JP6368259B2

JP6368259B2 - 交通管制サーバ、交通管制システム

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Publication number: JP6368259B2
Application number: JP2015032309A
Authority: JP
Inventors: 朋之濱田; 石本　英史; 英史石本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP2016153987A; WO2016132758A1

Description

本発明は、交通管制サーバ、車載端末装置及び交通管制システムに係り、特に無人車両と有人車両が走行する作業現場において、無人車両と有人車両とが干渉しないように制御するための技術に関する。

露天掘り鉱山などにおいて、掘削した鉱石を搬送するダンプトラックなどの無人車両を自律走行させる場合、道路を整備するドーザやグレーダ、埃が立たないようにする散水車、パトロールなどをするサービスカーなどの有人車両と無人車両が干渉しないように制御する必要がある。

そのための技術として、例えば特許文献１は、「作業エリア内に無人ダンプが進入するときは、この作業エリア内に他の無人ダンプが進入していないで、かつ、この作業エリア内の作業車両（有人車両）が進入許可指令を出している場合にのみ、無人ダンプをこの作業エリア内に進入させる（要約抜粋）」構成を開示している。

特開平９−１９８１３４号公報

特許文献１に開示された構成によれば、無人車両が作業エリアの入り口に設けられた待機点に到達したときに有人車両からの進入許可がなければ進入することができない。そのため、有人車両は作業をしていない場合にも毎回進入許可を出す必要があり、操作が煩雑になる一方、無人車両は進入許可があるまで待機点で待機する必要があるため、無人車両の作業効率の低下を招くという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、操作が簡単で作業効率の低下を伴うことなく有人車両及び無人車両の干渉を回避する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、鉱山内を自律走行する無人車両、及び前記鉱山内を運転手が搭乗して走行する有人車両の干渉回避のための交通管制を行う交通管制サーバであって、前記鉱山内において、前記無人車両の走行許可を付与する走行許可付与部と、前記鉱山内において前記有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアの状態を示す作業エリアデータに対し、前記無人車両が前記実在する作業エリアに進入することを禁止する閉塞状態、又は前記進入することを許可する開放状態を設定する干渉制御部と、前記作業エリアデータを前記閉塞状態に遷移させるための閉塞要求信号を前記有人車両に搭載された車載端末装置から受信するとともに、前記閉塞状態に遷移したことを通知するための閉塞状態通知信号を前記車載端末装置に送信する通信制御部と、を備え、前記干渉制御部は、オペレータの入力操作により作業エリアデータとして得られた搬送路領域に対し、当該領域内に含まれるノードに関連付けられたノードも含めるように拡大し、この拡大後の領域を前記作業エリアデータとして設定するとともに、前記通信制御部が前記閉塞要求信号を受信すると前記無人車両が前記実在する作業エリア外にいることを第一閉塞条件とし、当該第一閉塞条件を充足している場合に前記作業エリアデータを閉塞状態に設定し、前記走行許可付与部は、前記作業エリアデータが閉塞状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与せず、前記作業エリアデータが開放状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与する、ことを特徴とする。

また本発明は、鉱山内を運転手が搭乗して走行する有人車両に搭載される車載端末装置であって、前記有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアを、前記鉱山内を走行する無人車両が進入することを禁止する閉塞状態に遷移させることを要求するため操作、及び前記進入することを許可する開放状態に遷移させることを要求するための操作を受け付ける端末側入力装置と、前記実在する作業エリアが閉塞状態又は開放状態のいずれの状態にあるかを表示する端末側表示装置と、を備えることを特徴する。

また本発明は、鉱山内を自律走行する無人車両及び前記鉱山内を運転手が搭乗して走行する有人車両の干渉回避のための交通管制を行う交通管制サーバと、前記有人車両に搭載される車載端末装置とを含む交通管制システムであって、前記交通管制サーバは、前記鉱山内において、前記無人車両の走行許可を付与する走行許可付与部と、前記鉱山内において前記有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアの状態を示す作業エリアデータに対し、前記無人車両が前記実在する作業エリアに進入することを禁止する閉塞状態、又は前記進入することを許可する開放状態を設定する干渉制御部と、前記車載端末装置から、前記実在する作業エリアを前記閉塞状態に遷移させるための閉塞要求信号及び前記開放状態に遷移させるための開放要求信号を受信するとともに、前記閉塞状態に遷移したことを通知するための閉塞状態通知信号及び前記開放状態に遷移したことを通知するための開放状態通知信号を前記車載端末装置に送信するサーバ側通信制御部と、を備え、前記車載端末装置は、前記閉塞要求信号及び前記開放要求信号を送信するとともに前記閉塞状態通知信号及び前記開放状態通知信号を受信する端末側通信制御部と、前記閉塞要求信号及び前記開放要求信号の入力操作を受け付けると共に、前記閉塞状態通知信号及び開放状態通知信号を受信すると前記有人車両のオペレータに前記実在する作業エリアの状態を通知する処理を行う作業エリア情報処理部と、を備え、前記干渉制御部は、オペレータの入力操作により作業エリアデータとして得られた搬送路領域に対し、当該領域内に含まれるノードに関連付けられたノードも含めるように拡大し、この拡大後の領域を前記作業エリアデータとして設定するとともに、前記サーバ側通信制御部が前記閉塞要求信号を受信した際に前記無人車両が前記実在する作業エリア外にいることを第一閉塞条件とし、当該第一閉塞条件を充足した場合に前記作業エリアデータを閉塞状態に設定し、前記サーバ側通信制御部が前記開放要求信号を受信した際に前記有人車両が前記実在する作業エリア外にいる場合に前記作業エリアデータを開放状態に設定し、前記走行許可付与部は、前記作業エリアデータが閉塞状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与せず、前記作業エリアデータが開放状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与する、ことを特徴とする。

本発明によれば、操作が簡単で作業効率の低下を伴うことなく有人車両及び無人車両の干渉を回避する技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態に係る交通管制システムの概略構成を示す図搬送路を詳述した図交通管制サーバ及びダンプ端末装置のハードウェア構成図有人車両端末装置のハードウェア構成図図５は、作業エリア管理データベースに格納されるデータの例を示す図であって、（ａ）は作業エリア管理情報の一例を示し、（ｂ）は作業エリア管理情報の他例を示し、（ｃ）は、作業エリアの位置情報及び状態を規定した作業エリア地図情報を示す。交通管制サーバ及び端末装置の主な機能を示す機能ブロック図有人車両端末装置の主な機能を示す機能ブロック図走行許可区間設定処理を示す図であって、（ａ）は各ダンプトラックに対して設定された走行許可区間を示し、（ｂ）は、ダンプトラックに対して新たに設定された走行許可区間を示し、（ｃ）は、開放区間を示す。開放状態にある作業エリアの例を示す図閉塞状態にある作業エリアの例を示す図有人車両端末装置の操作画面の例を示す図有人車両端末装置で実行される作業エリア閉塞処理の流れを示すフローチャート有人車両端末装置で実行される作業エリア開放処理の流れを示すフローチャート有人車両端末装置の処理に対応した管制サーバ側の処理の流れを示すフローチャート第二実施形態に係る有人車両端末装置のハードウェア構成図第三実施形態における作業エリアの例を示す図搬送路の幹線に枝線が合流しているときの作業エリアの設定例を示す図であって、（ａ）はオペレータの入力操作による作業エリアの位置を示し、（ｂ）は、干渉制御部が実際に設定する作業エリアの位置を示し、（ｃ）は、干渉制御部が実際に設定する作業エリアの他の例を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

