JP2022528508A - サイクルを繰り返す車両を制御する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも1つの単一車両エリアを有する経路に沿った走行のサイクルを繰り返す複数の車両を制御する方法であって、車両の速度プロファイルを決定することと、サイクルの起動位置から、車両の異なる起動時点のセットを作成することと、速度プロファイル、及び起動時点の作成されたセットを用いて、サイクルを通じて車両移動をシミュレートすることと、繰り返し間で異なる起動時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことと、車両を制御するために、起動時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された起動時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す起動時点のセットを選択することと、速度プロファイル、及び起動時点の選択されたセットに従って車両を制御する。【選択図】図3
Description
本発明は、経路に沿った走行のサイクルを繰り返す複数の車両を制御する方法に関する。また、本発明は、コンピュータプログラム、コンピュータ可読媒体、及び制御ユニットに関する。
本発明は、採掘トラック(mining truck)、ロードトラック及びバス等の重量車(heavy-duty vehicle)に適用することができる。本発明は、採掘トラックに関して説明されるものの、本発明は、そのような特定の車両に制限されるのではなく、自動車等の他の車両において使用することもできる。
鉱山、建設現場、又は製造現場等の車両稼働エリアは、任意の時点において1つの車両しか存在することができない1つ以上のエリアを含み得る。例えば、稼働エリアは、単一車線の交通エリア及び複数車線の交通エリアの組み合わせで1つ以上の道路を含み得る。単一車線の交通エリアでは、車両同士は、対向方向からすれ違うことができない。対向方向における2つの車両のすれ違いは、複数車線の交通エリアにおいてのみ許容され得る。単一車線の交通エリアの制限の結果、車両はそれらのエリアに進入する直前に待機しなければならなくなる場合があり、これにより、上記現場等での生産性が低下する。また、任意の時点において1つの車両しか存在することができないエリアは、積載エリア、荷降ろしエリア、給油エリア又は充電エリアによって形成され得る。この問題に対処するための既存の解決策として、手作業によるスケジュールが挙げられるが、それにより最適な計画は得られていない。
特許文献1は、採掘環境を通して車両を目的地にナビゲートする方法を開示している。この方法は、経路の第1の速度プロファイルを決定することと、経路に関連付けられた潜在的な競合状況を識別することと、第2の速度プロファイルを決定することと、第1の速度プロファイル及び第2の速度プロファイルを使用して最適化された速度プロファイルを決定することとを含む。
しかしながら、複数の車両が経路に沿った走行のサイクルを繰り返している場合に、待機時間を回避するように車両をスケジューリングする、より効果的な方法を提供することによって、上記現場等での生産性を高めることが望まれている。
本発明の目的は、経路に沿った走行のサイクルを繰り返す複数の車両についての上記現場等での生産性を高めることである。本発明の別の目的は、複数の車両が経路に沿った走行のサイクルを繰り返している場合に、待機時間を回避するように車両スケジュールの効率を高めることである。
上記目的は、少なくとも1つの単一車両エリアを有する経路に沿った走行のサイクルを繰り返す複数の車両を制御する方法を用いて達成される。上記方法は、車両の速度プロファイルを決定することと、サイクルの起動位置から、車両の異なる起動時点(activation time)のセットを作成することと、速度プロファイル、及び起動時点の作成されたセットを用いて、サイクルを通じて車両移動をシミュレートすることと、繰り返し間で異なる起動時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことと、車両を制御するために、起動時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された起動時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す起動時点のセットを選択することと、速度プロファイル、及び起動時点の選択されたセットに従って車両を制御することと、を含む。
サイクルは、ミッションの一部を形成することができる。ミッションは、1つ以上のサイクルを含むことができる。
起動時点は、サイクル又はミッションの起動の時点とすることができる。いくつかの実施の形態において、起動時点は、開始時点(starting time)である。そのような実施の形態の場合、起動位置は、開始位置とすることができる。開始時点は、サイクルが開始した時刻とすることができる。サイクルは、開始時点において、車両が開始位置から出発することで開始する場合がある。いくつかの実施の形態において、サイクルは、開始時点において、車両が開始位置において積載又は荷降ろし等の活動に従事することから開始する場合がある。
いくつかの実施の形態において、起動時点は、再開時点である。そのような実施の形態の場合、起動位置は、再開位置とすることができる。再開時点は、車両の中断中のミッションが再開された時刻とすることができる。車両がミッションを中止した時点から車両がミッションを再開した時点までの時間間隔(time interval)は、本明細書において待機期間と称される。待機期間は、車両が非起動状態である時間間隔とすることができる。ミッションは、再開時点において、車両が再開位置から出発することから再開することができる。いくつかの実施の形態において、ミッションは、再開時点において、車両が再開位置において積載又は荷降ろし等の活動に従事することから再開する場合がある。
いくつかの実施の形態において、経路の少なくとも一部は、道路上にあり、道路上で車両は双方向において移動するとともに、道路は、単一車線を有する少なくとも1つの部分を有し、1つ以上の単一車両エリアのうちの少なくとも1つは、1つ以上の単一車線道路部分によって形成される。車両の制御は、単一車線部分において車両同士間の衝突の回避を提供することが理解される。サイクルは、経路終端位置から別の経路終端位置までの往復、又は経路開始位置から転回位置までの往復とすることができる。終端位置は、本明細書において、起動位置とも称される。道路は、1つの単一車線部分、又は複数の単一車線部分を有することが可能である。道路は、1つ以上の複数車線部分、例えば、二車線部分を有することもできる。好ましくは、複数車線部分は、すれ違いに起因して低速化することなく、2つの車両がすれ違うのに十分である長さを有する。
