JP2016071563A - 運搬車両の停止位置算出装置およびそれを備えた運搬車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車止めの形状に応じて、運搬車両を車止め近くで停止させる。【解決手段】運搬車両に設けられた外界センサ（２３１）からの情報に基づいて、走行面上に設けられた車止め（４００）の形状を識別する車止め識別部（５２０）と、前記車止め識別部にて識別された前記車止めの形状に基づいて、前記運搬車両の目標停止位置（ＳＰ）を算出する目標停止位置算出部（５３０）と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、運搬車両の停止位置算出装置およびそれを備えた運搬車両に関する。

露天掘り鉱山等では、掘削された鉱石や土砂を搬送するためにダンプトラック等の運搬車両が走行している。運搬車両は、積込場において運搬物を荷台に積載し、積載した運搬物を放土場まで運んで放土（排出）する。放土場には、運搬車両が走行領域外へ移動することを規制するための車止め（ｂｕｎｄ）が配置されている。このとき、運搬車両を車止め近くで停止させてから車止めの外部に荷台の運搬物を放土する場合がある。

車両を車止め近くで停止させる技術として、例えば特許文献１が公知である。この特許文献１には、「車両の進行方向を撮像する撮像手段と、撮像された映像より俯瞰画像を作成する俯瞰変換手段と、俯瞰画像を表示する表示手段と、作成された俯瞰画像から車止めの位置を求める画像解析手段と、俯瞰画像におけるタイヤの位置を算出するタイヤ位置算出手段と、算出されたタイヤの位置と解析された車止めの位置とに対応させてタイヤ画像と車止め位置表示画像とを描画させた出力画像を作成する出力画像作成手段と、出力画像と俯瞰画像とを重畳させて表示手段に表示させる画像制御手段とを備える」という技術が開示されている（要約参照）。

特開２００７−９０９３９号公報

鉱山等の放土場にて運搬物を放土する際、運搬車両をできるだけ車止めに近づけて停止させるのが望ましい。ところが、車止めの形状は鉱山によって様々であり、運搬車両の停止位置を車止めの形状によって変更しなければならない場合がある。また、鉱山等では、運搬車両の動作により車止めの形状が変化する場合がある。そのため、車止めの形状の変化に伴って、運搬車両の停止位置を変更しなければならない場合がある。しかしながら、特許文献１には、車止めの形状に応じて車両を車止め近くで停止させることについては、何ら考慮されていない。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたもので、車止めの形状に応じて、運搬車両を車止め近くで停止させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る運搬車両の停止位置算出装置は、運搬車両に設けられた外界センサからの情報に基づいて、走行面上に設けられた車止めの形状を識別する車止め識別部と、前記車止め識別部にて識別された前記車止めの形状に基づいて、前記運搬車両の目標停止位置を算出する目標停止位置算出部と、を有している。

本発明によれば、車止めの形状に応じて、運搬車両を車止め近くで停止させることができる。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。

鉱山内の概略構成を示す図。 図１に示す放土場におけるダンプトラックの走行経路を示す図。 管制サーバ及びダンプトラックのハードウェア構成図であって、（ａ）は管制サーバ、（ｂ）はダンプトラックを示す。 管制サーバの主な機能を示す機能ブロック図。 管制サーバに記憶される経路データの一例を示す図であって、（ａ）は経路データを模式的に示し、（ｂ）は経路データのデータ構造例を示す。 ダンプトラックの全体構成を示す側面図。 ダンプトラックの内部構成を示すブロック図。 図７に示す停止位置算出装置のブロック図。 外界センサが車止めを検知する様子を示した図。 ダンプトラックが放土する様子を示す図。 ダンプトラックが車止めと接触した状態を示す図。 ダンプトラックが放土位置に停車したときのさらに別の一例を示す図。 第１実施形態に係る停止位置算出部の処理手順を示すフローチャート図。 車止めが土砂などを積み上げて形成された場合の一例を示す図。 図１５に示す車止めの場合における後輪と停車位置との関係を示す図。 車止めがコンクリート等で作成された構造物である場合の一例を示す図。 図１６に示す車止めの場合における後輪と停車位置との関係を示す図。 第２実施形態に係る停止位置算出部の処理手順を示すフローチャート図。

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。

「第一実施形態」
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る停止位置算出部を搭載した運搬車両としての鉱山用ダンプトラック（以下「ダンプ」と略記する）が走行する鉱山内の概略構成について説明する。図１は鉱山内の概略構成を示す図、図２は放土場におけるダンプの走行経路を示す図である。