＜第一実施形態＞
第一実施形態は、鉱山においてショベルやホイールローダ等の積込機が積み込んだ土砂や鉱石を搬送し、運転手が搭乗することなく自律走行するダンプトラック（無人車両に相当する。）と、ドーザやグレーダ、散水車、及びサービスカーのような運転手が搭乗して走行する有人車両と、これらダンプトラック及び有人車両の干渉回避のための交通管制を行う交通管制サーバ（以下「管制サーバ」と略記する）と、を無線通信回線で接続した交通管制システムに係り、特に積込場や放土場などの作業場内において有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアに対し、ダンプトラックが進入することを禁止する閉塞状態又は進入することを許可する開放状態を設定する点に特徴がある。以下、本発明の第一実施形態に係る交通管制システムについて、図面を参照しながら説明する。

まず、図１に基づいて第一実施形態に係る交通管制システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る交通管制システムの概略構成を示す図である。

図１に示す交通管制システム１は、鉱山などの採石場及び積込場を含む作業現場としての積込場６１で、土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０と、ショベル１０から積み込まれた土砂や鉱石等の積荷を搬送するための自律走行車両からなるダンプトラック２０（無人車両に相当する）、及びドーサ７１や散水車やサービスカーなどの有人車両７０と、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ３０に設置された管制サーバ３１とを、無線通信回線４０を介して互いに通信接続して構成される。

ダンプトラック２０は、鉱山内であらかじめ設定された搬送路６０に沿って積込場６１及び図示しない放土場の間を往復し、積荷を搬送する。

鉱山内には、複数の無線基地局４１−１、４１−２、４１−３が設置される。そしてこれらの無線基地局４１−１、４１−２、４１−３を経由して、無線通信の電波が送受信される。

ショベル１０及び各ダンプトラック２０は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置（図１では図示を省略する）を備える。ＧＮＳＳとして、例えばＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯを用いてもよい。ダンプトラック２０や有人車両７０は実際には複数存在し、それぞれが管制サーバ３１と無線で通信を行う。

ダンプトラック２０は、管制サーバ３１からの指示に従って自律走行をするための車載端末装置（以下「ダンプ端末装置」と略記する）２６を搭載する。

有人車両７０は、積込場６１を閉塞状態又は開放状態に遷移させるための信号を管制サーバ３１との間で送受信するための車載端末装置（以下「有人車両端末装置」と略記する）７６を搭載する。図示を省略するものの、ショベル１０にも有人車両端末装置を搭載してもよい。

管制サーバ３１は、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ３２に接続される。そして、管制サーバ３１は、アンテナ３２、無線基地局４１−１、４１−２、４１−３を経由してダンプ端末装置２６及び有人車両端末装置７６の其々と通信する。

図２は、図１の搬送路６０を詳述した図であり、ダンプトラック２０や有人車両７０が走行する露天掘り鉱山現場の構成例を示す。搬送路６０は、積込場６１と、放土場６２及び放土場６３とを連結する。ダンプトラック２０は、積込場６１で表土や鉱石を積込み、搬送路６０を走行してそれらを放土場６２又は６３に搬送する。

積込場６１は、ショベル１０が掘った表土や鉱石をダンプトラック２０に積み込む作業現場である。

放土場６２は、ダンプトラック２０が掘削現場から搬送した表土等は、この場所で放土され、層状あるいは放射状に展開する作業現場である。

放土場６３は、鉱石を破砕処理するクラッシャ（不図示）などが設置された作業現場である。クラッシャが破砕した鉱石は、ベルトコンベアなどにより貨車による積み出し場あるいは処理設備などに搬送される。

上記各作業現場では、オペレータがドーサ７１に搭乗して、こぼれた土砂をダンプトラック２０の走行の妨げ何ならない位置によけたり、位置情報を測定する測定車に搭乗して、作業現場内を走行して位置情報の計測をしたりする。以下、有人車両が作業のために走行する可能性がある領域を「作業エリア」という。作業エリアは作業現場と完全一致してもよいし、作業現場内の部分領域であってもよい。また後述する第三実施形態では、作業エリアが搬送路上に設けられる。

搬送路６０上には、ダンプトラック２０の進行方向が異なる二つの走行経路６４が設けられる。各走行経路６４は、上り車線及び下り車線を構成する。各走行経路６４は、各作業現場の入口又は出口を相互に連結する。各作業現場の走行経路は、作業現場内におけるダンプトラック２０の停車位置の移動、例えば積込点の移動や放土点の移動に伴って、随時生成される。以下では作業現場内において随時生成される走行経路を「動的パス」と称することがある。

走行経路６４は、地図上で設定された座標値として与えられる。ダンプトラックは、位置センサ（ＧＰＳ）により特定した自己位置と走行路の座標値を比較しながら加減速やステアリングを制御することにより、走行経路６４に沿って無人で走行する。走行経路６４及びノード６５の情報は、管制サーバ３１の地図データ、及びダンプトラック２０の地図データとして同一の情報が格納される。管制サーバ３１はノード間として規定される走行区間毎に走行許可の付与・解除を行い、その情報をダンプトラック２０に通知することによりダンプトラック同士の干渉を避けるように走行を制御する。隣接するノード間は、サブリンク６６という。

本実施形態の地図情報は、各作業場の入口、出口のそれぞれを結ぶ走行経路を規定しているが、各作業場内は各点の位置情報のみを含んでおり、動的パスは作業場内の各点の位置情報を用いて毎回生成されるので地図情報に含まれていない。例えば、積込場６１では、ショベル１０が掘削作業を進めながら移動する結果、積込点が移動する。そのため、本実施形態では、積込場６１の入口から積込点までの走行経路や、積込点から積込場６１の出口までの動的パスは、ダンプトラック２０が走行する度毎に生成する。

なお、積込場６１内の作業エリアの位置情報は、本実施形態では地図情報に予め含むものとする。

次に図３乃至図５を参照して、図１の管制サーバ３１、無人ダンプ２０及びダンプ端末装置２６、及び有人車両端末装置７６のハードウェア構成について説明する。図３は、交通管制サーバ及びダンプ端末装置のハードウェア構成図である。図４は、有人車両端末装置のハードウェア構成図である。図５は、作業エリア管理データベースに格納されるデータの例を示す図であって、（ａ）は作業エリア管理情報の一例を示し、（ｂ）は作業エリア管理情報の他例を示し、（ｃ）は、作業エリアの位置情報及び状態を規定した作業エリア地図情報を示す。

図３に示すように、管制サーバ３１は、サーバ側制御装置３１１、サーバ側入力装置３１２、サーバ側表示装置３１３、サーバ側通信装置３１４、通信バス３１５、マスタ地図情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１６、走行許可区間情報ＤＢ３１７（以下「区間情報ＤＢ」と略記する）、及び作業エリア管理ＤＢ３１８を含んで構成される。

サーバ側制御装置３１１は、管制サーバ３１の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の演算・制御装置の他、管制サーバ３１で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等の記憶装置、また、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、を含むハードウェアを用いて構成される。管制サーバ３１で実行されるプログラムの機能構成は図６を参照して後述する。また、サーバ側制御装置３１１は、管制サーバ３１で実行される機能を実現するための集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて構成してもよい。

サーバ側入力装置３１２は、マウス、キーボードなどの入力装置により構成され、例えばサーバ側表示装置３１３の画面に表示した地図上で作業エリアの位置を入力する操作を行う際のユーザインタフェースとして機能する。

サーバ側表示装置３１３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。

サーバ側通信装置３１４は、有線通信回線や無線通信回線４０に通信接続するための装置により構成される。サーバ側通信装置３１４は、有人車両端末装置７６から作業エリアを閉塞状態に遷移させるための閉塞要求信号及び作業エリアを開放状態に遷移させるための開放要求信号を受信すると共に閉塞状態に遷移したこと通知するための閉塞状態通知信号及び開放状態に遷移したこと通知するための開放状態通知信号を送信する。

通信バス３１５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。

マスタ地図情報ＤＢ３１６は、ＨＤＤなど情報を固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、搬送路６０上の各ノードの位置情報（座標値）と、各ノードを連結するサブリンクとにより定義された地図情報を記憶する。また、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標（測位電波を基に算出される３次元実座標）を含んでもよい。各ノードには、そのノードを固有に識別する位置識別情報（以下「ノードＩＤ」という）が付与される。なお、上記地図情報には、走行経路上を走行するダンプトラックの向きが含まれる。

