JP2023049367A - 運搬車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素と酸素との反応により生成された水を活用すること。【解決手段】運搬車両は、ダンプボディと、ダンプボディを支持する車体と、車体を支持する走行装置と、水素と酸素とを反応させて走行装置を駆動するための動力を発生する動力装置と、動力装置において生成された水を貯める貯水タンクと、貯水タンクに貯められた水を噴射して、車体の周囲の少なくとも一部に散水する散水装置と、を備える。【選択図】図3
Description
本開示は、運搬車両に関する。
特許文献1に開示されているような燃料電池車両が知られている。
燃料電池において、水素と酸素との電気化学反応により、主生成物として車両駆動用の電力と副生成物として水が生成される。水素と酸素との電気化学反応により生成された水を有効活用できる技術が要望される。
本開示は、水素と酸素との反応により生成された水を活用することを目的とする。
本開示に従えば、ダンプボディと、ダンプボディを支持する車体と、車体を支持する走行装置と、水素と酸素とを反応させて走行装置を駆動するための動力を発生する動力装置と、動力装置において生成された水を貯める貯水タンクと、貯水タンクに貯められた水を噴射して、車体の周囲の少なくとも一部に散水する散水装置と、を備える、運搬車両が提供される。
本開示によれば、水素と酸素との反応により生成された水が作業現場の散水に活用される。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
[作業現場]
図1は、実施形態に係る運搬車両2の作業現場1を模式的に示す図である。作業現場1として、鉱山又は採石場が例示される。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。作業現場1において、複数の運搬車両2が稼働する。
図1は、実施形態に係る運搬車両2の作業現場1を模式的に示す図である。作業現場1として、鉱山又は採石場が例示される。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。作業現場1において、複数の運搬車両2が稼働する。
運搬車両2は、作業現場1を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。運搬車両2に運搬される積荷として、作業現場1において掘削された掘削物が例示される。
運搬車両2は、運転者による運転操作によらずに無人で稼働する無人ダンプトラックでもよいし、運転者による運転操作に基づいて稼働する有人ダンプトラックでもよい。実施形態において、運搬車両2は、有人ダンプトラックであることとする。
実施形態において、作業現場1は、鉱山である。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。
作業現場1に走行エリア4が設定される。走行エリア4とは、運搬車両2が走行可能なエリアをいう。走行エリア4は、積込場5、排土場6、駐機場7、給油場8、走行路9、及び交差点10を含む。
積込場5とは、運搬車両2に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアをいう。積込場5において、積込機11が稼働する。積込機11として、油圧ショベルが例示される。
排土場6とは、運搬車両2から積荷が排出される排土作業が実施されるエリアをいう。排土場6に、破砕機12が設けられる。
駐機場7とは、運搬車両2が駐機されるエリアをいう。
給油場8とは、運搬車両2が給油されるエリアをいう。
走行路9とは、積込場5、排土場6、駐機場7、及び給油場8の少なくとも一つに向かう運搬車両2が走行するエリアをいう。走行路9は、少なくとも積込場5と排土場6とを繋ぐように設けられる。実施形態において、走行路9は、積込場5、排土場6、駐機場7、及び給油場8のそれぞれに繋がる。
交差点10とは、複数の走行路9が交わるエリア又は1つの走行路9が複数の走行路9に分岐するエリアをいう。
[管理システム]
図2は、実施形態に係る作業現場1の管理システム13を模式的に示す図である。
図2は、実施形態に係る作業現場1の管理システム13を模式的に示す図である。
管理システム13は、管理装置14と、通信システム15とを備える。管理装置14は、作業現場1の管制施設16に設置される。管理装置14は、コンピュータシステムを含む。運搬車両2は、制御装置3を有する。制御装置3は、コンピュータシステムを含む。通信システム15は、管理装置14に接続される無線通信機15Aと、制御装置3に接続される無線通信機15Bを含む。管理装置14と運搬車両2の制御装置3とは、通信システム15を介して無線通信する。
[運搬車両]
図3は、実施形態に係る運搬車両2を模式的に示す斜視図である。図2及び図3に示すように、運搬車両2は、ベッセル21と、車体22と、走行装置23と、動力装置24と、貯水タンク25と、散水スプレー26と、無線通信機15Bと、制御装置3とを備える。
図3は、実施形態に係る運搬車両2を模式的に示す斜視図である。図2及び図3に示すように、運搬車両2は、ベッセル21と、車体22と、走行装置23と、動力装置24と、貯水タンク25と、散水スプレー26と、無線通信機15Bと、制御装置3とを備える。
ベッセル(ダンプボディ)21は、積荷が積載される部材である。ベッセル21の少なくとも一部は、車体22よりも上方に配置される。ベッセル21は、ダンプ動作及び下げ動作する。ダンプ動作及び下げ動作により、ベッセル21は、ダンプ姿勢及び積載姿勢に調整される。ダンプ姿勢とは、ベッセル21が上昇している姿勢をいう。積載姿勢とは、ベッセル21が下降している姿勢をいう。
ダンプ動作とは、ベッセル21を車体22から離隔させてダンプ方向に傾斜させる動作をいう。ダンプ方向は、車体22の後方である。実施形態において、ダンプ動作は、ベッセル21の前端部を上昇させて、ベッセル21を後方に傾斜させることを含む。ダンプ動作により、ベッセル21の積載面は、後方に向かって下方に傾斜する。
