JP2004142688A - 降坂速度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下り坂の走行時における制御性を向上した降坂速度制御装置を提供することにある。
【解決手段】ステアリング角度設定スイッチ５０ａと降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂとによって設定されたデータは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０に、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持される。再生時には設定スイッチ５０ａ，５０ｂで設定されたデータは、教示データ保持手段１５０から再生手段１６０によって、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して読み出され、実際の車速が降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下り坂における速度を制御する降坂速度制御装置に係り、特に、ダンプトラックのように積載重量が大きな車両が降坂する際にブレーキを操作を適切に行い降坂速度を自動的に制御するに好適な降坂速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
降坂時に制御したい車速を保つために、オペレータがフットブレーキやレバーを操作してブレーキ量を調整する方法が従来から行われてきた。しかし、鉱山のような長距離の坂がある場所では、その都度ブレーキを操作することは煩雑であるため、そのようなオペレータによる操作の手間を省く降坂速度制御装置としては、例えば、特開平６−１３５２６０号公報に記載されているように、路面傾斜センサによって検出された路面傾斜角に応じて目標車速を設定するとともに、車速センサによって検出された車速が目標車速になるように、リターダブレーキを制御するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−１３５２６０号公報で提案されたように、斜面状態，荷重，傾斜といった降坂のブレーキ制御に必要な検出を行おうとすると、畢竟システムの価格は高価なものとなる。また、一般的に利用されている傾斜角センサは加速度の影響により誤差を発生することが多く、走行中の傾斜を的確に判断することは極めて困難である。加えて、降坂の際に必要とされるブレーキ量は様々な要因によって変化し、たとえば、坂道が土砂であるか舗装されているかあるいは濡れているといったような要因によってブレーキ量を調整する必要が生じ、そういった要因の変化に対して臨機応変にブレーキ量を変更する必要が生じる。一例として、ダンプトラック等が走行する下り坂は、一般に未舗装路であり、その表面には凹凸（窪みやコブ）が存在する。特開平６−１３５２６０号公報に記載されているように、路面傾斜センサによって検出された路面傾斜角を検出する方式では、ダンプトラックのタイヤが窪みに入ると、路面傾斜角が大きくなったものと判断して目標車速が低くなり、そのため、急にブレーキが掛かるような制御が行われる。そして、窪みを脱すると再び元の車速となるようにブレーキが緩められる。また、ダンプトラックのタイヤがコブに乗り上げると、路面傾斜角が小さくなったものと判断して目標車速が高く、そのため、ブレーキが緩められ、加速するという制御が行われる。そして、コブを乗り越えると再び元の車速となるようにブレーキが掛けられる。この結果、路面の凹凸の状態に応じて車速が変動し、制御が不安定になるという問題が生じてくる。
【０００４】
本発明の目的は、予め目標速度等を設定することにより、下り坂の走行時における制御性を向上した降坂速度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、実際の車速が降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する制御手段を有する降坂速度制御装置において、前記制御手段は、予め教示された降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
鉱山においては、坂は一定の傾斜で整地されることが多く走行パターン数は限られるのが一般的である。また、坂の路面状態も少なくとも一日のうちでは大きく変わることは少ない。そのため、ある坂に対して一旦ブレーキ量が調整されれば繰り返しそのブレーキ量に基づいて走行が可能になる場合が多い。そこで、このように予め教示された降坂路の状況に応じて、制御パラメータを設定し、ブレーキ量を制御することにより、路面の凹凸等により路面状態が変化しても目標速度は一定のままであるため、制御を安定にして制御性を向上することができる。
【０００６】
（２）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記降坂路の状況を設定する設定器と、降坂路の降坂開始時からの距離を検出する距離センサとを備え、前記制御手段は、前記設定器によって予め設定教示された降坂路の状況を前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持し、前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【０００７】
（３）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記降坂路の状況を検出する状況検出センサと、降坂路の降坂開始時からの距離を検出する距離センサとを備え、前記制御手段は、前記状況検出センサによって予め設定教示された降坂路の状況を前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持し、前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【０００８】
（４）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記降坂路の状況を検出する状況検出センサと、降坂路中の位置を検出する位置センサとを備え、前記制御手段は、前記状況検出センサによって予め設定教示された降坂路の状況を前記位置センサによって検出された降坂路中の位置に対応させて保持し、前記位置センサによって検出された降坂路中の位置に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【０００９】
