JP2024051194A - 車両管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】有人車両のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握しつつ、無人車両の生産遅延を抑制することができる車両管理システムを提供する。【解決手段】車両管理システム１は、無人車両２０及び有人車両９０を管制制御する管制局３０を備える。管制局３０の管制制御装置３１は、無人車両２０の位置と有人車両９０の位置に基づき、無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂと有人車両９０の領域６５が重なる領域干渉の発生を検知した場合、無人車両２０の速度を制限する指令を無人車両２０の走行制御装置２１に送信する。管制制御装置３１は、領域干渉の発生を予測した場合、領域干渉の影響による無人車両２０の生産遅延指標を推定し、生産遅延指標を含む警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、無人車両及び有人車両を管制制御する管制局を備えた車両管理システムに関する。

特許文献１は、鉱山等の作業現場で運用され、無人車両及び有人車両を管制制御する管制局を備えた車両管理システムを開示する。管制局は、無人車両及び有人車両と通信可能であり、管制制御装置を備える。

無人車両は、自律走行可能な車両（例えばダンプトラック）であって、無人車両（自車）の位置を計測する位置センサと、無人車両（自車）の走行を制御する走行制御装置とを備える。管制局の管制制御装置は、無人車両の位置センサで取得された無人車両の位置を受信し、無人車両の走行制御装置に指令を送信して、無人車両の走行を制御させる。これにより、無人車両を管制制御する。

有人車両は、オペレータの操作により無人車両の走行領域にて走行する車両（例えばドーザ、グレーダ、散水車、又はサービスカー）であって、有人車両（自車）の位置を計測する位置センサと、警報を出力可能な出力装置と、出力装置を制御する管理制御装置とを備える。管制局の管制制御装置は、有人車両の位置センサで取得された有人車両の位置を受信し、有人車両の管理制御装置に警報を出力する指令を送信して、有人車両の出力装置に警報を出力させる。これにより、有人車両を管制制御する。

管制局の管制制御装置は、無人車両の位置と有人車両の位置に基づき、無人車両の車体を包含する領域（走行可能領域）と有人車両の車体を包含する領域（停止トリガー領域）が重なる領域干渉の発生を検知又は予測する。管制制御装置は、領域干渉の発生を検知した場合、無人車両を停止する指令を無人車両の走行制御装置に送信する。これにより、無人車両を停止させて、安全性を高める。

管制制御装置は、領域干渉の発生を予測又は検知した場合、警報を出力する指令を有人車両の管理制御装置に送信して、有人車両の出力装置に警報を出力させる。具体的には、予測又は検知された領域干渉の状況や、領域干渉を回避する動作を促すメッセージを表示させる。そして、有人車両のオペレータが領域干渉（すなわち、無人車両の停止）を回避する動作を行えば、無人車両の生産遅延を抑制することが可能である。

特開２０２１－１６２９７６号公報

上述した通り、特許文献１に記載の技術では、予測又は検知された領域干渉の状況や、領域干渉を回避する動作を促すメッセージを表示することにより、領域干渉を回避する動作を有人車両のオペレータに促す。しかし、有人車両のオペレータは、領域干渉（すなわち、無人車両が停止してしまうこと）により無人車両がどの程度の生産遅延の影響を与えるのか分からないため、回避の必要性を把握できない。そのため、場合によっては、領域干渉を回避する動作を行わず、無人車両の生産遅延を抑制しない可能性がある。

本発明の目的は、有人車両のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握しつつ、無人車両の生産遅延を抑制することができる車両管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、自律走行可能な無人車両とオペレータの操作により前記無人車両の走行領域にて走行する有人車両とを管制制御する管制局を備えた車両管理システムであって、前記管制局は、前記無人車両に設けられた位置センサで取得された前記無人車両の位置情報と、前記有人車両に設けられた位置センサで取得された前記有人車両の位置情報とを受信し、前記無人車両に設けられた走行制御装置に前記無人車両の走行を制御する指令を送信し、前記有人車両に設けられた警報装置を制御する管理制御装置に指令を送信する管制制御装置を備え、前記管制制御装置は、前記無人車両の位置と前記有人車両の位置に基づき、前記無人車両の車体を包含する領域と前記有人車両の車体を包含する領域が重なる領域干渉の発生を検知した場合、前記無人車両の速度を制限する指令を前記無人車両の前記走行制御装置に送信し、前記無人車両の位置と前記有人車両の位置に基づき、前記領域干渉の発生を予測又は検知した場合、前記領域干渉の影響による前記無人車両の生産遅延指標を推定し、前記生産遅延指標を含む警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信する。

