JP2018018256A - 管制サーバ、車両走行制御システム、及び車両走行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダンプトラックの切返し地点を確保しつつ、放土場を効率的に利用できる技術を提供する。【解決手段】放土場内における入口に対向する領域に一辺の長さがダンプトラックの車両長及び最小旋回半径の和以上の長さを有する矩形状の最終放土領域を、最終放土領域外となる領域に拡張放土領域を設定する放土領域設定部と、拡張放土領域内に目標放土位置を設定する残領域がある場合は拡張放土領域内に目標放土位置及び最終放土領域と拡張放土領域との境界に位置する境界辺に対して直交する方向に拡張放土方向を設定し、残領域が無い場合は最終放土領域内に目標放土位置及びを設定すると共に、境界辺に対して平行となる方向に最終放土方向を設定する放土位置方向設定部と、放土場の入口から切返し地点を経由し目標放土位置に到達する往路走行経路及び目標放土位置から拡張放土方向と平行な区間を経て放土場の出口に向かう復路走行経路を生成する走行経路生成部とを備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、管制サーバ、車両走行制御システム、及び車両走行制御方法に関し、特に放土場を効率的に利用できるようにダンプトラックの走行制御を行う技術に関する。

鉱山にはダンプトラックが放土を行う放土場がある。放土にはいくつかの方法があるが、特にパドックダンピングと呼ばれる放土方法では、ダンプトラックは平坦な地表面に土砂などの積載物を放土する。この放土技術に関して、特許文献１は「領域データ入力手段に入力された目標領域の位置データ（境界線の位置データ）に基づいて、当該目標領域内部の複数の目標点の位置データが生成される。そして生成された複数の目標点の位置データが順次与えられることにより車両が目標領域内部の複数の目標点へ順次誘導走行される（要約抜粋）」、また明細書段落００８１には「基準排土方向とは、車両が後進して排土作業を行う際に後進する方向の基準となる方向のことである。基準排土方向は排土領域の形状を考慮して排土領域の長手方向に平行に定められる（図３参照）。また基準排土方向は排土領域の境界線および入口点、出口点の位置データから計算によって求めてもよい」と開示されている。

米国特許第６５０２０１６号明細書

特許文献１では、基準排土方向の決定に際し、ダンプトラックが進行方向を切り返す位置については考慮されていない。そのため、切り返し位置が他の放土位置との干渉することを防ぐため、放土位置の近くに設定できず、放土地点に向かって後退距離が長くなりかねないという懸念がある。更に、パドックダンピングを実施していく過程で、放土領域の出入り口近傍に近づくにつれて、放土方向が放土領域の長手方向と平行に設定されている場合には放土ができなくなるという状況も生じるという課題がある。

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、ダンプトラックの切返し地点を確保しつつ、放土場を効率的に利用できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、鉱山の放土場内で放土作業を行うダンプトラックと無線通信接続され、今回の放土作業が行われる目標放土位置に前記ダンプトラックを誘導する管制サーバであって、前記放土場の境界の位置、前記放土場の入口の位置、及び前記放土場の出口の位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径を含む車両情報を記憶する車両情報記憶部と、前記地図情報及び前記車両情報に基づいて、前記放土場内における前記入口に対向する領域に一辺の長さが前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径の和以上の長さを有する矩形状の最終放土領域を設定すると共に、前記放土場内にありかつ前記最終放土領域外となる領域に拡張放土領域を設定する放土領域設定部と、前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域がある場合は前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する共に、前記最終放土領域の辺のうち前記拡張放土領域との境界に位置する境界辺に対して直交する方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う拡張放土方向を設定し、前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域が無い場合は前記最終放土領域内に前記目標放土位置を設定すると共に、前記境界辺に対して平行となる方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う最終放土方向を設定する放土位置方向設定部と、
前記拡張放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記放土場の入口から、前記目標放土位置に向かって後退して接近する方向に前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を経由し、前記目標放土位置に到達する往路走行経路及び前記目標放土位置から前記拡張放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を生成し、前記最終放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記放土場の入口から、前記最終放土領域内に前記切返し地点を設定し、その切返し地点を経由して前記目標放土位置に到達する往路走行経路及び前記目標放土位置から前記最終放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成する走行経路生成部と、前記往路走行経路及び前記復路走行経路を示す経路情報を前記ダンプトラックに送信する通信制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ダンプトラックの切返し地点を確保しつつ、放土場を効率的に利用できる技術を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成、効果は以下の実施形態において明らかにされる。

車両走行制御システムの概略構成を示す図 ダンプトラックの外観を示す図 ダンプトラックのハードウェア構成を示すブロック図 管制サーバのハードウェア構成を示すブロック図 車両走行制御システムの機能構成を示すブロック図 車両情報の一例を示す図 放土場内の車両走行制御方法の流れを示すフローチャート 放土場の境界線を示す図 放土場の境界線の地図情報を示す図 放土場内の放土位置の分布例を示す図 拡張放土領域及び最終放土領域の設定例を示す図 拡張放土方向を示す図 最終放土方向を示す図 走行経路生成処理の流れを示すフローチャート 切返し地点の決定処理を示す図 拡張放土領域内に生成された走行経路を示す図 拡張放土領域のうち最終放土領域に近い目標放土位置に対して生成された走行経路を示す図 最終放土領域内に生成された走行経路を示す図 複数の拡張放土領域を設定した例を示す図 第三実施形態に係る放土位置の設定処理の流れを示すフローチャート 放土限界線から最終放土領域（境界辺）までの距離が距離閾値以上の場合を示す図 放土限界線から最終放土領域（境界辺）までの距離が距離閾値未満の場合を示す図

