経路６４上を続けて走行する際の位置の変化を示したグラフである。ここで、走行経路６４は、図８に示す経路と同一であり、各区間９０〜９２は制限速度がそれぞれ異なり、それぞれの制限速度をＶ１〜Ｖ３と仮定している。また、区間９０の終端位置であって区間９１の開始位置をＸａとし、区間９１の終端位置であって区間９２の開始位置をＸｂとする。
【００９１】
また、先行する無人ダンプ２０ａの現在位置、すなわち走行位置を９４とし、後続する無人ダンプ２０ｂの現在位置、すなわち走行位置を９５とし、それぞれの無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行許可区間をＢ，Ｃで示す。無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行間隔、すなわち無人ダンプ２０ａ，２０ｂが同じ位置を通過する時間間隔はＴである。現在時刻をｔｃ１とし、無人ダンプ２０ａの現在位置をＸｃとする。無人ダンプ２０ａの走行位置９４、および無人ダンプ２０ｂの走行位置９５のうち、実線部分は現在時刻ｔｃ１以前に走行した軌跡であり、破線部分は現在時刻ｔｃ１後に走行する予定の軌跡である。
【００９２】
無人ダンプ２０ａは、現在位置Ｘｃにおいて、走行許可区間Ｂ１の終端から走行許可要求開始距離Ｌ１以下となる位置になったとき、すなわち時刻ｔｃ１において、交通管制サーバ３１に対して区間要求情報を送信する。その後、交通管制サーバ３１の走行許可区間設定部３１１ｂは、無人ダンプ２０ａに対する暫定走行許可区間Ｌ２を計算する。
【００９３】
暫定走行許可区間Ｌ２は、無人ダンプ２０の走行許可区間を更新するにあたり、無人ダンプ２０ａの現在位置Ｘｃから走行許可解除距離Ｌ３を差し引いた位置より後方の区間の走行許可を解除する。このため、後続する無人ダンプ２０ｂに対しては、走行許可を解除した位置までの走行許可を与えることができる。無人ダンプ２０ｂに対し走行許可を解除した位置までの走行許可がなされた場合、走行許可要求開始距離Ｌ１を踏まえると、無人ダンプ２０ｂが追って走行許可要求を行う位置Ｘｒ１は、次の式（１）で算出される。
【数１】
2015225541.tif 000003
【００９４】
ここで、無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行間隔を示す時間間隔Ｔを用い、無人ダンプ２０ｂが無人ダンプ２０ａの現在位置ｔｃ１に到達する時刻ｔｃ２は、次の式（２）で算出される。
【数２】
2015225541.tif 000004
【００９５】
さらに、無人ダンプ２０ｂがＸｒ１から無人ダンプ２０ａの現在位置Ｘｃまで走行する時間ΔＴ２は、次の式（２）で算出される。
【数３】
2015225541.tif 000005
【００９６】
これら式（２）および式（３）を用い、無人ダンプ２０ｂが走行許可要求位置Ｘｒ１に到達する時刻ｔｒは、次の式（４）で算出される。
【数４】
2015225541.tif 000006
【００９７】
現在時刻ｔｃ１からｔｒまでの時間ΔＴ１は、次の式（５）で算出される。
【数５】
2015225541.tif 000007
【００９８】
無人ダンプ２０ａが時刻ｔｒ前に走行許可要求を行うためには、ΔＴ１以内に次の走行許可区間Ｂ２にて走行許可要求を開始する位置Ｘｒ２に到達すればよい。位置Ｘｒ２は、次の式（６）で算出される。
【数６】
2015225541.tif 000008
【００９９】
ここで、Ｘｒ２は、求めるべき暫定走行許可区間Ｌ２により、次の式（７）にて算出される。
【数７】
2015225541.tif 000009
【０１００】
よって、これら式（６）および式（７）を用いて、暫定走行許可区間Ｌ２が算出される。なお、式（６）は、両辺の差ができるだけ小さいことが望ましい。また、特定の走行経路６４を想定して計算しているが、実際の走行経路６４ではサブリンク６６毎に制限速度が異なり様々な速度パターンが存在する。一般的には、無人ダンプ２０ａの現在位置Ｘｃに対し、次の式（８）から、暫定走行許可区間Ｌ２が決定される。式（８）中のＶ（ｘ）は、走行経路６４上のサブリンク６６毎に設定された制限速度である。
【数８】
2015225541.tif 000010
【０１０１】
この式（８）を用いた暫定走行許可区間Ｌ２の計算方法によれば、後続する無人ダンプ２０ｂが位置Ｘｒ１に到達して次の走行許可区間を要求したときに、先行する無人ダンプ２０ａの走行許可区間がすでに解除されている。このため、無人ダンプ２０ｂに対して走行許可区間を与えることができ、無人ダンプ２０ｂは減速または停止する必要がなく、先行する無人ダンプ２０ａに対する走行間隔を維持でき、必要以上に走行間隔が開かないようにできる。よって、これら無人ダンプ２０ａ，２０ｂの相互の干渉を防止でき、運行密度を下げずに各無人ダンプ２０ａ，２０ｂを走行させることができる。
【０１０２】