（５）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記降坂路の状況を送信する道路マーカーからの降坂路状況を受信する受信機を備え、前記制御手段は、前記道路マーカーに予め設定教示された降坂路の状況を前記受信機によって受信し、受信された降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【００１０】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記降坂路の状況は、降坂路のステアリング角度であり、前記制御手段は、降坂路のステアリング角度に応じて、制御パラメータである目標速度を設定し、降坂時の速度が前記目標速度となるように、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【００１１】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記降坂路の状況は、降坂路の傾斜角度であり、前記制御手段は、降坂路の傾斜角度に応じて、制御パラメータであるＰＩＤ演算の制御定数を設定し、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【００１２】
（８）上記（１）において、好ましくは、前記降坂路の状況は、降坂路の傾斜角度であり、前記制御手段は、降坂路の傾斜角度に応じて、制御パラメータである比例弁に対するオフセット出力値を設定し、ブレーキ量を制御するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施の形態による降坂速度制御装置の構成及び動作について説明する。本実施の形態は、ダンプトラックに本発明を適用したものである。
【００１４】
図１は、本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【００１５】
エンジン１０から発生した駆動力は、トランスミッション１５，ディファレンシャルギヤ２０及び車軸２５Ａ，２５Ｂを介して、２つの駆動輪３０Ａ，３０Ｂに伝達され、ダンプトラックの車体を走行させる。車軸２５Ａ，２５Ｂには、それぞれの駆動輪３０Ａ，３０Ｂに対して制動力を発生するリターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂが取り付けられている。リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂには、エンジン１０によって駆動されるポンプＰからブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂを介して油圧が供給される。
【００１６】
駆動輪３０Ａ，３０Ｂには、車輪の回転数を検出する車速センサ４５Ａ，４５Ｂが設けられている。車速センサ４５Ａ，４５Ｂによって検出された車速データは、コントローラ１００に入力される。設定器５０は、ステアリング角度や降坂傾斜角を設定するために用いられ、その詳細については図２を用いて後述する。また、コントローラ１００には、距離センサ７５から走行距離に関する情報が入力され、特に、降坂路の開始点からの距離情報をコントローラ１００が用いる。コントローラ１００は、目標速度の教示と、目標速度の再生制御を実行する。目標速度の教示時には、コントローラ１００は、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と、設定器５０によって設定されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、降坂路の位置（降坂開始時点からの距離）毎の降坂路の状態を教示され、その教示データを保持する。目標速度の再生制御時には、コントローラ１００は、保持された教示データを距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報に対応させて再生し、そのときの目標速度等を設定し、さらに、車速センサ４５Ａ，４５Ｂによって検出された車速が、設定された目標車速となるように、電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂに制御信号を出力する。電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂは、それぞれシャトル弁６５Ａ，６５Ｂを介してブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂに接続されており、ブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂをそれぞれ制御して、リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂにおいて発生する制動力を制御し、車速が目標車速となるとように制御する。
【００１７】
また、ブレーキペダル７０は、シャトル弁６５Ａ，６５Ｂに接続されている。シャトル弁６５Ａ，６５Ｂは、ブレーキペダル７０からの圧力と電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂからの圧力の内、高い方の圧力を選択してブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂに伝達する構成となっている。リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂは、通常は、コントローラ１００によって自動制御されているが、ダンプトラックのオペレータがブレーキペダル７０を踏むと、そのオペレータの意志を反映してリターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂが動作し、ダンプトラックの車体を停止させたり、減速したりすることができる。
【００１８】
図２は、本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００１９】
設定器５０は、ステアリング角度設定スイッチ５０ａと、降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂと、教示／再生選択スイッチ５０ｃを備えている。設定スイッチ５０ａ，５０ｂは、それぞれ設定値を段階的に切り換えて設定できるロータリースイッチのようなものから構成されている。ステアリング角度設定スイッチ５０ａは、オペレータが降坂路のステアリング角度を切換設定するスイッチであり、カーブを曲がる際のステアリング角度を教示するのに用いられ、例えば、０°，２０°，４０°，６０°，８０°，１００°の６種類のステアリング角度の中から選択して設定することができる。降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂは、教示時に用いられるものであり、オペレータがこれから降坂する坂道の傾斜角を切換設定するスイッチであり、例えば、０°，５°，１０°，１５°，２０°，２５°，３０°の７種類の降坂傾斜角の中から選択して設定することができる。教示／再生選択スイッチ５０ｃは、コントローラ１００による教示制御と再生制御を切り換えるためのスイッチである。