代替的に、又は加えて、少なくとも1つの単一車両エリアは、起動位置、例えば、開始位置、積載位置、転回位置、及び/又は荷降ろし位置とすることができる。積載位置及び荷降ろし位置は、それぞれ、材料、物品、又は人員を積載及び荷降ろしするために提供することができる。例えば、単一車両エリアは、バス停として形成されてもよく、一度に1つのバスのみが乗客を乗車及び/又は降車させることが可能になる。
車両移動シミュレーションは、時間領域におけるものとすることができる。車両移動シミュレーションは、速度プロファイル、及び車両の異なる起動時点のセットを作成するステップにおいて作成された起動時点のセットを用いて行うことができる。繰り返しにおいて、起動時点の作成されたセットは、繰り返し間で、好ましくは、起動時点の新たなセットを用いる毎に異なる。好ましくは、起動時点のセットのうちの一部又は全てが、第1の車両が第1のサイクルを完了したときに全ての車両が開始しているようなものである。
起動時点のセットを選択することは、好ましくは、起動時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された起動時点の複数のセットから起動時点の1つのセットを選択することを含む。
いくつかの実施の形態において、起動時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップの所定の数の繰り返しがあってもよく、起動時点のセットを選択するステップを、所定の数の繰り返しの全ての実行後に行うことができる。以下で説明されるように、単一車両エリアにおける車両についての負の時間のオーバラップは、単一車両エリアにおける時間のオーバラップが存在しないことを意味する。更なる実施の形態において、繰り返しは、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての時間のオーバラップをシミュレーションが示さなくなるまで行うことができる。これにより、繰り返しを終了してもよい。代替的に、繰り返しを継続して、負の時間のオーバラップを更に最小化することができる。これにより、任意の2つの連続した車両による単一車両エリアの使用の間の時間ギャップは増加することになる。
それゆえ、本発明は、選択された車両起動時点の新たなセットを用いる毎に、車両移動のシミュレーションを繰り返すことと、単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての時間のオーバラップが存在しない起動時点のセットを選択することとを含むことができる。本発明は、車両群の制御を改善する。本発明は、車両が起動すると何れの車両の速度も調整する必要なく、全ての車両について同時に、車両移動を計画する方法を提供する。本発明による方法は、車両スケジューリング問題に対する全体論的な手法を提供し、車両群全体について一度に車両スケジューリング問題を解くことが可能になる。また、本発明は、比較的多数の車両が存在する場合でも、最適化されたスケジューリングを得ることを可能にする。それゆえ、本発明は、経路に沿った走行のサイクルを繰り返す車両をスケジューリングする有効な方法を提供する。それにより、スケジューリング外の待機時間を回避することができ、上記現場等での生産性を高めることができる。
本方法の実施の形態は、所定の生産性を達成するのに必要とされる車両の数を求めるのに使用することができることに留意すべきである。本方法の実施の形態は、所定の生産性に達するのに必要とされる所要時間を求めるのにも使用することができる。
いくつかの実施の形態において、車両の異なる起動時点のセットを作成するステップと、サイクルを通じて車両移動をシミュレートするステップと、起動時点のセットを作成するステップ及び車両移動をシミュレートするステップを繰り返すステップと、車両を制御するために、起動時点のセットを選択するステップと、速度プロファイル、及び起動時点の選択されたセットに従って車両を制御するステップとを、複数回繰り返すことができる。例えば、上記ステップは、ミッションのサイクルごとに繰り返すことができる。更なる例として、上記ステップは、所定とすることができる時間間隔内で繰り返すことができる。
好ましくは、決定された速度プロファイルは、車両同士について同じである。それゆえ、決定された速度プロファイルは、全ての車両について共通とすることができる。これにより、本方法の実行が簡略化される。しかしながら、いくつかの実施の形態においては、車両同士について異なる複数の速度プロファイルを決定することができる。決定された速度プロファイル(複数の場合もある)は、所望の速度プロファイルとすることができる。決定された速度プロファイル(複数の場合もある)は、それぞれの車両がサイクルを通して走行するのに従った時間の関数としての車両速度を示すことができる。
好ましくは、車両移動をシミュレートするステップは、少なくとも2回のサイクルにわたって車両移動をシミュレートすることを含む。それにより、正確なスケジューリングを確保することができる。いくつかの実施の形態においては、車両移動は、3回以上のサイクルにわたってシミュレートすることができる。しかしながら、更なる実施の形態においては、車両移動は、1つのサイクルのみにわたってシミュレートすることができる。
好ましくは、車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、各シミュレーションから、同じ単一車両エリアにおける2つの車両についての最大時間のオーバラップを求めることを含む。上記最大時間のオーバラップは、同じ単一車両エリアにおける2つの車両についての時間のオーバラップを示さない負とすることができることに留意すべきである。
本方法は、好ましくは、車両を制御するために、最大時間のオーバラップのうちの最小のものを示しているシミュレーションの起動時点のセットを選択することを含む。それにより、帯域幅の比較的小さい使用で実施することができるアルゴリズムを提供することができる。それゆえ、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することを示すシミュレーションは、最大時間のオーバラップのうちの最小のものを有するシミュレーションとすることができる。最小時間のオーバラップは、最大時間のオーバラップのうちの最小のものとすることができる。最小時間のオーバラップは、各単一車両エリアにおける最大時間のオーバラップのうちの最小のものとすることができる。最小時間のオーバラップは、負又は正であり得る。正の値は、2つ以上の車両が単一車両エリアにおいて存在することを示す。
