JP2016068726A - 運搬車両の走行停止制御装置およびそれを備えた運搬車両 - Google Patents

Abstract

【課題】接触判定に用いられるセンサがないまたは故障した場合でも運搬車両が車止めに接触した際に運搬車両を停止させる。
【解決手段】運搬車両の目標速度と実速度と基づき、運搬車両のトルク指令値を設定するトルク指令値設定部（５０２）と、運搬車両の状態に関する情報に基づき、トルク指令値の上限閾値を設定する閾値設定部（５０３）と、運搬車両の走行停止を決定する走行停止決定部（５０４）と、を有し、走行停止決定部は、トルク指令値が前記上限閾値を超え、かつ、運搬車両の実速度がゼロまたはその近傍であることを条件に、運搬車両の走行停止を決定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
【選択図】図１１

Description

本発明は、運搬車両の走行停止制御装置およびそれを備えた運搬車両に関する。

露天掘り鉱山等では、掘削された鉱石や土砂を搬送するためにダンプトラック等の運搬車両が走行している。運搬車両は、積込場において運搬物を荷台に積載し、積載した運搬物を放土場まで運んで放土（排出）する。放土場には、運搬車両が走行領域外へ移動することを規制するための車止めが配置されている。また、駐機場においても、安全の面から、運搬車両用の車止めが設けられている。運搬車両が車止めに接触した際に、運搬車両を安全に停止させることは重要である。特に、運搬車両が無人で走行する鉱山等においては、その重要度は高い。

車止めで車両を停止させる技術として、特許文献１が公知である。この特許文献１には、「停止制御部には、４輪の前後方向に作用する力を検出する力検出センサが接続され、進行方向車輪の前後方向に作用する力の停止させる方向の力上昇の変化量が予め設定した閾値を超え、且つ進行方向車輪の前後方向に作用する力の停止させる方向への大きさが予め設定した値を超える時に進行方向車輪が車止め部材に衝突したと判定する。また、進行方向車輪の前後方向に作用する力の停止させる方向への大きさが予め設定した値を超え、且つ進行方向車輪の前後方向に作用する力と進行方向とは逆側車輪の前後方向に作用する力の方向が逆方向の場合に進行方向車輪が車止め部材を乗り越えようとすると判定する。」という内容が記載されている（要約参照）。

特開２００６−９６１９１号公報

しかしながら、特許文献１では、車両と車止めとの接触を力検出センサ等の接触判定に用いられるセンサで検出しているため、力検出センサが故障した場合、障害物との接触を適切に検知できず、車両を停止させられない可能性がある。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたもので、接触判定に用いられるセンサがないまたは故障した場合でも運搬車両が車止めに接触した際に運搬車両を停止させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る運搬車両の走行停止制御装置は、運搬車両の目標速度と実速度と基づき、前記運搬車両のトルク指令値を設定するトルク指令値設定部と、前記運搬車両の状態に関する情報に基づき、前記トルク指令値の上限閾値を設定する閾値設定部と、前記運搬車両の走行停止を決定する走行停止決定部と、を有し、前記走行停止決定部は、前記トルク指令値が前記上限閾値を超え、かつ、前記運搬車両の実速度がゼロまたはその近傍であることを条件に、前記運搬車両の走行停止を決定することを特徴とする。

本発明によれば、接触判定に用いられるセンサがないまたは故障した場合でも運搬車両が車止めに接触した際に運搬車両を停止させることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

鉱山内の概略構成を示す図。 図１に示す放土場におけるダンプトラックの走行経路を示す図。 管制サーバ及びダンプトラックのハードウェア構成図であって、（ａ）は管制サーバ、（ｂ）はダンプトラックを示す。 管制サーバの主な機能を示す機能ブロック図。 管制サーバに記憶される経路データの一例を示す図であって、（ａ）は経路データを模式的に示し、（ｂ）は経路データのデータ構造例を示す。 ダンプトラックの全体構成を示す側面図。 ダンプトラックの内部構成を示すブロック図。 ダンプトラックが凸形状の車止め(bund)に接触して停止した後に積荷を放土している状態を示す図。 駐機場において、後輪が凹形状の車止めに嵌った状態でダンプトラックが停止している状態を示す図。 （ａ）ダンプトラックが車止めに近づく際の走行位置と走行速度指令値の関係を示す図、（ｂ）ダンプトラックが車止めに近づく際の走行位置とトルク指令値の関係を示す図。 第１実施形態において、ダンプトラックを車止めで停止させるための処理手順を示すフローチャート図。 第２実施形態において、ダンプトラックを車止めで停止させるための処理手順を示すフローチャート図。

