JP2008065753A

JP2008065753A - 車両管制システム

Info

Publication number: JP2008065753A
Application number: JP2006245474A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Sudo; 次男須藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP4911688B2

Abstract

【課題】タイヤを含む車体にかかる負荷を軽減して、ダンプトラック等を含む車両のライフサイクルコストを低減させる。
【解決手段】車両１０または管制局２０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐを演算処理することにより、加速度Ｇを求める処理が行なわれる。車両１０または管制局２０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理が行なわれる。管制局２０では、異常な速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを、データベース３０に蓄積する処理が行われる。管制局２０は、データベース３０に蓄積されたデータに基づいて、車両１０に対して指示を与える。この場合、車両１０が有人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、警告が与えられる。また、車両１０が無人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、異常な加速度Ｇを生じさせないための制御指令が車両１０に与えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両管制システムに関し、特に、タイヤ等の車体に与える負荷を軽減することができる車両管制システムに関する。

砕石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行なうに際して、ダンプトラックを走行させて作業が行なわれる。

ダンプトラックのライフサイクルコストの中でタイヤのコストは、２０％を超えている。このためタイヤの寿命を延ばし、ライフサイクルコストを低減させたいとの要請がある。

下記特許文献１には、タイヤの負荷を軽減させることを目的として、運転者の操作状態がタイヤに負荷をかけているか否かを判定し、タイヤに負荷をかけている操作状態であると判定した場合に、運転者に警告を与えるという発明が記載されている。
特開２００５-４７３３９号公報

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、タイヤを含む車体にかかる負荷を軽減して、ダンプトラック等を含む車両のライフサイクルコストを低減させることを解決課題とするものである。

なお、特許文献１記載の発明は、運転者の操作状態がタイヤに負荷をかけているか否かを判断するのみであり、路面のどの場所がタイヤに負荷をかけている場所なのかまで判断するものではない。

第１発明は、
車体にＧＰＳ位置計測装置が設けられた車両と、前記車両を管制する管制局とが備えられ、車両のＧＰＳ位置計測装置で計測された位置が管制局に送信される車両管制システムであって、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置を演算処理することにより、加速度を求める処理を、車両または管制局で行い、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置と、演算処理により求められた加速度とに基づいて、異常な加速度が発生した位置を求める処理を、車両または管制局で行い、
異常な加速度が発生した位置のデータを、データベースに蓄積する処理を、管制局で行い、
管制局は、データベースに蓄積されたデータに基づいて、車両に対して指示を与えること
を特徴とする。

第２発明は、
車体にＧＰＳ位置計測装置が設けられた車両を管制するシステムであって、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置を演算処理することにより、加速度を求める処理と、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置と、演算処理により求められた加速度とに基づいて、異常な加速度が発生した位置を求める処理と、
異常な加速度が発生した位置のデータを、データベースに蓄積する処理とを、車両で行い、
車両は、データベースに蓄積されたデータに基づいて、自己の車両に対して指示を与えること
を特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
車両が有人車両である場合には、異常な加速度が発生した位置に接近したときに、警告を与えること
を特徴とする。

第４発明は、第１発明または第２発明において、
車両が無人車両である場合には、異常な加速度が発生した位置に接近しときに、異常な加速度を生じさせないための制御指令を車両に与えること
を特徴とする。

第１発明は、車体１１にＧＰＳ位置計測装置１２が設けられた車両１０と、車両１０を管制する管制局２０とが備えられ、車両１０のＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐが管制局に送信される車両管制システム１であることを前提とする。

車両１０または管制局２０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐを演算処理することにより、加速度Ｇを求める処理が行なわれる。

車両１０または管制局２０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理が行なわれる。

管制局２０では、異常な速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを、データベース３０に蓄積する処理が行われる。

