(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱山内の予め定められた走行領域内を走行する自律走行車両及び鉱山内を運転手が搭乗して運転する有人車両と通信し、前記自律走行車両と前記有人車両との干渉を回避するための交通管制を行う管制サーバであって、
前記自律走行車両に対して走行を許可する領域である第１走行許可領域を設定すると共に、前記有人車両に対して走行を許可する領域である第２走行許可領域を設定する走行許可領域設定部と、
前記有人車両の位置情報に基づき、前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したか否かを判定する走行許可領域逸脱判定部と、
前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したとの前記走行許可領域逸脱判定部による判定結果に基づき、前記自律走行車両に制動動作を行わせるための制動指令を前記自律走行車両に対して通知する制動指令通知部と、を備えたことを特徴とする管制サーバ。
【請求項２】
請求項１記載の管制サーバにおいて、
前記有人車両との干渉を回避するために前記自律走行車両に対する制動動作が要求される領域である制動要求領域を設定する制動要求領域設定部と、
前記第１走行許可領域の少なくとも一部が前記制動要求領域内に存在するか否かを判定し、存在する場合に当該第１走行許可領域内にある前記自律走行車両を制動対象と判定する制動対象判定部と、をさらに備え、
前記制動指令通知部は、前記制動対象判定部によって前記制動対象と判定された前記自律走行車両に対して、前記制動指令を通知することを特徴とする管制サーバ。
【請求項３】
請求項１記載の管制サーバにおいて、
前記有人車両との干渉を回避するために前記自律走行車両に対する制動動作が要求される領域である制動要求領域を設定する制動要求領域設定部と、
前記第１走行許可領域の全てが前記制動要求領域内に存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該第１走行許可領域内にある前記自律走行車両を制動対象と判定する制動対象判定部と、をさらに備え、
前記制動指令通知部は、前記制動対象判定部によって前記制動対象と判定された前記自律走行車両に対して、前記制動指令を通知することを特徴とする管制サーバ。
【請求項４】
請求項２記載の管制サーバにおいて、
前記制動要求領域内に前記第１走行許可領域の一部が存在し、前記自律走行車両の位置が前記第１走行許可領域内かつ前記制動要求領域外に存在し、さらに、前記第１走行許可領域において前記自律走行車両の位置より進行方向側の領域が前記制動要求領域内に存在しない場合に、前記制動対象判定部は、前記自律走行車両を前記制動対象ではないと判定することを特徴とする管制サーバ。
【請求項５】
請求項２記載の管制サーバにおいて、
前記自律走行車両に対して、前記管制サーバに位置情報を送信することを要求するための指令である位置情報要求指令を通知する位置情報要求部をさらに備え、
前記位置情報要求部は、前記走行許可領域逸脱判定部によって前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したと判定された場合に、前記制動要求領域内に存在する前記第１走行許可領域内にある前記自律走行車両に対して、前記位置情報要求指令を通知することを特徴とする管制サーバ。
【請求項６】
請求項１記載の管制サーバにおいて、
前記制動指令通知部によって前記自律走行車両に前記制動指令を通知した後に、前記走行許可領域逸脱判定部にて前記有人車両が前記第２走行許可領域を逸脱していないと判定された場合に、前記制動指令通知部は、前記制動指令を通知した前記自律走行車両に対して制動解除指令を通知することを特徴とする管制サーバ。
【請求項７】
請求項１記載の管制サーバにおいて、
前記走行許可領域逸脱判定部にて前記有人車両が前記第２走行許可領域を逸脱したと判定された場合に、前記有人車両に前記第２走行許可領域から逸脱した旨を通知するための逸脱情報通知部をさらに備えたことを特徴とする管制サーバ。
【請求項８】
請求項２記載の管制サーバにおいて、
前記走行許可領域設定部にて前記有人車両に対する前記第２走行許可領域が変更され、かつ、前記変更された第２走行許可領域が前記制動要求領域内に存在する前記第１走行許可領域と重なることとなった場合には、前記走行許可領域逸脱判定部により前記有人車両が前記変更された第２走行許可領域を逸脱していないと判定した場合であっても、前記制動指令通知部は、前記制動要求領域内に存在する前記第１走行許可領域内にある前記自律走行車両に対して前記制動指令を通知することを特徴とする管制サーバ。
【請求項９】
鉱山内の予め定められた走行領域内を走行する自律走行車両と、鉱山内を運転手が搭乗して運転する有人車両と、管制サーバとを通信回線を介して接続して構成され、前記自律走行車両と前記有人車両との干渉を回避するための交通管制システムであって、
前記自律走行車両は、前記管制サーバからの指令を受信する第１通信装置と、前記第１通信装置が受信した指令に基づいて前記自律走行車両の走行を制御する車両制御装置と、を備え、
前記有人車両は、前記管制サーバからの情報を受信する第２通信装置と、前記第２通信装置が受信した前記情報を表示する表示装置と、を備え、