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

「第１実施形態」
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る走行停止制御装置を搭載した運搬車両としての鉱山用ダンプトラック（以下「ダンプ」と略記する）が走行する鉱山内の概略構成について説明する。図１は鉱山内の概略構成を示す図、図２は放土場におけるダンプの走行経路を示す図である。

図１に示すように、鉱山内では、積込場６１及び放土場６２を接続する走行経路６０が設けられる。積込場６１では土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０が掘削作業を行う。そして、ダンプ２０−１、２０−２は、積込場６１においてショベル１０から土砂や鉱石等の積荷を積込まれ、走行経路６０に沿って放土場６２に向かって自律走行する。ダンプ２０−１、２０−２は、放土場６２に到着すると積荷を放土する。以下の説明では、ダンプ２０−１、２０−２を区別しない場合は、ダンプ２０と記載する。

放土場６２では、図２に示すように、ダンプ２０は、走行経路６０上を自律走行し、切り返し地点ＫＢＰにおいて進行方向を前進から後退に切り替えて、地図情報に基づく目標位置ＴＰまで後退し、最終的には車止め４００が設けられた目標停止位置ＳＰまで移動して停止する。その後、ダンプ２０は放土作業を行い、空荷の状態で積込場６１に向けて走行する。目標位置ＴＰから目標停止位置ＳＰまでのダンプ２０の走行は、外界センサ２３１（図３等参照）からのセンサ情報に基づいて制御されている。

ダンプ２０−１、２０−２は管制センタ３０に設置された管制サーバ３１に無線通信回線４０を介して通信接続される。そして、ダンプ２０−１、２０−２は管制サーバ３１からの管制制御に従って走行する。図１の符号３２は、管制サーバ３１に接続される無線アンテナであり、符号４１−１、４１−２、４１−３は無線移動局を示す。

ダンプ２０は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置（図１では図示を省略する）を備える。ＧＮＳＳとして広く普及しており米国が運営するＧＰＳの他、ロシアが運営するＧＬＯＮＡＳＳ、ＥＵが運営するＧＡＬＩＬＥＯなどを用いてもよい。

管制サーバ３１は、すべてのダンプ２０−１、２０−２の走行位置や目標経路、鉱山の操業目標や操業効率などを考慮して、管制サーバ３１から見て、各ダンプ２０−１、２０−２に走行時に適用させたい車速（スカラー量）である管制要求車速を算出（決定）し、それを各ダンプ２０−１、２０−２に通知することができる。

次に図３を参照して、図１の管制サーバ３１及びダンプ２０の電気的構成について説明する。図３は、管制サーバ及びダンプ２０のハードウェア構成図であって、（ａ）は管制サーバ、（ｂ）はダンプを示す。

図３の（ａ）に示すように、管制サーバ３１は、ＣＰＵ３１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３１３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３１４、Ｉ／Ｆ３１５、バス３１８を含む。そして、ＣＰＵ３１１、ＲＡＭ３１２、ＲＯＭ３１３、ＨＤＤ３１４、及びＩ／Ｆ３１５がバス３１８を介して接続されて構成される。

更に、管制サーバ３１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）３１６、操作部３１７を備え、これらがＩ／Ｆ３１５に接続される。

ＣＰＵ３１１は演算部であり、管制サーバ３１全体の動作を制御する。

ＲＡＭ３１２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ３１１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。

ＲＯＭ３１３は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、本実施形態の特徴をなす自律走行制御プログラムが格納されている。