本発明によれば、有人車両のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握しつつ、無人車両の生産遅延を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における車両管理システムの構成を表す概略図である。 本発明の第１の実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における配車情報の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における管制情報の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における無人車両の領域の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における有人車両の領域の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における管制制御装置の領域干渉発生検知に係わる処理内容を表すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における管制制御装置の領域干渉発生検知の具体例を表すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における領域干渉発生検知時の警報画面を表す図である。 本発明の第１の実施形態における有人車両の領域移動範囲の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における無人車両の領域移動範囲の具体例を表す図である。 本発明の第１の実施形態における管制制御装置の領域干渉発生予測に係わる処理内容を表すフローチャートである。 図１２で示された有人車両推奨動作の取得処理の詳細を表すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における領域干渉発生予測時の警報画面を表す図である。 本発明の一変形例における実績データを構成する生産遅延指標の演算方法を説明するための図である。 本発明の一変形例における生産遅延指標の推定モデルの構築方法又は補正方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における管制制御装置の領域干渉発生予測に係わる処理内容を表すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。 本発明の第３の実施形態におけるレベルテーブルの具体例を表す図である。

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における車両管理システムの構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。なお、図２においては、便宜上、無人車両及び有人車両がそれぞれ１台ずつ示されているものの、２台以上存在してもよい。

本実施形態の車両管理システム１は、鉱山等の作業現場で運用されている。この車両管理システム１は、掘削作業及び積込作業を行う１台以上の積込機械１０と、作業現場の搬送路６０を走行して、積込機械１０から積み込まれた土砂等を搬送する１台以上の無人車両２０と、作業現場の搬送路６０（言い換えれば、無人車両２０の走行領域）を走行する１台以上の有人車両９０と、無人車両２０及び有人車両９０を管制制御する管制局３０とを備える。

無人車両２０、有人車両９０、及び管制局３０は、無線通信回線４０によって互いに通信可能に構成されている。具体的には、複数の無線基地局４１が作業現場に設置されており、無線基地局４１を介して無人車両２０、有人車両９０、及び管制局３０が互いに通信を行っている。

無人車両２０は、例えば管制局３０の指令に基づいて自律走行可能なダンプトラックである。無人車両２０は、走行制御装置２１、走行駆動装置２２、位置センサ２３、速度センサ２４、積載センサ２５、記憶装置２６、及び無線通信装置２７を備える。

無人車両２０の走行駆動装置２２は、走行制御装置２１の制御信号に応じて駆動し、無人車両２０を走行させる。走行駆動装置２２は、例えば無人車両２０の操舵角を変更するための操舵モータ、無人車両２０を走行させるための走行モータ、およびブレーキ等を備える。

無人車両２０の位置センサ２３は、無人車両２０（自車）の位置を計測し、計測した位置を走行制御装置２１に出力する。なお、位置センサ２３は、例えば、衛星からの信号を用いて位置を特定するＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＰＳと慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement）を組み合わせたもの、あるいは、地上の基地局からの電波を用いて位置を特定するものである。

無人車両２０の速度センサ２４は、無人車両２０（自車）の速度を計測し、計測した速度を走行制御装置２１に出力する。なお、速度センサ２４は、例えば、車輪の回転速度を検知するロータリーエンコーダ、無人車両２０の位置の変化量から速度を計測するＧＰＳ、慣性計測装置、あるいは、それらの組み合わせによる速度推定装置である。

無人車両２０の積載センサ２５は、無人車両２０（自車）に積載された積荷の重量（すなわち、積載量）を計測し、計測した積載量を走行制御装置２１に出力する。なお、積載センサ２５は、例えば、荷台の着座部分に備えられた重量センサ、あるいは、荷台を動作させるシリンダの圧力に基づいて重量を推定するものである。

無人車両２０の記憶装置２６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、データベース等が格納されている。また、記憶装置２６は、地図データを記憶する地図データ記憶部２６１を有する。

無人車両２０の無線通信装置２７は、走行制御装置２１と無線通信回線４０を接続するための無線機である。無人車両２０の走行制御装置２１は、無線通信装置２７などを介して管制局３０の管制制御装置３１との間で情報や指令の送受信を行う。

無人車両２０の走行制御装置２１は、例えば、演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されている。走行制御装置２１は、機能的構成として、情報管理部２１１及び自律走行制御部２１２を有する。

走行制御装置２１の情報管理部２１１は、位置センサ２３で取得された位置と、速度センサ２４で取得された速度と、積載センサ２５で取得された積載量とを管理するとともに、これらの情報を管制局３０の管制制御装置３１に送信する。

走行制御装置２１の自律走行制御部２１２は、上述した位置、速度、及び積載量と、管制局３０の管制制御装置３１から受信した指令（詳細には、無人車両２０の走行経路及び走行許可区間の情報）とに基づき、走行経路に追従しつつ走行許可区間から逸脱しないように無人車両２０を走行させるための制御信号（例えば加減速制御信号や操舵制御信号）を生成する。自律走行制御部２１２は、生成した制御信号を走行駆動装置２２に出力する。これにより、無人車両２０の走行を制御する。

有人車両９０は、例えばオペレータが搭乗して操作するドーザ、グレーダ、散水車、又はライトビークル等である。有人車両９０は、管理制御装置９１、位置センサ９２、方位センサ９３、速度センサ９４、出力装置９５、及び無線通信装置９７を備える。