【００２０】
コントローラ１００は、パラメータ選択手段１１０と、減算手段１２０と、ＰＩＤ演算手段１３０と、加算手段１４０と、教示データ保持手段１５０と、再生手段１６０とを備えている。
【００２１】
教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示状態に選択されているとき、設定スイッチ５０ａ，５０ｂで設定されたデータは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０に、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持される。ダンプトラックのオペレータは、教示動作をするときは、例えば、降坂路の開始地点で、教示／再生選択スイッチ５０ｃを教示状態に選択し、ステアリング角度設定スイッチ５０ａによってステアリング角度を、降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂによって降坂傾斜角を設定する。一般に、ダンプトラックが走行する降坂路は予めステアリング角度や傾斜角が一定になるように設計されているので、降坂開始時に設定するのみで、教示動作を完了することができる。なお、降坂路の途中でステアリング角度や傾斜角度が異なるときは、その位置でステアリング角度設定スイッチ５０ａによってステアリング角度を、降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂによって降坂傾斜角を設定することで、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持手段１５０に保持される。降坂路のステアリング角度や傾斜角のデータは現場の地図情報から得ることができる。
【００２２】
教示／再生選択スイッチ５０ｃが再生状態に選択されているとき、設定スイッチ５０ａ，５０ｂで設定されたデータは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０から再生手段１６０によって、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して読み出される。
【００２３】
パラメータ選択手段１１０は、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して再生手段１６０から読み出されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定する。パラメータ選択手段１１０は、ステアリング角度に応じた目標速度を設定するためのマップを備えている。例えば、ステアリング角度が「０°」のときは目標速度が１５ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「２０°」のときは目標速度が１２ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「４０°」のときは目標速度が１０ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「６０°」のときは目標速度が８ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「８０°」のときは目標速度が６ｋｍ／ｈというように、ステアリング角度に応じて目標速度を予め設定している。
【００２４】
減算手段１２０は、パラメータ選択手段１１０が出力する目標速度データＶｔと、車速センサ４５によって検出された実際の車速Ｖｒの差分ΔＶを求め、ＰＩＤ演算手段１３０に出力する。ＰＩＤ演算手段１３０は、減算手段１２０の出力ΔＶに基づいて、実際の車速Ｖｒが目標速度Ｖｔに一致するように、加算手段１４０を経由して、電磁比例弁６０に制御信号を出力する。なお、図１に示したように、本実施の形態においては、右側の車輪と左側の車輪のそれぞれに、車速センサ４５Ａ，４５Ｂ及び電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂの２系統のセンサ及びアクチュエータを備えているが、図２に示した例では、これらの２系統のセンサ及びアクチュエータの内の一系統のみを図示しており、実際には、パラメータ選択手段１１０及びＰＩＤ演算手段１３０は２系統分備えられている。
【００２５】
また、パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生されるステアリング角度や降坂傾斜角に応じたＰＩＤ演算の制御定数を設定するためのマップを備えており、ＰＩＤ演算の制御定数をＰＩＤ演算手段１３０に出力する。
【００２６】
ＰＩＤ演算手段１３０は、図３に示すような演算処理を実行する。比例演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶに対して比例定数Ｋｐを掛けて比例制御値Ｆｂ−ｐを演算する（ステップＳ１３２）。積分演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶの積分値に対して積分定数Ｋｉを掛けて積分制御値Ｆｂ−ｉを演算する（ステップＳ１３４）。微分演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶの微分値に対して微分定数Ｋｄを掛けて微分制御値Ｆｂ−ｄを演算する（ステップＳ１３６）。次に、各制御値（比例制御値Ｆｂ−ｐ，積分制御値Ｆｂ−ｉ，微分制御値Ｆｂ−ｄ）を加算して、ＰＩＤ制御値Ｆｂを演算する。図２において、パラメータ選択手段１１０が出力する制御定数は、例えば、積分定数Ｋｉであり、積分定数Ｋｉが降坂傾斜角に応じて変更されるようになっている。パラメータ選択手段１１０は、降坂傾斜角に応じた積分乗数を設定するためのマップを備えている。積分定数は降坂傾斜角が増加するに従って、積分定数Ｋｉが増加し、ブレーキ量が増加するように予め設定されている。再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じて、積分定数マップから該当するＰＩＤ演算の積分定数Ｋｉを読み出して、ＰＩＤ演算手段１３０に出力する。