ＨＤＤ３１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。

ＬＣＤ３１６は、ユーザが鉱山内のダンプの走行状況を確認するための視覚的利用者インターフェースである。

操作部３１７は、キーボードやＬＣＤ３１６に積層されたタッチパネル（図示を省略）等、ユーザが管制サーバ３１に情報を入力するための利用者インターフェースである。

管制サーバ３１のＩ／Ｆ３１５には、無線通信回線４０に接続するためのサーバ側通信装置３４０が接続される。

一方、ダンプ２０は、図３の（ｂ）に示すように自律走行のための制御処理を行う走行制御装置２００と、走行制御装置２００からの制御指示に従ってダンプ２０を走行駆動するための走行駆動装置２１０と、ダンプ２０の自車両の予測位置を算出するための位置算出装置２２０と、ダンプ２０の周辺環境を認識するためのレーザセンサ等の外界センサ２３１と、車体傾斜や積載量などの車体情報（ダンプ２０の状態に関する情報）の認識に用いるための車体センサ２３２（２３２ａ，ｂ，ｃ）と、無線通信回線４０に接続するためのダンプ側通信装置２４０と、を備える。

走行駆動装置２１０は、ダンプ２０に対して制動をかける制動装置２１１、ダンプ２０の操舵角を変更するための操舵モータ２１２、及びダンプ２０を走行させるための走行モータ２１３を含む。

位置算出装置２２０は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３からの測位電波を受信して自車両の予測位置を算出するＧＰＳ装置や、ＩＭＵである。

走行制御装置２００は、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、ＨＤＤ２０４、Ｉ／Ｆ２０５、及びバス２０８を含む。そして、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、ＨＤＤ２０４、及びＩ／Ｆ２０５がバス２０８を介して接続されて構成される。更に、走行駆動装置２１０、位置算出装置２２０、外界センサ２３１、車体センサ２３２、及びダンプ側通信装置２４０が、Ｉ／Ｆ２０５に接続される。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ２０３、３１３やＨＤＤ２０４、３１４若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納された自律走行制御プログラムがＲＡＭ２０２、３１２に読み出され、ＣＰＵ２０１、３１１の制御に従って動作することにより、自律走行制御プログラム（ソフトウェア）とハードウェアとが協働して、管制サーバ３１及び走行制御装置２００の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、本実施形態では、管制サーバ３１及び走行制御装置２００の構成をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより説明したが、特にダンプ２０は、ダンプ側で実行される自律走行制御プログラムの機能を実現する論理回路を用いて構成してもよい。

次に図４乃至図５を参照して、管制サーバ３１の機能構成について説明する。図４は、管制サーバの主な機能を示す機能ブロック図である。図５は、管制サーバに記憶される経路データの一例を示す図であって、（ａ）は経路データを模式的に示し、（ｂ）は経路データのデータ構造例を示す。

図４に示すように、管制サーバ３１は、走行許可区間設定部３１１ａ、管制要求車速決定部３１１ｂ、サーバ側通信制御部３１１ｃ、経路データ記憶部３１４ａ、及び運行管理情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１４ｂを備える。走行許可区間設定部３１１ａ、管制要求車速決定部３１１ｂ、及びサーバ側通信制御部３１１ｃは、管制サーバ３１で実行される自律走行制御プログラムにより構成される。

経路データ記憶部３１４ａは、ＨＤＤ３１４など固定的に記憶する記憶装置を用いて構成される。図５の（ａ）に示すように、経路データは、走行経路６０上の各地点（以下「ノード」という）２２の位置情報と、各ノードを連結するリンク２１とにより定義される。また、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標（測位電波を基に算出される３次元実座標）を含んでもよい。各ノードには、そのノードを固有に識別する識別情報（以下「ノードＩＤ」という）が付与される。

各リンクは進行方向（図５の（ａ）における矢印Ａ方向）を持ち、先端ノードと終端ノードとが定義されている。そして図５の（ｂ）に示すように、経路データは各リンクを固有に識別する識別情報であるリンクＩＤ（例えば２１Ａ）と、そのリンクの先端ノードＩＤの座標値（Ｘ_２２Ａ，Ｙ_２２Ａ）および終端ノードＩＤの座標値（Ｘ_２２Ｂ，Ｙ_２２Ｂ）、そのリンクを走行する際の経路要求車速Ｖ_２１Ａ、道幅Ｗ_２１Ａ、勾配Ｓ_２１Ａ、曲率Ｃ_２１Ａのデータとを関連付けている。