管制局２０は、データベース３０に蓄積されたデータに基づいて、車両１０に対して指示を与える。この場合、車両１０が有人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、警告が与えられる（第３発明）。また、車両１０が無人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、異常な加速度Ｇを生じさせないための制御指令が車両１０に与えられる（第４発明）。

第２発明は、車体１１にＧＰＳ位置計測装置１２が設けられた車両１０を管制するシステム１であることを前提とする。

車両１０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐを演算処理することにより、加速度Ｇを求める処理が行なわれる。

車両１０では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理が行なわれる。

車両１０では、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを、データベース３０に蓄積する処理が行われる。

車両１０は、データベース３０に蓄積されたデータに基づいて、自己の車両１０に対して指示を与える。この場合、車両１０が有人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近した場合に、警告が与えられる（第３発明）。また、車両１０が無人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近した場合に、異常な加速度Ｇを生じさせないための制御指令が車両１０に与えられる（第４発明）。

過去に異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇは、旋回半径が極端に小さい場所であったり、路面が荒れている場所であったり、タイヤを含む車体１１に大きな負荷が加わる場所である。そのような場所を過去と同様の走行状態で通過すれば、過去と同様にタイヤを含む車体１１に大きな負荷が加わる。これによりタイヤを含む車体各部の消耗、疲労等が早まるなどしてライフサイクルが短くなりライフサイクルコストが嵩むことになる。

本発明によれば、有人車両であれ、無人車両であれ、車両１０には、過去に異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇに車両１０が接近した場合に、警告を出したり車両１０を制御するなどの指示が与えられる。このため車両１０は、車速を減速するなどして異常な加速度Ｇが生じさせないような走行状態にて、その位置Ｐｇを通過することができる。このため、タイヤを含む車体１１に加わる負荷が小さくなる。これによりタイヤを含む車体各部の消耗、疲労等の進行を遅くできライフサイクルを長くできライフサイクルコストを低減することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る車両の管制システムの実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、車両としてダンプトラックを想定している。

（第１実施例）
第１実施例では、車両１０が有人車両であることを想定している。

図１は、車両１０の内部構成と管制局２０の内部構成を示している。

同図１に示すように、車体１１にＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）位置計測装置１２が設けられた車両１０と、車両１０を管制する管制局２０とが備えられて車両管制システム１が構成されている。この車両管制システム１は、車両１０のＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐが管制局２０に送信されて車両１０が管制される車両管制システムである。複数台の車両１０が作業現場に配置されている。管制局２０は、複数台の車両１０の位置Ｐのデータを取得し、この位置データに基づいて各車両１０に対して指示を送信する。

管制局２０には、無線通信システム２１と、タイヤ負荷モニタシステム２２と、データベース２３とが設けられている。一方、車両１０には、位置計測システム１３と、タイヤ負荷モニタ１４と、無線通信システム１５とが設けられている。

車両１０の位置計測システム１３は、ＧＰＳ位置計測装置１２を含んで構成されている。

図２は、本第１実施例の処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１、図２を併せ参照して説明する。

ＧＰＳ位置計測装置１２は、３次元絶対座標系の位置を計測する。位置計測システム１３では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐの情報を、車体１１の基準位置を原点とする局所座標系の各座標方位Ｘ、Ｙ、Ｚの位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）に変換する。ここで各座標方位Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向に対応する。

計測された位置Ｐのデータは、タイヤ負荷モニタシステム１４に取り込まれる（ステップ１０１）。

タイヤ負荷モニタシステム１４は、取り込まれた車両位置Ｐのデータを無線通信システム１５に送出する処理を行う。無線通信システム１５は、車両位置Ｐの逐次のデータを管制局２０の無線通信システム２１に無線通信にて送信する（ステップ１０２）。

タイヤ負荷モニタシステム１４では、位置計測システム１３で計測された車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の位置Ｐを演算処理することにより、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇを求める処理が行なわれる。すなわち、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の位置Ｐを２回微分することにより、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇが求められる（ステップ１０３）。

