JP2010198270A - 走行車システム - Google Patents

Abstract

【構成】 走行経路に走行車の減速度が異なる複数の区間を設ける。走行車は、走行車の走行速度と、複数の区間の減速度中で最大の減速度と、機体長パラメータとを用いて、干渉回避距離を演算する。また区間の減速度が最大の減速度よりも小さい区間で、機体長パラメータを、最大の減速度の区間よりも長くする。
【効果】 簡単な制御で、走行車の減速と再加速の繰り返しを回避でき、さらに走行車間の干渉も回避できる。
【選択図】 図４

Description

この発明は走行車システムに関し、特に直線区間及びカーブ区間を含む走行経路に対し、簡単な制御で走行車間の干渉を防止することに関する。

特許文献１：特開2005-196655Aは、先行する走行車から位置と速度を後行の走行車が受信し、干渉を防止することを開示している。図７に先行の走行車との干渉を回避するための、後行の走行車の減速ラインを示し、簡単のため、先行の走行車は停止しているものとする。走行経路には直線区間の他に、カーブ区間などが含まれ、実際の減速度は区間によって異なる。また制御を複雑にしないため、代表的な区間での減速度を全区間に対して用いるものとし、安全のため最も減速度が小さい区間での値を用いて干渉を回避する。すると図７のような減速ラインが得られ、多くの区間では実際の減速度よりも小さな減速度を想定して干渉を回避することになる。

発明者はここで以下のことに着目した。図７の実線は走行車の実際の減速パターンの例を示し、鎖線の減速ラインは干渉回避のために減速を開始するラインを示し、このラインよりも車間距離が短くなるあるいは速度が大きくなると減速を開始する。減速を開始すると、想定よりも速やかに減速するので、減速ラインに比べて車間距離が長くかつ低速となり、後行の走行車は加速を再開する。加速により減速ラインに達すると、再度減速を開始し、次に再び加速が始まる。このような加速と減速の繰り返しは制御上の無駄である。減速ラインに忠実に減速できるように例えばサーボモータを用いれば、加速と減速の繰り返しは生じないが、コスト的に問題である。また全区間に対して共通の減速度を用いることを廃止し、区間毎の減速度に従って区間毎の減速ラインを用いても、加速と減速の繰り返しを減らせるが、制御系が複雑になる。

特開2005-196655A

この発明の課題は、走行車の減速制御において、簡単な制御系で、走行車の加速と減速の繰り返しを解消することにある。

この発明は、予め定められた走行経路に沿って複数の走行車が走行する走行車システムであって、
前記走行経路は走行車のモータを制動する減速度設定が異なる複数の区間を備え、
前記走行車は、先行する走行車との干渉を防止するために干渉回避距離を演算する走行制御部を備え、
該走行制御部は、走行車の走行速度と、前記複数の区間の減速度中で最大の減速度と、車体の長さに基づく機体長パラメータとを用いて、干渉回避距離を演算すると共に、前記機体長パラメータを、減速度が前記最大の減速度よりも小さい区間で、前記最大の減速度の区間よりも長くしたことを特徴とする。ここに機体長パラメータは、走行車の車体長に余裕分として正のマージンを加えたものである。

この発明では、走行制御部は、走行車の走行速度と、前記複数の区間の減速度中で最大の減速度と、車体の長さに基づく機体長パラメータとを用いて、干渉回避距離を演算する。減速度の設定は区間により異なるが、干渉回避距離の演算は最大の減速度を用いて行うので、干渉回避距離の演算が容易になる。なお干渉回避距離は絶えず繰り返し演算するので、処理が容易になると、走行制御部の負担を小さくできる。また図７のように、走行中の区間での実際の減速度よりも小さな減速度を想定して減速することが無くなるので、減速と加速との繰り返しを避けることができる。最大の減速度を用いて干渉回避距離を演算すると、カーブ区間などで実際よりも大きな減速度を用いるため、演算した干渉回避距離では短すぎることが有る。そこで減速度が最大の減速度よりも小さい区間で、機体長パラメータを、最大の減速度の区間よりも長くすると、先行する走行車との干渉を防止できる。これらのため、干渉回避距離の演算が容易で、減速と加速との繰り返しが生じず、かつ走行車間の干渉を防止できる。

