JP2005306256A

JP2005306256A - 遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール

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Publication number: JP2005306256A
Application number: JP2004127512A
Authority: JP
Inventors: Sumiyuki Matsui; 澄志松井
Original assignee: KOEI SANGYO; MIHARA DENKI KOGYO KK; Panasonic SS Engineering Co Ltd; Koei Sangyo Inc
Current assignee: KOEI SANGYO; MIHARA DENKI KOGYO KK; Panasonic SS Engineering Co Ltd; Koei Sangyo Inc
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】動力車と基地局を相互無線通信による遠隔操作を可能にしたエンジン式モノレールの提供。チエンジ操作性と発進停止ショックを改良し、従来の変速装置部は電気的に制御することができない点を可能にすると共に電波障害となる樹木や山間の地形により見通しが効かない範囲での走行を安全に確保できない点を可能にする。
【解決手段】エンジン付の機械式モノレールの変速装置部に油圧クラッチを採用して油圧バルブの電気的な切り替えのみで動力車の変速が切り替わるように制御回路を構成して、動力車の制御回路にリレーユニット、無線データユニットを介して接続したシーケンサ、ネットワークカメラ、位置検出部を搭載して、基地局と相互通信により軌条に沿って設けられた複数の無線機とアンテナを中継して視覚の範囲を越えた森林の中や尾根の向こう側にも無人のエンジン式モノレールを安全に走行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜地に設置された軌条を走行する土木工事現場や林業現場のモノレールにおいて、樹木や山陰にモノレールの視界が遮られる起伏がある地形等の電波障害を越えて、無線による遠隔操作により電気的に制御することが可能なエンジン式モノレールに関するものである。

建設業や林業が行われる急傾斜地では、路網整備が進まないため、機械化から取り残される結果、現場への通勤及び急傾斜面作業などの過酷な労働条件の中で疲労に伴う安全性低下、生産性の低下が想定される。このような理由のために、急傾斜地走行性能、路線敷き設時の支障木を最小限伐採、自由度の高い路線設計などの特徴を持つモノレールが採用されてきた。しかしながら、急峻な地形及び山中・山上の多彩な現場状態の中で、建設現場や林業が行われる森林中の現場で資材運搬等に使用されるモノレールは、無人化、自動化が遅れていたために、省力化、稼働率向上などの導入効果が充分得られていなかった。

こうした背景から、本発明はモノレールによる人員、資材、伐出木などの自動運搬や森林管理の諸業務等の省力化、効率化を図る為、無線ＬＡＮによるモノレールの運行システムを提供するものである。本発明は、エンジン式モノレールの軽量小型高能率という優位性を生かしながら、前後進、高低速度変速のチエンジ操作のみに油圧を採用して、基地局から無線遠隔操作システムによりエンジン出力の変速装置部を電気的に制御をして無人走行可能にしたエンジン式モノレールである。

本発明と従来のモノレール即ち（１）機械式、（２）発電式、（３）集電電動式、（４）完全油圧式のモノレールのそれぞれについて、チエンジ操作性、停止ショック、機体重量、機械効率、馬力当たりの積載量、呼び出し機能（遠隔操作）、メンテナンス、コストの各項目について、表１に比較を示す。（１）機械式は動力車にエンジンを搭載しその出力軸より減速機を介して回転力を駆動輪に伝達する単軌条運搬機、（２）発電式は動力車に発電機と駆動モータを搭載した単軌条運搬機、（３）集電電動式は動力車の駆動モータに電気を送る架線を軌条に沿って設けている単軌条運搬機、（４）完全油圧式は動力車に油圧モータを搭載して動力源にしている単軌条運搬機である。それぞれの機能評価を４段階記号で示す表１が意味しているように、従来の機械式モノレールはチエンジ操作性、停止ショック、遠隔操作などの問題点があった。非常停止等の制御は、各機械共に具備しているが、モノレール側からの位置情報、画像支援、非常情報などのやり取りは出来ないなど問題がある。

また、発電式モノレールは、発電機を搭載しているために機体重量が重くなる欠点があり、発電機やモータに問題が生じた場合に山間地における人員が不足しメンテナンスが十分に行われにくいという問題がある。集電電動式は、山間地に架線を張ってそれから動力車のモータに集電するために、山間地に電気技術について専門知識を有する技能者を派遣するメンテナンス費用が余分にかかり、コスト高になる欠点がある。また、完全油圧式は、機体重量、機械効率、馬力あたりの積載量、呼び出し機能(遠隔操作性)、メンテナンス、コストなどにおいて問題がある。

このようなモノレールは、機械側の機能により、無人運転ができなかった。なぜなら、無人運転の場合には、例えば、モノレールの故障時に、モノレールの停止位置がわからなかったり、始点から終点までの運転時に運転中のモノレールの状況が把握できなかったのでモノレールを使った作業状況の把握ができなかったために、運転状況、事故状況などの把握に時間を要した。モノレールは、傾斜面走行など有人運転時にも、モノレール特有の危険性があった。このような理由により、人員の削減、コスト低減などの事情によりモノレールの遠隔操作が動力車と基地局との相互通信を行われるようにすることが望まれており、無人運転であっても、モノレールの現場の状況が把握できるようにすることが、安全性向上になり、作業効率を高めることになる。

油圧変速切り替え技術は、従来、建設機械、農機機械へ導入されている周知の技術である。しかし、この技術はモノレールにおいては実用化されておらず、表１機械式の場合にチエンジ操作性、停止ショック、遠隔操作などの問題点が未解決のため、無人のエンジン式モノレールを安全に運行させる人員を軌条に沿って配置するなどの配慮をする必要があったので、小型軽量なエンジン式モノレールの特徴を生かしきれない面が指摘されていた。このため、エンジン式モノレールは無人のモノレールを安全に遠隔操作することができなかった。