タイヤ負荷モニタシステム１４では、位置計測システム１３で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理が行なわれる。すなわち、演算処理により求められた加速度Ｇが一定レベルを越えているか否かが判断される。この場合、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇごとに一定レベルを超えているか否かが判断され、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇのいずれかが一定レベルを超えている場合には、異常な加速度であると判断される（ステップ１０４）。この判断の結果、加速度Ｇが一定レベルを越えている場合には、その異常な加速度の値Ｇと、その異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを無線通信システム１５に送出する処理を行う。無線通信システム１５は、このデータを管制局２０の無線通信システム２１に無線通信にて送信する。

異常な加速度Ｇと、この異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータは、管制局２０の無線通信システム２１にて受信され、タイヤ負荷モニタシステム２２を介して、異常な加速度Ｇとこの異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇとが対応づけられて、データベース２３に蓄積される。なお、データベース２３に蓄積されるデータは最新のデータにより逐次更新される。たとえば、過去に異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇであったとしても、次回に車両１０がその地点Ｐｇを通過したときに異常な加速度Ｇでなかった場合には、そ位置Ｐｇのデータは消去される。これは凹凸の路面が補修により平坦になるなど、路面が時間経過に伴い変化するからである（ステップ１０５）。

管制局２０のタイヤ負荷モニタシステム２２では、データベース３０に蓄積されたデータに基づいて、車両１０に対して指示を与える。すなわち、車両１０より逐次送信されてくる現在の車両位置Ｐを読み込み（ステップ２０１）、現在の車両位置Ｐと、データベース３０に蓄積されている異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇとを比較し（ステップ２０２）、車両１０が異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したか否かを判断する（ステップ２０３）。この結果、車両１０が異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したと判断した場合には、その車両１０に対して管制局２０から無線通信システム２１を介して警告が送信される。警告は、車両１０の無線通信システム１５で受信され、図示しないモニタ画面に表示される。この警告の内容は、たとえば「異常な加速度Ｇの大きさと異常な加速度の方向（前後、左右、上下）の情報と、その異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇの情報」である。このためオペレータは、この警告により、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇで、異常な加速度Ｇを生じさせないような運転操作を行うことができる。この運転操作は、たとえば以下のとおりである。

ａ）速度を落とす、あるいは加速度、減速度を弱める。

ｂ）旋回半径を大きくする。

ｃ）特に上下方向の加速度が大きい場所では、その場所を避けるように、走行位置を一定量オフセットさせる。

以上のように、本実施例によれば、車両１０には、過去に異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇに車両１０が接近したときに、警告を与えて、運転操作に注意せよとの指示が与えられる。このため車両１０は、車速を減速するなどして異常な加速度Ｇが生じさせないような走行状態にて、その位置Ｐｇを通過することができる。このため、タイヤを含む車体１１に加わる負荷が小さくなる。これによりタイヤを含む車体各部の消耗、疲労等の進行を遅くできライフサイクルを長くできライフサイクルコストを低減することができる。

また、本実施例によれば、複数台の車両１０のデータがデータベース２３に蓄積される。複数台の車両１０から、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータが集められるため、信頼性の高いデータを取得することができる。

なお、上述の実施例に対しては種々の変形が可能である。

上述の実施例では、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐを演算処理することにより、加速度Ｇを求める処理を、車両１０で行うようにしている。しかし、この処理を管制局２０で行うようにしてもよい。

また、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理を、車両１０で行うようにしている。しかし、この処理を管制局２０で行うようにしてもよい。

