CN105723734B - 作业车辆以及作业车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供作业车辆以及作业车辆的控制方法。作业车辆包括：对作业车辆的行驶进行控制的第一控制系统；使用已设定的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶的第二控制系统；用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信的第一通信线；以及从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递信息的第二通信线，所述第二控制系统生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并将这些信息通过与基于所述第一通信线的信息传递方式不同的方式，经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。

Description

作业车辆以及作业车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及作业车辆以及作业车辆的控制方法。
背景技术
近年来，提出有例如在矿山中使作业车辆以无人且自动的方式在预先设定的行驶路径上行驶的方案(例如专利文献1)。用于这种目的的作业车辆经由作业车辆内的通信线，将无人行驶所需的信息在作业车辆所具备的各种控制装置之间进行通信。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-215236号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
为了即便信号线产生异常也不会有问题，而考虑设置备份的应急用信号线，但若通常的信号线的通信方式和应急用信号线的通信方式相同，则由于例如传输噪音等这样的相同原因使一方受到影响时，另一方也可能受到影响。
本发明的目的在于提供即使在以无人的方式行驶的作业车辆的车辆内的通信产生异常的情况下也能够继续进行无人运转的作业车辆以及作业车辆的控制方法。
用于解决技术问题的手段
本发明是一种作业车辆，该作业车辆包括：第一控制系统，其控制作业车辆的行驶；第二控制系统，其使用已设定的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及第二通信线，其从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递信息，所述第二控制系统生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并将这些信息通过与基于所述第一通信线的通信不同的信息传递方式，经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
优选的是，所述作业车辆具备通信装置，该通信装置设置于所述作业车辆，用于与所述作业车辆的外部进行通信，所述已设定的信息是从所述通信装置获取到的信息。
优选的是，在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，所述第一控制系统经由所述第二通信线，从所述第二控制系统接收对所述发动机进行控制的信息以及对所述制动装置进行控制的信息。
优选的是，所述第二控制系统生成将对所述发动机进行控制的信息以及对所述制动装置进行控制的信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号，并输出至所述第二通信线。
优选的是，当所述控制信号的大小在正常的范围外的情况下，所述第一控制系统使所述发动机为怠速状态，并使所述制动装置产生最大的制动力。
本发明是一种作业车辆，其能够切换以有人的方式行驶的第一运转模式和以无人的方式行驶的第二运转模式，该作业车辆包括：通信装置，其设置于作业车辆，用于与所述作业车辆的外部进行通信；第一控制系统，其控制所述作业车辆的行驶；第二控制系统，其在所述第二运转模式中，使用从所述通信装置获取到的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及第二通信线，其从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递信息，在所述第二运转模式中，在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，所述第二控制系统生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并以将这些信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号的方式经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
本发明是一种作业车辆的控制方法，该作业车辆能够切换以有人的方式行驶的第一运转模式和以无人的方式行驶的第二运转模式，并且该作业车辆包括：第一控制系统，其控制作业车辆的行驶；第二控制系统，其在所述第二运转模式中，使用已设定的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及第二通信线，其通过与基于所述第一通信线的通信不同的信息传递方式，从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递对所述作业车辆的油门进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，在对所述作业车辆进行控制时，在所述第二运转模式中，在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并以将这些信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号的方式经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
优选的是，所述作业车辆具备与所述作业车辆的外部进行通信的通信装置，所述已设定的信息是从所述通信装置获取到的信息。
