JP5466343B1 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態において、ダンプトラック10は、AHS(Autonomous Haulage System:無人ダンプ運行システム)1によって制御されて、自動的に走行する。具体的には、ダンプトラック10は、AHS1がアクセルの開度、ブレーキ及び変速装置を制御することにより、目標とする速度を維持して走行する。AHS1は、運行管理装置2が、無線通信を介してダンプトラック10を制御して、自動走行させる。運行管理装置2は、移動体であるダンプトラック10とは異なり、例えば、鉱山の管理施設に設置されてダンプトラック10を始めとした作業車両及び鉱山の運営等を管理する管理装置の一種である。
図2は、本実施形態に係るダンプトラックを示す図である。ダンプトラック10は、オペレータが操作しなくても、AHS1によって自動的に制御される。しかし、整備工場にダンプトラック10を搬入したり、整備工場からダンプトラック10を搬出したりするような場合、AHS1によるダンプトラック10の制御を実行しない場合もある。このような場合、オペレータがダンプトラック10に搭乗してダンプトラック10を操作する必要がある。このため、ダンプトラック10は、オペレータが搭乗する運転席11DRを備え、かつ運転席11DRには、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作装置が備えられている。
駆動装置30は、後輪13Rを駆動して、ダンプトラック10を走行させる。駆動装置30は、動力発生源としてのエンジン31と、トルクコンバータ32と、変速装置33と、プロペラシャフト34と、デファレンシャルギヤ35とを含む。エンジン31は、本実施形態においてはディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。エンジン31の出力は、トルクコンバータ32を介して変速装置33に伝達される。変速装置33は、エンジン31の出力軸としてのクランクシャフトの回転速度(単位時間あたりの回転数)を減速し、トルクを増大させてプロペラシャフト34に出力する。
変速装置33は、入力部33iから入力されたエンジン31の回転速度を異ならせて、すなわち変速して、出力部33oから出力することができる。変速装置33の入力部33iの回転速度をNI、出力部33oの回転速度をNOとすると、変速比ρは式(1)で表される。
ρ=NI/NO・・・(1)
図3は、ダンプトラックが備える制御装置を示すブロック図である。制御装置20は、第1制御装置40と、第2制御装置50とを有している。第1制御装置40は、エンジン31、変速装置33及びブレーキ13B等の、ダンプトラック10が搭載する機器類を制御する制御装置である。第2制御装置50は、図1に示す運行管理装置2からの指令に基づいて、ダンプトラック10を無人で自動走行させるための制御装置である。
第1制御装置40は、TM(Trans Mission:トランスミッション)制御部41と、ブレーキ制御部42と、エンジン制御部43と、ABS(Antilock Brake System)制御部44とを含む。TM制御部41、ブレーキ制御部42、エンジン制御部43及びABS制御部44は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等を含む処理部と、ROM(Read Only Memory)等の記憶部とを備えたコンピュータである。
第2制御装置50は、運転制御部51と、監視部52と、安全制御部53とを含む。運転制御部51と、監視部52と、安全制御部53とは、例えば、CPU(Central Processing Unit)等を含む処理部と、ROM(Read Only Memory)等の記憶部とを備えたコンピュータである。
図5及び図6は、変速装置がシフト段を変更する条件の一例を示した変速制御マップの図である。図5は、変速装置33のシフトアップ時に用いられる変速制御マップMupの一例を示し、図6は、変速装置33のシフトダウン時に用いられる変速制御マップMdnの一例を示している。変速制御マップMup、Mdnは、変速装置33がシフトアップ又はシフトダウンするときの回転速度が変速モード毎に記述してある。図2に示す変速装置33は、変速制御マップMup、Mdnにしたがって自動的にシフトアップ又はシフトダウンする。