前記管制サーバは、
前記自律走行車両に対して走行を許可する領域である第１走行許可領域を設定すると共に、前記有人車両に対して走行を許可する領域である第２走行許可領域を設定する走行許可領域設定部と、
前記有人車両の位置情報に基づき、前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したか否かを判定する走行許可領域逸脱判定部と、
前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したとの前記走行許可領域逸脱判定部による判定結果に基づき、前記自律走行車両に制動動作を行わせるための制動指令を前記自律走行車両に対して通知する制動指令通知部と、を備え、
前記車両制御装置は、受信した前記制動指令に基づき、前記自律走行車両に制動をかけるよう制御することを特徴とする交通管制システム。
【請求項１０】
請求項９記載の交通管制システムにおいて、
前記管制サーバから受信した情報として、前記第２走行許可領域から逸脱した旨を示す警告情報が前記表示装置に表示されることを特徴とする交通管制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山等の作業現場を走行する自律走行車両及び有人車両の交通を管制するための管制サーバ及び交通管制システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、露天掘り鉱山等において、運転手が操作することなく自律走行する運搬車両（以下「自律走行車両」という）を管制サーバに無線通信回線を介して通信接続した交通管制システムが知られている。この交通管制システムは、鉱山環境で稼動する自律走行車両及びグレーダやドーザ、サービスカー、散水車など運転手が運転する車両（以下「有人車両」という）の走行位置や作業状態を監視し、予め生成された地図データと走行位置を基に車両同士が干渉しないように、鉱山内の交通を管制している。
【０００３】
この種の交通管制システムに係る従来技術として、例えば特許文献１が公知である。この特許文献１には、「往復車線５１、５２のうちいずれか一方の車線の有人車両２０の位置情報に基づいて、立入禁止領域６０が作成され、この立入禁止領域６０の情報に基づいて、迂回コース７２が作成される。この迂回コース７２の情報は各無人車両１０、１１、有人車両２０…に教示される。そして、立入禁止領域６０を挟んで対面走行する無人車両１０、無人車両１１の位置情報に基づいて、立入禁止領域６０の対面側車線５２の無人車両１１をブロック位置６１Ｂでブロックしつつ、立入禁止領域６０側の車線５１を走行する無人車両１０に対して、迂回コース７２に対して走行許可指令が与えられ、無人車両１０は、迂回コース７２を走行する。」ことが記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２９３９９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、自律走行車両に対してコースの迂回指示を出したあと、有人車両を運転する運転手のミスもしくは車両に異常が生じるなどして、有人車両が設定された所定領域から逸脱して隣車線にはみ出てしまった場合、自律走行車両を停止できない。そのため、特許文献１では自律走行車両と有人車両とが干渉する虞がある。
【０００６】
本発明はこうした点に鑑みてなされたものであり、自律走行車両と有人車両とが混在する作業現場において、有人車両が走行を許可された所定領域から逸脱して走行する状態が発生した場合に、自律走行車両と有人車両との干渉を回避することのできる管制サーバ及び交通管制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】
【０００７】
上記目的を達成するために、代表的な本発明の一つは、鉱山内の予め定められた走行領域内を走行する自律走行車両及び鉱山内を運転手が搭乗して運転する有人車両と通信し、前記自律走行車両と前記有人車両との干渉を回避するための交通管制を行う管制サーバであって、前記自律走行車両に対して走行を許可する領域である第１走行許可領域を設定すると共に、前記有人車両に対して走行を許可する領域である第２走行許可領域を設定する走行許可領域設定部と、前記有人車両の位置情報に基づき、前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したか否かを判定する走行許可領域逸脱判定部と、前記有人車両が前記第２走行許可領域から逸脱したとの前記走行許可領域逸脱判定部による判定結果に基づき、前記自律走行車両に制動動作を行わせるための制動指令を前記自律走行車両に対して通知する制動指令通知部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自律走行車両と有人車両とが混在する作業現場において、有人車両が走行を許可された所定領域から逸脱して走行する状態が発生した場合に、自律走行車両と有人車両との干渉を回避することができる。なお、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】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る交通管制システムの概略構成図である。