中山間地において例えば土木工事や林業を経営する場合に、モノレールは傾斜地に道路を建設するための人員と多大な費用をかける必要がなく、木材の搬出や機械人員の運搬のために傾斜地に軌条を設置しても、使用後には軌条を撤去した後の軌道に植林をすれば、元の森林に復元することが容易にできる。この有利な点を生かして林業経営等にもモノレールを使用することを目的とする場合に、機械式モノレールで大型機械や木材などの重量物を運搬する用途において、チエンジ操作性、停止ショック、遠隔操作性などの欠点を改善することが必要となる。
このような理由から、従来の技術では、機械式モノレールの上記問題点を解決するまでには至っていなかった。

特開２００１−１２５６４５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、中山間地で建設業や林業などの産業分野で利用される機械式モノレールの小型軽量である特徴を損なわずにモノレールを乗員なしで遠隔操作して運行しようとすれば、機械式モノレールの欠点であるチエンジ操作性と停止ショックを改良し、機械式エンジンを搭載した動力車を電気的に制御することができないために遠隔操作をすることができない点を可能にする必要がある。
モノレールの機械側で使用して電気信号で制御可能な、油圧ミッションを新たに開発するためには、油圧クラッチに流れる油の流れを電磁バルブにより制御されるようにしてある変速装置部をモノレールのエンジンに適応できるようにする必要がある。このエンジン式モノレールの開発をすることによりモノレールの機械側をシーケンサ制御を可能にし、シーケンサの通信機能を利用することにより、モノレールを遠隔無線制御することが可能となる。
このためにエンジンの変速装置部に油圧クラッチを採用して電気的に制御可能にすると共に遠隔操作の障害となる樹木や山間の地形により見通しが効かない範囲での運行を十分に確保できない点を可能にするために、動力車の変速装置部に油圧クラッチを採用して油圧バルブを電気的に制御することを可能にしたエンジン、リレーユニット、シーケンサ、ネットワークカメラ、回転検出部等を動力車に搭載して、基地局とモノレールの動力車との相互通信を無線ＬＡＮ（小電力データ通信システム）により行うことができるようにする。基地局と動力車が走行する軌条の設置区間には、複数の無線機とアンテナを設置して、無線ＬＡＮを構築し、双方向通信によるモノレールの運行をすることが可能にした無線操作装置を備えるエンジン式モノレールを提供しようとするものである。
エンジンの回転力を駆動輪に動力伝達するチエンジ操作部のみに油圧を採用して、動力車の制御回路を構成し、小型軽量で高効率などの機械式モノレールの特徴を損なうことなく操作性の改善を行うことにより、安全性の向上が図れる。前記の動力車の制御回路に専用ケーブルで接続したシーケンサ、ネットワークカメラ、駆動輪に回転検出部等を搭載して、モノレールの機械側でのシーケンサによる監視制御により、動力車と基地局の間に複数の無線機とアンテナを設置して遠隔制御用に無線ＬＡＮ方式を採用し、情報量（データ量）を多く使えるために、モノレールに搭載監視カメラによる監視制御の他にも、軌条の全体を見渡す外部の監視カメラを設けて映像の監視、カメラの制御が可能となり、安全性の高い運行が実現できるようになる。動力車周囲の樹木や山並などにより電波が遮られて生じる無線障害を克服して、基地局にて動力車の位置や状況を無線通信を介して基地局に置かれたタッチパネル（又はパソコン画面）上で運転状況を把握し判断して遠隔操作することも可能である。基地局に集められた情報をインターネットを介して配信を行うことにより、現場を離れた場所での現場状況の把握が可能である。このような理由で動力車の変速装置部に油圧クラッチを採用して動力車側制御回路に配線したリレーユニットとシーケンサを専用ケーブルで接続して、無線ＬＡＮ方式によるシーケンサ制御により、現場での作業の省力化を達成できるようになると共に、事故時の処置に迅速に対応することが可能である。

本発明の遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレールは、エンジンを動力源としている機械式モノレールの前進、後進等の変速装置部に油圧クラッチを採用して油圧バルブの電気的な切り替えのみで動力車の前進、後進等の変速が切り替わるように電気的に制御する制御回路を構成し、動力車の変速装置部に油圧クラッチを採用して電気的に制御可能なエンジン、シーケンサ、リレーユニット、無線データユニット、ネットワークカメラを搭載して、ネットワークカメラや動力車の制御回路に出力用リレーユニットと入力用リレーユニットを配線し更に専用ケーブルでシーケンサに接続し、シーケンサと基地局の間に複数の無線機とアンテナを設置して無線ＬＡＮを構築し、双方向通信により動力車の位置や状況を基地局に置かれたタッチパネル又はパソコンの画面上で把握して、森林の中や見通しの効かない山並みの中で無人のエンジン式モノレールを基地局より遠隔操作することができるようにすることを最も主要な特徴とする。この構造の要素は、動力車のミッションを油圧構造にして、変速装置部、監視カメラ、回転検出部などの主要な機能を電気的に制御するシーケンサ制御を行い、無線ＬＡＮネットワークを構築して、無人のエンジン式モノレールを急峻な傾斜地においても安全に運行するために遠隔操作ができるようにすることである。
モノレールの機械側で使用して電気信号で制御可能な、油圧ミッションを開発することにより、モノレールの機械側の制御（例えば、前進、後進、低速、高速等の操作を制御する。）が可能となるようにして、モノレールの機械側をシーケンサ制御を可能にし、シーケンサの通信機能を利用することにより、モノレールを遠隔無線制御することが可能となる。したがって、遠隔無線制御により、モノレールの無人運転が可能となる。無線部に無線ＬＡＮ用機器を使用することにより、監視制御はもとより、映像情報での制御が可能となる。機械側シーケンサの入力機能を使い、モノレール駆動部車輪の回転数をカウントすることにより、モノレールの位置情報を入手して、モノレールの位置及び機械側の監視項目を多くとって詳細状況を把握できるので、効率的に運用が可能となる。即ち、基地局より、中継局を経由して移動局である動力車を遠隔操作して運転することが可能となるので無人運転による過積載情報も監視が可能であるので安全運転ができる。機械側で、シーケンサによる監視及び制御を行うため、機械側の詳細情報を監視することにより、複数のモノレールの運転状況の把握が基地局モニタで可能である。

