JP6662741B2 - 作業車両の管理システム及び作業車両の管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の管理システム及び作業車両の管理方法に関する。

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。特許文献１には、作業車両が積込場のスイッチバック点でスイッチバック動作して積込点に移動する技術が開示されている。

特開２０１２−１１３４２９号公報

作業車両のスイッチバック動作を省略することができれば、作業車両のサイクルタイムが短縮され、作業現場の生産性が向上する。そのため、作業車両のスイッチバック動作を省略できる技術が要望される。

本発明の態様は、作業現場の生産性を向上できる作業車両の管理システム及び作業車両の管理方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、作業車両を作業場の入口から前記作業場の作業点に前進で進入させ、前記作業点から前記作業場の出口に後進で退去させる走行条件データを生成する走行条件データ生成部と、前記走行条件データを前記作業車両に出力する出力部と、を備える作業車両の管理システムが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、作業車両を作業場の入口から前記作業場の作業点に前進で進入させ、前記作業点から前記作業場の出口に後進で退去させる走行条件データを生成することと、前記走行条件データを前記作業車両に出力することと、を含む作業車両の管理方法が提供される。

本発明の態様によれば、作業現場の生産性を向上できる作業車両の管理システム及び作業車両の管理方法が提供される。

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、本実施形態に係る作業車両を前方から見た斜視図である。 図３は、本実施形態に係る作業車両を後方から見た斜視図である。 図４は、本実施形態に係る作業車両を示す側面図である。 図５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６は、本実施形態に係る走行条件データを模式的に示す図である。 図７は、本実施形態に係る作業車両の管理方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る作業車両の管理方法を説明するための模式図である。 図９は、本実施形態に係る作業車両の管理方法を説明するための模式図である。 図１０は、本実施形態に係る作業車両の管理方法を説明するための模式図である。 図１１は、従来例に係る作業車両の管理方法を説明するための模式図である。

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］
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に設定された目標走行経路に従って走行する。

積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積み込む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械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を複数有する。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、管理装置１０からの指令信号に基づいて鉱山を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、運転者の操作によらずに管理装置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を前方から見た斜視図である。図３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４は、本実施形態に係るダンプトラック２を示す側面図である。図２、図３、及び図４を用いる説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。

図２、図３、及び図４を用いる説明においては、Ｙ軸方向をダンプトラック２の走行方向とし、＋Ｙ方向をダンプトラック２の前進方向とし、−Ｙ方向をダンプトラック２の後進方向とする。また、走行方向において、ダンプトラック２の＋Ｙ側の部位又は方向を適宜、前部又は前方、と称し、ダンプトラック２の−Ｙ側の部位又は方向を適宜、後部又は後方、と称する。また、Ｘ軸方向をダンプトラック２の車幅方向とし、車幅方向において、ダンプトラック２の＋Ｘ側の部位又は方向を適宜、右部又は右方、と称し、ダンプトラック２の−Ｘ側の部位又は方向を適宜、左部又は左方、と称する。また、Ｚ軸方向をダンプトラック２の上下方向とし、上下方向において、ダンプトラック２の＋Ｚ側の部位又は方向を適宜、上部又は上方、と称し、ダンプトラック２の−Ｚ側の部位又は方向を適宜、下部又は下方、と称する。

ダンプトラック２は、シャーシ２０と、シャーシ２０に支持されるダンプボディ２１と、シャーシ２０を支持する走行装置２２と、走行装置２２を作動するための動力を発生する駆動装置２３と、ラジエータ２４と、ダンプボディ２１を駆動するホイストシリンダ２５と、制御装置４０とを備える。

本実施形態において、ダンプトラック２は、キャブ（運転室）を有しないキャブレスダンプトラックである。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。なお、ダンプトラック２は、キャブを有し、無人で走行するダンプトラックでもよい。

走行装置２２は、ダンプトラック２の前部に設けられ、タイヤ２６Ｔを支持するホイール２６と、ダンプトラック２の後部に設けられ、タイヤ２７Ｔを支持するホイール２７と、ホイール２６及びホイール２７を制動するブレーキ装置と、ホイール２６及びホイール２７を操舵する操舵装置とを有する。ホイール２６及びタイヤ２６Ｔは、シャーシ２０の右部及び左部のそれぞれに１つずつ設けられる。ホイール２７及びタイヤ２７Ｔは、シャーシ２０の右部及び左部のそれぞれに１つずつ設けられる。

ホイール２６及びホイール２７は、懸架装置を介してシャーシ２０に支持される。ホイール２６及びホイール２７が回転することによって、ダンプトラック２は走行する。

駆動装置２３は、ホイール２６及びホイール２７を回転させるための動力を発生する。本実施形態において、駆動装置２３は、内燃機関と、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む。ラジエータ２４は、内燃機関の冷却液を放熱する。