図１に示すように、鉱山内では、積込場６１及び放土場６２を接続する走行経路６０が設けられる。積込場６１では土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０が掘削作業を行う。そして、ダンプ２０−１、２０−２は、積込場６１においてショベル１０から土砂や鉱石等の積荷を積込まれ、走行経路６０に沿って放土場６２に向かって自律走行する。ダンプ２０−１、２０−２は、放土場６２に到着すると積荷を放土する。以下の説明では、ダンプ２０−１、２０−２を区別しない場合は、ダンプ２０と記載する。

放土場６２では、図２に示すように、ダンプ２０は、走行経路６０上を自律走行し、切り返し地点ＫＢＰにおいて進行方向を前進から後退に切り替えて、地図情報に基づく目標位置ＴＰまで後退し、最終的には車止め（ｂｕｎｄ）４００が設けられた目標停止位置ＳＰまで移動して停止する。その後、ダンプ２０は放土作業を行い、空荷の状態で積込場６１に向けて走行する。目標位置ＴＰから目標停止位置ＳＰまでのダンプ２０の走行は、外界センサ２３１（図３等参照）からのセンサ情報に基づいて制御されている。この制御についての詳細は後述する。

ダンプ２０−１、２０−２は管制センタ３０に設置された管制サーバ３１に無線通信回線４０を介して通信接続される。そして、ダンプ２０−１、２０−２は管制サーバ３１からの管制制御に従って走行する。図１の符号３２は、管制サーバ３１に接続される無線アンテナであり、符号４１−１、４１−２、４１−３は無線移動局を示す。

ダンプ２０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、ＧＰＳの他、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯを用いてもよい。

管制サーバ３１は、すべてのダンプ２０−１、２０−２の走行位置や目標経路、鉱山の操業目標や操業効率などを考慮して、管制サーバ３１から見て、各ダンプ２０−１、２０−２に走行時に適用させたい車速（スカラー量）である管制要求車速を算出（決定）し、それを各ダンプ２０−１、２０−２に通知することができる。

次に図３を参照して、図１の管制サーバ３１及びダンプ２０の電気的構成について説明する。図３は、管制サーバ及びダンプ２０のハードウェア構成図であって、（ａ）は管制サーバ、（ｂ）はダンプを示す。

図３の（ａ）に示すように、管制サーバ３１は、ＣＰＵ３１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３１３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３１４、Ｉ／Ｆ３１５、バス３１８を含む。そして、ＣＰＵ３１１、ＲＡＭ３１２、ＲＯＭ３１３、ＨＤＤ３１４、及びＩ／Ｆ３１５がバス３１８を介して接続されて構成される。

更に、管制サーバ３１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）３１６、操作部３１７を備え、これらがＩ／Ｆ３１５に接続される。

ＣＰＵ３１１は演算部であり、管制サーバ３１全体の動作を制御する。

ＲＡＭ３１２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ３１１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。

ＲＯＭ３１３は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、本実施形態の特徴をなす自律走行制御プログラムが格納されている。

ＨＤＤ３１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。

ＬＣＤ３１６は、ユーザが鉱山内のダンプの走行状況を確認するための視覚的利用者インターフェースである。

操作部３１７は、キーボードやＬＣＤ３１６に積層されたタッチパネル（図示を省略）等、ユーザが管制サーバ３１に情報を入力するための利用者インターフェースである。

管制サーバ３１のＩ／Ｆ３１５には、無線通信回線４０に接続するためのサーバ側通信装置３４０が接続される。

一方、ダンプ２０は、図３の（ｂ）に示すように自律走行のための制御処理を行う走行制御装置２００と、走行制御装置２００からの制御指示に従ってダンプ２０を走行駆動するための走行駆動装置２１０と、ダンプ２０の自車両の予測位置を算出するための位置算出装置２２０と、ダンプ２０の周辺環境を認識するためのレーザセンサ等の外界センサ２３１と、車体傾斜や積載量などの車体情報の認識に用いるための車体センサ２３２と、無線通信回線４０に接続するためのダンプ側通信装置２４０と、を備える。

走行駆動装置２１０は、ダンプ２０に対して制動をかける制動装置２１１、ダンプ２０の操舵角を変更するための操舵モータ２１２、及びダンプ２０を走行させるための走行モータ２１３を含む。

位置算出装置２２０は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３からの測位電波を受信して自車両の予測位置を算出するＧＰＳ装置や、ＩＭＵである。

