JP6495815B2 - 電気駆動ダンプトラック - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動ダンプトラックに関する。

鉱山を走行する電気駆動ダンプトラックには、エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を後輪のモータに供給し、後輪を駆動するシリーズハイブリッド型のものが知られている。また、この電気的な構成を利用して、所定の上り坂区間にて、エンジンと発電機による電力供給ではなく、一般的には電車に見られるトロリー線を設置し、車両本体に設けた昇降可能な集電部（摺り板）を上昇させ、集電部をトロリー線に接触させ、電力を受けて走行する（以下、トロリー走行という）トロリー方式の走行技術が実現されている。この場合、エンジンによって発電した電力よりもトロリー線から供給される電力の方が大きいため、トロリー走行が可能な上り坂区間での走行速度の低下を回避することができる。

特許文献１には、車両が所定の位置にあることが検出され、パンタグラフの下降が検出され、車両の停止が検出されたときに、パンタグラフを上昇するようにパンタグラフ駆動手段を制御するパンタグラフ自動昇降装置が記載されている。

特開２０１０−１８３７７１号公報

ところで、電気駆動ダンプトラックの運転者は、通常、電気駆動ダンプトラックがトロリー走行区間に入ってから、電気駆動ダンプトラックを一旦停止もしくは減速させ、集電部の昇降を操作する操作装置を操作している。しかしながら、電気駆動ダンプトラックは、一般的な車両と比べて車両重量が大きいので、停止時と発進時の燃料消費量が大きい。このため、トロリー走行区間において、電気駆動ダンプトラックを一旦停止もしくは減速させてから集電部を上昇させる場合、燃料消費量が大きいという問題がある。

なお、トロリー走行区間へ進入する際、走行したまま集電部を上昇させることで、燃料消費量を抑えることが考えられる。しかしながら、この場合、運転者は、トロリー走行区間の進入に合わせ、車速やトロリー走行区間までの距離、集電部を上昇させる操作を行ってから集電部がトロリー線に接触するまでの時間（上昇時間）等を考慮しつつ、適切なタイミングで集電部の上昇操作を行う必要があり、操作に熟練を要する。

本発明の一態様による電気駆動ダンプトラックは、昇降装置により昇降する集電部をトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックであって、前記電気駆動ダンプトラックの位置を検出する位置検出装置と、前記電気駆動ダンプトラックの車速を検出する車速検出装置と、前記トロリー線の位置、および前記集電部が上昇を開始してから前記トロリー線に前記集電部が接触するまでの時間である上昇時間を記憶している記憶部と、前記電気駆動ダンプトラックの位置および車速、前記トロリー線の位置、ならびに、前記上昇時間に基づいて、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を出力する制御装置であり、積載物の質量が、前記電気駆動ダンプトラックが積載可能な最大質量よりも小さい所定値以下の場合には、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を無効化する制御装置と、を備えている。

本発明によれば、熟練を必要とすることなく適切なタイミングで集電部を上昇させることができるので、燃料消費量を低減できる。

電気駆動ダンプトラックの側面図。 運転室内の一例を示す模式図。 第１の実施の形態に係る電気駆動ダンプトラックの集電装置の制御システムの構成を示すブロック図。 （ａ）はトロリー走行区間を示す平面模式図であり、（ｂ）はダンプトラックの集電装置が格納姿勢から接続姿勢に移行する様子を示す模式図。 第１の実施の形態に係るコントローラにより実行される運転支援プログラムによる処理の一例を示すフローチャート。 コントローラによる集電部の昇降駆動制御の処理内容を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係る電気駆動ダンプトラックの集電装置の制御システムの構成を示すブロック図。 第２の実施の形態に係るコントローラにより実行される運転支援プログラムによる処理の一例を示すフローチャート。 （ａ）はトロリー走行区間の直前の走行路面がカーブしている場合の区間開始地点の補正方法について説明する図、（ｂ）は一のトロリー走行区間に複数の区間開始地点が設定されている例について説明する図。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の一実施の形態である電気駆動ダンプトラックの側面図である。本実施の形態に係る電気駆動ダンプトラック（以下、単にダンプトラック１と記す）は、鉱山等で採掘した砕石物等を運搬する超大型ダンプトラックである。図１に示すように、ダンプトラック１は、車両本体３と、車両本体３の前部に設けられた運転室２と、車両本体３によって保持され、積荷が積み込まれる荷台（ベッセル）８と、荷台８を起伏動させる油圧シリンダと、を備えている。