そのような場合、本方法のステップは、以下で示唆されるように、再び実行することができる。好ましくは、そのシミュレーションの起動時点のセットが車両を制御するために選択される、当該シミュレーションによって示される最小時間のオーバラップは、負である。それにより、任意の時点において1つの車両のみが単一車両エリアのうちの何れにおいても存在することが確保される。シミュレーションは、複数の最大時間のオーバラップを含むベクトルを形成することができる。起動時点のセットの作成、及びその繰り返しは、ベクトル内の最大オーバラップ値が最小化される最適化の一部とすることができる。
本方法は、好ましくは、車両を制御するために、最大時間のオーバラップのうちの最小のものを示しているシミュレーションの起動時点のセットを選択することを含む。それにより、帯域幅の比較的小さい使用で実施することができるアルゴリズムを提供することができる。それゆえ、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することを示すシミュレーションは、最大時間のオーバラップのうちの最小のものを有するシミュレーションとすることができる。最小時間のオーバラップは、最大時間のオーバラップのうちの最小のものとすることができる。最小時間のオーバラップは、各単一車両エリアにおける最大時間のオーバラップのうちの最小のものとすることができる。最小時間のオーバラップは、負又は正であり得る。正の値は、2つ以上の車両が単一車両エリアにおいて存在することを示す。
そのような場合、本方法のステップは、以下で示唆されるように、再び実行することができる。好ましくは、そのシミュレーションの起動時点のセットが車両を制御するために選択される、当該シミュレーションによって示される最小時間のオーバラップは、負である。それにより、任意の時点において1つの車両のみが単一車両エリアのうちの何れにおいても存在することが確保される。シミュレーションは、複数の最大時間のオーバラップを含むベクトルを形成することができる。起動時点のセットの作成、及びその繰り返しは、ベクトル内の最大オーバラップ値が最小化される最適化の一部とすることができる。
車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての正の時間のオーバラップが存在しないことをシミュレーションが示す起動時点のセットを選択することを含むことができる。それにより、計算能力の要件は、比較的低いものとすることができ、ここで、起動時点のセット作成の繰り返し、及び車両移動シミュレーションは、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての正の時間のオーバラップを示さないシミュレーションが現れると即座に終了することができる。しかしながら、いくつかの実施の形態においては、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての正の時間のオーバラップが存在しないことを複数のシミュレーションが示し得ることに留意すべきである。そのような場合、本方法は、適した基準、例えばランダム選択に従った、そのようなシミュレーションの起動時点のセット間での選択を含むことができる。
全てのそれぞれの起動時点のセットについて、全てのシミュレーションのそれぞれが少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両の少なくとも1つの正の時間のオーバラップを有する場合、本方法のステップは、再び実行することができる。それにより、車両の速度プロファイルを決定するステップは、車両のうちの少なくとも1つの車両の速度プロファイルを調整することを含むことができる。例えば、サイクルの少なくとも一部の最中に、車両のうちの1つを低速化することができる。代替的に、全ての車両の速度プロファイルを調整することができる。その後、異なる起動時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップの繰り返しは、調整済みの速度プロファイル(複数の場合もある)を用いて再び実行することができる。
車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、各シミュレーションについて、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔を求めることを含むことができる。それにより、同じ単一車両エリアにおける2つの車両についての最大時間のオーバラップは、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔と同じ絶対値を有することができる。それゆえ、本方法は、車両を制御するために、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔のうちの最大のものを示しているシミュレーションの起動時点のセットを選択することを含むことができる。
いくつかの実施の形態において、起動時点のセットは、ランダムに作成することができる。それにより、簡略化されたアルゴリズムが提供される。しかしながら、更なる実施の形態において、起動時点のセットを作成するステップを繰り返すことは、1つ以上の所定の時間間隔だけ起動時点のうちの1つ以上を変化させることを含むことができる。それにより、本方法は、起動時点のうちの1つ以上が該組み合わせにおいて1つ以上の所定の時間間隔だけセット間で異なる、起動時点の全ての可能な組み合わせを作成することを含むことができる。これにより、本方法を実行するための計算要件が制限され得る。1つ以上の時間間隔は、任意の適した方法において求めることができる。例えば、1つ以上の時間間隔は、整数秒とすることができる。更なる例として、そのような所定の時間間隔は、所定の速度プロファイルによって与えられるサイクル時間を整数によって除算することによって得ることができる。
起動時点のセットの選択を含む方法は、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両の時間のオーバラップが存在しない起動時点のセットを発見するために行われる最適化とすることができる。いくつかの実施の形態において、最適化は、車両のサイクル又はミッションが開始した後に実行することができる。
経路が2つの終端位置間に延在するいくつかの実施の形態において、起動位置は、終端位置のうちの1つである。例えば起動位置が経路の2つの終端位置のうちの1つであるいくつかの実施の形態において、本方法は、起動位置への車両の推定到着時点を求めることを含むことができる。それにより、起動時点は、車両ミッションの開始後に生じ得る。それにより、異なる起動時点のセットは、到着時点に応じて作成することができる。すなわち、或る車両について、起動時点は、起動位置への車両の到着時点に応じたものとすることができる。特に、起動時点は、起動位置への到着時点前に生じ得ない。
