JP7023806B2 - 車両管制システム - Google Patents

Description

本発明は車両管制システムに係り、特に自律走行車両が走行する作業現場における車両管制技術に関する。

露天掘り鉱山等において、オペレータが搭乗することなく自律走行するダンプトラック（以下「無人ダンプ」という）を管制制御装置に無線通信回線を介して通信接続した自律走行システムが知られている。管制制御装置が複数の無人ダンプ同士の衝突を回避するための管制制御を行う方法として、鉱山内の地図データ上で分割された区間を、各無人ダンプの位置に基づいて排他的に走行許可する、走行許可区間制御方式が知られている。本方式では、無人ダンプが走行継続するために自車の前方区間の許可が必要な時、他の車両によって当該区間がブロックされている場合には、自車に当該前方区間は走行許可されず、自車は現在許可されている区間の終端で停止し、前方区間が解放されるまで待機する。ここで、走行許可設定のルールとし、無人ダンプの位置と対象区間との距離に基づき、単純に先取り方式で走行許可する場合、複数の無人ダンプが、互いの前方区間をブロックし、いずれの車両も進めなくなるデッドロック状態に陥ることがある。

走行許可区間制御方式によるデッドロックを防止するための工夫が、様々な先行文献において開示されている。特許文献１に示す例では、車両の前方経路を確保したと仮定して、車両をノードとした有向グラフを作成し、グラフ内に閉ループが生じなければ、デッドロック発生無しと判定して前方経路の確保を確定する方法が開示されている。

米国特許出願公開第２０１２／３３０５４０号明細書

上記特許文献１に示す方法では、鉱山内を走行する車両の数が多い場合に、デッドロックを判定するための計算負荷が大きくなり、リアルタイムでの判定ができなくなるという課題がある。また、デッドロックが生じないと判定された場合でも、前方経路が解放されるまで自車が長時間待機しなければならない状況があり、交差点内に進入・停止した車両が他車両を長時間ブロックする状況が発生するという課題がある。

本発明は、上記課題を鑑みたものであり、低計算負荷で効率的なデッドロック回避を実現する車両管制システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両管制システムは、鉱山内に設置された走行経路に沿って自律走行する第１車両及び前記第１車両の前方を自律走行する第２車両と、前記第１車両及び前記第２車両の其々の運行管理を行う管制サーバとを無線通信回線を介して通信接続して構成された車両管制システムであって、前記第１車両及び前記第２車両の其々は、前記無線通信回線に接続する車両側無線通信装置と、自己位置を算出して自己位置情報を出力する位置算出装置と、ブレーキ、操舵モータ、及び走行モータを含む走行駆動装置と、前記車両側無線通信装置、前記位置算出装置、及び走行駆動装置の其々に接続された車両側コントローラと、を備え、前記管制サーバは、前記無線通信回線に接続するサーバ側無線通信装置と、前記サーバ側無線通信装置に接続されたサーバ側コントローラと、を備え、前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、及び前記走行経路における部分区間であって前記第１車両のみに走行許可が付与された第１走行許可区間の設定要求を行う区間要求メッセージを前記サーバ側無線通信装置に送信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記サーバ側無線通信装置から受信し、前記第２車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第２車両の自己位置情報を前記サーバ側無線通信装置に送信し、前記サーバ側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、前記第１走行許可区間の区間要求メッセージ、前記第２車両の自己位置情報を受信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置に対して送信し、前記サーバ側コントローラは、前記走行経路を示す地図情報を記憶し、当該地図情報において、前記走行経路がループして交差点を形成する場合は、前記交差点を含み前記ループに進入する方向に向かって走行する前記走行経路の部分区間を他車共有区間として予め規定し、前記第１走行許可区間の区間要求メッセージに応じて前記他車共有区間を含む前記走行経路の部分区間を前記第１走行許可区間として設定する際に、前記第１車両が前記他車共有区間を通過した後、当該他車共有区間に対する走行許可を解放できる位置である走行許可解放可能位置まで進行するために必要な区間である解放必要区間の位置を計算し、当該解放必要区間が前記第２車両に対する走行許可区間である第２走行許可区間として設定されていない場合、又は当該解放必要区間が前記第１車両及び前記第２車両のいずれにも走行許可が付与できないブロック区間ではない場合は、前記第１走行許可区間を設定し、設定した前記第１走行許可区間の位置を含む区間応答メッセージを生成して前記サーバ側無線通信装置を介して前記第１車両に搭載された車両側無線通信装置に送信し、前記第１車両に搭載された車両側コントローラは、前記車両側無線通信装置を介して受信した前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージに従って自律走行するための制御信号を前記走行駆動装置に出力する、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両管制システムは車両が他車両の進行を妨害する可能性のある他車共有区間に進入する際に、当該区間を通過して走行許可区間を解放可能な位置までの走行許可が可能な場合にのみ、当該区間の走行を許可するため、当該車両の停止位置に起因するデッドロックの発生を、低負荷で効率的に回避することが可能である。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。