ダンプトラック１は、上り坂において、トロリー線（架線）から直接電力を取り入れ、モータを駆動するトロリー式のダンプトラックである。ダンプトラック１は、左右２本のプラス側およびマイナス側のトロリー線４Ｌ，４Ｒから電力を受ける左右一対の集電装置（パンタグラフともいう）６Ｌ，６Ｒを備えている。左右一対の集電装置６Ｌ，６Ｒは、運転室２の前方左右に設けられている。

左側の集電装置６Ｌと右側の集電装置６Ｒは、同様の構成を有しているため、以下、集電装置６Ｌ，６Ｒ、集電部６０Ｌ，６０Ｒ、トロリー線４Ｌ，４Ｒについては、それぞれ総称して集電装置６、集電部６０、トロリー線４と記し、左側の集電装置６を代表して、その構成の概略を説明する。

本実施の形態に係る集電装置６は、いわゆるシングルアーム型のパンタグラフである。集電装置６は、トロリー線４に接触する集電部６０と、集電部６０を昇降させる昇降装置を備えている。なお、左側の集電部６０Ｌは、左側のトロリー線４Ｌに接触し、右側の集電部６０Ｒは、右側のトロリー線４Ｒに接触するように、各集電装置６Ｌ，６Ｒが車両本体３に配設されている。

昇降装置は、折り畳み可能な支持機構６１と、支持機構６１を駆動させて、支持機構６１により支持される集電部６０を昇降させる駆動装置とを備えている。駆動装置は、ばね（不図示）と、油圧シリンダ２７（図３参照）と、切換弁２８（図３参照）とを備えている。支持機構６１は、下アーム６２と上アーム６３を含んで構成される。下アーム６２の基端部は揺動自在にベースフレーム６９に取り付けられている。下アーム６２の先端部には連結軸６５が設けられている。連結軸６５には、上アーム６３の基端部が揺動自在に連結されている。上アーム６３の先端部には、集電部６０が揺動自在に支持されている。集電部６０は、集電舟本体と、集電舟本体に取り付けられた銅やカーボン等からなる平板状の摺り板と、を備えている。

集電装置６の昇降装置を構成する油圧シリンダ２７（図１において不図示、図３参照）は、ピストンロッドとシリンダチューブを備えている。油圧シリンダ２７の基端側を構成するシリンダチューブの端部は、ベースフレーム６９に取り付けられ、油圧シリンダ２７の先端側を構成するピストンロッドの端部は、下アーム６２に取り付けられている。下アーム６２は、油圧シリンダ２７が伸長すると起立し、油圧シリンダ２７が収縮すると倒伏する。

集電装置６の昇降装置を構成するばね（不図示）は、一端がベースフレーム６９に取り付けられ、他端が上アーム６３の基端部から前方に延在する腕部（不図示）に取り付けられている。腕部（不図示）は、連結軸６５よりも前方に位置しており、ばねによって下方に引張られる。つまり、上アーム６３は連結軸６５を回動中心として、図示反時計方向に付勢されている。さらに換言すれば、上アーム６３の連結軸６５よりも後方側は、ばね（不図示）によって上方に付勢されている。なお、上アーム６３の回動範囲は、図示しないストッパにより規制されている。

このように、本実施の形態に係る集電装置６は、油圧シリンダ２７が伸長すると、下アーム６２が起伏し、ばねにより上アーム６３が立ち上がる構成とされている。図３に示すように、油圧シリンダ２７には、切換弁２８を介して油圧源２６が接続されており、後述のコントローラ１００からの切換信号により切換弁２８が切り換えられることで、油圧シリンダ２７（図３参照）の伸縮動作が制御される。

コントローラ１００からの上昇指令に相当する切換信号が切換弁２８に入力されると、油圧シリンダ２７のボトム室に圧油が供給され、油圧シリンダ２７が伸長する。油圧シリンダ２７の伸長により、図１に示す下アーム６２が起立し、ばね（不図示）により上アーム６３が立ち上げられ、集電部６０が上昇する。コントローラ１００からの下降指令に相当する切換信号が切換弁２８に入力されると、油圧シリンダ２７のロッド室に圧油が供給され、油圧シリンダ２７が収縮し、集電部６０が下降する。

図１に示す集電装置６は、下限位置である格納姿勢と、上限位置との間で昇降可能に構成されている。上限位置は、トロリー線４の高さよりも高い位置に設定されている。集電装置６は、トロリー線４に集電部６０が接触したとき、ばね（不図示）の弾性力により、トロリー線４を集電部６０により弾性的に付勢する接続姿勢となる。

ダンプトラック１は、２本の前輪と、４本の後輪７を備え、後輪７が駆動輪、前輪が従動輪として構成されている。後輪７は、後輪側の車軸を構成する筒状体であるアクスルの内部に設けられた電動モータ（不図示）により駆動される。