下げ動作とは、ベッセル21を車体22に接近させる動作をいう。実施形態において、下げ動作は、ベッセル21の前端部を下降させることを含む。
排土作業を実施する場合、ベッセル21は、積載姿勢からダンプ姿勢に変化するように、ダンプ動作する。ベッセル21に積荷が積載されている場合、積荷は、ダンプ動作により、ベッセル21の後端部から後方に排出される。積込作業が実施される場合、ベッセル21は、積載姿勢に調整される。
車体22は、車体フレームを含む。車体22は、ベッセル21を支持する。車体22は、走行装置23に支持される。動力装置24、貯水タンク25、散水スプレー26、無線通信機15B、及び制御装置3のそれぞれは、車体22に搭載される。
走行装置23は、車体22を支持する。走行装置23は、運搬車両2を走行させる。走行装置23は、運搬車両2を前進又は後進させる。走行装置23の少なくとも一部は、車体22よりも下方に配置される。走行装置23は、車輪27と、タイヤ28とを有する。
タイヤ28は、車輪27に装着される。車輪27は、前輪27Fと、後輪27Rとを含む。タイヤ28は、前輪27Fに装着される前タイヤ28Fと、後輪27Rに装着される後タイヤ28Rとを含む。前輪27Fは、操舵輪である。後輪27Rは、駆動輪である。
動力装置24は、水素と酸素とを反応させて走行装置23を駆動するための動力を発生する。走行装置23を駆動することは、駆動輪である後輪27Rを回転させることを含む。
実施形態において、動力装置24は、水素と酸素とを電気化学反応させて電力を発生する燃料電池29と、燃料電池29において生成された水蒸気を凝縮する復水器30と、燃料電池29が発生した電力に基づいて走行装置23を駆動するための動力を発生する走行駆動モータ31とを有する。車体22の前部に外気導入口32が設けられる。動力装置24の燃料電池29は、外気導入口32から導入された空気に含まれる酸素により電力を発生する。
貯水タンク25は、動力装置24において生成された水を貯める。燃料電池29において、水素と酸素とが電気化学反応することにより、水蒸気が生成され、復水器30において、燃料電池29において生成された水蒸気が凝縮されて水が生成される。復水器30において生成された水が貯水タンク25に貯められる。
散水スプレー26は、貯水タンク25に貯められた水を噴射して、車体22の周囲の少なくとも一部に散水する散水装置である。散水スプレー26は、車体22の前部に配置される。散水スプレー26は、車体22の進行方向の前方に散水する。
実施形態において、散水スプレー26は、少なくとも3つ設けられる。3つの散水スプレー26は、車体22の車幅方向に間隔をあけて配置される散水スプレー26Cと散水スプレー26Lと散水スプレー26Rとを含む。散水スプレー26Cは、車体22の車幅方向の中央部に配置される。散水スプレー26Lは、散水スプレー26Cよりも左側に配置される。散水スプレー26Rは、散水スプレー26Cよりも右側に配置される。なお、散水スプレー26の個数は、本実施形態の3つに限定されない。散水スプレー26は、1つまたは2つでもよく、4つ以上でもよい。また、散水スプレー26を配置する位置も特に限定されず、車体22の種々の位置に設置することができる。
車体22の車幅方向において、散水スプレー26Cと外気導入口32の少なくとも一部の位置とは同じである。散水スプレー26Cは、外気導入口32の前方に散水する。
車体22の車幅方向において、散水スプレー26Lと左側の前輪27Fの少なくとも一部の位置とは同じである。散水スプレー26Lは、左側の前輪27Fの前方に散水する。
車体22の車幅方向において、散水スプレー26Rと右側の前輪27Fの少なくとも一部の位置とは同じである。散水スプレー26Rは、右側の前輪27Fの前方に散水する。
散水スプレー26は、運搬車両2の前進において、走行装置23の前方に散水する。散水スプレー26Lは、左側の前輪27Fの前方に散水し、散水スプレー26Rは、右側の前輪27Fの前方に散水する。これにより、走行装置23の前方の路面が濡れるので、運搬車両2が走行した場合、粉塵又は砂埃が拡散することが抑制される。
また、燃料電池29は、水素と酸素とがイオン伝導する電解質膜を有する。電解質膜には適度な湿度が必要と言われている。散水スプレー26Cは、外気導入口32の前方に散水する。これにより、高湿度の空気が外気導入口32から燃料電池29に供給される。また、燃料電池29において加湿器を簡略又は省略できる。
図4は、実施形態に係る運搬車両2を示す構成図である。運搬車両2は、モニタ54と、入力部55と、アクセルブレーキペダル56と、シフトレバー57と、リフトレバー58と、エネルギー供給系17と、車両駆動系18と、散水系19と、制御装置3とを備える。
モニタ54、入力部55、アクセルブレーキペダル56、シフトレバー57、及びリフトレバー58のそれぞれは、運搬車両2の運転室に配置される。モニタ54は、表示データを表示する。入力部55は、運転者に操作されることにより入力信号を生成する。アクセルブレーキペダル56が運転者に操作されることにより、走行装置23が加速又は減速する。シフトレバー57が運転者に操作されることにより、走行装置23の速度段が変更されたり、走行装置23の前進と後進とが切り換えられたりする。リフトレバー58が運転者に操作されることにより、ベッセル21がダンプ動作又は下げ動作する。
エネルギー供給系17は、水素タンク33と、水素供給装置34と、燃料電池29と、バッテリ35と、電圧変換装置36と、復水器30とを有する。水素供給装置34は、水素タンク33の水素を燃料電池29に供給する。燃料電池29には、外気導入口32から空気が供給される。燃料電池29は、水素と酸素とを電気化学反応させて電力を発生する。バッテリ35は、燃料電池29において発生した電力を蓄える。電圧変換装置36は、燃料電池29又はバッテリ35の電圧を昇圧する。復水器30は、燃料電池29において生成された水蒸気を凝縮して水を生成する。