走行制御装置２００は、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、ＨＤＤ２０４、Ｉ／Ｆ２０５、及びバス２０８を含む。そして、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、ＨＤＤ２０４、及びＩ／Ｆ２０５がバス２０８を介して接続されて構成される。更に、走行駆動装置２１０、位置算出装置２２０、外界センサ２３１、車体センサ２３２、及びダンプ側通信装置２４０が、Ｉ／Ｆ２０５に接続される。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ２０３、３１３やＨＤＤ２０４、３１４若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納された自律走行制御プログラムがＲＡＭ２０２、３１２に読み出され、ＣＰＵ２０１、３１１の制御に従って動作することにより、自律走行制御プログラム（ソフトウェア）とハードウェアとが協働して、管制サーバ３１及び走行制御装置２００の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、本実施形態では、管制サーバ３１及び走行制御装置２００の構成をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより説明したが、特にダンプ２０は、ダンプ側で実行される自律走行制御プログラムの機能を実現する論理回路を用いて構成してもよい。

次に図４乃至図５を参照して、管制サーバ３１の機能構成について説明する。図４は、管制サーバの主な機能を示す機能ブロック図である。図５は、管制サーバに記憶される経路データの一例を示す図であって、（ａ）は経路データを模式的に示し、（ｂ）は経路データのデータ構造例を示す。

図４に示すように、管制サーバ３１は、走行許可区間設定部３１１ａ、管制要求車速決定部３１１ｂ、サーバ側通信制御部３１１ｃ、経路データ記憶部３１４ａ、及び運行管理情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１４ｂを備える。走行許可区間設定部３１１ａ、管制要求車速決定部３１１ｂ、及びサーバ側通信制御部３１１ｃは、管制サーバ３１で実行される自律走行制御プログラムにより構成される。

経路データ記憶部３１４ａは、ＨＤＤ３１４など固定的に記憶する記憶装置を用いて構成される。図５の（ａ）に示すように、経路データは、走行経路６０上の各地点（以下「ノード」という）２２の位置情報と、各ノードを連結するリンク２１とにより定義される。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識別情報（以下「ノードＩＤ」という）が付与される。

各リンクは進行方向（図５の（ａ）における矢印Ａ方向）を持ち、先端ノードと終端ノードとが定義されている。そして図５の（ｂ）に示すように、経路データは各リンクを固有に識別する識別情報であるリンクＩＤ（例えば２１Ａ）と、そのリンクの先端ノードＩ
Ｄの座標値（Ｘ_２２Ａ，Ｙ_２２Ａ）および終端ノードＩＤの座標値（Ｘ_２２Ｂ，Ｙ_２２Ｂ）、そのリンクを走行する際の経路要求車速Ｖ_２１Ａ、道幅Ｗ_２１Ａ、勾配Ｓ_２１Ａ、曲率Ｃ_２１Ａのデータとを関連付けている。

経路要求車速は、その経路の勾配、曲率、道幅などの道路仕様などから決定される。この経路要求車速は、ダンプ２０が実際に走行する際の目標車速の候補となる。

運行管理情報ＤＢ３１４ｂは、走行経路６０を走行している各ダンプの位置を示す運行管理情報を格納する。

走行許可区間設定部３１１ａは、各ダンプ２０から送信される走行許可要求情報に応じて、当該ダンプ２０に対して次の走行許可区間を設定する。具体的には、運行管理情報ＤＢ３１４ｂの運行管理情報を参照して当該ダンプ２０の前方を走行している他のダンプの位置を取得する。次に、経路データ記憶部３１４ａの経路データを参照し、走行経路６０上におけるダンプ２０の前方を走行する他のダンプの現在位置から、少なくとも制動をかけて停止するために必要な距離（停止可能距離）後方の地点に、新たに設定する走行許可区間の前方境界地点を設ける。更に、当該ダンプ２０の現在位置よりも停止可能距離分離れた位置に後方境界地点を設定する。そして、前方境界地点及び後方境界地点の間を、走行許可要求を出したダンプ２０に対して付与する新たな走行許可区間として設定する。

管制要求車速決定部３１１ｂは、管制要求車速を決定する。具体的には、管制要求車速決定部３１１ｂは、経路データ記憶部３１４ａから経路データを読み出して、運行管理情報Ｄ３１４ｂに記憶された運行情報を参照し、ダンプ２０に対して設定された新たな走行許可区間に含まれるリンクに対応付けられている経路要求車速と、ダンプ２０の前方車両との距離、交通混雑の状態とを考慮して、管制要求車速を決定する。通常、最大管制要求車速は、経路データにおいてリンクに対応づけられている車速であり、交通渋滞の場合はそれよりも遅い車速が管制要求車速として決定される。管制要求車速は、走行許可区間設定部３１１ａに出力される。

走行許可区間設定部３１１ａは、設定した新たな走行許可区間の前方境界点、後方境界点、及び管制要求車速を示す走行許可応答情報を生成し、サーバ通信制御部３１１ｃに出力する。