本発明によりエンジン式モノレールは、基地局と、モノレール側からの各情報の相互通信を無線ＬＡＮにより行うことが可能になる。基地局と動力車との相互通信を行って、モノレールの運行を乗員無しで操作することが可能になり、基地局にて操作情報を送受信してモノレールを運行し、エンジン式モノレールの動力車の変速切り替えを油圧バルブにより油圧クラッチを作動させて行うことができる。また動力車に搭載したカメラが撮影した画像情報を送信したり、駆動輪の回転を検出し、シーケンサ内のカウンタの加減算により位置情報を出力して基地局へ無線送信し、画像位置情報などに基づいて、変速切り替え、エンジン始動停止、非常停止等操作を基地局から細かく指示できる。従って、モノレール側からの情報を基地局のタッチパネル又はパソコン画面上で見て、モノレールの現在の状況を把握し、モノレールの各状況に対応して動力車の操作を指示する情報を基地局より送信することも可能である。エンジン式モノレールは、変速切替が機械式から油圧式へ変わって操作性の向上及び無線制御機能が追加される。シーケンサ制御を行うことにより、通信機能では無線ＬＡＮの接続が容易になる。また、監視機能により位置検出機能や情報量が多くなるので詳細な監視が実現できる。操作画面を基地局に設置されるパソコンに接続してインターネット回線に接続するとモノレールの監視制御をインターネットを経由して離れた場所から監視することも可能になる。

エンジンの変速装置部に油圧クラッチを採用し、エンジンの変速を油圧クラッチにより油圧バルブを電気的に制御可能にする制御回路を構成することにより、モノレール及び基地局から発信される情報が中継の無線機及びアンテナを経由して中継されつつ相互に通信ができる。山間の傾斜地に設置された軌条に沿って適宜な箇所に複数の無線機とそれぞれのアンテナを設置してあるので、樹木や山並みなどの障害に遮られずに中継される。運搬時には無線機のひとつひとつに接続されているアンテナより発信される電波が届く範囲をモノレールが走行し、その範囲に設置される無線機及びアンテナを中継して電波を受けそして発信することにより、樹木や地形による電波障害を克服してモノレールの運行に支障を生じないように障害を防止できる。又、モノレールの軌条が設置されている区域と基地局の間には中継機を介してネットワーク化された無線ＬＡＮを構築し、モノレールと基地局の双方向から電波を発信し、発信した電波を受信できる。電波が届く範囲に別の中継機を複数設置して、樹木や地形による電波障害を防止できる。中山間地の複雑な山並みの視界外の谷に軌条を設置しても、尾根に中継機を設置すれば、山や谷を問わず尾根の向こう側へもモノレールを運行させることが可能である。特に、中山間地における建設工事とか林業の現場へ建設機材や、現場作業員を派遣するための作業道を建設する必要がなく、軌条に沿って中継機を複数設置することにより、モノレール及び基地局のいづれから発信された電波も樹木や地形の障害を越えて届くので、軌条の中間に人員の配置をしないで基地局からモノレールを操作し、軌条の撤去後には植林して元の森林に復元容易であるという利点もある。

機械式モノレールのミッションの変速装置部を改良し、機械式モノレールの前進、後進、高速、低速の変速装置部に油圧クラッチを採用して油圧バルブの電気的な切り替えのみで動力車の前進、後進、高速、低速の変速が切り替わるように電気的に制御する制御回路を構成し、動力車にはエンジンから駆動輪に減速しながら動力伝達する変速装置部に油圧クラッチを採用して電気的に制御可能な構成とし、リレーユニット、シーケンサ、無線データユニット、ネットワークカメラ、駆動輪の回転検出部を搭載して、軌条に沿って複数の無線機とそれぞれにアンテナを設置し動力車と基地局の間で無線ＬＡＮを構築して、いづれからの情報もやり取りできる双方向通信を可能にした。基地局より動力車を操作するために相互通信により操縦するという目的を機械式のエンジン付きモノレールの小型軽量という特徴を損なわずに実現した。