ホイール２６及びホイール２７は、電動モータが発生する動力によって回転する。電動モータは、インホイールモータであり、ホイール２６及びホイール２７のそれぞれに設けられる。内燃機関が駆動することにより、発電機が作動して電力を発生する。発電機が発生する電力によって、電動モータが駆動する。電動モータは、２つのホイール２６のそれぞれに設けられる。また、電動モータは、２つのホイール２７のそれぞれに設けられる。すなわち、本実施形態において、走行装置２２は、４輪駆動方式の走行装置である。

ホイール２６は、第１の操舵装置によって操舵される。ホイール２７は、第２の操舵装置によって操舵される。すなわち、本実施形態において、走行装置２２は、４輪操舵方式の走行装置である。

ダンプトラック２は、前進可能及び後進可能である。前進時におけるダンプトラック２の走行性能と後進時におけるダンプトラック２の走行性能とは実質的に同一であることが好ましい。すなわち、前進時における走行装置２２の駆動性能、制動性能、及び旋回性能の少なくとも一つと、後進時における走行装置２２の駆動性能、制動性能、及び旋回性能の少なくとも一つとは、実質的に同一である。例えば、前進時におけるダンプトラック２の最高走行速度と後進時におけるダンプトラック２の最高走行速度とは実質的に同一である。前進時におけるダンプトラック２の最高加速度と後進時におけるダンプトラック２の最高加速度とは実質的に同一である。

なお、本実施形態において、前進とは、ダンプトラック２の前部が進行方向を向いている状態で走行することをいう。なお、本実施形態において、後進とは、ダンプトラック２の後部が進行方向を向いている状態で走行することをいう。

ダンプボディ２１は、積荷を収容する。ダンプボディ２１は、シャーシ２の後部にヒンジ機構２８を介して回動可能に支持される。ダンプボディ２１は、前部に突出部２９を有し、後部に傾斜面３０を有する。

ホイストシリンダ２５は、ダンプボディ２１を駆動する。ホイストシリンダ２５は、車幅方向に２つ設けられる。ホイストシリンダ２５の上端部は、ダンプボディ２１の前部に回転可能に連結される。ホイストシリンダ２５の下端部は、シャーシ２０に回転可能に連結される。

ダンプボディ２１は、ホイストシリンダ２５の作動によりダンプ動作する。ホイストシリンダ２５が伸長することにより、ダンプボディ２１の前部が上昇するように、ヒンジ機構２５を中心にダンプボディ２１が回動する。ダンプボディ２１がダンプ動作することにより、ダンプボディ２１に積載されている積荷は、ダンプボディ２１の後部から排出される。

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、管理装置１０から供給される走行条件データを含む指令信号に基づいて、ダンプトラック２を制御する。

ダンプトラック２は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する位置検出器３１と、前部に設けられた照明灯３２と、後部に設けられた照明灯３３と、前部に設けられた障害物センサ３６と、後部に設けられた障害物センサ３７とを有する。

位置検出器３１は、ＧＰＳ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。位置検出器３１のＧＰＳアンテナは、ダンプボディ２１の後部に設けられる。

照明灯３２は、ダンプトラック２の前方の物体を照明する。照明灯３３は、ダンプトラック２の後方の物体を照明する。

障害物センサ３６は、ダンプトラック２の前進時において、ダンプトラック２の前方の障害物を検出する。障害物センサ３７は、ダンプトラック２の後進時において、ダンプトラック２の後方の障害物を検出する。障害物センサ３６及び障害物センサ３７は、例えばレーダ装置を含む。なお、障害物センサ３６及び障害物センサ３７は、レーザスキャナ装置を含んでもよいし、カメラを含んでもよい。ダンプトラック２の前進時において、障害物センサ３６が障害物を検出したとき、制御装置４０は、障害物センサ３６の検出データに基づいて、ダンプトラック２と障害物との衝突を回避するための処理を実施する。ダンプトラック２の後進時において、障害物センサ３７が障害物を検出したとき、制御装置４０は、障害物センサ３７の検出データに基づいて、ダンプトラック２と障害物との衝突を回避するための処理を実施する。ダンプトラック２と障害物との衝突を回避するための処理は、例えば、走行しているダンプトラック２を減速させる処理、又は停止させる処理である。