車両駆動系18は、インバータ37と、ポンプ駆動モータ38と、油圧ポンプ39と、制御弁40と、ホイストシリンダ41と、インバータ42と、走行駆動モータ31と、減速機構43と、車輪27とを有する。インバータ37は、電圧変換装置36からの直流電流を三相交流電流に変換してポンプ駆動モータ38に供給する。ポンプ駆動モータ38は、油圧ポンプ39を駆動する。油圧ポンプ39から吐出された作動油は、制御弁40を介してホイストシリンダ41に供給される。作動油がホイストシリンダ41に供給されることにより、ホイストシリンダ41が作動する。ホイストシリンダ41は、ベッセル21をダンプ動作又は下げ動作させる。インバータ42は、電圧変換装置36からの直流電流を三相交流電流に変換して走行駆動モータ31に供給する。走行駆動モータ31が発生した回転力は、減速機構43を介して車輪27に伝達される。車輪27が回転することにより、走行装置23が走行する。
散水系19は、貯水タンク25と、散水スプレー26と、貯水タンク25に貯められた水を散水スプレー26に供給する散水ポンプ44と、貯水タンク25と散水ポンプ44とを接続する管45と、散水ポンプ44と散水スプレー26とを接続する管46とを備える。復水器30において生成された水は、貯水タンク25に貯められる。散水ポンプ44が駆動することにより、貯水タンク25に貯められている水が、管45、散水ポンプ44、及び管46を介して散水スプレー26に供給される。散水スプレー26は、貯水タンク25から供給された水を噴射する。
制御装置3は、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、散水制御部49と、自己車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、管制他車両情報記憶部52と、モニタ制御部53とを有する。エネルギー制御部47は、エネルギー供給系17を制御する。車両稼働制御部48は、車両駆動系18を制御する。散水制御部49は、散水系19を制御する。実施形態において、入力部55が運転者に操作されると、入力部55は、入力信号として散水指令信号を生成する。マニュアルモードにおいて、散水制御部49は、入力部55からの散水指令信号に基づいて、散水スプレー26から水が噴射されるように、制御指令を出力する。自己車両情報記憶部50は、自己車両情報記憶部50が搭載されている自己の運搬車両2(自己車両)に係る情報を記憶する。地形情報記憶部51は、作業現場の地形情報を記憶する。作業現場の地形情報は、例えば走行路9の路面の傾斜角(勾配)を含む。管制他車両情報記憶部52は、管理装置14から送信された情報を記憶する。また、管制他車両情報記憶部52は、他の運搬車両2(他車両)から送信された情報を記憶する。モニタ制御部53は、モニタ54を制御する。
[散水システム]
図5は、実施形態に係る散水システム59を示す機能ブロック図である。散水システム59は、管理装置14と、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、散水制御部49と、自己車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、管制他車両情報記憶部52と、モニタ制御部53と、散水判断用センサ60とを有する。
図5は、実施形態に係る散水システム59を示す機能ブロック図である。散水システム59は、管理装置14と、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、散水制御部49と、自己車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、管制他車両情報記憶部52と、モニタ制御部53と、散水判断用センサ60とを有する。
散水判断用センサ60は、位置センサ61と、水量センサ62と、ダストセンサ63と、傾斜角センサ64と、スリップセンサ65と、天候センサ66と、温度センサ67と、湿度センサ68とを含む。散水判断用センサ60の検出信号(散水判断用検出信号)は、自己車両情報記憶部50に記憶される。散水判断用センサ60の検出信号(散水判断用検出信号)は、散水スプレー26からの散水の要否の判断及び散水スプレー26からの散水量の制御に使用される。なお、散水判断用センサ60は、位置センサ61と、水量センサ62と、ダストセンサ63と、傾斜角センサ64と、スリップセンサ65と、天候センサ66と、温度センサ67と、湿度センサ68と、の全てを備えている必要はなく、散水システム59で実行する制御に必要なセンサを備えていればよい。
位置センサ61は、位置センサ61が搭載されている運搬車両2の位置を検出する。実施形態において、位置センサ61は、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用して運搬車両2の位置を検出する。位置センサ61は、GNSS受信機を含む。
水量センサ62は、貯水タンク25の水量を検出する。水量センサ62として、水位センサ又は重量センサが例示される。
ダストセンサ63は、作業現場1のダストを検出する。作業現場1のダストは、砂塵を含む。ダストセンサ63として、レーザセンサ(LIDAR:Light Detection and Ranging)又はレーダセンサ(RADAR:Radio Detection and Ranging)が例示される。なお、ダストセンサ63は、カメラを含んでもよい。
傾斜角センサ64は、作業現場1の路面の傾斜角を検出する。傾斜角センサ64は、運搬車両2の傾斜角を検出することによって、作業現場1の路面の傾斜角を検出する。傾斜角センサ64として、加速度センサ、ジャイロセンサ、又は慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)が例示される。
スリップセンサ65は、走行装置23の駆動輪である後輪27Rに装着された後タイヤ28Rのスリップ量を検出する。スリップセンサ65として、エンコーダ又はレゾルバが例示される。なお、スリップセンサ65が車両駆動系18に配置され、車両稼働制御部48の演算処理によりスリップ量が算出されてもよい。
天候センサ66は、作業現場1の天候を検出する。天候センサ66として、雨量計が例示される。
温度センサ67は、作業現場1の温度を検出する。実施形態において、温度センサ67は、作業現場1の路面の温度を検出する。なお、温度センサ67がエネルギー供給系17に配置され、エネルギー制御部47の演算処理により作業現場1の温度が算出されてもよい。