区間情報ＤＢ３１７は、ＨＤＤなど情報を固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、各ダンプトラック２０を固有に識別する車両識別情報と、各無人ダンプに割り当てられた走行許可区間を示す位置情報、各ダンプトラックの現在位置、走行速度を含む区間情報を記憶する。車両識別情報は、ダンプトラック２０及び有人車両７０の区別がつく情報であることが望ましい。

作業エリア管理ＤＢ３１８は、有人車両が走行して作業をおこなう作業エリアを固有に識別する作業エリア識別情報と、作業エリアを固有に識別する作業エリア識別情報、当該作業エリア内に存在する可能性がある前記有人車両を固有に識別する有人車両識別情報、及び前記有人車両から前記開放要求信号が送信されたか否かを示す開放要求情報を関連付けた作業エリア管理情報を格納する。例えば図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、作業エリア管理情報は、「作業エリア識別情報」と、各作業エリアに存在する有人車両を固有に識別する「有人車両識別情報」と、各有人車両が閉塞要求信号を送信したかを記録する「閉塞要求フラグ」と、各有人車両が作業エリアの開放を要求する開放要求信号を送信したかを記録する「開放要求フラグ」と、を格納するレコードを有するテーブルとして構成してもよい。

更に作業エリア管理ＤＢ３１８は、図５の（ｃ）に示すように、「作業エリア識別情報」と、各作業エリアの位置を示す「実座標（位置情報）」と、各作業エリアが閉塞状態か開放状態かを示す「状態」（「状態」レコードは作業エリアデータに相当する。）と、を関連づけた作業エリア地図情報を格納してもよい。作業エリア地図情報は、測定車７２から取得した位置情報を基に生成されてもよいし、オペレータからの入力操作により生成してもよい。また、有人車両に対して走行許可区間を設定した場合に、その走行許可区間を基に作業エリア地図情報を生成してもよい。

上記の各データベースは、地図情報や区間情報を記憶する記憶部だけを備え、サーバ側制御装置３１１がそれらのデータベースの更新・検索処理を行ってもよいし、各ＤＢに情報の更新・検索処理を行うエンジンを搭載したものでもよい。

一方、ダンプトラック２０は、電気駆動ダンプトラックであって、図３に示すようにダンプ端末装置２６の他、ダンプ端末装置２６の指示を受けて加減速やステアリングを制御する車両制御装置２７、外界センサ装置２８、及び位置検出装置２９を備える。

ダンプ端末装置２６は、端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、端末側通信装置２６４、通信バス２６５、及び端末側地図情報ＤＢ２６６を含んで構成される。

端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、端末側通信装置２６４、通信バス２６５、及び端末側地図情報ＤＢ２６６のそれぞれは、サーバ側制御装置３１１、サーバ側入力装置３１２、サーバ側表示装置３１３、サーバ側通信装置３１４、通信バス３１５、及びマスタ地図情報ＤＢ３１６のそれぞれと同一の構成であるので、重複説明を省略する。上記端末側地図情報ＤＢ２６６は、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報と同じ地図情報を格納する。

車両制御装置２７は、リターダブレーキ（回生ブレーキ）２７１、サービスブレーキ（機械ブレーキ）２７２、ステアリング制御装置２７３、及び加速制御装置２７４を含む。車両制御装置２７は、ダンプ端末装置２６に電気的に接続され、管制サーバ３１からの指示に従ってダンプトラック２０を自律走行させる。

外界センサ装置２８は、ミリ波レーダや前方カメラなど、ダンプ２０−１の走行方向（進行方向）前方の障害物を検知するためのセンサでありその種類は問わない。

位置算出装置２９は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３（図１参照）からの測位電波を基に自車両の現在位置を算出する。算出された自車両の現在位置は、ダンプ端末装置２６から管制サーバ３１に対して送信される。

図４に示すように、有人車両端末装置７６もダンプ端末装置２６と同様、端末側制御装置７６１、端末側入力装置７６２、端末側表示装置７６３、端末側通信装置７６４、及び通信バス７６５を含み、ダンプトラック２０に搭載された位置算出装置７９に接続される。これらの各構成要素はダンプ端末装置２６の構成と同様であるので重複説明を省略する。

次に図６及び図７を参照して、図１の管制サーバ３１、ダンプ端末装置２６、及び有人車両端末装置７６の機能構成について説明する。図６は、交通管制サーバ及び端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。図７は、有人車両端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。

図６に示すように、管制サーバ３１のサーバ側制御装置３１１は、配車管理部３１１ａ、走行許可区間設定部３１１ｂ、動的パス生成部３１１ｃ、干渉制御部３１１ｄ、及びサーバ側通信制御部３１１ｅを備える。走行許可区間設定部３１１ｂ及び動的パス生成部３１１ｃは、ダンプトラック２０の走行を許可する走行経路（走行許可区間及び動的パス）を設定することでダンプトラック２０の走行許可を付与するのでこれらを総称して走行許可付与部３１１ｆという。

配車管理部３１１ａは、ダンプトラック２０の目的地を設定し、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報を参照して現在位置から目的地に至る走行経路を決定する。ここでいう目的地は、予めマスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報で規定された範囲である。従って、配車管理部３１１ａは、各作業エリアの入口または出口を目的地と設定するが、積込点、放土点は目的地として設定しない。

走行許可区間設定部３１１ｂは、ダンプトラック２０に対し、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報を参照し、搬送路６０上の走行経路の部分区間をダンプトラック２０の走行を許可する走行許可区間として設定し、当該走行許可区間の位置を示す区間情報を生成する。なお、上記で決定された走行経路には、例えば積込点から積込場６１の出口までに生成された動的パス、放土点から放土場６２、又は６３の出口までに生成された動的パスを含んでもよい。

走行許可区間設定部３１１ｂは、区間情報ＤＢ３１７に格納された区間情報に対し、新たに生成した区間情報を上書きして更新する。区間情報には、走行許可区間の最前端のノードである前方境界点のノードＩＤ、及び最後端のノードである後方境界点のノードＩＤが含まれる。区間情報には、各ダンプトラック２０に対して設定された走行許可区間が含まれるので、区間情報を参照すると、ある作業エリアに隣接して設けられた走行許可区間にダンプトラックが存在するか、また地図情報を参照することでそのダンプトラック２０の走行方向がわかる。走行許可区間設定部３１１ｂは、ダンプ端末装置２６から新たな走行許可区間の設定を要求する情報（以下「区間要求情報」という）を受信すると、これに応じて走行許可区間の設定処理を行う。走行許可区間設定部３１１ｂは、新たな走行許可区間を設定した際にはその走行許可区間を示す区間応答情報を生成し、出来なかった場合には走行不許可を示す不許可応答情報を生成する。

動的パス生成部３１１ｃは、実存する作業エリア内の停車位置が設定されたら、当該作業エリアの入口から当該作業エリア内の停車位置までの動的パス、又は停車位置から当該作業エリアの出口までの動的パスを生成する。ここでいう「停車位置」とは、例えば積込場６１の場合は、ショベル１０から得た積込点の位置情報であり、放土場６２、６３の場合は放土位置が相当する。動的パス生成部３１１ｃは、作業エリアが閉塞されている場合には動的パスを生成しないものとしてもよい。これにより、作業エリアが閉塞状態にあるときはダンプトラックが作業エリアに進入できないので、閉塞状態中におけるダンプトラックと有人車両との干渉が回避できる。