【図２】交通管制システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】管制サーバのブロック図である。
【図４】自律走行車両のブロック図である。
【図５】鉱山内の走行経路を説明するための図である。
【図６】交通管制システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】有人車両が第２走行許可領域から逸脱した事例を示す図である。
【図８】管制サーバの表示装置の表示例を示す図である。
【図９】有人車両の表示装置の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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およ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。
【００１１】
まず、図１に基づいて本発明の実施形態に係る交通管制システムの概略について説明する。図１は、本実施形態に係る交通管制システムの概略構成図である。
【００１２】
図１に示す交通管制システム１は、鉱山などの採石場及び積込場を含む作業現場としての積込場７で、土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１１０（有人車両に相当する）と、ショベル１１０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ダンプトラック１００，１０１，・・・（自律走行車両に相当する）と、ドーザ１１１や図示しない散水車、サービスカーなど（有人車両に相当する）と、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ１０に設置された管制サーバ１１とを、無線通信回線２を介して互いに通信接続して構成される。
【００１３】
なお、以下の説明では、ダンプトラック１００，１０１・・・を区別しない場合は、単にダンプトラックまたは自律走行車両と記載し、ショベル１１０、ドーザ１１１等の区別をしない場合、単に有人車両と記載する場合がある。
【００１４】
ダンプトラック１００，１０１は、鉱山内であらかじめ設定された搬送路６に沿って積込場７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４−１、４−２、４−３が設置される。そしてこれらの無線基地局４−１、４−２、４−３を経由して、無線通信の電波が送受信される。
【００１５】
ショベル１１０、ドーザ１１１等の有人車両、及びダンプトラック１００，１０１・・・は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５−１、５−２、５−３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を備える。ＧＮＳＳとして、広く普及しており米国が運営するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の他、ロシアが運営するＧＬＯＮＡＳＳ、ＥＵが運営するＧＡＬＩＬＥＯなどを用いてもよい。自律走行車両や有人車両は実際には多数存在し、それぞれが管制サーバ１１と無線で通信を行う。
【００１６】
管制サーバ１１は、無線通信回線２に接続するためのアンテナ３に接続される。そして、管制サーバ１１は、アンテナ３、無線基地局４−１、４−２、４−３を経由して自律走行車両や有人車両に搭載された各端末装置と通信する。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る交通管制システム１の全体構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る交通管制システム１は、管制サーバ１１と複数台の自律走行車両であるダンプトラック１００，１０１，１０２・・・とが互いに通信可能に接続され、管制サーバ１１と複数台の有人車両であるショベル１１０、ドーザ１１１等とが互いに通信可能に接続されて構成される。
【００１８】
管制サーバ１１は、鉱山などの作業現場で作業を行うダンプトラック１００，１０１，１０２・・・、ショベル１１０、ドーザ１１１等の作業内容や走行位置、走行状態を管理しており、作業現場における作業工程にあわせて、各車両に対して今後行うべき行動を指示する役割を担っている。この管制サーバ１１は、管制制御ＥＣＵ２０、表示装置６１、入力装置６２、通信装置８１の４つの装置から構成されている。
【００１９】
管制サーバ１１の詳細について図３を用いて説明する。図３は管制サーバ１１の詳細構成を示すブロック図である。管制制御ＥＣＵ２０は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能部を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。管制制御ＥＣＵ２０には、図３に示すように、表示装置６１と入力装置６２との情報のやり取りを制御するＩＦ制御部２１と、ダンプトラック１００，１０１，１０２・・・、ショベル１１０、ドーザ１１１等の各車両の走行経路や走行許可領域、走行条件などを設定する管制制御部２２と、通信装置８１との情報（指令を含む）のやり取りを制御する通信制御部２７と、作業現場の走行経路や走行許可領域、制動要求領域の情報を格納した地図データベース８０が格納されている。