添付図面は、本発明に係る遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレールの実施例について図示している。図１乃至図１０は、エンジン付の機械式モノレールの変速装置部に油圧を用いて、エンジンの出力軸から減速しながら駆動輪に動力伝達するために油圧クラッチ内臓ミッションを採用し、変速装置部の油圧バルブを電気的に制御可能な構成とし、基地局と動力車間で操作情報を相互通信するため、軌条に沿って小型無線機とアンテナを設置して無線ＬＡＮを構築して、基地局と動力車との相互通信によりエンジン式モノレールの遠隔操作を可能にした。図面の概略を説明すれば、図１は、モノレールの全体を示し、図２は動力車側面、図３、図４、図５は、変速装置部において油圧部品の配置を示す。図６は、変速部油圧回路を示す。図７は、油圧変速機構の正面、図８は、油圧変速機構の平面、図９は、油圧変速機構の油圧クラッチの側面、図１０はモノレール変速部油圧回路をそれぞれ示す。図１１は基地局と動力車との相互通信接続系統、図１２はモノレールの制御項目、図１３，１５，１７は基地局と動力車間の遠隔操作概念を示す相互通信一、二、三、図１４，１６，１８は遠隔操作の制御を矢印で表示する制御の流れ、図１９はモノレールの運行の状態を表示するフローチャートである。図２０は、相互通信で基地局・中継局・移動局(動力車)を結ぶ無線LANの全体図である。図２１は、中継ユニット電源と光ケーブルを使用してエンジン式モノレールを遠隔操作するための大容量データ通信のシステム構成図である。図２２は、エンジン式モノレールを遠隔操作するための相互無線通信ネットワークを利用して携帯電話の使用可能なシステム構成図である。図２３は、エンジン式モノレールの遠隔操作画面のイメージ図である。
符号１は、動力車、２は、エンジン、３は、制御ボックス、４は、操作パネル、５は、ネットワークカメラ、６は、パトライト、７は、給油口、８は、ギヤポンプ、９，９ａ，９ｂは、油圧バルブ、１０は、サクションフィルタ、１１，１２は、ラインフィルタ、１３は、オイルフィルタ、１４は、入力軸、１５は、ミッションケース、１６は、油圧クラッチ内蔵ミッション、１７は、回転検出部、１８は、入力プーリ、１９は、油圧クラッチ、２０は、定速ブレーキ、２１は、ブレーキ軸、２２は、駆動輪、２３は、リターンポート、２４は、ネットワークカメラアンテナ、２５は、ダイバーシティーアンテナ、２６は、基地局、２７は、タッチパネル、２８は、シーケンサ、２９ａは、出力リレーユニット、２９ｂは、入力リレーユニット、３０は、スタート（制御開始）、３１は、スタンバイ（待機）、３２は、運転モード、３３は、手動操作ルーチン、３４は、自動操作ルーチン、３５は、位置検出システム、３６は、映像支援システム、３７は、自動停止システム、３８は、安全監視モード、３９は、非常停止システム、４０は、移動局（動力車）、４４は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ、パソコン）、４５は、中継局、４６は、光ケーブル、４９は、監視カメラ、５１は、アクセスポイント、５２は、ブリッジモード、５３は、携帯電話（ＩＰ電話）である。

本発明の実施例における遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレールは、エンジン出力軸より減速しながら入力プーリ１８に動力伝達される回転力をミッション１６を介して駆動輪２２に伝達するために、変速装置部に油圧クラッチを採用した油圧クラッチ内蔵ミッションを採用した動力車側の制御回路に接続したリレーユニットとシーケンサを専用ケーブルで接続し、基地局のタッチパネルを操作して動力車と相互に無線通信しながら、視界内にて目視することが不可能な位置の情報を双方向通信して、遠隔操作により軌条のエンジン式モノレールを運転するものである。
図３乃至図８に基づいて詳細に説明すれば、エンジン式モノレールの減速装置部の構造は、機械式モノレールのチエンジ操作部(ミッション１６)に油圧クラッチ１９を採用して、変速切り替えを油圧バルブ９ａ，９ｂにより油圧クラッチ１９を作動させて行うものである。動力車１の駆動輪２２には駆動輪の回転検出部１７を設け、駆動輪部の回転を検出し、シーケンサ２８内のカウンタの加減算にて位置情報を出力し、その情報を基地局２６へ無線送信してタッチパネル２７上にモノレールの現在位置が表示される。動力車の変速切り替え、エンジン始動停止、非常停止、位置情報などの各情報は、基地局２６と動力車１の相互無線通信によりやりとりされる。この相互通信は、基地局のタッチパネル２７から操作情報を入力して、動力車１を操作するものと、動力車１には操作パネル４を設けて動力車１の情報を基地局２６のタッチパネル２７の画面に表示するという双方向通信を行う。このために動力車１には、油圧バルブ９ａ，９ｂの開閉により操作する油圧クラッチ１９を採用したミッション１６を設けて、動力車制御回路を構成し、制御ボックス１２（シーケンサ２８、入出力リレーユニット２９ａ，ｂと無線データユニット）、ネットワークカメラ５、ダイバーシティーアンテナ２５、ブザー付きパトライト６を搭載した。基地局２６のタッチパネル２７から操作を入力した場合に、動力車１の操作は、基地局のタッチパネル２７から入力して無線通信網を介して動力車のダイバーシティーアンテナ２５に受信される。このアンテナで受信された情報信号は、シーケンサ２８に接続された専用ケーブルで出力リレーユニット２９ａを介して動力車制御回路に接続されて動力車１の操作を制御している。反対に動力車の操作パネル１３の操作や回転検出部１７により算出された位置情報は、（図１２入力項目の内容に表示の）入力用リレーユニット２９ｂの各接点を介してシーケンサ２８により出力され、ダイバーシティーアンテナ２５より無線送信されて基地局２６のタッチパネル２７又は図２３に示すパソコンの操作画面のイメージ図のようにモノレールの運行軌条を走行する点滅として表示し、その他の文字情報としても表示されるようにした。ネットワークカメラ５が撮影した画像情報は、ネットワークカメラアンテナ２４より出力され、中継局４５の中継用無線機４１ｂを介して基地局２６の無線機４１ａのアンテナに受信され、無線LANアダプタ４３に接続したパソコン４４の画面上に画像が表示される。

図７，８，９に基づいてエンジンから駆動輪２２への動力伝達機構を説明すれば、動力車１は、架台上に搭載したエンジンとエンジンの出力軸からベルトで入力プーリ１８に動力伝達される。入力軸１４より変速部に採用した油圧クラッチ１９を介して中間軸には定速ブレーキ（遠心ブレーキ又は内拡式ブレーキ）２０並びにブレーキ軸２１を設けて油圧クラッチ内蔵ミッション１６により減速しながら駆動輪２２に動力伝達し走行する。前記のミッション１６を機体の側方に配置してある。

