JP6259171B1 - 作業車両の制御装置、作業車両、及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

作業車両の制御装置は、走行経路を含む作業車両の走行条件を示すコースデータを取得するコースデータ取得部と、走行経路を基準とする予め設定された走行幅で規定される作業車両の走行範囲を示す走行範囲データを取得する走行範囲データ取得部と、作業車両の走行方向を検出した検出装置の検出データを取得する検出データ取得部と、コースデータに従って走行する作業車両の現在位置から離れた規定位置を検出データに基づいて予測する予測部と、規定位置が走行範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、規定位置が走行範囲内に存在しないと判定されたときに作業車両の走行を停止させる運転制御部と、を備える。

Description

本発明は、作業車両の制御装置、作業車両、及び作業車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場においては、無人で走行する作業車両が運搬作業に使用される。作業車両は、積込場において積込機により積荷を積載された後、搬送路を走行して排土場まで移動し、排土場において積荷を排出する。

特開２０１２−１１３４２９号公報

走行する作業車両とその作業車両の周辺に存在する障害物とが接触してしまうと、作業現場の生産性が低下する可能性がある。

本発明の態様は、作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、走行経路を含む作業車両の走行条件を示すコースデータを取得するコースデータ取得部と、前記走行経路を基準とする予め設定された走行幅で規定される前記作業車両の走行範囲を示す走行範囲データを取得する走行範囲データ取得部と、前記作業車両の走行方向を検出した検出装置の検出データを取得する検出データ取得部と、前記コースデータに従って走行する前記作業車両の現在位置から離れた規定位置を前記検出データに基づいて予測する予測部と、前記規定位置が前記走行範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、前記規定位置が前記走行範囲内に存在しないと判定されたときに前記作業車両の走行を停止させる運転制御部と、を備える作業車両の制御装置が提供される。

本発明の態様によれば、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両の管理システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係るダンプトラックを後方から見た斜視図である。 図３は、本実施形態に係る管理装置及び制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係るコースデータ及び走行範囲データを模式的に示す図である。 図５は、本実施形態に係る積込場における走行範囲データの一例を模式的に示す図である。 図６は、本実施形態に係る制御装置の動作を説明するための模式図である。 図７は、本実施形態に係る制御装置の動作を説明するための模式図である。 図８は、本実施形態に係る規定位置の予測方法を説明するための模式図である。 図９は、本実施形態に係る規定位置の予測方法を説明するための模式図である。 図１０は、本実施形態に係る走行幅の補正方法を説明するための模式図である。 図１１は、本実施形態に係る補正部により補正された後の走行範囲の一例を模式的に示す図である。 図１２は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１３は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１４は、本実施形態に係る積込場における走行範囲データの一例を模式的に示す図である。 図１５は、本実施形態に係る積込場における走行範囲データの一例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［管理システム］
本実施形態に係る作業車両２の管理システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る作業車両２の管理システム１の一例を模式的に示す図である。管理システム１は、作業車両２の運行管理を実施する。本実施形態において、作業車両２は、鉱山を走行可能な運搬車両であるダンプトラック２である。

図１に示すように、ダンプトラック２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる搬送路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。搬送路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。ダンプトラック２は、搬送路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定されたコースデータＣＤに従って走行する。

積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアである。積込場ＬＰＡにおいて、油圧ショベルのような積込機３が稼働する。排土場ＤＰＡは、ダンプトラック２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機ＣＲが設けられる。

管理システム１は、管理装置１０と、通信システム９とを備える。管理装置１０は、コンピュータシステムを含み、鉱山に設けられる管制施設７に設置される。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２との間でデータ通信及び信号通信を実施する。通信システム９は、データ及び信号を中継する中継器６を複数有してもよい。管理装置１０とダンプトラック２とは、通信システム９を介して無線通信する。

本実施形態において、ダンプトラック２は、運転者の操作によらずに無人で走行する無人ダンプトラックである。ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令信号に基づいて鉱山を走行する。

本実施形態において、ダンプトラック２の位置が、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を含む。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。ＧＮＳＳにより検出される位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。ＧＮＳＳにより、鉱山におけるダンプトラック２の絶対位置が検出される。

［ダンプトラック］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２について説明する。図２は、本実施形態に係るダンプトラック２を後方から見た斜視図である。図２に示すように、ダンプトラック２は、車体フレーム２１と、車体フレーム２１に支持されるダンプボディ２２と、車体フレーム２１を支持して走行する走行装置２３と、制御装置４０とを備える。

走行装置２３は、タイヤ２４が装着される車輪２５を有する。車輪２５は、前輪２５Ｆと後輪２５Ｒとを含む。前輪２５Ｆは、操舵装置３３により操舵される。後輪２５Ｒは、操舵されない。車輪２５は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

以下の説明においては、後輪２５Ｒの回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、車幅方向と称し、ダンプトラック２の進行方向を適宜、前後方向、と称し、車幅方向及び前後方向のそれぞれと直交する方向を適宜、上下方向、と称する。

前後方向の一方が前方であり、前方の逆方向が後方である。車幅方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。上下方向の一方が上方であり、上方の逆方向が下方である。前輪２５Ｆは、後輪２５Ｒよりも前方に配置される。前輪２５Ｆは、車幅方向両側に配置される。後輪２５Ｒは、車幅方向両側に配置される。ダンプボディ２２は、車体フレーム２１よりも上方に配置される。

車体フレーム２１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する駆動装置３１を支持する。ダンプボディ２２は、積荷が積まれる部材である。

走行装置２３は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達するリアアクスル２６を有する。リアアクスル２６は、後輪２５Ｒを支持する車軸２７を含む。リアアクスル２６は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達する。後輪２５Ｒは、リアアクスル２６から供給された駆動力により回転軸ＡＸを中心に回転する。これにより、走行装置２３は走行する。

ダンプトラック２は、前進可能及び後進可能である。前進とは、ダンプトラック２の前部２Ｆが進行方向を向いている状態で走行することをいう。後進とは、ダンプトラック２の後部２Ｒが進行方向を向いている状態で走行することをいう。

制御装置４０は、ダンプトラック２を制御する。制御装置４０は、管理装置１０から送信される指令信号に基づいてダンプトラック２を制御することができる。

［管理装置及び制御装置］
次に、本実施形態に係る管理装置１０及び制御装置４０について説明する。図３は、本実施形態に係る管理装置１０及び制御装置４０の一例を示す機能ブロック図である。管理装置１０は、管制施設７に設置される。制御装置４０は、ダンプトラック２に搭載される。管理装置１０と制御装置４０とは、通信システム９を介して無線通信する。

管理装置１０は、コンピュータシステムを含む。管理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置１２と、入出力インターフェース１３とを有する。

管理装置１０は、無線通信装置１４と接続される。無線通信装置１４は、管制施設７に配置される。管理装置１０は、無線通信装置１４及び通信システム９を介して、ダンプトラック２と通信する。

管理装置１０は、入力装置１５及び出力装置１６と接続される。入力装置１５及び出力装置１６は、管制施設７に設置される。入力装置１５は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも１つを含む。入力装置１５が操作されることにより生成された入力データは、管理装置１０に出力される。出力装置１６は、表示装置を含む。表示装置は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。出力装置１６は、管理装置１０から出力される表示データに基づいて作動する。なお、出力装置１６は、例えば印刷装置でもよい。

演算処理装置１１は、コースデータ生成部１１１と、走行範囲データ生成部１１２とを有する。

コースデータ生成部１１１は、鉱山を走行するダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを生成する。ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行経路ＲＰ、走行速度Ｖ、加速度、減速度、及び走行方向の少なくとも１つを含む。また、ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の停車位置及び発車位置の少なくとも一方を含む。