【００２０】
また、管制制御部２２は、鉱山現場で作業する全ての車両（有人、無人含む）に対して走行経路と走行許可領域の設定を行うために、図３に示すように、走行経路設定部２２ａと、走行許可領域設定部２２ｂと、走行条件設定部２２ｃと、走行許可領域逸脱可否判定部２２ｄと、制動対象判定部２２ｅと、制動要求領域設定部２２ｆと、制動指令通知部２２ｇと、位置情報要求部２２ｈと、逸脱情報通知部２２ｉと、を有している。
【００２１】
走行許可領域設定部２２ｂは、自律走行車両に対して走行を許可する領域である第１走行許可領域を設定すると共に、有人車両に対して走行を許可する領域である第２走行許可領域を設定する。走行許可領域逸脱判定部２２ｄは、有人車両の位置情報に基づき、有人車両が第２走行許可領域から逸脱したか否かを判定する。制動指令通知部２２ｇは、有人車両が第２走行許可領域から逸脱した場合に、自律走行車両に制動動作を行わせるための制動指令を自律走行車両に対して通知すると共に、自律走行車両に制動動作させる必要がなくなった場合に、制動解除指令を通知する。
【００２２】
制動要求領域設定部２２ｆは、有人車両との干渉を回避するために自律走行車両に対する制動動作が要求される領域である制動要求領域を設定する。制動対象判定部２２ｅは、第１走行許可領域の少なくとも一部あるいは全てが制動要求領域内に存在するか否かを判定し、存在する場合に当該第１走行許可領域内にある自律走行車両を制動対象と判定する。位置情報要求部２２ｈは、自律走行車両に対して、管制サーバ１１に位置情報を送信することを要求するための指令である位置情報要求指令を通知する。逸脱情報通知部２２ｉは、有人車両が第２走行許可領域を逸脱した場合に、有人車両に第２走行許可領域から逸脱した旨を通知する。これら各部の機能の詳細について、以下説明する。
【００２３】
まず、走行経路と走行許可領域と制動要求領域について図５を用いて説明する。図５は、鉱山現場における往路と復路の２車線からなる搬送路とダンプトラックなどの車両に土砂や鉱石を載せる積込場において、３台のダンプトラック１００，１０１，１０２と、運転手が操作するショベル１１０と運転手が操作するドーザ１１１とが稼動しているシーンを表している。
【００２４】
ダンプトラック１００，１０１，１０２は白丸で表すノード２００とノード同士を結ぶリンク２１０との複数の組み合わせから構成される走行経路に沿うように自律走行する。各ダンプトラックの走行経路は、走行経路設定部２２ａによって設定され、制限速度や最大加速度などの走行条件は走行条件設定部２２ｃで設定される。また、走行経路において、ダンプトラックが走行しても良い領域を第１走行許可領域とし、この第１走行許可領域を走行許可領域設定部２２ｂが設定する。ここで、第１走行許可領域とは、設定された領域内での車両の移動は自由であるが、車両の独断で逸脱することを許さず、また他車両の第１走行許可領域への侵入も許さない領域である。
【００２５】
走行経路設定部２２ａは、設定された作業エリア内（例えば、後述する制動要求領域２４０内）において、ダンプトラックを自律走行させるための動的パスを設定するための動的パス生成部２２ａ−１を備える。この動的パス生成部２２ａ−１は、実存する作業エリア内の停車位置が設定されたら、当該作業エリアの入口から当該作業エリア内の停車位置までの動的パス、又は停車位置から当該作業エリアの出口までの動的パスを生成する。ここでいう「停車位置」とは、例えば積込場７の場合は、ショベル１１０から得た積込点の位置情報であり、放土場の場合は放土位置が相当する。動的パス生成部２２ａ−１は、作業エリアが閉塞されている場合には動的パスを生成しないものとしてもよい。これにより、作業エリアが閉塞状態にあるときはダンプトラックが作業エリアに進入できないので、閉塞状態中におけるダンプトラックとショベル１１０やドーザ１１１等の有人車両との干渉が回避できる。
【００２６】
図５では、ダンプトラック１００，１０１，１０２に対して、それぞれ第１走行許可領域２２０，２２１，２２２が設定されており、各ダンプトラックは、設定された第１走行許可領域内の走行経路を走行条件を守りながら走行する。たとえばダンプトラック１００は、第１走行許可領域２２０内のノードｎ１からノードｎ５に向かって走行する。ダンプトラック１００は第１走行許可領域２２０を逸脱して走行できないため、ノードｎ５に到達する前に管制サーバ１１が新たに第１走行許可領域２２１をダンプトラック１００に割り当てることで、ダンプトラック１００を停止せずにノードｎ６からノードｎ１４に向かって走行させることができる。
【００２７】
第１走行許可領域の割当てには、ダンプトラックの位置情報が必要となるが、定期的に位置情報を管制サーバ１１に通知すると車両台数が増えた場合に、位置情報の通信のみで帯域を圧迫する虞がある。そこで、例えばダンプトラックから走行を継続するために必要となる進行方向の新たな第１走行許可領域の要求を受け取った場合にのみダンプトラックの位置情報を取得することで、定期的に位置情報を通信しなくても継続的に走行できるようにすれば良い。また、管制サーバ１１がダンプトラックの位置情報を必要とする場合には、管制サーバ１１からダンプトラックに位置情報の通知を要求するようにすれば良い。
