JP2004157934A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置計測情報に基づいて自律誘導走行する車両を、隣接する往復の車線を備えた走路において擦れ違い走行させるべく制御する車両の走行制御装置に関し、走路の造成やメンテナンス等に要するコストを低減でき、併せて現場における作業効率の向上を達成し得る、車両の走行制御装置を提供する。
【解決手段】走路を走行する自車両に対して接近する相手車両の有無を判定する相手車両判定手段を備えるとともに、この相手車両判定手段において自車両に接近する相手車両が有ると判定された場合、走路に設定された単独走行コースに沿って走行している車両を、走路の路肩寄りに走行させるべく、車両の走行コースを切換える走行コース切換え手段を備えている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置計測情報に基づいて自律誘導走行する車両を、隣接する往復の車線を備えた走路において擦れ違い走行させるべく制御する車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉱山のように極めて広大な作業現場においては、例えば掘削現場から処理施設までの長距離に亘って鉱石を搬送する際、無人ダンプトラック等の特殊な車両を用い、この車両を予設定されたコースデータと現在の走行データとに基づいて自律誘導走行させることにより、過酷な労働環境からの解放を図った車両の運用システムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した車両の運用システムでは、図７に示す如く、掘削現場Ａと処理施設Ｂとを繋ぐ一本の走路Ｒに、互いに隣接する往復の車線Ｒａ、Ｒｂが設けられており、各々の車線Ｒａ、Ｒｂに予設定した走行コース（コースデータ）と、ＧＰＳ等の位置計測システムを利用して得られる走行データ（位置や速度等）とに基づき車両Ｔを自律誘導走行させることで、走路Ｒ上において個々の車両Ｔ、Ｔ…を互いに擦れ違い走行させるよう構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６２９２７２５号明細書
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８（ａ）、（ｂ）に示す如く、走路Ｒの各車線Ｒａ、Ｒｂにおける走行コースＣａ、Ｃｂは、車両Ｔの側方に設けられる誘導マージンｅと、路肩とのセーフティーマージンｓ１とに基づいて、路肩から距離ｌだけ離隔させた位置に設定されている。
【０００５】
また、走路Ｒの幅員（往復の車線を含む走路の全幅）Ｗは、車線Ｒａ、Ｒｂにおいて擦れ違う各車両Ｔの車幅Ｔｗと、各車両Ｔの左右側方に設けられる誘導マージンｅと、各車両Ｔにおける路肩とのセーフティーマージンｓ１と、擦れ違う車両Ｔ、Ｔ間のセーフティーマージンｓ２との累積であって、２台の車両Ｔの車幅Ｔｗを合計したものより広く設定されている。
【０００６】
ここで、上述した鉱山における運搬作業の効率を向上させるには、車両Ｔの走行速度を増大させることが考えられるものの、走行速度の増大に伴って上述した各種マージン（ｅ、ｓ１、ｓ２）を大きく設定する必要があり、これによって走路Ｒの幅員Ｗが徒らに大きなものと成る。
【０００７】
一方、上述した走路Ｒは、鉱山の運営に際して山を切り開いて造成されるものであり、また大規模な鉱山ではその全長が１０数 Ｋｍ にも及ぶ場合があるため、走路Ｒの幅員Ｗが大きくなるに従って、造成費用やメインテナンス費用の大幅な増大を招いてしまう不都合があった。
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みて、走路の造成やメンテナンス等に要するコストを低減でき、併せて現場における作業効率の向上を達成し得る、車両の走行制御装置の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および効果】
上記課題を達成するべく、請求項１の発明に関わる車両の走行制御装置は、走路を走行する自車両に対して接近する相手車両の有無を判定する相手車両判定手段を備えるとともに、この相手車両判定手段において自車両に接近する相手車両が有ると判定された場合、走路に設定された単独走行コースに沿って走行している車両を、走路の路肩寄りに走行させるべく、車両の走行コースを切換える走行コース切換え手段を備えて成ることを特徴としている。