車両管制システムの概略構成を示す図 ループ形状を有する走行経路でデッドロックが発生した状態を示す図 車両管制システムのハードウェア構成図 車両管制システムの機能ブロック図 配車管理情報のテーブル例を示す図 運行管理情報のテーブル例を示す図 運行管理情報のテーブル例を示す図 管制制御部が各ダンプトラックに対して走行許可区間を設定する処理手順を示すフローチャート 他車共有区間走行許可判定部における処理の流れを示すフローチャート 他車共有区間の走行許可を解放するための解放必要区間Ｓを取得する説明図 他車共有区間を走行許可不可である状況を示す図 他車共有区間を走行許可可能である状況を示す図 隘路の他車共有区間に関する走行許可判定の説明図

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。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又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、以下の実施形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

図１は、車両管制システム１の概略構成を示す図である。図１に示す車両管制システム１は、鉱山などの採石場で、掘削及び積込作業を行うショベル１０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少なくとも１台以上の自律走行車両、本実施形態では自律走行する第１ダンプトラック２０－１、第２ダンプトラック２０－２の其々と、交通管制制御を行う管制サーバ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る。

本実施形態では、管制サーバ３１の交通管制方式として、走行経路６０を示す地図データ上で分割された走行経路６０の部分区間を、各ダンプトラック２０－１、２０－２の位置に基づいて排他的に走行許可する、走行許可区間制御方式を用いる。本方式では自車が走行を継続するために自車の前方区間の走行許可を要求した際に、要求した前方区間が他の車両に対して走行許可されている場合には、自車に当該前方区間は走行許可されず、自車は現在許可されている区間の終端で停止し、前方区間が解放されるまで待機する。従って、新たな走行許可区間を取得しようとする際に、その区間が他の車両に走行許可されていると、前方に進めないというデッドロックが発生する。以下、図２を参照してデッドロックの発生状態について説明する。

図２は、ループ形状を有する走行経路６０でデッドロックが発生した状態を示す図である。走行経路６０は、走行経路６０上の各地点（ノード：図中○で示す）と、隣接するノードを結ぶリンク（ノードを接続する線分で示す）とを用いて定義される。また走行許可区間は、走行経路６０のうち前方境界点を構成するノードから後方境界点を構成するノードまでの部分区間を用いて設定される。

図２において、第１ダンプトラック２０－１、第２ダンプトラック２０－２、第３ダンプトラック２０－３、第４ダンプトラック２０－４の其々が、走行許可区間８１－１、８１－２、８１－３、８１－４の其々を取得している。また、区間９３は走行許可区間８１－１の設定によりブロック状態にある。ＬＰは積込場内の積込地点、ＲＰは積込地点に向かうための切返し地点を示し、走行許可区間８１－３として設定されている区間は一続きの区間である。図２の状況において、４台のダンプトラック２０－１～２０－４はいずれも前方区間の走行許可の設定要求を行うメッセージ（以下「区間要求メッセージ」という）を管制サーバ３１に送信しているが、第１～第４ダンプトラック２０－１～２０－４においても前方区間は他の車両に対して走行許可区間として既に設定されているか、ブロック状態となっているため、新たな走行許可区間を設定することができない。その結果、各ダンプトラック２０－１～２０－４は、取得済みの走行許可区間の終端で停止している。従って、いずれのダンプトラック２０－１～２０－４も走行することができないデッドロック状態に陥ってしまっている。

図２の状況におけるデッドロック発生原因は、ループ状の走行経路６０において交差点を含む区間（他車共有区間）に第１ダンプトラック２０－１が進入したまま停止していることである。

他車共有区間が走行許可されたことにより、第４ダンプトラック２０－４は区間９３を含む走行許可区間が取得できない、所謂ブロック状態となり、第４ダンプトラック２０－４の前方区間への進行を不可能にしている。これによって第３ダンプトラック２０－３，第２ダンプトラック２０－２が順に前方区間へ進行不可となり、最終的に第１ダンプトラック２０－１が前方区間へ進行不可となっていることで、走行許可区間が設定できない状況が一巡し、デッドロック状態となっている。すなわち、第１ダンプトラック２０－１が他車共有区間に進入して停止しないように走行許可区間を設定すれば、本デッドロック問題は発生しない。本実施形態ではデッドロックを発生させずに走行許可区間を設定する点に特徴がある。