【００２８】
ここで、本実施形態では、有人車両が第２走行許可領域から逸脱したことを走行許可領域逸脱判定部２２ｄが判定した場合に、位置情報要求部２２ｈが制動要求領域２４０内にいるダンプトラックに対して位置情報要求指令を通知する構成としている。こうすることで、有人車両と自律走行車両との接触の可能性がある場合に限って、ダンプトラックの位置情報の通知を要求することができるため、通信回線への負担を軽減することができる。なお、有人車両が第２走行許可領域から逸脱した場合、逸脱情報通知部２２ｉから送られてくる情報によって、有人車両内の表示装置６３に警告情報が表示されるようになっている（図９参照）。
【００２９】
なお、ダンプトラック１００，１０１，１０２は、図５の紙面に対して時計回りに走行しているとする。例えば散水車やサービスカー等の有人車両が走行経路に沿って走行する場合は、ダンプトラックと同様に管制制御部２２によって指定された走行経路や走行条件、走行許可領域に沿って走行する。
【００３０】
一方で、ショベル１１０やドーザ１１１、グレーダ（図示せず）のような特定の領域内で広く作業を行う有人車両に対しては、ノードやリンクで構成される走行経路ではなく領域で走行領域を指定するほうが利便性の高い場合がある。図５では、ショベル１１０に対して走行領域２３０を、ドーザ１１１に対して走行領域２３１を第２走行許可領域に設定している様子を表しており、ショベル１１０、ドーザ１１１は、それぞれ設定された第２走行許可領域内で自由に稼動することが出来る。
【００３１】
走行領域（作業領域）２３０，２３１の領域の設定は、例えば、管制サーバ１１を操作するオペレータが、鉱山内の地図データを基に領域の境界位置を入力装置６２を用いて指定することにより行えば良い。入力装置６２を用いて指定された走行領域は、管制制御部２２の走行許可領域設定部２２ｂにより第２走行許可領域２３０，２３１として設定される。また、ショベル１１０やドーザ１１１の運転手が図２に示す入力装置６４を用いて第２走行許可領域２３０，２３１を設定しても良いし、ショベル１１０やドーザ１１１に搭載している自車位置検出センサ６５で検出された位置情報を基に、走行軌跡の位置情報を領域の境界位置として管制サーバ１１に通知する事で設定しても良い。管制サーバ１１のオペレータ及びショベル１１０やドーザ１１１の運転手は、ショベル１１０やドーザ１１１の作業内容に応じて指定した作業領域を第２走行許可領域に設定することで、車両同士の干渉（すなわち、自律走行車両と有人車両との干渉）を避けるようにする。
【００３２】
次に制動要求領域２４０は、有人車両の運転手が操作を誤った場合や、車両の装置に異常が生じた場合など、運転手が意図せずに第２走行許可領域を逸脱してしまった場合に、有人車両の近隣のダンプトラックを停止させる範囲を定義した領域である。すなわち、制動要求領域２４０は、有人車両との干渉を回避するために自律走行車両に対する制動動作が要求される領域を意味する。そして、制動要求領域２４０内に設定された第１走行許可領域に属するダンプトラックに対して制動指令を通知することで、ショベル１１０やドーザ１１１とダンプトラックとの接触を回避させる。
【００３３】
図５では、積込場７を囲むように定義した符号２４０で表す点線枠が制動要求領域の境界を表しており、ショベル１１０が第２走行許可領域２３０を逸脱し、あるいは、ドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱すれば、第１走行許可領域２２１と２２２内のダンプトラック１０１，１０２に制動指令を通知する（詳細は後述する）。制動要求領域２４０の設定は、第１、第２走行許可領域の設定と同様に、管制サーバ１１を操作するオペレータが鉱山内の地図データを基に入力装置６２を用いて領域の境界位置を設定することにより行っても良いし、ショベル１１０やドーザ１１１に搭乗している運転手が入力装置６４（図２参照）を用いて設定しても良いし、ショベル１１０やドーザ１１１に搭載している自車位置検出センサ６５で検出された位置情報を基に、走行軌跡の位置情報を領域の境界位置として管制サーバ１１に通知する事で設定しても良い。オペレータによって指定された制動要求領域の境界の位置情報は、制動要求領域設定部２２ｆによって地図データベースに格納される。
【００３４】
次に、管制サーバ１１の表示装置６１（図３参照）は、管制サーバ１１で管理しているダンプトラック１００，１０１，１０２やショベル１１０、ドーザ１１１の割り当てられている第１、第２走行許可領域や走行経路、走行速度や現在の走行位置などをオペレータに表示するための装置である。管制サーバ１１の入力装置６２は、表示装置６１に表示させる内容を切り替えたり、特定の車両に対して作業内容を変更させたりする場合など、オペレータが管制サーバ１１を介して各車両に指示を与えるために使用する装置である。なお、表示装置６１に表示される画像の具体例については、後述する。
【００３５】
通信装置８１は、交通管制システムで自律走行車両や有人車両を管理するために、走行位置や走行速度、車両の状態などの情報を受け取ったり、自律走行車両や有人車両に対して走行経路や走行条件、走行許可領域などの走行指示を通知したりに使用する装置である。作業現場は広域に渡るため、無線を利用した通信が一般的に使用される。