湿度センサ68は、作業現場1の湿度を検出する。なお、湿度センサ68がエネルギー供給系17に配置され、エネルギー制御部47の演算処理により作業現場1の温度が算出されてもよい。
散水制御部49は、散水スプレー26が作業現場1に設定された散水エリアに散水するように、散水系19に制御指令を出力する。散水エリアは、作業現場1の全体エリアを、正方形状ないし、長方形状ないし、円状ないし、正六角形状に細分化した区画エリアである。本実施形態では、散水エリアとしたが、範囲の情報を含まなくてもよい。つまり、散水エリアは、散水する対象の位置の情報を含む散水位置としてもよい。散水エリアに係る情報は、管理装置14から管制他車両情報記憶部52に送信される。管制他車両情報記憶部52は、管理装置14から送信された作業現場1の散水エリアに係る情報を記憶する。
散水制御部49は、位置センサ61の検出信号と管制他車両情報記憶部52に記憶されている散水エリアの位置とに基づいて、散水スプレー26が散水エリアに散水するように制御指令を出力する。
図6は、実施形態に係る散水エリアを模式的に示す図である。複数の散水エリアのそれぞれについて散水許容レベルが設定される。[散水許容レベル1]の散水エリアは、散水が常時許可される散水エリアである。[散水許容レベル1]の散水エリアとして、排水溝がある場所又は駐機場7が例示される。[散水許容レベル2]の散水エリアは、許容散水量が設定される散水エリアである。[散水許容レベル2]の散水エリアとして、所定の傾斜角以下の路面、通常の走行路9の路面、及びダスト(砂塵)の発生を抑制したい場所が例示される。実施形態においては、[散水許容レベル2]の散水エリアにおいて作業現場1の管理運用方針に合わせたエリア別の許容散水量が設定される。許容散水量は、例えば作業現場1に存在する燃料電池を搭載した運搬車両2の台数及び稼働率、季節や気候情報等を元に計画される。[散水許容レベル3]の散水エリアは、散水が許容されない散水エリアである。[散水許容レベル3]の散水エリアとして、急な傾斜角の路面、水分を含むと泥化する路面、鉄板敷設等によりスリップし易い路面、積込場5、排土場6、散水による自然環境への影響が厳しく制限されている場所が例示される。散水許容レベルは、作業現場1の状況に合わせて予め設定される。散水制御部49は、散水許容レベルに基づいて、散水スプレー26からの散水量を制御する。
以下の説明において、複数の散水エリアのそれぞれについて設定された散水許容レベルを適宜、散水量許容レベルマップ、と称する。
実施形態において、散水制御部49は、散水量許容レベルマップのみならず、既に散水された散水エリア及び散水量を示す散水実績情報と、散水判断用センサ60の検出信号とに基づいて、散水スプレー26からの散水量を制御する。
管理装置14から管制他車両情報記憶部52に散水量許容レベルマップが送信される。管制他車両情報記憶部52には、管理装置14から送信された散水量許容レベルマップのみならず、他の運搬車両2が既に散水した散水エリア及び散水量を示す散水実績情報が記憶される。散水実績情報は、他の運搬車両2から自己の運搬車両2に送信されてもよいし、管理装置14を介して他の運搬車両2から自己の運搬車両2に送信されてもよい。
図5に示すように、散水制御部49は、情報統合部71と、寄与度適用部72と、散水量許容レベルマップ修正部73と、散水許可信号生成部74と、散水装置駆動指令部75とを有する。
情報統合部71は、地形情報記憶部51に記憶されている作業現場1の地形情報と、管制他車両情報記憶部52に記憶されている散水量許容レベルマップと、管制他車両情報記憶部52に記憶されている他の運搬車両2の散水実績情報と、自己車両情報記憶部50に記憶されている散水判断用センサ60の検出信号を用いて、事前設定された演算規則を元に要求散水量を算出し、比較判断できる情報に統合する。演算規則の例としては、地形情報記憶部51に記憶されている作業現場1の地形情報又は傾斜角センサ64の検出信号に基づいて、路面の傾斜角が大きいと判断した場合、散水量を少なくし、路面の傾斜角が小さいと判断した場合、散水量を多くする。また、管制他車両情報記憶部52に記憶されている他の運搬車両2の散水実績情報に基づいて、他の運搬車両2が既に多量の散水を実施していると判断した場合、散水量を少なくし、他の運搬車両2が散水を実施していないと判断した場合、散水量を多くする。また、水量センサ62の検出信号に基づいて、貯水タンク25の水量が少ないと判断した場合、散水量を少なくし、貯水タンク25の水量が多いと判断した場合、散水量を多くする。また、ダストセンサ63の検出信号に基づいて、作業現場1のダストが少ないと判断した場合、散水量を少なくし、作業現場1のダストが多いと判断した場合、散水量を多くする。また、スリップセンサ65の検出信号に基づいて、後タイヤ28Rのスリップ量が大きいと判断した場合、散水量を少なくし、後タイヤ28Rのスリップ量が小さいと判断した場合、散水量を多くする。また、天候センサ66の検出信号に基づいて、雨天であると判断した場合、散水量を少なくし、晴天であると判断した場合、散水量を多くする。また、温度センサ67の検出信号に基づいて、路面の温度が低いと判断した場合、散水量を少なくし、路面の温度が高いと判断した場合、散水量を多くする。また、湿度センサ68の検出信号に基づいて、湿度が高いと判断した場合、散水量を少なくし、湿度が低いと判断した場合、散水量を多くする。
寄与度適用部72は、情報統合部71により統合された要求散水量に、散水スプレー26からの散水の要否及び散水スプレー26からの散水量に係る寄与度を適用する。寄与度の例として、作業現場1の安全に関係する情報、例えば傾斜角センサ64の検出信号やスリップセンサ65に基づく要求散水量の寄与度は高く設定される。また、管制他車両情報記憶部52に記憶されている他の運搬車両2の散水実績情報のデータ取得タイミングからの経過時間が長い場合、寄与度は低く、経過時間が短い場合、寄与度は高く設定される。寄与度が低い場合、情報統合部71で算出される要求散水量に対しての許容散水量の相関を弱くする。寄与度が高い場合、情報統合部71で算出される要求散水量に対しての許容散水量の相関を強くする。