【００２７】
さらに、パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じた比例弁オフセット値を、加算手段１４０に出力する。比例弁オフセット値は、所定の目標設定速度に実際の速度が一致するようにフィードバック制御する際の収束性を向上させるファクタであり、ブレーキ量に相当するものである。比例弁オフセット値は、積分定数マップと同様に、降坂傾斜角が増加するに従って増加し、ブレーキ量が増加するように予め設定されている。パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じた比例弁オフセット値を読み出して、加算手段１４０に出力する。加算手段１４０は、ＰＩＤ演算手段１３０の出力と、パラメータ選択手段１１０が出力する比例弁オフセット値を加算して、その結果を電磁比例弁６０に出力して、リターダブレーキ３５によるブレーキ力を制御する。
【００２８】
以上のようにして、オペレータが設定器５０のステアリング角度設定スイッチ５０ａと降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂを用いてステアリング角度と傾斜角を予め教示し、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持手段１５０に保持し、再生時には、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して再生手段１６０から読み出されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定し、予め教示された降坂路の状況に応じた目標速度となるようにリターダブレーキ３５が制御される。したがって、ダンプトラックのオペレータによる教示動作のみで、容易に目標速度を設定することができる。特開平４−３０９２１１号公報に記載された方式では、目標車速設定回路は路面傾斜センサの出力に応じて目標速度を設定するものであり、降坂路に掛かった後その降坂路の傾斜角が変化したときはじめて目標速度を低減するものであるため、降坂路に入ったときの実際の車速が目標車速設定回路によって設定された車速に対して大きく異なっている場合には制御不能になる場合もある。それに対して、本実施の形態のように、オペレータの操作によって、降坂路に差し掛かる前に目標速度を設定できることにより制御不能になる事態を回避することができる。
【００２９】
また、オペレータが、設定器５０の降坂傾斜角設定スイッチ５０ｂを用いて傾斜角を予め教示し、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持手段１５０に保持するので、容易に降坂傾斜角を設定することができる。再生時には、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して再生手段１６０から読み出された降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定し、予め教示された降坂路の状況に応じた目標速度となるようにリターダブレーキ３５が制御される。降坂傾斜角設定スイッチにより傾斜角を設定するようにしているため設定を変えない限り傾斜角は変更がないものとして目標速度も設定されるため、路面の凹凸によって制御が不安定になる事態を回避することができる。なお、一般に、採掘現場等の大型のダンプトラックを使用する場所では降坂傾斜角は一定になるように坂道が設計されている。ダンプトラックのオペレータはこの傾斜角情報を予め知らされているため、降坂傾斜角センサによる傾斜角の設定切換も容易に行うことができる。
【００３０】
また、傾斜角センサや積荷量センサが不要であり制御装置を安価に構成することができる。
【００３１】
次に、図４を用いてコントローラ１００における教示動作時の処理について説明する。教示動作時の処理は、教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示動作側に選択されている時機能する。
【００３２】
図４において、最初に、教示開始時か否かを判定し、教示開始時にはステップＳ２１０に進み、次回以降はステップＳ２３０に進む（ステップＳ２００）。
【００３３】
教示開始時には、距離センサ７５から走行距離Ｌを読み込み教示データ保持手段１５０内の初期値Ｌ０とし（ステップＳ２１０）、次に、教示データ保持手段１５０内の記憶カウンタを「０」として、メモリの教示データ記憶領域をリセットする（ステップＳ２２０）。距離センサ７５はオドメータのようなものであり、教示開始時に、教示用の距離データ及び教示データ記憶領域内に記憶されているステアリング角度や降坂傾斜角のデータをイニシャライズする。
【００３４】
イニシャライズ処理が終了すると、距離センサ７５から走行距離Ｌを読み込み、相対距離ΔＬ＝Ｌ−Ｌ０として求める（ステップＳ２３０）。そして、走行距離が前回からｄＬ変化したか否かを判定し、変化している場合にはステップＳ２５０に進み、変化していない場合にはステップＳ２００に戻る（ステップＳ２４０）。
【００３５】
走行距離が変化している場合には、降坂傾斜スイッチ５０ａの状態を読み込み、そのスイッチ位置に応じた降坂傾斜角θを設定する（ステップＳ２５０）。次に、ステアリング角度スイッチ５０ｂの状態を読み込み、そのスイッチ位置に応じたステアリング角度αを設定する（ステップＳ２６０）。次に、記憶カウンタを＋１して、それに応じた教示データ保持手段１５０内のメモリの教示データ記憶領域に、相対距離ΔＬ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度αを記憶する（ステップＳ２７０）。
【００３６】
次に、図５を用いてコントローラ１００における再生動作時の処理について説明する。教示動作時の処理は、教示／再生選択スイッチ５０ｃが再生動作側に選択されている時機能する。
【００３７】
図５において、最初に、再生開始時か否かを判定し、再生開始時にはステップＳ３０５に進み、次回以降はステップＳ３２０に進む（ステップＳ３００）。
【００３８】
再生開始時には、距離センサ７５から走行距離Ｌを読み込み教示データ保持手段１５０内の初期値Ｌ０とし（ステップＳ３０５）、次に、教示データ保持手段１５０内の再生カウンタを「０」とする（ステップＳ３１０）。
【００３９】
イニシャライズ処理が終了すると、距離センサ７５から走行距離Ｌを読み込み、相対距離ΔＬ＝Ｌ−Ｌ０として求める（ステップＳ３２０）。そして、走行距離が前回からｄＬ変化したか否かを判定し、変化している場合にはステップＳ３３０に進み、変化していない場合にはステップＳ３００に戻る（ステップＳ３２５）。