有人車両９０の位置センサ９２は、有人車両９０（自車）の位置を計測し、計測した位置を管理制御装置９１に出力する。なお、位置センサ９２は、例えば、ＧＰＳ、ＧＰＳと慣性計測装置を組み合わせたもの、あるいは、地上の基地局からの電波を用いて位置を特定するものである。

有人車両９０の方位センサ９３は、有人車両９０（自車）の方位を計測し、計測した方位を管理制御装置９１に出力する。なお、方位センサ９３は、例えば地磁気センサ、あるいは、方位を計測可能なＧＰＳである。

有人車両９０の速度センサ９４は、有人車両９０（自車）の速度を計測し、計測した速度を管理制御装置９１に出力する。なお、速度センサ９４は、例えば、ロータリーエンコーダ、有人車両９０の位置の変化量から速度を計測可能なＧＰＳ、慣性計測装置、あるいは、それらの組み合わせによる速度推定装置である。

有人車両９０の出力装置９５（警報装置）は、例えば液晶モニタおよびスピーカーであり、管理制御装置９１からの指令に応じて、有人車両９０（自車）及び周辺環境の状態に関する情報の表示や、警報の出力（例えばモニタの警告画面の表示、またはスピーカーの警告音の吹鳴）を行う。

有人車両９０の無線通信装置９７は、管理制御装置９１と無線通信回線４０を接続するための無線機である。有人車両９０の管理制御装置９１は、無線通信装置９７などを介して管制局３０の管制制御装置３１との間で情報や指令の送受信を行う。

有人車両９０の管理制御装置９１は、例えば、演算を実行するＣＰＵと、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭと、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭとを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されている。管理制御装置９１は、機能的構成として、情報管理部９１１及び警報制御部９１２を有する。

管理制御装置９１の情報管理部９１１は、位置センサ９２で取得された位置と、方位センサ９３で取得された方位と、速度センサ９４で取得された速度とを管理するとともに、これらの情報を管制局３０の管制制御装置３１に送信する。

管理制御装置９１の警報制御部９１２は、管制局３０の管制制御装置３１から警報の指令を受信した場合に、出力装置９５に指令を出力して、警報の出力を行わせる（詳細は後述）。

管制局３０は、管制制御装置３１、記憶装置３２、及び無線通信装置３３を備える。

管制局３０の記憶装置３２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や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム、データベース等が格納されている。記憶装置３２は、配車情報記憶部３２１、管制情報記憶部３２２、及び地図データ記憶部３２３を有する。

管制局３０の無線通信装置３３は、管制制御装置３１と無線通信回線４０を接続するための無線機である。管制局３０の管制制御装置３１は、無線通信装置３３などを介して無人車両２０の走行制御装置２１又は有人車両９０の管理制御装置９１との間で情報や指令の送受信を行う。

管制局３０の管制制御装置３１は、例えば演算を実行するＣＰＵと、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭと、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭとを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されている。管制制御装置３１は、機能的構成として、配車管理部３１１、管制制御部３１２、領域干渉検知部３１３、速度制限指示部３１４、警報指示部３１５、領域干渉予測部３１６、及び生産遅延指標推定部３１７を有する。

管制制御装置３１の配車管理部３１１は、無人車両２０の走行制御装置２１から受信した無人車両２０の位置に基づいて、目的地までの無人車両２０の走行経路を設定する。例えば無人車両２０が積込場にいる場合、放土場までの無人車両２０の走行経路を設定する。また、例えば無人車両２０が放土場にいる場合、積込場までの無人車両２０の走行経路を設定する。配車管理部３１１は、設定した無人車両２０の走行経路を配車情報として記憶装置３２の配車情報記憶部３２１に記憶させると共に、無人車両２０の走行制御装置２１へ送信する。

配車情報は、例えば図３で示すようにテーブル形式であり、無人車両の識別情報である車両ＩＤと、車両ＩＤ毎に設定された走行経路とを含む。走行経路は、例えば、積込位置ｎｏｄｅ＿ＬＰ０から放土位置ｎｏｄｅ＿ＤＰ０までの走行経路、あるいは、放土位置ｎｏｄｅ＿ＤＰ０から積込位置ｎｏｄｅ＿ＬＰ０までの走行経路である。走行経路は、地図データの搬送路に準じたものであって、ノードで分割された区間で構成されている。

管制制御装置３１の管制制御部３１２は、無人車両２０の走行制御装置２１から受信した無人車両２０の位置に基づいて、走行許可区間制御を行う。詳しく説明すると、無人車両２０の位置に基づいて、無人車両２０が存在する区間及びその前方の区間（例えば３つの区間）を抽出する。無人車両２０の前方の区間は、他の車両が走行許可されていなければ、無人車両２０が存在する区間と共に無人車両２０の走行許可区間として設定される。管制制御部３１２は、無人車両２０の走行許可区間を管制情報として記憶装置３２の管制情報記憶部３２２に記憶させると共に、無人車両２０の走行制御装置２１へ送信する。