なお、障害物センサ３６は、ダンプトラック２の前進時において、ダンプトラック２の前方の障害物のみならず、ダンプトラック２の前方の地形データを検出することができる。障害物センサ３７は、ダンプトラック２の後進時において、ダンプトラック２の後方の障害物のみならず、ダンプトラック２の後方の地形データを検出することができる。なお、ダンプトラック２の前進時において、ダンプトラック２の後部に設けられている障害物センサ３７の検出データを用いて、ダンプトラック２とそのダンプトラック２の後方の他のダンプトラック２との衝突を回避するための処理が実施されてもよい。ダンプトラック２の後進時において、ダンプトラック２の前部に設けられている障害物センサ３６の検出データを用いて、ダンプトラック２とそのダンプトラック２の前方の他のダンプトラック２との衝突を回避するための処理が実施されてもよい。

［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５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。上述のように、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。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とデータ通信する。

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一つを含む。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、走行条件データ生成部１１１と、進入走行エリア算出部１１２と、退去走行エリア算出部１１３と、重複エリア算出部１１４と、走行条件データ補正部１１５とを有する。

走行条件データ生成部１１１は、鉱山を走行するダンプトラック２の走行条件データを生成する。ダンプトラック２の走行条件データは、ダンプトラック２の走行経路、走行速度、加速度、減速度、及び進行方向の少なくとも一つを含む。また、ダンプトラック２の走行条件データは、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んでもよい。

本実施形態において、走行条件データ生成部１１１は、少なくとも、ダンプトラック２を作業場ＰＡの入口から作業場ＰＡの作業点に前進で進入させ、作業場ＰＡの作業点から作業場ＰＡの出口に後進で退去させる走行条件データを生成する。本実施形態において、ダンプトラック２の走行条件データは、作業場ＰＡの入口から作業場ＰＡの作業点までのダンプトラック２の進入経路を示す進入経路データと、作業場ＰＡの作業点から作業場ＰＡの出口までのダンプトラック２の退去経路を示す退去経路データとを含む。

走行条件データ生成部１１１は、作業場ＰＡにおいて進入経路と退去経路とが重複しないように走行条件データを生成する。

進入走行エリア算出部１１２は、進入経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて、進入経路を走行するダンプトラック２が通過するエリアを示す進入走行エリアを算出する。ダンプトラック２の外形データは、ダンプトラック２の外形及び寸法を含む。ダンプトラック２の外形データは、既知データであり、記憶装置１２に記憶されている。進入走行エリア算出部１１２は、走行条件データ生成部１１で生成された進入経路データと記憶装置１２に記憶されているダンプトラック２の外形データとに基づいて、進入走行エリアを算出する。

退去走行エリア算出部１１３は、退去経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて、退去経路を走行するダンプトラック２が通過するエリアを示す退去走行エリアを算出する。退去走行エリア算出部１１３は、走行条件データ生成部１１で生成された退去経路データと記憶装置１２に記憶されているダンプトラック２の外形データとに基づいて、退去走行エリアを算出する。

重複エリア算出部１１４は、進入走行エリアと退去走行エリアとの重複エリアを算出する。進入走行エリア及び退去エリアはそれぞれ、グローバル座標系で規定される。重複エリア算出部１１４は、進入走行エリア算出部１１２で算出された進入走行エリアと、退去走行エリア算出部１１３で算出された退去走行エリアとに基づいて、グローバル座標系で規定される重複エリアを算出する。

走行条件データ補正部１１５は、第１のダンプトラック２Ａが重複エリアに存在するときに作業場ＰＡの入口から進入した第２のダンプトラック２Ｂが重複エリアの外側の待機点で待機し、第１のダンプトラック２Ａが重複エリアから出たときに待機点に待機している第２のダンプトラック２Ｂが移動を開始するように、走行条件データ生成部１１で生成された走行条件データを補正する。

本実施形態において、走行条件データ補正部１１５は、例えば第１のダンプトラック２Ａが作業場ＰＡの作業点における作業を終了してから重複エリアを出るまでの時間と、第２のダンプトラック２Ｂが作業場ＰＡの待機点から作業場ＰＡの作業点に移動するまでの時間との和が小さくなるように、第１のダンプトラック２の走行条件データ及び第２のダンプトラック２の走行条件データを補正する。

本実施形態において、走行条件データ補正部１１５は、重複エリアが小さくなるように、進入経路データ及び退去経路データを補正する。

入出力インターフェース１３は、走行条件データ生成部１１１で生成された走行条件データをダンプトラック２に出力する。また、入出力インターフェース１３は、走行条件データ補正部１１５で補正された走行条件データをダンプトラック２に出力する、本実施形態において、入出力インターフェース１３は、走行条件データをダンプトラック２に出力する出力部として機能する。演算処理装置１１で生成された走行条件データは、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。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とデータ通信する。