干渉制御部３１１ｄは、作業エリアデータに対し、無人車両が実在の作業エリアに進入することを禁止する閉塞状態、又は進入することを許可する開放状態を設定する。

管制サーバ３１が閉塞要求信号を受信すると、干渉制御部３１１ｄはその信号の発信元となる車載端末装置を搭載した有人車両識別情報に対応する閉塞要求フラグの値を「０」から「１」へ書き換える。そして、ダンプトラック２０が実在の作業エリア外にいることを第一閉塞条件とし、当該第一閉塞条件を充足している場合に干渉制御部３１１ｄは実存する作業エリアを閉塞する、すなわち作業エリアデータを閉塞状態に設定する。また第一閉塞条件に加えて実在の作業エリアに隣接する走行許可区間に当該作業エリアに向かって走行するダンプトラックがいないか（第二閉塞条件）を判断条件として課してもよい。

閉塞要求フラグの値を用いた閉塞状態の判断処理の一例として、干渉制御部３１１ｄは、作業エリア内に複数の有人車両がいる場合は、少なくとも一つ値が「１」の場合、即ち、上記有人車両の閉塞フラグの値を用いてＯＲ処理を行い、その演算結果が「１」であれば、上記第一閉塞条件及び第二閉塞条件を充足すると判断してもよい。

干渉制御部３１１ｄは、作業エリアを開放状態から閉塞状態に切り替えると、閉塞要求フラグの記録を削除、すなわち閉塞要求フラグの値を「１」から「０」に書き換える。また、作業エリアを閉塞したことを示す「閉塞状態通知信号」を閉塞要求信号の発信元となる有人車両の車両端末装置に対して送信する。閉塞状態に切り替えると、干渉制御部３１１ｄは作業エリア地図情報（図５（ｃ））の「状態」レコードを「開放」から「閉塞」に書き換え、当該作業エリア内に走行許可が与えられないように制御する。あるいは、新たに動的パスが生成されないように制御してもよい。この場合、ダンプトラック２０が作業エリアに進入できない。その結果、有人車両が作業エリア内を走行してもダンプトラックとの干渉が生じない。

一方、管制サーバ３１が開放要求信号を受信すると、干渉制御部３１１ｄは、その信号の発信元となる車載端末装置を搭載した有人車両識別情報に対応する開放要求フラグの値を「０」から「１」へ書き換える。そして、有人車両７０が作業エリア外にいることを開放条件とし、当該開放条件を充足している場合に実存する作業エリアを開放する、すなわち作業エリアデータを開放状態に設定する。

開放要求フラグの値を用いた開放状態の判断処理の一例として、干渉制御部３１１ｄは開放するか否かの判定対象となる作業エリア内の全ての有人車両の開放要求フラグの値が「１」の場合、即ち、上記有人車両の開放要求フラグの値を用いてＡＮＤ処理を行い、その演算結果が「１」であれば開放条件を充足すると判断してもよい。

干渉制御部３１１ｄは、作業エリアを閉塞状態から開放状態に切り替えると、開放要求フラグの記録を削除、すなわち開放要求フラグの値を「１」から「０」に書き換える。また、作業エリアを開放したことを示す「開放状態通知信号」を当該作業エリア内の各有人車両に対して送信する。開放状態に切り替えると、干渉制御部３１１ｄは作業エリア地図情報（図５（ｃ））の「状態」レコードを「閉塞」から「開放」に書き換え、当該作業エリアに走行許可が与えられるようになる。また新たな動的パスが生成されるようにしてもよい。ダンプトラック２０が作業エリアに進入する。このとき、有人車両が作業エリア外にいるので、ダンプトラックとの干渉を回避することができる。

サーバ側通信制御部３１１ｅは、ダンプ端末装置２６及び有人車両端末装置７６との間の無線通信制御を行う。ダンプ端末装置２６との間で区間要求情報、区間応答情報及び不許可応答情報を送受信したり、有人車両端末装置７６との間で閉塞要求情報、開放要求情報、閉塞通知情報、及び開放通知情報の送受信のための制御を行う。

次にダンプ端末装置２６について説明する。ダンプ端末装置２６の端末側制御装置２６１は、自律走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、及び要求情報処理部２６１ｃを備える。

自律走行制御部２６１ａは、位置算出装置２９から自車両の現在位置を取得し、端末側地図情報ＤＢ２６６の地図情報を参照して、区間情報に含まれる走行許可区間に従って自車両を走行させるための制御を車両制御装置２７に対して行う。また、自律走行制御部２６１ａは、外界センサ装置２８の検知結果に基づいて前方障害物の有無を判定し、障害物との干渉、衝突の回避動作の有無も判定し、必要があれば制動動作のための制御を行う。

端末側通信制御部２６１ｂは、管制サーバ３１との間で行う無線通信の制御を行う。端末側通信制御部２６１ｂは区間要求情報の送信と、区間応答情報及び不許可応答情報の受信と、を行う。

要求情報処理部２６１ｃは、端末側地図情報ＤＢ２６６に格納された地図情報及び位置算出装置２９が算出した現在位置を基に、ダンプトラック２０が区間要求情報を送信する地点に到達したかを判断し、要求地点に到達すると区間要求情報を生成して端末側通信制御部２６１ｂを介して管制サーバ３１に対して区間要求情報を送信する。

また有人車両端末装置７６の端末側制御装置７６１は、図７に示すように、作業エリア情報処理部７６１ａ及び端末側通信制御部７６１ｂを備える。端末側通信制御部７６１ｂは、ダンプ端末装置２６の構成と同様であるので重複説明を省略する。なお、有人車両７０に搭載される位置算出装置７９が算出した自車両の現在位置を示す位置情報は、端末側通信制御部７６１ｂを介して管制サーバ３１に送信される。

作業エリア情報処理部７６１ａは、オペレータが端末側入力装置７６８において作業エリアを開放状態又は閉塞状態に遷移させる要求操作を行うと開放要求信号又は閉塞要求信号を生成し、端末側通信制御部７６１ｂに出力する。端末側通信制御部７６１ｂは端末側通信装置７６４を介して管制サーバ３１に開放要求信号又は閉塞要求信号を送信する。また、作業エリア情報処理部７６１ａは、端末側表示装置７６３に上記要求操作を行うための操作画面を表示させるための制御、及び閉塞状態通知信号又は開放状態通知信号を受信した際に、上記操作画面にその信号に従った表示をさせるための制御を行う。

管制サーバ３１が備える配車管理部３１１ａ、走行許可区間設定部３１１ｂ、動的パス生成部３１１ｃ、干渉制御部３１１ｄ、及びサーバ側通信制御部３１１ｅは、これらの機能を実現するプログラムが図３に示すサーバ側制御装置３１１（ハードウェア）により実行されることにより実現する。

同様に、ダンプ端末装置２６に備えられる自律走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、及び要求情報処理部２６１ｃは、これらの機能を実現するプログラムが図３に示す端末側制御装置２６１（ハードウェア）により実行されることにより実現する。

更に有人車両端末装置７６に備えられる作業エリア情報処理部７６１ａ及び端末側通信制御部７６１ｂは、これらの機能を実現するプログラムが図４に示す端末側制御装置７６１（ハードウェア）により実行されることにより実現する。

次に、図８を参照して、管制サーバ３１による走行許可設定処理について説明する。図８は、走行許可区間設定処理を示す図であって、（ａ）は各ダンプトラックに対して設定された走行許可区間を示し、（ｂ）は、ダンプトラックに対して新たに設定された走行許可区間を示し、（ｃ）は、開放区間を示す。管制サーバ３１は、排他的に走行許可区間を設定するので走行許可区間処理の説明は、ダンプトラック同士の干渉を回避するための処理の説明も兼ねる。

図８の（ａ）に示すダンプトラック２０−１、２０−２は、矢印Ａ方向に向かって走行中のダンプトラックである。走行許可区間８３ａはダンプトラック２０−１に対して設定された走行許可区間である。走行許可区間８３ｂはダンプトラック２０−２に対して設定された走行許可区間である。Ｄ１は、ダンプトラック２０の現在位置から走行許可区間８３ａの前方境界点（終端）までの走行経路に沿った距離を示す走行許可残存距離である。Ｄ２は、区間要求情報の送信を開始する走行許可要求開始距離である。以下においてダンプトラック２０−１、２０−２を区別しない場合は、ダンプトラック２０と記載する。