サーバ通信制御部３１１ｃは、各ダンプ２０の走行許可要求情報の受信、及びその要求に応じて生成された走行許可応答情報を送信する制御を行う。

次に、ダンプ２０の全体構成及びダンプ２０の自律走行に係る機能構成について説明する。図６はダンプ２０の全体構成を示す側面図、図７はダンプ２０の機能構成を示すブロック図である。

図６に示すように、ダンプ２０は、車体フレーム８４０の前方及び後方に取り付けられた前輪８１０及び後輪８２０と、車体フレーム８４０上に支持軸８６０を介して回動可能に支持された荷台８３０と、伸縮することで支持軸８６０を中心に荷台８３０を回動させるホイストシリンダ８５０と、ダンプ２０が移動する際に車止め４００（図９参照）を検知する外界センサ２３１と、ダンプ２０の走行を制御する走行制御装置２００と、を備える。

車体フレーム８４０には、駆動系や運転席等の主要構成要素が搭載されており、前輪８１０及び後輪８２０によって車両が走行面上を自由に走行可能な構成となっている。ホイストシリンダ８５０を伸長させると、荷台８３０は支持軸８６０を中心に回動しながら前
端を上昇させて傾斜角度を増していくように動作し、荷台８３０の上に積載した積荷（運搬物）８７０を荷台８３０の後端から排出することが可能となっている（図１０参照）。また、支持軸８６０には、車体フレーム８４０に対する荷台８３０の傾斜角度を検出する角度検出手段として、支持軸８６０の回転角を測定するポテンショメータ（ロータリーポテンショメータ）８６５が設置されている。符号８７５は、後輪８２０の後輪軸である。なお、図３（ｂ）に示す走行駆動装置２１０、位置算出装置２２０、車体センサ２３２、ダンプ側通信装置２４０は、図６において図示していない。

走行制御装置２００は、図７に示すように、走行する経路とそれに付随する情報を記録した経路データ記憶部２０４ａと、経路データ記憶部２０４ａから適切なデータを抽出する経路データ抽出部２０１ｃと、ダンプ２０の停止位置を算出する停止位置算出部（停止位置算出装置）５１０と、走行車速や操舵角、積載重量などの車体状態を認識する車体情報演算部２０１ｅと、自車の目標車速、目標経路などを決定し目標経路に追従するために必要な指令情報を出力する行動指令部２０１ｆと、目標車速で目標経路に沿って移動するために必要な駆動、制動、操舵の制御量を決定する目標経路追従部２０１ｇと、現在走行中の走行許可区間の終端地点（前方境界点）に近づくと、次に走行する新たな走行許可区間の設定要求を行う走行許可要求部２０１ｈと、管制サーバ３１との無線通信制御を行うダンプ側通信制御部２０１ｉと、を備える。

経路データ記憶部２０４ａは、ダンプ２０が走行すべき経路を、両端にノードと呼ばれる点を備えたリンクの集合体として表現した経路データを記録する。また、リンクを指定すると、そのリンクに紐付けられたデータを抽出することができるよう、リンクＩＤとそれに付帯する付帯情報とが関連付けて構成されている。

経路データ抽出部２０１ｃは、位置算出装置２２０にて算出された位置情報に基づき、その位置近傍の経路データを抽出する。経路データ抽出部２０１ｃは、抽出した経路データを行動指令部２０１ｆに出力する。

停止位置算出部５１０は、詳しくは後述するが、レーザセンサなどの外界センサ２３１からの出力を基に、特にダンプ２０の進行方向前方に位置する障害物（例えば前方車両、車止め４００など）の有無や形状を識別すると共に、その障害物が車止め４００の場合には、車止め４００の近辺に停車するための目標停止位置を算出する。そして、その算出結果を行動指令部２０１ｆに出力する。なお、外界センサ２３１は、レーザセンサのほかに、ミリ波センサやステレオカメラなどを用いても良い。

車体情報演算部２０１ｅは、各種車体センサ２３２からの出力に基づいて、操舵角、走行車速、積載重量など、ダンプ２０の車体状態を示す値を演算する。例えば車体情報演算部２０１ｅは、操舵軸に取り付けられた回転角センサからの出力を基に操舵角を演算する。また車体情報演算部２０１ｅは、前輪８１０や後輪８２０の回転数を計測する車輪回転数センサからの出力された回転数及びタイヤ仕様を基に走行車速を演算する。

更に車体情報演算部２０１ｅは、各車輪に設置されたサスペンションの圧力を計測できる圧力センサからの出力を基に積載重量を演算する。行動指令部２０１ｆは検出結果に応じて、例えば空荷の場合は積荷よりも制動をかける際のタイミングを速くするなど、車体情報に応じた走行制御を行う。