なお、また上述の実施例では、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇを求めて、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇのいずれかが一定レベルを超えている場合には、異常な加速度であると判断するようにしている。しかし、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇのうちいずれか１つあるいは２つを求めて、その求めた方向の加速度Ｇが一定レベルを超えている場合に、異常な加速度であると判断するようにしてもよい。これは車両１０を構成する部品によって、どの方向の加速度が悪影響を及ぼすかが異なるためであり、ランニングコストを低減したい部品に応じて、加速度の方向を選択することができる。タイヤのランニングコストを低減するには、少なくとも車体１１の前後方向、左右方向の加速度Ｇを求めて、車体１１の前後方向、左右方向の加速度Ｇのいずれかが一定レベルを超えている場合に、異常な加速度であると判断すればよい。すなわち、タイヤの磨耗量Ｄは、下記（１）式より求めることができる。

Ｄ＝Ｋ／２πＲｂ（１−Ｎ）・Ｗ2・（Ｇl2／Ｃｐ＋ＧA2／Ｔｐ） …（１）
Ｋ：タイヤの磨耗係数
Ｒ：タイヤの負荷半径
ｂ：タイヤ接地幅
Ｎ：タイヤ接地面でタイヤ溝が占める割合
Ｗ：上下荷重
Ｇl：左右方向の加速度
ＧA：前後方向の加速度
Ｃｐ：コーナリングパワー
Ｔｐ：トラクションパワー
以上（１）式から、タイヤの磨耗量Ｄは、車体１１の前後方向の加速度ＧA、左右方向の加速度Ｇlのそれぞれの２乗に比例して、大きくなることがわかる。

（第２実施例）
第２実施例では、車両１０が無人車両であることを想定している。以下では、上述の第１実施例と同様の部分については繰り返しの説明は避け、異なる部分について説明する。

図３は、車両１０の内部構成と管制局２０の内部構成を示している。図３は、図２とほぼ同一構成であり、車両１０に、自動制御ユニット１６が付加されている点だけが図２と異なる。

同図３に示すように、車両１０の自動制御ユニット１６は、操舵制御および速度制御の指令に応じて、目標走行コースに沿って目標速度で自己車両１０を走行させるように走行機構および操舵機構（図示せず）を制御する。すなわち、位置計測システム１３で計測される自己車両１０の現在の車両位置Ｐおよび車両進行方向と、目標走行コース上の逐次の通過点の目標位置および目標進行方向とを比較しつつ、自己車両１０が目標走行コース上の逐次の通過点位置を、目標位置および目標進行方向に対してずれなく辿るように、走行指令および操舵指令を生成して、走行機構部および操舵機構部に出力する。また無人車両１０の誘導速度が目標速度となるように、増減速指令を走行機構部に出力する。この結果、無人車両１０は、予定された走行コースに沿って目標速度で誘導走行される。車両内部に生成される上述の操舵制御および速度制御の指令は、管制局２０から与えられる制御指令によって変更される。この内容については図４の説明にて後述する。

図４は、本第２実施例の処理の手順を示すフローチャートである。図２で説明したステップ１０１〜１０５までの処理とステップ２０１〜２０３までの処理は共通であるため、ステップ２０４´、２０５の処理について説明する。

ステップ２０３で、車両１０が異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したと判断されると、その車両１０に対して管制局２０から無線通信システム２１を介して制御指令が送信される。この制御指令は、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇで、異常な加速度Ｇを生じさせないようにする制御指令である（ステップ２０４´）。

制御指令は、車両１０の無線通信システム１５で受信され、自動制御ユニット１６に取り込まれる。この制御指令の内容は、たとえば以下のとおりである。

ａ´）走行指令を与えて、速度を落とす、あるいは加速度、減速度を弱める
ｂ´）操舵指令を与えて、旋回半径を大きくする
ｃ´）特に上下方向の加速度が大きい場所では、その場所を避けるような操舵指令を与えて、走行位置を一定量オフセットさせる。

このような制御指令が与えられて、車両１０は、過去に異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇに車両１０が接近したときに、制御指令を与えて異常な加速度Ｇを生じさせないように車両１０が自動制御される（ステップ２０５）。このため車両１０は、車速を減速するなどして異常な加速度Ｇが生じさせないような走行状態にて、その位置Ｐｇを通過することができる。このため、タイヤを含む車体１１に加わる負荷が小さくなる。これによりタイヤを含む車体各部の消耗、疲労等の進行を遅くできライフサイクルを長くできライフサイクルコストを低減することができる。