経路要求車速は、その経路の勾配、曲率、道幅などの道路仕様などから決定される。この経路要求車速は、ダンプ２０が実際に走行する際の目標車速の候補となる。

運行管理情報ＤＢ３１４ｂは、走行経路６０を走行している各ダンプの位置を示す運行管理情報を格納する。

走行許可区間設定部３１１ａは、各ダンプ２０から送信される走行許可要求情報に応じて、当該ダンプ２０に対して次の走行許可区間を設定する。具体的には、運行管理情報ＤＢ３１４ｂの運行管理情報を参照して当該ダンプ２０の前方を走行している他のダンプの位置を取得する。次に、経路データ記憶部３１４ａの経路データを参照し、走行経路６０上におけるダンプ２０の前方を走行する他のダンプの現在位置から、少なくとも制動をかけて停止するために必要な距離（停止可能距離）後方の地点に、新たに設定する走行許可区間の前方境界地点を設ける。更に、当該ダンプ２０の現在位置よりも停止可能距離分離れた位置に後方境界地点を設定する。そして、前方境界地点及び後方境界地点の間を、走行許可要求を出したダンプ２０に対して付与する新たな走行許可区間として設定する。

管制要求車速決定部３１１ｂは、管制要求車速を決定する。具体的には、管制要求車速決定部３１１ｂは、経路データ記憶部３１４ａから経路データを読み出して、運行管理情報Ｄ３１４ｂに記憶された運行情報を参照し、ダンプ２０に対して設定された新たな走行許可区間に含まれるリンクに対応付けられている経路要求車速と、ダンプ２０の前方車両との距離、交通混雑の状態とを考慮して、管制要求車速を決定する。通常、最大管制要求車速は、経路データにおいてリンクに対応づけられている車速であり、交通渋滞の場合はそれよりも遅い車速が管制要求車速として決定される。管制要求車速は、走行許可区間設定部３１１ａに出力される。

走行許可区間設定部３１１ａは、設定した新たな走行許可区間の前方境界点、後方境界点、及び管制要求車速を示す走行許可応答情報を生成し、サーバ通信制御部３１１ｃに出力する。

サーバ通信制御部３１１ｃは、各ダンプ２０の走行許可要求情報の受信、及びその要求に応じて生成された走行許可応答情報を送信する制御を行う。

次に、ダンプ２０の全体構成及びダンプ２０の自律走行に係る機能構成について説明する。図６はダンプ２０の全体構成を示す側面図、図７はダンプ２０の機能構成を示すブロック図である。

図６に示すように、ダンプ２０は、車体フレーム８４０の前方及び後方に取り付けられた前輪８１０及び後輪８２０と、車体フレーム８４０上に支持軸８６０を介して回動可能に支持された荷台８３０と、伸縮することで支持軸８６０を中心に荷台８３０を回動させるホイストシリンダ８５０と、ダンプ２０が移動する際に車止め４００（図８参照），１４００（図９参照）を検知する外界センサ２３１と、ダンプ２０の走行を制御する走行制御装置２００と、車体の傾きを検知する傾斜センサ２３２ａ、サスペンションの圧力を検知する圧力センサ２３２ｂ、車速を検知する車速センサ２３２ｃと、を備える。

車体フレーム８４０には、駆動系や運転席等の主要構成要素が搭載されており、前輪８１０及び後輪８２０によって車両が走行面上を自由に走行可能な構成となっている。ホイストシリンダ８５０を伸長させると、荷台８３０は支持軸８６０を中心に回動しながら前端を上昇させて傾斜角度を増していくように動作し、荷台８３０の上に積載した積荷（運搬物）８７０を荷台８３０の後端から排出することが可能となっている（図８参照）。また、支持軸８６０には、車体フレーム８４０に対する荷台８３０の傾斜角度を検出する角度検出手段として、支持軸８６０の回転角を測定するポテンショメータ（ロータリーポテンショメータ）８６５が設置されている。符号８７５は、後輪８２０の後輪軸である。なお、図３（ｂ）に示す走行駆動装置２１０、位置算出装置２２０、ダンプ側通信装置２４０は、図６において図示していない。