好ましくは、前記走行経路は、駆動輪レールと従動輪レールとを備え、前記走行車は駆動輪レールに沿って移動する駆動輪と従動輪レールに沿って移動する従動輪とを合計少なくとも３輪備え、
前記走行車は、右回りのカーブと左回りのカーブを台車中心では同速で走行し、
前記最大の減速度となる区間は直線区間で、
かつ、少なくとも駆動輪レールが従動輪レールに対してカーブの内側となる区間で、走行車の減速度の設定を直線区間に比べて小さくし、かつ前記機体長パラメータを直線区間に比べて所定値だけ長くする。
このようにすると、駆動輪レールがカーブの内側になるため、減速度の設定が小さくなる区間に対しても、直線区間と同じ減速度で干渉回避距離を演算でき、しかも先行車との干渉を回避できる。

特に好ましくは、走行制御部は、少なくとも直線区間での減速度の設定と、前記カーブの内側となる区間での減速度の設定との差による停止位置の差だけ、干渉回避距離を演算する前記カーブの内側となる区間の開始位置を上流側に延長する。
このようにすると、カーブの内側となる区間での走行車間の干渉をより確実に防止できる。

実施例の走行車システムのレイアウトを模式的に示す平面図 実施例の走行車の走行系を示すブロック図 実施例での速度制御の機構を示すブロック図 実施例での減速ラインを示す図 実施例での走行車の位置と機体長パラメータとの関係を示す図 実施例での先行車の位置及び速度と、減速ラインとの関係を示す図 従来例での減速ラインを示す図

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図６に、実施例の走行車システムを示す。図１の走行経路４は駆動輪レール６と従動輪レール８とから成り、これ以外にガイドレールを設けても良い。駆動輪レール６が外側となるのが外カーブ区間１０で、駆動輪レール６が内側となるのが内カーブ区間１１であり、他は直線区間である。図１にカーブ区間１０，１１を示す。１２は走行車で、例えば一対の駆動輪１４，１４は駆動輪レール６に沿って移動し、従動輪１６は従動輪レール８上を移動する。そして走行車１２は、先行の走行車１２ｆから現在位置と速度、あるいはこれらに加えて載荷／空荷の状態、走行先などを受信し、干渉を回避するように速度制御する。

図２に、走行車１２の構造を示す。例えば前後一対の駆動輪１４、１４を走行モータ１８，１８により駆動し、例えば一方の走行モータ１８の回転数をエンコーダ１９などで検出し、制御部２０へ入力する。従動輪１６，１６を例えばキャスター車輪で構成し、従動輪１６は１輪でもよい。制御部２０では、走行制御部２１により走行モータ１８を制御し、マップ記憶部２２に走行経路４のマップを記憶する。マップの内容は直線区間、外カーブ区間、内カーブ区間などの区間の種類と、区間の範囲、即ち区間の始点と終点の位置、並びに走行車１２が物品の受け渡しを行う図示しないステーションの位置、等である。通信部２３は先行する走行車の位置と速度とを受信し、また後行の走行車に対して自車の位置と速度とを送信する。さらに、図示しない走行車システム２全体のコントローラとの間で通信し、走行指令を受信し、走行結果を報告する。