本发明能够提供即使在以无人的方式行驶的作业车辆的车辆内的通信产生异常的情况下也能够继续进行无人运转的作业车辆以及作业车辆的控制方法。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的作业车辆运作的现场的图。
图2是表示本实施方式所涉及的自卸车的图。
图3是表示自卸车具备的控制系统的框图。
图4是用于说明本实施方式的基于PWM的信息的传递的图。
图5是表示本实施方式所涉及的作业车辆的控制方法的处理步骤的流程图。
具体实施方式
参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。
图1是表示本实施方式所涉及的作业车辆运作的现场的图。本实施方式的作业车辆在矿山中用于各种作业，但作业车辆并不局限于在矿山中使用。在本实施方式中，作为作业车辆，以作为搬运碎石或者在挖掘碎石时产生的砂土或岩石等的搬运车辆的自卸车10为例子，但是作业车辆并不局限于此。例如，本实施方式所涉及的作业车辆也可以是向路面洒水的洒水车、液压挖掘机或者轮式装载机等。本实施方式所涉及的作业车辆还可以是通过自身生成行驶路径并进行行驶的自主行驶车辆。
<矿山中的自卸车>
在本实施方式中，自卸车10通过由无人倾卸运行系统1管理而自动地行驶。在无人倾卸运行系统1中，运行管理装置2经由无线通信向自卸车10发送自卸车10的目的地、每个区间的行驶许可、其他车辆的位置信息以及应急停止命令等自动运转所需的信息。自卸车10基于从运行管理装置2获取到的自动运转所需的信息而自动地行驶。运行管理装置2与作为移动体的自卸车10不同，例如是设置在矿山的管理设施中而对以自卸车10为代表的作业车辆以及矿山的运营等进行管理的管理装置的一种。
运行管理装置2与具有天线4A的无线通信装置4连接，以使在矿山中运作的自卸车10行驶。自卸车10具有用于接收来自运行管理装置2的指令或向运行管理装置2发送自身的运作信息的天线17A。此外，自卸车10能够利用GPS用天线18A接收来自GPS(GlobalPositioning System：全方位测位系统)卫星5A、5B、5C的电波来测定自己的位置。
运行管理装置2的天线4A以及自卸车10的天线17A所发送的电波的输出并不是能够覆盖矿山整个区域的程度的可通信范围内的输出。因此，无人倾卸运行系统1具有对天线4A以及天线17A所发送的电波进行中继的中继器3。运行管理装置2能够利用中继器3向在远离自身的位置运作的自卸车10发送控制所用的指令或者从自卸车10收集其运作信息。当自卸车10在矿山中在排土处与装入处之间行驶时，会在平坦路FR上行驶或者在坡路RS上行驶。接着，对自卸车10进行说明。
<自卸车10>
图2是表示本实施方式所涉及的自卸车10的图。即使操作员不操作自卸车10，自卸车10也通过由无人倾卸运行系统1管理而自动地运作。但是，在将自卸车10搬入至修配厂或者从修配厂搬出自卸车10这样的情况下，也存在无法执行无人倾卸运行系统1对自卸车10的控制的情况。在这样的情况下，需要操作员搭乘到自卸车10中来操作自卸车10。因此，自卸车10具备供操作员搭乘的驾驶室11DR，并且在驾驶室11DR中设置操纵手柄、油门踏板、制动踏板等操作装置。
自卸车10用于装载货物并在希望的场所排出该货物。自卸车10包括：车辆主体11、货箱12、前轮13F和后轮13R、作为制动装置的制动器13B、悬挂油缸14、旋转传感器15、悬挂压力传感器(压力传感器)16、连接有天线17A的车载无线通信装置17B、连接有GPS用天线18A的作为位置信息检测装置的GPS接收机18B、通信控制装置19、控制系统20以及驱动装置30。需要说明的是，自卸车10除了上述的设备类之外还具备通常的搬运机或者搬运车辆所具有的各种机构以及功能。在本实施方式中，示出通过前轮13F进行转向的刚式自卸车10，也能够代替这样的自卸车10而将本实施方式应用于将车体分割成前部和后部、并通过万向接头将它们结合而成的铰链式自卸车。
车辆主体11具备货箱12、前轮13F、后轮13R、悬挂油缸14以及驱动装置30等。货箱12作为装载作为货物的矿石或砂土等的货架而发挥作用。货箱12配置在车辆主体11的上部。前轮13F是决定自卸车10的行进方向的转向轮。后轮13R是使自卸车10行驶的驱动轮。前轮13F配置在车辆主体11的前方、即驾驶室11DR侧的左右两侧。后轮13R配置在车辆主体11的后方、即与驾驶室11DR相反侧的左右两侧。
制动器13B包括前轮制动器13BF以及后轮制动器13BR。前轮制动器13BF设置于各个前轮13F而对各个前轮13F进行制动。后轮制动器13BR设置于各个后轮13R而对各个后轮13R进行制动。
悬挂油缸14设置在车辆主体11与左右的前轮13F以及左右的后轮13R之间。悬挂油缸14分别安装于左右的前轮13F以及左右的后轮13R而对这些前轮和后轮进行支承。在悬挂油缸14上作用有与车辆主体11、货箱12以及装载有货物时的货物的质量对应的载荷。在悬挂油缸14的内部封入有工作油，悬挂油缸14根据货物的质量进行伸缩动作。
旋转传感器15包括检测各个前轮13F的转数的前轮侧旋转传感器15F和检测各个后轮13R的转数的后轮侧旋转传感器15R。旋转传感器15例如通过前轮侧旋转传感器15F检测前轮13F的转速来计测自卸车10行驶的速度(适当称为车速)。前轮13F是未被驱动装置30驱动的从动轮。前轮13F由于未被驱动装置30驱动，所以几乎不会产生与路面之间的打滑。因此，前轮13F的转速大致与自卸车10的车速对应。
悬挂压力传感器16与安装于各个前轮13F以及后轮13R的各个悬挂油缸14对应地设置。悬挂压力传感器16对作用于各个悬挂油缸14的载荷进行检测。具体而言，悬挂压力传感器16能够通过对封入到悬挂油缸14中的工作油的压力进行检测来计测货物的质量(装载量)。
通信装置19S包括天线17A、车载无线通信装置17B、GPS用天线18A、GPS接收机18B以及通信控制装置19。天线17A接收从图1所示的运行管理装置2的中继器3输出的电波。天线17A将接收到的电波输出至车载无线通信装置17B。车载无线通信装置17B经由天线17A、中继器3和运行管理装置2的天线4A进行无线通信。
GPS用天线18A接收从构成GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的图1所示的多个GPS卫星5A、5B、5C输出的电波。GPS用天线18A将接收到的电波输出至GPS接收机18B。GPS接收机18B将GPS用天线18A接收到的电波转换成电信号，并计算出GPS用天线18A的位置信息、即自卸车10的位置信息。通过这种方式，GPS接收机18B对自卸车10的位置进行测位。