走行範囲データ生成部１１２は、ダンプトラック２の走行経路ＲＰを基準とする予め設定された走行幅Ｗで規定されるダンプトラック２の走行範囲ＴＭを示す走行範囲データＡＤを生成する。走行経路ＲＰは、線状に設定される。走行範囲ＴＭは、走行経路ＲＰを含むように走行経路ＲＰに沿って帯状に設定される。

入出力インターフェース１３は、コースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤをダンプトラック２に出力する。また、入出力インターフェース１３は、走行範囲データ生成部１１２で生成された走行範囲データＡＤをダンプトラック２に出力する。入出力インターフェース１３は、コースデータＣＤ及び走行範囲データＡＤをダンプトラック２に出力する出力部として機能する。演算処理装置１１で生成されたコースデータＣＤ及び走行範囲データＡＤは、入出力インターフェース１３及び通信システム９を介してダンプトラック２に出力される。

制御装置４０は、コンピュータシステムを含む。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。

制御装置４０は、無線通信装置４４と接続される。無線通信装置４４は、ダンプトラック２に配置される。制御装置４０は、無線通信装置４４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。

制御装置４０は、駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３と接続される。また、制御装置４０は、位置検出器３４、及び検出装置３５と接続される。駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３、位置検出器３４、及び検出装置３５は、ダンプトラック２に搭載される。

駆動装置３１は、ダンプトラック２の走行装置２３を駆動するために作動する。駆動装置３１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、後輪２５Ｒを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置３１が、内燃機関の作動により電力を発生する発電機と、発電機で発生した電力に基づいて作動する電動モータとを含んでもよい。

ブレーキ装置３２は、走行装置２３を制動するために作動する。ブレーキ装置３２の作動により、走行装置２３の走行が減速したり停止したりする。

操舵装置３３は、ダンプトラック２の走行装置２３を操舵するために作動する。ダンプトラック２は、操舵装置３３により操舵される。操舵装置３３は、前輪２５Ｆを操舵する。

位置検出器３４は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する。位置検出器３４は、測位衛星５からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナと、ＧＰＳアンテナで受信されたＧＰＳ信号に基づいてダンプトラック２の絶対位置を算出するＧＰＳ演算器とを含む。

検出装置３５は、ダンプトラック２の走行方向を検出する。検出装置３５は、操舵装置３３によるダンプトラック２の操舵角を検出する操舵角センサ３５Ａと、ダンプトラック２の方位角を検出する方位角センサ３５Ｂとを含む。操舵角センサ３５Ａは、例えば操舵装置３３に設けられたロータリーエンコーダを含む。方位角センサ３５Ｂは、例えば車体フレーム２１に設けられたジャイロセンサを含む。

演算処理装置４１は、コースデータ取得部４１１と、走行範囲データ取得部４１２と、絶対位置データ取得部４１３と、検出データ取得部４１４と、予測部４１５と、判定部４１６と、補正部４１７と、運転制御部４１８とを有する。

コースデータ取得部４１１は、管理装置１０のコースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤを取得する。

走行範囲データ取得部４１２は、管理装置１０の走行範囲データ生成部１１２で生成された走行範囲データＡＤを取得する。

絶対位置データ取得部４１３は、ダンプトラック２の絶対位置を示す絶対位置データを位置検出器３４から取得する。本実施形態において、位置検出器３４は、ダンプトラック２に設けられているＧＰＳアンテナの絶対位置を検出する。絶対位置データ取得部４１３は、位置検出器３４で検出されたＧＰＳアンテナの絶対位置に基づいて、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの絶対位置を示す絶対位置データを算出する。本実施形態において、ダンプトラック２の特定部位ＡＰは、車幅方向における車軸２７の中心部位である。

ＧＰＳアンテナと特定部位ＡＰとの相対位置は、例えばダンプトラック２の設計データ又は諸元データから導出可能な既知データであり、記憶装置４２に記憶されている。絶対位置データ取得部４１３は、位置検出器３４で検出されたＧＰＳアンテナの絶対位置と、記憶装置４２に記憶されているＧＰＳアンテナと特定部位ＡＰとの相対位置とに基づいて、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの絶対位置を示す絶対位置データを算出することができる。

検出データ取得部４１４は、ダンプトラック２の走行方向を検出した検出装置３５の検出データを検出装置３５から取得する。検出データは、操舵角センサ３５Ａで検出された操舵角データ、及び方位角センサ３５Ｂで検出された方位角データを含む。検出データ取得部４１４は、操舵角データを操舵角センサ３５Ａから取得し、方位角データを方位角センサ３５Ｂから取得する。

予測部４１５は、コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の現在位置ＮＰから離れた規定位置ＦＰを検出データに基づいて予測する。ダンプトラック２の規定位置ＦＰとは、検出データを取得時点のダンプトラック２の現在位置ＮＰからダンプトラック２が規定距離Ｌ走行後のダンプトラック２の位置をいう。本実施形態において、規定距離Ｌは、例えば３［ｍ］である。予測部４１５は、ダンプトラック２が現在位置ＮＰに存在するときに取得された検出データに基づいて、現在位置ＮＰから３［ｍ］走行後のダンプトラック２の規定位置ＦＰを予測する。

判定部４１６は、ダンプトラック２の規定位置ＦＰが走行範囲ＴＭ内に存在するか否かを判定する。すなわち、判定部４１６は、予測部４１５で予測されたダンプトラック２の規定位置ＦＰが、走行範囲データ取得部４１２で取得された走行範囲データＡＤで規定される走行範囲ＴＭ内に存在するか否かを判定する。

補正部４１７は、検出データ取得部４１４で取得された方位角データに基づいて、走行範囲データＡＤで規定される走行幅Ｗを補正する。

運転制御部４１８は、コースデータ取得部４１１で取得されたコースデータＣＤに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３の少なくとも１つを制御する運転制御信号を出力する。運転制御信号は、駆動装置３１に出力されるアクセル信号、ブレーキ装置３２に出力されるブレーキ指令信号、及び操舵装置３３に出力されるステアリング指令信号を含む。

運転制御部４１８は、予測部４１５で予測されたダンプトラック２の規定位置ＦＰが走行範囲ＴＭ内に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させる。

［コースデータ及び走行範囲データ］
次に、本実施形態に係るコースデータＣＤ及び走行範囲データＡＤについて説明する。図４は、本実施形態に係るコースデータＣＤ及び走行範囲データＡＤを模式的に示す図である。

コースデータＣＤは、ダンプトラック２の走行条件を規定する。ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行経路ＲＰ、走行速度Ｖ、加速度、減速度、及び走行方向の少なくとも１つを含む。

図４に示すように、コースデータＣＤは、一定の間隔Ｇで設定される複数のコース点ＰＩの集合体を含む。複数のコース点ＰＩのそれぞれは、ダンプトラック２の絶対位置データと、コース点ＰＩが設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度データと、コース点ＰＩが設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向データとを含む。

複数のコース点ＰＩを通過する軌跡によって、ダンプトラック２の走行経路ＲＰが規定される。走行経路ＲＰは、線状に設定される。走行速度データに基づいて、そのコース点ＰＩが設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度Ｖが規定される。走行方向データに基づいて、そのコース点ＰＩが設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向が規定される。コース点ＰＩによって規定される走行経路ＲＰは、目標走行経路である。コース点ＰＩによって規定されるダンプトラック２の走行速度Ｖは、目標走行速度である。コース点ＰＩによって規定されるダンプトラック２の走行方向は、目標走行方向である。