マップでの位置はエンコーダ１９から求めた走行距離に対応し、言い換えると駆動輪レール６に沿った位置である。このためマップ上の移動距離は、走行車１２の車体中心の移動距離と、カーブ区間で異なり、外カーブ区間ではマップ上の移動距離が車体中心での移動距離よりも長く、内カーブ区間ではマップ上の距離は車体中心を基準とする距離よりも短い。またエンコーダ１９から走行制御部２１へ入力される減速度や速度は、内カーブ区間１１では車体中心の速度や減速度よりも小さく、外カーブ区間では車体中心の速度や減速度よりも大きい。そして直線区間では、走行制御部２１へ入力される速度や減速度が、車体中心の速度や減速度と、エンコーダ１９の誤差を除いて一致する。なお走行モータ１８の回転数をエンコーダでカウントする代わりに、駆動輪レール６側に図示しない従動輪を設けて、その回転数をエンコーダでカウントしても良い。

図３に走行制御部２１への入出力を示す。走行制御部２１は、区間の種別毎のデータとして上限速度と機体長パラメータを記憶すると共に、区間毎に設定された減速度を記憶する。また干渉回避距離の演算には、各区間毎に設定された減速度の内で最大の減速度を適用する。機体長パラメータは内カーブ区間１１及び外カーブ区間１０で直線区間に比べて長くなり、少なくとも内カーブ区間１１でも直線区間よりも長くなるように、区間に応じて走行制御部２１で記憶する。さらに内カーブ区間１１の始点を、実際のカーブ区間の始点よりも上流側に延長する。これは内カーブ区間を走行する先行車との干渉を回避するためである。

走行制御部２１には先行車の位置と速度が通信部２３から入力され、自車の位置と速度とがエンコーダ１９から入力され、マップを参照して自車の位置がどの区間に属するかを判別する。区間によってどの機体長パラメータを適用するかが決定され、減速ライン（干渉回避距離）を演算するための減速度自体は区間によらず共通で、区間毎に、即ち区間の種類毎に設定された減速度中の最大の減速度とする。この条件で先行車との干渉を回避するように減速ラインを定め、自車の速度と位置がこれ以下となるように走行モータ１８を制御する。なお減速ラインが求まれば、干渉回避距離も定まる。走行モータ１８の制御では区間毎に設定された減速度を用い、減速ラインの演算時よりも減速度が小さい点を、車体長を区間毎、即ち区間の種類毎に設定することで補う。

図４に実施例での減速ラインの例を示す。ここでは簡単のため先行車が停止しているものとし、走行車の実際の車体長に適宜のマージンを加えたものを直線区間での機体長パラメータとする。内カーブ区間などでは、直線区間での機体長パラメータに実際の減速度が制御上の減速度よりも小さいことを補うためのマージンを加えた機体長パラメータを利用する。内カーブ区間で付加するマージンは、制御上の減速度に比べて実際の減速度が小さいために停止位置がシフトする距離である。

このようにすると直線区間では、走行車は図４の一転鎖線に従った減速ラインに沿って減速し、実際の減速度と制御上の減速度とが等しいので、減速と加速の繰り返しが生じず、先行車に対して機体長パラメータ分の距離を置いて停止できる。内カーブ区間では図４の２点鎖線のように減速ラインを定めるが、実際の減速度は制御上の減速度よりも小さいので減速ラインよりも減速が遅れて、実線に従って減速し、これを機体長パラメータに減速度の不足分のマージンを加えたことで補って、直線区間とほぼ同じ車間距離で停止する。この場合も加速と減速の繰り返しは生じない。外カーブ区間に対しても、直線区間よりも機体長パラメータを長くしてもよい。また内カーブ区間では、少なくとも直線区間との機体長パラメータの差だけ、カーブ区間１１の開始位置を上流側へシフトさせる。

図５に走行経路４上の位置による機体長パラメータの変化を示す。走行経路４では、実際の内カーブとその上流側の延長分とを内カーブ区間１１とし、内カーブ区間１１で機体長パラメータは図４に示すマージンだけ直線区間より長い。そして減速度自体は全区間に対し共通である。なお直線区間から内カーブ区間１１に進入した際に機体長が急変することが制御上問題な場合、内カーブ区間の上流側の入口で機体長パラメータを徐々に変化させると良い。