図３に基づいて、変速部機構の油の流れを説明し、図４，５，６，７，８，９に基づいて油圧クラッチを採用したミッション１６の変速機構の配置、変速部油圧回路について詳細に説明する。図３には、モノレール油圧部品配置間を流れる油の流れる順序を矢印で表示する。油の流れは、油圧クラッチ内蔵ミッション１６よりサクションフィルタ１０を設けて、ギヤポンプ８を構成し、この間を流れてラインフィルタ１１を介して濾過される。油が流れる量を電気的に制御している油圧バルブ９ａ，９ｂにより、ミッションケースへの給油口７を通って油圧クラッチ１９を作動させる。ミッションケース１５から油（オイル）を吸入して（Ａ）、サクションフィルタ入り口（Ｂ）に入りサクションフィルタ（Ｃ）１０からギヤポンプ８の入り口（Ｄ）へ流れる。ギヤポンプ８出口（Ｅ）よりラインフィルタ（Ｆ）１２に入り、ラインフィルタバルブベースＰポートへ流れる（Ｇ）。油圧バルブ９のバルブベースＴポートからミッション給油口７を経てミッションケース１５へ流れる（Ｈ）。バルブベースＣ１，Ｃ２ポートからミッションケース１５へ流れる。変速部の油圧回路を、図１０に表示するように、エンジン始動時および走行停止時には、ポペットバルブで動力車が待機状態にする。油圧クラッチ１９の作動圧は、２．０ＭＰａ（メガパスカル）とし、リリーフ圧が３．０ＭＰａになるよう設定する。ソレノイドにて油圧バルブ９ａＡ１，Ｂ１及び油圧バルブ９ｂＡ２，Ｂ２を電気的に手動又は自動のいづれによっても制御可能にする。

基地局と動力車間には傾斜地に設置された軌条に沿って、複数の無線機とアンテナを設置してあって、基地局と動力車とは電波を中継して相互通信できる。基地局２６ではパソコン４４又はタッチパネル２７により入力された情報は、中継の無線機と付属のアンテナを介して、動力車１に送信される。動力車１にはアンテナ２５と、制御ボックス３と、操作パネル４と、ネットワークカメラ５がそれぞれ設けられる。制御ボックス３には、シーケンサ２８と出力リレーユニット２９ａ及び入力リレーユニット２９ｂがそれぞれの専用ケーブルで接続され、動力車側制御回路に配線されている。タッチパネル２７に入力された動力車の操作情報は、中継機を繋いで情報として無線で動力車１に送信されて、動力車のアンテナ２５から入り、シーケンサ２８に専用ケーブルで接続した出力リレーユニット２９ａを介して、動力車１の停止、エンジン始動、エンジン停止、前進、後進、高速、低速、発進、リセット、自動、ライト前、ライト後、カメラ前、カメラ後の各操作情報として動力車側制御回路に入力されるよう配線されている。動力車１からの情報としては、カメラ５、回転検出部１７により入力された動力車の画像情報や位置情報は、無線で動力車１のアンテナ２５から発信されて中継機を介して基地局２６へ送信されタッチパネル２７上に画像又は文字若しくは点滅などにより表示される。動力車からの情報は例えば、チャージ、油圧、前進、後進、高速、低速、前リミット、後リミット、エンジン感知、走行中、非常停止、バンパー１、バンパー２、緊急、過積載、フィルタ１、フィルタ２、手元、近接スイッチ、電源などの各情報として、専用ケーブルで接続した入力リレーユニット２９ｂを介してシーケンサ２８に接続したアンテナ５より発信されるよう配線されている。

図１２に基づいて、モノレールの動力車の制御項目について説明する。実施例では、制御項目は、出力項目と入力項目がある。出力項目としては、停止は通常停止、Ｅ．起動はエンジン起動、Ｅ．停止はエンジン停止、前進はミッションを「前進」に入れる、後進はミッションを「後進」に入れる、高速はミッションを「高速」に入れる、低速はミッションを「低速」に入れる、発進は本機発進、リセット（スタンバイ３１を意味する）はリセット信号、自動は自動操作開始信号、ライト前は前ライト点灯、ライト後は後ライト点灯、非常停止は非常停止信号、カメラ前はカメラ前に向ける、カメラ後はカメラ後に向けるなどが制御項目として挙げられる。入力項目としては、チャージは充電リレーの信号を検知して基地局２６のモニタに（タッチパネル２７又はパソコンの画面）に表示する。油圧は油圧を検知してモニタ（タッチパネル又はパソコンの画面）に表示する。前はミッション信号「前進」を検知して表示し、後はミッション信号「後進」を検知して表示する。高速はミッション信号「高速」を検知して表示し、低速はミッション信号「低速」を検知して表示する。前リミットは前進時の最終地点検知と本機の位置表示及びミッション「前進」選択不可に使用する。後リミットは後進時の最終地点検知と本機の位置表示及びミッション「後進」選択不可に使用する。エンジン感知はエンジン始動検知とこの信号がない場合は、発進不可制御する。走行中は走行中を検知してミッション切り替えの不可・位置表示に使用する。非常停止は本機の非常停止を検知、操作の制限に使用する。バンパー１はバンパーリミットを検知して非常停止内容を表示するために使用する。バンパー２はバンパーリミットを検知して非常停止内容を表示するために使用する。緊急は緊急リミットを検知して非常停止内容を表示するために使用する。過積載は過積載リミットを検知して非常停止内容を表示するために使用する。フィルタ１はフィルター詰まりを検知して表示する。フィルタ２はフィルター詰まりを検知して表示する。手元は手元操作中を検知して自動操作不可を制御する。近接スイッチは本機の車輪の回転を検知して位置情報表示に使用する。電源は操作電源を検知して自動操作準備のための信号である。