ダンプトラック２は、コースデータＣＤに従って鉱山を走行する。ダンプトラック２は、ダンプトラック２の特定部位ＡＰが走行経路ＲＰに沿って移動するように、鉱山を走行する。本実施形態において、ダンプトラック２の特定部位ＡＰは、車幅方向における車軸２７の中心部位である。

走行範囲データＡＤは、ダンプトラック２の走行経路ＲＰを基準とする予め設定された走行幅Ｗで規定されるダンプトラック２の走行範囲ＴＭを規定する。

図４に示すように、走行範囲ＴＭは、走行経路ＲＰを含み、走行経路ＲＰに沿って帯状に設定される。走行範囲ＴＭの幅方向において、走行経路ＲＰは、走行範囲ＴＭの中心に規定される。すなわち、走行範囲ＴＭの幅方向において、走行経路ＲＰと走行範囲ＴＭの一方の端部Ｅｒとの距離Ｗｒと、走行経路ＲＰと走行範囲ＴＭの他方の端部Ｅｌとの距離Ｗｌとは、実質的に等しい。なお、走行範囲ＴＭの幅方向において、走行経路ＲＰは、走行範囲ＴＭの中心から外れた位置に規定されてもよい。

運転制御部４１８は、位置検出器３４で検出された絶対位置データに基づいて、ダンプトラック２の特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとが一致した状態で走行するように、走行装置２３を制御する。

また、運転制御部４１８は、位置検出器３４で検出された絶対位置データに基づいて、ダンプトラック２の特定部位ＡＰが走行経路ＲＰから外れて走行範囲ＴＭの外側に移動したと判定したとき、ダンプトラック２の走行を停止させる。

以下の説明においては、ダンプトラック２の特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭの外側に移動した状態を適宜、コースアウト、と称する。

ダンプトラック２は、鉱山の荒れた路面を走行する。本実施形態においては、特定部位ＡＰが走行経路ＲＰから外れても、ダンプトラック２の走行を許容する走行範囲ＴＭが設定される。特定部位ＡＰが走行経路ＲＰから外れても走行範囲ＴＭに配置されているとき、運転制御部４１８は、ダンプトラック２の走行を継続させる。一方、走行経路ＲＰから外れた特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭの外側に配置されたとき、ダンプトラック２はコースアウトしたと判定される。ダンプトラック２がコースアウトしたと判定されたとき、運転制御部４１８は、ダンプトラック２の走行を停止させる。

走行範囲データ生成部１１２は、走行範囲ＴＭの走行幅Ｗを調整可能である。鉱山においては、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくても許容されるエリアと、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量を小さくする必要があるエリアとが存在する。換言すれば、鉱山においては、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとの相対距離が大きくても許容されるエリアと、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとの相対距離を小さくする必要があるエリアとが存在する。走行範囲データ生成部１１２は、鉱山のエリアに基づいて走行幅Ｗを調整する。走行範囲データ生成部１１２は、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくても許容されるエリアにおいては、大きい走行幅Ｗを設定し、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量を小さくする必要があるエリアにおいては、小さい走行幅Ｗを設定する。

走行範囲データ生成部１１２は、例えば走行するダンプトラック２の周辺に存在する障害物に基づいて、走行幅Ｗを設定する。コースデータ生成部１１１は、走行許容幅Ｗに基づいて、ダンプトラック２の走行速度Ｖを設定する。

例えば、走行経路ＲＰに従って走行するダンプトラック２の周辺に障害物が存在しないエリアの場合、走行幅Ｗを大きくしても、ダンプトラック２と障害物とが接触する可能性は低い。そのため、ダンプトラック２の周辺に障害物が存在しないエリアの場合、走行範囲データ生成部１１２は、大きい走行幅Ｗを設定する。ダンプトラック２と障害物との接触の可能性が低く、大きい走行範囲Ｗが設定された走行範囲ＴＭにおいては、コースデータ生成部１１１は、ダンプトラック２の走行速度Ｖを高める。ダンプトラック２の走行速度Ｖが高い場合、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくなる可能性が高いものの、走行幅Ｗが大きいため、コースアウトと判定される頻度は低減される。ダンプトラック２の走行速度Ｖを高めてもコースアウトと判定される頻度が低減されるため、鉱山の生産性の低下が抑制される。

一方、走行経路ＲＰに従って走行するダンプトラック２の周辺に障害物が存在するエリアの場合、走行幅Ｗを大きくしてしまうと、ダンプトラック２と障害物とが接触する可能性が高くなる。そのため、ダンプトラック２の周辺に障害物が存在するエリアの場合、走行範囲データ生成部１１２は、小さい走行幅Ｗを設定する。ダンプトラック２の走行速度Ｖが高い場合、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくなる可能性が高い。そのため、走行幅Ｗが小さい場合、ダンプトラック２の走行速度Ｖを高くすると、コースアウトと判定される頻度が高くなり、鉱山の生産性が低下する。したがって、ダンプトラック２と障害物との接触を抑制するために小さい走行範囲Ｗが設定された走行範囲ＴＭにおいては、コースデータ生成部１１１は、ダンプトラック２の走行速度Ｖを低くする。

［積込場における走行範囲データ］
次に、本実施形態に係る積込場ＬＰＡにおける走行範囲データＡＤについて説明する。図５は、本実施形態に係る積込場ＬＰＡにおける走行範囲データＡＤの一例を模式的に示す図である。

積込場ＬＰＡにおいて、ダンプトラック２は、スイッチバックして積込機３に接近する。スイッチバックとは、前進するダンプトラック２が鋭角的に進行方向を転換して後進する動作をいう。図５に示す例では、コースデータＣＤは、積込場ＬＰＡにスイッチバック点ＳＢＰを規定する。積込場ＬＰＡに進入したダンプトラック２は、スイッチバック点ＳＢＰでスイッチバックして、後進しながら積込機３に接近する。

また、コースデータＣＤは、積込場ＬＰＡに積込点ＬＰＰを規定する。積込点ＬＰＰは、積込機３がダンプトラック２に積荷を積載可能な位置である。ダンプトラック２は、後進しながら積込点ＬＰＰに移動する。ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに配置された後、積込機３によってダンプトラック２に積荷が積載される。

積込場ＬＰＡにおいても、走行経路ＲＰを基準として走行範囲ＴＭが規定される。本実施形態において、積込場ＬＰＡに規定される走行範囲ＴＭは、第１走行幅Ｗ１で規定される第１走行範囲ＴＭ１と、第１走行幅Ｗ１よりも小さい第２走行幅Ｗ２で規定される第２走行範囲ＴＭ２とを含む。

図５に示すように、第２走行範囲ＴＭ２は、ダンプトラック２に積荷が積載される積込点ＬＰＰを含む。ダンプトラック２は、第１走行範囲ＴＭ１から第２走行範囲ＴＭ２に走行する。ダンプトラック２は、第１走行範囲ＴＭ１を後進しながら、第２走行範囲ＴＭ２に設定されている積込点ＬＰＰに接近する。

積込機３は、第２走行範囲ＴＭ２の幅方向外側に配置される。第２走行幅ＴＭ２は、ダンプトラック２に積荷を積載する積込機３のサイズに基づいて設定される。

積込機３は、下部走行体３０１と、下部走行体３０１に支持される上部旋回体３０２と、上部旋回体３０２に移動可能に支持される作業機３０３とを有する。作業機３０３は、ブームとアームとバケットとを含む。積込点ＬＰＰは、作業機３０３の旋回半径の内側に設定される。第２走行幅Ｗ２が大きい場合、例えば上部旋回体３０２に近い第２走行範囲ＴＭ２の端部Ｅｌに特定部位ＡＰが配置されてしまうと、ダンプトラック２と積込機３とが接触してしまう可能性が高くなる。第２走行幅Ｗ２が小さい場合、特定部位ＡＰが走行経路ＲＰから僅かに外れた場合でもコースアウトと判定され、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止してしまい、鉱山の生産性が低下する。本実施形態においては、積込点ＬＰＰに移動するダンプトラック２が積込機３の上部旋回体３０２又は下部走行体３０１と接触しないように、且つ、鉱山の生産性が低下しないように、上部旋回体３０２及び下部走行体３０１のサイズに基づいて、第２走行幅Ｗ２が規定される。特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在するようにダンプトラック２が走行することにより、ダンプトラック２と積込機３との接触が抑制される。