管制情報は、例えば図４で示すようにテーブル形式であり、「ノードＩＤ・リンクＩＤ」と、ノードＩＤ・リンクＩＤで示された区間が無人車両の走行許可区間であるかと共に無人車両の識別情報を示す「走行許可車両」とを含む。

管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、管制制御部３１２で設定された無人車両２０の走行許可区間に基づいて（言い換えれば、無人車両２０の位置に基づいて）、無人車両２０の車体を包含する領域６３，６４Ａ，６４Ｂ（図５参照）を設定する。領域６３は、停止トリガー領域であって、例えば走行許可区間と同じ走行長さと、無人車両２０の車体を包含する所定の走行幅とを有するように設定される。領域６４Ａ，６４Ｂは、減速トリガー領域であって、例えば領域６３の幅方向の両外側に設定される。

管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、有人車両９０の管理制御装置９１から受信した有人車両９０の位置、方位、及び速度に基づいて、有人車両９０の車体を包含する領域６５（図６参照）を設定する。領域６５は、停止トリガー領域又は減速トリガー領域であって、例えば、有人車両９０の位置及び方位に基づいて有人車両９０の車体を包含するように矩形状に設定され、有人車両９０の速度に基づいて演算された制動距離を含む走行長さを有するように設定される。

管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂと有人車両９０の領域６５が重なる領域干渉の発生を検知する。この領域干渉の発生の検知に係わる処理内容を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態における管制制御装置の領域干渉発生検知に係わる処理内容を表すフローチャートである。

ステップＳ７０１にて、管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、図８（ａ）で示すように無人車両２０の領域６３と有人車両９０の領域６５が重なる領域干渉（以降、第１の領域干渉という）の発生を検知したかどうかを判定する。第１の領域干渉の発生を検知した場合、ステップＳ７０２及びＳ７０３に移る。

ステップＳ７０２にて、管制制御装置３１の速度制限指示部３１４は、無人車両２０の速度を制限する指令として、無人車両２０を停止する指令を無人車両２０の走行制御装置２１に送信する。これにより、無人車両２０を停止させる。その結果、安全性を高めることができる。

ステップＳ７０３にて、管制制御装置３１の警報指示部３１５は、警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。有人車両９０の出力装置９５は、管理制御装置９１を介して入力された指令に応じて、警報を出力する。詳細には、例えば、図示しない警告画面により、搬送路６０と、有人車両９０の位置及び領域６５と、無人車両２０の位置及び領域６３，６４Ａ，６４Ｂと、無人車両を停止させている旨のメッセージとを表示する。また、例えば、警告音を吹鳴する。

ステップＳ７０１にて、第１の領域干渉の発生を検知しない場合、ステップＳ７０４に移る。ステップＳ７０４にて、管制制御装置３１の速度制限指示部３１４は、図８（ｂ）で示すように無人車両２０の領域６４Ａ又は６４Ｂと有人車両９０の領域６５が重なる領域干渉（以降、第２の領域干渉という）の発生を検知したかどうかを判定する。第２の領域干渉の発生を検知した場合、ステップＳ７０５及びＳ７０６に移る。

ステップＳ７０５にて、管制制御装置３１の速度制限指示部３１４は、無人車両２０の速度を制限する指令として、無人車両２０を減速する指令を無人車両２０の走行制御装置２１に送信する。これにより、無人車両２０を減速させる。その結果、安全性を高めることができる。

ステップＳ７０６にて、管制制御装置３１の警報指示部３１５は、警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。有人車両９０の出力装置９５は、管理制御装置９１を介して入力された指令に応じて、警報を出力する。詳細には、例えば図９で示す警告画面により、搬送路６０と、有人車両９０の位置及び領域６５と、無人車両２０の位置及び領域６３，６４Ａ，６４Ｂと、無人車両を減速させている旨のメッセージ７１とを表示する。また、例えば、警告音を吹鳴する。

上述の図２に戻り、管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、領域干渉検知部３１３で設定された無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂと、無人車両２０の速度とに基づき、所定の予測時間中に無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂが移動する範囲６６（図１０参照。以降、領域移動範囲６６という）を推定する。また、領域干渉検知部３１３で設定された有人車両９０の領域６５と、有人車両９０の方位及び速度とに基づき、所定の予測時間中に有人車両９０の領域６５が移動する範囲６７（図１１参照。以降、領域移動範囲６７という）を推定する。

管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、無人車両２０の領域移動範囲６６と有人車両９０の領域移動範囲６７が重なるかどうかにより、無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂと有人車両９０の領域６５が重なる領域干渉が将来発生するかどうかを予測する。この領域干渉の発生の予測に係わる処理内容を、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形態における管制制御装置の領域干渉発生予測に係わる処理内容を表すフローチャートである。図１３は、図１２で示された有人車両推奨動作の取得処理の詳細を表すフローチャートである。

ステップＳ１２０１にて、管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、領域干渉の発生を予測したかどうかを判定する。領域干渉の発生を予測した場合、ステップＳ１２０２及びＳ１２０３に移る。