前述したように、有段の変速装置33を備えたダンプトラック10が、例えば、図1に示すAHS1によって自動運転されているとき、変速装置33は、変速モードに応じて自動でシフトアップ又はシフトダウンする。前述したように、ダンプトラック10が自動運転中に坂道を降坂しているときには、変速装置33が自動的にシフトアップとシフトダウンとを繰り返す可能性がある。変速装置33がシフトアップとシフトダウンとを繰り返すと、ダンプトラック10の挙動が不安定になったり、変速装置33の耐久性が低下したりする可能性がある。次に、自動変速が可能な変速装置33を備えたダンプトラック10が降坂中にシフトアップとシフトダウンとを繰り返す原因について説明する。
(1)ダンプトラック10は、車速が増加するので、第2制御装置50の運転制御部51は、アクセルをOFFし、かつブレーキ13Bを作動させてダンプトラック10を制動する自動制御を実行する。このとき、変速装置33の変速段をF4からF3(3速)にシフトダウンさせる回転速度は、図6に示す変速制御マップMdnの変速モードMbkから、回転速度Nvとなる。
(2)ダンプトラック10が自動制御によって制動されることで、ダンプトラック10の車速が低下する。ダンプトラック10の車速が低下することにともなって、変速装置33の出力部33oの回転速度が回転速度Nvを下回ると、変速装置33は、F4からF3へ自動的にシフトダウンする。
(3)シフトダウンにより、エンジンブレーキによる制動力がダンプトラック10に作用し、ダンプトラック10の車速が低下する。このため、運転制御部51は、ブレーキ13Bの制動を解除し、アクセルの開度を大きくする自動制御を実行する。この自動制御により、ダンプトラック10の車速は増加する。このとき、変速装置33の変速段をF3からF4にシフトアップさせる回転速度は、図6に示すマップMupの変速モードMapから、回転速度Ncとなる。Nc<Nvである。
(4)ダンプトラック10の車速が増加することにともなって、変速装置33の出力部33oの回転速度が回転速度Ncを上回ると、変速装置33は、F3からF4へ自動でシフトアップする。
(5)変速装置33のシフトアップによって、エンジンブレーキの制動力が低下するので、ダンプトラック10の車速が増加する。
本実施形態では、自動で変速可能な有段の変速装置33を備えたダンプトラック10の降坂中に、変速装置33のシフトアップとシフトダウンとが繰り返される頻度を抑制するため、制御装置20が備える第2制御装置50が次のような制御方法でダンプトラック10を制御する。第2制御装置50は、ダンプトラック10が降坂中に変速装置33がシフトダウンした後、すなわち第1条件が成立した後、第1の所定時間が経過する前に変速装置33がシフトアップ、すなわち第2条件が成立し、その後第2の所定時間が経過する前において、ダンプトラック10が降坂中に変速装置33がシフトダウンする、すなわち第3条件が成立すると、変速装置33の変速比の変更を禁止、すなわちシフトホールドする。次に、この制御方法について、より詳細に説明する。
図8は、本実施形態に係る作業車両の制御方法において、シフトホールドを解除する処理の一例を示すフローチャートである。ステップS201において、運転制御部51の解除条件判定部51Fは、第1解除条件が成立したか否かを判定する。第1解除条件は、ダンプトラックが目標とする車速(速度)の指令値が変更されたことである。車速の指令値は、図1に示す運行管理装置2がダンプトラック10の第2制御装置50に送信する。
2 運行管理装置
10 ダンプトラック
11 車両本体
12 ベッセル
13 車輪
13B ブレーキ
14 サスペンションシリンダ
15 回転センサ
16 サスペンション圧力センサ
19 通信制御装置
20 制御装置
30 駆動装置
31 エンジン
32 トルクコンバータ
33 変速装置
33i 入力部
33o 出力部
40 第1制御装置
41 TM制御部
42 ブレーキ制御部
43 エンジン制御部
44 ABS制御部
47 ブレーキセンサ
48 アクセル開度検出センサ
49 勾配検出装置
50 第2制御装置
51 運転制御部
51A 降坂判定部
51B 第1条件判定部
51C 第2条件判定部
51D 第3条件判定部
51E 変速制御部
51F 解除条件判定部
52 監視部
53 安全制御部
Claims (16)
- エンジンの動力を複数の異なる変速比で車輪に伝達する変速装置を有し、アクセルの開度、ブレーキ及び前記変速装置を制御することにより、目標とする速度を維持して走行する車両であり、
前記車両が降坂中に前記変速装置がシフトダウンした後、第1の所定時間が経過する前に前記変速装置がシフトアップし、その後第2の所定時間が経過する前において、前記車両が降坂中に前記変速装置がシフトダウンすると、前記変速装置の変速比の変更を禁止する制御装置を含む、作業車両。 - 前記制御装置は、
