JP2020050193A

JP2020050193A - 運転支援装置

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Publication number: JP2020050193A
Application number: JP2018182752A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎増田; Kotaro Masuda
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP6949798B2

Abstract

【課題】作業効率を低下させることなく車両に加わるダメージを低減させることが可能な運転支援装置を提供する。【解決手段】作業車両が走行した路面の位置情報と前記路面の劣化状況を示す路面劣化度とを関連付けられた情報である路面データテーブルおよび作業車両の走行が許容不可能な路面劣化度の限界値に基づいて、作業車両の走行が許容可能な路面であるか否かを判定し、作業車両の走行が許容不可能であると判定された路面が作業車両の操舵によって回避可能であるか否かを判定し、その結果をオペレータに通知する。【選択図】図８

Description

本発明は運転支援装置に係り、特に鉱山内に設けられた未舗装路面の凹凸状況に応じて作業車両の運転支援を行う運転支援装置に関する。

鉱山の採掘現場では、ダンプトラックなどの運搬車両が走行する路面は舗装されていないため、運搬車両が繰り返し走行することで、路面が劣化してくる。劣化した路面を走行すると、車体に大きな荷重が加わり、寿命を縮めることとなるため、路面の凹凸状況に応じて運搬車両の運転支援を行いたい要求がある。

運搬車両の運転支援を路面の凹凸状況に応じて行う従来例として、特許文献１には、車体に取り付けられたサスペンションの圧力をもとに車体に加わるダメージを計算し、ダメージが許容値を超える場合には減速指令を出してダメージを低減させると共に、ダメージの許容値が超えた場所を記憶しておき、その場所を通過する度に減速指令を出す記載がある。

特開平９−２６７６６３号公報

しかしながら、路面の凹凸が大きい場合には、減速して通過しても車体に加わるダメージの低減が不十分となる。また、より一層減速させれば、車体に加わるダメージを更に低減させることも可能ではあるが、運搬車両の走行速度の低下によって作業効率が低下してしまう。

そこで本発明は、前記実情に鑑み、作業効率を低下させることなく車両に加わるダメージを低減させることが可能な運転支援装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載の構成を備える。その一例をあげるならば、本発明は、自己位置を検知する位置検知装置と、荷物の積載量を検知する重量検知装置と、走行速度を検知する速度検知装置とを備えた作業車両の運転を支援する運転支援装置であって、前記走行速度及び前記積載量に基づいて、前記作業車両の走行を許容するか否かの閾値である路面劣化度の限界値を算出する路面劣化度限界値算出部と、前記作業車両が走行する路面の位置情報と前記路面の前記路面劣化度とが関連付けられた情報である路面データテーブルを取得し、前記路面データテーブルと前記限界値とに基づいて、前記作業車両の走行が許容可能な路面であるか否かを判定する回避可否判定部と、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面を前記作業車両の操舵によって回避可能であるか否かを判定する最終判定部と、前記最終判定部により前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面を前記作業車両の操舵によって回避不可能であると判定された場合に、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面の前記路面劣化度及び前記作業車両の前記積載量に基づいて、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面への走行を許容可能な前記作業車両の推奨走行速度を算出する推奨走行速度算出部と、を備え、前記回避可否判定部は、前記作業車両の走行が許容不可能な路面であると判定した場合に、前記路面に隣接する領域に前記作業車両の操舵によって移動可能であり、前記作業車両の走行を許容可能な路面が存在するか否かをさらに判定し、前記最終判定部は、前記回避可否判定部によって前記作業車両の走行が許容不可能であると判定され、かつ、前記路面に隣接する領域に前記作業車両の走行が許容可能な路面が存在すると判定された場合に、前記作業車両の走行が許容不可能であると判定された路面を前記作業車両の操舵によって回避可能であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、作業効率を低下させることなく車両に加わるダメージを低減させることが可能な運転支援装置を提供することができる。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。

鉱山全体を示す概念図運搬車両の構造を示す側面図運転支援システムの構成を示すブロック図路面データテーブルの情報構成を示す図車体に加わるダメージの許容値に基づいたダメージテーブルの閾値曲線を示す図運転支援装置のハードウェア構成を示すブロック図限界路面劣化度算出処理の流れを示すフローチャート路面データテーブルを２次元平面上にプロットしたものを例示した図回避可否判定処理の流れを示すフローチャート回避可否最終判定処理の流れを示すフローチャート推奨走行速度算出処理の流れを示すフローチャート

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一又は関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

＜鉱山現場＞
図１は、本発明の実施形態における鉱山現場の概略構成を示す図である。鉱山現場では、図１で示すように、掘削作業や積込作業等を行う複数台の積込機械１と、積込機械１で掘削された砕石や土砂等の掘削物を、積込機械１が位置する積込場から放土場へ運搬する複数の運搬車両２とが稼働している。運搬車両２が走行する路面は舗装されておらず、運搬車両２の重量が大きいため、運搬車両２の走行に伴い路面の劣化状況が悪化してくる。そのため、悪化した路面を修復する複数の整地車両３が稼働している。本実施形態では作業車両の例として運搬車両２を用いているが、作業車両は運搬車両２に限らず、ライトビークルであってもよい。