制御装置４０は、位置検出器３１、駆動装置２３、ブレーキ装置３４、及び操舵装置３５と接続される。位置検出器３１、駆動装置２３、ブレーキ装置３４、及び操舵装置３５は、ダンプトラック２に搭載される。

上述のように、位置検出器３１は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する。駆動装置２３は、ダンプトラック２の走行装置２２を駆動するために作動する。ブレーキ装置３４は、ダンプトラック２の走行装置２２を制動するために作動する。操舵装置３５は、ダンプトラック２の走行装置２２を操舵するために作動する。

演算処理装置４１は、運転制御部４１１と、絶対位置データ取得部４１２とを有する。

運転制御部４１１は、管理装置１０から供給された走行条件データに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置２３、ブレーキ装置３４、及び操舵装置３５の少なくとも一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２３に出力されるアクセル信号、ブレーキ装置３４に出力されるブレーキ指令信号、及び操舵装置３５に出力されるステアリング指令信号を含む。

絶対位置データ取得部４１２は、位置検出器３１の検出データからダンプトラック２の絶対位置データを取得する。

［走行条件データ］
次に、本実施形態に係る走行条件データについて説明する。図６は、本実施形態に係る走行条件データを模式的に示す図である。図６は、搬送路ＨＬに規定された走行条件データの一例を示す。

図６に示すように、走行条件データは、一定の間隔Ｗ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の目標絶対位置データと、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の目標走行速度データと、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の目標進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の目標走行経路ＲＰが規定される。目標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の目標走行速度が規定される。目標進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の目標進行方向が規定される。

図６は、搬送路ＨＬに設定された走行条件データの一例を示す。作業場ＰＡにおいても、ダンプトラック２の走行条件データが設定される。

［管理方法］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２の管理方法について説明する。図７は、本実施形態に係るダンプトラック２の管理方法の一例を示すフローチャートである。図８、図９、及び図１０は、本実施形態に係るダンプトラック２の管理方法を説明するための模式図である。

以下の説明においては、作業場ＰＡのうち積込場ＬＰＡにおけるダンプトラック２の管理方法について説明する。積込場ＬＰＡの作業点は、積込機械３によって積込作業が実施される位置を示す積込点ＬＰである。積込機械３が上部旋回体及び上部旋回体に支持される作業機を有する油圧ショベルである場合、積込点ＬＰは、作業機の旋回範囲に規定される。

走行条件データ生成部１１１は、積込場ＬＰＡにおけるダンプトラック２の走行条件データを生成する（ステップＳ１０）。

図８は、本実施形態に係る積込場ＬＰＡに設定された走行条件データの一例を示す。図８に示すように、入口Ｇｉ及び出口Ｇｏが積込場ＬＰＡに規定される。搬送路ＨＬを走行したダンプトラック２は、入口Ｇｉから積込場ＬＰＡに進入する。入口Ｇｉから積込場ＬＰＡに進入したダンプトラック２Ｂは、作業点である積込点ＬＰに向かって移動し、積込点ＬＰにおいて停止する。積込点ＬＰにおいて積荷を積み込まれたダンプトラック２Ａは、出口Ｇｏに向かって移動し、出口Ｇｏから搬送路ＨＬに退去する。

上述したように、本実施形態において、前進時におけるダンプトラック２の走行性能と後進時におけるダンプトラック２の走行性能とは実質的に同一である。本実施形態においては、走行条件データ生成部１１１は、ダンプトラック２を積込場ＬＰＡの入口Ｇｉから積込場ＬＰＡの積込点ＬＰに前進で進入させ、積込点ＬＰから積込場ＬＰＡの出口Ｇｏに後進で退去させる走行条件データを生成する。図８に示すように、ダンプトラック２は、走行条件データに基づいて、入口Ｇｉから積込点ＬＰに前進で進入する。積込点ＬＰにおいて積込作業が終了した後、ダンプトラック２は、走行条件データに基づいて、積込点ＬＰから出口Ｇｏに後進で退去する。

積込場ＬＰＡに設定される目標走行経路ＲＰは、入口Ｇｉから積込点ＬＰまでのダンプトラック２の進入経路ＲＰｉと、積込点ＬＰから出口Ｇｏまでのダンプトラック２の退去経路ＲＰｏとを含む。図８に示すように、本実施形態において、走行条件データ生成部１１１は、積込場ＬＰＡにおいて進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが重複しないように、走行条件データを生成する。