図１３、１４に基づいて、相互通信について説明する。図１３は、基地局２６と動力車１との相互通信について概念図を表示し、図１４は、基地局と動力車との双方向の通信による遠隔操作の制御の流れを表示している。基地局と動力車との相互通信について、例を自動運転時の「発進」として動力車を「発進」状態にすることについて説明すれば、基地局２６のタッチパネル２７より「自動」ＯＮ、「エンジン起動」ＯＮを確認した後「発進」ＯＮの操作を画面にて入力する。基地局のアンテナから送信された「発進」信号は、途中の無線機を介して、動力車のアンテナ２５で受信され、シーケンサ２８を経て出力用リレーユニット２９ａの「発進」接点に出力して、これに配線した動力車１側制御回路により「発進ランプ」を点灯し「走行中」状態になる。この状態になれば、動力車側の制御回路に接続した入力用リレーユニット２９ｂの「走行中」接点に入力されて、シーケンサ２８によって「走行中」信号を出力し動力車１のアンテナより無線送信される。この無線信号は途中の無線機を経由して基地局２６のアンテナに受信されてパソコンでタッチパネル２７に表示される。基地局２６と動力車１との相互通信により動力車に乗員が居なくても、森林や山陰に遮られる地形の向こう側に軌条を設置しても、途中に設置された複数の中継用無線機を経由して送受信されるので、信号、カメラによる映像は画像情報、位置検出部による位置情報などを送受信して基地局から無線による遠隔操作をすることが可能となり、動力車の作業効率を改善し、モノレールの運行効率アップ、コストを低減する効果がある。

図１５、１６に基づいて、相互通信について更に「ライト前」を入力して動力車の「ライト前」を点灯する操作の制御について説明する。図１５は、基地局から動力車への相互通信について概念図を表示し、図１６は基地局より動力車の遠隔操作の制御の流れを表示している。自動運転時の「ライト前」を操作例として説明すれば、基地局２６のタッチパネル２７より「自動」ＯＮ、「エンジン起動」ＯＮを確認した後「ライト前」を選択して確定することにより、「ライト前」の操作を指示する情報信号は途中の無線機を介して動力車のアンテナで受信され、シーケンサを介して出力用リレーユニット２９ａの「ライト前」接点に出力して、これに配線した動力車１側の制御回路により「ライト前」を点灯する。前記と同様の操作により、「ライト後」の点灯を行う。また、「カメラ前」と「カメラ後」を操作する場合に、動力車のカメラ台座が回転して動力車の周囲の状況を撮影してパソコン４４又はタッチパネル２７に表示する操作も同様である。

急傾斜地に設置された軌条の始点から終端までは、中央に位置する主要な軌条とこれから幾つも枝分かれして各終点まで至る分岐軌条により全体が、樹木の主幹と主枝のように中心となる中央軌条と分岐軌条により構成されている場合が多い。このような複数の分岐点を有する軌条に沿って複数の無線機とアンテナが設置される。軌条に設置したプラットホームで荷物の積み降ろしをするためには、機体や荷台が複数の分岐点を経て、プラットホームで停止するようになっている。この無線操作装置を備えたエンジン式モノレールの機能は、分岐軌条であっても、人員を配置する必要もなく、重機や木材搬出作業に際して重量物運搬用の単軌条運搬機の操作性向上と利用範囲の拡大におおいに役立つものである。

図１７、１８に基づいて、相互通信について動力車より基地局へ通信する場合の制御の流れを説明する。ひとつの例として、動力車の「非常停止」「過積載」の場合に、タッチパネル２７上に「非常停止」の表示と「過積載」を点灯する操作の制御について説明する。図１７は、動力車より基地局への相互通信について概念図を表示し、図１８は動力車より基地局のタッチパネルに表示する遠隔操作の制御の流れを示している。自動運転時の「非常停止」「過積載」を操作例として説明すれば、過積載時には動力車の「過積載」リミットＯＮに入力されるので動力車１が過積載により非常停止したら、入力用リレーユニット２９ｂの「非常停止」「過積載」の２接点に入力されるので２信号が送信されて、基地局のタッチパネル２７に「非常停止」「過積載」の二つが表示される。動力車の状態により、動力車が「バンパー」リミットＯＮに入力されたらタッチパネル２７上に「バンパー」表示される。同様に、「緊急」リミットＯＮに入力されたらタッチパネル上に「緊急」を表示する。「油圧」リレー作動ＯＮに入力されたらタッチパネル上に「油圧」ランプ点灯する。「チャージ」リレー作動に入力されたらタッチパネル上に「チャージ」ランプが点灯する。「手動」操作中ＯＮに入力されたらタッチパネル上に「手動運転中」を表示し、この場合には自動運転不可になるようそれぞれ設定される。動力車が手動運転中であれば「前進・後進」「高速・低速」「発進・停止」の操作により各々の状態をタッチパネル上に表示する。これらの表示を指示する情報信号は、動力車の入力用リレーユニット２９ｂの接点に入力してシーケンサ２８にてアンテナより送信され、途中の軌条に沿って設置した幾つかの無線機を介して、基地局２６のパソコン４４の画面（図２０）に表示する。図１７、図１８に基づいて、相互通信により動力車１の位置情報を基地局２６へ送信する場合には、動力車側において「前リミット」ＯＮ、「後リミット」ＯＮのそれぞの位置情報を入力用リレーユニット２９ｂに入力して発信し、基地局のタッチパネル上に「終着点」又は「始発点」を表示する。また、動力車１の駆動輪に設けた回転検出部１７(図１)より駆動輪パルスを検出して、走行距離を算出して、基地局のタッチパネル２７上に動力車の「位置ランプ」が点灯する。