図３は、車両管制システム１のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、車両管制システム１は管制サーバ３１と第１～第４ダンプトラック２０－１～２０－４の其々とが互いに無線通信回線４０を介して通信接続されて構成される。図３では第１ダンプトラック２０－１を例に挙げて説明するが、他の第２～第４ダンプトラック２０－２～２０－４は複数台あり、構成は全て同じである。

管制サーバ３１は、サーバ側コントローラ３１０、サーバ側記憶装置３５０、サーバ側無線通信装置３４０、表示装置３６０、及び入力装置３７０を備える。

表示装置３６０は、オペレータが鉱山内のダンプトラック２０の走行状況の確認などを行うためのユーザインタフェースであり、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）により構成される。

入力装置３７０は、ユーザが管制サーバ３１に情報を入力するためのユーザインタフェースであり、例えばマウス、キーボードやＬＣＤに積層されたタッチパネル（図示を省略）を用いて構成される。

ダンプトラック２０は、車両側コントローラ２００、車両側記憶装置２５０、走行駆動装置２１０、位置算出装置２２０、車載センサ２３０、及び車両側無線通信装置２４０を備える。

走行駆動装置２１０は、ブレーキ２１１、ダンプトラック２０の操舵角を変更するための操舵モータ２１２、及びダンプトラック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は自己位置を算出する装置であり、例えばＧＰＳ装置や慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、また地上に設置された基地局からの電波を用いて位置を特定するシステムによるものや、車輪速センサのデータを用いて位置を算出するものであってもよい。また、これらのデータを組み合わせカルマンフィルタ等の計算手法を用いて統計的に精度の高い位置・速度を算出するプログラムを実行するＣＰＵを備えていても良い。

車載センサ２３０は、ダンプトラック２０の速度や周辺の環境を認識・推定するためのものであり、例えば、レーザーレーダセンサやミリ波レーダ、ステレオカメラでもよい。

車両側コントローラ２００、サーバ側コントローラ３１０はＣＰＵ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含むコンピュータがこれらがそれぞれプログラムの演算、作業領域への情報の読み書き、プログラムの一時的な格納を行うように構成されてもよいし、上記プログラムの機能を実現するプロセッサや集積回路により構成されてもよく、第１ダンプトラック２０－１又は管制サーバ３１の全体の動作を制御する。

車両側記憶装置２５０、サーバ側記憶装置３５０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、データベース等が格納されている。

車両側無線通信装置２４０、サーバ側無線通信装置３４０は、無線通信回線４０に接続するための無線機である。

図４は、管制サーバ３１及びダンプトラック２０の機能ブロック図である。

サーバ側コントローラ３１０は、配車管理部３１１、管制制御部３１２、他車共有区間走行許可判定部３１３を含む。

サーバ側記憶装置３５０は、配車管理情報記憶部３５１及び運行管理情報記憶部３５２を含む。

配車管理部３１１は、ダンプトラック２０の目的地とそこへ至る走行経路を決定する。例えば第１ダンプトラック２０－１が積込場にいる場合は、放土場に至るまでの走行経路を設定する。第１ダンプトラック２０－１が放土場にいる場合は、積込場に至るまでの走行経路を設定する。図５は配車管理情報のテーブル例を示す。配車管理情報では、各ダンプトラックを固有に識別する車両ＩＤと、配車管理部３１１が定めた経路が記録される。

管制制御部３１２は、運行管理情報記憶部３５２を参照してダンプトラック２０の走行車線の一部区間を当該ダンプトラック２０のみに走行許可を付与した走行許可区間として設定する。また、設定した走行許可区間に重畳する他車共有区間があれば、当該区間を当該ダンプトラック２０のブロック区間として設定する。他車共有区間として、例えば、交差点等における互いに交差する区間、隘路や合流地点等における接近する経路同士が平面的に互いに重畳する区間等がある。

図６Ａ，図６Ｂは運行管理情報のテーブル例を示す。運行管理情報では、「ノードＩＤ・リンクＩＤ」と、各ノードＩＤ・リンクＩＤで示される区間が他車共有区間であるかを示す「他車共有区間フラグ」と、各ノードＩＤ・リンクＩＤで示される区間に対して走行許可を付与したダンプトラックを示す「走行許可車両」と、各ノードＩＤ・リンクＩＤで示される区間がブロック状態であるかを示す「ブロック状態フラグ」とが関連付けて記憶される。運行管理情報のうち、「ノードＩＤ・リンクＩＤ」と「他車共有区間フラグ」とは地図情報を構成する。また「ノードＩＤ・リンクＩＤ」及び「走行許可車両」とは走行許可区間を付与した箇所を示す区間情報を構成する。