【００４０】
次に、再生手段１６０は再生カウンタを＋１し、それに応じた教示データ保持手段１５０内のメモリの教示データ記憶領域から教示データ（相対距離ΔＬ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度α）を読み出して、パラメータ選択手段１１０に出力する（ステップＳ３３０）。
【００４１】
次に、パラメータ選択手段１１０は再生手段１６０によって読み出された教示データ（相対距離ΔＬ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度α）に応じて、パラメータ（目標速度Ｖｔ，積分定数Ｋｉ，比例弁オフセット値）を設定する（ステップＳ３３５）。減算手段１２０は車速センサ４５から実際の車速値Ｖｒを読み込み（ステップＳ３４０）、パラメータ選択手段１１０が出力する目標速度Ｖｔと実際の車速値Ｖｒの偏差ΔＶを演算し、ＰＩＤ演算手段１３０に出力する（ステップＳ３４５）。
【００４２】
次に、ＰＩＤ演算手段１３０は減算手段１２０が出力する速度偏差値ΔＶと、パラメータ選択手段１１０が出力する積分定数Ｋｉに基づいて図４で説明した演算によりＰＩＤ制御値Ｆｂを演算し、加算手段１４０に出力する（ステップＳ３５０）。加算手段１４０はＰＩＤ演算手段１３０が出力する制御値Ｆｂとパラメータ選択手段１１０が出力する比例弁オフセット値を加算し（ステップＳ３５５）、電磁比例弁６０に制御値Ｆｂを出力して（ステップＳ３６０）、リターダブレーキ３５のブレーキ量を制御する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予め目標速度等を教示してパラメータを設定することにより、車体の状態によって傾斜角や目標速度値などのパラメータが頻繁に変化して、制御が不安定になることを回避することができる。また、坂道に入る前で予め目標速度を設定できるため、制御不能になる事態を回避することができる。このようにして、下り坂の走行時における制御性を向上することができる。
【００４４】
次に、図６〜図８を用いて、本発明の第２の実施の形態による降坂速度制御装置の構成及び動作について説明する。本実施の形態は、ダンプトラックに本発明を適用したものである。
【００４５】
図６は、本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。図１と同一符号は同一構成を示している。図１に示した実施の形態と異なる点は、降坂路の傾斜角を検出する降坂傾斜角センサ８０と、ステアリング角度を検出するためのステアリング角センサ８５を備えている。設定器５０は、後述するように、教示／再生選択スイッチ５０ｃのみを備えている。
【００４６】
図７は、本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００４７】
設定器５０Ａは、図２に示した実施の形態と同様に、教示／再生選択スイッチ５０ｃを備えている。教示／再生選択スイッチ５０ｃは、コントローラ１００による教示制御と再生制御を切り換えるためのスイッチである。
【００４８】
コントローラ１００は、パラメータ選択手段１１０と、減算手段１２０と、ＰＩＤ演算手段１３０と、加算手段１４０と、教示データ保持手段１５０Ａと、再生手段１６０とを備えている。
【００４９】
本実施の形態では、図２に示した実施の形態とは、教示データ保持手段１５０による教示動作が異なるものであり、その点について説明する。教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示状態に選択されているとき、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データと、ステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０Ａに、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持される。ダンプトラックのオペレータは、教示動作をするときは、例えば、降坂路の開始地点で教示／再生選択スイッチ５０ｃを教示状態に選択し、その後降坂を開始することで、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データが、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持手段１５０Ａに保持される。
【００５０】
教示／再生選択スイッチ５０ｃが再生状態に選択されているときは、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０Ａから再生手段１６０によって、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して読み出される。
【００５１】
パラメータ選択手段１１０は、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して再生手段１６０から読み出されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定する。パラメータ選択手段１１０は、ステアリング角度に応じた目標速度を設定するためのマップを備えている。例えば、ステアリング角度が「０°」のときは目標速度が１５ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「１〜２０°」のときは目標速度が１２ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「２１〜４０°」のときは目標速度が１０ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「４１〜６０°」のときは目標速度が８ｋｍ／ｈ，ステアリング角度が「６１〜８０°」のときは目標速度が６ｋｍ／ｈというように、ステアリング角度に応じて目標速度を予め設定している。
【００５２】
減算手段１２０は、パラメータ選択手段１１０が出力する目標速度データＶｔと、車速センサ４５によって検出された実際の車速Ｖｒの差分ΔＶを求め、ＰＩＤ演算手段１３０に出力する。ＰＩＤ演算手段１３０は、減算手段１２０の出力ΔＶに基づいて、実際の車速Ｖｒが目標速度Ｖｔに一致するように、加算手段１４０を経由して、電磁比例弁６０に制御信号を出力する。また、パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じたＰＩＤ演算の制御定数を設定するためのマップを備えており、ＰＩＤ演算の制御定数をＰＩＤ演算手段１３０に出力する。