散水量許容レベルマップ修正部73は、寄与度適用部72により適用された寄与度に基づいて、散水量許容レベルマップを修正する。例えば、散水量許容レベルマップ修正部73は、多量の散水が必要な[散水許容レベル2]の散水エリアの許容散水量を増加させたり、散水が不要な[散水許容レベル2]の散水エリアの許容散水量を減少又はゼロにさせたりする。
散水許可信号生成部74は、地形情報記憶部51の地形情報と、位置センサ61と、車両稼働制御部48の車速情報から車両通過予測位置を推定し、修正後の散水量許容レベルマップや、管制他車両情報記憶部52からの散水量許容レベルマップに基づいて、散水装置駆動指令部75への散水許可信号を生成する。
修正後の散水量許容レベルマップ及び累積散水量は、自己車両情報記憶部50に記憶される。モニタ制御部53は、修正後の散水量許容レベルマップをモニタ54に表示させる。自己車両情報記憶部50は、修正後の散水量許容レベルマップ及び累積散水量を管理装置14に送信する。
[散水システムの制御方法]
図7は、実施形態に係る散水システム59の制御方法を示すフローチャートである。散水許可信号生成部74は、地形情報記憶部51の情報と、位置センサ61と、運搬車両2の車速情報から、散水される位置である車両通過予測位置を算出する(ステップSA1)。
図7は、実施形態に係る散水システム59の制御方法を示すフローチャートである。散水許可信号生成部74は、地形情報記憶部51の情報と、位置センサ61と、運搬車両2の車速情報から、散水される位置である車両通過予測位置を算出する(ステップSA1)。
車両通過予測位置によって、散水量許容レベルマップ上の参照位置を決定する。走行により運搬車両2の位置と散水された水が撒かれる位置に差異が生じる可能性がある。地形情報記憶部51の情報と、位置センサ61と、運搬車両2の車速情報とから、散水される位置を精度よく算出することができる。なお、地形情報記憶部51の情報と、位置センサ61から、車両通過予測位置を算出してもよい。
管制他車両情報記憶部52は、管理装置14から散水量許容レベルマップを受信する(ステップSA2)。散水許可信号生成部74は、散水量許容レベルマップ修正部73からの修正後の散水量許容レベルマップおよび管制他車両情報記憶部52からの散水量許容レベルマップを受信する。
散水許可信号生成部74は、散水量許容レベルマップ修正部73からの修正後の散水量許容レベルマップや、管制他車両情報記憶部52からの散水量許容レベルマップを用いて車両通過予測位置が[散水許容レベル1]の散水エリアに存在するか否かを判定する(ステップSA3)。
ステップSA3において、車両通過予測位置が[散水許容レベル1]の散水エリアに存在すると判定した場合(ステップSA3:Yes)、散水許可信号生成部74は、水量センサ62に検出信号に基づいて、貯水タンク25に貯められている水の量を示す貯水タンク容量を算出する(ステップSA4)。
散水許可信号生成部74は、貯水タンク容量が閾値以上か否かを判定する(ステップSA5)。
ステップSA5において、貯水タンク容量が閾値以上であると判定した場合(ステップSA5:Yes)、散水許可信号生成部74は、散水許可信号を発信する。また、モニタ制御部53は、散水が許可されたことを示す表示データをモニタ54に表示させる(ステップSA6)。
散水許可信号生成部74は、累積散水量を算出する(ステップSA7)。
散水許可信号生成部74は、自己車両情報記憶部50からの情報、車両稼働制御部48からの車速の情報に基づいて、現在の車両位置を算出する(ステップSA8)。
散水許可信号生成部74は、地形情報記憶部51の地形情報と、位置センサ61より散水エリアの変更の有無を確認する(ステップSA9)。
ステップSA9において、散水エリアの変更が無いと判定した場合(ステップSA9:Yes)、ステップSA4の処理に戻る。
ステップSA3において、車両通過予測位置が[散水許容レベル1]の散水エリアに存在しないと判定した場合(ステップSA3:No)、散水許可信号生成部74は、車両通過予測位置が[散水許容レベル2]の散水エリアに存在するか否かを判定する(ステップSA10)。
ステップSA10において、車両通過予測位置が[散水許容レベル2]の散水エリアに存在すると判定した場合(ステップSA10:Yes)、散水許可信号生成部74は、水量センサ62に検出信号に基づいて、貯水タンク容量を算出する。貯水タンク容量の初期値は累積散水量の算出のためにラッチされる(ステップSA11)。
散水許可信号生成部74は、貯水タンク容量が閾値以上か否かを判定する(ステップSA12)。
ステップSA12において、貯水タンク容量が閾値以上であると判定した場合(ステップSA12:Yes)、散水許可信号生成部74は、累積散水量が許容散水量以下か否かを判定する(ステップSA13)。
ステップSA13において、累積散水量が許容散水量以下であると判定した場合(ステップSA13:Yes)、散水許可信号生成部74は、散水許可信号を発信する。また、モニタ制御部53は、散水が許可されたことを示す表示データをモニタ54に表示させる(ステップSA14)。
散水許可信号生成部74は、累積散水量を算出する(ステップSA15)。
散水許可信号生成部74は、自己車両情報記憶部50からの情報、車両稼働制御部48からの車速の情報に基づいて、現在の車両位置を算出する(ステップSA16)。
散水許可信号生成部74は、地形情報記憶部51の地形情報と、位置センサ61より散水エリアの変更の有無を確認する(ステップSA17)。
ステップSA17において、散水エリアの変更が無いと判定した場合(ステップSA17:Yes)、ステップSA11の処理に戻る。
ステップSA5において、貯水タンク容量が閾値以上でないと判定した場合(ステップSA5:No)、ステップSA10において、車両通過予測位置が[散水許容レベル2]の散水エリアに存在しないと判定した場合(ステップSA10:No)、ステップSA12において、貯水タンク容量が閾値以上でないと判定した場合(ステップSA12:No)、及びステップSA13において、累積散水量が許容散水量以下でないと判定した場合(ステップS13:No)、散水許可信号生成部74は、散水許可信号を停止する。また、モニタ制御部53は、散水が許可されないことを示す表示データをモニタ54に表示させる(ステップSA18)。