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。以下本発明の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＞
第一実施形態は、パドックダンピングの進行状況に応じて、放土方向を適切に切替えて、走行経路を生成する例である。パドックダンピングでは、放土場に対して放土位置（作業点）を複数個設定され、その各々の放土位置に対して走行経路が生成される。以下に第一実施形態に係る車両走行制御システム１について図面を参照して説明する。図１は、車両走行制御システム１の概略構成を示す図である。図１に示すように車両走行制御システム１は、鉱物や表土を掘削してダンプトラック２０−１、２０−２に積込む積込機械１０と、ダンプトラック２０−１、２０−２の運行を管理する管制サーバ３１と、を含み、管制サーバ３１に積込機械１０及びダンプトラック２０−１、２０−２の其々が無線通信回線４０を介して接続される。積込機械１０の一例としてショベルやホイールローダでもよい。また以下では、ダンプトラック２０−１、２０−２は管制サーバ３１からの管制情報に従って自律走行するダンプトラックとして説明するが、ダンプトラックの台数は２台に限らない。さらにダンプトラック２０−１、２０−２は、同車格すなわち車体の大きさや積荷の最大積載量が同じ車両を用いてもよいし、異なる車格であってもよい。以下の説明において、ダンプトラック２０−１、２０−２の区別を行う必要がない場合は、ダンプトラック２０と記載することがある。

鉱山は、積込機械１０が掘削作業及び積込作業を行う積込場６１と、ダンプトラック２０が積荷を下す放土場６２と、積込場６１及び放土場６２を連結し、ダンプトラック２０が走行する搬送路６０とが配置される。本実施形態では、放土場６２においてパドックダンピングと呼ばれる放土方法が採用される。

次に図２から図６を参照して、ダンプトラック及び管制サーバの構成について説明する。図２はダンプトラック２０の外観を示す図である。図３は、ダンプトラック２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図４は、管制サーバ３１のハードウェア構成を示すブロック図である。図５は、車両走行制御システムの機能構成を示すブロック図である。図６は、車両情報の一例を示す図である。

図２に示すように、ダンプトラック２０は、車体２０１上に積荷を運ぶボディ（荷台）２０２が搭載される。ボディ２０２は積込作業中及び走行中は実線の位置にあり、放土作業中はホイストシリンダ２０３が伸張して二点鎖線で示す状態まで起床する。これにより、ボディ２０２に積込まれた土砂が放土される。

更にダンプトラック２０の車体２０１には、前後の車軸上に車体２０１を支えるための複数のサスペンションが備えられており、ボディ２０２やボディ２０２に搭載された土砂を含んだ車体２０１の荷重が各サスペンションにかかる。各サスペンションには、サスペンションのシリンダ内圧力を計るためにシリンダ圧カセンサ（以下「圧力センサ」と略記する）が取り付けられている。図２では説明の便宜のため左前サスペンション２０４ａ及び圧力センサ２０６ａと、左後ろサスペンション２０４ｂ及び圧力センサ２０６ｂとを図示しているが、右前サスペンション、右後ろサスペンションもあり、合計４個のサスペンションで支持されている。そして、各サスペンションに圧力センサが備えられるので、ダンプトラック２０は合計４つの圧力センサを備える。

図３に示すように、ダンプトラック２０は図２の構成に加え、ボディ２０２の着座状態を検出するボディ着座スイッチ２０５、車体２０１の前後方向の傾斜角を測定する傾斜角センサ２０７、車輪の回転数を基に車体速度を検出する車体速度検出器２０８、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）などの自車両位置を算出する位置算出装置２０９、ボディ２０２の起伏指示信号を入力するホイスト操作レバー（又はホイスト操作スイッチ）２１０、４つの圧力センサの出力値の合計を基にボディ２０２の荷重を計測する荷重計測装置２２０、ダンプトラック２０の車体制御を行う車両制御装置２３０、及び無線通信回線４０に接続する車両側通信装置２４０を備える。

車両制御装置２３０は、演算を行うＣＰＵ２３１と、各種処理（プログラム）を保存するＲＯＭ２３２と、変数値や荷重計測の結果である荷重データを保存するＲＡＭ２３３と、記憶装置としてのＨＤＤ２３４と、センサ入力や通信を行う入力インターフェース２３５（図３では入力Ｉ／Ｆと記載）と、ＣＰＵ２３１の演算結果を車両側通信装置２４０へ出力する出力インターフェース（図２では出力Ｉ／Ｆと記載）２３６と、これら各構成要素を接続するバス２３７とを備える。車両制御装置２３０のハードウェア構成は上記に限らず、一つの集積回路により構成されてもよい。

また図４に示すように、管制サーバ３１は、サーバ側制御装置３１０に入力装置３２１、表示装置３２２、及びサーバ側通信装置３２３が接続されて構成される。サーバ側制御装置３１０は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ＨＤＤ３０４、入力Ｉ／Ｆ３０５、出力Ｉ／Ｆ３０６、及びバス３０７を備えて構成されてもよいし、集積回路により構成されてもよい。

図５を参照して、第一実施形態の車両走行制御システムの機能構成について説明する。図５に示すように、管制サーバ３１のサーバ側制御装置３１０は、サーバ側地図情報記憶部３１１、走行経路生成部３１２、走行許可区間設定部３１３、車両情報記憶部３１４、放土位置方向設定部３１５、放土領域設定部３１６、サーバ側通信制御部３１７、及び運行管理情報記憶部３１８を備える。