本実施形態において、第２走行範囲ＴＭ２におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ２は、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１以下である。積込機３は、ダンプトラック２の障害物とみなすことができる。積込点ＬＰＰから遠い第１走行範囲ＴＭ１においては、第１走行範囲ＴＭ１を走行するダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性は低い。そのため、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１を高めることにより、鉱山の生産性の低下が抑制される。また、鉱山の荒れた路面を走行するダンプトラック２の走行速度Ｖ１が高くなると、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくなる可能性が高い。第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１は大きいので、ダンプトラック２の走行速度Ｖ１が高くても、特定部位ＡＰが第１走行範囲ＴＭ１の外側に移動してしまうことが抑制される。これにより、コースアウトと判定される頻度が低減され、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止されることが抑制される。したがって、鉱山の生産性の低下が抑制される。

一方、積込点ＬＰＰを含む第２走行範囲ＴＭ２においては、第２走行範囲ＴＭ２を走行するダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性が高い。そのため、走行範囲データ生成部１１２は、第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２を小さくする。これにより、ダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性が抑制される。第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２が小さいので、第２走行範囲ＴＭ２においてダンプトラック２が走行速度Ｖ１で後進すると、特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２の外側にコースアウトしてしまう可能性が高くなる。その結果、コースアウトと判定される頻度が高くなり、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止され、鉱山の生産性が低下する。小さい第２走行幅Ｗ２で規定される第２走行範囲ＴＭ２においては、ダンプトラック２の走行速度Ｖ２を走行速度Ｖ１よりも低減することにより、コースアウトと判定される頻度が低減され、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止されることが抑制される。したがって、鉱山の生産性の低下が抑制される。

［規定位置の予測］
次に、本実施形態に係る制御装置４０の動作の一例について説明する。図６及び図７は、本実施形態に係る制御装置４０の動作を説明するための模式図である。

本実施形態において、予測部４１５は、積込場ＬＰＡにおいてコースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の規定位置ＦＰを、検出装置３５の検出データに基づいて予測する。本実施形態において、予測部４１５は、積込点ＬＰＰに向かって後進するダンプトラック２に設定された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰを予測する。

図６に示すように、特定部位ＡＰの規定位置ＦＰとは、ダンプトラック２の走行方向の検出データを検出データ取得部４１４が取得したときの特定部位ＡＰの現在位置ＮＰからダンプトラック２が規定距離Ｌだけ走行した後の特定部位ＡＰの位置をいう。本実施形態において、規定距離Ｌは３［ｍ］である。予測部４１５は、ダンプトラック２の特定部位ＡＰが現在位置ＮＰを通過したときに取得されたダンプトラック２の走行方向の検出データに基づいて、ダンプトラック２が３［ｍ］だけ走行した後のダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰを予測する。

本実施形態において、コース点ＰＩの間隔Ｇは１［ｍ］である。図６に示すように、予測部４１５は、特定部位ＡＰが現在位置ＮＰであるコース点ＰＩ０を通過したときに取得されたダンプトラック２の走行方向の検出データに基づいて、３つ先のコース点ＰＩ３を通過する特定部位ＡＰの規定位置ＦＰを予測する。なお、本実施形態において、特定部位ＡＰがコース点ＰＩ（ＰＩ０，ＰＩ３）を通過することは、特定部位ＡＰとコース点ＰＩとが完全に一致することのみならず、ダンプトラック２の進行方向における特定部位ＡＰの絶対位置とコース点ＰＩの絶対位置とが実質的に一致することも含む。

予測部４１５は、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１を走行しているときに取得されたダンプトラック２の走行方向の検出データに基づいて、第２走行範囲ＴＭ２と特定部位ＡＰの規定位置ＦＰとの相対位置を予測する。

判定部４１６は、予測部４１５で予測された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２内に存在するか否かを判定する。本実施形態において、コース点ＰＩ３は、第２走行範囲ＴＭ２に規定されている複数のコース点ＰＩのうち、第１走行範囲ＴＭ１に最も近いコース点ＰＩである。判定部４１６は、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１を走行しているときに取得された検出データに基づいて予測された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在するか否かを判定する。

運転制御部４１８は、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１を走行しているときに取得された検出データに基づいて予測された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させる。

すなわち、本実施形態において、制御装置４０は、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１を走行しているとき、ダンプトラック２の特定部位ＡＰが将来において第２走行範囲ＴＭ２をコースアウトするか否かを予測する。

第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２は、第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１よりも小さい。そのため、図６に示すように、例えば特定部位ＡＰが第１走行範囲ＴＭ１の幅方向の端部Ｅｌに位置する状態において、ダンプトラック２が真っ直ぐに後進した場合、特定部位ＡＰの規定位置ＦＰは、第２走行範囲ＴＭ２の外側に配置されると予測される。この場合、ダンプトラック２は、積込機３に接近し、積込機３に接触する可能性が高くなる。

また、図７に示すように、例えば特定部位ＡＰが第１走行範囲ＴＭ１の幅方向の端部Ｅｒに位置する状態において、ダンプトラック２が旋回しながら後進した場合、特定部位ＡＰの規定位置ＦＰは、第２走行範囲ＴＭ２の外側に配置されると予測される。この場合も、ダンプトラック２は、積込機３に接近し、積込機３に接触する可能性が高くなる。

本実施形態においては、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１を走行しているときに、規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在するか否かが予測され、規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと予測されたときに、特定部位ＡＰが第１走行範囲ＴＭ１から出る前に、ダンプトラック２の走行が停止される。これにより、ダンプトラック２と積込機３との接触が未然に防止される。

上述のように、本実施形態において、第２走行範囲ＴＭ２におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ２は、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１以下である。そのため、ダンプトラック２が第２走行範囲ＴＭ２に入った後に特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２をコースアウトしたと判定された場合、ダンプトラック２が低速走行を開始した後にダンプトラック２の走行が停止されることとなる。その結果、コースアウトと判定されるまでの時間が長期化し、鉱山の生産性が低下する。

本実施形態においては、ダンプトラック２が第２走行範囲ＴＭ２に入る前に特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２をコースアウトするか否かが予測される。すなわち、ダンプトラック２が低速走行を開始する前に、特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２をコースアウトすると予測された場合、ダンプトラック２の走行が停止される。特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２をコースアウトすると予測された場合、ダンプトラック２の走行が早期に停止されるため、鉱山の生産性の低下を抑制することができる。

［規定位置の予測方法］
次に、本実施形態に係る規定位置ＦＰの予測方法について説明する。図８及び図９は、本実施形態に係る規定位置ＦＰの予測方法を説明するための模式図である。

図８を参照しながら、現在位置ＮＰにおける操舵角δから規定距離Ｌ［ｍ］だけ後進した後のダンプトラック２に設定された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰの算出方法について説明する。

ダンプトラックのホイールベースをｌ［ｍ］、操舵角をδ［ｒａｄ］、後輪２５Ｒを支持する車軸２７の中心部位に規定された特定部位ＡＰを基準とするダンプトラック２の旋回半径をＲ［ｍ］としたとき、旋回半径Ｒは、（１）式に基づいて算出される。