図６に、先行車の速度を加味した減速ラインの決定を示す。先行車Ａは停止しており、この場合の減速ラインは図４と共通で、直線区間では実線の、内カーブ区間では一点鎖線の減速ラインを用いる。先行車Ｂは走行中であるとする。この場合、先行車Ｂが制御上の減速度で停止するものと仮定して、先行車Ｂと干渉しないように、後行する走行車の減速ラインを決定する。先行車も後行車も共に直線区間にあるとした際の、減速ラインの例を破線で示す。なお先行車の速度の影響を減速ラインにどのように反映させるか自体は任意である。また減速ラインや機体長パラメータに対し、自車の属する区間のみを考慮するか、自車の属する区間と先行車の属する区間の双方を考慮するかは、任意である。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 全区間に対して制御上の減速度を共通にすることにより、制御が簡単になる。
(2) 制御上の減速度として区間の種別毎の減速度中の最大値を用いることにより、減速と再加速の繰り返しを回避できる。
(3) 実際の減速度が小さい内カーブ区間などに対して、機体長パラメータを長くすることにより、干渉を回避できる。
(4) 内カーブ区間の開始位置を上流側に移動することにより、内カーブで充分に減速できないとの問題を回避できる。即ち実際の内カーブの上流側の直線部で、干渉回避距離を大きくすることにより、充分に減速しておくことができる。
(5) これらのため、サーボモータを用いず、かつ走行車の車体中心の位置や速度、減速度を用いず、駆動輪側の位置や速度、減速度などを用いて、一貫した制御を行える。

実施例では有軌道で走行する走行車１２を示したが、走行車の種類は任意である。また外カーブ区間１０は、直線区間に準じて制御しても、直線区間と内カーブ区間１１との中間的な制御をしても良い。先行車の位置は通信ではなく、距離センサで検出しても良い。走行車１２の車輪は合計３輪以上とし、例えば駆動輪２輪と従動輪１輪、あるいは駆動輪１輪と従動輪２輪等でも良い。

２ 走行車システム
４ 走行経路
６ 駆動輪レール
８ 従動輪レール
１０ 外カーブ区間
１１ 内カーブ区間
１２ 走行車
１４ 駆動輪
１６ 従動輪
１８ 走行モータ
１９ エンコーダ
２０ 制御部
２１ 走行制御部
２２ マップ記憶部
２３ 通信部

Claims (3)

1. 予め定められた走行経路に沿って複数の走行車が走行する走行車システムであって、
   前記走行経路は走行車のモータを制動する減速度設定が異なる複数の区間を備え、
   前記走行車は、先行する走行車との干渉を防止するために干渉回避距離を演算する走行制御部を備え、
   該走行制御部は、走行車の走行速度と、前記複数の区間の減速度中で最大の減速度と、車体の長さに基づく機体長パラメータとを用いて、干渉回避距離を演算すると共に、前記機体長パラメータを、減速度が前記最大の減速度よりも小さい区間で、前記最大の減速度の区間よりも長くしたことを特徴とする、走行車システム。
2. 前記走行経路は、駆動輪レールと従動輪レールとを備え、前記走行車は駆動輪レールに沿って移動する駆動輪と従動輪レールに沿って移動する従動輪とを合計少なくとも３輪備え、
   前記走行車は、右回りのカーブと左回りのカーブを台車中心では同速で走行し、
   前記最大の減速度となる区間は直線区間で、
   かつ、少なくとも駆動輪レールが従動輪レールに対してカーブの内側となる区間で、走行車の減速度の設定を直線区間に比べて小さくし、かつ前記機体長パラメータを直線区間に比べて所定値だけ長くしたことを特徴とする、請求項１の走行車システム。
3. 走行制御部は、少なくとも直線区間での減速度の設定と、前記カーブの内側となる区間での減速度の設定との差による停止位置の差だけ、干渉回避距離を演算する前記カーブの内側となる区間の開始位置を上流側に延長したことを特徴とする、請求項２の走行車システム。

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