走行制御装置２００は、図７に示すように、走行する経路とそれに付随する情報を記録した経路データ記憶部２０４ａと、経路データ記憶部２０４ａから適切なデータを抽出する経路データ抽出部２０１ｃと、ダンプ２０の停止位置を算出する停止位置算出部２０１ｄと、走行車速や操舵角、積載重量などの車体状態を認識する車体情報演算部２０１ｅと、自車の目標車速、トルク指令値、操舵量、目標経路などを決定し、走行の制御に必要な各種指令情報等を出力する行動指令部５００と、現在走行中の走行許可区間の終端地点（前方境界点）に近づくと、次に走行する新たな走行許可区間の設定要求を行う走行許可要求部２０１ｈと、管制サーバ３１との無線通信制御を行うダンプ側通信制御部２０１ｉと、を備える。なお、行動指令部５００は、本発明の走行停止制御装置として機能する。

経路データ記憶部２０４ａは、ダンプ２０が走行すべき経路を、両端にノードと呼ばれる点を備えたリンクの集合体として表現した経路データを記録する。また、リンクを指定すると、そのリンクに紐付けられたデータを抽出することができるよう、リンクＩＤとそれに付帯する付帯情報とが関連付けて構成されている。

経路データ抽出部２０１ｃは、位置算出装置２２０にて算出された位置情報に基づき、その位置近傍の経路データを抽出する。経路データ抽出部２０１ｃは、抽出した経路データを行動指令部５００に出力する。

停止位置算出部２０１ｄは、レーザセンサなどの外界センサ２３１からの出力を基に、特にダンプ２０の進行方向前方に位置する障害物（例えば前方車両、車止め４００，１４００など）の有無や形状を識別すると共に、その障害物が車止め４００，１４００の場合には、車止め４００，１４００の近辺に停車するための目標停止位置を算出する。そして、その算出結果を行動指令部５００に出力する。即ち、本実施形態では、外界センサ２３１により車止め４００，１４００の形状を識別し、その識別情報に基づいて、ダンプ２０を車止め４００，１４００まで後退させて停止するよう制御されている。

図８及び図９を用いて説明を補足する。図８は、ダンプ２０が凸形状の車止め４００に接触して停止した後に積荷８７０を放土している状態を示す図であり、図９は、駐機場において、後輪８２０が凹形状（Ｖ形状）の車止め１４００に嵌った状態でダンプ２０が停止している状態を示す図である。これらの図のように、本実施形態では、外界センサ２３１から出力される情報に基づき、停止位置算出部２０１ｄが、車止め４００，１４００の位置にダンプ２０を停止するように、目標停止位置を算出する。さらに、本実施形態では、外界センサ２３１とは別に車体センサ２３１（２３１ａ，ｂ，ｃ）を用いてダンプ２０を停止させる制御も行われている（詳細後述）。なお、外界センサ２３１は、レーザセンサのほかに、ミリ波センサやステレオカメラなどを用いても良い。

図７に戻り、走行許可要求部２０１ｈは、位置算出装置２２０から得られる自車両の位置情報と経路データ記憶部２０４ａから読み出した経路データとを照合し、次の走行許可区間の設定を要求する走行許可要求情報を送信する地点（走行許可要求地点）に自車両が到達したかを判定し、到達した場合にはダンプ側通信制御部２０１ｉに対して走行許可要求情報を送信する。

ダンプ側通信制御部２０１ｉは、管制サーバ３１に対し、次の走行許可区間を要求するための走行許可要求情報を送信するとともに、管制サーバ３１から、走行許可応答情報（管制要求車速情報を含む）を受信する制御を行う。

車体情報演算部２０１ｅは、各種車体センサ２３２からの出力に基づいて、操舵角、走行車速、積載重量、車体の傾きなど、ダンプ２０の車体状態を示す値を演算する。例えば車体情報演算部２０１ｅは、車体の傾きを検知する傾斜センサ２３２ａからの出力を基に車体の傾きを演算し、操舵軸に取り付けられた回転角センサからの出力を基に操舵角を演算する。また車体情報演算部２０１ｅは、前輪８１０や後輪８２０の回転数を計測する車輪回転数センサ（以下、車速センサ）２３２ｃからの出力された回転数及びタイヤ仕様を基に走行車速を演算する。