規定距離Ｌだけ後進する区間において操舵角δは一定であると仮定すると、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの向きの変化量ｄｈ［ｒａｄ］は、旋回半径Ｒに対して規定距離Ｌと同一寸法の弧を張るときの内角と等しい。すなわち、変化量ｄｈは、（２）式に基づいて算出される。

したがって、ダンプトラック２に規定される車体座標系における前後方向をＸ軸方向とし、ダンプトラック２に規定される車体座標系における車幅方向をＹ軸方向とし、ダンプトラック２の前方向を＋Ｘ方向とし、ダンプトラック２の左方向を＋Ｙ方向としたとき、規定距離Ｌだけ後進した後の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰのＸ軸方向の変化量ｄｘ［ｍ］及びＹ軸方向の変化量ｄｙ［ｍ］はそれぞれ、（３）式及び（４）式に基づいて算出される。但し、操舵角δは左を正の値とする。

変化量ｄｘは、特定部位ＡＰの現在位置ＮＰを基準とする規定位置ＦＰのＸ軸方向の座標であり、変化量ｄｙは、特定部位ＡＰの現在位置ＮＰを基準とする規定位置ＦＰのＹ軸方向の座標である。このように、（３）式及び（４）式に基づいて、特定部位ＡＰが現在位置ＮＰに存在し、一定の操舵角δで規定距離Ｌ［ｍ］だけ後進した後のダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが予測される。

次に、図９を参照しながら、図８を参照して説明した予測方法により予測された規定位置ＦＰに対して、車体座標系のＸ軸からダンプトラック２が角度θだけ回転したときのダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰの算出方法について説明する。

回転後の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰのＸ軸方向の座標をｄｘ_ｒ［ｍ］、Ｙ軸方向の座標をｄｙ_ｒ［ｍ］としたとき、座標ｄｙ_ｒは、（５）式に基づいて算出される。

ここで、「ｘ≪１」のとき、２次までのテイラー展開の結果より、（６）式に近似できる。

「θ≪１」、「δ≪１」と仮定し、「ｃｏｓθ〜１」と近似したとき、座標ｄｙ_ｒは、（７）式に基づいて算出される。

このように、規定距離Ｌだけ後進した後の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰは、角度θ及び操舵角δの１次式の和として算出可能である。

［はみ出し量に基づく走行幅の補正］
本実施形態において、補正部４１７は、方位角θに基づいて走行幅Ｗを補正する。図１０は、本実施形態に係る走行幅Ｗの補正方法を説明するための模式図である。

図１０に示すように、前輪２５Ｆが操舵されることにより、ダンプトラック２は車体座標系のＸ軸から角度θだけ回転する。車体座標系のＸ軸からダンプトラック２が角度θだけ回転したとき、ダンプトラック２は、回転前の状態からＹ軸方向にはみ出し量ｄｙ_ｋだけはみ出す。はみ出し量ｄｙ_ｋは、（８）式に基づいて算出される。

（８）式において、ｌ（θ）は、特定部位ＡＰを中心にダンプトラック２を角度θだけ回転させたときの特定部位ＡＰからダンプトラック２がＹ軸方向に最もはみ出した部分ＨＰまでのＹ軸方向における距離であり、（９）式に基づいて算出される。

（８）式において、ηは、回転前のダンプトラック２の特定部位ＡＰと部分ＨＰとを結ぶ直線とＸ軸とがなす角度である。ダンプトラック２の車幅をｗ、ダンプトラック２の特定部位ＡＰと後端部との距離をｂとしたとき、角度ηは、（１０）式に基づいて算出される。

また、特定部位ＡＰと部分ＨＰとの距離をＲ_ｋとしたとき、距離Ｒ_ｋは、（１１）式に基づいて算出される。

以上により、はみ出し量ｄｙ_ｋは、（１２）式に基づいて算出される。

本実施形態において、補正部４１７は、操舵角δに基づいて変化するダンプトラック２の回転量を示す角度θと、ダンプトラック２の設計データ又は諸元データから導出可能なダンプトラック２の寸法データである距離ｂ及び車幅ｗとに基づいて、はみ出し量ｄｙ_ｋを算出する。補正部４１７は、算出したはみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行幅Ｗを補正する。

図１１は、本実施形態に係る補正部４１７により補正された後の走行範囲ＴＭの一例を模式的に示す図である。図１１に示すように、ダンプトラック２が操舵されると、操舵角δに基づいて、規定位置ＦＰが変化する。また、ダンプトラック２が操舵され、はみ出し量ｄｙ_ｋが変化すると、はみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行幅Ｗが変化する。走行範囲データ生成部１１２は、例えば図５に示したように、一定の第１走行幅Ｗ１の第１走行範囲ＴＭ１を生成し、一定の第２走行幅Ｗ２の第２走行範囲ＴＭ２を生成する。補正部４１７は、はみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行範囲データ生成部１１２で生成され走行範囲データ取得部４１２で取得された第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１を補正する。また、補正部４１７は、はみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行範囲データ生成部１１２で生成され走行範囲データ取得部４１２で取得された第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２を補正する。本実施形態において、補正部４１７は、走行範囲データ取得部４１２で取得された第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１からはみ出し量ｄｙ_ｋを減じる補正を実施する。また、補正部４１７は、走行範囲データ取得部４１２で取得された第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２からはみ出し量ｄｙ_ｋを減じる補正を実施する。すなわち、走行範囲データ取得部４１２で取得された第１走行幅Ｗ１からはみ出し量ｄｙ_ｋを減じた後の第１走行幅Ｗ１が補正後の第１走行幅Ｗ１ａである。走行範囲データ取得部４１２で取得された第２走行幅Ｗ２からはみ出し量ｄｙ_ｋを減じた後の第２走行幅Ｗ２が補正後の第２走行幅Ｗ２ａである。

運転制御部４１８は、補正部４１７により補正された後の第１走行範囲ＴＭ１及び第２走行範囲ＴＭ２に基づいて、ダンプトラック２の走行を制御する。補正部４１７により補正された後の第１走行範囲ＴＭ１及び第２走行範囲ＴＭ２から特定部位ＡＰがコースアウトしたと判定されたとき、運転制御部４１８は、ダンプトラック２の走行を停止する。また、判定部４１６は、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが補正部４１７により補正された後の第２走行範囲ＴＭ２に存在するか否かを判定する。運転制御部４１８は、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが補正部４１７により補正された後の第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させる。

補正部４１７により走行範囲ＴＭが補正されることにより、ダンプトラック２と積込機３との接触が効果的に抑制される。本実施形態においては、特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭに存在すれば、コースアウトしたとはみなされず、ダンプトラック２は後進することができる。しかし、例えばダンプトラック２が直進状態で後進せず、僅かに旋回しながら後進したとき、特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭに存在する場合においても、ダンプトラック２の少なくとも一部と積込機３との距離が短くなり、ダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性がある。すなわち、ダンプトラック２が旋回しながら後進すると、特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭに存在する場合においても、図１０を参照して説明したはみ出し量ｄｙ_ｋに起因して、ダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性が高くなる。本実施形態においては、図１１を参照して説明したように、補正部４１７は、はみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行幅Ｗを減じる補正を実施する。これにより、ダンプトラック２と積込機３とが接触する前に、特定部位ＡＰが走行範囲ＴＭからコースアウトするため、ダンプトラック２は早期に停止し、ダンプトラック２と積込機３との接触が抑制される。

［制御方法］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例について説明する。図１２は、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態においては、ダンプトラック２を後進させながら積込点ＬＰＰに接近させるときのダンプトラック２の制御方法について説明する。