管理端末４は、無線中継局５を介し、積込機械１や運搬車両２や整地車両３等、鉱山内で稼働する車両の位置情報やセンサ情報などの稼働情報の収集や、各車両が走行した路面の状況に関する情報を管理する。鉱山管理者は管理端末４を介して、各積込機械や各作業車両の稼働情報をモニタリングしている。

＜構成＞
図２から図３を参照して、鉱山における運転支援システム６の構成について説明する。図２は、運搬車両２の構造を示す側面図である。図３は、運転支援システム６の構成を示すブロック図である。

運搬車両２は、車体フレーム２０１と、車体フレーム２０１の前方下部に回転可能に設けられた左右の前輪２０２ＦＬ、２０２ＦＲ（図２には前輪２０２ＦＬのみ示している）と、車体フレーム２０１の後方下部に回転可能に設けられた左右の後輪２０２ＢＬ、２０２ＢＲ（図２には、後輪２０２ＢＬのみ示している）と、車体フレーム２０１の後方上部にヒンジピン２０７を介して上下方向に回動可能に設けられた荷台２０３と、荷台２０３を回動させるホイストシリンダ２０８と、車体フレーム２０１の前方上部に設けられた運転室２０５とを備える。運転室２０５には、前輪２０２ＦＬ、２０２ＦＲの舵角を制御するステアリング、運搬車両２を加速させるアクセルペダル、運搬車両２を制動するブレーキペダルなどが設けられている。後輪２０２ＢＬ、２０２ＢＲにはそれぞれ走行モータ２０９Ｌ、２０９Ｒが取り付けられており、駆動力を発生する。

また、運搬車両２は、前輪２０２ＦＬ、２０２ＦＲ、後輪２０２ＢＬ、２０２ＢＲのいずれかに取り付けられた車輪速センサなどの速度検知装置である速度センサ２１２を備える。さらに、車体フレーム２０１と前輪２０２ＦＬ、２０２ＦＲとの間には、それぞれ、前輪側サスペンション２０４ＦＬ、２０４ＦＲ（図２には、前輪側サスペンション２０４ＦＬのみ示している）が設けられており、車体フレーム２０１と後輪２０２ＢＬ、２０２ＢＲとの間には、後輪側サスペンション２０４ＢＬ、２０４ＢＲ（図２には、後輪側サスペンション２０４ＢＬのみ示している）が設けられている。

前輪側サスペンション２０４ＦＬ、２０４ＦＲ、および、後輪側サスペンション２０４ＢＬ、２０４ＢＲは、それぞれが油圧シリンダで構成されており、それらの圧力を検出するサスペンション圧力センサ２１４ＦＬ、２１４ＦＲ、２１４ＢＬ、２１４ＢＲ（図３においては、まとめてサスペンション圧力センサ２１４と示している）が設けられている。

また、運搬車両２は、荷台２０３に積み込まれた積載物の積載量を測定する重量検知装置である重量センサ２１３と、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ衛星データを受信して自己位置を検知する位置検知装置である位置センサ２１５と、管理端末４との通信を行う車両側無線通信装置２０６と、運搬車両２の走行に際し路面の凹凸状況に応じて運転支援を行う運転支援装置２１６と、ディスプレイなどの報知装置２１７とを備える。なお、重量センサ２１３として、車体フレーム２０１に取り付けられたサスペンションの圧力を測定し、その値を荷台２０３に積み込まれた積載物の重量に変換する等、間接的に積載量を推定するものを用いてもよい。

速度センサ２１２、重量センサ２１３、サスペンション圧力センサ２１４及び位置センサ２１５は、図３に示すように、それぞれ運転支援装置２１６に接続される。

＜運転支援装置＞
運転支援装置２１６は、路面劣化度推定部２２１と、路面劣化度限界値算出部２２２と、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３と、モータダメージデータテーブル記憶部２２４と、回避可否判定部２２５と、推奨走行速度算出部２２６と、検知対象距離算出部２２７と、最終判定部２２８と、地図データ記憶部２３０とを備える。運搬車両２として、例えば、鉱山用ダンプトラックは、サスペンション２４０ＦＬ、２０４ＦＲ、２０４ＢＬ、２０４ＢＲを介して車輪２０２ＦＬ、２０２ＦＲ、２０２ＢＬ、２０２ＢＲ上に支持された車体フレーム２０１と、この車体フレーム２０１に回転可能に結合された荷台２０３で構成される。したがって、ダメージデータテーブルは、運搬車両２を１つの剛体として扱うことで得られる単一のダメージデータテーブルではなく、運搬車両２を構成する複数の要素にそれぞれ対応したダメージテーブルを持つことが望ましい。例えば、運搬車両２の複数の構成要素に対応したダメージデータテーブルとして、少なくとも、機械的な負荷が最も大きくかかる車体フレーム２０１と、路面の凹凸が直接伝達される走行モータ２０９Ｌ、２０９Ｒとは、それぞれ独立したダメージデータテーブルを持つことが望ましい。