车载无线通信装置17B以及GPS接收机18B与通信控制装置19连接。通信控制装置19与控制系统20连接。通信控制装置19将来自车载无线通信装置17B以及GPS接收机18B的信息转换成控制系统20可解读的形式。控制系统20经由通信控制装置19、车载无线通信装置17B以及天线17A，从运行管理装置2获取用于以无人的方式使自卸车10运转的信息。另外，控制系统20从GPS接收机18B获取自卸车10的位置信息。
(驱动装置30)
驱动装置30对后轮13R进行驱动而使自卸车10行驶。驱动装置30包括作为动力产生源的发动机31、液力变矩器32、变速装置33、传动轴34以及差动齿轮35。在本实施方式中，发动机31为柴油发动机，但并不局限于柴油发动机。发动机31的输出经由液力变矩器32而传递至变速装置33。液力变矩器32具备供发动机31的输出进行输入的输入轴和对输入至输入轴的发动机的输出进行输出的输出轴。液力变矩器32包括使输入轴和输出轴直接连结的锁止离合器32C。变速装置33对作为发动机31的输出轴的曲轴的转速(每单位时间的转数)进行减速，使转矩增大并输出至传动轴34。
传动轴34将变速装置33的输出部33o与差动齿轮35的输入部35i连结。传动轴34将变速装置33的输出传递至差动齿轮35。差动齿轮35将传递来的来自变速装置33的输出传递至左右的后轮13R来对它们进行驱动。通过这种方式，驱动装置30使自卸车10行驶。
(变速装置33)
变速装置33能够使从输入部33i输入的发动机31的转速不同、即变速后将该转速从输出部33o输出。在本实施方式中，变速装置33例如是将用于传递来自发动机31的动力的多个行星齿轮机构和用于选择各个行星齿轮机构所具备的旋转要素的多个离合器以及多个制动器组合而成的动力传递装置。变速装置33通过使上述的离合器与制动器卡合或开放来切换发动机31的动力所通过的旋转要素，从而能够实现多个不同的变速比。这样，在本实施方式中，自卸车10为将发动机31产生的动力经由液力变矩器32、变速装置33、传动轴34以及差动齿轮35传递至后轮13R而进行行驶的机械式的车辆。
<控制系统20>
图3是表示自卸车10所具备的控制系统20的框图。控制系统20具有第一控制系统40和第二控制系统50。第一控制系统40对发动机31、变速装置33以及制动器13B等自卸车10所搭载的设备类进行控制。第一控制系统40基于搭乘在自卸车10中的操作员的操作而使自卸车10行驶。第二控制系统50基于来自图1所示的运行管理装置2的指令以及从通信装置19S获取到的信息而生成对自卸车10进行控制的控制指令。第二控制系统50将生成的控制指令发送至第一控制系统40，经由第一控制系统40使自卸车10以无人的方式自动行驶。
在本实施方式中，将自卸车10通过搭乘于自卸车10中的操作员的操作而行驶的运转模式称为第一运转模式。将自卸车10在自卸车10中未搭乘有操作员的状态下行驶的、自卸车10基于例如来自自卸车10的外部的信息而行驶的运转模式称为第二运转模式。第一运转模式是自卸车10以有人的方式行驶的运转模式，第二运转模式是自卸车10以无人的方式行驶的运转模式。第二运转模式除了包括自卸车10的控制系统20使自卸车10以无人的方式自动行驶的情况之外，还包括操作员对无人的自卸车进行远程操作的情况。
(第一控制系统40)
第一控制系统40包括例如TM(Trans Mission：传动)控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS(Antilock Brake System：防抱死制动系统)控制装置44、监控器60M、信息收集装置60I以及键开关60K。TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44、监控器60M以及信息收集装置60I例如是具备包括CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)等的处理部和ROM(Read Only Memory：只读存储器)等的存储部的计算机。
TM控制装置41控制图2所示的变速装置33以及液力变矩器32的锁止离合器32C。制动控制装置42控制图2所示的制动器13B。发动机控制装置43控制图2所示的发动机31。在图2所示的制动器13B对前轮13F以及后轮13R进行了制动时将它们锁定的情况下，ABS控制装置44使制动器13B的制动力减小来解除前轮13F以及后轮13R的锁定。
信息收集装置60I例如在自卸车10的运作中从TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44以及各种传感器类获取与自卸车10的状态相关的信息，并与获取到的时间建立对应地进行存储。将使与自卸车10的状态相关的信息和获取到该信息的时间建立对应而得到的信息称为运作信息。信息收集装置60I经由通信装置19S，将自卸车10的运作信息发送至图1所示的运行管理装置2。运行管理装置2使用从信息收集装置60I获取到的运作信息生成日常报告，或者检测自卸车10的不良等。在本实施方式中，设置有与信息收集装置61I直接连接的车载无线通信装置，信息收集装置61I也可以不是从通信装置19S而是经由车载无线通信装置将运作信息发送至运行管理装置2。
监控器60M显示自卸车10的各种信息。各种信息例如包括自卸车10的车速即自卸车10行驶的速度、图2所示的发动机31的冷却水的温度以及各种警报。监控器60M在第一运转模式中显示例如装载在图2所示的货箱12中的货物的装载量即有效载荷。监控器60M中显示的各种信息例如包括在自卸车10以第一运转模式行驶的情况下使自卸车运转的操作员所需的信息(例如燃料量、变速档等)。键开关60K与分别设置于控制系统20所具备的TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44、监控器60M以及信息收集装置60I的专用端子连接，而对向这些装置供给的电源进行接通断开，或切换第一运转模式与第二运转模式。控制系统20也可以在键开关60K之外另外具有切换第一运转模式与第二运转模式的开关。
TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44、监控器60M以及信息收集装置60I将用于实现各自功能的计算机程序存储到各自的存储部。TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44、监控器60M以及信息收集装置60I通过各自的处理部从各自的存储部读出控制所需的计算机程序，并执行记载在该计算机程序中的命令，由此来控制搭载于自卸车10的设备类。
档位选择器46与TM控制装置41连接。档位选择器46指定图2所示的变速装置33的变速档，或者在变速装置33自动变速的情况下指定变速模式。另外，TM变速装置41在第二运转模式的情况下根据来自第二控制系统50的控制指令来控制变速装置33。制动传感器47A以及提升传感器(hoist sensor)47B与制动控制装置42连接。制动传感器47A检测设于自卸车10的驾驶室11DR中的减速杆以及制动踏板中的至少一方的操作量。制动控制装置42基于制动传感器47A的检测值，对自卸车10的制动器13B的制动状态进行控制。若通过提升传感器47B检测到提升杆被操作，则制动控制装置42使自卸车10的制动器13B工作。另外，制动控制装置42在第二运转模式的情况下根据来自第二控制系统50的控制指令对制动器13B进行控制。
油门开度检测传感器48与发动机控制装置43连接。油门开度检测传感器48检测设于自卸车10的驾驶室11DR中的油门踏板的操作量。发动机控制装置43基于油门开度检测传感器48的检测值，对自卸车10的发动机31进行控制。另外，发动机控制装置43在第二运转模式的情况下根据来自第二控制系统50的控制指令对发动机31进行控制。旋转传感器15(前轮侧旋转传感器15F以及后轮侧旋转传感器15R)与ABS控制装置44连接。ABS控制装置44基于旋转传感器15的检测值来调整制动器13B的制动力。制动器13B的制动力是制动器13B对前轮13F或后轮13R进行制动的力。在全制动的情况下，制动力为最大。制动力与制动器13B的制动油的压力成比例。
如图3所示，TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43、ABS控制装置44、监控器60M以及信息收集装置60I通过通信线45电连接。通过这样的结构，这些装置能够经由通信线45相互交换信息。例如，TM控制装置41、制动控制装置42、发动机控制装置43以及ABS控制装置44能够经由通信线45获取其他控制部的信息或者与其他控制部连接的传感器类的检测值而用于自身的控制。例如，TM控制装置41经由通信线45获取发动机控制装置43检测到的油门开度检测传感器48的检测值，并结合从档位选择器46获取到的信息来控制变速装置33。
在本实施方式中，第一控制系统40内的通信、更具体而言第一控制系统40所具备的设备之间的通信例如使用CAN(Controller Area Network：控域网)。通信线45是构成CAN的线束。第一控制系统40内的通信并不局限于CAN。
(第二控制系统50)
第二控制系统50例如包括运转控制装置51、接口控制装置52、安全控制装置53、记录装置54、周边监视装置55以及运转监视装置58。运转控制装置51、接口控制装置52、安全控制装置53、记录装置54、周边监视装置55以及运转监视装置58例如是具备包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等的处理部和ROM(Read Only Memory：只读存储器)等的存储部的计算机。
运转控制装置51经由通信控制装置19获取由运行管理装置2生成的、用于使自卸车10以第二运转模式行驶的信息。并且，运转控制装置51基于获取到的信息，经由第一控制系统40对自卸车10进行控制。陀螺仪传感器61、车速传感器62、转向角传感器63和加速度传感器64、以及前轮侧旋转传感器15F和后轮侧旋转传感器15R这样的各种传感器类与运转控制装置51连接。运转控制装置51获取上述的各种传感器类检测到的信息，使自卸车10以第二运转模式自动地行驶。
接口控制装置52通过通信线21而与第一控制系统40的通信线45连接。接口控制装置52将来自第二控制系统50的信息转换成第一控制系统40可解读的形式(例如通信协议的转换)并经由通信线21发送至第一控制系统40，或者将来自第一控制系统40的信息转换成第二控制系统50可解读的形式并经由通信线21发送至第二控制系统50。另外，接口控制装置52经由通信线21监视第一控制系统40的状态。在本实施方式中，通信线21与第一控制系统40的通信线45分别独立，但是也可以共用两者。
通信线21与用于第一控制系统40与第二控制系统50之间的通信的第一通信线对应。在本实施方式中，第一通信线也可以包括第一控制系统40的通信线45、第二控制系统50的通信线56以及通信线57。第一通信线用于在第二控制系统50使自卸车10以第二运转模式运转的情况下，在第二控制系统50与第一控制系统40之间交换信息。
在本实施方式中，第一控制系统40与第二控制系统50之间的通信例如使用CAN。通信线21是构成CAN的线束。第一控制系统40与第二控制系统50之间的通信并不局限于CAN。
安全控制装置53对自卸车10的前照灯、闪光灯、喇叭、发动机起动器以及停车制动器等进行控制。记录装置54例如通过与时间经过对应地记录从GPS接收机18B获取到的自卸车10的位置，而记录自卸车10的行驶路径。
周边监视装置55例如具备雷达传感器以及激光传感器，用于对存在于自卸车10的行进方向前方或周边的物体进行检测。运转控制装置51以及安全控制装置53在自卸车10以第二运转模式行驶的情况下，基于周边监视装置55检测到的物体的信息，使自卸车10的制动器13B工作或者降低发动机31的输出或者将前轮13F转向。例如，在自卸车10的行进方向的前方检测到物体的情况下，运转控制装置51使自卸车10的制动器13B工作而使自卸车10减速或停止，或者将前轮13F转向来避免与物体的碰撞。另外，例如，在通过周边监视装置55检测到周围变暗的情况下，安全控制装置53使自卸车10的前照灯点亮。
运转监视装置58与运转控制装置51以及安全控制装置53这两方连接，并与它们之间交换信息。运转监视装置58例如在运转控制装置51丧失功能的情况下控制第一控制系统40，使图2所示的制动器13B工作，或者降低发动机31的输出。