特に、上記第１実施形態に係る車両管理システム１によれば、走行許可区間設定部３１１ｂにより、複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対し、走行経路６４上の一部の区間を走行許可区間として設定するに際し、走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶させた走行経路６４上の走行許可区間情報、およびサブリンク６６毎の制限速度情報に基づいて、所定のサブリンク６６内を走行する無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対し、このサブリンク６６の制限速度情報に応じ、制限速度が大きい場合は暫定走行許可区間８５を大きく設定し、制限速度が低い場合は暫定走行許可区間８５を小さく設定する。そして、走行許可区間設定部３１１ｂにて設定した暫定走行許可区間８５に基づき他の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対しすでに設定している走行許可区間を除いた区間を走行許可区間として設定し、この走行許可区間に基づく走行許可区間情報を、サーバ側通信装置３１４から無人ダンプ２０ａの端末側通信装置２６４へ送信する。
【０１０３】
そして、複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに対して重複なく設定した各走行許可区間を各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃが走行することによって、これら各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの相互の干渉を防止できる。また同時に、設定した走行許可区間内のサブリンク６６毎に定めた制限速度情報に基づく走行許可区間の設定により、無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの走行間隔が大きくなり過ぎない程度で、好適な走行許可区間を設定することが可能となる。よって、これら無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行間隔が大きくなり過ぎないため、走行許可区間に伴う区間要求情報および走行許可区間情報の送信に伴う端末側通信装置２６４およびサーバ側通信装置３１４間の通信量を低減でき、運行密度を下げずに各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃを走行させることができる。よって、少ない通信量で必要な運行密度を保ちつつ、複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃを干渉なく走行させることができる。
【０１０４】
さらに、各サブリンク６６の制限速度は、そのサブリンク６６の走行方向の変化（例えば、カーブ曲率）、傾き（例えば、勾配）、路面状態（砂利道、踏み固められた道等の路面状況）によって変化する。そこで、これらサブリンク６６毎に設定する制限速度を、これら各サブリンク６６における走行方向の変化、傾きおよび路面状態に応じて変化させて設定し、走行許可区間設定部３１１ｂにて設定する走行許可区間を制限速度に応じて変化させることにより、走行許可区間が設定される複数の無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの走行間隔をより適切に確保することができる。
【０１０５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、走行許可区間内の通過時間である走行時間を一定にする実施形態である。以下、図１１を参照して第２実施形態について説明する。図１１は、本発明の第２実施形態に係る車両管理システム１にて無人ダンプ２０ａ，２０ｂに設定する走行許可区間の時間変化を示すグラフである。すなわち、図１１は、走行許可区間内を無人ダンプ２０ａ，２０ｂが走行する時間が一定となるように、暫定走行許可区間Ｌ２を決定した場合の、各無人ダンプ２０ａ，２０ｂの位置と走行許可区間との関係を示す。なお、図１１中、図１０と同じ符号については、その説明を省略する。ΔＴは、無人ダンプ２０ａ，２０ｂが一つの走行許可区間内を走行するために必要な所要時間である。
【０１０６】
無人ダンプ２０ａが走行許可区間Ｂ１内の走行位置ｘ１の走行中に、次の走行許可区間Ｂ２を設定するための暫定走行許可区間Ｌ２を求める。現在の速度区間において、所要時間ΔＴだけ走行したときの位置ｘ２は、次の式（９）にて算出される。
【数９】
2015225541.tif 000011
【０１０７】
位置ｘ２においては、走行許可区間Ｂ２の終端から走行許可要求距離Ｌ１を差し引いた位置に到達した場合に、次の走行許可要求が求められるため、暫定走行許可区間Ｌ２は、次の式（１０）で算出される。
【数１０】
2015225541.tif 000012
【０１０８】
なお、現在位置から所定の所要時間ΔＴを走行する間に、走行するサブリンク６６毎に設定された制限速度が変化する場合には、サブリンク６６毎に変化する制限速度を考慮した暫定走行許可区間Ｌ２の計算が必要となる。現在位置をｘ０とし所要時間ΔＴだけ走行する間に区間がｎ個（Ｖ１，・・・，Ｖｎ）存在する場合に、サブリンク６６の境界の位置をｘｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ−１）とすると、所要時間ΔＴだけ走行した時点の位置ｘＴは、次の式（１１）で算出される。