走行許可要求開始距離Ｄ２は、ダンプトラック２０が停止可能な距離（以下「停止可能距離」といい、ＵＶＳＬで表す）よりも長い距離であり、例えばＵＶＳＬに所定のオフセット距離ｍを加えた距離として定義される。この場合、走行許可要求開始距離Ｄ２は下式（１）で表せる。また、ＵＶＳＬは、ダンプトラック２０の現在の速度から停止できる距離を基に算出され、例えば下式（２）により表せる。

但しｍ：マージン

但しｃ_ｕ：無人ダンプの停止可能距離を求めるために定められた係数
Ｍ_ｕ：無人ダンプの積荷を含めた質量
ｖ_ｕ：無人ダンプの現在速度
ｆ_ｕ：無人ダンプの制動力

所定のオフセット距離ｍの値は、例えば無線通信にかかる時間や無線通信の障害の発生度合いなどを考慮して設定する。ダンプトラック２０の速度ｖは、ダンプトラック２０の現在速度を車輪の回転数などから測定したものであってもよく、また、ダンプトラック２０の現在の走行位置に対してマスタ地図情報ＤＢ３１６及び端末側地図情報ＤＢ２６６に格納された地図情報に設定されている最大許容速度を用いてもよい。

ダンプトラック２０の走行許可残存距離Ｄ１が走行許可要求開始距離Ｄ２以下となったとき、ダンプトラック２０は、管制サーバ３１に対して区間要求情報を送信する。区間要求情報はダンプトラック２０の現在位置情報を含む。

走行許可区間設定部３１１ｂは、ダンプトラック２０−１から区間要求情報を受信すると、送られてきた区間要求情報に含まれる位置情報に基づいてダンプトラック２０−１の存在する区間（隣接するノード間の走行経路に相当する）を特定する。そして、ダンプトラック２０−１の進行方向前方に向かって、ダンプトラック２０−１の存在する区間の終端から走行許可付与長さ以上となる区間について走行許可を与える。但し、他の車両に許可が与えられている区間がある場合には、その手前までについて走行許可区間を与える。

図８の（ｂ）に示す例では、ダンプトラック２０−１の存在する区間は９０であり、その終端から走行許可付与長さ９５に含まれる区間は、区間９１、９２、９３、９４となる。但し、区間９３、９４は、既にダンプトラック２０−２に走行許可区間８３ｂとして与えられている。そこでダンプトラック２０−１に対して新たに設定できる走行許可区間の候補は、区間９１、９２となるが、区間９１は既にダンプトラック２０−１に対して設定されている走行許可区間８３ａに含まれている。従って、走行許可区間設定部３１１ｂは、区間９２のみを新たな走行許可区間として設定する。

走行許可区間設定部３１１ｂは、走行許可を与えられた区間のうちダンプトラック２０が通過した区間を所定のタイミングで解除する。具体的には、図８の（ｃ）に示すように、走行許可区間設定部３１１ｂは、解除対象となる区間の終端からダンプトラック２０−２の位置までの距離Ｄ４が、予め定められた走行許可解除距離Ｄ３以上となったときに解除する。解除された区間は、後続のダンプトラック２０−１の走行許可区間として設定可能になる。

ダンプトラック２０−１、２０−２同士は以上のような走行許可区間の割り当てによって相互に干渉することを防止することができる。しかし、有人車両７０の場合は、運転者による表示や指示の見落としによって、他の車両の走行許可区間に誤って進入してしまう恐れがあるので、それに対する対策が必要である。特に掘削現場や放土場では、積込位置や放土位置に後進で位置決めするため、ダンプトラックが複雑な動きをすること、また搬送路のように明確にダンプトラックの走行領域が見分けられないことなどにより、有人車両が誤ってダンプトラックの走行許可区間に入ってしまう可能性が高い。そのため、これらの場所においては、従来の閉塞制御に加えて有人車両のための新たな干渉制御が必要になる。

図９、図１０を用いて本実施形態に係る作業エリアにおける有人車両干渉制御の概念を説明する。図９は、開放状態にある作業エリアの例を示す図である。図１０は、閉塞状態にある作業エリアの例を示す図である。

積込場６１には、掘削・積み込み作業を行うショベル１０と、掘削によって散乱する土砂を片付けたり、ダンプトラックから積込場内に荷こぼれした土砂を片付けるためのドーザ７１と、掘削の進行による地形の変化を計測するための測量車７２とが存在する。ショベル１０、ドーサ７１、及び測量車７２はいずれも有人車両であり人が運転する車両である。

積込場６１の内側には、ドーザ７１や測量車７２が作業を行う作業エリア１００と、積込場６１内の領域であるが作業エリア外、すなわちダンプトラック２０が進入しない安全エリア１１０と、作業エリア１００から安全エリア１１０を隔離するために安全エリア１１０の境界に設けた盛土１２０とが存在する。本実施形態では、ショベル１０、ドーサ７１、及び測量車７２の３つの有人車両のうち、ドーサ７１及び測量車７２が作業エリア１００から安全エリア１１０に退避した場合に、ダンプトラック２０の作業エリア１００への進入を許可する。すなわち、作業エリア１００内に存在する有人車両（図９ではショベル１０、ドーサ７１、及び測量車７２）の内、予め退避させる有人車両（図９ではドーサ７１、及び測量車７２）を決めておき、それら決められた有人車両が安全エリア１１０に退避した場合にダンプトラック２０の作業エリア１００への進入が許可される。よって、作業エリア１００内の全ての有人車両が退避することはダンプトラック２０の開放条件にしなくてもよい。

ショベル１０のオペレータが、ショベル１０のバケット１０ａを積込点１０２に位置させて積込点１０２の設定操作（例えばボタン押し）を行うと、積込点１０２の位置情報が管制サーバ３１に送信される。動的パス生成部３１１ｃは、作業エリア管理情報を参照し、切り返し点１０１を備えた走行経路（動的パス）１４０を生成する。管制サーバ３１は、走行経路１４０をダンプトラック２０に送信する。ダンプトラック２０はこの走行経路１４０に沿って走行し、積込点１０２に停車する。このように、ダンプトラック２０の走行経路１４０は積込点１０２の位置の変化に追従して変化し、かつ走行経路１４０の境界を判別できるような目印がないため、有人車両（ドーサ７１、測量車７２）の運転者はダンプトラック２０が走行する場所を特定することが困難である。

そこで、本実施形態では作業エリア１００に対して閉塞状態と開放状態の二つの状態を設け、作業エリア１００が閉塞状態である場合はダンプトラック２０の進入を禁止し、開放状態である場合は進入を許可するようにする。

有人車両（ドーサ７１、測量車７２）の運転者は、作業エリア１００で作業をする場合は、まず作業エリア１００の閉塞を管制サーバ３１に要求し、管制サーバ３１が閉塞を許可した段階で作業エリア１００に進入して作業を行う（図１０参照）。その間、作業エリアに進入しようとするダンプトラック２０は、作業エリア１００の入り口６４ａで待機させる。そして、作業が完了したら、有人車両は安全エリア１１０に退避して、作業エリア１００の開放を管制サーバ３１に要求する。管制サーバ３１が作業エリア１００を開放した段階で、ダンプトラック２０の進入が可能となる（図９参照）。

ここで、安全エリア１１０については、その境界に盛土１２０を設けて、その一部に出入り口を設けるような構造としておくことにより、ダンプトラック２０が走行し得るエリアと安全エリア１１０の境界が明確となり、有人車両７０の運転者が誤ってダンプトラック２０の走行許可区間に入ってしまうことを防ぐことができる。また、このような盛土１２０を設けておくことにより、ダンプトラック２０が走行経路１４０を逸脱して安全エリア１１０に進入することを防ぐことができる。