ステップＳ１２０２にて、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、無人車両２０の速度及び有人車両９０の速度を含む複数のパラメータを有する推定モデルを用いて、領域干渉の影響による無人車両２０の生産遅延指標を推定する。無人車両２０の生産遅延指標は、例えば、無人車両２０の停止又は減速によって生じる無人車両２０の遅延時間であるか、若しくは、領域干渉の継続時間である。なお、前述した複数のパラメータは、例えば、有人車両９０の車種及び作業状態並びに領域干渉の発生位置における走行領域の勾配及び曲率のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

ステップＳ１２０３にて、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、領域干渉予測部３１６と連携して、領域干渉を回避するか若しくは生産遅延指標を減少する有人車両９０の推奨動作の情報を取得する処理を行う。この処理の詳細について説明する。

ステップＳ１３０１にて、管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、有人車両９０のパラメータ（詳細には、方位及び速度）に関し、所定のパターン数だけ変更する。例えば、現在の方位に対し、１０度刻みで―３０度から＋３０度まで変更し、現在の速度に対し、５ｋｍ／ｈ刻みで―２０ｋｍ／ｈから＋２０ｋｍ／ｈまで変更する。そして、有人車両９０のパラメータの条件毎に、有人車両９０の領域移動範囲６７を再推定し、無人車両２０の領域移動範囲６６と重ならないかどうかにより、予測された領域干渉が解消されたかどうかを確認する。

その後、ステップＳ１３０２に進み、管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、予測された領域干渉が解消された有人車両９０のパラメータの条件があるかどうかを判定する。予測された領域干渉が解消された有人車両９０のパラメータの条件がある場合、ステップＳ１３０３に移る。ステップＳ１３０３にて、予測された領域干渉が解消された有人車両９０のパラメータの条件のうち、現在のパラメータに対する変化が最小となる有人車両９０のパラメータの条件を選択する。

その後、ステップＳ１３０４に進み、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、ステップＳ１３０３で選択された有人車両９０のパラメータの条件への変更を推奨動作として取得する。例えば、有人車両９０の方位のみの変更であれば、有人車両９０の操舵操作を推奨動作として取得し、有人車両９０の速度のみの変更であれば、有人車両９０の加速操作又は減速操作を推奨動作として取得する。

ステップＳ１３０２にて、予測された領域干渉が解消された有人車両９０のパラメータの条件がない場合、ステップＳ１３０５に移る。ステップＳ１３０５にて、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、ステップＳ１３０１と同様、有人車両９０のパラメータ（詳細には、方位及び速度）に関し、所定のパターン数だけ変更する。そして、有人車両９０のパラメータの条件毎に、生産遅延指標を推定し、上述のステップＳ１２０２で推定された値より減少したかどうかを確認する。

その後、ステップＳ１３０６に進み、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、生産遅延指標が減少した有人車両９０のパラメータの条件があるかどうかを判定する。生産遅延指標が減少した有人車両９０のパラメータの条件がある場合、ステップＳ１３０７に移る。ステップＳ１３０７にて、生産遅延指標が減少した有人車両９０のパラメータの条件のうち、現在のパラメータに対する変化が最小となる有人車両９０のパラメータの条件を選択する。

その後、ステップＳ１３０４に進み、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、ステップＳ１３０３で選択された有人車両９０のパラメータの条件への変更を推奨動作として取得する。

ステップＳ１３０６にて、生産遅延指標が減少した有人車両９０のパラメータの条件がない場合、ステップＳ１３０８に移る。ステップＳ１３０８にて、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、有人車両の推奨動作が無いと判定する。

ステップＳ１３０４又はＳ１３０８の終了後、ステップＳ１２０４に移る。ステップＳ１２０４にて、管制制御装置３１の警報指示部３１５は、上述のステップＳ１２０２で推定された無人車両２０の生産遅延指標と上述のステップＳ１２０３で取得された有人車両９０の推奨動作とを含む警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。有人車両９０の出力装置９５は、管理制御装置９１を介して入力された指令に応じて、警報を出力する。詳細には、例えば図１４で示す警告画面により、搬送路６０と、有人車両９０の位置、領域６５、及び領域移動範囲６７と、無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂ及び領域移動範囲６６と、生産遅延指標のメッセージ７２と、推奨動作を促すメッセージ７３とを表示する。また、例えば、警告音を吹鳴する。

以上のように本実施形態においては、領域干渉の発生を予測した場合、領域干渉の影響による無人車両２０の生産遅延指標を推定し、生産遅延指標を含む警報を出力する。そのため、有人車両９０のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握することができる。その結果、有人車両９０のオペレータが領域干渉（すなわち、無人車両２０の停止又は減速）を回避する動作を行い、無人車両２０の生産遅延を抑制することができる。

また、本実施形態においては、領域干渉の発生を予測した場合、領域干渉を回避するか若しくは生産遅延指標を減少する有人車両９０の推奨動作の情報を取得し、推奨動作の情報を含む警報を出力する。そのため、有人車両９０のオペレータが推奨動作を行い、無人車両２０の生産遅延を抑制することができる。

なお、第１の実施形態において、特に説明しなかったが、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、生産遅延指標の推定モデルを構築又は補正してもよい。