上記構成によれば、走路上において接近する相手車両が無い場合、走路に設定された単独走行コースを走行する車両は、該単独走行コースにおいて側方域のマージンを大きく設定し得ることから高速での走行が可能となり、もって現場における作業効率の大幅な向上が達成されることとなる。
さらに上記構成によれば、走路上において接近する相手車両が有る場合、車両は走路の路肩寄りに走行するので、相手車両との擦れ違いに必要なマージンを最小限とすることによって、走路の幅員を可及的に狭いものとすることが可能となり、もって走路の造成費用やメンテナンス費用等、走路に関わる諸々のコストを大幅に低減させることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するべく、請求項２の発明に関わる車両の走行制御装置は、請求項１の発明に関わる車両の走行制御装置において、走行コース切換え手段が、相手車両と自車とが擦れ違ったのちに自車の走行コースを単独走行コースに切換えることを特徴としている。
上記構成によれば、走路上の車両は相手車両と擦れ違う時以外、走路に設定された単独走行コースを走行するので、該単独走行コースにおいては高速での走行が可能となることから、走路上における車両の平均速度が大幅に増大することとなり、もって現場における作業効率の更なる向上が達成されることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に関わる車両の走行制御装置を、鉱山での車両の運用システムに採用した一実施例を示しており、鉱山の掘削現場１と処理施設２とを繋ぐ走路３には、互いに隣接する往復の車線３ａ、３ｂが設けられ、車両（無人ダンプトラック）１０を後述する態様で自律誘導走行させることにより、走路３上において個々の車両１０、１０…を互いに擦れ違い走行させるものである。
【００１２】
上記走路３上を走行する個々の車両１０は、図２に示す如き走行制御装置２０を具備しており、この走行制御装置２０は、処理部２１、車両位置計測部２２、通信部２３、コースデータ記憶部２４、走行制御部２５、および相手車両判定部（相手車両判定手段）２６、走行コース切換え部（走行コース切換え手段）２７等を有している。
【００１３】
ここで、上記走行制御装置２０の車両位置計測部２２は、位置情報を知るためのＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）、タイヤ回転センサ、方位情報を知るための光ファイバジャイロ等を用いて、車両１０における現時点の走行位置（車両位置）を計測するものである。
【００１４】
また、上記走行制御装置２０の通信部２３は、全ての車両１０、１０…を統括する中央管制局３０と車両１０との間において、個々の車両１０における走行データ等を相互に通信するためのものである。
【００１５】
一方、図３（ａ）、（ｂ）に示す如く、走路３における車線３ａ、３ｂには、個々に擦れ違い走行コース１００が設定されており、上記擦れ違い走行コース１００は、車両１０の側方に設けられる誘導マージンｅと、セーフティーマージンｓ１とに基づいて、路肩から距離ｌだけ離隔させた位置に設定されている。
【００１６】
また、走路３の幅員（往復の車線を含む走路の全幅）Ｗは、車線３ａ、３ｂにおいて擦れ違う各車両１０の車幅１０ｗと、各車両１０の左右側方に設けられる誘導マージンｅと、各車両１０における路肩とのセーフティーマージンｓ１と、擦れ違う車両１０、１０間のセーフティーマージンｓ２との累積である。
【００１７】
ここで、走路３上における個々の車両１０は、基本的にコースデータに基づいて自動誘導走行する。
すなわち、走行制御装置２０の処理部２１は、上記コースデータと車両位置計測部２２から出力される走行データ（特に位置情報）との比較に基づいて、走行コースに対する車両１０の位置ズレが補正されるよう、走行制御部２５に対してステアリング制御指令を出力し、これによって車両１０は走路３上の走行コースに沿って走行することとなる。
【００１８】
このとき、車両１０の走行制御装置２０における処理部２１は、通信部２３を介して当該車両１０の走行データ（位置情報、速度情報等）を中央管制局３０に送信しており、中央管制局３０においては個々の車両１０から送信される走行データに基づいて、個々の車両１０の運行（例えば走行目的位置の指示等）を統括管理している。
【００１９】
また、上記車両１０の走行制御装置２０における相手車両判定部２６は、中央管制局３０から送信される個々の車両１０、１０…の走行データ（位置情報、速度情報等）に基づき、走路３を走行する自車両に対して接近する相手車両の有無を判定している。
【００２０】