車両の推定到着時点は、少なくとも部分的に速度プロファイルに基づいて求めることができる。速度プロファイルは、予測速度プロファイルとすることができる。本方法は、車両の実際の位置を求めることを含むことができる。それにより、車両の推定到着時間は、少なくとも部分的に実際の位置に基づいて求めることができる。例えば、推定到着時点は、実際の位置、及び、実際の位置と起動位置との間の速度プロファイルに基づいて求めることができる。
推定到着時点は、経時的に変動し得る。これは、予測速度プロファイルからの実際の速度プロファイルの逸脱に起因したものであり得る。したがって、好ましくは、車両の推定到着時点は、繰り返して、又は連続して求めることができる。起動位置が積載位置又は荷降ろし位置である場合、好ましくは、車両の推定到着時点は、起動位置に最初に到着した車両が積載又は荷降ろしを終了する前に求められる。
起動時点のセットは、起動位置における停留期間のセットを作成することによって作成することができる。停留期間は、それぞれの到着時点から、それぞれの起動時点まで及ぶものとすることができる。それにより、起動時点の選択されたセットは、停留期間を最小化することができる。重み付け関数を使用して、停留期間の最小化、及び少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおける車両についての時間のオーバラップの最小化を均衡化することができる。
それゆえ、本方法は、起動位置における車両の異なる停留期間のセットを作成することを含むことができる。車両移動は、速度プロファイル、及び停留期間の作成されたセットを用いて、サイクルを通してシミュレートされてもよい。サイクルは、サイクルの始点と終点との間の時点における起動時点を用いてシミュレートされてもよいことに留意すべきである。それにもかかわらず、シミュレーションは、好ましくは、サイクル全体を通して行われる。本方法は、停留期間のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを複数の回数繰り返すことを更に含むことができ、停留期間の作成されたセットは、繰り返し間で異なる。それにより、車両を制御するために、停留期間のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された停留期間のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す停留期間のセットを選択することができる。
終端位置は、それぞれ、積載位置、及び荷降ろし位置とすることができる。それにより、停留期間は、終端位置のうちの1つに到着した際の、車両に積載するか又は当該車両から荷降ろしするためのそれぞれの期間、及び当該車両のそれぞれの待機期間を含むことができる。それにより、起動時点は、再開時点と称することもできる。同様に、起動位置は、再開位置と称することもできる。好ましくは、停留期間は、それぞれの積載期間又は荷降ろし期間よりも短くない。再開位置における停留期間のセットの選択を含む方法は、サイクル又はミッションの開始位置における開始時点のセットの選択を含む方法の後に実行することができる。再開位置における停留期間のセットの選択を含む方法は、終端位置のそれぞれにおいて、車両が自身のミッションを実行する際に繰り返して実行することができる。これらの方法は、全てのミッションが完了するまで繰り返すことができる。
いくつかの実施の形態において、全ての車両は、同じ積載期間及び同じ荷降ろし期間を有することができる。いくつかの実施の形態において、車両のうちの1つ以上の積載期間は、残りの車両のうちの1つ以上の積載期間と異なることができる。いくつかの実施の形態において、車両のうちの1つ以上の荷降ろし期間は、残りの車両のうちの1つ以上の荷降ろし期間と異なることができる。
起動時点の選択されたセットは、待機期間を最小化することができる。待機期間は、正であり得る。起動時点の選択されたセットは、いくつかの車両について、待機期間が0であるようなものとすることができる。
それゆえ、いくつかの実施の形態において、サイクル又はミッションが開始した後、単一車両エリアのうちの何れにおいても車両の干渉を回避するように待機期間を配分することができる。それにより、本方法は、待機期間を最小化して、車両についての上記の生産性を低下させないようにすることができる。待機期間のそのような配分は、例えば、少なくとも1つの単一車両エリアにおいて車両についての負の時間のオーバラップのみが存在するサイクル又はミッションの開始時の起動時点のセットを発見することが可能でない場合に行うことができる。これは、例えば、比較的に多数の車両、及び/又は比較的多数の単一車両エリアが存在する場合に生じ得る。
起動位置への車両の推定到着時点を求めることは、好ましくは、サイクル中、車両のうちの何れかが起動位置に到着する前に行われる。それにより、車両移動シミュレーションは、車両のうちの1つ以上について、起動位置にまだ到着していない1つ以上の接近中の車両を考慮に入れることができる。
示唆されるように、起動時点は、開始時点とすることができる。そのような実施の形態の場合、起動位置は、開始位置とすることができる。さらに、サイクルの起動位置から、車両の異なる起動時点のセットを作成することは、サイクルの開始時点から、車両の異なる開始時点のセットを作成することを含むことができる。それにより、速度プロファイル、及び起動時点の作成されたセットを用いてサイクルを通じて車両移動をシミュレートすることは、速度プロファイル、及び開始時点の作成されたセットを用いて、当該サイクルを通した車両移動をシミュレートすることを含むことができる。
さらに、起動時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことであって、起動時点の作成されたセットは、繰り返し間で異なる、繰り返すことは、開始時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことであって、開始時点の作成されたセットは、繰り返し間で異なる、繰り返すことを含むことができる。
さらに、車両を制御するために、起動時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された起動時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す起動時点のセットを選択することは、車両を制御するために、開始時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された開始時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す開始時点のセットを選択することを含むことができる。
さらに、速度プロファイル、及び起動時点の選択されたセットに従って車両を制御することは、速度プロファイル、及び開始時点の選択されたセットに従って車両を制御することを含むことができる。