路面劣化度推定部２２１は、速度センサ２１２、重量センサ２１３、サスペンション圧力センサ２１４からそれぞれ取得した値に基づいて、鉱山の路面の凹凸具合など路面の劣化状況、すなわち、路面劣化度を推定する。路面劣化度限界値算出部２２２は、重量センサ２１３および速度センサ２１２から取得した値に基づいて、路面における運搬車両２の走行を許容するか否かの閾値である路面劣化度の限界値を算出する。フレームダメージデータテーブル記憶部２２３は、路面劣化度と、運搬車両２の積載量と、運搬車両２の走行速度と、車体フレーム２０１に加わるダメージとの関連性が記述されたデータテーブルである。モータダメージデータテーブル記憶部２２４は、路面劣化度と、運搬車両２の積載量と、運搬車両２の走行速度と、運搬車両２の走行モータ２０９Ｌ、２０９Ｒに加わるダメージとの関連性が記述されたデータテーブルを記憶する不揮発性メモリである。回避可否判定部２２５は、運搬車両２の走行方向における劣化した路面が運搬車両２の操舵などの車両制御で回避可能であるか否かを判定し、判定結果を回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０として出力する。推奨走行速度算出部２２６は、運搬車両２の走行方向の劣化した路面を回避可能な運搬車両２の走行速度を算出する。検知対象距離算出部２２７は、速度センサ２１２、重量センサ２１３、位置センサ２１５及び地図データ記憶部２３０に記憶された路面の地図データに基づいて、運搬車両２の走行方向において、劣化した路面があるか否かを検知する対象の距離である検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。最終判定部２２８は、運搬車両２の走行方向の路面について、運搬車両２を操舵するなどの車両制御が必要であるか否か判定し、その結果を報知装置２１７に出力する。地図データ記憶部２３０は、鉱山の路面における坂道などの位置や斜度に関する情報を含む。

路面劣化度推定部２２１は、例えば、サスペンション圧力センサ２１４ＦＬ、２１４ＦＲ、２１４ＢＬ、２１４ＢＲが出力する前輪側サスペンション２０４ＦＬ、２０４ＦＲ、後輪側サスペンション２０４ＢＬ、２０４ＢＲの圧力の値のうち、いずれか１つの値が所定の範囲外にあり、かつ、残りの３つの値が所定の範囲内にある場合に、運搬車両２が走行している位置の路面の路面状況が劣化状態であると判定する。また、路面劣化度推定部２２１は、例えば、所定の範囲外にある圧力の値と所定の範囲との差が大きいほど、路面劣化度が高いと推定する。なお、路面劣化度推定部２２１は、サスペンション圧力センサ２１４ＦＬ、２１４ＦＲ、２１４ＢＬ、２１４ＢＲ以外のセンサの値によって、路面状況が劣化状態であるか否かを推定する構成としてもよい。

また、「路面状況が劣化状態である」とは、路面に轍が形成されているなどして運搬車両２が路面を走行すると車体フレーム２０１にねじれを生じさせる可能性がある路面状況のことである。また、路面の凹凸によって、運搬車両２の走行速度が低下したり、燃料消費量が増加したりする路面状況のことである。

＜管理端末＞
管理端末４は、運搬車両２等の鉱山内の車両と通信を行う管理側無線通信装置４１と、サーバ４２とを備える。また、サーバ４２は、車両位置記憶装置４２１と、路面状況記憶装置４２２とを備える。車両位置記憶装置４２１は、鉱山内の車両から受信した運搬車両２等の鉱山内を走行する車両から受信した位置情報を記憶する。路面状況記憶装置４２２は、鉱山内の車両から受信した運搬車両２等の鉱山内を走行する車両から受信した位置情報と、当該車両から受信した路面劣化度とを関連付けて記憶する。

路面状況記憶装置４２２は、図４Ａに示すように、運搬車両２等の鉱山内を走行する車両から受信した位置情報（稼働情報取得位置）、当該車両から受信した路面劣化度、および、当該車両によってこれらの情報が取得された時刻（稼働情報取得時刻）を関連付けたレコードを路面データテーブル２５０として記憶する。なお、路面データテーブル２５０は、複数の車両から受信したレコードを含んで構成されていてもよい。また、鉱山内を車両が走行している際には、一定周期で当該車両と通信を行ってレコードが継続して追加される構成である。また、任意の時間が経過したレコードを消去するように路面データテーブル２５０を構成してもよい。

回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０は、図４Ｂに示すように、路面データテーブル２５０に含まれる各レコードに、回避可否フラグを付加して構成される。回避可否フラグは、運搬車両２の走行方向における路面状況が劣化状態である路面を運搬車両２が走行するに際して、運搬車両２の操舵などの車両制御によって、この路面状況が劣化状態である路面を回避可能であるか否かの判定結果を示すフラグである。回避可否フラグには、回避可能フラグ、回避不可フラグ、回避不要フラグのいずれかが設定される。

＜ダメージデータテーブル＞
図５に示すように、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３は、路面劣化度と、運搬車両２の積載量と、運搬車両２の走行速度と、車体フレーム２０１に加わるダメージとの関連性が記述されたデータテーブルを記憶する不揮発性メモリである。図５Ａは、荷台２０３に積載物が積載されていない、すなわち、荷台２０３が空荷時の運搬車両２の走行速度と路面劣化度とに基づく空荷時データテーブル６１を示す図である。図５Ｂは、荷台２０３に積載物が積載されている、すなわち、積載時の運搬車両２の走行速度と路面劣化度とに基づく積載時データテーブル６２を示す図である。