さらに、上記車両１０の走行制御装置２０における走行コース切り換え部２７は、上記相手車両判定部２６での判定結果（相手車両の有無）に基づいて、上述した擦れ違い走行コース１００、若しくは後述する単独走行コース１１０の何れかに、車両１０の走行コースを切り換えるためのものである。
【００２１】
図４（ａ）、（ｂ）に示す如く、走路３上における単独走行コース１１０は、予設定されている擦れ違い走行コース１００のコースデータを、走路３の中央側に所定量だけシフトすることによって作成されたものであり、路肩から距離ｌｓだけ離隔した位置に設定されることとなる。
【００２２】
ここで、単独走行コース１１０における路肩からの距離ｌｓが、擦れ違い走行コースにおける路肩からの距離ｌよりも大きいため、単独走行コース１１０に沿って走行する車両１０の左右領域には、擦れ違い走行コース１００に沿って走行する車両１０よりも、大きな誘導マージンおよびセーフティーマージンを設定することができる。
【００２３】
なお、上記単独走行コース１１０のコースデータは、走行制御装置２０のコースデータ記憶部２４に記憶されている擦れ違い走行コース１００のコースデータに基づき、走行制御装置２０の処理部２１において演算することにより作成されるものである。
【００２４】
いま、走路３上を車両１０が走行する際、走行制御装置２０の相手車両判定部２６によって、走路３上に接近する相手車両が無いと判定された状況では、上記車両１０は単独走行コース１１０のコースデータに基づいて自動誘導走行することとなる。
【００２５】
すなわち、走行制御装置２０の処理部２１は、コースデータ記憶部２４に記憶されている擦れ違い走行コース１００のコースデータに基づいて、単独走行コース１１０のコースデータを作成するとともに、この単独走行コース１１０のコースデータと車両位置計測部２２から出力される走行データとの比較に基づいて、単独走行コース１１０に対する車両１０の位置ズレが補正されるよう、走行制御部２５に対してステアリング制御指令を出力し、これによって車両１０は走路３上の単独走行コース１１０に沿って走行する。
【００２６】
このとき、単独走行コース１１０に沿って走行する車両１０の左右領域には、上述の如く大きな誘導マージンおよびセーフティーマージンを設定し得るので、上記車輌１０は高速（例えば車両の上限である６５ｋｍ／ｈ程度）で走路３上を走行することができる。
【００２７】
一方、図６（ａ）に示すように、走路３上の単独走行コース１１０に沿って車両１０が走行している際、走行制御装置２０の相手車両判定部２６によって、走路３上に接近する相手車両が有ると判定された場合、走行制御装置２０の走行コース切換え手段２７によって、車両１０を擦れ違い走行コース１００に沿って走行させるべく走行コースの切換えが行われる。
【００２８】
すなわち、走行制御装置２０の相手車両判定部２６において、自身の車両１０における走行データと、中央管制局３０から送信される他の車両１０、１０…の走行データとから、同一の走路３上において自車両に接近する相手車両、言い換えれば将来的に衝突する危険の有る相手車両の有無が判定される。
【００２９】
上記相手車両判定部２６において、自車両に接近する相手車両が有ると判定されると、走行制御装置２０の走行コース切換え手段２７において、自車両および相手車両の走行データ（位置情報および速度情報）に基づき、相互の衝突を回避し得るタイミングで、車両１０を擦れ違い走行コース１００へ誘導するよう、処理部２１を介して走行制御部２５にステアリング制御指令が出力され、これにより車両１０は単独走行コース１１０から擦れ違い走行コース１００へ移行する。
【００３０】
ここで、単独走行コース１１０から擦れ違い走行コース１００に車輌１０を移行させる際、処理部２１を介して走行制御部２５にステアリング制御指令とともに速度制御指令が出力され、車輌１０の走行速度が相手車輌との擦れ違いに支障のない速度（例えば５０ｋｍ／ｈ程度）にまで低下させられる。
【００３１】
図６（ｂ）に示す如く、車輌１０が擦れ違い走行コース１００へ移行した後、走行制御装置２０の処理部２１は、擦れ違い走行コース１００に対する車両１０の位置ズレが補正されるよう、走行制御部２５に対してステアリング制御指令を出力し、これによって車両１０は擦れ違い走行コース１００に沿って走行し、相手車輌に対して何ら干渉すること無く擦れ違うこととなる。
【００３２】
上述したように、走路３上において接近する相手車両が無い場合、走路３の中央寄りに設定された単独走行コース１１０を走行する車両１０は、該単独走行コース１１０において側方域のマージンを大きく設定し得ることから、例えば６５ｋｍ／ｈ程度の高速で走行することができ、もって現場における作業効率の大幅な向上が達成されることとなる。