目標経路追従部２０１ｇは、行動指令部２０１ｆが定めた目標車速に従って、目標経路に沿ってダンプ２０を走行させるための制御を行うもので、目標車速を実現するための走行モータトルク指令を生成する目標トルク生成部５０１と、目標経路を実現するように操舵角指令を生成する目標操舵角生成部５０２と、を含む。

目標トルク生成部５０１は、行動指令部２０１ｆから目標車速を取得し、目標車速と現在の車速値との差をフィードバックし、その差を小さくするような目標走行トルクを生成する。目標操舵角生成部５０２は、ダンプ側通信制御部２０１ｉから走行許可応答情報及び目標経路（走行許可区間）の位置情報を取得し、ダンプ２０が目標経路を逸脱しないように目標操舵角を生成する。

なお、目標経路追従部２０１ｇは、ダンプ２０の放土時にダンプ２０を車止め４００近辺の目標停止位置ＳＰまで移動させる際に、行動指令部２０１ｆからの指示に従い、走行駆動装置２１０の制御を行う機能も有している。

走行許可要求部２０１ｈは、位置算出装置２２０から得られる自車両の位置情報と経路データ記憶部２０４ａから読み出した経路データとを照合し、次の走行許可区間の設定を要求する走行許可要求情報を送信する地点（走行許可要求地点）に自車両が到達したかを判定し、到達した場合にはダンプ側通信制御部２０１ｉに対して走行許可要求情報を送信する。

ダンプ側通信制御部２０１ｉは、管制サーバ３１に対し、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とともに、管制サーバ３１から、走行許可応答情報（管制要求車速情報を含む）を受信する制御を行う。

次に、停止位置算出部５１０の詳細について説明する。図８は、停止位置算出部５１０の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、停止位置算出部５１０は、外界センサ２３１からの情報に基づいて、走行面上の障害物（前方車両や車止め４００等）を識別する障害物識別部（車止め識別部）５２０と、ダンプ２０の目標停止位置ＳＰを算出する目標停止位置算出部５３０と、を有する。

障害物識別部５２０は、ダンプ２０の走行面を検知するための走行面検知部５２１、車止め４００の壁面４００ａの角度が変化する位置を検知するための車止め角度変化位置検知部５２２と、車止め４００の壁面４００ａの角度を検知するための車止め角度検知部（車止め角度算出部）５２３と、車止め４００の立下り位置を検出するための車止め立下り位置検知部５２４と、を含む。

図９は外界センサが車止め４００を検知する様子を示した図である。図９に示すように、外界センサ２３１は、例えば、レーザセンサが用いられ、そのセンサの計測範囲内の複数点の距離が計測できるように構成されている。より具体的には、図９は、外界センサ２３１の計測範囲が２次元であり、ダンプ２０の下方を前方から後方のエリアを計測範囲とするセンサを用いる様子が示されている。

走行面検知部５２１は、ダンプ２０が走行している面の計測点列を用いて走行面６０１を決定する。より詳細には、走行面検知部５２１は、所定のエリア、たとえば前輪８１０と後輪８２０の間など、の計測点列を用いてそれらの近似直線を演算する等で走行面６０１を求める。

車止め角度変化位置検知部５２２は、計測点列が走行面６０１から変化する第１の車止め角度変化位置４０１を算出する。なお、変化が複数検知される場合には、車止め角度変化位置検知部５２２は、ｎ番目まで車止め角度変化位置を算出する。

車止め角度検知部５２３は、車止め角度変化位置検知部５２２が検知した角度変化位置４０１における、走行面６０１の直線と角度変化後の直線６０２（壁面４００ａ）との成
す角度θ（図１１参照、以下、この角度を「立ち上がり角度」という。）を算出する。

車止め立下り位置検知部５２４は、計測点列の変化から、車止め頂点を検知し、さらにその後計測点列が鉛直方向下方向に変化した位置を検知し、その位置を車止め立下り位置４０２として検知する。また、計測点が鉛直下方に変化しない場合は、車止め立下り位置検知部５２４は、車止め頂上の計測点列の最も後方の位置を車止め立下り位置４０２として検知する。

目標停止位置算出部５３０は、走行面検知部５２１、車止め角度変化検知部５２２、車止め角度検知部５２３、及び車止め立下り位置検知部５２４からの出力値を基にダンプ２０の目標停止位置ＳＰを決定する。ここで、目標停止位置ＳＰは、外界センサ２３１からの水平方向の距離として定義される。つまり、外界センサ２３１から車止め４００までの水平方向の距離がＳＰとなった時点でダンプ２０が停車することで、このダンプ２０の停車位置が放土に適切な位置となるように構成されている（図１１等参照）。