运转控制装置51、接口控制装置52、安全控制装置53以及运转监视装置58将用于实现各自功能的计算机程序存储于各自的存储部。运转控制装置51、接口控制装置52、安全控制装置53以及运转监视装置58通过各自的处理部从各自的存储部读出控制所需的计算机程序，并执行记载在该计算机程序中的命令，由此来控制自卸车10。
运转控制装置51、接口控制装置52与安全控制装置53通过通信线56电连接。通过这样的结构，能够使这些装置相互交换信息。例如，运转控制装置51、接口控制装置52与安全控制装置53能够经由通信线56获取其他控制部的信息或者与其他控制部连接的传感器类的检测值，并用于处理。
通信线56与通信控制装置19连接。运转控制装置51经由通信线56从通信控制装置19获取由图1所示的运行管理装置2发送的、用于使自卸车10以第二运转模式自动运转的信息。另外，第二控制系统50经由通信线56以及通信控制装置19，将与在以第二运转模式自动运转中的自卸车10的状态相关的信息发送至运行管理装置2。第一控制系统40的TM控制装置41、发动机控制装置43、制动控制装置42以及ABS控制装置44能够经由通信线56、接口控制装置52、通信线21以及通信线45，获取与第二控制系统50的运转控制装置51连接的陀螺仪传感器61以及车速传感器62这样的各种传感器类检测到的信息。
运转控制装置51、安全控制装置53、记录装置54以及周边监视装置55通过通信线57电连接。通过这样的结构，能够使这些装置相互交换信息。运转控制装置51、接口控制装置52以及记录装置54例如能够经由通信线57获取与周边监视装置55检测到的、存在于自卸车10周围的物体相关的信息，并用于第二运转模式下的控制。
在本实施方式中，第二控制系统50内的通信、更详细而言第二控制系统50所具备的设备之间的通信例如使用CAN。通信线56以及通信线57是构成CAN的线束。第二控制系统50内的通信并不局限于CAN。
运转控制装置51与第一控制系统40的TM控制装置41通过与第二通信线对应的发动机控制用信号线65相连接。运转控制装置51与第一控制系统40的制动控制装置42通过与第二通信线对应的制动控制用信号线66相连接。第二通信线用于在第二控制系统50使自卸车10以第二运转模式自动运转的情况下，在由于第一通信线产生通信异常等而导致第二控制系统50和第一控制系统40无法使用第一通信线进行信息的交换的情况下，将信息从第二控制系统50发送至第一控制系统40。基于与第二通信线对应的发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66的信息传递方式与基于进行第一控制系统40与第二控制系统50之间的通信的通信线21的通信方式不同。在本实施方式中，基于通信线21的通信使用CAN，所以基于发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66的通信使用CAN以外的通信方式。
运转控制装置51生成第一油门开度指令ACO、换档控制指令SLC、第一制动指令BRC以及提升指令HOC，经由通信线56、接口控制装置52以及通信线21将上述指令发送至第一控制系统40。第一油门开度指令ACO是对图2所示的发动机31进行控制的信息。第一制动指令BRC是对图2所示的制动器13B进行控制的信息。换档控制指令SLC是对图2所示的变速装置33进行控制的信息。提升指令HOC是用于使图2所示的货箱12升降的信息。
在第一运转模式中，第一控制系统40的发动机控制装置43获取油门开度检测传感器48检测到的第一油门开度指令ACO，控制图2所示的发动机31的输出。第一控制系统40的TM控制装置41获取换档控制指令SLC以及第一油门开度指令ACO，切换图2所示的变速装置33的变速档。在第一运转模式中，TM控制装置41从发动机控制装置43获取油门开度检测传感器48检测到的第一油门开度指令ACO，并从档位选择器46获取档位选择器46所生成的换档控制指令SLC。
在第二运转模式中，TM控制装置41从通信线56、接口控制装置52、通信线21以及通信线45获取第二控制系统50的运转控制装置51所生成的第一油门开度指令ACO。TM控制装置41使用运转控制装置51所生成的油门开度指令ACO来切换变速装置33的变速档。发动机控制装置43从TM控制装置41获取第一油门开度指令ACO来控制发动机31的输出。
第一控制系统40的制动控制装置42获取第一制动指令BRC，控制图2所示的制动器13B。另外，第一控制系统40的制动控制装置42获取提升指令HOC，使制动器13B在图2所示的货箱12上升、即进行提升动作时工作。
运转控制装置51在使自卸车10以第二运转模式自动运转的情况下，基于从运行管理装置2获取到的、用于使自卸车10以第二运转模式运转的信息，生成油门开度指令ACO、换档控制指令SLC、制动指令BRC以及提升指令HOC中的至少一个。并且，运转控制装置51根据油门开度指令ACO、换档控制指令SLC、制动指令BRC以及提升指令HOC中的至少一个，经由第一控制系统40控制自卸车10。
运转控制装置51生成第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK并发送至第一控制系统40。第二油门开度指令ACBK是对图2所示的发动机31进行控制的信息。第二制动指令BRBK是对图2所示的制动器13B进行控制的信息。在第二运转模式下，例如在第二控制系统50与第一控制系统40之间无法使用与第一通信线对应的通信线21进行信息的交换的情况下，控制系统20使用第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK来控制图2所示的发动机31以及制动器13B。
运转控制装置51经由发动机控制用信号线65将第二油门开度指令ACBK发送至TM控制装置41，并经由制动控制用信号线66将第二制动指令BRBK发送至制动控制装置42。在本实施方式中，至少在使自卸车10以第二运转模式运转的情况下，运转控制装置51将第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK发送至TM控制装置41以及制动控制装置42。在使自卸车10以第一运转模式运转的情况下，运转控制装置51也可以将第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK发送至TM控制装置41以及制动控制装置42。