管制制御部３１２は、新たな走行許可区間を設定すると運行管理情報を上書きして更新する。運行管理情報には、走行許可区間及びブロック区間の最前端のノードである前方境界点のノードＩＤ、及び最後端のノードである後方境界点のノードＩＤが含まれる。例えば図６Ａにおいて第１ダンプトラック２０－１（vehicle_1）に付与された走行許可区間の前方境界点はｎｏｄｅ＿１、後方境界点はｎｏｄｅ＿３である。

他車共有区間走行許可判定部３１３は、管制制御部３１２が走行許可判定を行う際、管制制御部３１２の要求によって特に他車共有区間の走行許可判定を行う。他車共有区間走行許可判定部３１３は、第１ダンプトラック２０－１が他車共有区間内で停止することが原因で発生するデッドロックを防止するため、他車共有区間の走行を許可した車両が当該他車共有区間を解放できる位置まで進行できるかを判定し、当該他車共有区間の走行を許可する。具体的には、他車共有区間走行許可判定部３１３は、管制制御部３１２から他車共有区間の走行許可判定の要求を受けると、運行管理情報を参照して、当該他車共有区間を解放する十分な位置にダンプトラック２０が進行可能となるために必要な区間である、解放必要区間を計算し、区間情報を参照して当該解放必要区間の現在の走行許可設定状況を取得し、当該解放必要区間がいずれの車両の走行許可区間又はブロック区間でもない場合、走行許可可能の判定結果を管制制御部３１２に返す。

また他車共有区間走行許可判定部３１３は、上記判定を行った時点で当該解放必要区間が他車両に走行許可区間として設定されている場合、当該解放必要区間の将来の走行許可状況の予測に基づく判定を行うため、さらに管制情報記憶部３５３を参照し、当該他車両に対する走行許可区間設定状況を取得し、当該他車両が当該解放必要区間を解放可能な位置まで進行可能であるかを判定し、可能な場合、当該解放必要区間は将来の時刻において他車両の走行許可区間ではなくなると判断し、他車共有区間の走行許可判定に対し、走行許可可能の判定結果を管制制御部３１２に返す。上記いずれの条件も満たさない場合、他車共有区間走行許可判定部３１３は、走行許可不可の判定結果を管制制御部３１２に返す。

一方、ダンプトラック２０においては、車両側コントローラ２００は自律走行制御部２０１を備える。また、車両側記憶装置２５０は地図情報記憶部２５１を備える。

自律走行制御部２０１は、地図情報記憶部２５１に格納された地図情報及び位置算出装置２２０が算出した自己位置を基に、ダンプトラック２０が区間要求メッセージ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メッセージを生成して無線通信回線４０を介して管制サーバ３１に対して区間要求メッセージを送信する。

また、自律走行制御部２０１は、位置算出装置２２０から自己位置を取得し、地図情報記憶部２５１の地図情報を参照して、区間応答メッセージに含まれる走行許可区間を取得する。そして地図情報に規定された走行経路に追従しつつ、走行許可区間からはみ出さないようにダンプトラック２０を走行させるための加減速制御信号や操舵制御信号を走行駆動装置２１０に出力する。

図７は管制制御部３１２が各ダンプトラックに対して走行許可区間を設定する処理手順について説明する。以下では第１ダンプトラック２０－１を例に挙げて説明する。

まず、管制制御部３１２が第１ダンプトラック２０－１から区間要求メッセージを受信する（Ｓ１０１）。区間要求メッセージには第１ダンプトラック２０－１の位置情報が含まれているものとする。

管制制御部３１２は、区間要求メッセージに含まれる第１ダンプトラック２０－１の自己位置情報と、運行管理情報に含まれる地図情報及び区間情報と、走行許可付与長さの設定値（Ｌ）とに基づき、第１ダンプトラック２０－１に設定する走行許可区間の候補となる対象区間１～Ｎを抽出する（Ｓ１０２）。各対象区間１～Ｎはそれぞれ隣接するノード間として規定される。

管制制御部３１２は、変数ｋ＝１と設定（Ｓ１０３）し、ｋをインクリメントしながら対象区間１～Ｎの走行許可設定可否を順に判定する。ｋが対象区間数Ｎを越えたら（Ｓ１０４／Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３に進み、それ以外はステップＳ１０５に進む。