散水許可信号生成部74は、散水エリアの累積散水量を、自己車両情報記憶部50に送信する(ステップSA19)。
[散水システムの駆動方法]
図8は、実施形態に係る実施形態に係る散水システム59の駆動方法を示すフローチャートである。散水装置駆動指令部75は、散水許可信号生成部74が散水許可信号を送信しているか否かを判定する(ステップSB1)。
図8は、実施形態に係る実施形態に係る散水システム59の駆動方法を示すフローチャートである。散水装置駆動指令部75は、散水許可信号生成部74が散水許可信号を送信しているか否かを判定する(ステップSB1)。
ステップSB1において、散水許可信号を送信していると判定した場合(ステップSB1:Yes)、散水装置駆動指令部75は、散水指令モードがオートか否かを判定する(ステップSB2)。
ステップSB2において、散水指令モードがオートでないと判定した場合(ステップSB2:No)、散水装置駆動指令部75は、入力部55の散水指令スイッチがONであるか否かを判定する(ステップSB3)。
ステップSB2において、散水指令モードがオートであると判定した場合(ステップSB2:Yes)、又はステップSB3において散水指令スイッチがONであると判定した場合(ステップSB3:Yes)、散水装置駆動指令部75は、散水スプレー26の弁の開閉調整を実施する(ステップSB4)。
また、散水装置駆動指令部75は、散水ポンプ44を駆動し、また散水ポンプ44の容量を調整する(ステップSB5)、ステップSB1の処理に戻る。
ステップSB1において、散水許可信号を送信していないと判定した場合(ステップSB1:No)、又はステップSB3において散水指令スイッチがONでないと判定した場合(ステップSB3:No)、散水装置駆動指令部75は、散水ポンプ44を停止する(ステップSB6)。
また、散水装置駆動指令部75は、散水スプレー26の弁を閉じる(ステップSB7)。
散水スプレー26は、散水装置駆動指令部75の制御に基づいて、散水エリアに散水する。
なお、散水スプレー26は、散水許可信号生成部74からの散水許可信号に基づいて、オートモードで散水してもよい。散水スプレー26は、散水許可信号生成部74からの散水許可信号と入力部55からの入力信号に基づいて、マニュアルモードで散水してもよい。
[コンピュータシステム]
図9は、実施形態に係るコンピュータシステム1000を示すブロック図である。上述の管理装置14及び制御装置3のそれぞれは、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の管理装置14及び制御装置3のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
図9は、実施形態に係るコンピュータシステム1000を示すブロック図である。上述の管理装置14及び制御装置3のそれぞれは、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の管理装置14及び制御装置3のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、水素と酸素とを電気化学反応させて運搬車両2の走行装置23を駆動するための動力を発生することと、作業現場1の散水エリアを設定することと、散水エリアに散水されるように、水素と酸素との電気化学反応において生成された水を散水スプレー26から噴射することと、を実行することができる。
また、コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、運搬車両2の位置を検出することと、運搬車両2の位置と散水エリアの位置とに基づいて、水を散水スプレー26から噴射することと、を実行することができる。
また、コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、複数の散水エリアのそれぞれについて散水量の許容レベルを設定することと、許容レベルに基づいて、散水スプレー26からの散水量を制御することと、を実行することができる。
また、コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、既に散水された散水エリア及び散水量の少なくとも一方を示す散水実績情報と、散水判断用センサ60の検出信号とに基づいて、散水スプレー26からの散水量を制御すること、を実行することができる。
また、コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、運搬車両2に搭載されるモニタ54に、散水エリアを表示すること、を実行することができる。
また、コンピュータプログラム又はコンピュータシステム1000は、上述の実施形態に従って、運搬車両2に搭載される入力部55からの入力信号に基づいて水を散水スプレー26から噴射すること、を実行することができる。
[効果]
以上説明したように、実施形態によれば、運搬車両2は、ベッセル21と、ベッセル21を支持する車体22と、車体22を支持する走行装置23と、水素と酸素とを反応させて走行装置23を駆動するための動力を発生する動力装置24と、動力装置24において生成された水を貯める貯水タンク25と、貯水タンク25に貯められた水を噴射して、車体22の周囲の少なくとも一部に散水する散水スプレー26と、を備える。
以上説明したように、実施形態によれば、運搬車両2は、ベッセル21と、ベッセル21を支持する車体22と、車体22を支持する走行装置23と、水素と酸素とを反応させて走行装置23を駆動するための動力を発生する動力装置24と、動力装置24において生成された水を貯める貯水タンク25と、貯水タンク25に貯められた水を噴射して、車体22の周囲の少なくとも一部に散水する散水スプレー26と、を備える。
これにより、水素と酸素との電気化学反応により生成された水が作業現場1の散水に活用される。また、予め定められた作業現場1の散水エリアに散水することにより、作業現場1において粉塵又は砂埃が拡散することが抑制される。