また、図９の仮想走行経路１４１は、ダンプトラック２０が最大舵角を切った時に走行する経路の一例を示すものであるが、このような最大舵角を切った場合にも到達し得ないような場所に安全エリア１１０の出入り口を設けることにより、ダンプトラック２０の操舵システムの予期せぬ異常などにより経路逸脱が起きた場合に、ダンプトラック２０が安全エリア１１０に進入する可能性を軽減することができる。

本実施形態では、盛土１２０により安全エリア１１０と作業エリア１００とを隔離したが、安全エリア１１０と作業エリア１００との高低差を設けることで、ダンプトラック２０が安全エリア１１０に進入しないように構成してもよい。

次に、本実施形態に係る管制制御装置の処理の流れを図１１から図１４を用いて説明する。図１１は、有人車両端末装置の操作画面（端末側入力装置７６８に相当する）の例を示す図である。操作画面２００には、作業エリアの閉塞を要求するための「CLOSE AREA」ボタン２０１、作業エリアの閉塞が許可されたことを示す「APPROVED」ライト２０２、作業エリアの開放を要求するための「OPEN AREA」ボタン２０３が設けられている。オペレータが「CLOSE AREA」ボタン２０１を操作すると、閉塞要求信号が、「OPEN AREA」ボタン２０３を操作すると開放要求信号が生成され、各信号が管制サーバ３１に送信される。

図１２は、有人車両端末装置で実行される作業エリア閉塞処理の流れを示すフローチャートである。

有人車両の運転者によって「CLOSE AREA」ボタン２０１が押されたら（Ｓ１０１／Ｙｅｓ）、作業エリア情報処理部７６１ａが閉塞要求信号を生成し、管制サーバ３１に送信すると共に、管制サーバ３１から作業エリア１００の現在の状態を示す閉塞状態通知信号又は開放状態通知信号（これらを総称して「エリア状態信号」という）を管制サーバ３１から取得する（Ｓ１０２）。「CLOSE AREA」ボタン２０１が押されるまでは作業エリア閉塞処理は開始しない（Ｓ１０１／Ｎｏ）。

閉塞状態通知信号を取得しない場合（開放状態通知信号を受信した場合及びいずれの信号も受信しない場合を含む）（Ｓ１０３／Ｎｏ）は、作業エリア情報処理部７６１ａは「CLOSE AREA」ボタン２０１を点滅状態（例えば、白色と灰色を交互に表示など）とし（Ｓ１０４）、タイムアウトとなるまでの間、管制サーバ３１への閉塞要求信号とエリア状態信号の取得処理を繰り返す（Ｓ１０５／Ｎｏ）。

所定の時間経過しても閉塞状態とならない場合（Ｓ１０５／Ｙｅｓ）は、「CLOSE AREA」ボタン２０１を消灯状態（例えば、灰色表示状態など）とする（Ｓ１０６）。

一方、閉塞状態通知信号を受信した場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）は、「CLOSE AREA」ボタン２０１を点灯状態（例えば、白色表示状態など）とし、「APPROVED」ライト２０２も点灯状態とする（Ｓ１０７）。有人車両の運転者は、「APPROVED」ライト２０２が点灯したことを確認して、安全エリア１１０から作業エリア１００へ出ることができる。

図１３は、有人車両端末装置で実行される作業エリア開放処理の流れを示すフローチャートである。

有人車両の運転者によって「OPEN AREA」ボタン２０３が押されたら（Ｓ１１１／Ｙｅｓ）、作業エリア情報処理部７６１ａが開放要求信号を生成し、管制サーバ３１に送信する共に、管制サーバ３１からエリア状態信号を取得する（Ｓ１１２）。「OPEN AREA」ボタン２０１が押されるまでは作業エリア開放処理は開始しない（Ｓ１１１／Ｎｏ）。

開放状態通知信号を取得しない場合（閉塞状態通知信号を受信した場合及びいずれの信号も受信しない場合を含む）（Ｓ１１３／Ｎｏ）は、作業エリア情報処理部７６１ａは「OPEN AREA」ボタン２０３を点滅状態（例えば、白色と灰色を交互に表示など）とし（Ｓ１１４）、タイムアウトとなるまでの間、管制サーバ３１への開放要求と状態取得を繰り返す（Ｓ１１５／Ｎｏ）。

所定の時間経過しても開放状態とならない場合（Ｓ１１５／Ｙｅｓ）は、「OPEN AREA」ボタン２０３を消灯状態（例えば、灰色表示状態など）とする（Ｓ１１６）。

一方、開放状態通知信号を取得した場合（Ｓ１１３／Ｙｅｓ）は、「OPEN AREA」ボタン２０３を点灯状態（例えば、白色表示状態など）とし、「APPROVED」ライト２０２を消灯状態とする（Ｓ１１７）。

以上の処理において、有人車両の運転者は「APPROVED」ライト２０２がなくても「CLOSE AREA」ボタン２０１や「OPEN AREA」ボタン２０３の点灯状態を見ることで作業エリア１００が閉塞されたことや開放されたことを知ることができるが、「APPROVED」ライト２０２があることにより、作業エリア１００が閉塞状態であること、すなわち作業エリア１００に入れることを確実に認識することができる。

なお、以上の処理において管制サーバ３１との交信の際には、有人車両の位置算出装置７９により所得した有人車両の位置情報も併せて管制サーバ３１に送信するものとする。

図１４は、有人車両端末装置の処理に対応した管制サーバ側の処理の流れを示すフローチャートである。実際の処理は、管制サーバ３１内の干渉制御部３１１ｄによって行われる。

作業エリア１００には単一の有人車両だけでなく、ドーザ７１や測量車７２など複数の有人車両７０が作業をしていることが考えられる。本実施形態では、ドーサ７１及び測量車７２の両方が安全エリア１１０に退避した状態で作業エリア１００を開放する必要がある。このため、本実施形態では、予め規定された有人車両７０の全て（ドーサ７１及び測量車７２）が安全エリア１１０に退避して、作業エリア１００を開放してもよいという要求があった段階で作業エリア１００を開放する。以下、図１４の各ステップ順に沿って管制サーバ３１の処理について説明する。

管制サーバ３１が有人車両端末装置７６から作業エリア１００の閉塞要求信号を受信したときに（Ｓ２０１／Ｙｅｓ）、干渉制御部３１１ｄは、ダンプトラック（無人車両）が作業エリア１００内にいる場合、あるいは作業エリア１００に隣接する走行許可区間内にあって、作業エリア１００に向かって走行しているダンプトラックがまだ走行中の場合（Ｓ２０２／Ｎｏ）は、作業エリア１００がまだ開放状態であることを示すために、閉塞要求信号を送信した有人車両端末装置７６に対して開放状態通知信号を送信し（Ｓ２０３）、作業エリア管理情報にその有人車両が存在する作業エリアの閉塞要求があったことを記録しておく（Ｓ２０４）。具体的には、その有人車両の閉塞要求フラグの値を「０」から「１」へ書き換える。

閉塞要求があった作業エリア１００内にダンプトラックが１台も存在しておらず、かつ作業エリア１００に隣接する走行許可区間内にあって、作業エリア１００に向かって走行しているダンプトラック２０が停止しているか、隣接する走行許可間にダンプトラック２０が存在しない場合（Ｓ２０２／Ｙｅｓ）には、作業エリア１００を閉塞状態とし、その旨を示す閉塞状態通知信号を有人車両端末装置７６に送信する（Ｓ２０５）とともに、作業エリア１００の閉塞要求の記録を削除する（Ｓ２０６）。

ここで、動的パス生成部３１１ｃは、作業エリア管理情報に作業エリア１００の閉塞要求の記録がある場合は、先行するダンプトラック２０による走行経路の閉塞が解除されても、後続するダンプトラック２０に走行許可を与えないようにする。