ダンプトラック２０に搭載される車両制御装置２３０は、経路取得部１０１、自車位置取得部１０２、自車位置リンク取得部１０３、走行許可区間要求部１０４、車体状態認識部１０５、車両側地図情報記憶部１０６、走行制御部１０７、及び車両側通信制御部１０８を備える。

サーバ側地図情報記憶部３１１及び車両側地図情報記憶部１０６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リンクとにより定義された地図情報を記憶する。また、地図情報には放土場６２の境界情報、及び放土場６２の入口及び出口の位置情報や、放土場６２内の各地点を示すノードの位置情報を含んでもよい。地図情報は、各ノードの位置を３次元実座標により定義しても良い。

走行経路生成部３１２は、放土場６２内において放土位置方向設定部３１５が設定した今回の放土作業の目標放土位置と放土場の入口とを結ぶ往路走行経路、及び目標放土位置と放土場６２の出口とを結ぶ復路走行経路を、サーバ側地図情報記憶部３１１の地図情報と車両情報記憶部３１４の車両情報を参照して生成する。また走行経路生成部３１２は、積込場６１及び放土場６２を連結する搬送路６０上にも走行経路を生成する。

走行許可区間設定部３１３は、走行経路生成部３１２が生成した走行経路(放土場６２内の往路走行経路及び復路走行経路と、搬送路６０上の走行経路の双方を含む)のうち各ダンプトラックのみに走行許可を付与する部分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３１３は、走行許可区間の設定対象となる対象車両の前を走行する直前車両の現在位置を基準としそれより後に前方境界点を設定する。また、対象車両の後続車両の現在位置を基準とし、そこから後続車両が停止するために必要な停止可能距離に安全を見込んで設定したマージン距離を加えた地点から対象車両の現在位置まで間に後方境界点を設定する。そして前方境界点から後方境界点までの走行経路上の部分区間を、対象車両のみの走行を許可する走行許可区間として設定する。走行許可区間設定部３１３は、対象車両を固有に示す車両ＩＤとその対象車両に対して設定した走行許可区間を運行管理情報記憶部３１８に記憶する。運行管理情報記憶部３１８は、対象車両から受信した自車位置情報を更に記憶してもよい。

また走行許可区間設定部３１３は、設定した走行許可区間のうち対象車両が通過した後の区間を解放し、他のダンプトラックに対して走行許可が行える解放区間として設定する。

車両情報記憶部３１４は、各ダンプトラック２０の車両長、車両幅、最小旋回半径等の車両情報を取得し、記憶する。車両情報は、各ダンプトラックから毎回受信してもよいし、図６に示すように放土場６２に出入りする各ダンプトラックを固有に示す車両ＩＤ（車両１、車両２、・・・、車両ｎ）に、各車両の車両長Ｌ、車両幅Ｗ、最小旋回半径ｒ、及び最大積載量Ｗｇを関連付けた車両情報を予め記憶しておき、放土場６２に接近したダンプトラックから車両ＩＤを受信して車両情報を参照するように構成されてもよい。

放土位置方向設定部３１５及び放土領域設定部３１６の詳細は後述する。

サーバ側通信制御部３１７及び車両側通信制御部１０８は、サーバ側通信装置３２３及び車両側通信装置２４０を介して無線通信情報の送受信制御を行う。

ダンプトラック２０の経路取得部１０１は、走行経路生成部３１２が生成した経路を示す経路情報を取得する。この経路情報は経路全体及び設定された走行許可区間を含んでもよいし、経路の部分区間からなる走行許可区間を示す走行許可区間情報（前方境界点及び後方境界点を含む）を経路情報として取得してもよい。経路情報及び走行許可区間情報はノード及びリンクにより定義される。

自車位置取得部１０２は、位置算出装置２０９から自車位置情報を取得し、自車位置リンク取得部１０３は、地図情報、経路情報、及び走行許可区間情報（経路情報）を参照し、自車が現在位置するリンクがどこかを判断し、そのリンク情報を走行制御部１０７へ出力する。走行制御部１０７は、自車位置情報、リンク情報、及び地図情報を参照し、走行許可区間情報に従って自律走行するための駆動制御情報を生成し、車両駆動装置（加減速装置、ステアリング装置、及び制御装置を含む）２５０に出力する。

車体状態認識部１０５は、荷重計測装置２２０が計測した荷重、車体速度検出器２０８が検出した車体速度、また必要に応じて車両ＩＤを取得し管制サーバ３１に送信する。また自車の車両長、車両幅、最小旋回半径、及び最大積載量等の車両情報を予め記憶しておき、放土場６２に接近すると必要に応じて車両情報を管制サーバ３１に送信してもよい。

次に図７を参照して、第一実施形態に係る放土場内の車両走行制御処理について説明する。図７は、放土場内の車両走行制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、放土領域設定部３１６は、サーバ側地図情報記憶部３１１から放土場６２の境界線情報を含む地図情報を読込む（Ｓ０１）。

図８は、放土場６２の境界線８１０を示す図である。また図９は、放土場６２の境界線の地図情報を示す図である。図８に示すように、境界線８１０は境界線８１０上にあるノードの点列により定義される。そこで、サーバ側地図情報記憶部３１１は、各ノードを固有に示すノードＩＤ（８０６１、・・・、８０６ｎ）に、各ノードの３次元の実座標（Ｘ座標、Ｙ座標、及びＺ座標）を関連付けた地図情報（図９参照）を予め記憶する。