次に、進行走行エリア算出部１１２は、進入経路ＲＰｉを示す進入経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて、進入経路ＲＰｉを走行するダンプトラック２が通過するエリアを示す進入走行エリアＲＰＡｉを算出する。また、退去走行エリア算出部１１３は、退去経路ＲＰｏを示す退去経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて、退去経路ＲＰｏを走行するダンプトラック２が通過するエリアを示す退去走行エリアＲＰＡｏを算出する（ステップＳ２０）。

図９は、本実施形態に係る進入走行エリアＲＰＡｉ及び退去走行エリアＲＰＡｏの一例を示す。進入走行エリアＲＰＡｉの幅の寸法及び退去走行エリアＲＰＡｏの幅の寸法は、例えばダンプトラック２の車幅の寸法と実質的に同一である。進行走行エリア算出部１１２は、進入経路ＲＰｉを示す進入経路データとダンプトラック２の車幅の寸法を含む外形データとに基づいて、進入走行エリアＲＰＡｉを算出する。退去走行エリア算出部１１３は、退去経路ＲＰｏを示す退去経路データとダンプトラック２の車幅の寸法を含む外形データとに基づいて、退去走行エリアＲＰＡｏを算出する。なお、進入走行エリアＲＰＡｉの幅の寸法及び退去走行エリアＲＰＡｏの幅の寸法は、ダンプトラック２の車幅の寸法と同一でなくてもよく、ダンプトラック２の車幅の寸法よりも大きくてもよい。

次に、重複エリア算出部１１４は、進入走行エリアＲＰＡｉと退去走行エリアＲＰＡｏとの重複エリアＶＡを算出する（ステップＳ３０）。

進入走行エリアＲＰＡｉ及び退去エリアＲＰＡｏはそれぞれ、グローバル座標系で規定されている。重複エリア算出部１１４は、進入走行エリアＲＰＡｉと退去走行エリアＲＰＡｏとに基づいて、グローバル座標系で規定される重複エリアＶＡを算出する。

図９に示すように、重複エリアＶＡは、積込点ＬＰを含む。重複エリアＶＡの大きさは、進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとの相対位置に基づいて変化する。

次に、走行条件データ補正部１１５は、重複エリアＶＡに基づいて、走行条件データを補正する（ステップＳ４０）。

積込場ＬＰＡにおいては、複数のダンプトラック２が積込点ＬＰに順次配置され、積込点ＬＰに配置されたダンプトラック２についての積込作業が順次実施される。例えば、積込点ＬＰに先のダンプトラック２Ａが存在する状態で、次のダンプトラック２Ｂが重複エリアＶＡに進入してしまうと、それらダンプトラック２Ａとダンプトラック２Ｂとが接触してしまう。すなわち、重複エリアＶＡに複数のダンプトラック２が存在する場合、それらダンプトラック２は接触してしまう。そのため、走行条件データ補正部１１５は、重複エリアＶＡに１台のダンプトラック２のみが存在するように、換言すれば、重複エリアＶＡに複数のダンプトラック２が存在しないように、複数のダンプトラック２のそれぞれの走行条件データを補正する。

本実施形態において、走行条件データ補正部１１５は、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡに存在するときに、入口Ｇｉから積込場ＬＰＡに進入した次のダンプトラック２Ｂが重複エリアＶＡの外側の待機点ＷＰで待機し、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡから出たときに、待機点ＷＰに待機している次のダンプトラック２Ｂが積込点ＬＰへの移動を開始するように、ダンプトラック２の走行条件データを補正する。

鉱山の生産性を向上するためには、積込機械３の非稼働時間を短縮する必要がある。そのため、積込点ＬＰにおいて積込作業を終了した先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡから速やかに退去し、次のダンプトラック２Ｂが待機点ＷＰから積込点ＬＰに速やかに移動することが好ましい。

すなわち、鉱山の生産性を向上するためには、先のダンプトラック２Ａが積込点ＬＰにおける積込作業を終了してから重複エリアＶＡを出るまでの時間Ｔｏと、次のダンプトラック２Ｂが待機点ＷＰから積込点ＬＰに移動するまでの時間Ｔｉとの和が小さくなるように、先のダンプトラック２Ａの走行条件データ及び次のダンプトラック２Ｂの走行条件データが設定されることが好ましい。

時間Ｔｏと時間Ｔｉとの和を小さくする方策として、重複エリアＶＡを小さくすることが挙げられる。重複エリアＶＡが小さくなることにより、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡを出るまでの移動距離が短縮され、時間Ｔｏが短縮される。また、重複エリアＶＡが小さくなることにより、待機点ＷＰと積込点ＬＰとの距離が短縮され、次のダンプトラック２Ｂの移動距離が短縮され、時間Ｔｉが短縮される。