一方、干渉制御部３１１ｄは、有人車両端末装置７６から作業エリア１００の開放要求信号を受信した場合（Ｓ２０１／Ｎｏ、Ｓ２０７／Ｙｅｓ）、開放要求信号を送信した有人車両が安全エリア１１０内にいない場合（Ｓ２０８／Ｎｏ）は、作業エリア１００が閉塞状態であることを示す閉塞状態通知信号を有人車両７０に通知する（Ｓ２０９）。

有人車両７０が安全エリア１１０内にいる場合（Ｓ２０８／Ｙｅｓ）は、作業エリア開放要求の記録を確認して作業エリア１００に予め関連付けられた有人車両の全て（ドーサ７１、測量車７２）から開放要求信号を受信していなければ（Ｓ２１０／Ｎｏ）、作業エリア１００が閉塞状態であること示す閉塞状態通知信号を有人車両端末装置７６に通知する（Ｓ２１１）と同時に、当該有人車両から作業エリアの開放要求信号を受信したことを記録しておく（Ｓ２１２）。

上記有人車両７０が安全エリア１１０内にいるかの確認は、有人車両のオペレータが安全エリアに退避してから開放要求の操作を行うことで実現できる。また、開放要求信号に有人車両の現在位置情報を含めておくとともに、予め管制サーバ３１に安全エリアの位置情報を規定した安全エリア地図情報も更に備えておき、干渉制御部３１１ｄが安全エリア地図情報内に有人車両の現在位置情報が含まれるかを検証して確認処理を実行してもよい。

作業エリアに関連付けられた有人車両の全てから、開放要求信号を受信した記録がある場合（Ｓ２１０／Ｙｅｓ）は、干渉制御部３１１ｄは作業エリア１００を開放状態とし、開放要求信号の送信元である有人車両端末装置７６に対して開放状態信号を通知する（Ｓ２１３）と同時に、作業エリアの開放要求の記録を削除する（Ｓ２１４）。

本実施形態によれば、有人車両からの要求に従って作業エリアを閉塞又は開放する。従って、有人車両が安全エリアに退避してから作業エリアを開放し、作業エリアを閉塞してから有人車両が作業エリア内に進入することにより、作業エリア内における無人車両と有人車両の干渉を回避できる。特に、作業場内においても、作業エリアが開放されているときにのみ走行許可が与えられることで、作業場内における干渉を回避することができる。

また、複数の有人車両が作業エリア内にいる場合にも予め閉塞、開放要求を行う有人車両を定めておくことで、ショベルのように有人車両であっても本発明に係る干渉回避の制御の対象外となる車両が存在していても、干渉回避が特に重要となる車両、例えばライトビークルなどの干渉を回避することできる。

更に、第一閉塞条件の作業エリア内の無人車両の有無に加え、第二閉塞条件である隣接走行許可区間に作業エリアに向って走行する無人車両の有無を加えることにより、例えば、作業エリアを開放した時点で無人車両に対して作業エリアの入口で急停止をさせるといった緊急動作を回避できる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態は、有人車両端末装置を有人車両の車両制御装置に接続し、開放状態に有人車両が誤って作業エリア内を走行することを回避する実施形態である。以下、図１５を参照して第二実施形態について説明する。図１５は、第二実施形態に係る有人車両端末装置のハードウェア構成図である。第二実施形態に係る有人車両は、第一実施形態の構成において、車両制御装置７７を追加したものである。車両制御装置７７は、端末側制御装置７６１の指令に基づいて、有人車両の走行を抑制するものである。

端末側制御装置７６１は、図１２及び図１３に示す処理フローに基づいてAPPROVEDライト２０２が消灯状態である場合は、車両制御装置７７に走行抑制の指令を送る。具体的には、パーキングブレーキが解除されない、あるいはエンジン動力を車軸に伝えるトランスミッションがアイドル状態から接続状態にならないなど、有人車両が停車状態から走行状態へ移行することを抑制するような制御を行う。

本実施形態によれば、作業エリアが開放状態にある場合に、有人車両のオペレータが誤って作業エリア内に進入しようとしても、有人車両が移動できないことにより、ダンプトラックとの干渉を回避することができる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態は、搬送路上に作業エリアを設定する実施形態である。第一実施形態では、作業エリアを作業場に設定したが、搬送路上についても同様の交通管制システムを適用することができる。本実施形態では、有人車両として道路面を整備するグレーダを想定し、作業エリアとしては、搬送路上の区間を想定する。以下、図１６及び図１７を参照して第三実施形態について説明する。図１６は、第三実施形態における作業エリアの例を示す図である。図１７は、搬送路の幹線に枝線が合流しているときの作業エリアの設定例を示す図であって、（ａ）はオペレータの入力操作による作業エリアの位置を示し、（ｂ）は、干渉制御部が実際に設定する作業エリアの位置を示し、（ｃ）は、干渉制御部が実際に設定する作業エリアの他の例を示す。

図１６に示す例では、一つの積込場６１に対して二つの放土場６２、６３が搬送路６０により結ばれている。ここで、交差点６９から放土場６２への分岐路の路面整備を行う場合には、搬送路６０の形状に沿った作業エリア２００を設定し、安全エリア２１０を搬送路６０の脇に設定する。グレーダ７３が作業エリア２００の路面整備作業を行っている場合は、作業エリア２００を閉塞状態とし、ダンプトラック２０は積込場６１と放土場６３の間を往復する。グレーダ７３が安全エリア２１０に退避して作業エリア２００が開放状態となっている場合は、ダンプトラック２０は放土場６２へも走行することができる。同様に、交差点６９から放土場６３への分岐路に対して作業エリア２２０、安全エリア２３０を設定することにより同様の閉塞制御を行うことができる。

図１７は、搬送路の幹線３２０に枝線３３０が合流しているときの作業エリアの設定例を示す図であって、（ａ）はオペレータの入力操作による作業エリアの位置を示し、（ｂ）は、干渉制御部３１１ｄが実際に設定する作業エリアの位置を示し、（ｃ）は、干渉制御部３１１ｄが実際に設定する作業エリアの他の例を示す。

幹線上のノード３００は、幹線３２０と枝線３３０とのそれぞれに設定された走行経路の合流点である。この場合、ノード３００に幹線３２０上において隣接するノード３０２、３０２と、枝線３３０上において隣接するノード３０１と、を関連付けてマスタ地図情報ＤＢ３１６に格納しておく。

オペレータが幹線３１０にノード３００を含む作業エリアを設定する入力操作を実行すると（図１７の（ａ）参照）、干渉制御部３１１ｄは、マスタ地図情報ＤＢ３１６を参照し、ノード３００に関連付けられたノードをすべて含むように作業エリアを最終設定する。その結果、図１７の（ｂ）では、幹線３１０上の作業エリアが枝線３３０のノード３０１まで延長される。これにより、枝線上にのみユーザが作業エリアを設定する操作をした場合には、干渉制御部３１１ｄはノード３００に幹線上において隣接するノード３０１、３０２まで作業エリアを拡大する。

本実施形態によれば、搬送路上にも作業エリアを設定しこれを閉塞・開放することにより、搬送路上における有人車両とダンプトラックとの干渉を回避することができる。更に、合流点がある場合には、作業エリアを合流する線に拡大して設定することで、合流する線からの無人車両の進入を抑止することができる。

上記実施形態は、本発明の一実施形態を例示したものに過ぎず、本発明を限定するものではない。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、さまざまな変更態様がありうる。

例えば、第一実施形態で作業エリアは積込場を例としていたが、放土場においても同様の管制サーバを適用することができる。放土場においては、土砂の積込を行うショベルは存在しないが、積込場と同様にドーザや測量車などの有人車両が作業を行う必要がある。また、ダンプトラックは、ドーザや管制サーバからの指示で設定された放土位置に基づいて生成された走行経路を走行するので、それらの走行経路を含む作業エリアと、走行経路から隔離できる安全エリアを設けることにより、積込場と同様の作業エリアの閉塞・開放制御を行うことができる。