在选择了第二运转模式的情况下，若第一控制系统40无法经由通信线21从第二控制系统50获取信息的状态持续，则TM控制装置41从发动机控制用信号线65获取第二油门开度指令ACBK，制动控制装置42从制动控制用信号线66获取第二制动指令BRBK。发动机控制装置43从TM控制装置41获取第二油门开度指令ACBK。并且，TM控制装置41使用获取到的第二油门开度指令ACBK、制动控制装置42使用获取到的第二制动指令BRBK、发动机控制装置43使用获取到的第二油门开度指令ACBK，来控制以第二运转模式行驶的自卸车10。例如，TM控制装置41使用获取到的第二油门开度指令ACBK来切换变速装置33的变速档。制动控制装置42使用获取到的第二制动指令BRBK而使制动器13B工作。发动机控制装置43使用获取到的第二油门开度指令ACBK来控制发动机31的输出。
由运转控制装置51生成的第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK通过与基于和第一通信线对应的通信线21的通信方式不同的方式，经由和第二通信线对应的发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66发送至第一控制系统40。在本实施方式中，例如，基于通信线21的通信使用CAN，基于发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66的信息传递使用对指令值进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)后发送的方式。基于发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66的信息的传递并不局限于利用PWM的方式，例如也可以利用模拟信号进行传递。
图4是用于说明本实施方式的基于PWM的信息的传递的图。第二油门开度指令ACBK决定用于对图2所示的发动机31的输出进行控制的油门开度。第二制动指令BRBK决定用于对图2所示的制动器13B的制动力进行控制的制动器13B的动作量。图3所示的运转控制装置51将第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK转换成图4所示那样的、按照周期Δt反复进行导通和截止的控制信号Vctl。控制信号Vctl的频率为1/Δt。在本实施方式中，控制信号Vctl的周期Δt以及频率1/Δt恒定，不随时间t的变化而变化。
控制信号Vctl导通时的时间为导通时间Δta，控制信号Vctl截止时的时间为截止时间Δtb。将导通时间Δta占导通时间Δta与截止时间Δtb之和、即控制信号Vctl的一个周期Δt所需要的时间的比例称为占空比RDT。占空比RDT能够利用式(1)来表示。
RDT＝Δta/(Δta+Δtb)··(1)
在本实施方式中，通过PWM使控制信号Vctl的占空比RDT变化，从而使油门开度以及制动力变化。例如，油门开度随着第二油门开度指令ACBK的占空比RDT增大而增大，制动器13B的制动力随着第二制动指令BRBK的占空比RDT增大而增大。
第二油门开度指令ACBK的占空比与油门开度的关系以及第二制动指令BRBK的占空比与制动力的关系并不局限于上述的关系。例如，也可以为，当第二油门开度指令ACBK的占空比RDT从10％变化到90％时，使油门开度从0％变化到100％。另外，例如也可以为，当第二制动指令BRBK的占空比RDT从10％变化到90％时，使制动力从0％变化到最大值。
图3所示的运转控制装置51根据第二油门开度指令ACBK的指令值以及第二制动指令BRBK的指令值，来决定向第一控制系统40输出的控制信号Vctl的占空比RDT。并且，运转控制装置51生成所决定的占空比RDT的控制信号Vctl，并输出至发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66。这样，运转控制装置51生成将控制发动机31的信息以及控制制动器13B的信息转换成脉冲宽度而得到的控制信号Vctl。
第一控制系统40的TM控制装置41获取与第二油门开度指令ACBK对应的控制信号Vctl，并根据导通时间Δta以及截止时间Δtb求出占空比RDT。TM控制装置41根据占空比RDT求出油门开度，生成第一油门开度指令ACO。TM控制装置41使用通过这种方式得到的第一油门开度指令ACO来控制变速装置33。发动机控制装置43从TM控制装置41获取第一油门开度指令ACO来控制发动机31。
第一控制系统40的制动控制装置42获取与第二制动指令BRBK对应的控制信号Vctl，并根据导通时间Δta以及截止时间Δtb求出占空比RDT。制动控制装置42根据占空比RDT求出制动器13B的制动力，生成第一制动指令BRC。制动控制装置42使用通过这种方式得到的第一制动指令BRC来控制制动器13B。例如，制动控制装置42通过控制使制动器13B产生制动力的主缸的推力，来调整制动器13B所产生的制动力。
控制信号Vctl是使电压的大小按照周期Δt从VL变化到VH的信号。VL是比0伏特大的值。在本实施方式中，第一控制系统40的TM控制装置41以及制动控制装置42使用导通判定电压阈值Vcon和截止判定电压阈值Vcoff，来判定控制信号Vctl的导通和截止。若控制信号Vctl为导通判定电压阈值Vcon以上，则第一控制系统40的TM控制装置41以及制动控制装置42判定为控制信号Vctl导通，若控制信号Vctl为截止判定电压阈值Vcoff以下，则第一控制系统40的TM控制装置41以及制动控制装置42判定为控制信号Vctl截止。在图4所示的例子中，在控制信号Vctl为VH的情况下，由于VH≥Vcon，所以控制信号Vctl为导通。在控制信号Vctl为VL的情况下，由于VL≤Vcoff，所以控制信号Vctl为截止。
在本实施方式中，TM控制装置41以及制动控制装置42使用最小电压Vmin和最大电压Vmax，来判定控制信号Vctl是否正常。具体而言，若控制信号Vctl为最小电压Vmin以上且最大电压Vmax以下，则TM控制装置41以及制动控制装置42判定为控制信号Vctl正常，在控制信号Vctl小于最小电压Vmin或者比最大电压Vmax大的情况下，TM控制装置41以及制动控制装置42判定为控制信号Vctl异常。通过这种方式，能够容易地判定控制信号Vctl的异常。TM控制装置41以及制动控制装置42在判定为控制信号Vctl异常的情况下，以不使用控制信号Vctl的方式控制发动机31以及制动器13B。通过这种方式，能够提高安全性。