更に車体情報演算部２０１ｅは、各車輪に設置されたサスペンションの圧力を計測できる圧力センサ２３２ｂからの出力を基に積載重量及び車体の傾きを演算する。そして、車体情報演算部２０１ｅは、車体の傾きまたはサスペンション圧力のバランスから、車止めの形状を推定している。より詳細に説明すると、上述したように車止めの形状には大きく２つのパターンがあり、一方は図８に示すように凸形状の車止め４００、他方は図９に示すように凹形状の車止め１４００である。

ダンプ２０がバック走行（後退）しながら車止めに接触した場合を考える。ダンプ２０が水平あるいはやや前側に傾いた姿勢（前傾姿勢）の場合、ダンプ２０は凸部にあたってそれ以上後退できないか、それとも、ダンプ２０が凸部を乗り越えようとして前側に傾いている可能性が高い。そのため、この場合における車止めの形状は凸形状である推定できる。一方、ダンプ２０が後側に傾いた姿勢（後傾姿勢）の場合、後輪８２０が溝に嵌った可能性が高いため、この場合の車止めの形状は凹形状であると推定できる。

このように車止めの形状を推定するために、本実施形態では、特別なセンサを用いるのではなく、従来から備えられている傾斜センサ２３２ａ及び圧力センサ２３２ｂの少なくとも一方を用いて車体の傾きを検出し、その傾きによって車止めの形状を推定している。なお、上述したように、外界センサ２３１により車止めの形状を識別できるが、外界センサ２３１が故障してもダンプ２０を車止めで停止できるようにするために、本実施形態では、傾斜センサ２３２ａ及び圧力センサ２３２ｂの少なくとも一方から車止めの形状を推定するようにしている。

行動指令部５００は、本発明の走行停止制御装置に相当するものであって、図７に示すように、ダンプ２０の目標速度を決定する目標速度決定部５０１と、ダンプ２０が目標速度で目標経路上を走行するように走行モータのトルク指令値を設定するトルク指令値設定部５０２と、トルク指令値の上限閾値を設定する閾値設定部５０３と、ダンプ２０の走行を停止するか否かを決定する走行停止決定部５０４と、タイマを作動して時間を計測する計時部５０５と、目標経路を逸脱しないように操舵角の目標値を決定する目標操舵角決定部５０６と、を含む。この行動指令部５００は、車体情報演算部２０１ｅから出力される車体情報に応じた走行制御を行うと共に、以下に述べるように、ダンプ２０が車止めに接触した場合のダンプ２０の走行を停止する制御も行っている。

図１０は、ダンプ２０が車止め付近の目標停止位置まで移動する際の、（ａ）走行位置と走行速度指令値の関係、（ｂ）走行位置とトルク指令値の関係を示す図である。図１０（ａ）に示すように、地図上の目標停止位置Ｘ_１（図２のＴＰに相当する）を速度Ｖ１でバック走行（後退）したダンプ２０は、車止めに接する目標停止位置Ｘ_Ｂ（図２のＳＰに相当する）の手前の位置Ｘ_０まで曲線を描くようにして速度Ｖ２まで徐々に減速する。その後、ダンプ２０は、微速で後退を維持しながら、位置Ｘ_０から目標停止位置Ｘ_Ｂに到達する。目標停止位置Ｘ_Ｂ近辺では車止めに当たった時に速やかに停止できる程度の速度Ｖ３の指令値が与えられる。一方、トルクの値は、図１０（ｂ）に示すように、走行位置Ｘ_１〜Ｘ_０までは速度Ｖ１から速度Ｖ２まで減速するために負の値を取り、走行位置Ｘ_Ｂの直前では車止めに接触することで後退が抑えられるものの実速度を目標の速度Ｖ３に近づけようとするため急激に正の値となる。

通常であれば、外界センサ２３１により車止めの位置でダンプ２０が停止するよう制御されているが、この制御を無効にしている場合、あるいは、外界センサ２３１の故障等の理由によりこの制御が不能となっている場合、ダンプ２０は車止めまで到達してもなお、バック走行を継続することになる。このような状況下において、本実施形態では、外界センサ２３１を用いない停止制御により、ダンプ２０を車止めに停止させることができる。