また、上記実施形態では無人車両としてダンプトラックを例に挙げて説明したが、ダンプトラックに限らず、タンクローリーなどの運搬車両でもよく、無人車両及び有人車両の車両用途は上記に限定されない。また、有人車両、無人車両は車両に限定する意図ではなく、走行体であればよい。従って、有人車両には車輪を有さない有人作業機械を含み、無人車両も車輪を有さない無人作業機械を含む。

更に第三実施形態では、合流点のノードに隣接するノードまで作業エリアを拡大したが、隣接するノードに限らず、それよりも更に合流点から離れたノードまで作業エリアを拡大してもよい。

また第三実施形態で搬送路上に作業エリアを設定する他の処理例として、走行許可区間設定部３１１ｂが有人車両に対して走行許可区間を設定すると、干渉制御部３１１ｄがその走行許可区間に作業エリアを設定すると共に、その有人車両が走行する走行車線の対向車線のうち、設定された走行許可区間と平行な部分区間と上記設定された走行許可区間に上記作業エリアを拡大してもよい。

また、上記実施形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。また上記実施形態に含まれる構成要素（処理ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではなく、適宜省略できる場合がある。

１交通管制システム
１０ショベル
２０、２０−１、２０−２無人ダンプ（無人車両）
２６ダンプ端末装置
３１交通管制サーバ
７０有人車両
７６有人車両端末装置

Claims

鉱山内を自律走行する無人車両、及び前記鉱山内を運転手が搭乗して走行する有人車両の干渉回避のための交通管制を行う交通管制サーバであって、
前記鉱山内において、前記無人車両の走行許可を付与する走行許可付与部と、
前記鉱山内において前記有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアの状態を示す作業エリアデータに対し、前記無人車両が前記実在する作業エリアに進入することを禁止する閉塞状態、又は前記進入することを許可する開放状態を設定する干渉制御部と、
前記作業エリアデータを前記閉塞状態に遷移させるための閉塞要求信号を前記有人車両に搭載された車載端末装置から受信するとともに、前記閉塞状態に遷移したことを通知するための閉塞状態通知信号を前記車載端末装置に送信する通信制御部と、を備え、
前記干渉制御部は、オペレータの入力操作により作業エリアデータとして得られた搬送路領域に対し、当該領域内に含まれるノードに関連付けられたノードも含めるように拡大し、この拡大後の領域を前記作業エリアデータとして設定するとともに、前記通信制御部が前記閉塞要求信号を受信すると前記無人車両が前記実在する作業エリア外にいることを第一閉塞条件とし、当該第一閉塞条件を充足している場合に前記作業エリアデータを閉塞状態に設定し、
前記走行許可付与部は、前記作業エリアデータが閉塞状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与せず、前記作業エリアデータが開放状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与する、
ことを特徴とする交通管制サーバ。
前記通信制御部は、前記作業エリアデータを前記開放状態に遷移させるための開放要求信号を前記車載端末装置から受信するとともに、前記開放状態に遷移したことを通知するための開放状態通知信号を前記車載端末装置に送信し、
前記干渉制御部は、前記通信制御部が前記開放要求信号を受信すると前記有人車両が前記実在する作業エリア外にいることを開放条件とし、当該開放条件を充足している場合に前記作業エリアデータを開放状態に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交通管制サーバ。
前記干渉制御部は、前記実在する作業エリア外に設けられた前記有人車両が退避するための実在する安全エリア内に前記有人車両が退避していることを前記開放条件として用いる、
ことを特徴とする請求項２に記載の交通管制サーバ。
前記実在する作業エリアを固有に識別する作業エリア識別情報、当該実在する作業エリア内に存在する可能性がある前記有人車両を固有に識別する有人車両識別情報、及び前記有人車両から前記開放要求信号が送信されたことを示す開放要求情報を関連付けて記録した作業エリア管理情報を格納する作業エリア管理情報記憶部を更に備え、
前記干渉制御部は、前記通信制御部が前記開放要求信号を受信すると、前記作業エリア管理情報を参照して、前記開放要求信号が発せられた作業エリア識別情報に関連付けられた全ての有人車両識別情報に対し、前記開放要求情報が関連づけられていることを前記開放条件として用いる、
ことを特徴とする請求項２に記載の交通管制サーバ。
前記鉱山は、前記無人車両への積荷の積込作業を行う又は前記無人車両が放土作業を行う実在する作業エリアと、前記作業場に連結され、前記無人車両が走行する搬送路と、を含み、
前記走行許可付与部は、
前記搬送路上に予め設定された走行経路の部分区間を前記無人車両の走行を許可する走行許可区間として設定する走行許可区間設定部を含み、
前記干渉制御部は、前記実在する作業エリアに隣接して設定された前記走行許可区間に、前記実在する作業エリアに向かって走行する前記無人車両が存在しないことを第二閉塞条件とし、当該第二閉塞条件を更に充足した場合に前記作業エリアデータを閉塞状態に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交通管制サーバ。
前記走行許可付与部は、
前記実在する作業エリア内における前記無人車両の前記走行経路を、前記実在する作業エリア内における前記無人車両の停止位置の移動に伴って逐次生成する動的パス生成部を更に含み、
前記動的パス生成部は、前記作業エリアデータが開放状態の場合に前記走行経路を生成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の交通管制サーバ。
鉱山内を自律走行する無人車両及び前記鉱山内を運転手が搭乗して走行する有人車両の干渉回避のための交通管制を行う交通管制サーバと、前記有人車両に搭載される車載端末装置とを含む交通管制システムであって、
前記交通管制サーバは、
前記鉱山内において、前記無人車両の走行許可を付与する走行許可付与部と、
前記鉱山内において前記有人車両が走行又は作業することが許容された実在する作業エリアの状態を示す作業エリアデータに対し、前記無人車両が前記実在する作業エリアに進入することを禁止する閉塞状態、又は前記進入することを許可する開放状態を設定する干渉制御部と、
前記車載端末装置から、前記実在する作業エリアを前記閉塞状態に遷移させるための閉塞要求信号及び前記開放状態に遷移させるための開放要求信号を受信するとともに、前記閉塞状態に遷移したことを通知するための閉塞状態通知信号及び前記開放状態に遷移したことを通知するための開放状態通知信号を前記車載端末装置に送信するサーバ側通信制御部と、を備え、
前記車載端末装置は、
前記閉塞要求信号及び前記開放要求信号を送信するとともに前記閉塞状態通知信号及び前記開放状態通知信号を受信する端末側通信制御部と、
前記閉塞要求信号及び前記開放要求信号の入力操作を受け付けると共に、前記閉塞状態通知信号及び開放状態通知信号を受信すると前記有人車両のオペレータに前記実在する作業エリアの状態を通知する処理を行う作業エリア情報処理部と、を備え、
前記干渉制御部は、オペレータの入力操作により作業エリアデータとして得られた搬送路領域に対し、当該領域内に含まれるノードに関連付けられたノードも含めるように拡大し、この拡大後の領域を前記作業エリアデータとして設定するとともに、前記サーバ側通信制御部が前記閉塞要求信号を受信した際に前記無人車両が前記実在する作業エリア外にいることを第一閉塞条件とし、当該第一閉塞条件を充足した場合に前記作業エリアデータを閉塞状態に設定し、前記サーバ側通信制御部が前記開放要求信号を受信した際に前記有人車両が前記実在する作業エリア外にいる場合に前記作業エリアデータを開放状態に設定し、
前記走行許可付与部は、前記作業エリアデータが閉塞状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与せず、前記作業エリアデータが開放状態に設定されている場合は、前記実在する作業エリアに前記無人車両が進入するための走行許可を付与する、
ことを特徴とする交通管制システム。
前記有人車両は、当該有人車両の走行を抑制するための動作を行う車両制御装置を備え、
前記車載端末装置が前記開放状態通知信号を受信すると、前記作業エリア情報処理部は、前記車両制御装置に対して前記有人車両の走行を抑制させるための指令を出力する、
ことを特徴とする請求項７に記載の交通管制システム。