管理装置１０のコースデータ生成部１１１は、走行経路ＲＰを含むダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを生成する。管理装置１０の走行範囲データ生成部１１２は、走行経路ＲＰを基準とする第１予め設定された走行幅Ｗ１で規定されるダンプトラック２の第１走行範囲ＴＭ１及び走行経路ＲＰを基準とする第２走行幅Ｗ２で規定されるダンプトラック２の第２走行範囲ＴＭ２を示す走行範囲データＡＤを生成する。

管理装置１０で生成されたコースデータＣＤ及び走行範囲データＡＤは、通信システム９を介してダンプトラック２の制御装置４０に送信される。制御装置４０のコースデータ取得部４１１は、管理装置１０から送信されたコースデータＣＤを取得する。また、制御装置４０の走行範囲データ取得部４１２は、管理装置１０から送信された走行範囲データＡＤを取得する（ステップＳ１０）。

コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の絶対位置が位置検出器３４によって検出される。ダンプトラック２の特定部位ＡＰの絶対位置を示す絶対位置データは、制御装置４０の絶対位置データ取得部４１３に取得される。

運転制御部４１８は、特定部位ＡＰの絶対位置データに基づいて、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとが一致しながらダンプトラック２が走行するように、操舵装置３３をフィードバック制御する。

また、コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の走行方向が検出装置３５に検出される。ダンプトラック２の走行方向を検出した検出装置３５の検出データは、制御装置４０の検出データ取得部４１４に取得される（ステップＳ２０）。

検出装置３５の検出データは、ダンプトラック２の操舵角δを検出する操舵角センサ３５Ａの検出データ、及びダンプトラック２の方位角θを検出する方位角センサ３５Ｂの検出データを含む。運転制御部４１８は、検出装置３５の検出データに基づいて、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとが一致しながらダンプトラック２が走行するように、操舵装置３３をフィードバック制御する。

運転制御部４１８は、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとの偏差に基づいて、操舵装置３３をフィードバック制御する。フィードバックのゲインをＫ、現在位置ＮＰから規定距離Ｌだけ後進した後の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰのＹ軸方向の変化量をｄｙ、ダンプトラック２の回転量の変化量をｄθとしたとき、操舵装置３３を制御する制御量δ_ＦＢは、（１３）式に基づいて算出される。なお、予測部４１５における予測に使用される規定距離Ｌと（１３）式で使用される規定距離Ｌとは、同一の値でもよいし異なる値でもよい。

なお、ダンプトラック２の走行速度Ｖの関数をｆ（ｖ）としたとき、ゲインＫは、（１４）式で示される。

（１３）式及び（１４）式に基づいてフィードバック制御が実施されることにより、特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとを精度良く一致させることができる。

予測部４１５は、コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２に設定された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰを検出データに基づいて予測する（ステップＳ３０）。

判定部４１６は、ダンプトラック２の絶対位置データに基づいて、積込点ＬＰＰに向かって後進するダンプトラック２の特定部位ＡＰが図６及び図７を参照して説明した規定のコース点ＰＩ０を通過したかを判定する（ステップＳ４０）。

ステップＳ４０において、後進するダンプトラック２の特定部位ＡＰが規定のコース点ＰＩ０を通過していないと判定されたとき（ステップＳ４０：Ｎｏ）、制御装置４０は、ステップＳ１０の処理に戻る。

ステップＳ４０において、後進するダンプトラック２の特定部位ＡＰが規定のコース点ＰＩ０を通過したと判定されたとき（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、判定部４１６は、予測部４１５で予測された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在するか否かを判定する（ステップＳ５０）。

ステップＳ５０において、後進するダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在すると判定されたとき（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、ステップＳ１０の処理に戻る。すなわち、特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在すると判定されたとき、積込点ＬＰＰに向かうダンプトラック２の後進は継続される。

ステップＳ５０において、後進するダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと判定されたとき（ステップＳ５０：Ｎｏ）、運転制御部４１８は、ダンプトラック２の走行を停止させる（ステップＳ６０）。これにより、ダンプトラック２が積込機３に接触することが抑制される。

次に、ステップＳ６０において走行が停止されたダンプトラック２の走行を再開させるときのダンプトラック２の制御方法の一例について説明する。図１３は、本実施形態に係る走行停止後のダンプトラック２の走行を再開させるときのダンプトラック２の制御方法の一例を示すフローチャートである。

後進するダンプトラック２の走行が停止されたとき、積込機３の運転者は、積込機３に設けられている操作装置を操作する。操作装置が操作されることにより、新規コースデータの生成を指令する指令信号及びダンプトラック２の走行の再開を指令する指令信号が生成される。操作装置が操作されることにより生成された指令信号は、通信システム９を介して管理装置１０に送信される。

管理装置１０のコースデータ生成部１１１は、新規コースデータＣＤｎを生成する。また、管理装置１０の走行範囲データ生成部１１２は、新規走行範囲データＡＤｎを生成する。

管理装置１０で生成された新規コースデータＣＤｎ及び新規走行範囲データＡＤｎは、通信システム９を介してダンプトラック２の制御装置４０に送信される。制御装置４０のコースデータ取得部４１１は、管理装置１０から送信された新規コースデータＣＤｎを取得する。また、制御装置４０の走行範囲データ取得部４１２は、管理装置１０から送信された新規走行範囲データＡＤｎを取得する（ステップＳ７０）。

ステップＳ１０で取得されたコースデータＣＤと、ステップＳ７０で取得された新規コースデータＣＤｎとは、異なる。また、ステップＳ１０で取得された走行範囲データＡＤと、ステップＳ７０で取得された新規走行範囲データＡＤｎとは、異なる。新規コースデータＣＤｎは、コースデータＣＤで規定される走行経路ＲＰとは異なる新規走行経路ＲＰｎを含む。新規走行範囲データＡＤｎは、走行範囲データＡＤで規定される第２走行範囲ＴＭ２とは異なる新規第２走行範囲ＴＭ２ｎを含む。新規第２走行範囲ＴＭ２ｎは、新規走行経路ＲＰｎを含むように新規走行経路ＲＰｎに沿って帯状に設定される。なお、第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２と、新規第２走行範囲ＴＭ２ｎの第２走行幅Ｗ２ｎとは、等しい。

運転制御部４１８は、コースデータ取得部４１１で取得された新規コースデータＣＤｎに基づいて、ダンプトラック２の走行を再開させる。

新規コースデータＣＤｎは、ダンプトラック２を前進させた後に後進させる走行条件を含む。運転制御部４１８は、停止状態のダンプトラック２を一旦前進させる（ステップＳ９０）。

運転制御部４１８は、ダンプトラック２が前進した後、そのダンプトラック２を積込点ＬＰＰに向かって後進させる（ステップＳ８０）。

本実施形態において、新規コースデータＣＤｎで規定されるダンプトラック２を後進させるときの新規走行経路ＲＰｎと、コースデータＣＤで規定されるダンプトラック２を後進させるときの走行経路ＲＰとは、異なる。新規コースデータＣＤｎにおいては、ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに向かって真っすぐに後進するように、新規走行経路ＲＰｎが規定される。これにより、ダンプトラック２の特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが新規第２走行範囲ＴＭ２ｎからコースアウトしてしまうことが抑制され、ダンプトラック２は、積込点ＬＰＰに移動することができる。