車両本体３の前部には、ＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位システム）受信装置９が設けられている。

運転室２には、運転者が着座する運転席と、ダンプトラック１を操作するための各種操作装置が設けられている。図２は、運転室２内の一例を示す模式図である。運転室２には、運転者が走行操作（操舵）を行うハンドル（ステアリングホイール）２１、および、計器類などを表示するコンソール２２が設けられている。コンソール２２には、各集電装置６（６Ｌ，６Ｒ）の集電部６０の昇降を操作する起動レバー装置２３と、音声により情報を出力するスピーカ２９が取り付けられている。

図３は、第１の実施の形態に係るダンプトラック１の集電装置６の制御システムの構成を示すブロック図である。集電装置６の制御システムは、コントローラ１００、ならびに、コントローラ１００に接続されるＧＰＳ受信装置９、起動レバー装置２３の操作検出部２３ａ、入力電圧計１１、車速計３２、および、スピーカ２９を備えている。コントローラ１００は、ＣＰＵや、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶部１０７、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。

ＧＰＳ受信装置９は、不図示の複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、現在時刻、ならびに、ダンプトラック１（以下、自車両とも記す）の現在位置を表す緯度・経度（Ｘｓ，Ｙｓ）を算出し、算出した緯度・経度（Ｘｓ，Ｙｓ）の情報をコントローラ１００に出力する。

起動レバー装置２３は、レバー２３ｂ（図２参照）とレバー２３ｂの操作位置を検出する操作検出部２３ａとを備えている。レバー２３ｂは、操作位置である格納位置（ＯＦＦ位置）と、操作位置である接続位置（ＯＮ位置）との間で切り換えられる。操作検出部２３ａは、レバー２３ｂが格納位置にある場合、集電部６０を下降させる下降指令信号をコントローラ１００に出力する。操作検出部２３ａは、レバー２３ｂが接続位置にある場合、集電部６０を上昇させる上昇指令信号をコントローラ１００に出力する。

コントローラ１００は、下降指令信号が入力されると、集電装置６の昇降装置を構成する油圧回路の切換弁２８に下降指令に相当する切換信号を出力して、油圧シリンダ２７を収縮させ、集電部６０を下降させる。コントローラ１００は、上昇指令信号が入力されると、集電装置６の昇降装置を構成する油圧回路の切換弁２８に上昇指令に相当する切換信号を出力して、油圧シリンダ２７を伸長させ、集電部６０を上昇させる。

入力電圧計１１は、プラス側のトロリー線４Ｌに接触する集電部６０Ｌと、マイナス側のトロリー線４Ｒに接触する集電部６０Ｒの間の電圧を測定し、測定した集電部６０Ｌ，６０Ｒ間に負荷されている電圧（以下、入力電圧とも記す）の情報をコントローラ１００に出力する。

車速計３２は、ダンプトラック１の車速（車両速度）Ｖｅを検出し、検出した車速Ｖｅの情報をコントローラ１００に出力する。車速計３２はミリ波レーダであり、ドップラー効果を利用して走行面に対する自車両の相対速度を検出する。

コントローラ１００は、第１距離演算部１０１と、第２距離演算部１０２と、モード設定部１０３と、速度演算部１０４と、昇降駆動制御部１０５と、時間更新部１０６、通知制御部１０８と、接触判定部１０９と、を機能的に有している。

コントローラ１００の記憶部１０７には、トロリー線４が敷設される走行路の区間（以下、トロリー走行区間と記す）のＧＰＳ座標、および、区間開始地点Ｐｔの緯度・経度（Ｘｔ，Ｙｔ）の情報が記憶されている。図４（ａ）は、トロリー走行区間を示す平面模式図であり、図４（ｂ）は、ダンプトラック１の集電装置６が格納姿勢から接続姿勢に移行する様子を示す模式図である。図４に示すように、区間開始地点Ｐｔとは、トロリー線４の位置を表す情報の一つであって、集電部６０をトロリー線４に接触させ、トロリー線４から電力を受けて走行するトロリー走行を開始できる位置であり、トロリー走行区間にダンプトラック１が進入する位置として予め設定されている。

第１距離演算部１０１（図３参照）は、自車両の位置情報である自車両の現在地点Ｐｓの緯度・経度（Ｘｓ，Ｙｓ）と、トロリー線４の位置情報である区間開始地点Ｐｔの緯度・経度（Ｘｔ，Ｙｔ）の２点間の距離を、自車両の現在地点Ｐｓから区間開始地点Ｐｔまでの距離（以下、第１の距離Ｘ１と記す）として演算する。