空荷時データテーブル６１において、許容不可能曲線６１０は、荷台２０３が空荷時の運搬車両２が路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して加わるダメージの許容値に基づいて定められる。ドットパターンで示される許容不可能領域６１１は、路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して許容不可能なダメージが加わることを示している。白地で示される許容可能領域６１２は、路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して加わるダメージが許容可能であることを示している。

積載時データテーブル６２において、許容不可能曲線６２０は、荷台２０３が積載時の運搬車両２が路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して加わるダメージの許容値に基づいて定められる。ドットパターンで示される許容不可能領域６２１は、路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して許容不可能なダメージが加わることを示している。白地で示される許容可能領域６２２は、路面を走行した際に車体フレーム２０１に対して加わるダメージが許容可能であることを示している。

なお、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３は、荷台２０３の積載量に応じて更なるデータテーブルを記憶する構成であってもよい。また、モータダメージデータテーブル記憶部２２４は、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３と同様に、路面劣化度と、荷台２０３の積載量と、運搬車両２の走行速度と、運搬車両２の走行モータ２０９Ｌ、２０９Ｒに加わるダメージとの関連性が記述されたデータテーブルを記憶する不揮発性メモリである。フレームダメージデータテーブル記憶部２２３及びモータダメージデータテーブル記憶部２２４に記憶されるデータテーブルは、例えば、事前の実験或いはシミュレーションによって作成される。また、運転支援装置２１６は、運搬車両２の車体フレーム２０１及び運搬車両２の走行モータ２０９Ｌ、２０９Ｒに加わるダメージに関連するダメージデータテーブルを記憶する不揮発性メモリを備える以外に、例えば、運搬車両２が横転する危険性が高まる路面劣化度と、運搬車両２の走行速度との関係に基づいて、ダメージデータテーブルを記憶する不揮発性メモリを備える構成としてもよい。

管理端末４の管理側無線通信装置４１及び運搬車両２の車両側無線通信装置２０６は、無線通信回線を介して通信接続され、本実施形態に係る運転支援システム６が構成される。

図６は、運転支援装置２１６のハードウェア構成を示すブロック図である。運転支援装置２１６は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＨＤＤ２４、入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２５、出力Ｉ／Ｆ２６を含み、これらがバス２７を介して互いに接続された制御装置を用いて構成される。なお、管理端末４も運転支援装置２１６と同様のハードウェア構成を含む。図３に示す運転支援装置２１６が備える各機能部及びサーバ４２が備える各機能部は、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＨＤＤ２４に記憶されたプログラムをＣＰＵ２１が実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとが協働して実現されてもよいし、集積回路により実現されてもよい。また、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＨＤＤ２４は、記憶装置として機能する。

＜処理＞
図７から図１０を参照して運転支援システム６の処理の概要について説明する。図７は、路面劣化度限界値算出部２２２が行う最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈを算出する最小限路面劣化度処理の概要を示すフローチャートである。運搬車両２が走行中、路面劣化度限界値算出部２２２は、運搬車両２の走行速度ｖｎを速度センサ２１２から取得する（Ｓ７０１）。次に、路面劣化度限界値算出部２２２は、運搬車両２の荷台２０３に積載されている積載物の積載量を重量センサ２１３から取得する（Ｓ７０２）。ここで、例として、荷台２０３に積載物が積載されていない、すなわち、運搬車両２が空荷時であると仮定して、以後の説明を行う。

路面劣化度限界値算出部２２２は、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３に記憶されているデータテーブルのうち、空荷時データテーブル６１を選択し（Ｓ７０３）、Ｓ７０１で取得した運搬車両２の走行速度ｖｎ及び空荷時データテーブル６１の許容不可能曲線６１０に基づいて限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）を算出する（Ｓ７０４）。具体的に、路面劣化度限界値算出部２２２は、運搬車両２の走行速度ｖｎに対応する許容不可能曲線６１０上の点を特定し、特定した点に対応する路面劣化度ｈｎを限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）として算出する。換言すれば、路面劣化度限界値算出部２２２は、許容不可能曲線６１０上において、運搬車両２の走行速度ｖｎに対応する路面劣化度ｈｎを限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）として算出する。すなわち、路面劣化度限界値算出部２２２は、Ｓ７０４の処理において、限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）＝路面劣化度ｈｎと算出する。

次に、路面劣化度限界値算出部２２２は、運転支援装置２１６に記憶されているその他全てのダメージデータテーブル、例えば、モータダメージデータテーブル記憶部２２４に記憶されたダメージデータテーブルについてもＳ７０３及びＳ７０４の処理を実行し、限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）を算出する（Ｓ７０５）。以後の処理においては、繰り返し実行したＳ７０３からＳ７０５で算出した複数の限界路面劣化度ｈ＿ｈｔ（ｉ）のうち、空荷時データテーブル６１における限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）＝路面劣化度ｈｎが最も小さい路面劣化度の値であったと仮定して説明を続ける。