積込点ＬＰＰにダンプトラック２が移動した後、積込機３によりそのダンプトラック２に積荷を積載する積込作業が実施される。積荷が積載されたダンプトラック２は、積込点ＬＰＰから退去する。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、走行経路ＲＰを含むダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを取得するコースデータ取得部４１１と、走行経路ＲＰを基準とする予め設定された走行幅Ｗで規定されるダンプトラック２の走行範囲ＴＭを示す走行範囲データＡＤを取得する走行範囲データ取得部４１２と、ダンプトラック２の走行方向を検出した検出装置３５の検出データを取得する検出データ取得部４１４と、コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の規定位置ＦＰを検出データに基づいて予測する予測部４１５と、規定位置ＦＰが走行範囲ＴＭ内に存在するか否かを判定する判定部４１６と、規定位置ＦＰが走行範囲ＴＭ内に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させる運転制御部４１８とが設けられる。これにより、コースデータＣＤに従って走行するダンプトラック２の走行範囲ＴＭの周辺に障害物が存在するとき、ダンプトラック２と障害物との接触が抑制される。したがって、作業現場の生産性の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、走行範囲ＴＭは、第１走行幅Ｗ１で規定される第１走行範囲ＴＭ１と、第１走行幅Ｗ１よりも小さい第２走行幅Ｗ２で規定される第２走行範囲ＴＭ２とを含む。ダンプトラック２は、第１走行範囲ＴＭ１から第２走行範囲ＴＭ２に走行する。運転制御部４１８は、ダンプトラック２が第１走行範囲ＴＭ１のコース点ＰＩ０を走行しているときに取得された検出データに基づいて予測された規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させる。これにより、第２走行範囲ＴＭ２の周辺に障害物が存在するとき、ダンプトラック２と障害物との接触が抑制される。

また、本実施形態においては、第２走行範囲ＴＭ２は、ダンプトラック２に積荷が積載される積込点ＬＰＰを含む。これにより、積込点ＬＰＰに向かって走行するダンプトラック２と積込機３との接触が抑制される。

また、本実施形態においては、第２走行幅Ｗ２は、積込機３のサイズに基づいて設定される。これにより、ダンプトラック２と積込機３との接触は効果的に抑制される。また、積込点ＬＰＰに配置されたダンプトラック２は、積込機３による積込作業を実施するために適正な位置に配置されるため、積込作業は円滑に実施される。

また、本実施形態においては、コースデータＣＤによって規定されるダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行速度Ｖを含む。第２走行範囲ＴＭ２におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ２は、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１以下である。積込機３から遠い第１走行範囲ＴＭ１においては、第１走行範囲ＴＭ１を走行するダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性は低い。そのため、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１を高めることにより、鉱山の生産性の低下が抑制される。また、第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１は大きいので、ダンプトラック２の走行速度Ｖ１が高くても、特定部位ＡＰが第１走行範囲ＴＭ１の外側に移動してしまう可能性は抑制される。これにより、コースアウトと判定される頻度が低減され、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止されることが抑制される。一方、積込機３に近い第２走行範囲ＴＭ２においては、第２走行範囲ＴＭ２を走行するダンプトラック２と積込機３とが接触する可能性が高い。そのため、第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２を小さくすることにより、ダンプトラック２の特定部位ＡＰと走行経路ＲＰとのずれ量が大きくなった場合には、直ちにコースアウトと判定されてダンプトラック２の走行が停止されるため、ダンプトラック２と積込機３との接触を未然に防止することができる。また、第２走行範囲ＴＭ２を走行するダンプトラック２の走行速度Ｖ２を高めてしまうと、特定部位ＡＰが第２走行範囲ＴＭ２の外側に移動してしまう可能性が高くなる。その結果、コースアウトと判定される頻度が高くなり、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止され、その結果、鉱山の生産性が低下する。小さい第２走行幅Ｗ２で規定される第２走行範囲ＴＭ２においては、ダンプトラック２の走行速度Ｖ２を低減することにより、コースアウトと判定される頻度が低減され、ダンプトラック２の走行が頻繁に停止されることが抑制される。したがって、鉱山の生産性の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、操舵装置３３によりダンプトラック２の前輪２５Ｆが操舵され、ダンプトラック２の規定位置ＦＰとして、後進するダンプトラック２の後輪２５Ｒを支持する車軸２７の中心部位に設定された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰが予測される。これにより、特定部位ＡＰの予測における演算処理の負荷が軽減される。

また、本実施形態においては、図１１を参照して説明したように、操舵角δ及びダンプトラック２の寸法から算出されるはみ出し量ｄｙ_ｋに基づいて、走行幅Ｗが補正される。本実施形態においては、走行範囲データ取得部４１２で取得された走行範囲ＴＭの走行幅Ｗからはみ出し量ｄｙ_ｋを減じる補正が実施される。すなわち、はみ出し量ｄｙ_ｋが大きい場合、走行幅Ｗが小さくなる。はみ出し量ｄｙ_ｋが大きい場合、走行幅Ｗを小さくして、ダンプトラック２の走行を制限することにより、ダンプトラック２と障害物との接触をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態においては、運転制御部４１８は、後進するダンプトラック２の規定位置ＦＰが走行範囲ＴＭ内に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行を停止させ、コースデータ取得部４１１で取得された新規コースデータＣＤｎに基づいてダンプトラック２の走行を再開させる。新規コースデータＣＤｎは、ダンプトラック２を前進させた後に後進させる走行条件を含む。ダンプトラック２の積込点ＬＰＰへの進入が失敗したコースデータＣＤは、そのコースデータＣＤとは異なる新規コースデータＣＤｎに更新される。新規コースデータＣＤｎに基づいてダンプトラック２の走行が制御されることにより、ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに進入する成功率は高まる。

なお、上述の実施形態においては、走行範囲ＴＭの端部Ｅｌ側に積込機３が存在することとした。図１４に示すように、積込機３の両側に積込点ＬＰＰが設定される、所謂両側積込み（Double Side Loading）が実施される場合、一方の積込点ＬＰＰを含む走行範囲ＴＭにおいては、端部Ｅｌ側に積込機３が存在し、他方の積込点ＬＰＰを含む走行範囲ＴＭにおいては、端部Ｅｒ側に積込機３が存在することとなる。一方の積込点ＬＰＰに接近するダンプトラック２の特定部位ＡＰが端部Ｅｌの外側に配置されると予測されるときにダンプトラック２の走行を停止するとともに、他方の積込点ＬＰＰに接近するダンプトラック２の特定部位ＡＰが端部Ｅｒの外側に配置されると予測されるときにダンプトラック２の走行を停止することにより、両側積込みが実施される場合においても、ダンプトラック２と積込機３との接触が防止される。

なお、上述の実施形態においては、管理装置１０によって生成される第１走行範囲ＴＭ１の第１走行幅Ｗ１と第２走行範囲ＴＭ２の第２走行幅Ｗ２とはステップ状に変化することとした。図１５に示すように、管理装置１０によって生成される第１走行範囲ＴＭ１と第２走行範囲ＴＭ２との境界において、第２走行幅Ｗはスロープ状に変化してもよい。

なお、上述の実施形態においては、ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに進入するときに規定位置ＦＰが予測されることとした。ダンプトラック２の排出作業が実施される排出点にダンプトラック２が進入するときに規定位置ＦＰが予測されてもよい。排出点を含むように第２走行範囲ＴＭ２が設定され、ダンプトラック２が排出点に向かって第１走行範囲ＴＭ１を走行しているときに取得された検出データに基づいて予測された規定位置ＦＰが第２走行範囲ＴＭ２に存在しないと判定されたときにダンプトラック２の走行が停止されてもよい。

なお、上述の実施形態においては、予測部４１５は、ダンプトラック２が現在位置ＮＰに存在するときに取得された検出データに基づいて、現在位置ＮＰから規定距離Ｌだけ走行後のダンプトラック２に設定された特定部位ＡＰの規定位置ＦＰを予測することとした。ダンプトラック２の規定位置ＦＰは、検出データを取得時点から規定時間経過後のダンプトラック２に設定された特定部位ＡＰの位置でもよい。予測部４１５は、現在時点において取得された検出データに基づいて、現在時点から規定時間経過後の将来時点におけるダンプトラック２の規定位置ＦＰを予測してもよい。