図１１は、第１実施形態において、ダンプ２０を車止めで停止させるための処理手順を示すフローチャート図である。図１１に示すように、まず、位置算出装置２２０からの自己位置の情報と、経路データ抽出部２０１ｃにて抽出された経路データ（地図情報）とから、目標速度決定部５０１は目標速度を決定する（Ｓ１０１０）。トルク指令値設定部５０２は、決定された目標速度と、車速センサ２３２ｃが検知したダンプ２０の実速度との差分に基づいて、実速度が目標速度に近づくようにトルク指令値を設定する（Ｓ１０２０）。そして、トルク指令値設定部５０２は、設定したトルク値を駆動トルクとして走行駆動装置２１０に出力する（Ｓ１０３０）。なお、トルク指令値の代わりにアクセル開度を用いても良い。

閾値設定部５０３は、Ｓ１０２０で設定されたトルク指令値に基づき、上限閾値Ｔ_Ｌ（図１０（ｂ）参照）を設定する（Ｓ１０４０）。より詳細には、閾値設定部５０３は、ダンプ２０の状態に関する情報としての実速度（車速センサ２３２ｃからの入力）に基づいて、上限閾値Ｔ_Ｌを設定する。ここで、ダンプ２０の状態に関する情報として、車速センサ２３２ｃに代えて、あるいは加えて傾斜センサ２３２ａからの入力に基づいて、上限閾値Ｔ_Ｌを設定しても良い。また、車速センサ２３２ｃ及び／または傾斜センサ２３２ａからの入力に代えて、あるいは加えて、圧力センサ２３２ｂからの入力に基づき、上限閾値Ｔ_Ｌを設定しても良い。

走行停止決定部５０４は、Ｓ１０２０で設定されたトルク指令値がＳ１０４０で設定された上限閾値Ｔ_Ｌを超えているか否かを判定し、上限閾値を超えている場合（Ｓ１０５０でＹｅｓ、図１０（ｂ）のＴ１）、車速センサ２３２が検知したダンプ２０の実速度が閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６０）。ここで、Ｓ１０６０における閾値は、ダンプ２０が停止しているとみなせる程度の速度であればどのような値であっても良く、例えば閾値をゼロとすれば良い。

車両速度が閾値以下の場合（Ｓ１０６０でＹｅｓ）、計時部５０５がタイマを作動し（Ｓ１０７０）、所定時間（例えば１０秒）経過している場合（Ｓ１０８０でＹｅｓ）、走行停止決定部５０４は、ダンプ２０が車止めに接触していると判断し、ダンプ２０のバック走行を停止することを決定し（Ｓ１０９０）、その決定を走行駆動装置２１０に出力する。即ち、所定のトルク指令値が出力されているにも拘わらず、車両速度が殆どない状態は、ダンプ２０が何らかの障害物にあたってそれ以上動かない状態であるとみなせるため、この状態をダンプ２０が車止めに接触した状態とみなして、走行の停止を決定する。この決定を受けた走行駆動装置２１０の制動装置２１１は、ダンプ２０にブレーキをかけて走行を停止する。一方、Ｓ１０８０で所定時間経過していない場合、所定時間が経過するまで、Ｓ１０８０の処理がループする。また、Ｓ１０５０、Ｓ１０６０でＮｏの場合、処理は終了となる。

以上説明したように、第１実施形態によれば、ダンプ２０が車止め４００，１４００に接触してそれ以上バック走行できない場合に、車速センサ２３２ｃから入力されるダンプ２０の実速度と、トルク指令値とに基づき、ダンプ２０を車止め４００，１４００で停止させることができる。しかも、外界センサ２３１を用いない停止制御であるため、外界センサ２３１が故障等しても、ダンプ２０を安全に車止め４００，１４００の位置に停止させることができる。また、車速センサ２３２ｃは、従来から標準で装備されている機器であり、その既存のセンサを用いてダンプ２０の停止制御を安全に行えるため、コスト面でも優れる。

なお、第１実施形態において、ステップＳ１０７０〜Ｓ１０８０の処理は省略しても良い。即ち、ステップＳ１０６０でＹｅｓの場合、直ちに、走行停止決定部５０４が停止指令を出力する構成としても良い。この構成にすると、ダンプ２０が車止めを乗り越えるリスクが低減され、より安全サイドでダンプ２０の運行が可能となる。