管制制御部３１２は、区間ｋが区間要求メッセージを送信した第１ダンプトラック２０－１の走行許可区間として既に設定されている場合（Ｓ１０５／Ｙｅｓ）、変数ｋをインクリメントし（Ｓ１０６）、ステップＳ１０４に戻る。

区間ｋが自車の走行許可区間として設定されていない場合（Ｓ１０５／Ｎｏ）、管制制御部３１２は運行管理情報を参照し、区間ｋが他のダンプトラック、例えば第２ダンプトラック２０－２の占有状態にあるか、すなわち他車の走行許可区間あるいはブロック区間として設定されているかを調べる（Ｓ１０７）。

区間ｋが他車の占有状態にある場合（Ｓ１０７／Ｙｅｓ）、管制制御部３１２は、自車に対する走行許可不可と判定し、ステップＳ１１３に進む。

区間ｋが他車の占有状態でない場合（Ｓ１０７／Ｎｏ）、管制制御部３１２は運行管理情報を参照し、区間ｋに対して他の区間が重畳しているかどうかを計算し、区間ｋが他車共有区間であるか判定する（Ｓ１０８）。区間ｋと他の区間が重畳しているかの計算は、例えば運行管理情報に登録されている区間の中から、区間ｋ上の各点から規定半径内にある座標情報を有する区間を抽出し、区間ｋと抽出された区間のそれぞれにおいて、区間を構成する座標点列の各点において進行方向に対し垂直な方向の両側にトラックの車幅を考慮して定める規定距離だけ離れた境界点を生成し、生成された境界点で構成されるポリゴンを構成してそれぞれの区間の平面領域を生成する。その上で、区間ｋの平面領域が抽出された区間の平面領域と重畳するかを幾何的に計算する。なお、運行管理情報に登録された各区間が他車共有区間であるかの定義づけは、「他車共有区間フラグ」の値により行う。

管制情報記憶部３５３による判定の結果、区間ｋが他車共有区間でない場合（Ｓ１０８／Ｎｏ）、区間ｋを自車の走行許可区間として設定し（Ｓ１１２）、変数ｋをインクリメントして（Ｓ１０６）、ステップＳ１０４に戻る。

ステップＳ１０８にて区間ｋが他車共有区間である場合（Ｓ１０８／Ｙｅｓ）、管制制御部３１２は、区間ｋの走行許可判定を他車共有区間走行許可判定部３１３に要求し、判定結果を受け取る（Ｓ１０９）。

他車共有区間走行許可判定部３１３の処理内容は、図９を用いて後述する。

他車共有区間走行許可判定部３１３による判定の結果、区間ｋが走行許可可能と判定された場合（Ｓ１１０／Ｙｅｓ）、管制制御部３１２は区間ｋに重畳する区間をブロック区間として管制情報記憶部３５３に記録し（Ｓ１１１）、上記と同様にステップＳ１１２に進む。区間ｋが走行許可不可と判定された場合（Ｓ１１０／Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。

上記管制制御部３１２の処理において、いずれかの区間ｋが走行許可不可と判定された結果（Ｓ１０７／Ｙｅｓ又はＳ１１０／Ｎｏ）、又は全ての区間について判定が終了した結果（Ｓ１０４／Ｙｅｓ）、管制制御部３１２は、区間要求メッセージを送信したダンプトラック２０に対して新たに走行許可区間が設定されていると判定すると（Ｓ１１３／Ｙｅｓ）、区間要求メッセージを送信したダンプトラック２０に対して新たな走行許可区間の位置を示す情報を含む区間応答メッセージを送信する（Ｓ１１４）。

管制制御部３１２は、区間要求メッセージを送信したダンプトラック２０に対して新たに走行許可区間を設定しない場合（Ｓ１１３／Ｎｏ）、管制サーバ３１は当該ダンプトラック２０に対して不許可応答メッセージを送信する（Ｓ１１５）。

以上が管制制御部３１２における走行許可区間設定処理であり、本処理を行うことで、各区間について１台のみの車両への許可を設定する排他的な走行許可区間設定が可能となる。

ここで、ステップＳ１０９における他車共有区間の走行許可判定処理について図８、図９Ａ～Ｃを参照して説明する。図８は他車共有区間走行許可判定部３１３における処理の流れを示すフローチャートである。図９Ａは他車共有区間の走行許可を解放するための解放必要区間Ｓを取得する説明図、図９Ｂは他車共有区間を走行許可不可である状況を示す図、図９Ｃは他車共有区間を走行許可可能である状況を示す図である。以降、図８のフローチャートに従って他車共有区間走行許可判定部３１３の動作を説明する。