図１９、２０に基づいて、本発明のモノレールについて基地局２６より動力車１との相互無線通信で操作する場合の操作手順をフローチャートにより説明する。基地局２６のタッチパネル２７上では、電源を入れてスタート（制御開始）３０し、スタンバイ（待機）３１状態で、安全監視モード３８を確認し、異常がなければ運転モード３２に進む。もし、安全監視モード３８でバンパーリミット検知、緊急リミット検知、過積載リミット検知などのいづれかの非常停止内容を表示する異常が検知された場合であれば異常復帰するまで非常停止システムが作動している。運転モード３２では、手動又は自動運転となる。手動運転では、タッチパネル２７又はパソコン４４上で手動操作を入力して手動操作ルーチン３３、自動運転では自動操作を入力して自動操作ルーチン３４になる。始点より終点までモノレールの運行が開始されて目的地に到達するまでは、回転検出部１７で駆動輪の回転を検出して現在のモノレールの位置が算出されて送信するようにした位置検出システム３５により、現在のモノレールの位置を示す画像としてタッチパネル上に表示される。３６は、映像支援システムである。基地局のパソコン４４で「カメラ前」を操作すれば動力車１に搭載したカメラ５は前の方へ向けられて前方の様子を撮影して映像として出力し、前記のパソコン上に映し出される。「カメラ後」を操作すれば動力車のカメラ５は後方へ向けられてモノレールの後方の様子を撮影して映像として出力し、パソコン上に映し出される。運行されているモノレールが目的地に到着した場合には、前進で到着の場合には前リミット又は後進で到着の場合には後リミットが作動して最終の目的地点に到着したことを検知すると自動停止システム３７が作動してモノレールは停止する。

この発明の構造が有する問題点を解消するための更なる改良品の構造について説明する。
モノレールは積載重量が大きく、運行上の安全性を重視するため、急傾斜地での発進停止もスロー発進停止が理想的である。このような特異な機械であるモノレールは、発進停止の際に、油圧クラッチ・電磁ブレーキ・エンジン回転制御を同時に制御しているので、衝撃が少ない(ショックレス)制御を行うには油圧バルブの接続時間（エンゲージタイム）を理想的なものにするためにバルブや油圧回路の検討が必要である。

エンジン式モノレールを遠隔操作するためのネットワークの信頼性の向上のために、エンジン式モノレールを遠隔操作するための無線ＬＡＮネットワークを構築する上で、山間部における無線中継点(アクセスポイント）でエリアを設定する必要から、電波伝搬上非効率及び気象条件・外来ノイズ等による回線の不安定要素を少なくするために光ケーブルによる中継制御を行うことが望ましい結果が得られる(図２１)。

例えば、図２１に表示した光ケーブルを使用したモノレールの遠隔操作システムに示したように、分岐点を複数有する軌条に沿って設置した光ケーブル４６による伝送容量の向上は、伝送スピード性の向上として把握される。モノレールを遠隔操作で運行する場合のネットワークにおいて、図２２に表示したようにブリッジモード５２回線を無線で行うと中継段数が増加するごとに伝送スピードが低下するので、図２１に表示した光ケーブルによる無線中継局４５の無線機や監視カメラ４９の制御とか、軌条の分岐点におけるポイント切替５０ａ，５０ｂの制御を行うことにより、モノレールの将来においては予測できる固定の監視カメラによる監視システムにも対応可能である。実施例２は、エンジン式モノレールの変速操作部に油圧クラッチを備えてエンジンの回転力を駆動輪に伝達するようにした変速操作部を備えた動力車側の制御回路とリレーユニットとを配線して、このリレーユニットと専用ケーブルで接続したシーケンサと無線データユニットを備え、急傾斜地に設置したエンジン式モノレールの遠隔操作を行う目的を達成するために、軌条に沿って基地局２６と中継局４５を接続する電源と光ケーブル４６を設置し、基地局２６より動力車の操作信号と、モノレールの動力車側の情報信号を光ケーブル４６を経由して中継ユニット４７で双方向通信することにより伝送容量の向上が図れる。

また図２２に基づいて説明すれば、モノレールの運行を遠隔操作する相互無線通信は、基地局２６と移動局４０を無線で結ぶ各中継局４５のアンテナから発信受信可能な電波領域をブリッジモード５２で設定する。各中継局のアクセスポイント５１を軌条に沿って設定し、モノレールを遠隔操作する相互無線通信ネットワーク内の移動携帯電話での通話機能については、将来普及することが考えられるインターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ＝ＩＰ）携帯電話５３への対応が可能にすることができる。この場合には、基地局よりインターネット回線へ接続可能な環境下で実現されることになる。

本発明に係る遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレールは、軌条の設置によりモノレールの運行ができるために道路建設を要せず、中山間地での建設工事、林業などの現場において重量物の積み降ろし作業のために、軌条の中間位置や終点で無線機の操作者を配置したり、運転状況を人員の配置によって監視する必要もなくなり、森林や山の地形により電波障害を生じる恐れがある場所で基地局と動力車との相互通信により動力車の遠隔操作を行って、山間地での建設工事や林業を効率的に行い又軌条の撤去後には環境の復元再生可能な作業を行うことが不可欠な用途に最適である。公道に面していない地形では、山間地での建設工事や林業を営む条件の整備次第で他人の私有地を一時的に使用する必要が生じてくる場合が考えられるので、このようなやむをえない条件においては、民法上の囲にょう地通行権の積極的な活用が図られることが期待される。

