JP5451325B2

JP5451325B2 - バッテリーロコの前方監視方法

Info

Publication number: JP5451325B2
Application number: JP2009258206A
Authority: JP
Inventors: 満大屋; 寿溝田; 哲樹菊地
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: JP2011103084A

Description

本発明は、自走台車、無軌道式搬送台車など、トンネル坑内で使用する搬送設備であるバッテリーロコの前方監視方法および装置に関するものである。

従来、バッテリーロコの場合の前方監視は、オペレーターの目視によって確認している。

バッテリーロコの前方に台車を連結して走行する後押し運転では、前照灯をつけ、誘導員を置くことが義務づけられているが、誘導員が脱落し、災害になるケースもあり、運転中の坑内の立ち入りを制限し、誘導員を配置していない場合が多い。

特に、トンネル内では、メンテナンス、各種盛替工事、作業者、見学者が多く、安全確保に問題が多い。また、勾配が大きくなると、突込み（下り勾配）の後押し運転時に加速され、制動が甘くなるおそれもある。

後押し運転時は、先頭車両に無線カメラ設置し、モニタにて前方監視することも実施されているが、前方に台車を連結して走行するので運転員の死角が多くなる。また、無線式のカメラ装置についても基本的には、運転員の目視による前方確認となる。

トンネル坑内の環境は、屋外とは異なり非常に狭隘で、かつ照度も落ちるため、走行中に絶えず遠方を見通すことは、運転員の負担が大きくなり、結果としてヒューマンエラーを誘発し、危険な状況を見落とす場合がある。

このような対策として、ソニックセンサ（超音波距離計）やビームセンサ（光スイッチ）等を備えた前方監視装置が搭載されることも行われ、資材搬送用車が走行中、進路上に障害物があると、該前方監視装置のセンサがこれを感知して、衝突を回避するために進路変更や走行停止の制御が行われる。

しかし、前記ソニックセンサやビームセンサは、機関車の制動距離に対して充分な測定距離を有するものが少ない。また、測定媒体である超音波や光の拡がり角度が大きいため、障害物を検知しても、充分な停止距離が確保できず、さらに、側壁等の走行範囲外の物体も障害物と誤認するなどの問題がある。

他方、一般に長距離の非接触距離計として用いられている測量用の光学式距離計は、測定距離や測定媒体の光ビームの拡がり角が小さくて問題はないものの、拡がり角が小さいため、狭い範囲すなわち一点の距離しか測定できなく、機関車１の走行範囲全域をカバーすることができない。更に、光学的距離計は精密計器であるため、振動に弱くて台車や機関車に搭載することができない。

下記特許文献１は、このような不都合に対処するものとして、出願人が開発したものであり、車両に防振ゴムを介して旋回装置を設け、その旋回装置に測量用光学式距離計を搭載した。
特開平６−２２２８３５号公報

距離計を所定角速度で所定角度範囲を揺動旋回して反射ビームから前方障害物Ｐまでの距離ＹＰ及び進行方向となす角度θを計測・演算し、障害物の位置を求め、その位置により走行継続、減速及び急制動を判定する。

この特許文献１によれば、長距離の測定範囲を有する測量用光学式距離計の光ビームを旋回し、充分に遠い障害物までの距離を検知し、走行続行、減速及び急制動の要、不要を判定することができる。また、精密機器である測量用光学式距離計を防振装置で保護することができる。

しかし、前記特許文献１では「測量用光学式距離計を用い、所定角度範囲を揺動旋回して…」とあるが実際の台車の走行速度（１０ｋｍ／時程度）に比べスキャン速度が著しく遅く、障害物検知のタイミングが遅れるため衝突を回避できない。（例えばスキャン３秒程度で台車は８ｍ以上進む）

また、防振ゴムは精密機械である測量用光学式距離計の保護には役立つが、台車の振動によるビーム照射角が上下左右に大きくブレることは避けられず、正確な前方検知ができない。例えば地上レベル２０ｃｍ程度にセンサをセットするため（台車最下部のレベル、レール下で作業中の作業員が頭部や手を出して台車下部と激突し、被災する例が多数あるため、なるべく低い位置にセットする）、センサの上下振動１度程度で約１０ｍ前方の地面を誤って障害物として検知してしまう、などの問題がある。

本発明の目的は前記不都合を解消し、スキャン速度が速いので障害物検知のタイミングが適切であり、振動や傾斜に対しても十分対処できるバッテリーロコの前方監視方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、連結する先頭車両の台車に、レーザースキャン１回（前面１８０度）が０．１秒以下であるレーザースキャン装置を搭載し、レーザースキャン装置に接続する警報発信装置と、警報器およびバッテリーロコ制御装置とに接続する警報受信装置とを通信させ、前記レーザースキャン装置により前方の障害物を自動検知し、そのレーザースキャンデータ信号にて段階的に警報を発報し、バッテリーロコの制動制御を行い、レーザースキャン装置の他に、デジタル式傾斜計を搭載し、このデジタル式傾斜計からのデータを常時計測し、設定された時間以内に所定角度以上スタート基準角度から変化した場合は振動によるものと判断してレーザースキャンデータを無効とし、台車制御にフィードバックしないことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、レーザースキャン１回（前面１８０度）が０．１秒以下であるため台車時速１０ｋｍ／時の場合で走行距離３０ｃｍ以内に検知することができ、衝突防止のための自動制御が可能になる。