詳しく説明すると、管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、実績データを構成する無人車両２０の生産遅延指標を演算する。すなわち、領域干渉検知部３１３で領域干渉が解消されたと判定されたときに、無人車両２０の生産遅延指標を演算する。無人車両２０の生産遅延指標の演算方法を、図１５を用いて説明する。図１５の実線は、無人車両２０の実速度の変化を表し、破線は、無人車両２０の最大速度の変化を表す。Ａ０は領域干渉の開始時刻、Ａ１は領域干渉の終了時刻、Ａ２は無人車両２０の速度の復帰時刻である。

領域干渉の影響による無人車両２０の生産遅延指標として、領域干渉の影響による無人車両２０の遅延時間Ｔｄを演算する場合について説明する。領域干渉の影響による無人車両２０の遅延時間Ｔｄは、時刻Ａ０から時刻Ａ２までの実際の走行時間と、時刻Ａ０から時刻Ａ２までの間に走行した距離を最大速度で除算して得られた理想の走行時間との差分である。

領域干渉の開始時刻Ａ０から無人車両の速度の復帰時刻Ａ２までの走行時間をＮ分割し、ｉ番目のサンプル時刻をｔｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）と定義する。また、時刻ｔｉにおける無人車両２０の実速度をｖｉ、最大速度をｖｉ＊と定義する。時刻ｔｉから時刻ｔ（ｉ＋１）までの時間Δｔで走行した距離ΔＬｉは、下記の式（１）で算出され、時刻ｔｉから時刻ｔ（ｉ＋１）までの間で生じる遅延時間Ｔｄｉは、下記の式（２）で算出される。したがって、領域干渉の影響による無人車両２０の遅延時間Ｔｄは、下記の式（３）で算出される。
ΔＬｉ＝ｖｉ×Δｔ ・・・（１）
Ｔｄｉ＝Δｔ―ΔＬｉ/ｖｉ＊ ・・・（２）
Ｔｄ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋…＋ＴｄＮ ・・・（３）

領域干渉の影響による無人車両２０の生産遅延指標として、領域干渉の継続時間Ｔｅを演算する場合について説明する。領域干渉の継続時間Ｔｅは、下記の式（４）で算出される。
Ｔｅ＝Ａ１－Ａ０ ・・・（４）

管制制御装置３１の生産遅延指標推定部３１７は、上述のように演算された生産遅延指標とこれに関連する複数のパラメータを実績データとして記憶装置３２に記憶させる。そして、実績データを用いて生産遅延指標の推定モデルを構築又は補正する。１つのパラメータに着目して説明すると、例えば図１６で示すように、無人車両２０の速度などのパラメータと生産遅延指標との関係を実績データとして記憶する。そして、例えば最小二乗法を用いた直線近似により、予生産遅延指標の推定測モデルを構築又は補正する。

本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図１７は、本実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。図１８は、本実施形態における管制制御装置の領域干渉発生予測に係わる処理内容を表すフローチャートである。

本実施形態では、管制局３０の管制制御装置３１は、機能的構成として、作業現場の情報を取得して監視する現場状況監視部３１８を有する。

管制制御装置３１の現場状況監視部３１８は、例えば、管制局３０の入力装置（図示しないものの、例えばタッチパネル又はボタン等で構成されたもの）で入力されるか、若しくは有人車両９０の入力装置（図示しないものの、例えばタッチパネル又はボタン等で構成されたもの）で入力されて管制制御装置３１に受信された、有人車両９０の作業情報を取得する。

管制制御装置３１の現場状況監視部３１８は、例えば、特定の無人車両２０の走行の目的地（例えば積込場）における他の無人車両２０の停車時間（待ち時間）を、他の無人車両２０の位置センサ２３の計測結果等に基づいて算出し、これに基づき、特定の無人車両２０の走行の目的地における特定の無人車両２０の必要度合いを算出する。すなわち、他の無人車両２０の停車時間が長いほど特定の無人車両２０の必要度合いが低く、他の無人車両２０の停車時間が短いほど特定の無人車両２０の必要度合いが高くなるように、特定の無人車両２０の必要度合いを算出する。

管制制御装置３１の現場状況監視部３１８は、例えば、無人車両２０の積載センサ２５で取得された積載量を積算して作業現場の生産量を算出し、予め設定された目標値に対する生産量の達成率を算出する。

管制制御装置３１の警報指示部３１５は、領域干渉予測部３１６で領域干渉の発生が予測された場合に、現場状況監視部３１８で取得された作業現場の情報に基づき、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであるかどうかを判定する（図１８のステップＳ１２０５参照）。

詳しく説明すると、例えば、現場状況監視部３１８で取得された有人車両９０の作業情報が、予め登録された作業情報（例えば搬送路６０の整地作業）であれば、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであると判定する。また、例えば、現場状況監視部３１８で取得された無人車両２０の走行の目的地における無人車両２０の必要度合いが、予め設定された閾値より低ければ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであると判定する。また、例えば、現場状況監視部３１８で取得された作業現場の生産量の達成率が、予め設定された閾値（例えば１００％）より高ければ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであると判定する。