他車共有区間走行許可判定部３１３は、他車共有区間９６の走行許可設定可否を判定する際、走行許可解放可能位置Ｐを計算する（Ｓ２０１）。走行許可解放可能位置Ｐは、運行管理情報を参照して他車共有区間の後方境界点を取得し、そこから走行経路前方に走行許可解放距離９２と安全停止マージン９４の長さだけ進んだ位置Ｐとして計算する。

次に、走行許可解放可能位置Ｐを含む区間を、他車共有区間９６の走行許可を解放するために必要な解放必要区間Ｓとして取得する（Ｓ２０２）。解放必要区間Ｓは、ダンプトラック２０が当該区間の終端まで進み、安全停止マージンを残して停止した時に、他車共有区間９６の走行許可解放条件を満たす位置に到達できる区間である。これらの位置関係は図９Ａに示す。

次に、解放必要区間Ｓが他車両に占有されている、すなわち他車両に対して走行許可区間として設定されている、又はブロック状態として設定されているかを判定する（Ｓ２０３）。解放必要区間Ｓが他車両に占有されていない場合（Ｓ２０３／Ｎｏ）、他車共有区間９６は走行許可可能と判定し（Ｓ２０６）、処理を終了する。

占有されている場合（Ｓ２０３／Ｙｅｓ）、先行車両に対する解放必要区間Ｓの占有解放可能位置Ｑを計算する（Ｓ２０４）。占有解放可能位置Ｑは、解放必要区間Ｓが他車両の走行許可区間として設定されている場合、解放必要区間Ｓの終端から、経路前方に走行許可解放距離と安全停止マージンの長さだけ進んだ位置として計算する。また、解放必要区間Ｓが他車共有区間であり、ブロック状態にある場合、当該区間に重畳している区間の終端から、同様に経路前方に走行許可解放距離と安全停止マージンの長さだけ進んだ位置として計算する。

次に、他車共有区間走行許可判定部３１３は、占有解放可能位置Ｑが解放必要区間Ｓを占有している他車両の走行許可区間内にあるかを判定する（Ｓ２０５）。占有解放可能位置Ｑが他車両の走行許可区間内でない場合（Ｓ２０５／Ｎｏ）、他車共有区間９６は走行許可不可と判定し（Ｓ２０７）、処理を終了する。この状況の一例は図９Ｂに示す通りである。

本状況においては他車両である第２ダンプトラック２０－２が解放必要区間Ｓの占有を解放できる確証がないため、第１ダンプトラック２０－１は他車共有区間９６を走行許可すると、それを解放できずに停止する可能性があるので、第１ダンプトラック２０－１に対して他車共有区間９６に重畳する新たな走行許可区間は設定しない。

占有解放可能位置Ｑが他車両の走行許可区間である場合（Ｓ２０５／Ｙｅｓ）、他車共有区間９６は走行許可可能と判定し（Ｓ２０６）、処理を終了する。この状況の一例は図９Ｃに示すとおりである。本状況においては第２ダンプトラック２０－２が走行許可区間内を進行することにより、いずれ占有解放可能位置Ｑに到達して解放必要区間Ｓを解放できる確証があるのでデッドロック発生の可能性は無く、現時点では解放必要区間Ｓは占有されているが、第１ダンプトラック２０－１に対して他車共有区間９６を走行許可する。

本実施形態によれば、走行許可区間は自車のみに走行が許可された区間であり、他車にとっては進入禁止区間となるので、走行許可区間を設定することでダンプトラック２０相互の干渉を防ぐことができる。

このように、交差点等の他車共有区間に対して走行許可した後に解放可能であるかを判定して走行許可を設定することによって、大きな計算負荷なく、効率的にデッドロックを回避することが可能となる。上記の例に加えて、安全停止マージンを計算で使用する際に、第１～第４ダンプトラック２０－１～２０－４の進行方向に応じた安全停止マージンを考慮することで、判定の精度を向上させることができる。また上記の例では、先行車両の走行許可区間の設定状況のみに着目して、解放必要区間Ｓの占有が解放されることが予測される場合に、他車共有区間を走行許可するとしたが、そうでない場合においても、さらにその先行車両の走行許可区間の設定状況を考慮することで、より将来の状態を考慮したデッドロック回避判定を行うことができ、他車共有区間手前での無駄な待機を削減することができる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での様々な変更態様は本発明の技術的範囲に属する。例えば他車共有区間が隘路により生じる走行経路であっても、上記と同様に車両管制システムを用いた制御が行える。