図１０にダンプ２０が放土する様子を示す。ダンプ２０が積荷８７０を崖下に放土する場合、ダンプ２０は後進で車止め４００まで接近して停車する。その状態で、ダンプ２０はホイストシリンダ８５０を制御することで荷台８３０を傾けて、荷台８３０に積んだ積荷８７０を後方に放土する。なお、図１０において、Ｄｓは、外界センサ２３１と後輪軸８７５の中心との間の水平方向の距離、Ｄｏは、後輪軸８７５の中心と車止め立下り位置４０２との間の水平方向の距離である。

図１１は、ダンプ２０が車止め４００と接触した状態を示している。図１１に示すように、車止め４００の立ち上がり角度θが十分に大きい時、ダンプ２０は車止め４００を乗り越えることはできない。したがって、図１１に示すように、ダンプ２０は、車止め４００に後輪８２０が接触する位置で停車することが望ましい。このとき、車止め角度検知部５２３によって求められる角度θと後輪タイヤの半径Ｒを基に幾何的な演算を行うことで、目標停止位置ＳＰを求めることができる。

即ち、目標停止位置ＳＰが第１の車止め角度変化位置４０１からＲ＊ｔａｎ（θ／２）だけ離れた位置に後輪軸８７５の中心を持ってくることで後輪８２０が車止め４００にちょうど接触する位置となる。したがって、目標停止位置算出部５３０は、Ｄｓ＋Ｒ＊ｔａｎ（θ／２）で算出される距離だけ第１の車止め角度変化位置４０１から離れた位置を目標停止位置ＳＰとして決定する。なお、後輪タイヤの半径Ｒの代わりに直径Ｄを用いて算出しても良い。

また、図１２にダンプ２０が放土位置に停車したときのさらに別の一例を示す。図１２の例では、車止め４００は２段階以上の角度変化がある。具体的には、第１の車止め角度変化位置４０１における角度変化はダンプ２０が乗り越えられるほど小さく、第２の車止め角度変化位置４０２における角度変化はダンプ２０が乗り越えられないほど大きい。

この例では、走行制御装置２００は、車止め角度検知部５２３が検知した第１の車止め角度（θ１）からダンプ２０は乗り越え可能と判断し、後進を継続する。このとき、ダンプ２０が備えるＩＭＵ（慣性航法装置）などの姿勢を検知する車体センサ２３２によりピッチ角θｐが検知可能である。目標停止位置算出部５３０は、このピッチ角θｐを用いて荷台８３０が車止め立下り位置４０２を超える位置であるＤｏおよびＤｓを補正したＤｓ＊ｃｏｓ（θｐ）＋Ｄｏ＊ｃｏｓ（θｐ）となる位置に後輪軸８７５の中心が来る位置を目標停止位置ＳＰとする。乗り越えられない角度の車止め４００が検知されれば、上記と同様に、その車止め４００に後輪８２０が接触する位置を目標停止位置ＳＰとする。

次に、停止位置算出部５１０による目標停止位置の算出手順について図１３を用いて説明する。図１３は、停止位置算出部５１０の処理手順を示すフローチャートである。

＜Ｓ６０１＞
走行面検知部５２１は、外界センサ２３１で検知された計測点列に基づき、走行面６０１を演算する。

＜Ｓ６０２＞
車止め角度変化位置検知部５２２は、外界センサ２３１にて検知された計測点列に基づき、車止め角度変化位置４０１を演算する。また、車止め角度検知部５２３は、外界センサ２３１にて検知された計測点列に基づき、車止め４００の立ち上がり角度θを演算する。このとき、車止め角度変化位置及び立ち上がり角度の組み合わせが複数ある場合はすべて演算する。

＜Ｓ６０３＞
車止め立下り位置検知部５２４は、外界センサ２３１にて検知された計測点列に基づき車止め立下り位置４０２を算出する。

＜Ｓ６０４＞
目標停止位置算出部５３０は、第ｎ番目の車止め角度変化位置における立ち上がり角度（車止め角度）が閾値以上であるかを判断する。なお、ここでの閾値は、ダンプ２０が車止め４００を乗り越えられない程度の角度値に設定されている。閾値以上である場合は、当該車止め角度を乗り上げることができないと判断し、ステップ６０５に進む。閾値以下の場合は、ステップ６０４に戻る。このとき対象とする車止め角度変化位置４０１および車止めの立ち上がり角度を次のもの（第ｎ＋１番目）に変更する。

＜Ｓ６０５＞
目標停止位置算出部５３０は、Ｄｓ＋Ｒ＊ｔａｎ（θ／２）で算出される距離だけ車止め角度変化位置４０１から離れた位置を目標停止位置ＳＰに決定する（図１１参照）。