次に放土領域設定部３１６は、車両情報記憶部３１４から放土場６２に出入りするダンプトラックのうち最大車格を有するダンプトラック２０の車両長及び最小旋回半径を含む車両情報を読み込む（Ｓ０２）。このとき、必要に応じて車両幅も読み込んでもよい。図６の車両情報において、車両ＩＤが車両１及び車両ｎのダンプトラックは同一車格のダンプトラックであり、車両１及び車両ｎが放土場６２に出入りするダンプトラックの内、最大車格のダンプトラックである場合、放土領域設定部３１６は、車両長Ｌ１、車両幅Ｗ１、最小旋回半径ｒ１、及び最大積載量ｗ１を読み込む。放土領域設定部３１６は、最大車格のダンプトラックの検索処理において、例えば図６に示す車両情報のうち、車両長Ｌ１、Ｌ２の最大値を検索し、最大値を有する車両を最大車格と決定し、その最大車格に該当する車両の車両幅、最小旋回半径、及び最大積載量を読み込むように構成してもよい。最大車格の検索キーは上記に限らず、最大積載量等、他の値を用いてもよい。また、車両ＩＤに型番を関連付け、型番をキーとして最大車格を検索してもよく、最大車格の検索処理は上記に限定されない。

放土位置方向設定部３１５は、ステップ０１で取得した放土場６２の境界線情報及びステップ０２で取得した車両情報からダンプトラック２０が均一かつ密に放土できるように放土位置を設定する（Ｓ０３）。図１０は放土場内の放土位置の分布例を示す図である。図１０に示すように、各放土位置の分布は放土場６２で放土作業を行うダンプトラックの最大積載量に基づいて放土物の山の大きさ（山の高さと広がり）を決定し放土物の山が均一の高さになるように放土位置の分布を決めてもよい。その際、車格が異なるダンプトラックが放土場６２で放土作業を行う際には、放土位置方向設定部３１５が運行管理情報記憶部３１８の運行管理情報（ダンプトラックの現在位置情報及び進行方向を含む）を参照し、放土場６２に入場するダンプトラックの順番を判断する。そして、入場するダンプトラックの最大積載量を基に、隣接する放土位置間の距離を増減して放土位置を設定してもよい。

例えば、図６の車両１、車両２、車両３の順に放土作業を行う際には、車両１の目標放土位置８０５―１及び車両２の目標放土位置８０５―２間距離（ｄ１）よりも、車両２の目標放土位置８０５―２及び車両３の目標放土位置８０５―３間距離（ｄ２）を近接させて目標放土位置を設定してよい。

また一度の放土量で放土される放土物の量はほぼ一定であることが予想される場合には、放土位置方向設定部３１５は、放土位置を等間隔に設定してもよい。

図１１は拡張放土領域及び最終放土領域の設定例を示す図である。放土領域設定部３１６は、図１１に示すように放土場６２内における放土場の入口点８０１に対向する領域に最終放土領域８２０を設定する（Ｓ０４）。放土領域設定部３１６は、放土場６２の入口に対向する領域に、放土場の入口に対向する辺（基準辺という）８２２が下式（１）で示す長さを有する矩形状領域からなる最終放土領域８２０を設定する。
最終放土領域の基準辺の長さａ＝Ｌ１＋ｒ１＋ｍ…（１）
Ｌ１：最大車格の車両長
ｒ１：最大車格の最小旋回半径
ｍ：マージン

上記マージンｍは、最大車格の車両情報に合わせて増減してもよい。基準辺８２２の長さａを上記（１）とすることで、最終放土領域８２０内では最大車格のダンプトラック２０が旋回可能な走行経路を生成できる。

次に放土領域設定部３１６は、最終放土領域８２０内に全ての放土位置が含まれるかを判断する（Ｓ０５）。全ての放土位置が含まれる場合は（Ｓ０５／Ｙｅｓ）、ステップ１２へ進む。

一方、放土領域設定部３１６は、最終放土領域８２０内に全ての放土位置が含まれないと判断した場合は（Ｓ０５／Ｎｏ）、最終放土領域外の放土位置に該当する放土場６２の領域を拡張放土領域８５０に設定する（Ｓ０６）。

放土位置方向設定部３１５は、今回の放土作業の目標放土位置を探索する（Ｓ０７）。目標放土位置の探索条件は任意に設定できるが、例えば図１１に示すように、放土位置方向設定部３１５は拡張放土領域８５０内において放土場６２の入口点８０１から最も遠方の放土位置を最初の目標放土位置８０５を設定してもよい。

ここで、入口点８０１が一地点ではなく、放土場６２への進入方向に対して幅及び奥行きを有する入口領域８０１ｘとして定義される場合、拡張放土領域８５０の内の最遠方地点の検索処理に用いる入口の検索基準点は、入口領域８０１ｘ内の任意の点を適宜選択して用いてもよい。例えば、入口領域８０１ｘが矩形状又は帯状に定義される場合、最終放土領域８２０に対向する辺において、拡張放土領域８５０側に位置する頂点８０１ａを検索基準点としてもよい。また入口領域８０１ｘの中心点を検索基準点としてもよい。