【００５３】
ＰＩＤ演算手段１３０は、図３にて説明した演算処理を実行し、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶからＰＩＤ制御値Ｆｂを演算する。パラメータ選択手段１１０が出力する制御定数である積分定数Ｋｉは、降坂傾斜角が増加するに従って、積分定数Ｋｉが増加し、ブレーキ量が増加するように予め設定されている。再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じて、積分定数マップから該当するＰＩＤ演算の積分定数Ｋｉを読み出して、ＰＩＤ演算手段１３０に出力する。
【００５４】
さらに、パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じた比例弁オフセット値を、加算手段１４０に出力する。比例弁オフセット値は、積分定数マップと同様に、降坂傾斜角が増加するに従って増加し、ブレーキ量が増加するように予め設定されている。パラメータ選択手段１１０は、再生手段１６０から再生される降坂傾斜角に応じた比例弁オフセット値を読み出して、加算手段１４０に出力する。加算手段１４０は、ＰＩＤ演算手段１３０の出力と、パラメータ選択手段１１０が出力する比例弁オフセット値を加算して、その結果を電磁比例弁６０に出力して、リターダブレーキ３５によるブレーキ力を制御する。
【００５５】
以上のようにして、予め降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データを、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して保持手段１５０に保持し、再生時には、距離センサ７５から入力する降坂路の開始点からの距離情報と同期して再生手段１６０から読み出されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定し、予め教示された降坂路の状況に応じた目標速度となるようにリターダブレーキ３５が制御される。したがって、ダンプトラックのオペレータによる教示動作のみで、容易に目標速度を設定することができる。そして、本実施の形態のように、オペレータの操作によって、降坂路に差し掛かる前に目標速度を設定できることにより制御不能になる事態を回避することができる。
【００５６】
また、ダンプトラックのオペレータは、教示／再生選択スイッチを教示側にセットするだけで、容易に降坂路の状態を教示することができる。
【００５７】
次に、図８を用いてコントローラ１００における教示動作時の処理について説明する。教示動作時の処理は、教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示動作側に選択されている時機能する。
【００５８】
図８に示す処理内容は、図４に示した教示時の処理内容とほぼ同じであり、異なる点は、ステップＳ２５０Ａ，Ｓ２６０Ａの処理内容である。すなわち、ステップＳ２４０の判定で、走行距離が変化している場合には、降坂傾斜角センサ８０から降坂傾斜角θを読み込み（ステップＳ２５０Ａ）、ステアリング角センサ８５からステアリング角度αを読み込む（ステップＳ２６０Ａ）。次に、記憶カウンタを＋１して、それに応じた教示データ保持手段１５０内のメモリの教示データ記憶領域に、相対距離ΔＬ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度αを記憶する（ステップＳ２７０）。
【００５９】
コントローラ１００における再生動作時の処理内容は、図５に示したものと同様である。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予め目標速度等を教示してパラメータを設定し、再生時にはそのパラメータを相対距離データに同期して読み出してブレーキ量を制御することにより、車体の状態によって傾斜角や目標速度値などのパラメータが頻繁に変化して、制御が不安定になることを回避することができる。また、坂道に入る前で予め目標速度を設定できるため、制御不能になる事態を回避することができる。このようにして、下り坂の走行時における制御性を向上することができる。
【００６１】
次に、図９〜図１２を用いて、本発明の第３の実施の形態による降坂速度制御装置の構成及び動作について説明する。本実施の形態は、ダンプトラックに本発明を適用したものである。
【００６２】
図９は、本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。図６と同一符号は同一構成を示している。図６に示した実施の形態と異なる点は、図６において備えている距離センサ７５に代えて、ＧＰＳなどのグローバル座標位置センサ９０を備えている。設定器５０は、図６ど同様に、教示／再生選択スイッチ５０ｃのみを備えている。図１０は、本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００６３】
コントローラ１００は、パラメータ選択手段１１０と、減算手段１２０と、ＰＩＤ演算手段１３０と、加算手段１４０と、教示データ保持手段１５０Ｂと、再生手段１６０Ｂとを備えている。
【００６４】
本実施の形態では、図６に示した実施の形態とは、位置に関する情報の入手法法が異なるものであり、その点について説明する。教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示状態に選択されているとき、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データと、ステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０Ｂに、グローバル座標位置センサ９０によって検出された降坂路の中の位置情報と同期して保持される。ダンプトラックのオペレータは、教示動作をするときは、例えば、降坂路の開始地点で教示／再生選択スイッチ５０ｃを教示状態に選択し、その後降坂を開始することで、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データが、グローバル座標位置センサ９０によって検出された降坂路の中の位置情報と同期して保持手段１５０Ａに保持される。
【００６５】