また、時間Ｔｏと時間Ｔｉとの和を小さくする方策として、先のダンプトラック２Ａの走行速度及び次のダンプトラック２Ｂの走行速度の少なくとも一方を高めることが挙げられる。積込点ＬＰから退去する先のダンプトラック２Ａの走行速度が高くなることにより、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡを出るまでの時間Ｔｏが短縮される。積込点ＬＰに進入する次のダンプトラック２Ｂの走行速度が高くなることにより、時間Ｔｉが短縮される。本実施形態においては、前進時におけるダンプトラック２の走行性能と後進時におけるダンプトラック２の走行性能とが実質的に同一であるため、先のダンプトラック２Ａが積込点ＬＰから退去するときの走行速度、及び次のダンプトラック２が積込点ＬＰに進入するときの走行速度の両方を高めることができる。したがって、管理システム１００は、時間Ｔｏ及び時間Ｔｉを短縮することができる。

入出力インターフェース１３は、走行条件データ補正部１１５で補正された走行条件データをダンプトラック２に出力する（ステップＳ５０）。ダンプトラック２は、走行条件データ補正部１１５から出力された走行条件データに基づいて走行する。

図１０は、本実施形態に係る走行条件データに基づいて走行するダンプトラック２の一例を示す。図１０に示すように、積込場ＬＰＡにおいて、積込点ＬＰと待機点ＷＰとが設定される。積込場ＬＰＡにおいて進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが交差しないように、進入経路データ及び退去経路データが設定される。待機点ＷＰは、重複エリアＶＡの外側に設定される。

また、重複エリアＶＡが小さくなるように、進入経路データ及び退去経路データが設定される。図１０に示す例では、図８及び図９に示した例に比べて、積込点ＬＰの近傍で進入経路ＲＰｉが退去経路ＲＰｏから迂回するように、進入経路データが設定される。

次のダンプトラック２Ｂは、入口Ｇｉから待機点ＷＰに前進で進入する。積込場ＬＰにおいて積込作業を終了した先のダンプトラック２Ａは、積込点ＬＰから出口Ｇｏに後進で退去する。待機点ＷＰに待機していた次のダンプトラック２Ｂは、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡから出た時点で、積込点ＬＰへの移動を開始する。次のダンプトラック２Ｂは、待機点ＷＰから積込点ＬＰに前進で進入する。積込場ＬＰにおいて積込作業を終了した次のダンプトラック２Ｂは、積込点ＬＰから出口Ｇｏに後進で退去する。

なお、本実施形態においては、走行条件データ補正部１１５は、重複エリアＶＡを小さくすることによって、時間Ｔｏと時間Ｔｉとの和を小さくすることとした。走行条件データ補正部１１５は、重複エリアＶＡが小さくなるように進入経路データ及び退去経路データを補正しなくてもよい。例えば、走行条件データ補正部１１５は、先のダンプトラック２Ａの走行速度及び次のダンプトラック２Ｂの走行速度を高めることによって、時間Ｔｏと時間Ｔｉとの和を小さくしてもよい。なお、ダンプトラック２の走行速度を高める場合、進入経路ＲＰｉ及び退去経路ＲＰｏのカーブの曲率を小さくすることが好ましい。カーブの曲率を小さくすると、重複エリアＶＡが大きくなる可能性があるものの、ダンプトラック２の走行速度が高くなることにより、時間Ｔｏと時間Ｔｉとの和は小さくなる。

なお、本実施形態においては、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の管理方法の一例として積込場ＬＰＡにおけるダンプトラック２の管理方法について説明した。上述の管理方法は、排土場ＤＰＡにおけるダンプトラック２についても適用可能である。排土場ＤＰＡにおいては、作業点である排土点ＤＰに複数のダンプトラック２が順次走行され、排出作業が順次行われる。排土場ＤＰＡにおいては、ダンプトラック２は、排土場ＤＰＡの入口Ｇｉから排土場ＤＰＡの排土点ＤＰに後進で進入し、排土点ＤＰから排土場ＤＰＡの出口Ｇｏに前進で退去する。排土場ＤＰＡにおいても、進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが重複しないように走行条件データが生成される。また、排土場ＤＰＡにおいても、進入経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて進入走行エリアＲＰＡｉが算出され、退去経路データとダンプトラック２の外形データとに基づいて退去走行エリアＲＰＡｏが算出され、進入走行エリアＲＰＡｉと退去走行エリアＲＰＡｏとの重複エリアＶＡが算出される。また、排土場ＤＰＡにおいても、次のダンプトラック２Ｂが重複エリアＶＡの外側の待機点ＷＰで待機し、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡから出た時点で待機点ＷＰに待機している次のダンプトラック２Ｂが排土点ＤＰへの移動を開始する。先のダンプトラック２Ａが排土点ＤＰにおける作業を終了してから重複エリアＶＡを出るまでの時間Ｔｏと次のダンプトラック２Ｂが待機点ＷＰから排土点ＤＰに移動するまでの時間Ｔｉとの和が小さくなるように、先のダンプトラック２Ａの走行条件データ及び次のダンプトラック２Ｂの走行条件データが設定される。