このように、第１実施形態によれば、車止め４００の形状を識別して、ダンプ２０を車止め４００の形状に応じて適切な位置に停止させることができる。より詳細には、車止め４００の形状が、ダンプ２０を乗り越えることのできない形状であると認識した場合に、車止め４００の壁面４００ａの傾斜角度から幾何学的に目標停止位置ＳＰを算出し、その目標停止位置ＳＰにダンプ２０を停止すれば、結果的に、後輪８２０が車止め４００の壁面４００ａに接触するかしないかといった近接した状態となる。よって、放土作業にとって望ましい位置にダンプ２０を停止することができる。しかも、車止め４００の形状を考慮して停止位置を求めることができるため、車止め４００の形状が変化した場合であっても、好適な位置にダンプ２０を停止させるよう制御することができる。

「第２実施形態」
次に、第２実施形態に係る停止位置算出部１５１０を搭載したダンプ１０２０について説明する。なお、第２実施形態では、目標停止位置算出部１５３０が行う目標停止位置ＳＰの演算方法が異なる点以外は第１実施形態と同じである。よって、この相違点を中心に説明する。

まず、図１４の例について説明する。図１４ではダンプ１０２０が放土のために車止め４００に接近している状態を示しており、図中Ｒは後輪８２０の半径、Ｄｓは外界センサ２３１から後輪軸８７５の中心までの水平距離である。また、外界センサ２３１により検知された車止めの角度変化位置４０１までの計測距離をＬ１とする。図のように車止め４
００が土砂などを積み上げて形成された場合、土砂が崩れず安定して形を保てる安息角と呼ばれる角度によりおおよそ規定されるため、車止め４００の法面の立ち上がりは材質の土砂の性質にもよるが比較的緩やかになることが多く、一般的には４０度より小さくなることが多い。

このような場合には、後輪８２０は車止め４００の角度変化位置４０１近くまで寄せて停車することが可能である。図１５で示すように後輪８２０はタイヤのゴムが撓むことで自重を支えることからＬｃなる接地長を持っており、後輪８２０を車止め４００に一杯まで接近させるには、同図から分るように後輪軸８７５を車止めの角度変化位置４０１のＬｃ／２だけ手前になる位置を目標として設定するのが妥当である。すなわち、図１４のＬ１＝Ｄｓ＋Ｌｃ／２になる位置を目標停止位置ＳＰとして設定することが望ましい。よって、第２実施形態に係る停止位置算出部１５１０の目標停止位置算出部１５３０は、Ｌ１だけ角度変化位置４０１から離れた位置を目標停止位置ＳＰに決定する。ここで、Ｌｃはタイヤの種類と空気圧、軸重で決まる値であるが、ダンプ１０２０の車種毎に車両総重量による関数、もしくはより簡単には車種による定数にしても良い。

一方、図１６の例では、車止め４００がコンクリートなどで作成されており、地面に垂直に設けられている。すなわち、図１７に示すように後輪８２０が最初に車止め４００に接触する部分は後輪８２０が最も後ろに張り出した部分、すなわち後輪軸８７５の高さの部分であり、その後輪軸８７５からの張り出し量は後輪８２０の半径であるＲである。すなわち、外界センサ２３１から後輪軸８７５の高さにおける車止めの位置４０３までの計測距離Ｌ２とすれば、図１６のＬ２がＤｓ＋Ｒに等しくなる位置を目標停止位置ＳＰとして設定することが望ましい。

このように車止め４００の形状によって停止目標となる距離も変化するが、前記の図１４の例と図１６の例のどちらに該当するかを判定するためには、車止めの角度変化位置４０１よりも後輪８２０の後端が張り出すことができるかどうかを判定すれば良い。しかるに後輪８２０が最も後ろに張り出した部分である後輪軸８７５の高さにおける車止め４００の位置４０３が重要であり、図１４または図１６における外界センサ２３１から後輪軸８７５の高さにおける車止めの位置４０３までの計測距離Ｌ２を、外界センサ２３１から車止めの角度変化位置４０１までの計測距離Ｌ１と比較することで判定が可能である。

具体的には後輪８２０の接地面の後端か後輪軸８７５の高さにおける後輪８２０の後端かのうち先に接触する側の距離を停止目標とする。すなわち外界センサ２３１で計測されるＬ１がＤｓ＋Ｌｃ／２に達するか、Ｌ２がＤｓ＋Ｒに達するかの何れか早い方を以て停止することで目的が達せられる。ここで示す判定部分を含んだ停止目標位置ＳＰの算出の手順を図１８に示す。