教示／再生選択スイッチ５０ｃが再生状態に選択されているときは、降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データは、コントローラ１００の中の教示データ保持手段１５０Ａから再生手段１６０Ｂによって、グローバル座標位置センサ９０によって検出された降坂路の中の位置情報と同期して読み出される。読み出されたデータに基づいて、パラメータ選択手段１１０，減算手段１２０，ＰＩＤ演算手段１３０，加算手段１４０は、図６と同様にして、制御値Ｆｂを電磁比例弁６０に出力して、リターダブレーキ３５によるブレーキ力を制御する。
【００６６】
以上のようにして、予め降坂傾斜角センサ８０によって検出された降坂路の傾斜角データとステアリング角センサ８５によって検出されたステアリング角度データを、グローバル座標位置センサ９０によって検出された降坂路の中の位置情報と同期して保持手段１５０に保持し、再生時には、グローバル座標位置センサ９０によって検出された降坂路の中の位置情報と同期して再生手段１６０から読み出されたステアリング角度や降坂傾斜角に基づいて、そのときの降坂路の状態に応じた目標速度，制御定数，比例弁オフセット出力値等を設定し、予め教示された降坂路の状況に応じた目標速度となるようにリターダブレーキ３５が制御される。したがって、ダンプトラックのオペレータによる教示動作のみで、容易に目標速度を設定することができる。そして、本実施の形態のように、オペレータの操作によって、降坂路に差し掛かる前に目標速度を設定できることにより制御不能になる事態を回避することができる。
【００６７】
また、ダンプトラックのオペレータは、教示／再生選択スイッチを教示側にセットするだけで、容易に降坂路の状態を教示することができる。
【００６８】
次に、図１１を用いてコントローラ１００における教示動作時の処理について説明する。教示動作時の処理は、教示／再生選択スイッチ５０ｃが教示動作側に選択されている時機能する。
【００６９】
図１１に示す処理内容は、図８に示した教示時の処理内容とほぼ同じであり、異なる点は、ステップＳ２１０Ｂ，Ｓ２３０Ｂ，Ｓ２４０Ｂ，Ｓ２７０Ｂの処理内容である。すなわち、ステップＳ２００の判定で、教示開始時とされると、グローバル座標位置センサ９０から位置情報Ｐを読み込み教示データ保持手段１５０Ｂ内の初期値Ｐ０とする（ステップＳ２１０Ｂ）。
【００７０】
また、イニシャライズ処理が終了すると、グローバル座標位置センサ９０から位置情報Ｐを読み込み、距離偏差ΔＰ＝Ｐ−Ｐ０として求める（ステップＳ２３０Ｂ）。そして、位置が前回からｄＰ変化したか否かを判定し、変化している場合にはステップＳ２５０に進み、変化していない場合にはステップＳ２００に戻る（ステップＳ２４０Ｂ）。
【００７１】
また、ステップＳ２７０Ｂでは、記憶カウンタを＋１して、それに応じた教示データ保持手段１５０Ｂ内のメモリの教示データ記憶領域に、距離偏差ΔＰ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度αを記憶する（ステップＳ２７０Ｂ）。
【００７２】
次に、図１２を用いてコントローラ１００における再生動作時の処理について説明する。再生動作時の処理は、教示／再生選択スイッチ５０ｃが再生動作側に選択されている時機能する。
【００７３】
図１２に示す処理内容は、図８に示した教示時の処理内容とほぼ同じであり、異なる点は、ステップＳ３０５Ｂ，Ｓ３２０Ｂ，Ｓ３２５Ｂ，Ｓ３３０Ｂ，Ｓ３３５Ｂの処理内容である。すなわち、ステップＳ３００の判定で、教示開始時とされると、グローバル座標位置センサ９０から位置情報Ｐを読み込み教示データ保持手段１５０Ｂ内の初期値Ｐ０する（ステップＳ３０５Ｂ）。
【００７４】
イニシャライズ処理が終了すると、グローバル座標位置センサ９０から位置情報Ｐを読み込み、距離偏差ΔＰ＝Ｐ−Ｐ０として求める（ステップＳ３２０Ｂ）。そして、距離偏差が前回からｄＰ変化したか否かを判定し、変化している場合にはステップＳ３３０Ｂに進み、変化していない場合にはステップＳ３００に戻る（ステップＳ３２５Ｂ）。
【００７５】
次に、再生手段１６０Ｂは再生カウンタを＋１し、それに応じた教示データ保持手段１５０Ｂ内のメモリの教示データ記憶領域から教示データ（距離偏差ΔＰ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度α）を読み出して、パラメータ選択手段１１０に出力する（ステップＳ３３０Ｂ）。
【００７６】
次に、パラメータ選択手段１１０は再生手段１６０Ｂによって読み出された教示データ（距離偏差ΔＰ，降坂傾斜角θ，ステアリング角度α）に応じて、パラメータ（目標速度Ｖｔ，積分定数Ｋｉ，比例弁オフセット値）を設定する（ステップＳ３３５Ｂ）。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予め目標速度等を教示してパラメータを設定し、再生時にはそのパラメータを位置情報に同期して読み出してブレーキ量を制御することにより、車体の状態によって傾斜角や目標速度値などのパラメータが頻繁に変化して、制御が不安定になることを回避することができる。また、坂道に入る前で予め目標速度を設定できるため、制御不能になる事態を回避することができる。このようにして、下り坂の走行時における制御性を向上することができる。
【００７８】
次に、図１３及び図１４を用いて、本発明の第４の実施の形態による降坂速度制御装置の構成及び動作について説明する。本実施の形態は、ダンプトラックに本発明を適用したものである。
【００７９】
図１３は、本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。図１と同一符号は同一構成を示している。図１に示した実施の形態と異なる点は、図１に示した設定器５０と距離センサ７５に代えて、受信機９０を備えている点である。
【００８０】
図１４は、本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００８１】
コントローラ１００Ｃは、パラメータ選択手段１１０と、減算手段１２０と、ＰＩＤ演算手段１３０と、加算手段１４０とを備えている。受信機９０は、道路マーカー２００から降坂路のステアリング角度や傾斜角の情報を受信する。降坂路の途中には、道路状況（ステアリング角度や傾斜角）が変化するところに、それぞれ道路マーカー２００が予め設置されている。
【００８２】