［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、前進時における走行性能と後進時における走行性能とが実質的に同一であるダンプトラック２は、作業場ＰＡの入口Ｇｉから作業場ＰＡの作業点に前進で進入し、作業点から作業場ＰＡの出口Ｇｏに後進で退去することができる。管理装置１０は、ダンプトラック２を作業場ＰＡの入口Ｇｉから作業場ＰＡの作業点に前進で進入させ、作業点から作業場ＰＡの出口Ｇｏに後進で退去させる走行条件データを生成し、ダンプトラック２に出力する。これにより、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２のスイッチバック動作は省略される。したがって、ダンプトラック２のサイクルタイムが短縮され、鉱山の生産性が向上する。また、スイッチバック動作が省略されることにより、タイヤ２６Ｔ及びタイヤ２７Ｔにおける偏摩耗の発生が抑制され、タイヤ２６Ｔ及びタイヤ２７Ｔの寿命が向上する。

また、本実施形態によれば、走行条件データ生成部１１１は、作業場ＰＡにおいて進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが重複しないように走行条件データを生成する。これにより、作業点から出口Ｇｏに向かって走行する先のダンプトラック２Ａと、入口Ｇｉから作業点に向かって走行する次のダンプトラック２Ｂとの干渉が抑制され、ダンプトラック２は円滑に走行することができる。

図１１は、従来例に係るダンプトラック２Ｊの管理方法を説明するための模式図である。図１１に示すように、従来例においては、作業場ＰＡにおいてダンプトラック２Ｊのスイッチバック動作が実施される。図１１に示すように、従来例において、スイッチバック動作とは、前進するダンプトラック２が進行方向を転換して、後進を開始する動作をいう。例えば積込場ＬＰＡが狭い場合において、ダンプトラック２Ｊにスイッチバック動作を実施させるためには、進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが交差するように走行条件データを設定する必要がある。この場合、作業点から出口Ｇｏに向かって走行する先のダンプトラック２Ｊと、入口Ｇｉから作業点に向かって走行する次のダンプトラック２Ｊとが干渉する可能性があり、ダンプトラック２Ｊは円滑に走行することが困難となる。

本実施形態においては、走行条件データ生成部１１１は、作業場ＰＡにおいて進入経路ＲＰｉと退去経路ＲＰｏとが交差しないように走行条件データを生成する。これにより、作業点から出口Ｇｏに向かって走行する先のダンプトラック２Ａと、入口Ｇｉから作業点に向かって走行する次のダンプトラック２Ｂとの干渉が抑制され、ダンプトラック２は円滑に走行することができる。

また、本実施形態においては、進入走行エリアＲＰＡｉ及び退去走行エリアＲＰＡｏが算出され、進入走行エリアＲＰＡｉと退去走行エリアＲＰＡｏとの重複エリアＶＡが算出される。管理装置１０は、重複エリアＶＡに基づいて、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡに存在するときに次のダンプトラック２Ｂが重複エリアＶＡの外側の待機点ＷＰで待機し、先のダンプトラック２Ａが重複エリアＶＡから出た時点で待機点ＷＰに待機している次のダンプトラック２Ｂが作業点への移動を開始するように走行条件データを設定する。これにより、先のダンプトラック２Ａと次のダンプトラック２Ｂとの接触が回避されつつ、積込機械３の非稼働時間が短縮される。したがって、鉱山の生産性は飛躍的に向上する。

また、本実施形態においては、先のダンプトラック２Ａが作業点における作業を終了してから重複エリアＶＡを出るまでの時間Ｔｏと、次のダンプトラック２Ｂが待機点ＷＰから作業点に移動するまでの時間Ｔｉとの和が小さくなるように、ダンプトラック２の走行条件データが設定される。これにより、積込機械３の非稼働時間は効果的に短縮され、鉱山の生産性は飛躍的に向上する。

なお、上述の実施形態においては、走行条件データ生成部１１１、進入走行エリア算出部１１２、退去走行エリア算出部１１３、重複エリア算出部１１４、及び走行条件データ補正部１１５の機能が管理装置１０に含まれることとした。走行条件データ生成部１１１、進入走行エリア算出部１１２、退去走行エリア算出部１１３、重複エリア算出部１１４、及び走行条件データ補正部１１５の一部又は全部の機能が、ダンプトラック２に搭載されている制御装置４０に含まれてもよい。