図１２、図１３を参照して放土方向について説明する。図１２は拡張放土方向を示す図である。図１３は最終放土方向を示す図である。ここで放土方向とは、ダンプトラックが目標放土位置で放土作業を行う際に、放土を開始した後前進しながら放土を行うときの移動方向をいう。そして、放土位置方向設定部３１５は、拡張放土領域８５０内にある目標放土位置８０５の放土方向（以下「拡張放土方向」という）を、矩形状の最終放土領域８２０の辺の内、拡張放土領域８５０に隣接する辺（以下「境界辺」という）８２４に直交し、最終放土領域８２０に向かう向き（図１２の矢印８５５参照）に設定する（Ｓ０８）。

また、以下の説明において最終放土領域に設定される放土位置での放土方向を最終放土方向という。最終放土方向は、基準辺に直交する方向（即ち境界辺とは平行な方向）であって、放土場の出口点８０２に向かう方向である（図１３の矢印８２５参照）。なお、図１３において黒丸の目標放土位置は、すでに放土された放土位置を示す。

放土位置方向設定部３１５は、目標放土位置及び放土方向を示す情報を走行経路生成部３１２に出力する。走行経路生成部３１２は、放土場６２の入口領域８０１ｘから拡張放土領域８５０又は最終放土領域８２０内の切返し地点を経由して放土位置に達する往路走行経路、及び放土位置から放土場６２の出口領域８０２ｘまでの復路走行経路を生成し、ダンプトラックに走行経路を示す経路情報を送信する（Ｓ０９）。走行経路生成部３１２は、放土位置８０５から拡張放土方向８５５に沿って発車しボディ２０２が着座する地点までは拡張放土方向８５５と平行な区間を有する復路走行経路を生成する。

ダンプトラック２０は経路情報を受信し、その経路情報に従って自律走行する。そして切返し地点で切返し、目標放土位置８０５に後退しながら到達する。ダンプトラック２０は、管制サーバ３１から放土指示信号を受信し、ボディ２０２を起床させて放土作業を行う。そして復路走行経路に沿って放土位置８０５から発車し、復路走行経路に沿って走行しながら放土し、放土場６２を出口点８０２から退出する（Ｓ１０）。

放土位置方向設定部３１５は拡張放土領域８５０のうちの放土されていない領域（残領域）の面積と、新たに放土した際に放土物が広がる面積として想定された放土位置面積とを比較する（Ｓ１１）。そして、残領域が放土位置面積以上であれば（Ｓ１１／Ｙｅｓ）、ステップ０７へ戻り、拡張放土領域８５０内に次の放土位置を設定する。その際、ダンプトラックの車格が大きければ前回の放土位置から離した位置に次の目標放土位置を設定する。

残領域が放土位置面積未満である場合（Ｓ１１／Ｎｏ）、又はステップ０５において全ての目標放土位置が最終放土領域８２０内に含まれる場合は（Ｓ０５／Ｙｅｓ）、放土位置方向設定部３１５は、最終放土領域８２０内において目標放土位置を探索する（Ｓ１２）。この時の処理はステップ０７と同様、入口領域８０１ｘから最も遠い点を、最終放土領域８２０内における最初の目標放土位置として設定してもよい。

放土位置方向設定部３１５は、最終放土方向８２５を設定する（Ｓ１３）。そして、ステップ０８と同様、走行経路生成部３１２は最終放土領域内に設けた切返し地点を経由する往路走行経路及び最終放土方向に沿った復路走行経路を生成し、それらを示す経路情報をダンプトラック２０に送信する（Ｓ１４）。

そしてダンプトラック２０は、往路走行経路に沿って目標放土位置に到達して放土し、復路走行経路に沿って放土場６２の出口点８０２から退出する（Ｓ１５）。この処理を最終放土領域内の残領域が放土位置面積未満となるまで繰り返す（Ｓ１６／Ｙｅｓ）。最終放土領域内の残領域が放土位置面積未満（Ｓ１６／Ｎｏ）となると、本処理を終了する。

次に図１４から図１８を参照して放土場６２内での走行経路の生成処理の詳細について説明する。図１４は、走行経路生成処理の流れを示すフローチャートである。図１５は、切返し地点の決定処理を示す図である。図１６は、拡張放土領域内に生成された走行経路を示す図である。図１７は、拡張放土領域のうち最終放土領域に近い目標放土位置に対して生成された走行経路を示す図である。図１８は、最終放土領域内に生成された走行経路を示す図である。

走行経路生成部３１２は、放土場６２の入口点８０１および放土位置８０５の位置、及び放土方向が与えられると、切返し地点の候補となる切返し地点の候補を算出する（Ｓ２１）。図１５の例では、走行経路生成部３１２は拡張放土領域８５０に最初に設定された目標放土位置８０５を通り、拡張放土方向８５５に沿った仮想線１５０１上に最初の切返し地点の候補８０４−１を設定する。

次に走行経路生成部３１２は、切返し地点の候補８０４−１が、境界線８１０の内側に存在するかどうかを判定する（Ｓ２２）。切返し地点の候補８０４−１が境界線８１０の内側に存在しない場合は（Ｓ２２／Ｎｏ）、次の切返し地点の候補を算出する。

切返し地点の候補８０４−１が境界線８１０の内側にある場合（Ｓ２２／Ｙｅｓ）、切返し地点の候補８０４−１に対して、入口点８０１からの往路走行経路８７０を直線のみ、または直線、円弧および緩衝曲線を含む曲線で仮生成する（Ｓ２３）。