路面劣化度限界値算出部２２２は、算出した限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ（ｉ）のうち、最小の値の路面劣化度、すなわち、車体フレーム２０１が許容できる路面劣化度ｈｎを最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈとして選択する（Ｓ７０６）。Ｓ７０６の処理において選択される最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈが、運搬車両２を構成する要素の中で最も弱い部品が許容できる路面劣化度である。そして、路面劣化度限界値算出部２２２は、運搬車両２の稼働情報、及び、Ｓ７０６において最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈとして選択した路面劣化度ｈｎを回避可否判定部２２５に出力する（Ｓ７０７）。路面劣化度限界値算出部２２２は、Ｓ７０１からＳ７０７までの処理を一定周期で繰り返し実行し、回避可否判定部２２５に対して最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈを出力する。

回避可否判定部２２５は、路面状況記憶装置４２２に保存された路面データテーブル２５０の各レコードに対して、各レコードに対応する地点に路面状況が劣化状態である路面がある場合に、運搬車両２の稼働情報及び最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈの値（路面劣化度ｈｎ）に基づいて、路面上の劣化地点を運搬車両２の操舵によって回避可能であるかどうかの判定を行い、回避の可否もしくは不要のフラグを付加した回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０を出力する。

図８は、路面状況記憶装置４２２に記憶されている路面データテーブル２５０を２次元平面上にプロットした平面図８００である。平面図８００においては、ポイント８０１からポイント８１３のそれぞれが、路面データテーブル２５０に記憶されている各レコードに対応している。例えば、路面データテーブル２５０のレコードをプロットすると、平面図８００には、運搬車両２同士がすれ違い可能な程度の幅の走路上におけるポイント８０１からポイント８１３が示されると仮定する。

図９は、回避可否判定部２２５が実行する回避可否判定処理の流れを示すフローチャートである。回避可否判定部２２５は、路面状況記憶装置４２２に記憶された路面データテーブル２５０を車両側無線通信装置２０６を介して取得し（Ｓ９０１）、路面劣化度限界値算出部２２２から出力された最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈを取得する（Ｓ９０２）。次に、回避可否判定部２２５は、路面データテーブル２５０のｉ番目のレコードを選択し（Ｓ９０３）、ｉ番目のレコードの路面劣化度ｈ＿ｉがＳ９０２で取得した最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ９０４）。

ｉ番目のレコードの路面劣化度ｈ＿ｉが最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈより小さい場合（Ｓ９０４／ＮＯ）、回避可否判定部２２５は、ｉ番目のレコードに回避不要フラグを付加し（Ｓ９０５）、路面データテーブル２５０の他の未処理のレコードに対してＳ９０４からの一連の処理を実行する（Ｓ９１３）。

ｉ番目のレコードの路面劣化度ｈ＿ｉがＳ９０２で取得した最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ以上である場合（Ｓ９０４／ＹＥＳ）、回避可否判定部２２５は、ｉ番目のレコードの稼働情報を取得した位置の路面の路面状況が運搬車両２を構成する要素の中で最も弱い部品が許容できない劣化状態、すなわち、悪路であると判定する（Ｓ９０６）。ここでは、ｉ番目のレコードにポイント８０４が対応すると仮定し、ポイント８０４が最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈを超える路面劣化度ｈ＿ｉを有するレコードが記憶されている平面図８００上の地点であるとして以後の説明を行う。

次に、回避可否判定部２２５は、ポイント８０４に対して退避領域５１１を定義する（Ｓ９０７）。ポイント８０４を中心とした運搬車両２の進路ベクトル５４０に沿う方向の長さＬ＿０、進路ベクトル５４０に直交する方向の幅Ｗ＿０の領域を走行領域５１０としたとき、回避可否判定部２２５は、走行領域５１０に隣接（近傍）する退避領域５１１Ｒ、５１１Ｌを定義する。退避領域５１１Ｒは、走行領域５１０の右側に隣接する長さＬ＿０、幅Ｗ＿１で定義される領域である。退避領域５１１Ｌは、走行領域５１０の左側に隣接する長さＬ＿０、幅Ｗ＿１で定義される領域である。図８に示すように、退避領域５１１Ｒには、ポイント８１０からポイント８１２が含まれる。

次に、回避可否判定部２２５は、退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに路面データテーブル２５０のレコードが含まれているか否かを検知する（Ｓ９０８）。退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに路面データテーブル２５０のレコードが１つも含まれていない場合（Ｓ９０９／ＮＯ）、回避可否判定部２２５は、ｉ番目のレコードに回避不可フラグを付加し（Ｓ９１２）、路面データテーブル２５０の他の未処理のレコードに対してＳ９０４からの一連の処理を実行する（Ｓ９１３）。

退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに路面データテーブル２５０のレコードが１つ以上含まれている場合（Ｓ９０９／ＹＥＳ）、回避可否判定部２２５は、退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに含まれる全てのレコードの路面劣化度ｈ、すなわち、ポイント８１０からポイント８１２に対応する路面データテーブル２５０の各レコードの路面劣化度ｈ＿ｊが、Ｓ９０２で取得した最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ９１０）。退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに含まれる全てのレコードの路面劣化度ｈ＿ｊが最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ以下である場合（Ｓ９１０／ＹＥＳ）、回避可否判定部２２５は、ｉ番目のレコードに回避可能フラグを付加し（Ｓ９１１）、路面データテーブル２５０の他の未処理のレコードに対してＳ９０４からの一連の処理を実行する（Ｓ９１３）。なお、図８の例において、退避領域５１１Ｒに含まれる全てのレコードの路面劣化度ｈ＿ｊが最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈ以下であれば、運搬車両２は、平面図８００上に示される経路５２０をたどることによって、悪路であるポイント８０４を回避して走行することができる。