【００３６】
次にダンプトラックの内部構成について図４を用いて説明する。図４は、ダンプトラックの詳細構成を示すブロック図である。図４に示すように、各ダンプトラック１００，１０１，１０２には、障害物検知センサ４０と、自車位置検出センサ５０と、車両制御ＥＣＵ（車両制御装置）３０と、通信装置（第１通信装置）８２と、車両駆動装置７０と、が搭載されている。障害物検知センサ４０は、ダンプトラックの走行路上の障害物を検出するためのセンサである。例えば、レーザ光を照射しその反射光が帰ってくるまでの時間を計測することで反射対象までの距離を検出するレーザセンサ４１や、２台のカメラを一定間隔離して設置し、同時刻に撮影した２つのカメラの映像を元に撮影対象までの距離や対象を識別可能なステレオカメラ４２などを使用すれば良い。ただし、これら以外のセンサ（例えばミリ波レーダなど）を用いても良い。
【００３７】
自車位置検出センサ５０は車両の位置や姿勢、走行速度、加速度などの車両運動情報を検出するために使用されるセンサである。たとえば、複数のＧＰＳ衛星から送信される電波をアンテナ５２で受信することで車両の位置や姿勢を検出することが可能なＧＰＳ受信機５１や、車両の回転速度や加速度を検出することが可能なジャイロ装置５３や加速度センサ５４、また、車両の車輪回転速度を検出することが可能な車輪速センサ５５などを使用すれば良い。ただし、これら以外のセンサを用いても良い。
【００３８】
車両制御ＥＣＵ３０は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能部を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。車両制御ＥＣＵ３０には、図４に示すように、障害物検出部３１と、自車位置検出部３２と、通信制御部３６と、地図データベース３７と、車両制御部３３と、が格納されている。
【００３９】
障害物検出部３１は、ダンプトラックに搭載した様々な種類の障害物検知センサ４０の出力データに基づき、ダンプトラック周辺の障害物の位置や速度などを検出し、車両制御部３３に必要となる障害物情報を通知する機能を有している。自車位置検出部３２は、ダンプトラックに搭載した様々な種類の自車位置検出センサ５０の出力データに基づき、ダンプトラックの位置や姿勢、速度を検出し、車両制御部３３にこれらの情報を通知する機能を有している。
【００４０】
通信制御部３６は、通信装置８２を利用して管制サーバ１１と各ダンプトラック１００，１０１，１０２・・・間の相互通信を制御する機能を有している。地図データベース３７は、作業現場の走行経路情報や、管制サーバ１１から通知された走行経路に対する走行条件や第１走行許可領域の情報が格納されている。
【００４１】
車両制御部３３は、管制サーバ１１から指示された走行条件と走行経路と第１走行許可領域と自車位置検出部３２から通知される自車位置情報に基づき、ダンプトラックを走行経路に沿って走行させる機能を有している。また、障害物検出部３１から通知される障害物情報に基づき障害物を回避する機能を有している。また、車両の走行状態を制御するために制動装置７１や操舵モータ７２、走行モータ７３などの車両駆動装置７０に対して制御指令を与える機能を有している。これらの機能を活用することで、管制サーバ１１の指示に従い、ダンプトラックを目的地まで走行させることができる。
【００４２】
次にショベル１１０、ドーザ１１１等の有人車両の内部構成について説明する。図２に示すように、ショベル１１０、ドーザ１１１等の有人車両には、自車位置検出センサ６５と表示装置６３と入力装置６４と通信装置（第２通信装置）８３とナビゲーションＥＣＵ９０とが搭載されている。
【００４３】
自車位置検出センサ６５は、有人車両の走行位置と姿勢、速度を検出するために用いられ、ダンプトラックに搭載されているセンサと同様に、ＧＰＳ受信機５１やジャイロ装置５３、加速度センサ５４、車輪速センサ５５などを用いれば良い。ただし、これら全てのセンサがなくてもよく、また、他のセンサを用いても良い。
【００４４】
表示装置６３は、管制サーバ１１から指示された走行経路と走行許可領域と自車両の位置を液晶モニターなどに表示して、運転手が現在、鉱山現場のどの位置を走行しているのか判断できるために用いられる。入力装置６２は、表示装置６３の表示画面の切替指示や、運転手が管制サーバ１１に対して所定の作業領域を第２走行許可領域にするよう指示するため、あるいは、第２走行許可領域からの逸脱許可を得るために用いられる。
【００４５】
ナビゲーションＥＣＵ９０は、自車位置検出センサ６５によって得られた自車位置情報を、通信装置８３を用いて管制サーバ１１に定期的に通知する。管制サーバ１１では定期的に通知される有人車両の位置情報を基に、第２走行許可領域からの逸脱を判定する事ができる。なお、ダンプトラックと同様に、通信帯域の圧迫を避けるために、位置情報を管制サーバ１１に定期的に通知せずに、有人車両が第２走行許可領域から逸脱した場合にのみ、管制サーバ１１に逸脱した事を通知するようにしても良い。
【００４６】