それゆえ、いくつかの実施の形態において、本方法は、車両の速度プロファイルを決定することと、サイクルの開始位置から、車両の異なる開始時点のセットを作成することと、速度プロファイル、及び開始時点の作成されたセットを用いて、サイクルを通じて車両移動をシミュレートすることと、繰り返し間で異なる開始時点のセットを作成するステップ、及び車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことと、車両を制御するために、開始時点のセットを作成するステップの繰り返しによって作成された開始時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップが存在することをシミュレーションが示す開始時点のセットを選択することと、速度プロファイル、及び開始時点の選択されたセットに従って車両を制御することと、を含む。
好ましくは、車両を制御するために開始時点のセットを選択することは、各シミュレーションから、同じ単一車両エリアにおける2つの車両についての最大時間のオーバラップを求めることを含む。本方法は、好ましくは、車両を制御するために、最大時間のオーバラップのうちの最小のものを示しているシミュレーションの開始時点のセットを選択することを含む。
車両を制御するために開始時点のセットを選択することは、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての正の時間のオーバラップが存在しないことをシミュレーションが示す開始時点のセットを選択することを含むことができる。
車両を制御するために開始時点のセットを選択することは、各シミュレーションについて、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔を求めることを含むことができる。それにより、本方法は、車両を制御するために、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔のうちの最大のものを示しているシミュレーションの開始時点のセットを選択することを含むことができる。
いくつかの実施の形態において、起動時点のセットは、ランダムに作成することができる。しかしながら、更なる実施の形態において、開始時点のセットを作成するステップを繰り返すことは、1つ以上の所定の時間間隔だけ開始時点のうちの1つ以上を変化させることを含むことができる。それにより、本方法は、起動時点のうちの1つ以上が該組み合わせにおいて1つ以上の所定の時間間隔だけセット間で異なる、起動時点の全ての可能な組み合わせを作成することを含むことができる。
上記目的は、請求項24に記載のコンピュータプログラム、請求項25に記載のコンピュータ可読媒体、又は請求項26に記載の制御ユニット若しくは制御ユニットのグループを用いても達成される。制御ユニット(複数の場合もある)は、車両から遠隔に位置決めすることができる。いくつかの実施の形態においては、本方法は、車両のうちの1つにおける単一の制御ユニットによって実行することができ、他の実施の形態においては、本方法は、複数の車両において分散した制御ユニットのグループによって実行することができる。
本発明の更なる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項に開示される。
以下、添付図面を参照して、例として挙げる本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図1は、採掘トラックの形態の重量車V1を示している。
図2は、図1に示されたような車両V1、V2がミッションにおいて繰り返しサイクルを実行する道路上の経路を示している。環境は、この例では鉱山であるが、経路は、建設現場内、市街地の道路沿い、及び/又は地方の道路沿い等の任意のタイプの環境におけるものとすることができる。また、本発明は、多様な車両のミッションタイプに適用可能である。さらに、車両は、特定のミッションに適した任意のタイプのものとすることができる。例えば、車両は、ロードトラック、輸送バン、バス、又は自動車とすることができる。
車両は、第1の車両V1及び第2の車両V2と称される。車両V1及びV2のグループは、本明細書において、車両群とも称される。本発明の実施形態は、任意の数の車両からなる車両群に適用可能であることに留意すべきである。
サイクルは、道路上を、開始位置SPの形態の起動位置から、転回位置TPまで走行し、同じ道路に沿って開始位置に戻るように走行することを含む。それゆえ、車両は、道路に沿って双方向において移動する。それゆえ、ミッションは、循環ミッションと称することができる。
この例において、サイクルは、開始位置SPにおいて積載することと、転回位置TPにおいて荷降ろしすることとを含む。この例において、一度に1つの車両のみが開始位置SPにおいて積載することができ、したがって、開始位置SPは、本明細書において単一車両エリアと称されるものを形成する。この例において、一度に1つの車両のみが転回位置TPにおいて荷降ろしすることができ、したがって、転回位置TPは、単一車両エリアを形成する。
一般に、経路は、それぞれの指定された活動のための任意の数の位置を含むことができる。活動は、任意の適した代替的なタイプのもの、例えば、物品若しくは人員の輸送若しくはピックアップ、又は、車両の給油及び/又はバッテリの充電とすることができる。そのような位置の任意のものが、一度に1つの車両のみがそれぞれの活動を実行するために存在し得るように配置され、したがって、単一車両エリアを形成することができる。
道路は、開始位置と転回位置TPとの間に、単一の車線を有する複数の部分SLTA1、..、SLTAmを有し、これらは、本明細書において単一車線の交通エリアとも称される。単一車線部分同士の間では、道路は、二車線部分DLTAを呈しており、これらは、本明細書において二車線の交通エリアとも称される。単一車線部分では、1つの車線のみがあり、それゆえ、対向方向において走行している車両同士は、単一車線部分内ではすれ違うことができない。したがって、単一車線部分は、単一車両エリアを形成する。二車線部分では、2つの車線があり、これにより、対向方向において走行している車両同士がすれ違うことが可能になる。当然ながら、いくつかの部分が3つ以上の車線を有することが可能である。本明細書において、二車線の交通エリアを含む、2つ以上の車線を有するエリアは、複数車線の交通エリア、又は複数車線部分とも称される。
本発明による方法の一実施形態のステップを実行するように制御ユニットCUが構成される。制御ユニットCUは、車両V1及びV2を制御する制御センタの一部とすることができる。制御ユニットCUは、車両V1及びV2のそれぞれとワイヤレスに通信するように構成される。