一方で、退避領域５１１Ｌ及び退避領域５１１Ｒに含まれるレコードの路面劣化度ｈ＿ｊのうち、一つでも最小限界路面劣化度ｈ＿ｔｈより大きいものがある場合（Ｓ９１０／ＮＯ）、回避可否判定部２２５は、ｉ番目のレコードに回避不可フラグを付加し（Ｓ９１２）、路面データテーブル２５０の他の未処理のレコードに対してＳ９０４からの一連の処理を実行する（Ｓ９１３）。

回避可否判定部２２５は、路面データテーブル２５０に含まれる全てのレコードに対してＳ９０４からの一連の処理を実行し（Ｓ９１３／ＹＥＳ）、劣化した路面を運搬車両２が走行するに際して、劣化した路面上の地点を運搬車両２の操舵などの車両制御で回避可能であるか否かの判定結果を示す回避可否フラグを路面データテーブル２５０に付加した回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０を最終判定部２２８に出力する（Ｓ９１４）。

回避可否判定部２２５は、以上説明した処理を一定周期で繰り返し実行し、最終判定部２２８に対して回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０を出力する。回避可否判定部２２５によって回避可否判定処理が実行されることによって、路面データテーブル２５０に含まれる全てのレコードに対して「回避可能フラグ」、「回避不可フラグ」、「回避不要フラグ」の何れかのフラグが付加され、これらのデータが回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０として最終判定部２２８に出力される。

次に、検知対象距離算出部２２７が行う検知対象距離算出処理について説明する。検知対象距離算出部２２７は、鉱山の路面における坂道などの位置や斜度に関する情報が含まれる地図データ記憶部２３０から、対象となる路面の地図データを取得する。そして、検知対象距離算出部２２７は、取得した地図データと、重量センサ２１３から取得した荷台２０３の積載量ｗと、速度センサ２１２から取得した運搬車両２の走行速度ｖと、位置センサ２１５から取得した運搬車両２の位置情報とに基づいて、運搬車両２の自己位置から運搬車両２の走行方向に沿う路面において、悪路が存在するか否かを検知するための対象となる距離、すなわち、検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。

検知対象距離算出部２２７は、運搬車両２の走行方向に悪路が存在した場合に、検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。検知対象距離ｌ＿ｔｈは、運搬車両２の走行方向に沿う距離であって、運搬車両２の走行が許容不可能である路面が存在するか否かの検知対象となる距離である。また、検知対象距離ｌ＿ｔｈは、悪路を回避可能な動作を運搬車両２が行うための時間ｓを十分に確保できる距離に設定される。例えば、検知対象距離算出部２２７は、式（１）に基づいて検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。
検知対象距離ｌ＿ｔｈ＝｛ａ×ｖ×（１＋ｂｗ）×（１＋ｃｇ）＋ｄ｝×ｓ・・・式（１）
なお、ａ、ｂ、ｃ、ｄ：定数、ｖ：運搬車両２の走行速度ｖ（ｍ／秒）、ｗ：荷台２０３の積載量（％）、ｇ：路面の斜度（％）、ｓ：時間（秒）とする。

このとき、検知対象距離算出部２２７は、運搬車両２の走行速度ｖが速いほど、荷台２０３の積載量ｗが大きいほど、悪路を回避可能な動作を運搬車両２が行うための時間ｓが長くなるように検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。また、検知対象距離算出部２２７は、地図データで示される鉱山の路面が下り坂である場合には、悪路を回避可能な動作を運搬車両２が行うための時間ｓが長くなるように検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。一方、地図データで示される鉱山の路面が上り坂である場合には、悪路を回避可能な動作を運搬車両２が行うための時間ｓが下り坂の場合より短くなるように検知対象距離ｌ＿ｔｈを算出する。なお、定数ａ、ｂ、ｃ、ｄは予め実験などによって求めておいた値を検知対象距離算出部２２７に記憶させておく。検知対象距離算出部２２７は、運搬車両２の走行中、一定周期ごとに検知対象距離ｌ＿ｔｈを繰り返し算出し、算出した検知対象距離ｌ＿ｔｈを最終判定部２２８に出力する。

図１０は、最終判定部２２８が実行する最終判定処理の流れを示すフローチャートである。まず、最終判定部２２８は、位置センサ２１５から運搬車両２の位置情報を取得し（Ｓ１００１）、回避可否判定部２２５から回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０を取得する（Ｓ１００２）。次に、最終判定部２２８は、検知対象距離算出部２２７から検知対象距離ｌ＿ｔｈを取得し、回避可否フラグ付き路面データテーブル２６０に含まれるレコードのうち、運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈに含まれるレコードを取得する（Ｓ１００３）。

次に、最終判定部２２８は、Ｓ１００３で取得したレコードに回避不可フラグが付加されているレコードが１つ以上あるか否かを判定する（Ｓ１００４）。最終判定部２２８は、Ｓ１００３で取得したレコードに回避不可フラグが付加されているレコードが１つ以上ある場合（Ｓ１００４／ＹＥＳ）、推奨走行速度算出部２２６に推奨走行速度算出処理を実行させる（Ｓ１００５）。なお、Ｓ１００３で取得したレコードに回避不可フラグが付加されているレコードが１つ以上あるのは、運搬車両２の走行方向の路面上の悪路が、運搬車両２の操舵によって回避できない場合である。