モノレールの動力車全体側面図である。モノレールの動力車側面図である。モノレールの油圧部品の配置間を流れる油の流路を示す流れ図である。モノレールの油圧部品の配置間を流れる油の流路を示す変速部の側面図である。モノレールの油圧部品の配置間を流れる油の流路を示す変速部の平面図である。モノレールの油圧部品の配置間を流れる油の流路を示す変速部の正面図である。モノレールの油圧変速部機構を示す正面図である。モノレールの油圧変速部機構を示す拡大平面図である。モノレールの油圧変速部の油圧クラッチの内部機構を示す側面図である。モノレールの変速部の油圧回路図である。基地局とモノレールの動力車との相互通信により動力車制御回路の制御を行う相互通信接続系統図である。モノレールの動力車を相互通信により制御する項目を表示した出力項目の内容と入力項目の内容を矢印により表示したモノレール制御項目図である。モノレールの基地局と動力車との相互通信を矢印で表示した概念図である。基地局のタッチパネル操作により動力車の操作と動力車の操作によりタッチパネルに通信状態を表示する双方向の制御を矢印により表示した制御の流れ図である。基地局から動力車への通信経路を矢印で表示した概念図である。基地局より動力車を遠隔操作する制御を矢印で表示した制御の流れ図である。動力車より基地局への通信経路を矢印で表示した概念図である。動力車より基地局のタッチパネルに通信状態を表示する遠隔操作の制御を矢印で表示した制御の流れ図である。動力車の制御開始より待機状態から始まって、モノレールの安全監視モード、運転モード、位置検出システム、映像支援システム、自動停止システムによりモノレールの運行の状態を表示するフローチャートである。相互通信で基地局・中継局・移動局(動力車)を結ぶ相互無線通信ネットワークの全体図である。中継ユニット電源と光ケーブルを使用してエンジン式モノレールを遠隔操作するための大容量データ通信の確実化を実現するための相互無線通信のシステム構成図である。エンジン式モノレールを遠隔操作するための相互無線通信ネットワークを利用して携帯電話の使用可能なシステム構成図である。エンジン式モノレールの遠隔操作画面のイメージ図である。

符号の説明

１動力車
２エンジン
３制御ボックス
４操作パネル
５ネットワークカメラ
６パトライト
７給油口
８ギヤポンプ
９ａ，９ｂ油圧バルブ
１０サクションフィルタ
１１，１２ラインフィルタ
１３オイルフィルタ（サクションフィルタとラインフィルタ）
１４入力軸
１５ミッションケース
１６ミッション
１７回転検出部
１８入力プーリ
１９油圧クラッチ
２０定速ブレーキ
２１ブレーキ軸
２２駆動輪
２３リターンポート
２４ネットワークカメラアンテナ
２５ダイバーシティーアンテナ
２６基地局
２７タッチパネル
２８シーケンサ
２９ａ，２９ｂリレーユニット
３０スタート（制御開始)
３１スタンバイ（待機）
３２運転モード
３３手動操作ルーチン
３４自動操作ルーチン
３５位置検出システム
３６映像支援システム
３７自動停止システム
３８安全監視モード
３９非常停止システム
４０移動局（動力車）
４１ａ無線機
４１ｂ中継用無線機
４２無指向性アンテナ
４３無線ＬＡＮアダプタ
４４パーソナルコンピュータ（ＰＣ、パソコン）
４５中継局
４６光ケーブル
４７光・電源中継箱
４８光・電源・レール制御用箱
４９監視カメラ
５０ａ，５０ｂポイント切替
５１アクセスポイント
５２ブリッジモード
５３携帯電話（ＩＰ＝Ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ電話）

Claims

エンジン式モノレールの変速操作部に油圧クラッチを備えてエンジンの回転力を駆動輪に伝達するようにした変速操作部を備えた動力車側の制御回路とリレーユニットとを配線して、このリレーユニットと専用ケーブルで接続したシーケンサを備え、基地局と移動局との相互通信により動力車を無線操作することを特徴とする遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。
基地局に備えるタッチパネル又はパーソナルコンピュータを無線機に接続し、中継局には無線機とアンテナを設けて、移動局であるエンジン式モノレールの動力車の変速切り換えを油圧バルブにより油圧クラッチを作動させて行うことを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。
動力車の駆動輪の回転検出部を備えて駆動輪の回転を検出し、シーケンサ内のカウンタの加減算にて計算された位置情報を出力し、その情報を無線にて基地局へ送信し基地局の操作画面にモノレールの位置を表示することを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。
基地局にはタッチパネル又は操作画面を有するパーソナルコンピュータを無線機に接続して、中継局には無線機とアンテナとを設けて、動力車の制御回路に配線したリレーユニットと、このリレーユニットを専用ケーブルで接続したシーケンサと、無線データユニットをそれぞれ車載して、モノレールの変速切り換え、エンジン始動停止、エンジンの非常停止などの操作情報並びに動力車の回転検出部により検出された位置情報などの動力車側からの情報を基地局と動力車の双方より送受信して、相互無線通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。
エンジン式モノレールの変速装置部に油圧クラッチを採用し、油圧バルブの電気的な切り換えの信号を基地局より無線にて発信する動力車の操作信号と、モノレールに搭載したネットワークカメラによって撮影された映像をネットワークカメラアンテナより画像情報として出力し中継用無線機を介して基地局のアンテナで受信し、無線機に接続した無線LANアダプタでパーソナルコンピュータの画面上に表示する画像情報を双方向通信により送受信して遠隔操作を行うことを特徴とする請求項１又は４に記載の遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。
エンジン式モノレールの変速操作部に油圧クラッチを備えてエンジンの回転力を駆動輪に伝達するようにした変速操作部を備えた動力車側の制御回路とリレーユニットとを配線して、このリレーユニットと専用ケーブルで接続したシーケンサと無線データユニットを備え、急傾斜地に設置したエンジン式モノレールの軌条に沿って基地局と中継局を接続する電源と光ケーブルを設置し、基地局より動力車の操作信号と、モノレールの動力車側の情報信号を光ケーブルを経由して中継ユニットで双方向通信することにより遠隔操作を行うことを特徴とする遠隔操作装置を備えたエンジン式モノレール。