なお、上述の実施形態において、走行範囲ＴＭの走行幅Ｗは、補正部４１７によって補正されなくてもよい。

なお、上述の実施形態において、規定位置ＦＰが予測される特定部位ＡＰは、車軸２７の中心部位でなくてもよく、例えばダンプトラック２の前輪２５Ｆを支持する車軸の中心部位でもよいし、ダンプトラック２の車体フレーム２１の一部位でもよい。

なお、上述の実施形態において、第２走行範囲ＴＭ２におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ２は、第１走行範囲ＴＭ１におけるダンプトラック２の走行速度Ｖ１よりも低くてもよい。

なお、上述の実施形態においては、走行範囲ＴＭが、走行幅Ｗが異なる２つの走行範囲ＴＭ１，ＴＭ２を含むこととした。走行範囲ＴＭが、走行幅Ｗが異なる３つ以上の走行範囲ＴＭを含んでもよい。また、走行範囲ＴＭの走行幅Ｗが単一の幅でもよい。

なお、上述の実施形態においては、ダンプトラック２が無人ダンプトラックであることとした。ダンプトラック２は、ダンプトラック２に搭乗した運転者の操作に従って走行する有人ダンプトラックでもよい。

なお、上述の実施形態において、制御装置４０の少なくとも一部の構成要素が管理装置１０に設けられてもよい。すなわち、コースデータ取得部４１１、走行範囲データ取得部４１２、絶対位置データ取得部４１３、検出データ取得部４１４、予測部４１５、判定部４１６、補正部４１７、及び運転制御部４１８の機能の一部又は全部が、管制施設７に設けられている管理装置１０に含まれてもよい。例えば、ダンプトラック２に設けられている位置検出器３４及び検出装置３５の検出データが、通信システム９を介して管理装置１０に送信されることにより、管理装置１０は、上述の実施形態に従って、ダンプトラック２の運転を制御する制御信号を生成することができる。管理装置１０で生成された制御信号が通信システム９を介してダンプトラック２に送信されることにより、ダンプトラック２は、上述の実施形態に従って走行することができる。

なお、上述の実施形態においては、鉱山において用いられる作業車両を例に説明した。上述の実施形態で説明した構成要素は、鉱山とは異なる作業現場で用いられる作業車両に適用されてもよい。また、作業車両は、ダンプトラック２でなくてもよく、例えばホイールローダのような積込作業を実施可能な作業車両でもよい。

１…管理システム、２…ダンプトラック（作業車両）、２Ｆ…前部、２Ｒ…後部、３…積込機、５…測位衛星、６…中継器、７…管制施設、９…通信システム、１０…管理装置、１１…演算処理装置、１２…記憶装置、１３…入出力インターフェース、１４…無線通信装置、１５…入力装置、１６…出力装置、２１…車体フレーム、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２４…タイヤ、２５…車輪、２５Ｆ…前輪、２５Ｒ…後輪、２６…リアアクスル、２７…車軸、３１…駆動装置、３２…ブレーキ装置、３３…操舵装置、３４…位置検出器、３５…検出装置、３５Ａ…操舵角センサ、３５Ｂ…方位角センサ、４０…制御装置、４１…演算処理装置、４２…記憶装置、４３…入出力インターフェース、４４…無線装置、１１１…コースデータ生成部、１１２…走行範囲データ生成部、３０１…下部走行体、３０２…上部旋回体、３０３…作業機、４１１…コースデータ取得部、４１２…走行範囲データ取得部、４１３…絶対位置データ取得部、４１４…検出データ取得部、４１５…予測部、４１６…判定部、４１７…補正部、４１８…運転制御部、ＡＤ…走行範囲データ、ＡＰ…特定部位、ＣＤ…コースデータ、ＣＲ…破砕機、ＤＰＡ…排土場、Ｅｒ…端部、Ｅｌ…端部、ＦＰ…規定位置、Ｇ…間隔、ＨＬ…搬送路、ＩＳ…交差点、Ｌ…規定距離、ＬＰＡ…積込場、ＬＰＰ…積込点、ＰＡ…作業場、ＰＩ…コース点、ＲＰ…走行経路、ＳＢＰ…スイッチバック点、ＴＭ…走行範囲、ＴＭ１…第１走行範囲、ＴＭ２…第２走行範囲、Ｗ…走行幅、Ｗ１…第１走行幅、Ｗ２…第２走行幅。

Claims (8)

1. 走行経路を含む作業車両の走行条件を示すコースデータを取得するコースデータ取得部と、
   前記走行経路を基準とする予め設定された走行幅で規定される前記作業車両の走行範囲を示す走行範囲データを取得する走行範囲データ取得部と、
   前記作業車両の走行方向を検出した検出装置の検出データを取得する検出データ取得部と、
   前記コースデータに従って走行する前記作業車両の現在位置から離れた規定位置を前記検出データに基づいて予測する予測部と、
   前記規定位置が前記走行範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、
   前記規定位置が前記走行範囲内に存在しないと判定されたときに前記作業車両の走行を停止させる運転制御部と、
   を備える作業車両の制御装置。
2. 前記規定位置は、前記検出データを取得時点から前記作業車両が規定距離走行後の前記作業車両に設定された特定部位の位置、及び前記検出データを取得時点から規定時間経過後の前記作業車両に設定された特定部位の位置の少なくとも一方を含む、
   請求項１に記載の作業車両の制御装置。
3. 前記走行範囲は、第１走行幅で規定される第１走行範囲と、前記第１走行幅よりも小さい第２走行幅で規定される第２走行範囲とを含み、
   前記作業車両は、前記第１走行範囲から前記第２走行範囲に走行し、
   前記運転制御部は、前記作業車両が前記第１走行範囲を走行しているときに取得された前記検出データに基づいて予測された前記規定位置が前記第２走行範囲内に存在しないと判定されたときに前記作業車両の走行を停止させる、
   請求項１又は請求項２に記載の作業車両の制御装置。
4. 前記第２走行範囲は、前記運搬車両に積荷が積載される積込点を含み、
   前記第２走行幅は、前記運搬車両に積荷を積載する積込機のサイズに基づいて設定される、
   請求項３に記載の作業車両の制御装置。
5. 前記作業車両の走行条件は、前記作業車両の走行速度を含み、
   前記第２走行範囲における前記作業車両の走行速度は、前記第１走行範囲における前記作業車両の走行速度以下である、
   請求項３又は請求項４に記載の作業車両の制御装置。
6. 前記運転制御部は、後進する前記作業車両の前記規定位置が前記走行範囲に存在しないと判定されたときに前記作業車両の走行を停止させ、前記コースデータ取得部で取得された新規コースデータに基づいて前記作業車両の走行を再開させ、
   前記新規コースデータは、前記作業車両を前進させた後に後進させる走行条件を含む、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車両の制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の作業車両の制御装置を備える作業車両。
8. 走行経路を含む作業車両の走行条件を示すコースデータを生成することと、
   前記走行経路を基準とする予め設定された走行幅で規定される前記作業車両の走行範囲を示す走行範囲データを生成することと、
   前記作業車両の走行方向を検出した検出装置の検出データを取得することと、
   前記コースデータに従って走行する前記作業車両の現在位置から離れた規定位置を前記検出データに基づいて予測することと、
   前記規定位置が前記走行範囲内に存在するか否かを判定することと、
   前記規定位置が前記走行範囲内に存在しないと判定されたときに前記作業車両の走行を停止させることと、
   を含む作業車両の制御方法。

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