【００３３】
一方、走路３上において接近する相手車両が有る場合、車両１０は走路３の路肩寄りに設定された擦れ違い走行コース１００を走行するので、この擦れ違い走行コース１００において相手車両との擦れ違いに必要なマージンを最小限とすることで、走路３の幅員を可及的に狭いものとすることが可能となり、もって走路３の造成費用やメンテナンス費用等、走路３に関わる諸々のコストを大幅に低減させることができる。
【００３４】
因みに、走路に設けられた往復の車線上で常に車両を走行させている従来の構成では、５０Ｋｍ／ｈ の速度で擦れ違い走行させるために走路の幅員を２１．５ｍと設定した場合、車両としての上限に近い６５Ｋｍ／ｈ の速度で車両を走行させるには、走路の幅員を２６ｍにまで拡張する必要があるのに対して、上述した如き本発明の一実施例においては、５０Ｋｍ／ｈ の速度で擦れ違い走行させるために走路３の幅員Ｗを２１．５ｍと設定した場合でも、走路の幅員Ｗを何ら拡張することなく、車両としての上限に近い６５Ｋｍ／ｈ の速度で車両１０を走行させることができる。
【００３５】
なお、擦れ違い時における車両１０の走行速度を更に低下させることで、車輌１０の左右領域に必要な各種マージンを狭め、走路３の幅員Ｗを更に削減することが可能であるものの、擦れ違い時における車両１０の走行速度は、走路３における全長等の諸条件に基づいて、走路３上における平均走行速度の著しい低下を招くことの無い、適宜な走行速度に設定されることは言うまでもない。
【００３６】
また、上記構成によれば、相手車両の有無によって車両１０の走行コースが切り換えられるので、車両１０が走路３の同一箇所を繰り返し走行することによる轍の形成が抑えられ、もって走路３のメンテナンスが簡易なものとなり、さらに車両１０を安定して走行させることが可能となる。
【００３７】
ところで、擦れ違い走行コース１００に沿って走行する車輌１０が、走路３上において相手車両と擦れ違ったのち、走行制御装置２０の走行コース切換え手段２７において、車両１０を単独走行コース１１０へ誘導するよう、処理部２１を介して走行制御部２５にステアリング制御指令が出力され、これにより車両１０は擦れ違い走行コース１００から単独走行コース１１０へと移行する。
【００３８】
ここで、擦れ違い走行コース１００から単独走行コース１１０へ車輌１０を移行させる際、処理部２１を介して走行制御部２５にステアリング制御指令とともに速度制御指令が出力され、車輌１０の走行速度が例えば車両の上限である６５ｋｍ／ｈ程度にまで増速される。
【００３９】
また、車輌１０の走行コースを擦れ違い走行コース１００から単独走行コース１１０へ切り換えるタイミングは、車輌１０が相手車輌と擦れ違った直後、あるいは車輌１０が相手車輌と擦れ違ってから所定時間が経過したのち、または相手車輌と所定距離だけ離隔したのち等、任意に設定することが可能である。
【００４０】
図６（ｃ）に示す如く、車輌１０が単独走行コース１１０へ移行したのち、走行制御装置２０の処理部２１は、単独走行コース１１０に対する車両１０の位置ズレが補正されるよう、走行制御部２５に対してステアリング制御指令を出力し、これによって車両１０は走路３上の単独走行コース１１０に沿って走行する。
【００４１】
上述した本発明の一実施例において、走路３上の車両１０は相手車両とすれ違う時のみ擦れ違い走行コース１００を走行し、相手車両と擦れ違う時以外は走路の中央寄りに設定された単独走行コース１１０を走行するので、該単独走行コース１１０においては高速での走行が可能となることから、走路３上における車両１０の平均速度が大幅に増大することとなり、もって現場における作業効率の更なる向上が達成されることとなる。
【００４２】
因みに、車輌１０が擦れ違い走行コース１００に沿って走行し、相手車輌と擦れ違ったのちに、必ずしも車輌１０の走行コースを切り換える（単独走行コース１１０へ復帰させる）必要はない。すなわち、走路３上において相手車両と擦れ違うまでの間、単独走行コース１１０を走行させることにより、車輌１０の平均速度は向上することとなるので、走路３上を高速で走行することによる生産性の向上が認められることは言うまでもない。
【００４３】
なお、上述した実施例においては、擦れ違い走行コース１００のコースデータをシフトさせることで、往復の車線３ａ、３ｂにおける走路３の中央寄りに単独走行コース１１０を設定しているが、走路３の中央域（車線３ａと車線３ｂとの境界線上）、あるいは走路３の中央を越えた相手車線内に単独走行コース１１０を設定しても良く、要は走行する車両１０の側方領域に十分なマージンを確保し得る位置であれば、走路３上における適宜な位置に単独走行コース１１０を設定することが可能である。