コントローラ１００Ｃは、降坂路の途中に設置されている道路マーカ２００から受信機２００によって受信された道路状況（ステアリング角度や傾斜角）に基づいて、パラメータ選択手段１１０，減算手段１２０，ＰＩＤ演算手段１３０，加算手段１４０を用いて、図６と同様にして、制御値Ｆｂを電磁比例弁６０に出力して、リターダブレーキ３５によるブレーキ力を制御する。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、道路マーカーから得られる道路状況に基づいてブレーキ量を制御することにより、車体の状態によって傾斜角や目標速度値などのパラメータが頻繁に変化して、制御が不安定になることを回避することができる。このようにして、下り坂の走行時における制御性を向上することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、下り坂の走行時における制御性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図３】ＰＩＤ演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態による教示動作時の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態による再生動作時の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図８】第２の実施の形態による教示動作時の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図１１】第３の実施の形態による教示動作時の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態による再生動作時の処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】第４の実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【図１４】第４の実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
１０　エンジン
１５　トランスミッション
２０　ディファレンシャルギヤ
２５Ａ，２５Ｂ　車軸
３０Ａ，３０Ｂ　駆動輪
３５Ａ，３５Ｂ　リターダブレーキ
４０Ａ，４０Ｂ　ブレーキ弁
４５Ａ，４５Ｂ　車速センサ
５０　設定器
５０Ａ　目標速度設定スイッチ
５０Ｂ　降坂傾斜角設定スイッチ
５０Ｃ　積荷設定スイッチ
６０Ａ，６０Ｂ　電磁比例弁
６５Ａ，６５Ｂ　シャトル弁
７０　ブレーキペダル
７５　距離センサ
８０　降坂傾斜角センサ
８５　ステアリング角センサ
９０　グローバル座標位置センサ
９５　受信機
１００　コントローラ
１１０　パラメータ選択手段
１２０　減算手段
１３０　ＰＩＤ演算手段
１４０　加算手段

Claims (8)

1. 実際の車速が降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する制御手段を有する降坂速度制御装置において、
   前記制御手段は、予め教示された降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
2. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、さらに、
   前記降坂路の状況を設定する設定器と、
   降坂路の降坂開始時からの距離を検出する距離センサとを備え、
   前記制御手段は、前記設定器によって予め設定教示された降坂路の状況を前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持し、前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
3. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、さらに、
   前記降坂路の状況を検出する状況検出センサと、
   降坂路の降坂開始時からの距離を検出する距離センサとを備え、
   前記制御手段は、前記状況検出センサによって予め設定教示された降坂路の状況を前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持し、前記距離センサによって検出された降坂開始時からの距離に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
4. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、さらに、
   前記降坂路の状況を検出する状況検出センサと、
   降坂路中の位置を検出する位置センサとを備え、
   前記制御手段は、前記状況検出センサによって予め設定教示された降坂路の状況を前記位置センサによって検出された降坂路中の位置に対応させて保持し、前記位置センサによって検出された降坂路中の位置に対応させて保持された降坂路の状況を再生しながら、この降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
5. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、さらに、
   前記降坂路の状況を送信する道路マーカーからの降坂路状況を受信する受信機を備え、
   前記制御手段は、前記道路マーカーに予め設定教示された降坂路の状況を前記受信機によって受信し、受信された降坂路の状況に応じて制御パラメータを設定し、この制御パラメータに基づいて、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
6. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、
   前記降坂路の状況は、降坂路のステアリング角度であり、
   前記制御手段は、降坂路のステアリング角度に応じて、制御パラメータである目標速度を設定し、降坂時の速度が前記目標速度となるように、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
7. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、
   前記降坂路の状況は、降坂路の傾斜角度であり、
   前記制御手段は、降坂路の傾斜角度に応じて、制御パラメータである制御定数を設定し、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
8. 請求項１記載の降坂速度制御装置において、
   前記降坂路の状況は、降坂路の傾斜角度であり、
   前記制御手段は、降坂路の傾斜角度に応じて、制御パラメータである比例弁に対するオフセット出力値を設定し、ブレーキ量を制御することを特徴とする降坂速度制御装置。

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