制御ユニットCUは、車両から、例えば、当該車両の位置及び速度に関する情報を受信するように構成することができる。制御ユニットCUは、制御コマンドを車両に送信するように構成することもできる。いくつかの実施形態においては、車両は、無人(driverless)であり、エンジン、モータ、ブレーキ及びステアリング等の車両の操作デバイスを制御するように構成され、車両内の制御デバイス(図示せず)は、制御ユニットCUからの制御コマンドを読み取るように構成することができる。他の実施形態においては、車両は、制御ユニットCUからの制御コマンドを、車両の運転者に表示するように構成することができる。
いくつかの実施形態において、制御ユニットCUを、車両のうちの1つの上に配置することもできるし、制御ユニットCUの各部分を、複数の車両上に分散させることもできる。
制御ユニットCUはコンピュータを含むことを理解されたい。さらに、制御ユニットCUは、コンピュータプログラムを介して、本発明による方法の一実施形態を実行するように構成することができることを理解されたい。
図3を参照すると、車両を制御する方法の上記実施形態が説明される。本方法は、単一車線部分SLTA1、..、SLTAm(図2)のうちの何れにおいても車両のすれ違いを回避することを目標とする。本方法は、開始位置SP及び転回位置TPのうちの何れにおいても或る車両が別の車両のために待機することを回避することも目標とする。単一車線部分SLTA1、..、SLTAm、開始位置SP、及び転回位置TPは、それぞれ、本明細書において単一車両エリアと称されるもののうちのそれぞれを形成する。
本方法は、好ましくは、車両のうちの何れかが自身のそれぞれのサイクルを開始する前に開始される。
本方法は、車両の速度プロファイルを決定すること(S1)を含む。速度プロファイルは、経路に沿った位置における車両の目標速度を含む。この例において、決定された速度プロファイルは、車両同士について同じである。
図4に対しても参照がなされ、図4は、車両V1、V2が開始位置SP、第1の単一車線部分SLTA1、第2の単一車線部分SLTA2、及び転回位置TPにいる間の時間間隔を示す図を示している。この提示を簡略化するために、単一車線エリアのうちの2つのみが図4に示されている。車両が単一車両エリアにある時間間隔は、車両が当該エリアに進入及び当該エリアから退出することを可能にする1つ以上のマージンを含むことができることに留意すべきである。
本方法は、サイクルの開始位置SPから、車両の異なる開始時点t11、t21のセットを作成すること(S2)を更に含む。
その後、速度プロファイル、及び開始時点t11、t21の作成されたセットを用いて、サイクルを通じて車両移動がシミュレートされる(S3)。それにより、車両移動は、2回のサイクルにわたってシミュレートされる。結果は、図4に示されている。
同様に図5に対して参照がなされる。開始時点のセットを作成するステップ(S2)、及び車両移動をシミュレートするステップ(S3)が、所定の数xの回数繰り返される(S4)。各繰り返しにおいて、開始時点の作成されたセットは、以前に作成された開始時点のセットのうちの何れとも異なる。この提示を簡略化するために、図5を通して1回の繰り返しのみが示されている。
いくつかの実施形態においては、開始時点のセットは、ランダムに作成される(S2)。他の実施形態においては、開始時点のセットを作成するステップを繰り返すことは、図5において例示されるように、1つ以上の所定の時間間隔Δtだけ開始時点のうちの1つ以上を変化させることを含む。そのような実施形態は、開始時点の全ての可能な組み合わせを作成することを含むことができ、当該組み合わせにおいて、開始時点のうちの1つ以上は、1つ以上の所定の時間間隔Δtだけセット間で異なる。
図4及び図5の例において、図4に示される開始時点t11、t21の第1のセットにおける第1の車両V1の開始時点t11は、図5に示される開始時点t12、t22の第2のセットにおける第1の車両V1の開始時点t12と同じである。しかしながら、図5に示される開始時点t12、t22の第2のセットにおける第2の車両V2の開始時点t22は、図4に示される開始時点t11、t21の第1のセットにおける第2の車両V2の開始時点t21と比較して、時間間隔Δtだけ変化、より具体的には前進している。
車両移動のシミュレーション(S3)が所定の数xの回数繰り返されると(S4)、繰り返しによって作成された開始時点のセットから、開始時点t12、t22のセット、この例では、図5に示される開始時点のセットが選択される(S5)。開始時点のセットは、車両V1、V2を制御するために選択される。選択される開始時点のセットは、単一車両エリアSLTA1、SLTA2、SP、TPのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップto21が存在することをシミュレーション(S3)が示す開始時点のセットである。
好ましくは、車両を制御するための開始時点選択S5は、各シミュレーションから、同じ単一車両エリアにおける2つの車両についての最大時間のオーバラップを求めることを含む。図4に示されるシミュレーションにおいて、同じ単一車線道路部分SLTA2における2つの車両についての最大時間のオーバラップは、to12として示されている。図5に示されるシミュレーションにおいて、同じ単一車線道路部分SLTA2における2つの車両についての最大時間のオーバラップは、to21として示されており、これは、負である。これは、図5のシミュレーションでは、単一車両エリアSLTA1、SLTA2、SP、TPのうちの何れにおいても2つの車両についての時間のオーバラップが存在しないことを示している。それゆえ、図5のシミュレーションは、最大時間のオーバラップto12、to21のうちの最小のものto21を示している。
したがって、図5の開始時点のセットが、車両を制御するために選択される(S5)。本方法は、速度プロファイル、及び開始時点の選択されたセットに従って車両を制御すること(S6)を更に含む。
本発明の更なる実施形態が、図6~図8を参照して説明される。図2~図5を参照して説明された実施形態と類似して、更なる実施形態の一例は、経路の道路に沿って、ミッションにおいて繰り返しサイクルを実行する、図1に示されたような第1の車両V1及び第2の車両V2を含む。サイクルは、道路上を、開始位置SPの形態の起動位置から、転回位置TPの形態の別の起動位置まで走行し、同じ道路に沿って開始位置に戻るように走行することを含む。開始位置SPは、積載位置であり、転回位置TPは、荷降ろし位置である。図2~図5を参照して説明された実施形態との更なる類似点は、一度に1つの車両のみが開始位置SPにおいて積載することができるとともに、一度に1つの車両のみが転回位置TPにおいて荷降ろしすることができるということを含む。さらに、道路は、開始位置SPと転回位置TPとの間に、複数の単一車線部分SLTA1、..、SLTAmを有する。