【００４４】
また、上述した実施例においては、走路３上に予め擦れ違い走行コース１００を設定しておき、この擦れ違い走行コース１００のコースデータを走路３の中央側にシフトすることにより、単独走行コース１１０のコースデータを作成しているが、走路３上に予め単独走行コース１１０を予設定しておき、この単独走行コース１１０のコースデータを走路３の路肩側にシフトすることにより、擦れ違い走行コース１００のコースデータを作成するようにしても良く、さらには擦れ違い走行コース１００と単独走行コース１１０との両方を予設定しておき、選択的に使用することによって走行コースを切り換えるよう構成しても良い。
【００４５】
また、上述した実施例においては、コースデータの算出、相手車両の有無、走行コースの切り換えタイミング等を、個々の車両１０側において演算処理しているが、これらの演算を中央管制局３０において処理させ、演算結果に基づいて中央管制局３０から送信される指令信号により、個々の車輌１０を制御するように構成しても良い。
【００４６】
また、上述した実施例においては、中央管制局３０から通信部２３を介して送られる他車両の走行データ（位置情報や速度情報等）に基づいて、走路３上を走行する車両１０に接近する相手車両の有無を判定しているが、個々の車両１０に搭載したセンサにより他車両の位置や速度等を検出し、これらの情報に基づいて車両１０に接近する相手車両の有無を判定するよう構成することも可能である。
【００４７】
さらに、上述した実施例においては、中央管制局によって全ての車両を統括制御する運用システムに、本発明に関わる車両の走行制御装置を適用した例を示したが、個々の車両１０同士が相互に走行データを通信し合うことにより、全ての車両が統括制御される運用システムにおいても、本発明に関わる車両の走行制御装置を有効に適用し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉱山における走路の一例を示す概念図。
【図２】本発明に関わる車両の走行制御装置の一実施形態を示すブロック図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、走路における走行コースの設定態様を示す断面図および平面図。
【図４】走路における走行コースの設定態様を示す平面図。
【図５】単独走行コースを走行する車両を示す走路の断面図。
【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、走路上において車両同士が擦れ違う際の走行態様を示す概念図。
【図７】鉱山における走路の一例を示す概念図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、従来の走路における走行コースの設定態様を示す断面図および平面図。
【符号の説明】
１：採掘現場、
２：処理施設、
３：走路、
３ａ、３ｂ：車線、
１０：車両、
２０：走行制御装置、
２１：処理部、
２２：車両位置計測部、
２４：コースデータ記憶部、
２３：通信部、
２５：走行制御部、
２６：相手車両判定部（相手車両判定手段）、
２７：走行コース切換え部（走行コース切換え手段）、
３０：中央管制局、
１００：擦れ違い走行コース、
１１０：単独走行コース。

Claims (2)

1. 位置計測情報に基づいて自律誘導走行する車両を、隣接する往復の車線を備えた走路において擦れ違い走行させる、車両の走行制御装置であって、
   前記走路を走行する自車両に対して接近する相手車両の有無を判定する相手車両判定手段と、
   前記相手車両判定手段において自車両に接近する相手車両が有ると判定された場合、前記走路に設定された単独走行コースに沿って走行している車両を、前記走路の路肩寄りに走行させるべく、前記車両の走行コースを切換える走行コース切換え手段と、
   を備えて成ることを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記走行コース切換え手段は、自車が相手車両と擦れ違ったのち、自車の走行コースを前記単独走行コースに切換えることを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。

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