この場合は、ナビゲーションＥＣＵ９０に、通信装置８３を介して得られた第２走行許可領域と、自車位置検出センサ６５が出力する自車位置情報と、ナビゲーションＥＣＵ９０内に格納された走行経路情報とを基に、有人車両が走行経路及び第２走行許可領域に対してどの位置を走行しているか演算する機能と、第２走行許可領域からの逸脱を判定する機能を搭載すればよい。なお、本実施形態では管制サーバ１１に位置情報を定期的に通知する場合について説明する。
【００４７】
次に、ドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱した際に、ドーザ１１１の周囲を走行しているダンプトラックを制動させる制御処理の流れについて、図６のフローチャート及び図７の具体例を基に説明する。図６のフローチャートは、管制サーバ１１に実装されている管制制御部２２の処理内容を表している。図７は図５に示したシーンにおいて、ドーザ１１１が走行許可領域２３１から逸脱した事例を示している。以降、図７の事例に基づき処理内容を説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ６０１にて、通信制御部２７を介して鉱山内の全ての有人車両から通知される位置情報を取得する。図７の例では、ショベル１１０とドーザ１１１からの位置情報を取得する。次にステップＳ６０２にて、走行許可領域逸脱判定部２２ｄによって、ドーザ１１１の位置情報と第２走行許可領域２３１の境界位置情報を基に、第２走行許可領域２３１から逸脱したドーザ１１１がいないか判定する。図７の例では、走行許可領域逸脱判定部２２ｄによってドーザ１１１が第２走行許可領域２３１から逸脱していると判定される。次に、ステップＳ６０３にて、制動対象判定部２２ｅによって制動要求領域２４０と重なるダンプトラックに設定された第１走行許可領域が存在しないかを確認する。
【００４９】
図７では、ダンプトラック１０１の第１走行許可領域２２１とダンプトラック１０２の第１走行許可領域２２２とが制動要求領域２４０内に存在するため、制動対象判定部２２ｅによってダンプトラック１０１とダンプトラック１０２とが制動対象であると判定される。すなわち、本実施形態では、制動要求領域２４０内にダンプトラックの第１走行許可領域の一部でも重なる場合には、制動対象判定部２２ｅは、当該第１走行許可領域内にあるダンプトラックを制動対象であると判定している。
【００５０】
また、ダンプトラック１００は制動要求領域２４０外のため、制動対象判定部２２ｅによって制動対象ではないと判定される。次に、ステップＳ６０４にて、制動対象と判定されたダンプトラック１０１とダンプトラック１０２に対して制動指令通知部２２ｇによって制動指令が通知される。
【００５１】
ダンプトラック１０１とダンプトラック１０２は、通知された制動指令に従い車両制御部３３が制動装置７１を動作させ減速して停止する。一方、ダンプトラック１００は制動対象ではないため停止せずに走行を継続する。これによりドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱した場合に、予め指定した範囲内（すなわち、制動要求領域２４０内）のダンプトラックのみを停止させることが出来るため、搬送効率の低下を軽減することができる。
【００５２】
なお、第２走行許可領域２３１を逸脱したドーザ１１１が第２走行許可領域２３１に戻った場合、ステップＳ６０２において走行許可領域逸脱判定部２２ｄによって第２走行許可領域２３１から逸脱したドーザ１１１が存在しないと判定される。そして、ステップＳ６０５において、制動対象判定部２２ｇによって制動対象と判定されたダンプトラックが存在すると判断された場合、制動指令通知部２２ｇによって制動指令によって停止しているダンプトラックに対して制動解除指令を通知することで、稼動を再開することが出来る。
【００５３】
図７において、第２走行許可領域２３１から逸脱したドーザ１１１が第２行許可領域２３１内に戻った場合、ダンプトラック１０１とダンプトラック１０２に対して制動解除指令が通知され、走行が再開される。これにより、ドーザ１１１が誤って第２走行許可領域２３１を逸脱し、ダンプトラック１０１が停止した場合にも、第２走行許可領域２３１に戻る事によってダンプトラック１０１の稼動を再開することが出来る。
【００５４】
ここで、図５において、ショベル１１０がダンプトラック１０１への積込作業を終えると、ドーザ１１１が整地作業を行うため、ドーザ１１１の第２走行許可領域２３１を変更することが想定される。このとき、本実施形態では、管制サーバ１１の表示装置６１に走行経路の情報を表示させ、入力装置６２から第２走行許可領域２３１を変更させるようにすることができる。
【００５５】
具体的には、図８（ａ）に示すように、表示装置６１に図５に示すような走行経路図が表示される。そして、作業開始ボタンをタッチし、所定のキー操作等を行うことで、第２走行許可領域２３１をショベル１１０の付近まで移動させる。こうすることで、ドーザ１１１をショベル１１０の付近まで走行させることができるから、ドーザ１１１は所望の場所を整地することができる。なお、図８（ｂ）は、第２走行許可領域２３１を変更する前の状態を示している。
【００５６】