図１８で示すように、管制制御装置３１の警報指示部３１５は、領域干渉予測部３１６で領域干渉の発生が予測され、且つ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきでないと判定した場合、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。一方、領域干渉予測部３１６で領域干渉の発生が予測され、且つ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであると判定した場合、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信しない。

以上のように本実施形態においては、領域干渉の発生を予測し、且つ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきでないと判定した場合、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する。そのため、第１の実施形態と同様、有人車両９０のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握することができる。また、有人車両９０のオペレータが領域干渉（すなわち、無人車両２０の停止又は減速）を回避する動作を行い、無人車両２０の生産遅延を抑制することができる。

また、本実施形態においては、領域干渉の発生を予測し、且つ、無人車両２０より有人車両９０を優先すべきであると判定した場合、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力しない。これにより、不要な警報をなくし、警報の重要性を高めることができる。

本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図１９は、本実施形態における車両管理システムの構成を表すブロック図である。図２０は、本実施形態におけるレベルテーブルの具体例を表す図である。

本実施形態では、管制局３０の記憶装置３２は、図１３で示すようなレベルテーブルを記憶する。このレベルテーブルは、有人車両のＩＤ、オペレータのＩＤ、警報レベル、及び干渉予測レベルの組合わせからなる。

管制局３０の管制制御装置３１は、機能的構成として、レベルテーブルを作成又は更新する（言い換えれば、警報レベル及び干渉予測レベルを設定する）レベル設定部３１９を有する。管制制御装置３１のレベル設定部３１９は、例えば、管制局３０の入力装置で入力されるか、若しくは有人車両９０の入力装置で入力されて管制制御装置３１に受信された、有人車両のＩＤ及びオペレータのＩＤを取得する。

管制制御装置３１のレベル設定部３１９は、領域干渉の発生が予測され、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する指令が有人車両９０の管理制御装置９１に送信された後、有人車両９０の管理制御装置９１から受信した有人車両９０の位置、方位、及び速度に基づいて、有人車両９０の推奨動作が行われたかどうかを確認し、その履歴を有人車両のＩＤ及びオペレータのＩＤと関連付けて記憶装置３２に記憶させる。そして、有人車両９０の推奨動作が行われた回数が多いほど、警報レベルが低く、有人車両９０の推奨動作が行われない回数が多いほど、警報レベルが高くなるように、警報レベルを更新する。

管制制御装置３１の警報指示部３１５は、記憶装置３２で記憶された警報レベルに応じた警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する。有人車両９０の出力装置９５は、管理制御装置９１を介して入力された警報レベルが高いほど、推奨動作をより強く促すようにメッセージ７３の表現を変更する。また、例えば、管理制御装置９１を介して入力された警報レベルが高いほど、警告音をより強く吹鳴する。

管制制御装置３１のレベル設定部３１９は、領域干渉の発生が予測され、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する指令が有人車両９０の管理制御装置９１に送信された後、領域干渉予測部３１６と連携して、予測された領域干渉が回避されたかどうかを確認し、その履歴を有人車両のＩＤ及びオペレータのＩＤと関連付けて記憶装置３２に記憶させる。そして、予測された領域干渉が回避された回数が多いほど、干渉予測レベルが低く、予測された領域干渉が回避されない回数が多いほど、干渉予測レベルが低くなるように、干渉予測レベルを更新する。

管制制御装置３１の領域干渉予測部３１６は、記憶装置３２で記憶された干渉予測レベルが高いほど、予測時間を長くして、無人車両２０の領域移動範囲６６及び有人車両の領域移動範囲６７を長くする。また、無人車両２０記憶装置３２で記憶された干渉予測レベルが低いほど、予測時間を短くして、無人車両２０の領域移動範囲６６及び有人車両の領域移動範囲６７を短くする。

以上のように構成された本実施形態においても、第１の実施形態と同様、有人車両９０のオペレータが領域干渉の回避の必要性を把握することができる。また、有人車両９０のオペレータが領域干渉（すなわち、無人車両２０の停止又は減速）を回避する動作を行い、無人車両２０の生産遅延を抑制することができる。

また、本実施形態においては、有人車両９０とオペレータの組合せに対応して、警報の強さや、領域干渉の予測長さを調整することができる。この観点からも、有人車両９０のオペレータが領域干渉を回避する動作を行い、無人車両２０の生産遅延を抑制することができる。

なお、第１～第３の実施形態において、管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂを、走行許可区間と同じ走行長さを有するように設定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。無人車両２０の領域６３，６４Ａ，６４Ｂを、車体の前方に予め設定された第１のマージをとり、車体の後方に予め設定された第２のマージをとるように設定してもよい。また、管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、停止トリガー領域である領域６３を設定し、減速トリガー領域である領域６４Ａ，６４Ｂを設定しなくてもよい。