前記アクセルの開度が所定の開度よりも小さい場合であって、前記車両の加速度が0よりも大きく、かつ所定時間経過後における前記車両の速度が前記所定時間における最大値を超えたことを検出したときに、前記車両が降坂中であると判定する、請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、
前記車両が降坂中に前記ブレーキが作動した状態で前記変速装置がシフトダウンした後、第1の所定時間が経過する前に前記変速装置がシフトアップし、その後第2の所定時間が経過する前において、前記車両が降坂中に前記ブレーキが作動した状態で前記変速装置がシフトダウンすると、前記変速装置の変速比の変更を禁止する請求項1又は請求項2に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、
前記車両が降坂中に前記アクセルの開度が所定の開度よりも小さい状態で前記変速装置がシフトダウンした後、第1の所定時間が経過する前に前記変速装置がシフトアップし、その後第2の所定時間が経過する前において、前記車両が降坂中に前記アクセルの開度が所定の開度よりも小さい状態で前記変速装置がシフトダウンすると、前記変速装置の変速比の変更を禁止する、請求項1又は請求項2に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、
前記車両が目標とする速度の指令値が所定の大きさ以上に変更されたときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の作業車両。 - 前記車両が走行する路面の勾配を検出する勾配検出装置を備え、
前記制御装置は、前記勾配が所定値以上変化したときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、
前記アクセルの開度が所定の大きさよりも大きくなっている時間が所定時間継続したときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、
前記エンジンの回転速度が所定の大きさよりも大きくなったときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の作業車両。 - エンジンの動力を複数の異なる変速比で車輪に伝達する変速装置を有し、アクセルの開度、ブレーキ及び前記変速装置を制御することにより、目標とする速度を維持して走行する作業車両を制御するにあたって、
前記車両が降坂中に前記変速装置がシフトダウンしたことを第1条件とし、前記第1条件が成立したか否かを判定し、
前記第1条件が成立した後、第1の所定時間が経過する前に前記変速装置がシフトアップしたことを第2条件とし、前記第2条件が成立したか否かを判定し、
前記第2条件が成立した後、第2の所定時間が経過する前において、前記車両が降坂中に前記変速装置がシフトダウンしたことを第3条件とし、前記第3条件が成立したか否かを判定し、
前記第1条件と前記第2条件と前記第3条件とがすべて成立したときには、前記変速装置の変速比の変更を禁止する、
作業車両の制御方法。 - 前記アクセルの開度が所定の開度よりも小さい場合であって、前記車両の加速度が0よりも大きく、かつ所定時間経過後における前記車両の速度が前記所定時間における最大値を超えたときに、前記車両が降坂中であるとする、請求項7に記載の作業車両の制御方法。
- 前記第1条件及び前記第3条件は、さらに前記ブレーキが作動したときに成立する、請求項9又は請求項10に記載の作業車両の制御方法。
- 前記第1条件及び前記第3条件は、さらに前記アクセルの開度が所定の開度よりも小さいときに成立する、請求項9又は請求項10に記載の作業車両の制御方法。
- 前記勾配が所定値以上変化したときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の作業車両の制御方法。
- 前記車両が目標とする速度の指令値が所定の大きさ以上に変更されたときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の作業車両の制御方法。
- 前記アクセルの開度が所定の大きさよりも大きくなっている時間が所定時間継続したときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の作業車両の制御方法。
- 前記エンジンの回転速度が所定の大きさよりも大きくなったときに、前記変速比の変更の禁止を解除する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の作業車両の制御方法。
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