図３に示す記憶部１０７は、集電部６０が上昇を開始してから、格納姿勢にある集電部６０が上昇し、集電部６０がトロリー線４に接触するまでに必要な時間（以下、上昇時間Ｎ）を記憶している。なお、本明細書において、集電部６０が上昇を開始したときとは、集電装置６が格納姿勢にある状態で、レバー２３ｂが格納位置から接続位置に操作されたときのことをいう。

上昇時間Ｎは、後述する時間更新部１０６により、精度の高い値として上書きして記憶されるので、初期値としては、設計値の２倍など、設計値に対して十分に長い時間が、予め設定されている。なお、トロリー走行区間内において、ダンプトラック１を停止した状態でレバー２３ｂを接続位置に操作して、接続位置への操作から集電部６０がトロリー線４に接触するまでの時間を計測しておき、その値を上昇時間Ｎの初期値として設定しておいてもよい。上昇時間Ｎは、オペレータにより任意に設定できるようにしてもよい。

第２距離演算部１０２は、自車両の車速Ｖｅを上昇時間Ｎに乗算して、集電部６０が上昇を開始してからトロリー線４に接触するまでに自車両が移動する推定距離（以下、第２の距離Ｘ２と記す）として演算する（Ｖｅ×Ｎ＝Ｘ２）。

モード設定部１０３は、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも長いか否かを判定し、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも長い場合（Ｘ２≧Ｘ１）、集電部６０が上昇可能な状態にあると判定し、レバー有効モードを設定する。モード設定部１０３は、第２の距離Ｘ２が第１の距離よりも短い場合（Ｘ２＜Ｘ１）、集電部６０が上昇不能な状態にあると判定し、レバー無効モードを設定する。

昇降駆動制御部１０５による集電装置６の昇降駆動制御は以下のとおりである。
（ａ）レバー有効モードが設定され、かつ、操作検出部２３ａでレバー２３ｂが接続位置に操作されたことが検出されると、切換弁２８を制御して、油圧シリンダ２７を伸長させ、集電部６０を上昇させる。つまり、昇降駆動制御部１０５は、操作検出部２３ａから出力された操作位置情報（上昇指令）を有効とする。
（ｂ）レバー無効モードが設定されているときには、操作検出部２３ａでレバー２３ｂが接続位置に操作されたことが検出された場合であっても、油圧シリンダ２７の位置を現状のままとする。つまり、昇降駆動制御部１０５は、操作検出部２３ａから出力された操作位置情報（上昇指令）を無効とする。

なお、操作検出部２３ａでレバー２３ｂが格納位置に操作された場合には、レバー有効／無効モードにかかわらず、切換弁２８を制御して、油圧シリンダ２７を収縮させ、集電部６０を下降させる。

通知制御部１０８は、次の（ｉ）および（ｉｉ）の条件のいずれもが成立したとき、集電部６０が上昇可能であることを表す信号として、音声出力信号をスピーカ２９に出力する。通知制御部１０８は、（ｉ）および（ｉｉ）の条件の少なくともいずれか一方が成立していないとき、上記音声出力信号をスピーカ２９に出力しない。
（ｉ）レバー有効モードが設定されていること
（ｉｉ）レバー２３ｂが格納位置に操作されていること

スピーカ２９は、音声出力信号が入力されると、運転者に対し、集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知として、音声ガイダンスやビープ音などを出力する。

速度演算部１０４は、レバー２３ｂが格納位置から接続位置に操作されたことが操作検出部２３ａにより検出されると、第１の距離Ｘ１を上昇時間Ｎで除算し、上昇時間Ｎ内にトロリー走行区間の区間開始地点Ｐｔに自車両が到達するために必要な速度（以下、必要速度Ｖｎと記す）を演算する（Ｖｎ＝Ｘ１／Ｎ）。

昇降駆動制御部１０５は、車速Ｖｅが必要速度Ｖｎよりも遅いか否かを判定する。集電部６０が上昇しているときに、車速Ｖｅが必要速度Ｖｎよりも遅いと判定された場合、昇降駆動制御部１０５は、昇降装置を構成する油圧回路の切換弁２８を制御して、油圧シリンダ２７の伸長動作を停止させ、集電部６０の上昇を停止させる。つまり、集電装置６の昇降装置による上昇動作を中断する。