また、第１～第３の実施形態において、管制制御装置３１の領域干渉検知部３１３は、有人車両９０の領域６５を、有人車両９０の位置及び方位に基づいて有人車両９０の車体を包含するように矩形状に設定し、有人車両９０の速度に基づいて演算された制動距離を含む走行長さを有するように設定した場合を例にとって説明したが、これに限られない。有人車両９０の領域６５を、有人車両９０の位置及び方位に基づいて有人車両９０の車体を包含するように扇形状又は楕円形状に設定してもよい。また、有人車両９０の領域６５を、有人車両９０の方位及び速度によらず、有人車両９０の位置のみに基づいて有人車両９０の車体を包含するように円形状に設定してもよい。

また、第１～第３の実施形態において、管制制御装置３１の警報指示部３１５は、領域干渉の発生が検知されたとき、生産遅延指標及び推奨動作を含まない警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信する場合を例にとって説明したが、これに限られない。管制制御装置３１の警報指示部３１５は、領域干渉の発生が検知されたとき、生産遅延指標及び推奨動作を含む警報を出力する指令を有人車両９０の管理制御装置９１に送信してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

１ 車両管理システム
２０ 無人車両
２１ 走行制御装置
２３ 位置センサ
３０ 管制局
３１ 管制制御装置
９０ 有人車両
９１ 管理制御装置
９２ 位置センサ
９５ 出力装置（警報装置）

Claims (10)

1. 自律走行可能な無人車両とオペレータの操作により前記無人車両の走行領域にて走行する有人車両とを管制制御する管制局を備えた車両管理システムであって、
   前記管制局は、前記無人車両に設けられた位置センサで取得された前記無人車両の位置情報と、前記有人車両に設けられた位置センサで取得された前記有人車両の位置情報とを受信し、前記無人車両に設けられた走行制御装置に前記無人車両の走行を制御する指令を送信し、前記有人車両に設けられた警報装置を制御する管理制御装置に指令を送信する管制制御装置を備え、
   前記管制制御装置は、
   前記無人車両の位置と前記有人車両の位置に基づき、前記無人車両の車体を包含する領域と前記有人車両の車体を包含する領域が重なる領域干渉の発生を検知した場合、前記無人車両の速度を制限する指令を前記無人車両の前記走行制御装置に送信し、
   前記無人車両の位置と前記有人車両の位置に基づき、前記領域干渉の発生を予測又は検知した場合、前記領域干渉の影響による前記無人車両の生産遅延指標を推定し、前記生産遅延指標を含む警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信することを特徴とする車両管理システム。
2. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
   前記生産遅延指標は、前記無人車両の遅延時間又は前記領域干渉の継続時間であることを特徴とする車両管理システム。
3. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記無人車両の速度及び前記有人車両の速度を含む複数のパラメータを有する推定モデルを用いて、前記領域干渉の影響による前記無人車両の生産遅延指標を推定することを特徴とする車両管理システム。
4. 請求項３に記載の車両管理システムにおいて、
   前記複数のパラメータは、前記有人車両の車種及び作業状態並びに前記領域干渉の発生位置における前記走行領域の勾配及び曲率のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする車両管理システム。
5. 請求項３に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記領域干渉が解消されたときに前記領域干渉の影響による前記無人車両の生産遅延指標を演算し、演算された生産遅延指標とこれに関連する複数のパラメータを実績データとして記憶し、前記実績データを用いて前記推定モデルを構築又は補正することを特徴とする車両管理システム。
6. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記領域干渉の発生を予測又は検知し、かつ前記無人車両より前記有人車両を優先すべきでないと判定した場合、前記警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信し、一方、前記領域干渉の発生を予測又は検知し、かつ前記無人車両より前記有人車両を優先すべきであると判定した場合、前記警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信しないことを特徴とする車両管理システム。
7. 請求項６に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記有人車両の作業情報と、前記無人車両の走行の目的地における前記無人車両の必要度合いと、作業現場の生産量の達成率とのうちの少なくとも１つに基づき、前記無人車両より前記有人車両を優先すべきであるかどうかを判定することを特徴とする車両管理システム。
8. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記領域干渉を回避するか若しくは前記生産遅延指標を減少する前記有人車両の推奨動作の情報を取得し、前記生産遅延指標及び前記推奨動作の情報を含む警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信することを特徴とする車両管理システム。
9. 請求項８に記載の車両管理システムにおいて、
   前記管制制御装置は、前記有人車両の推奨動作が行われたかどうかの履歴に基づいて警報レベルを設定し、前記警報レベルに応じた警報を出力する指令を前記有人車両の前記管理制御装置に送信することを特徴とする車両管理システム。
10. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
    前記管制制御装置は、予測時間中に前記無人車両の前記領域が移動する範囲と、前記予測時間中に前記有人車両の前記領域が移動する範囲とが重なるかどうかにより、前記領域干渉が発生するかどうかを予測しており、
    前記管制制御装置は、予測された前記領域干渉が回避されたかどうかの履歴に基づいて干渉予測レベルを設定し、前記干渉予測レベルに応じて前記予測時間を変更することを特徴とする車両管理システム。

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