図6~図8を参照すると、車両を制御する方法の上記実施形態が説明される。本方法は、車両の速度プロファイルを決定すること(S1)を含む。本方法は、車両の実際の位置を求めること(S11)を更に含む。実際の位置及び速度プロファイルに基づいて、転回位置TPへの車両の推定到着時点ta1、ta2が求められる(S12)。
本方法は、推定到着時点に応じて、転回位置TPから、車両の異なる起動時点tr11、tr21のセットを作成すること(S2)を更に含む。それにより、起動位置TPにおける停留期間SD11、SD21のセットが作成される。停留期間SD11、SD21は、転回位置TPに到着した際の、車両から荷降ろしするためのそれぞれの期間UD1、UD2を含む。停留期間SD11、SD21は、車両のそれぞれの待機期間WD11、WD21を更に含む。より具体的には、停留期間SD11、SD21は、この例では、荷降ろし期間UD1、UD2、及び後続の待機期間WD11、WD21によって形成される。停留期間SD11、SD21は、それぞれの到着時点ta1、ta2から、それぞれの起動時点tr11、tr21まで及ぶ。本方法は、積載位置SPにおいて実行することもできる。それにより、停留期間SD11、SD21は、積載期間、及び後続の待機期間WD11、WD21によって形成することができる。
その後、速度プロファイル、及び起動時点tr11、tr21の作成されたセットを用いて、サイクルを通じて車両移動がシミュレートされる(S3)。それにより、車両移動は、1回のサイクルにわたってシミュレートされる。他の実施形態においては、車両移動は、2回以上のサイクルにわたってシミュレートすることができる。結果は、図7に示されている。
同様に図8に対して参照がなされる。起動時点のセットを作成するステップ(S2)、及び車両移動をシミュレートするステップ(S3)が、所定の数xの回数繰り返される(S4)。各繰り返しにおいて、起動時点の作成されたセットは、以前に作成された起動時点のセットのうちの何れとも異なる。この提示を簡略化するために、図8を通して1回の繰り返しのみが示されている。
この実施形態においては、起動時点のセットを作成するステップを繰り返すことは、1つ以上の所定の時間間隔Δtだけ起動時点のうちの1つ以上を変化させることを含む。
図7及び図8の例において、図7に示される起動時点tr11、tr21の第1のセットにおける第2の車両V2の起動時点tr21は、図8に示される起動時点tr12、tr22の第2のセットにおける第2の車両V2の起動時点tr22と同じである。しかしながら、図8に示される起動時点tr12、tr22の第2のセットにおける第1の車両V1の起動時点tr12は、図7に示される起動時点tr11、tr21の第1のセットにおける第1の車両V1の起動時点tr11と比較して、時間間隔Δtだけ変化、より具体的には遅延している。
車両移動のシミュレーションS3が所定の数xの回数繰り返されると(S4)、繰り返しによって作成された起動時点のセットから、起動時点tr12、tr22のセット、この例では、図8に示される起動時点のセットが選択される(S5)。起動時点のセットは、車両V1、V2を制御するために選択される。選択される起動時点のセットは、単一車両エリアSLTA1、SLTA2、SP、TPのうちの何れにおいても車両についての時間のオーバラップが存在しないことをシミュレーションS3が示す起動時点のセットである。したがって、図8の起動時点のセットが、車両を制御するために選択される(S5)。本方法は、速度プロファイル、及び起動時点の選択されたセットに従って車両を制御すること(S6)を更に含む。
より一般的には、選択される起動時点のセットは、単一車両エリアSLTA1、SLTA2、SP、TPのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップ(好ましくは負)が存在することをシミュレーションS3が示す起動時点のセットである。
好ましくは、停留期間又は待機期間は最小化される。例えば、単一車両エリアのうちの何れにおいても車両についての時間のオーバラップが存在しないことを2つ以上の起動時点のセットのシミュレーションS3の全てが示す場合、選択される起動時点のセットは、最小停留期間を示すセットとすることができる。例えば、選択される起動時点のセットは、停留期間が最小になるようにセットとすることができる。
本発明は、上述のまた図面に示す実施形態に限定されないことが理解されたい。むしろ、添付の特許請求の範囲の適用範囲内で、多くの変更及び修正を行うことができることを当業者は理解するであろう。
Claims (26)
- 少なくとも1つの単一車両エリア(SLTA1、..、SLTAm、SP、TP)を有する経路に沿った走行のサイクルを繰り返す複数の車両を制御する方法であって、
前記車両の速度プロファイルを決定することと、
前記サイクルの起動位置(SP、TP)から、前記車両の異なる起動時点(t11、t21、tr11、tr21)のセットを作成することと、
前記速度プロファイル、及び前記起動時点(t11、t21、tr11、tr21)の作成されたセットを用いて、前記サイクルを通じて車両移動をシミュレートすることと、
繰り返し間で異なる前記起動時点のセットを作成するステップ、及び前記車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことと、
前記車両を制御するために、前記起動時点のセットを作成するステップの前記繰り返しによって作成された前記起動時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップ(to21)が存在することをシミュレーションが示す起動時点(t12、t22、tr12、tr22)のセットを選択することと、
前記速度プロファイル、及び前記起動時点の選択されたセットに従って前記車両を制御することと、
を特徴とする、方法。 - 前記経路の少なくとも一部は、道路上にあり、該道路上で前記車両は双方向において移動するとともに、該道路は、単一車線を有する少なくとも1つの部分(SLTA1、..、SLTAm)を有し、前記少なくとも1つの単一車両エリアのうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つの単一車線の道路部分によって形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記決定された速度プロファイルは、前記車両同士について同じであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記車両移動をシミュレートするステップは、少なくとも2回のサイクルにわたって車両移動をシミュレートすることを含むことを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の方法。