散水スプレー26は、車体22の前部に配置される。散水スプレー26は、車体22の前方に散水する。
車体22の前部に外気導入口32が設けられ、動力装置24は、外気導入口32から導入された酸素により動力を発生する。外気導入口32の前方に散水されることにより、高湿度の空気が外気導入口32から燃料電池29に供給される。燃料電池29は、水素と酸素とがイオン伝導する電解質膜を有する。電解質膜には適度な湿度が必要と言われている。高湿度の空気が外気導入口32から燃料電池29に供給されるので、燃料電池29の発電効率の低下が抑制される。また、燃料電池29において加湿器を簡略又は省略できる。
散水スプレー26は、走行装置23の進行方向の前方に散水する。散水スプレー26Lは、左側の前輪27Fの前方に散水し、散水スプレー26Rは、右側の前輪27Fの前方に散水する。これにより、走行装置23の前方の路面が濡れるので、走行装置23が走行した場合、粉塵又は砂埃が拡散することが抑制される。
[その他の実施形態]
図10は、他の実施形態に係る運搬車両2を示す構成図である。上述の実施形態においては、運搬車両2の動力装置24が燃料電池29を含むこととした。図10に示すように、運搬車両2の動力装置24(エネルギー供給系17B)が水素エンジン81を含んでもよい。水素エンジン81は、水素と酸素とを燃焼反応させて動力を発生する。
図10は、他の実施形態に係る運搬車両2を示す構成図である。上述の実施形態においては、運搬車両2の動力装置24が燃料電池29を含むこととした。図10に示すように、運搬車両2の動力装置24(エネルギー供給系17B)が水素エンジン81を含んでもよい。水素エンジン81は、水素と酸素とを燃焼反応させて動力を発生する。
水素エンジン81は、シリンダブロックと、ピストンとを有する。シリンダブロックとピストンとにより規定される燃焼室に水素と酸素を含む空気とが供給される。水素は、水素タンク33に収容され、水素供給装置34により水素エンジン81に供給される。空気は、外気導入口32から水素エンジン81に供給される。
水素エンジン81において生成された水蒸気は、復水器30により凝縮される。復水器30において生成された水が貯水タンク25に貯められる。
図10に示すエネルギー供給系17Bは、水素エンジン81が発生した動力に基づいて電力を発生する発電機83を有する。発電機83は、界磁調整装置82に接続される。発電機83が発生した電力は、整流器84を介して車両駆動系18Bに供給される。上述の実施形態と同様、車両駆動系18Bは、インバータ42と、走行駆動モータ31と、減速機構43と、車輪27とを有する。走行駆動モータ31は、発電機83が発生した電力に基づいて動力を発生する。
図11は、他の実施形態に係る運搬車両2を示す構成図である。図10に示した例と同様、エネルギー供給系17Cは、水素エンジン81を含む。車両駆動系18Cは、動力分配機構85と、動力伝達機構86とを有する。動力分配機構85は、水素エンジン81に接続される。水素エンジン81が発生した動力は、油圧ポンプ39と動力伝達機構86とに分配される。動力伝達機構86に分配された動力は、減速機構43を介して車輪27に伝達される。図11に示すように、エネルギー供給系17Cは、発電機を有しなくてもよい。
図12は、他の実施形態に係る運搬車両2を模式的に示す図である。図12に示すように、散水スプレー26は、車体22の後部に設けられてもよい。動力装置24及び貯水タンク25が車体22の前部に配置されている場合、貯水タンク25とは異なる位置に散水タンク87が配置されてもよい。散水タンク87は、車体22において貯水タンク25よりも後方に配置される。
図12に示す例において、運搬車両2は、貯水タンク25に貯められた水を散水タンク87に供給する第1散水ポンプ88と、散水タンク87に貯められた水を散水スプレー26に供給する第2散水ポンプ89とを備える。貯水タンク25と第1散水ポンプ88とは、管90Aを介して接続される。第1散水ポンプ88と散水タンク87とは、管90Bを介して接続される。散水タンク87と第2散水ポンプ89とは、管91Aを介して接続される。第2散水ポンプ89と散水スプレー26とは、管91Bを介して接続される。散水スプレー26は、貯水タンク25から散水タンク87に供給された水を散水する。
また、散水タンク87に受水口87Aが接続されてもよい。受水口87Aには、車体22の外部から水が供給される。散水タンク87の水量が少ない場合、受水口87Aを介して散水タンク87に水が補充されてもよい。同様に、車体22の外部から水が供給される受水口25Aが貯水タンク25に接続されてもよい。
また、車体22の車幅方向において、散水スプレー26Lと駆動輪である後輪27Rの少なくとも一部の位置とは同じである。散水スプレー26Lは、左側の後輪27Rの前方に散水してもよい。また、車体22の車幅方向において、散水スプレー26Rと駆動輪である後輪27Rの少なくとも一部の位置とは同じである。散水スプレー26Lは、右側の後輪27Rの前方に散水してもよい。
また、散水スプレー26は、車体22の転回時に、操舵入力装置または走行装置23の左右輪回転数情報を元に、散水スプレー26の散水方向と運搬車両2の前方方向の成す角度を適時変更するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、散水装置は、散水スプレー26であることとした。他の実施形態においては、散水装置は、散水機能を備える他の装置でもよい。