なお、上述の実施例に対しては種々の変形が可能である。

なお、また上述の実施例では、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇを求めて、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇのいずれかが一定レベルを超えている場合には、異常な加速度であると判断するようにしている。しかし、車体１１の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｇのうちいずれか１つあるいは２つを求めて、その求めた方向の加速度Ｇが一定レベルを超えている場合に、異常な加速度であると判断するようにしてもよい。

（第３実施例）
上述の第１実施例、第２実施例では、管制局２０に、異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇのデータを蓄積して、管制局２０から車両１０に対して警告あるいは制御指令を送るようにしている。しかしながら、こうした管制局２０の機能を自己の車両１０の内部に設け、自己の車両１０に、異常な加速度Ｇが生じた位置Ｐｇのデータを蓄積して、自己の車両１０に対して警告あるいは制御指令を与えるように構成してもよい。すなわち、本実施例では、車両１０において、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐを演算処理することにより、加速度Ｇを求める処理が行なわれる。また、車両１０において、ＧＰＳ位置計測装置１２で計測された位置Ｐと、演算処理により求められた加速度Ｇとに基づいて、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇを求める処理が行なわれる。また車両１０において、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータがデータベース２３に蓄積される。そして、車両１０は、データベース３０に蓄積されたデータに基づいて、自己の車両１０に対して指示を与える。この場合、車両１０が有人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、警告が自己の車両１０に与えられる。また、車両１０が無人車両である場合には、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇに接近したときに、異常な加速度Ｇを生じさせないための制御指令が自己の車両１０に与えられる。

さらに複数台の車両１０間で相互にデータを送受信して、自己の車両１０のデータベース２３に、他の車両１０で得られた異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを蓄積してもよい。このように複数台の車両１０間で、異常な加速度Ｇが発生した位置Ｐｇのデータを共有することで、より信頼性の高いデータを取得することができる。

図１は、有人車両と管制局の構成を示した図である。図２は、図１に対応して処理手順を示したフローチャートである。図３は、無人車両と管制局の構成を示した図である。図４は、図３に対応して処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１０車両、２０管制局２３データベース

Claims

車体にＧＰＳ位置計測装置が設けられた車両と、前記車両を管制する管制局とが備えられ、車両のＧＰＳ位置計測装置で計測された位置が管制局に送信される車両管制システムであって、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置を演算処理することにより、加速度を求める処理を、車両または管制局で行い、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置と、演算処理により求められた加速度とに基づいて、異常な加速度が発生した位置を求める処理を、車両または管制局で行い、
異常な加速度が発生した位置のデータを、データベースに蓄積する処理を、管制局で行い、
管制局は、データベースに蓄積されたデータに基づいて、車両に対して指示を与えること
を特徴とする車両管制システム。
車体にＧＰＳ位置計測装置が設けられた車両を管制するシステムであって、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置を演算処理することにより、加速度を求める処理と、
ＧＰＳ位置計測装置で計測された位置と、演算処理により求められた加速度とに基づいて、異常な加速度が発生した位置を求める処理と、
異常な加速度が発生した位置のデータを、データベースに蓄積する処理とを、車両で行い、
車両は、データベースに蓄積されたデータに基づいて、自己の車両に対して指示を与えること
を特徴とする車両管制システム。
車両が有人車両である場合には、異常な加速度が発生した位置に接近したときに、警告を与えること
を特徴とする請求項１または２記載の車両管制システム。
車両が無人車両である場合には、異常な加速度が発生した位置に接近したときに、異常な加速度を生じさせないための制御指令を車両に与えること
を特徴とする請求項１または２記載の車両管制システム。