ステップ２３で仮生成した往路走行経路８７０内の最小曲率が放土位置設定対象となるダンプトラック２０の最小旋回半径ｒ未満である場合（Ｓ２４／Ｙｅｓ）、ダンプトラック２０は暫定的に生成された往路走行経路では切返しができないので、ステップ２１へ戻り次の切返し地点の候補を算出する。図１５の例では、往路走行経路８７０は直線区間８７１、曲線区間８７２、及び直線区間８７３を含んで形成されるが、曲線区間８７２の円弧の曲率又は緩衝曲線の最小曲率が最小旋回半径ｒ未満の場合は、次の切返し地点の候補８０４−２が選択される。

ステップ２３で仮生成された往路走行経路内の最小曲率は、放土位置の設定対象となるダンプトラックの最小旋回半径以上の曲率を有する曲線であれば（Ｓ２４／Ｎｏ）、その切返し地点の候補を切返し点として設定し（Ｓ２５）、この切返し地点を経由する往路走行経路を生成する。その際、往路走行経路は、拡張放土領域内の目標放土位置までの往路走行経路であれば、ダンプトラック２０の車体の向きが拡張放土方向に平行で、かつ後退して目標放土位置に接近する経路として生成される。また最終放土領域内の目標放土位置までの往路走行経路であれば、ダンプトラック２０の車体の向きが最終放土方向に平行で、かつ後退して目標放土位置に接近する経路として生成される。

走行経路生成部３１２は、拡張放土領域８５０内において放土場６２の入口点８０１からより遠い順に目標放土位置を選択し、その目標放土位置に対して拡張放土領域８５０内に切返し地点８０４が設定できる場合は拡張放土領域８５０内で切り返す往路走行経路を生成し、拡張放土方向と平行に出発する復路走行経路を生成する（図１６参照）

しかし、拡張放土領域８５０における最終放土領域８２０に近い目標放土位置では、拡張放土領域８５０内に切返し地点が確保できないことがある。この場合、走行経路生成部３１２は、最終放土領域８２０内に切返し地点８０４を設定し往路走行経路を生成する（図１７参照）。また走行経路生成部３１２は、図１６と同様目標放土位置から所定の区間（走行しながら放土する区間）は拡張放土方向と平行な区間を含む復路走行経路を生成する。

また走行経路生成部３１２は、最終放土領域８２０内の目標放土位置では、最終放土領域８２０内の切返し地点８０４を経由する往路走行経路を生成する（図１８参照）。また走行経路生成部３１２は、目標放土位置から所定の区間（走行しながら放土する区間）は最終放土方向と平行な区間を含む復路走行経路を生成する。

いずれの場合も、走行経路生成部３１２は、目標放土位置から所定区間は、拡張放土方向８５５と平行な復路走行経路を生成する。

本実施形態によれば、最終放土領域８２０の一辺はダンプトラックが旋回できる長さを確保しておくので放土場の残領域が少なくなっても切返し地点を確保して往路走行経路が生成できる。更に、最終放土方向を出口に向かってほぼ直進できる方向に設定しておくことで、放土場の残領域が少なくなっても最終放土領域からほぼ直進に進行して退場することができる。よって、拡張放土領域が放土物で満たされた後でも、最終放土領域に順次目標放土位置を設定し、往路走行経路及び復路走行経路を生成することができる。これにより、放土場を無駄なく効率的に利用することができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態は、一つの放土場内に複数の拡張放土領域が設定される実施形態である。以下、図１９を参照して第二実施形態について説明する。図１９は、複数の拡張放土領域を設定した例を示す図である。

図１９に示すように、放土場６２に最終放土領域８２０を挟んで両側に第一拡張放土領域８５０−１、第二拡張放土領域８５０−２が設定してもよい。この場合、それぞれの拡張放土領域８５０−１、８５０−２内に設定された目標放土位置８０５−１、８０５−２において走行経路８０３−１、８０３−２を生成して、第一ダンプトラック２０−１及び第二ダンプトラック２０−２が走行経路８０３−１、８０３−２を走行するようにすれば放土場６２内において複数台のダンプトラックが放土することができるため、作業効率を向上させることができる。その際、第一ダンプトラック２０−１が第一拡張放土領域８５０−１の目標放土位置８０５−１で放土作業を行うと、後続の第二ダンプトラック２０−２には第二拡張放土領域８５０−２の目標放土位置８０５−２への往路走行経路及び復路走行経路を設定してもよい。これにより、第一拡張放土領域８５０−１及び第二拡張放土領域８５０−２において交互に放土作業を行えるので、ダンプトラック同士の干渉が防げ、放土作業の効率化を図ることができる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態は、放土場内に最終放土領域、及び必要に応じて拡張放土領域を設定した後に目標放土位置を設定する実施形態である。以下図２０から図２２を参照して第三実施形態について説明する。図２０は、第三実施形態に係る放土位置の設定処理の流れを示すフローチャートである。図２１は放土限界線から最終放土領域（境界辺）までの距離が距離閾値以上の場合を示す図である。図２２は放土限界線から最終放土領域（境界辺）までの距離が距離閾値未満の場合を示す図である。なお、図２０において、図６の第一実施形態の放土位置の設定処理に含まれるステップと同一のステップには同一の符号を付して重複説明を省略する。

放土領域設定部３１６は放土場の境界情報、車両情報を取得すると（Ｓ０１、Ｓ０２）、ステップ０４と同様の処理により最終放土領域を設定する（Ｓ３１）。

次に放土領域設定部３１６は、図２１に示すように最終放土領域８２０の境界辺８２４から放土限界線１８００までの距離の差分△ｄを算出する。ここで用いる放土限界線とは、新たに放土位置が設定できる領域の放土場６２内の輪郭線である。そして境界辺８２４から放土場の境界線８１０に下ろした垂線上にすでに放土された放土位置があれば、その放土位置の最も手前の点が放土限界線上の点となり、放土位置が無ければ境界線上の点が放土限界線上の点となる。