<作业车辆的控制方法>
图5是表示本实施方式所涉及的作业车辆的控制方法的处理步骤的流程图。在步骤S101中，第一控制系统40对运转模式进行判定。能够根据图3所示的键开关60K的位置来判断运转模式。即，若键开关60K选择第一运转模式，则第一控制系统40判定为第一运转模式，若键开关60K选择第二运转模式，则第一控制系统40判定为第二运转模式。
在自卸车10以第一运转模式行驶的情况下(步骤S101、F1)，第一控制系统40结束作业车辆的控制方法。在自卸车10以第二运转模式行驶的情况下(步骤S101、F2)，在步骤S102中，第一控制系统40判定是否更新了从第二控制系统50经由通信线21发送的控制信息。控制信息为第一油门开度指令ACO、第一制动指令BRC、换档控制指令SLC以及提升指令HOC，至少包括第一油门开度指令ACO、第一制动指令BRC。
第一控制系统40在未从第二控制系统50经由通信线21发送控制信息的状态持续的情况下，例如在即使经过了预先决定的时间也未更新控制信息的情况下，判定为未更新控制信息。在预先决定的时间以内更新了控制信息的情况下，第一控制系统40判定为更新了控制信息。为了判定有无控制信息的更新而预先决定的时间例如能够为0.1秒到1秒，但并不局限于此，可根据控制系统20以及自卸车10的规格来设定。
在判定为更新了来自第二控制系统50的控制信息的情况下(步骤S102、是)，在步骤S103中，第一控制系统40使用更新后的控制信息来控制自卸车10，使自卸车10以第二运转模式行驶。在判定为未更新来自第二控制系统50的控制信息的情况下(步骤S102、否)，在步骤S104中，第一控制系统40判定控制信号Vctl是否为最小电压Vmin以上且最大电压Vmax以下。即，第一控制系统40判定控制信号Vctl是否正常。
在Vmin≤Vctl≤Vmax的情况下(步骤S104、是)，控制信号Vctl正常。在该情况下，在步骤S105中，第一控制系统40、更具体而言连接有发动机控制用信号线65的TM控制装置41以及连接有制动控制用信号线66的制动控制装置42求出控制信号Vctl的占空比RDT。TM控制装置41求出从发动机控制用信号线65获取到的第二油门开度指令ACBK的控制信号Vctl的占空比RDT。制动控制装置42求出从制动控制用信号线66获取到的第二制动指令BRBK的控制信号Vctl的占空比RDT。
在步骤S106中，TM控制装置41使用根据占空比RDT换算出的指令值、即第一油门开度指令ACO来控制变速装置33。制动控制装置42使用根据占空比RDT换算出的指令值、即第一制动指令BRC来控制制动器13B。发动机控制装置43从TM控制装置41获取第一油门开度指令ACO而对发动机31进行控制。
在Vmin＞Vctl或者Vctl＞Vmax的情况下(步骤S104、否)，控制信号Vctl在正常的范围外、即为异常。在该情况下，在步骤S107中，第一控制系统40的TM控制装置41将发动机31控制成怠速状态。第一控制系统40的制动控制装置42将制动器13B控制成全制动，即使制动器13B产生最大的制动力。通过这种方式，自卸车10停止。TM控制装置41也可以将变速装置33的变速档变更到低档侧。这样，能够利用发动机制动器更迅速地使自卸车10停止。在自卸车10停止之后，TM控制装置41也可以根据需要将变速装置33的变速档变更到停车。这样，能够降低停止了的自卸车10移动的可能性。
当自卸车10以第二运转模式行驶时，若例如与第一通信线对应的通信线21、通信线45、通信线56或者通信线57发生断线等，则从第二控制系统50向第一控制系统40传递的信息可能中断。在这种情况下，第一控制系统40使用与和第一通信线不同的第二通信线对应的发动机控制用信号线65以及制动控制用信号线66，从第二控制系统50获取第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK。通过这种方式，第二控制系统50以及第一控制系统40即使在自卸车10内的通信、具体而言第一通信线产生异常的情况下，也能够继续第二运转模式下的控制，使自卸车10以无人且自动的方式行驶。
第二控制系统50使用与第一控制系统40内的通信方式不同的信息传递方式，经由发动机控制用信号线65和制动控制用信号线66将第二油门开度指令ACBK的控制信号Vctl和第二制动指令BRBK的控制信号Vctl发送至第一控制系统40。即，就第一通信线和第二通信线而言，由于信息的传递方式不同，所以在使用第二通信线的情况下，能够降低由于与使用第一通信线的情况下的通信中断相同的原因(例如传输噪音)而产生通信中断的可能性。因此，控制系统20的可靠性提高。
第二油门开度指令ACBK的控制信号Vctl和第二制动指令BRBK的控制信号Vctl通过PWM方式而被调制，并经由发动机控制用信号线65和制动控制用信号线66发送至第一控制系统40。因此，控制信号Vctl难以受到由于信息的发送侧即第二控制系统50的运转控制装置51与信息的接收侧即第一控制系统40的TM控制装置41以及发动机控制装置43之间的距离远离而引起的接地电位差的偏移等所产生的噪音的影响。因此，通过经由发动机控制用信号线65和制动控制用信号线66的通信，能够稳定地将第二油门开度指令ACBK以及第二制动指令BRBK传递至第一控制系统40。另外，能够减少与第一控制系统40、第二控制系统50以及它们所具备的设备类的配置相关的限制，例如能够减少使设备类彼此接近等的限制。
在本实施方式中，当控制信号Vctl与比0V大的截止判定电压阈值Vcoff相比变低时，成为截止状态。通过这种方式，第一控制系统40的TM控制装置41以及发动机控制装置43即使在第一控制系统40的接地电位发生变动的情况下，也能够可靠地检测控制信号Vctl的截止状态。此外，TM控制装置41以及发动机控制装置43在控制信号Vctl为最小电压Vmin以上且最大电压Vmax以下的情况下，判定为控制信号Vctl正常。因此，TM控制装置41以及发动机控制装置43能够在使用控制信号Vctl开始控制之前，容易地检测控制信号Vctl的异常。
在本实施方式中，对使用键开关60K来切换第一运转模式和第二运转模式的方法进行了说明，但切换第一运转模式和第二运转模式的方法并不局限于使用键开关60K这种方法。例如也可以在运转控制装置51中设置切换开关，运转控制装置51基于来自切换开关的信号判定第一运转模式和第二运转模式并进行切换。此外，运转控制装置51也可以在上述的切换开关的信号的基础上一并使用停车制动器的信息这样的与自卸车10的状态相关的信息，来判定第一运转模式和第二运转模式并进行切换。