ここで、第２走行許可領域２３１は変更されたため、この変更された第２走行許可領域２３１内をドーザ１１１が走行している限り、走行許可領域逸脱判定部２２ｄはドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱していないと判定することとなる。そうすると、制動対象判定部２２ｅは、制動要求領域２４０内のダンプトラック１０１を制動対象として判定しない。これでは、ダンプトラック１０１とドーザ１１１とが接触する可能性がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、ドーザ１１１の第２走行許可領域２３１が制動要求領域２４０内で変更された場合には、変更された第２走行許可領域２３１と重なる第１走行許可領域２２１内にあるダンプトラック１０１を、ドーザ１１１が変更された第２走行許可領域２３１を逸脱してない場合であっても、制動対象判定部２２ｅが制動対象として取り扱うようにしている。こうすることで、ショベル１１０付近の整地作業を安全かつ効率良く行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱している場合、管制サーバ１１からドーザ１１１に対して警報情報が出力される。そして、ドーザ１１１の表示装置６３には、図９に示すような警報情報が表示される。この表示を見て、ドーザ１１１の運転手は、自車両が第２走行許可領域２３１を逸脱していることを知ることができるから、制動要求領域２４０内にあるダンプトラックとの接触を回避するよう注意を払って運転を行うことができる。
【００５９】
なお、制動対象判定部２２ｅは、制動要求領域２４０内にダンプトラックの第１走行許可領域の全部が重なっている場合にはダンプトラックの位置情報に拘わらず当該第１走行許可領域内のダンプトラックを制動対象と判定する一方、制動要求領域２４０内にダンプトラックの第１走行許可領域の一部しか重なっていない場合には、制動対象判定部２２ｅは、当該第１走行許可領域内のダンプトラックの位置情報を参照して制動対象とするか否かを判定しても良い。
【００６０】
すなわち、制動要求領域２４０内にダンプトラックの第１走行許可領域が存在している場合であっても、ダンプトラックが制動要求領域２４０内に存在しておらず、かつ、ダンプトラックの進行方向の前方側における第１走行許可領域の部分が制動要求領域２４０外にある場合には、当該ダンプトラックを制動対象にしないようにすることもできる。具体的に説明すると、図５のダンプトラック１０２は、許可されている第１走行許可領域２２２の一部（進行方向の後方側）が制動要求領域２４０に重なっている。
【００６１】
しかし、ダンプトラック１０２は制動要求領域２４０内に存在しておらず、かつ、ダンプトラック１０２の進行方向の前方側の第１走行許可領域２２２は、制動要求領域２４０の外にある。この状況では、ダンプトラック１０２は制動要求領域２４０内を走行することはない。そこで、仮にドーザ１１１が第２走行許可領域２３１を逸脱することがあったとしても、ダンプトラック１０２についてはドーザ１１１との接触の可能性がないため、制動させないようにしても良い。こうすることで、ダンプトラック１０２の搬送作業を妨げることがなくなり、鉱山の生産効率の低下を抑止できる。
【００６２】
また、制動要求領域２４０内にダンプトラックの第１走行許可区間が全て含まれている場合には、ダンプトラックの位置情報を確認することなく、当該第１走行許可区間に存在するダンプトラックに対して制動をかけるようにしても良い。この場合、ダンプトラックの位置情報を取得しなくてもダンプトラックと有人車両との接触を回避できるため、制御負担が軽減される。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る交通管制システム１によれば、有人車両が走行を許可された領域から逸脱した場合に自律走行車両を停止することで、車両同士の衝突を回避することが出来る。よって、鉱山内に有人車両と自律走行車両とが混在する場合であっても、安全に車両を運行させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  交通管制システム
１１  管制サーバ
２２ａ  走行経路設定部
２２ｂ  走行許可領域設定部
２２ｃ  走行条件設定部
２２ｄ  走行許可領域逸脱判定部
２２ｅ  制動対象判定部
２２ｆ  制動要求領域設定部
２２ｇ  制動指令通知部
２２ｈ  位置情報要求部
２２ｉ  逸脱情報通知部
３０  車両制御ＥＣＵ（車両制御装置）
６３  表示装置
８２  通信装置（第１通信装置）
８３  通信装置（第２通信装置）
１００，１０１，１０２  ダンプトラック（自律走行車両）
１１０  ショベル（有人車両）
１１１  ドーザ（有人車両）
２２０，２２１，２２２  第１走行許可領域
２３０，２３１  第２走行許可領域
２４０  制動要求領域
【図１】
0006419642.tif 000002
【図２】
0006419642.tif 000003
【図３】
0006419642.tif 000004
【図４】
0006419642.tif 000005
【図５】
0006419642.tif 000006
【図６】
0006419642.tif 000007
【図７】
0006419642.tif 000008
【図８】
0006419642.tif 000009
【図９】
0006419642.tif 000010