【数１１】
2015225541.tif 000013
【０１０９】
位置ｘＴにおいて、走行許可区間の終端から走行許可要求距離Ｌ１手前の位置に到達した場合に、次の走行許可要求が求められる。このため、暫定走行許可区間Ｌ２は、次の式（１２）で算出される。
【数１２】
2015225541.tif 000014
【０１１０】
一般的なサブリンク６６毎に設定された制限速度の変化に対し、ｘＴは、次の式（１３）にて算出される。この場合においても、暫定走行許可区間Ｌ２は、式（１２）で算出される。
【数１３】
2015225541.tif 000015
【０１１１】
よって、上記第２実施形態に係る暫定走行許可区間Ｌ２の算出方法についても、所要時間ΔＴで走行許可区間を更新できるため、無人ダンプ２０ａ，２０ｂ間の走行間隔が必要以上に開くといった問題を防止できる。すなわち、走行経路６４上を走行する複数の無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行間隔を確保しつつ、これら無人ダンプ２０ａ，２０ｂを所定の時間間隔を介して、走行経路６４上の所定の区間を走行させることができる。よって、これら無人ダンプ２０ａ，２０ｂの相互の干渉を防止しつつ、運行密度を下げずに各無人ダンプ２０ａ，２０ｂを走行させることができる。
【０１１２】
＜その他＞
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１１３】
また、上記各実施形態においては、走行経路６４上のサブリンク６６毎に設定した制限速度を走行許可区間情報ＤＢ３１７に記憶させ、所定のサブリンク６６を走行している無人ダンプ２０ａからの走行許可要求に対し、その所定のサブリンク６６に設定された制限速度に応じて、走行許可区間とする現在の走行位置より前方のサブリンク６６数を設定する構成としている。しかしながら、走行許可要求する際の無人ダンプ２０ａの実速度情報を、区間要求情報とともに無人ダンプ２０ａから交通管制サーバ３１が受信したり、交通管制サーバ３１にて算出したりし、その無人ダンプ２０ａの走行速度に応じて、走行許可区間を設定する構成としてもよい。
【０１１４】
また、無人ダンプ２０ａは、大量の土砂や鉱物等を荷台２４に積載させるため、空荷時と積載時とでは出力可能な実際の走行速度が変化してしまい、積載状態に応じて実際の走行速度が変化する。例えば、積荷を積載している状態では積荷の重量によって走行速度が低下してしまい、空荷の状態では積荷の重量に伴う走行速度の低下がない。このため、サブリンク６６毎に設定した制限速度に加え、無人ダンプ２０ａの荷台２４に積載させる積荷状況に応じて、走行許可区間を補正してもよい。具体的には、空荷状態の無人ダンプ２０ａは、総重量が小さく、走行速度を高くできるため、走行許可区間をより長く設定し、積載状態の無人ダンプ２０ａは、積荷を含んだ総重量が大きいため、走行許可区間をより短くする。この場合に、無人ダンプ２０ａの積載状況は、荷台２４を支えるホイストシリンダ等に取り付けた圧力センサ（図示せず）にて検出する構成や、走行経路６４上の位置および無人ダンプ２０ａの走行方向等から算出する構成してもよい。この結果、積荷状態の相違による無人ダンプ２０ａ，２０ｂの走行間隔のばらつきを防止でき、これら無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの走行間隔をより適切に確保することができる。
【０１１５】
さらに、上記第２実施形態では、すべての走行許可区間内の走行時間が一定となるように、各無人ダンプ２０ａ〜２０ｃに設定する走行許可区間を設定したが、走行経路６４上の少なくとも一部のサブリンク６６の走行時間が一定となるようにしたり、走行経路６４上の所定のサブリンク６６や所定の地点を予め定めた所定時間後に通過するように走行許可区間を設定してもよい。この結果、所定の区間を通過する無人ダンプ２０ａ〜２０ｃの時間間隔、すなわち走行間隔を一定にでき、これら無人ダンプ２０ａ〜２０ｃを所定の時間間隔を介して所定の区間を走行させることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１    車両管理システム
２０ａ〜２０ｃ  無人ダンプ（車両）
２６  ダンプ端末装置
２６４  端末側通信装置（車載通信部）
２７  車両制御装置
３０  管制センタ
３１  交通管制サーバ
３１４  サーバ側通信装置（通信部）
３１７  走行許可区間情報ＤＢ（記憶部）
６４  走行経路
６５  ノード
６６  サブリンク（区間）
８５  暫定走行許可区間
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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