在本实施方式的第二运转模式中，对基于通过通信从外部获取到的信息以无人的方式行驶的作业车辆为例进行了说明，但作业车辆也可以基于由操作员等预先存储在作业车辆内部的系统中的行驶数据(例如，行驶路数据或速度数据等)的信息而自动地行驶。
在本实施方式中，说明了将在以无人的方式行驶的情况下使用的第二控制系统50作为第一控制系统40之外的构成使用的例子。第一控制系统40和第二控制系统50也可以使用成为一体的控制系统。
以上，对本实施方式进行了说明，但并不通过上述的内容来限定本实施方式。另外，上述的构成要素中包括本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓的等同范围内的要素。此外，也能够对上述的构成要素适当地进行组合。此外，在不脱离本实施方式的主旨的范围内能够进行构成要素的各种省略、置换或变更。
附图标记说明
1 无人倾卸运行系统
2 运行管理装置
3 中继器
4 无线通信装置
4A 天线
10 自卸车
11 车辆主体
12 货箱
13B 制动器
13F 前轮
13R 后轮
15 旋转传感器
16 悬挂压力传感器
19 通信控制装置
19S 通信装置
20 控制系统
21 通信线
30 驱动装置
31 发动机
32 液力变矩器
33 变速装置
40 第一控制系统
41 TM控制装置
42 制动控制装置
43 发动机控制装置
44 ABS控制装置
45 通信线
50 第二控制系统
51 运转控制装置
52 接口控制装置
53 安全控制装置
54 记录装置
55 周边监视装置
56、57 通信线
58 运转监视装置
60I 信息收集装置
60K 键开关
60M 监控器
65 发动机控制用信号线
66 制动控制用信号线
ACO 第一油门开度指令
ACBK 第二油门开度指令
BRC 第一制动指令
BRBK 第二制动指令
RDT 占空比

Claims (7)

1.一种作业车辆，其包括：
第一控制系统，其控制作业车辆的行驶；
第二控制系统，其使用已设定的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；
第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及
第二通信线，其从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递信息，
在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，所述第二控制系统生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并将这些信息通过与基于所述第一通信线的通信不同的信息传递方式，经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，
所述作业车辆具备通信装置，该通信装置设置于所述作业车辆，用于与所述作业车辆的外部进行通信，
所述已设定的信息是从所述通信装置获取到的信息。
3.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，
所述第二控制系统生成将对所述发动机进行控制的信息以及对所述制动装置进行控制的信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号，并输出至所述第二通信线。
4.根据权利要求3所述的作业车辆，其中，
当所述控制信号的大小在正常的范围外的情况下，
所述第一控制系统使所述发动机为怠速状态，并使所述制动装置产生最大的制动力。
5.一种作业车辆，其能够切换以有人的方式行驶的第一运转模式和以无人的方式行驶的第二运转模式，
该作业车辆包括：
通信装置，其设置于作业车辆，用于与所述作业车辆的外部进行通信；
第一控制系统，其控制所述作业车辆的行驶；
第二控制系统，其在所述第二运转模式中，使用从所述通信装置获取到的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；
第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及
第二通信线，其从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递信息，
在所述第二运转模式中，在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，所述第二控制系统生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并以将这些信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号的方式经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
6.一种作业车辆的控制方法，该作业车辆能够切换以有人的方式行驶的第一运转模式和以无人的方式行驶的第二运转模式，并且，
该作业车辆包括：
第一控制系统，其控制作业车辆的行驶；
第二控制系统，其在所述第二运转模式中，使用已设定的信息，经由所述第一控制系统来控制所述作业车辆的行驶；
第一通信线，其用于所述第一控制系统与所述第二控制系统之间的通信；以及
第二通信线，其通过与基于所述第一通信线的通信不同的信息传递方式，从所述第二控制系统向所述第一控制系统传递对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，
在对所述作业车辆进行控制时，
在所述第二运转模式中，在未从所述第二控制系统经由所述第一通信线发送信息的状态持续的情况下，生成对所述作业车辆的发动机进行控制的信息以及对制动装置进行控制的信息，并以将这些信息转换成脉冲的宽度而得到的控制信号的方式经由所述第二通信线发送至所述第一控制系统。
7.根据权利要求6所述的作业车辆的控制方法，其中，
所述作业车辆具备与所述作业车辆的外部进行通信的通信装置，
所述已设定的信息是从所述通信装置获取到的信息。
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