「第２実施形態」
次に、第２実施形態に係るダンプの停止制御について説明する。図１２は、第２実施形態において、ダンプ２０を車止めで停止させるための処理手順を示すフローチャート図である。図１２に示すように、第２実施形態では、ステップＳ１０３５が追加され、ステップＳ１０４０の代わりにステップＳ１０４５が適用された点が第１実施形態と相違する。以下、これら相違点について説明する。

ステップＳ１０３５では、閾値設定部５０３が、傾斜センサ２３２ａから出力された車体の傾きに関する情報またはサスペンションの圧力を検出する圧力センサ２３２ｂから出力されたサスペンション圧力のデータから、ダンプ２０の姿勢を判定する。ダンプ２０が前下がりに傾いている前傾姿勢の場合、車止めの形状は凸形状（図８の車止め４００）であると判定し、ダンプ２０が後下がりに傾いている後傾姿勢の場合、車止めの形状は凹形状（図９の車止め１４００）であると判定する。なお、傾斜センサ２３２ａの出力または圧力センサ２３２ｂの出力を時間で微分することにより、より高精度で車止めの形状を判定することができる。

ステップＳ１０４５において、閾値設定部５０３は、ステップＳ１０３５にて判定した車止め形状に応じて、トルクの上限閾値を設定する。車止めの形状が図９に示すような凹形状の場合、図８に示す凸形状の場合に比べて、ダンプ２０が車止めを越えてバック走行する可能性は高い。そのため、凹形状の車止め１４００の場合のトルクの上限閾値は、凸形状の車止め４００の場合の上限閾値より低めに設定しておくのが好ましい。そこで、第２実施形態では、閾値設定部５０３が、ステップＳ１０３５における車止め形状の判別結果に基づいて、トルクの上限閾値を異なる値に設定している。より詳細に言うと、閾値設定部５０３は、凹形状の車止めの場合に、凸形状の車止めの場合より低いトルク上限閾値に設定している。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、車止めの形状に応じてダンプ２０を停止させることができるから、鉱山等の作業現場における安全性がより一層高まる。しかも、標準で装備されている傾斜センサ２３２ａ、圧力センサ２３２ｂを用いてダンプ２０の停止制御を行えるから、コスト面においても優れる。

なお、本発明は、ダンプ以外の運搬車両、例えば、ホイールローダ等にも適用することができる。

２０ ダンプ（運搬車両）
２３１ 外界センサ
２３２ａ 傾斜センサ
２３２ｂ 圧力センサ
２３２ｃ 車速センサ
４００，１４００ 車止め
５００ 行動指令部（走行停止制御装置）
５０２ トルク指令値設定部
５０３ 閾値設定部
５０４ 走行停止決定部

Claims (7)

1. 運搬車両の目標速度と実速度と基づき、前記運搬車両のトルク指令値を設定するトルク指令値設定部と、
   前記運搬車両の状態に関する情報に基づき、前記トルク指令値の上限閾値を設定する閾値設定部と、
   前記運搬車両の走行停止を決定する走行停止決定部と、を有し、
   前記走行停止決定部は、前記トルク指令値が前記上限閾値を超え、かつ、前記運搬車両の実速度がゼロまたはその近傍であることを条件に、前記運搬車両の走行停止を決定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
2. 請求項１において、
   前記閾値設定部は、前記運搬車両の状態に関する情報である前記運搬車両の傾きに応じて、前記上限閾値を異なる値に設定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
3. 請求項２において、
   前記閾値設定部は、前記運搬車両の傾きが前傾姿勢の場合における前記上限閾値を、前記運搬車両の傾きが後傾姿勢の場合における前記上限閾値より大きい値に設定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
4. 請求項２において、
   前記閾値設定部は、前記運搬車両に設けられ、当該運搬車両の傾きを検出する傾斜センサからの入力に基づいて、前記運搬車両の傾きを判定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
5. 請求項２において、
   前記閾値設定部は、前記運搬車両に設けられ、当該運搬車両のサスペンションの圧力を検出する圧力センサからの入力に基づいて、前記運搬車両の傾きを判定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
6. 請求項１において、
   前記走行停止決定部は、前記運搬車両の実速度がゼロまたはその近傍の状態が所定時間継続した場合に前記運搬車両の走行停止を決定することを特徴とする運搬車両の走行停止制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかの運搬車両の走行停止制御装置を備えた運搬車両。