図１１は、推奨走行速度算出部２２６が実行する推奨走行速度算出処理の流れを示すフローチャートである。推奨走行速度算出部２２６は、回避不可フラグが付加されているレコードの路面劣化度ｈを取得する（Ｓ１１０１）。次に、推奨走行速度算出部２２６は、運搬車両２の荷台２０３に積載されている積載物の積載量を取得する（Ｓ１１０２）。ここで、例として、荷台２０３に積載物が積載されていない、すなわち、運搬車両２が空荷時であると仮定して、以後の説明を行う。

推奨走行速度算出部２２６は、フレームダメージデータテーブル記憶部２２３に記憶されているデータテーブルのうち、空荷時データテーブル６１を選択し（Ｓ１１０３）、Ｓ１１０１で取得した回避不可フラグが付加されているレコードの路面劣化度ｈ及び空荷時データテーブル６１の許容不可能曲線６１０に基づいて、推奨走行速度ｖｆｒｎを算出する（Ｓ１１０４）。具体的に、推奨走行速度算出部２２６は、回避不可フラグが付加されているレコードの路面劣化度ｈに対応する許容不可能曲線６１０上の点を特定し、特定したｎ番目の点に対応する走行速度ｖを推奨走行速度ｖｆｒｎとして算出する。換言すれば、推奨走行速度算出部２２６は、許容不可能曲線６１０上において、回避不可フラグが付加されているｎ番目のレコードの路面劣化度ｈに対応する走行速度ｖを推奨走行速度ｖｆｒｎとして算出する。

次に、推奨走行速度算出部２２６は、運転支援装置２１６に記憶されているその他全てのダメージデータテーブル、例えば、モータダメージデータテーブル記憶部２２４に記憶されているダメージデータテーブルについてもＳ７０３及びＳ７０４の処理を実行し、推奨走行速度ｖｍｒｎを算出する（Ｓ１１０５）。以後の処理においては、繰り返し実行するＳ１１０３からＳ１１０５で算出した複数のダメージデータテーブルから得られた推奨走行速度ｖｆｒ１、ｖｍｒ１、・・・、ｖｆｒｎ、ｖｍｒｎのうち、空荷時データテーブル６１における最も小さい推奨走行速度ｖｒｍｉｎの値を用いて説明を続ける。

運転支援装置２１６に記憶されているダメージデータテーブルについて推奨走行速度ｖｆｒ１、ｖｍｒ１、・・・、ｖｆｒｎ、ｖｍｒｎを算出すると、推奨走行速度算出部２２６は、算出した推奨走行速度ｖｆｒ１、ｖｍｒ１、・・・、ｖｆｒｎ、ｖｍｒｎのうち、もっとも速度が遅いものを最小推奨走行速度ｖｒｍｉｎとして選択し（Ｓ１１０６）、選択した最小推奨走行速度ｖｒｍｉｎを最終判定部２２８に出力する（Ｓ１１０７）。このとき、推奨走行速度算出部２２６は、推奨走行速度ｖｒｍｉｎを最終判定部２２８に出力する。

図１０のフローチャートに戻って説明を続ける。推奨走行速度算出部２２６から推奨走行速度ｖｒｍｉｎを受信すると、最終判定部２２８は、運搬車両２の走行方向の路面上に運搬車両２の操舵によって回避できない悪路があること及び悪路を走行する際の運搬車両２の推奨走行速度ｖｒｍｉｎを報知装置２１７に出力する（Ｓ１００６）。報知装置２１７は、運搬車両２の走行方向の路面上に運搬車両２の操舵によって回避できない悪路があること及び悪路を走行する際の運搬車両２の推奨走行速度ｖｒｍｉｎを、運搬車両２のオペレータに報知する。なお、報知の方法はディスプレイへの情報の表示に限定されず、ランプの点灯や点滅でもよいし、スピーカによる音声の出力でもよい。

一方、Ｓ１００４の処理において、Ｓ１００３で取得したレコードに回避不可フラグが付加されているレコードが１つもない場合（Ｓ１００４／ＮＯ）、最終判定部２２８は、Ｓ１００３で取得したレコードのうち、回避可能フラグが付加されているレコードがあるか否かを判定する（Ｓ１００７）。Ｓ１００４の処理においてＳ１００３で取得したレコードに回避不可フラグが付加されているレコードが１つもないのは、Ｓ１００３で取得した全てのレコードに回避可能フラグか、もしくは、回避不要フラグが付加されている場合である。Ｓ１００３で取得したレコードに回避可能フラグが付加されているレコードが１つもない場合（Ｓ１００７／ＮＯ）、Ｓ１００３で取得したレコードは全て回避不要フラグが付加されたレコードであるため、最終判定部２２８は、何れの情報を出力することなく本処理を終了する。