図１０は隘路の他車共有区間に関する走行許可判定の説明図である。図１０ではＬＰに向かう往路８０－１と復路８０－２とは互いに交差していないが、往路８０－１と復路８０－２が近接したり周囲形状の狭さにより、往路８０－１に設定される区間９７の平面領域と復路８０－２に設定される区間９８の平面領域とが走行経路幅方向において一部互いに重畳する。従って区間９７か区間９８の一方、例えば区間９７が第１ダンプトラック２０－１に走行許可されると区間９８もブロック区間として設定され、他車両への走行許可が不可となる。このような隘路においては、区間９７を通行する車両と区間９８を通行する車両が互いに道を譲り合い交互に通行する交互通行を行うのが一般的であるが、本形状においても図９Ａ～図９Ｃの状況と同様に、ダンプトラックが他車の存在によって区間９７から前方に進めず、区間９７を解放せずに停止した場合、走行許可区間設定不可の状況が一巡してデッドロック状態に陥る可能性がある。

そこでデッドロック発生を回避するため、区間９７の走行許可判定においては、図８及び図９Ａ～図９Ｃで説明した方法と同様に、他車共有区間である区間９７の走行許可を解放するために必要な解放必要区間Ｓを、走行許可解放距離と安全停止マージンに基づいて計算し、解放必要区間Ｓが他車に占有されていない場合、もしくは現時点で解放必要区間Ｓを占有している他車が、解放必要区間Ｓを解放する占有解放可能位置Ｑに到達可能な走行許可区間を有している場合のみ、他車共有区間である区間９７の走行許可を、走行許可を要求したダンプトラックに与える。処理の内容は第１実施形態と同様であるため、詳細の説明は割愛する。

以上が、本実施形態に係る車両管制システムの動作であり、このように、隘路においてもその解放可能位置を考慮して走行許可設定を行うことで、デッドロックを回避することができる。

１ ：車両管制システム
１０ ：ショベル
２０－１～２０－４：第１ダンプトラック～第４ダンプトラック
３１ ：管制サーバ
４０ ：無線通信回線
６０ ：走行経路
２００ ：車両側コントローラ
２０１ ：自律走行制御部
２１０ ：走行駆動装置
２２０ ：位置算出装置
２３０ ：車載センサ
２４０ ：車両側無線通信装置
２５０ ：車両側記憶装置
２５１ ：地図情報記憶部
３１０ ：サーバ側コントローラ
３１１ ：配車管理部
３１２ ：管制制御部
３１３ ：他車共有区間走行許可判定部
３４０ ：サーバ側無線通信装置
３５０ ：サーバ側記憶装置
３５１ ：配車管理情報記憶部
３５２ ：運行管理情報記憶部
３５３ ：管制情報記憶部
３６０ ：表示装置
３７０ ：入力装置

Claims (3)