また、デジタル式傾斜計からのデータを常時計測し、設定された時間以内（例えば１秒以内、その現場の特性による）に所定角度（１度）以上スタート基準角度から変化した場合は振動によるものと判断してレーザースキャンデータを無効とし、台車制御にフィードバックしない。これにより、緩やかに変化する場合は軌道の傾斜をスタート基準角度として常に計測するためレーザースキャンデータは有効となり、振動による誤計測を回避でき正確な前方検知ができる。

以上述べたように本発明のバッテリーロコの前方監視方法は、スキャン速度が速いので障害物検知のタイミングが適切であり、振動や傾斜に対しても十分対処できるものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のバッテリーロコの前方監視方法の１実施形態を示す平面図、図２は同上正面図で、図中１はバッテリーロコ（図示せず）の前に連結する台車である。バッテリーロコの前方に台車１を連結して走行する後押し運転を行うものである。

図中１ａは車輪、１ｂは連結器で、台車１は複数台を連結する場合があるが、本実施形態は、一番先頭の台車１の前方付近にレーザースキャン装置２を設置した。なお、レーザースキャン装置２は連結器１ｂが台車１の前方中央にある関係上、これを避けて、前方中央からすこし、ずらせて設置した。

レーザースキャン装置２は、障害物検知エリアは、二次元のエリアで矩形あるいは線状といった任意の形で設定し、障害物と台車までの距離を警報距離として予め設定する。

レーザースキャン１回（前面１８０度）が０．１秒以下のものであり、台車１が時速１０ｋｍ／時の場合で走行距離３０ｃｍ以内に検知することができる。

レーザースキャン装置２は、設置位置が地上レベル２０ｃｍ程度に設置し、レーザースキャンを２０から４０ｃｍの間に設定するものとした。これは、上方の障害物は検出できないことになるが、上方であればバッテリーロコの運転手が発見できるので問題なく、シールド坑内では軌条設備より下で行う作業（インバート清掃、ボルト増締め）があるためである。

図３は本発明のシステム構成図であるが、図Ａはバッテリーロコ側、Ｂは台車１側で、台車１側では、レーザースキャン装置２に警報発信装置３とバッテリー７を接続する。

バッテリーロコ側では、前記警報発信装置３と無線で通信する前記警報受信装置４を設置し、この警報受信装置４に警報器５、バッテリーロコ制御装置６、バッテリー７を接続する。警報器５としては本実施形態では、回転灯であるパトライト（株式会社パトライトの登録商標）と警報ブザーとで構成した。

台車１とバッテリーロコ間の無線通信を行う警報発信装置３と警報受信装置４等の各機器の電源はバッテリー７にて供給するものとする。

なお、警報発信装置３と警報受信装置４は無線ではなく、有線で通信するものとしてもよい。

本発明システムは、台車前方にレーザースキャン装置を取付けて、障害物を検知するとともに、警報を出力してバッテリーロコの運行を制御するものである。

図４は制御フローを示すもので、正常な場合はレーザースキャンを照射しながら運行し、障害物がある場合は予め設定している警報距離に合せて段階的に警報を発し、最終的には制動制御を行いバッテリーロコを停止させる。

図１に示すように、警報距離はＬ、Ｌ２、Ｌ３の３段階に設定し、レーザースキャン装置２からレーザー照射開始後、一番大きな警報距離Ｌで警報動作を開始し、回転灯であるパトライト（株式会社パトライトの登録商標）と警報ブザーによる警報を開始する。

第２の警報距離である警報距離Ｌ２でバッテリーロコの減速制御を開始する。

一番短い警報距離である警報距離Ｌ３で、バッテリーロコの停止制御を開始する。

また、振動による誤検知防止のため、前記レーザースキャン装置２の他に、バッテリーロコにデジタル式傾斜計（図示せず）を搭載する。

図６はデジタル式傾斜計からのデータを示すものであるが、図５のフローに示すように、デジタル式傾斜計で傾斜を常時計測し、設定された時間以内（例えば１秒以内、その現場の特性による）に、所定角度例えば１度以上スタート基準角度から変化した場合は振動によるものと判断して、前記レーザースキャン装置２のレーザースキャンデータを無効とし、台車１の制御にフィードバックしないようにする。

緩やかに変化する場合は軌道の傾斜をスタート基準角度として常に計測するためレーザースキャンデータは有効となりえる。

このようにして、振動による誤計測を回避でき正確な前方検知ができる。

本発明のバッテリーロコの前方監視方法の１実施形態を示す平面図である。本発明のバッテリーロコの前方監視方法の１実施形態を示す正面図である。本発明のバッテリーロコの前方監視方法のシステム構成図である。本発明のバッテリーロコの前方監視方法の制御フロー図である。振動による誤検知フロー図である。デジタル式傾斜計からのデータを示すグラフである。

１…台車１ａ…車輪
１ｂ…連結器２…レーザースキャン装置
３…警報発信装置４…警報受信装置
５…警報器６…バッテリーロコ制御装置
７…バッテリー

Claims

連結する先頭車両の台車に、レーザースキャン１回（前面１８０度）が０．１秒以下であるレーザースキャン装置を搭載し、レーザースキャン装置に接続する警報発信装置と、警報器およびバッテリーロコ制御装置とに接続する警報受信装置とを通信させ、前記レーザースキャン装置により前方の障害物を自動検知し、そのレーザースキャンデータ信号にて段階的に警報を発報し、バッテリーロコの制動制御を行い、レーザースキャン装置の他に、デジタル式傾斜計を搭載し、このデジタル式傾斜計からのデータを常時計測し、設定された時間以内に所定角度以上スタート基準角度から変化した場合は振動によるものと判断してレーザースキャンデータを無効とし、台車制御にフィードバックしないことを特徴としたバッテリーロコの前方監視方法。