放土領域設定部３１６は、距離の差分△ｄと、放土方向辺から対向境界線までの間に放土することを許容するかを判断するために予め設定された放土許容距離ｄ＿ｔｈとを比較する（Ｓ３２）。図２１に示すように距離の差分△ｄの最大値が放土許容距離ｄ＿ｔｈ以上であれば（Ｓ３２／Ｙｅｓ）、放土領域設定部３１６は、境界辺８２４から放土限界線１８００までの間の領域を拡張放土領域８５０として設定する（Ｓ３３）。その後ステップＳ０７からＳ１６と同様、拡張放土領域内で放土作業を行い、拡張放土領域に放土作業を行うスペースがなくなると、最終放土領域内で放土作業を行う。

また図２２に示すように、距離の差分△ｄの最大値が放土許容距離ｄ＿ｔｈ未満であれば（Ｓ３２／Ｎｏ）、放土位置方向設定部３１５は、最終放土領域内において放土場を探索する（Ｓ１２）。

本実施形態によれば、最終放土領域上の各点から放土限界線までの距離に応じて拡張放土領域の設定の有無を変更するので、境界線の位置が複雑な場合にも拡張放土領域が設定しやすくなる。

上記各実施形態は、本発明の一実施形態を説明したに過ぎず、本発明を限定する趣旨ではない。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及び修正が可能である。

例えば、上記では自律走行するダンプトラックを例に説明したが、オペレータが運転するダンプトラックに、目的放土位置及び走行経路を表示する表示装置を搭載し、管制サーバから経路情報を受信して表示してもよい。この例においても放土場内で車両長や最小旋回半径を考慮して最終放土領域、拡張放土領域を設定し、切返し地点を確保しつつ拡張放土領域から順に放土しつつ設定し、放土場の利用効率を高めることが出来る。

また、拡張放土領域及び最終放土領域内で目標放土位置を設定する場合、放土場の入口から遠い点から順に放土位置を設定する方が望ましいが、必ずしも常に最も遠方の目標放土位置を選択する必要はない。例えば、最も遠方の放土位置よりも若干入口に近い地点を目標放土位置として設定してもよい。

さらに最終放土領域の基準辺の長さは、マージンとして車体幅を含む値に設定してもよい。

１：車両走行制御システム、１０：ショベル、２０、２０−１、２０−２：ダンプトラック、３１：管制サーバ、４０：無線通信回線、６２放土場

Claims (7)