1. 鉱山内に設置された走行経路に沿って自律走行する第１車両及び前記第１車両の前方を自律走行する第２車両と、前記第１車両及び前記第２車両の其々の運行管理を行う管制サーバとを無線通信回線を介して通信接続して構成された車両管制システムであって、
   前記第１車両及び前記第２車両の其々は、
   前記無線通信回線に接続する車両側無線通信装置と、
   自己位置を算出して自己位置情報を出力する位置算出装置と、
   ブレーキ、操舵モータ、及び走行モータを含む走行駆動装置と、
   前記車両側無線通信装置、前記位置算出装置、及び走行駆動装置の其々に接続された車両側コントローラと、
   を備え、
   前記管制サーバは、
   前記無線通信回線に接続するサーバ側無線通信装置と、
   前記サーバ側無線通信装置に接続されたサーバ側コントローラと、を備え、
   前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、及び前記走行経路における部分区間であって前記第１車両のみに走行許可が付与された第１走行許可区間の設定要求を行う区間要求メッセージを前記サーバ側無線通信装置に送信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記サーバ側無線通信装置から受信し、
   前記第２車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第２車両の自己位置情報を前記サーバ側無線通信装置に送信し、
   前記サーバ側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、前記第１走行許可区間の区間要求メッセージ、前記第２車両の自己位置情報を受信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置に対して送信し、
   前記サーバ側コントローラは、
   前記走行経路を示す地図情報を記憶し、当該地図情報において、前記走行経路がループして交差点を形成する場合は、前記交差点を含み前記ループに進入する方向に向かって走行する前記走行経路の部分区間を他車共有区間として予め規定し、
   前記第１走行許可区間の区間要求メッセージに応じて前記他車共有区間を含む前記走行経路の部分区間を前記第１走行許可区間として設定する際に、前記第１車両が前記他車共有区間を通過した後、当該他車共有区間に対する走行許可を解放できる位置である走行許可解放可能位置まで進行するために必要な区間である解放必要区間の位置を計算し、当該解放必要区間が前記第２車両に対する走行許可区間である第２走行許可区間として設定されていない場合、又は当該解放必要区間が前記第１車両及び前記第２車両のいずれにも走行許可が付与できないブロック区間ではない場合は、前記第１走行許可区間を設定し、設定した前記第１走行許可区間の位置を含む区間応答メッセージを生成して前記サーバ側無線通信装置を介して前記第１車両に搭載された車両側無線通信装置に送信し、
   前記第１車両に搭載された車両側コントローラは、前記車両側無線通信装置を介して受信した前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージに従って自律走行するための制御信号を前記走行駆動装置に出力する、
   ことを特徴とする車両管制システム。
2. 請求項１に記載の車両管制システムにおいて、
   前記解放必要区間が既に前記第２車両に走行許可されている場合、前記第２走行許可区間内を前記第２車両が進行し、前記第２車両よりも後方にある前記第２走行許可区間を解放すると前記解放必要区間が解放されるかを判定し、判定結果が肯定の場合は、前記解放必要区間に前記第２走行許可区間が設定されていても前記他車共有区間に前記第１走行許可区間を設定する、
   ことを特徴とする車両管制システム。
3. 鉱山内に設置された走行経路に沿って自律走行する第１車両及び前記第１車両の前方を自律走行する第２車両と、前記第１車両及び前記第２車両の其々の運行管理を行う管制サーバとを無線通信回線を介して通信接続して構成された車両管制システムであって、
   前記第１車両及び前記第２車両の其々は、
   前記無線通信回線に接続する車両側無線通信装置と、
   自己位置を算出して自己位置情報を出力する位置算出装置と、
   ブレーキ、操舵モータ、及び走行モータを含む走行駆動装置と、
   前記車両側無線通信装置、前記位置算出装置、及び走行駆動装置の其々に接続された車両側コントローラと、
   を備え、
   前記管制サーバは、
   前記無線通信回線に接続するサーバ側無線通信装置と、
   前記サーバ側無線通信装置に接続されたサーバ側コントローラと、を備え、
   前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、及び前記走行経路における部分区間であって前記第１車両のみに走行許可が付与された第１走行許可区間の設定要求を行う区間要求メッセージを前記サーバ側無線通信装置に送信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記サーバ側無線通信装置から受信し、
   前記第２車両に搭載された前記車両側無線通信装置は、前記第２車両の自己位置情報を前記サーバ側無線通信装置に送信し、
   前記サーバ側無線通信装置は、前記第１車両の自己位置情報、前記第１走行許可区間の区間要求メッセージ、前記第２車両の自己位置情報を受信し、設定された前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージを前記第１車両に搭載された前記車両側無線通信装置に対して送信し、
   前記サーバ側コントローラは、
   前記走行経路を示す地図情報を記憶し、当該地図情報において前記走行経路がループし、かつ前記ループに向かって走行する走行経路と前記ループから遠ざかる走行経路とが所定の距離よりも近接した隘路を形成する場合は、前記隘路を含み前記ループに進入する方向に向かって走行する前記走行経路の部分区間を他車共有区間として予め規定し、
   前記第１走行許可区間の区間要求メッセージに応じて前記他車共有区間を含む前記走行経路の部分区間を前記第１走行許可区間として設定する際に、前記第１車両が前記他車共有区間を通過した後、当該他車共有区間に対する走行許可を解放できる位置である走行許可解放可能位置まで進行するために必要な区間である解放必要区間の位置を計算し、当該解放必要区間が前記第２車両に対する走行許可区間である第２走行許可区間として設定されていない場合又は当該解放必要区間が前記第１車両及び前記第２車両のいずれにも走行許可が付与できないブロック区間でない場合は、前記第１走行許可区間を設定し、前記第１走行許可区間の位置を含む区間応答メッセージを生成して前記サーバ側無線通信装置を介して前記第１車両に搭載された車両側無線通信装置に送信し、
   前記第１車両に搭載された車両側コントローラは、前記車両側無線通信装置を介して受信した前記第１走行許可区間の位置を示す区間応答メッセージに従って自律走行するための制御信号を前記走行駆動装置に出力する、
   ことを特徴とする車両管制システム。

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