＜Ｓ１３０１＞
走行面検知部５２１は、外界センサ２３１で検知された計測点列から走行面６０１を演算する。

＜Ｓ１３０２＞
車止め角度変化位置検知部５２２は、外界センサ２３１にて検知された計測点列に基づき、車止め角度変化位置４０１を演算する。この車止め角度変化位置４０１から、目標停止位置算出部１５３０は、距離Ｌ１を求める。

＜Ｓ１３０３＞
車止め角度検知部５２３は、外界センサ２３１にて検知された計測点列に基づき、車止め４００の立ち上がり角度θを演算する。目標停止位置算出部１５３０は、立ち上がり角
度θとタイヤ半径Ｒとから、外界センサ２３１からタイヤの半径Ｒの高さにある位置４０３までの距離Ｌ２を求める。

＜Ｓ１３０４＞
目標停止位置算出部１５３０は、もしＬ１−Ｌｃ／２＜Ｌ２−Ｒが真ならばＳ１３０５を、偽ならばＳ１３０６を実行する。

＜Ｓ１３０５＞
後退距離ＬＢ＝Ｌ１−（Ｄｓ＋Ｌｃ／２）

＜Ｓ１３０６＞
後退距離ＬＢ＝Ｌ２−（Ｄｓ＋Ｒ）

＜Ｓ１３０７＞
目標停止位置算出部１５３０は、後退距離ＬＢに基づき目標停止位置ＳＰを決定する。

このように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、車止め４００の形状を識別して、ダンプ１０２０を車止め４００の形状に応じて適切な位置に停止させることができる。よって、放土作業にとって望ましい位置にダンプ１０２０を停止することができる。しかも、車止め４００の形状が変化した場合においても、同様に適した放土位置までダンプ１０２０を移動させることができる。

なお、本発明は、ダンプ以外の運搬車両、例えば、ホイールローダ等にも適用することができる。

２０，１０２０ ダンプ（運搬車両）
２３１ 外界センサ
４００ 車止め
４００ａ 車止めの壁面
４０１ 車止め立ち上がり角度変化位置
４０２ 車止め立下り位置
５１０ 停止位置算出部（停止位置算出装置）
５２０ 障害物識別部（車止め識別部）
５２１ 走行面検知部
５２２ 車止め角度変化位置検知部
５２３ 車止め角度検知部（車止め角度算出部）
５２４ 車止め立下り位置検知部
５３０ 目標停止位置算出部
６０１ 走行面
８１０ 前輪
８２０ 後輪
８７５ 後輪軸
ＳＰ 目標停止位置

Claims (6)

1. 運搬車両に設けられた外界センサからの情報に基づいて、走行面上に設けられた車止めの形状を識別する車止め識別部と、
   前記車止め識別部にて識別された前記車止めの形状に基づいて、前記運搬車両の目標停止位置を算出する目標停止位置算出部と、を有する運搬車両の停止位置算出装置。
2. 請求項１において、
   前記車止め識別部は、前記車止めの壁面のうち前記運搬車両と対面する側の壁面が前記走行面となす角度θを算出する車止め角度算出部を有し、
   前記目標停止位置算出部は、前記角度θ及び前記運搬車両のタイヤの半径Ｒに基づき、前記運搬車両の目標停止位置を算出することを特徴とする運搬車両の停止位置算出装置。
3. 請求項２において、
   前記目標停止位置算出部は、前記外界センサと前記運搬車両の後輪軸の中心との間の水平距離をＤｓとしたときに、Ｄｓ＋Ｒ＊ｔａｎ（θ／２）で求められる距離だけ前記車止めから離れた位置を、前記運搬車両の目標停止位置として決定することを特徴とする運搬車両の停止位置算出装置。
4. 請求項１において、
   前記目標停止位置算出部は、前記外界センサと前記運搬車両の後輪軸の中心との間の水平距離をＤｓ、前記運搬車両のタイヤの前記走行面との接地長をＬｃとしたときに、Ｄｓ＋Ｌｃ／２で求められる距離だけ前記車止めから離れた位置を、前記運搬車両の目標停止位置として決定することを特徴とする運搬車両の停止位置算出装置。
5. 請求項１において、
   前記車止めの壁面のうち前記運搬車両と対面する側の壁面が前記走行面に対して略垂直に設けられている場合には、前記目標停止位置算出部は、前記外界センサと前記運搬車両の後輪軸の中心との間の水平距離Ｄｓに前記タイヤの半径Ｒを加算して求められる目標停止距離だけ前記車止めから離れた位置を、前記運搬車両の目標停止位置として決定することを特徴とする運搬車両の停止位置算出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの運搬車両の停止位置算出装置を備えた運搬車両。