なお、上述の実施形態においては、作業車両が鉱山で稼働するダンプトラック２であることとした。作業車両は、鉱山とは別の広域の作業現場で稼働してもよい。

１…管理システム、２…ダンプトラック（作業車両）、３…積込機械、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、１８…無線通信装置、２０…シャーシ、２１…ダンプボディ、２２…走行装置、２３…駆動装置、２４…ラジエータ、２５…ホイストシリンダ、２６…ホイール、２６Ｔ…タイヤ、２７…ホイール、２７Ｔ…タイヤ、２８…ヒンジ機構、２９…突出部、３０…傾斜面、３１…位置検出器、３２…照明灯、３３…照明灯、３４…ブレーキ装置、３５…操舵装置、３６…障害物センサ、３７…障害物センサ、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…無線通信装置、１１１…走行条件データ生成部、１１２…進入走行エリア算出部、１１３…退去走行エリア算出部、１１４…重複エリア算出部、１１５…走行条件データ補正部、４１１…運転制御部、４１２…絶対位置データ取得部、ＣＲ…破砕機、ＤＰＡ…排土場、Ｇｉ…入口、Ｇｏ…出口、ＨＬ…搬送路、ＩＳ…交差点、ＬＰＡ…積込場、ＰＡ…作業場、ＲＰ…目標走行経路、ＲＰｉ…進入経路、ＲＰＡｉ…進入走行エリア、ＲＰｏ…退去経路、ＲＰＡｏ…退去走行エリア、ＶＡ…重複エリア。

Claims (4)

1. 作業車両を作業場の入口から前記作業場の作業点に前進で進入させる前記作業車両の進入経路を示す進入経路データと、前記作業点から前記作業場の出口に後進で退去させる前記作業車両の退去経路を示す退去経路データとを含む走行条件データを生成する走行条件データ生成部と、
   前記進入経路データと前記作業車両の外形データとに基づいて、前記進入経路を走行する前記作業車両が通過するエリアを示す進入走行エリアを算出する進入走行エリア算出部と、
   前記退去経路データと前記作業車両の外形データとに基づいて、前記退去経路を走行する前記作業車両が通過するエリアを示す退去走行エリアを算出する退去走行エリア算出部と、
   前記進入走行エリアと前記退去走行エリアとの重複エリアを算出する重複エリア算出部と、
   第１作業車両が前記重複エリアに存在するときに前記入口から進入した第２作業車両が前記重複エリアの外側の待機点で待機し、前記第１作業車両が前記重複エリアから出たときに前記待機点に待機している前記第２作業車両が移動を開始するように前記走行条件データを補正する走行条件データ補正部と、
   前記走行条件データ補正部で補正された前記走行条件データを前記作業車両に出力する出力部と、を備える、
   作業車両の管理システム。
2. 前記走行条件データ補正部は、前記第１作業車両が前記作業点における作業を終了してから前記重複エリアを出るまでの時間と、前記第２作業車両が前記待機点から前記作業点に移動するまでの時間との和が小さくなるように、前記第１作業車両の走行条件データ及び前記第２作業車両の走行条件データを補正する、
   請求項１に記載の作業車両の管理システム。
3. 前記走行条件データ補正部は、前記重複エリアが小さくなるように、前記進入経路データ及び前記退去経路データを補正する、
   請求項１又は請求項２に記載の作業車両の管理システム。
4. 作業車両を作業場の入口から前記作業場の作業点に前進で進入させる前記作業車両の進入経路を示す進入経路データと、前記作業点から前記作業場の出口に後進で退去させる前記作業車両の退去経路を示す退去経路データとを含む走行条件データを生成することと、
   前記進入経路データと前記作業車両の外形データとに基づいて、前記進入経路を走行する前記作業車両が通過するエリアを示す進入走行エリアを算出することと、
   前記退去経路データと前記作業車両の外形データとに基づいて、前記退去経路を走行する前記作業車両が通過するエリアを示す退去走行エリアを算出することと、
   前記進入走行エリアと前記退去走行エリアとの重複エリアを算出することと、
   第１作業車両が前記重複エリアに存在するときに前記入口から進入した第２作業車両が前記重複エリアの外側の待機点で待機し、前記第１作業車両が前記重複エリアから出たときに前記待機点に待機している前記第２作業車両が移動を開始するように前記走行条件データを補正することと、
   前記補正された前記走行条件データを前記作業車両に出力することと、を含む、
   作業車両の管理方法。