Ｓ１００３で取得したレコードに回避可能フラグが付加されているレコードがあるのは、運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈに、運搬車両２の操舵によって回避可能な悪路がある場合である。このとき、例えば、図８に示すように、経路５２０をたどるように運搬車両２を操舵することによって、悪路を回避可能、すなわち、隣接する退避領域に移動可能であるが、経路５２０上に対向車両が存在する場合がある。

Ｓ１００３で取得したレコードに回避可能フラグが付加されているレコードがある場合（Ｓ１００７／ＹＥＳ）、最終判定部２２８は、車両位置記憶装置４２１に記憶された他の作業車両の位置情報である他車両情報を、車両側無線通信装置２０６を介して受信する（Ｓ１００８）。車両側無線通信装置２０６は、他車両情報取得装置の一つである。最終判定部２２８は、Ｓ１００８で取得した他車両情報に基づいて、運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈに他車両が存在するか否かを判定する（Ｓ１００９）。運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈに他車両が存在する場合（Ｓ１００９／ＹＥＳ）、最終判定部２２８は、推奨走行速度算出部２２６に推奨走行速度算出処理を実行させ（Ｓ１００５）、運搬車両２の走行方向の路面上に運搬車両２の操舵によって回避できない悪路があること及び悪路を走行する際の運搬車両２の推奨走行速度ｖｒ１を報知装置２１７に出力する（Ｓ１００６）。

一方、運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈに他車両が存在しない場合（Ｓ１００９／ＮＯ）、最終判定部２２８は、運搬車両２の走行方向の検知対象距離ｌ＿ｔｈの悪路を運搬車両２の操舵によって回避可能であると判定し、運搬車両２の走行方向の路面上に運搬車両２の操舵によって回避可能な悪路があることを報知装置２１７に出力する（Ｓ１０１０）。報知装置２１７は、運搬車両２の走行方向の路面上に運搬車両２の操舵によって回避可能な悪路があることを、運搬車両２のオペレータに報知する。

Ｓ１０１０で報知された情報を見た運搬車両２のオペレータは、運搬車両２の走行方向の路面上の悪路を回避するように操舵することにより、悪路を走行することによって運搬車両２にダメージが加わることを回避することができる。

本実施形態では、作業車両に対して大きなダメージが加わる路面上の地点を、作業車両の走行速度を低下させることなく回避することができる。これにより、運搬効率を低下させることなく、鉱山で稼働する作業車両の運転支援を行うことが可能となる。

１：積込機械
２：運搬車両
３：整地車両
４：管理端末
５：無線中継局
６：運転支援システム
４１：管理側無線通信装置
４２：サーバ
２０６：車両側無線通信装置
２１２：速度センサ
２１３：重量センサ
２１４：サスペンション圧力センサ
２１５：位置センサ
２１６：運転支援装置

Claims

自己位置を検知する位置検知装置と、荷物の積載量を検知する重量検知装置と、走行速度を検知する速度検知装置とを備えた作業車両の運転を支援する運転支援装置であって、
前記走行速度及び前記積載量に基づいて、前記作業車両の走行を許容するか否かの閾値である路面劣化度の限界値を算出する路面劣化度限界値算出部と、
前記作業車両が走行する路面の位置情報と前記路面の前記路面劣化度とが関連付けられた情報である路面データテーブルを取得し、前記路面データテーブルと前記限界値とに基づいて、前記作業車両の走行が許容可能な路面であるか否かを判定する回避可否判定部と、
前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面を前記作業車両の操舵によって回避可能であるか否かを判定する最終判定部と、
前記最終判定部により前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面を前記作業車両の操舵によって回避不可能であると判定された場合に、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面の前記路面劣化度及び前記作業車両の前記積載量に基づいて、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面への走行を許容可能な前記作業車両の推奨走行速度を算出する推奨走行速度算出部と、
を備え、
前記回避可否判定部は、
前記作業車両の走行が許容不可能な路面であると判定した場合に、前記路面に隣接する領域に前記作業車両の操舵によって移動可能であり、前記作業車両の走行を許容可能な路面が存在するか否かをさらに判定し、
前記最終判定部は、
前記回避可否判定部によって前記作業車両の走行が許容不可能であると判定され、かつ、前記路面に隣接する領域に前記作業車両の走行が許容可能な路面が存在すると判定された場合に、前記作業車両の走行が許容不可能であると判定された路面を前記作業車両の操舵によって回避可能であると判定する
ことを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記最終判定部は、
前記路面上で前記作業車両と対向する他車両の位置情報を取得し、前記作業車両の走行方向に前記他車両が存在する場合に、前記作業車両の走行が許容不可能であると判定された路面を前記作業車両の操舵によって回避不可であると判定する
ことを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記作業車両の走行が許容不可能である路面が存在するか否かを前記作業車両の前記自己位置から前記作業車両の走行方向に沿う路面において検知するための対象距離を算出する検知対象距離算出部をさらに備え、
前記最終判定部は、
前記作業車両の前記自己位置から算出された前記対象距離における前記作業車両の走行方向に沿う路面について、前記作業車両の走行が許容不可能と判定された前記路面を前記作業車両の操舵によって回避可能であるか否かを判定する
ことを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記路面劣化度限界値算出部は、前記作業車両の構成要素に対応し、前記構成要素と前記限界値とが関連付けられた複数のダメージデータテーブルに基づいて前記限界値を算出する
ことを特徴とする運転支援装置。