- 前記車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、各シミュレーションから、同じ単一車両エリア(SLTA1、..、SLTAm、SP、TP)における2つの車両についての最大時間のオーバラップ(to12、to21)を求めることを含むことを特徴とする、請求項1~4の何れか1項に記載の方法。
- 前記車両を制御するために、最大時間のオーバラップ(to12、to21)のうちの最小のもの(to21)を示している前記シミュレーションの前記起動時点のセットを選択することを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、前記少なくとも1つの単一車両エリア(SLTA1、..、SLTAm、SP、TP)のうちの何れにおいても車両についての正の時間のオーバラップ(to11、to12、to13)が存在しないことを前記シミュレーションが示す前記起動時点(t12、t22)のセットを選択することを含むことを特徴とする、請求項1~6の何れか1項に記載の方法。
- 前記車両を制御するために起動時点のセットを選択することは、各シミュレーションについて、前記少なくとも1つの単一車両エリア(SLTA1、..、SLTAm、SP、TP)のうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔(tg21)を求めることも含むことを特徴とする、請求項1~7の何れか1項に記載の方法。
- 前記車両を制御するために、前記少なくとも1つの単一車両エリア(SLTA1、..、SLTAm、SP、TP)のうちの何れか1つを通る2つの車両の移動間の最短時間間隔のうちの最大のもの(tg21)を示している前記シミュレーションの前記起動時点のセットを選択することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記起動時点のセットは、ランダムに作成されることを特徴とする、請求項1~9の何れか1項に記載の方法。
- 前記起動時点のセットを作成するステップを繰り返すことは、1つ以上の所定の時間間隔(Δt)だけ前記起動時点のうちの1つ以上を変化させることを含むことを特徴とする、請求項1~10の何れか1項に記載の方法。
- 前記起動時点のうちの1つ以上は、該組み合わせにおいて前記1つ以上の所定の時間間隔(Δt)だけセット間で異なる、前記起動時点の全ての可能な組み合わせを作成することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記経路は、2つの終端位置(LP、TP)間に延在し、前記起動位置は、該終端位置のうちの1つであることを特徴とする、請求項1~12の何れか1項に記載の方法。
- 前記起動位置(SP、TP)への前記車両の推定到着時点(ta1、ta2)を求めることを特徴とする、請求項1~13の何れか1項に記載の方法。
- 異なる起動時点(tr11、tr21)のセットは、前記到着時点に応じて作成されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記車両の前記推定到着時点(ta1、ta2)は、少なくとも部分的に前記速度プロファイルに基づいて求められることを特徴とする、請求項14又は15に記載の方法。
- 前記車両の前記推定到着時点(ta1、ta2)は、少なくとも部分的に前記実際の位置に基づいて求められ、これにより、前記車両の実際の位置を求めることを特徴とする、請求項14~16の何れか1項に記載の方法。
- 前記起動時点(tr11、tr21)のセットは、前記起動位置(SP、TP)における停留期間(SD11、SD21)のセットを作成することによって、作成されることを特徴とする、請求項1~17の何れか1項に記載の方法。
- 前記起動時点(tr12、tr22)の選択されたセットは、前記停留期間を最小化することを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 前記終端位置は、それぞれ、積載位置(SP)、及び荷降ろし位置(TP)であることを特徴とする、請求項1~19の何れか1項に記載の方法。
- 前記停留期間(SD11、SD21)は、前記終端位置(LP、TP)のうちの1つに到着した際の、前記車両に積載するか又は該車両から荷降ろしするためのそれぞれの期間(UD1、UD2)、及び該車両のそれぞれの待機期間(WD11、WD21)を含むことを特徴とする、請求項18、19又は20の何れか1項に記載の方法。
- 前記停留期間(SD11、SD21)は、それぞれの前記積載期間又は前記荷降ろし期間(UD1、UD2)よりも短くないことを特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 前記サイクルの起動位置から、前記車両の異なる起動時点のセットを作成することは、該サイクルの開始位置(SP)から、該車両の異なる開始時点(t11、t21)のセットを作成することと、
前記サイクルを通じて車両移動をシミュレートすることは、前記速度プロファイル、及び前記開始時点(t11、t21)の作成されたセットを用いて、該サイクルを通した車両移動をシミュレートすることと、
前記起動時点のセットを作成するステップ、及び前記車両移動をシミュレートするステップを繰り返すことは、繰り返し間で異なる前記開始時点のセットを作成するステップ、及び前記車両移動をシミュレートするステップを、複数回繰り返すことと、
前記車両を制御するために、前記起動時点のセットを選択することは、該車両を制御するために、前記開始時点のセットを作成するステップの前記繰り返しによって作成された前記開始時点のセットから、少なくとも1つの単一車両エリアのうちの何れかにおいて車両についての最小時間のオーバラップ(to21)が存在することを前記シミュレーションが示す開始時点(t12、t22)のセットを選択することと、を含み、
前記速度プロファイル、及び前記起動時点の選択されたセットに従って前記車両を制御することは、該速度プロファイル、及び前記開始時点の選択されたセットに従って該車両を制御することを含むことと、
を特徴とする、請求項1~22の何れか1項に記載の方法。 - コンピュータ、又はコンピュータのグループ上で実行されると、請求項1~23の何れか1項のステップを実行するプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム。
- コンピュータ、又はコンピュータのグループ上で実行されると、請求項1~23の何れか1項のステップを実行するプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラムを搭載しているコンピュータ可読媒体。
- 請求項1~23の何れか1項による方法のステップを実行するように構成された制御ユニット、又は制御ユニットのグループ。
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