1. 鉱山の放土場内で放土作業を行うダンプトラックと無線通信接続され、今回の放土作業が行われる目標放土位置に前記ダンプトラックを誘導する管制サーバであって、
   前記放土場の境界の位置及び前記放土場の入口の位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
   前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径を含む車両情報を記憶する車両情報記憶部と、
   前記地図情報及び前記車両情報に基づいて、前記放土場内における前記入口に対向する領域に一辺の長さが前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径の和以上の長さを有する矩形状の最終放土領域を設定すると共に、前記放土場内にありかつ前記最終放土領域外となる領域に拡張放土領域を設定する放土領域設定部と、
   前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域がある場合は前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する共に、前記最終放土領域の辺のうち前記拡張放土領域との境界に位置する境界辺に対して直交する方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う拡張放土方向を設定し、前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域が無い場合は前記最終放土領域内に前記目標放土位置を設定すると共に、前記境界辺に対して平行となる方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う最終放土方向を設定する放土位置方向設定部と、
   前記拡張放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置に向かって前記拡張放土方向に沿って後退しながら接近するように前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を前記拡張放土領域又は前記最終放土領域内に設定し、前記放土場の入口から当該切返し地点を経由し前記目標放土位置に到達する往路走行経路を生成し、前記最終放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置に向かって前記最終放土方向に沿って後退しながら接近するように前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を前記最終放土領域内に設定し、前記放土場の入口から当該切返し地点を経由し前記目標放土位置に到達する往路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成する走行経路生成部と、
   前記往路走行経路を示す経路情報を前記ダンプトラックに送信する通信制御部と、
   を備えることを特徴とする管制サーバ。
2. 請求項１に記載の管制サーバであって、
   前記地図情報記憶部は、前記放土場の出口の位置を更に含む地図情報を記憶し、
   前記走行経路生成部は、前記拡張放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置から前記拡張放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を生成し、前記最終放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置から前記最終放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成し、
   前記通信制御部は、前記復路走行経路を示す経路情報を更に送信する、
   ことを特徴とする管制サーバ。
3. 請求項１に記載の管制サーバであって、
   前記車両情報記憶部は、異なる車両長及び最小旋回半径を有する複数種類のダンプトラックに関する車両情報を記憶し、
   前記放土領域設定部は、前記複数種類のダンプトラックのうち、車両長及び最小旋回半径が最大の車両情報に基づいて前記最終放土領域を設定する、
   ことを特徴とする管制サーバ。
4. 請求項１に記載の管制サーバであって、
   前記放土領域設定部は、前記放土場の入口に向かって前記最終放土領域の両側に第一拡張放土領域及び第二拡張放土領域をそれぞれ設定し、
   前記放土位置方向設定部は、前記第一拡張放土領域内における前記目標放土位置及び拡張放土方向の設定処理と、前記第二拡張放土領域内における前記目標放土位置及び拡張放土方向の設定処理とを交互に実行し、前記第一拡張放土領域及び前記第二拡張放土領域に前記目標放土位置を設定する残領域が無い場合は、前記最終放土領域内に前記目標放土位置を設定する、
   ことを特徴とする管制サーバ。
5. 請求項１に記載の管制サーバであって、
   前記走行経路生成部は、前記拡張放土領域内の目標放土位置に向かう往路走行経路の生成に際し、前記目標放土位置を通り前記拡張放土方向と平行な仮想線上に前記切返し地点の候補を設定し、前記放土場の入口から前記切返し地点の候補までを結ぶ暫定走行経路が前記ダンプトラックの最小旋回半径未満の曲率を含む場合は、前記仮想線を基準として前記放土場の入口よりも離れた地点に新たな切返し地点の候補を設定し、暫定走行経路に含まれる曲率が前記最小旋回半径以上となった地点を切返し地点として、前記往路走行経路を生成する、
   ことを特徴とする管制サーバ。
6. 鉱山の放土場内で放土作業を行うダンプトラックと、今回の放土作業が行われる目標放土位置に前記ダンプトラックを誘導する管制サーバと、を無線通信接続した車両走行制御システムであって、
   前記管制サーバは、
   前記放土場の境界の位置及び前記放土場の入口の位置を含む地図情報を記憶するサーバ側地図情報記憶部と、
   前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径を含む車両情報を記憶する車両情報記憶部と、
   前記地図情報及び前記車両情報に基づいて、前記放土場内における前記入口に対向する領域に一辺の長さが前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径の和以上の長さを有する矩形状の最終放土領域を設定すると共に、前記放土場内にありかつ前記最終放土領域外となる領域に拡張放土領域を設定する放土領域設定部と、
   前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域がある場合は前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する共に、前記最終放土領域の辺のうち前記拡張放土領域との境界に位置する境界辺に対して直交する方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う拡張放土方向を設定し、前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定する残領域が無い場合は前記最終放土領域内に前記目標放土位置を設定すると共に、前記境界辺に対して平行となる方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う最終放土方向を設定する放土位置方向設定部と、
   前記拡張放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置に向かって前記拡張放土方向に沿って後退しながら接近するように前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を前記拡張放土領域又は前記最終放土領域内に設定し、前記放土場の入口から当該切返し地点を経由し前記目標放土位置に到達する往路走行経路を生成し、前記最終放土領域に前記目標放土位置が設定された場合は、前記目標放土位置に向かって前記最終放土方向に沿って後退しながら接近するように前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を前記最終放土領域内に設定し、前記放土場の入口から当該切返し地点を経由し前記目標放土位置に到達する往路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成する走行経路生成部と、
   前記往路走行経路を示す経路情報を前記ダンプトラックに送信するサーバ側通信制御部と、を備え、
   前記ダンプトラックは、
   自車位置を検出して自車位置情報を出力する位置算出装置と、
   前記経路情報を受信する車両側通信装置と、
   走行装置及び制動装置を含む車両駆動装置と、
   前記車両駆動装置に対して自律走行をするための車両制御処理を実行する車両制御装置と、を備え、
   前記車両制御装置は、
   前記地図情報を記憶する車両側地図情報記憶部と、
   前記地図情報及び前記自車位置情報に基づいて前記経路情報が示す往路走行経路及び復路走行経路に沿って走行するため駆動制御信号を前記車両駆動装置に出力する走行制御部と、を含む、
   ことを特徴とする車両走行制御システム。
7. 鉱山の放土場内で放土作業を行うダンプトラックと無線通信接続され、今回の放土作業が行われる目標放土位置に前記ダンプトラックを誘導する車両走行制御方法であって、
   前記放土場の境界の位置、前記放土場の入口の位置、及び前記放土場の出口の位置を含む地図情報と、前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径を含む車両情報とを取得し、これらに基づいて、前記放土場内における前記入口に対向する領域に一辺の長さが前記ダンプトラックの車両長及び最小旋回半径の和以上の長さを有する矩形状の最終放土領域を設定すると共に、前記放土場内にありかつ前記最終放土領域外となる領域に拡張放土領域を設定するステップと、
   前記拡張放土領域内に前記目標放土位置を設定し、前記最終放土領域の辺のうち前記拡張放土領域との境界に位置する境界辺に対して直交する方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う拡張放土方向を設定するステップと、
   前記放土場の入口から、前記目標放土位置に向かって後退して接近する方向に前記ダンプトラックの進行方向を切返す切返し地点を経由し、前記目標放土位置に到達する往路走行経路及び前記目標放土位置から前記拡張放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成するステップと、
   前記拡張放土領域内に設定された目標放土位置への往路走行経路及び当該目標放土位置からの復路走行経路を示す経路情報を前記ダンプトラックに送信するステップと、
   前記最終放土領域内に前記目標放土位置を設定し、前記境界辺に対して直交する方向に当該目標放土位置から前進しながら放土作業を行う最終放土方向を設定するステップと、
   前記放土場の入口から、前記最終放土領域内に前記切返し地点を設定し、その切返し地点を経由して前記目標放土位置に到達する往路走行経路及び前記目標放土位置から前記最終放土方向と平行な区間を経て前記放土場の出口に向かう復路走行経路を、前記車両情報及び前記地図情報に基づいて生成するステップと、
   前記最終放土領域内に設定された目標放土位置への往路走行経路及び当該目標放土位置からの復路走行経路を示す経路情報を前記ダンプトラックに送信するステップと、
   を含むことを特徴とする車両走行制御方法。