1…作業現場、2…運搬車両、3…制御装置、4…走行エリア、5…積込場、6…排土場、7…駐機場、8…給油場、9…走行路、10…交差点、11…積込機、12…破砕機、13…管理システム、14…管理装置、15…通信システム、15A…無線通信機、15B…無線通信機、16…管制施設、17…エネルギー供給系、17B…エネルギー供給系、17C…エネルギー供給系、18…車両駆動系、18B…車両駆動系、18C…車両駆動系、19…散水系、21…ベッセル、22…車体、23…走行装置、24…動力装置、25…貯水タンク、25A…受水口、26…散水スプレー、26C…散水スプレー、26L…散水スプレー、26R…散水スプレー、27…車輪、27F…前輪、27R…後輪、28…タイヤ、28F…前タイヤ、28R…後タイヤ、29…燃料電池、30…復水器、31…走行駆動モータ、32…外気導入口、33…水素タンク、34…水素供給装置、35…バッテリ、36…電圧変換装置、37…インバータ、38…ポンプ駆動モータ、39…油圧ポンプ、40…制御弁、41…ホイストシリンダ、42…インバータ、43…減速機構、44…散水ポンプ、45…管、46…管、47…エネルギー制御部、48…車両稼働制御部、49…散水制御部、50…自己車両情報記憶部、51…地形情報記憶部、52…管制他車両情報記憶部、53…モニタ制御部、54…モニタ、55…入力部、56…アクセルブレーキペダル、57…シフトレバー、58…リフトレバー、59…散水システム、60…散水判断用センサ、61…位置センサ、62…水量センサ、63…ダストセンサ、64…傾斜角センサ、65…スリップセンサ、66…天候センサ、67…温度センサ、68…湿度センサ、71…情報統合部、72…寄与度適用部、73…散水量許容レベルマップ修正部、74…散水許可信号生成部、75…散水装置駆動指令部、81…水素エンジン、82…界磁調整装置、83…発電機、84…整流器、85…動力分配機構、86…動力伝達機構、87…散水タンク、87A…受水口、88…第1散水ポンプ、89…第2散水ポンプ、90A…管、90B…管、91A…管、91B…管、1000…コンピュータシステム、1001…プロセッサ、1002…メインメモリ、1003…ストレージ、1004…インターフェース。
Claims (18)
- ダンプボディと、
前記ダンプボディを支持する車体と、
前記車体を支持する走行装置と、
水素と酸素とを反応させて前記走行装置を駆動するための動力を発生する動力装置と、
前記動力装置において生成された水を貯める貯水タンクと、
前記貯水タンクに貯められた水を噴射して、前記車体の周囲の少なくとも一部に散水する散水装置と、を備える、
運搬車両。 - 前記散水装置は、前記車体の進行方向の前方に散水する、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記散水装置は、前記走行装置の進行方向の前方に散水する、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記走行装置は、駆動輪を有し、
前記散水装置は、前記駆動輪の前方に散水する、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記散水装置は、前記車体の前部に配置される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記車体の前部に外気導入口が設けられ、
前記動力装置は、前記外気導入口から導入された酸素により動力を発生する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記車体の車幅方向において、前記散水装置と前記外気導入口の少なくとも一部の位置とは同じである、
請求項6に記載の運搬車両。 - 前記散水装置は、前記走行装置の前進において、前記走行装置の前方に散水する、
請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記走行装置は、前輪及び後輪を有し、
前記散水装置は、前記前輪の前方に散水する、
請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記車体の車幅方向において、前記散水装置と前記前輪の少なくとも一部の位置とは同じである、
請求項9に記載の運搬車両。 - 前記ダンプボディは、後方に傾斜するようにダンプ動作する、
請求項2から請求項10のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記動力装置は、
水素と酸素とを電気化学反応させて電力を発生する燃料電池と、
前記燃料電池において生成された水蒸気を凝縮する復水器と、
前記燃料電池が発生した電力に基づいて前記動力を発生する走行駆動モータと、を有し、
前記復水器において生成された水が前記貯水タンクに貯められる、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記動力装置は、
水素と酸素とを燃焼反応させて前記動力を発生する水素エンジンと、
前記水素エンジンにおいて生成された水蒸気を凝縮する復水器と、を備え、
前記復水器において生成された水が前記貯水タンクに貯められる、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記動力装置は、
水素と酸素とを燃焼反応させる水素エンジンと、
前記水素エンジンが発生した動力に基づいて電力を発生する発電機と、
前記発電機が発生した電力に基づいて前記動力を発生する走行駆動モータと、
前記水素エンジンにおいて生成された水蒸気を凝縮する復水器と、を備え、
前記復水器において生成された水が前記貯水タンクに貯められる、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記貯水タンクに貯められた水を前記散水装置に供給する散水ポンプを備える、
請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記散水ポンプと前記散水装置とを接続する管を備える、
請求項15に記載の運搬車両。 - 前記貯水タンクとは異なる位置に配置される散水タンクと、
前記貯水タンクに貯められた水を前記散水タンクに供給する第1散水ポンプと、
前記散水タンクに貯められた水を前記散水装置に供給する第2散水ポンプを備え、
前記散水装置は、前記貯水タンクから前記散水タンクに供給された水を散水する、
請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記貯水タンク又は前記散水タンクに接続され、前記車体の外部から水が供給される受水口を備える、
請求項17に記載の運搬車両。
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