接触判定部１０９は、入力電圧計１１からの検出信号に基づいて、集電部６０がトロリー線４に接触したか否かを判定する。接触判定部１０９は、入力電圧Ｖｏが閾値Ｖｏ１よりも大きい場合（Ｖｏ＞Ｖｏ１）、集電部６０がトロリー線４に接触したと判定する。接触判定部１０９は、入力電圧Ｖｏが閾値Ｖｏ１以下である場合（Ｖｏ≦Ｖｏ１）、集電部６０はトロリー線４に接触していないと判定する。

閾値Ｖｏ１は、集電部６０Ｌ，６０Ｒがそれぞれトロリー線４Ｌ，４Ｒに接触しているか否かを判定するために設定される閾値であり、予め実験等に基づいて定められ、記憶部１０７に記憶されている。たとえば、集電部６０がトロリー線４に接触していないときの入力電圧Ｖｏが０[Ｖ]であるのに対し、集電部６０がトロリー線４に接触しているときの入力電圧Ｖｏが２０００[Ｖ]程度となることが実験により得られたとする。この場合、０［Ｖ］から２０００［Ｖ］までの間の任意の値、たとえば１０００［Ｖ］を閾値Ｖｏ１と設定すればよい。

時間更新部１０６は、レバー２３ｂが格納位置から接続位置に操作されたことが操作検出部２３ａにより検出されると、コントローラ１００に内蔵されるタイマにより時間の計測を開始する。時間更新部１０６は、接触判定部１０９により、集電部６０がトロリー線４に接触したと判定されると、タイマによる時間の計測を終了し、計測時間を上昇時間Ｎに上書きして記憶する。すなわち、時間更新部１０６は、起動レバー装置２３により集電部６０を上昇させる操作が行われてからトロリー線４に集電部６０が接触するまでの時間を計測し、計測した時間ｔを上昇時間Ｎとして記憶部１０７に記憶し、上昇時間Ｎを更新する。なお、更新の際、計測した時間ｔに裕度αを加算して、上昇時間Ｎとして記憶することが好ましい。

図５は、第１の実施の形態に係るコントローラ１００により実行される運転支援プログラムによる処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば、図示しない運転支援スイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、初期設定では、レバー有効モードが設定される。図示しない運転支援スイッチがオフされている場合、以下に示す運転視線プログラムによる処理は実行されない。

ステップＳ１０５において、コントローラ１００は、ＧＰＳ受信装置９で検出された自車両の位置を表す緯度・経度（Ｘｓ，Ｙｓ）、操作検出部２３ａで検出されたレバー２３ｂの操作位置、車速計３２で検出された車速Ｖｅなどの各種の情報を取得して、ステップＳ１１０へ進む。各種の情報は、所定の制御周期毎に、すなわちリアルタイムで取得される。

ステップＳ１１０において、コントローラ１００は、ステップＳ１０５で取得した自車両の現在地点Ｐｓの緯度・経度（Ｘｓ，Ｙｓ）と、記憶部１０７に記憶されている区間開始地点Ｐｔの緯度・経度（Ｘｔ，Ｙｔ）とに基づいて、第１の距離Ｘ１を演算し、ステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５において、コントローラ１００は、ステップＳ１０５で取得した自車両の車速Ｖｅに上昇時間Ｎを乗算することで、第２の距離Ｘ２を演算し、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０において、コントローラ１００は、ステップＳ１１０で演算された第１の距離Ｘ１と、ステップＳ１１５で演算された第２の距離Ｘ２とを比較し、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ１２０で否定判定されるとステップＳ１２３へ進み、ステップＳ１２０で肯定判定されると、ステップＳ１２７へ進む。

ステップＳ１２３において、コントローラ１００は、レバー無効モードを設定し、ステップＳ１０５へ戻る。ステップＳ１２７において、コントローラ１００は、レバー有効モードを設定し、ステップＳ１３０へ進む。

ステップＳ１３０において、コントローラ１００は、ステップＳ１０５で取得したレバー２３ｂの操作位置の情報に基づいて、現在のレバー２３ｂが接続位置に操作されている状態であるか否かを判定する。ステップＳ１３０で否定判定されると、すなわちレバー２３ｂが格納位置に操作されている状態であると判定されると、ステップＳ１３５へ進む。ステップＳ１３０で肯定判定されると、すなわちレバー２３ｂが接続位置に操作されている状態であると判定されると、ステップＳ１４０へ進む。

ステップＳ１３５において、コントローラ１００は、集電部６０が上昇可能であることを表す音声出力信号をスピーカ２９に出力し、ステップＳ１０５へ戻る。スピーカ２９は、音声出力信号が入力されると、運転者に対し、集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知を音声により出力する。

ステップＳ１４０において、コントローラ１００は、タイマの計測時間Ｔ＝０に初期化（すなわち、タイマリセット）して、ステップＳ１４５へ進む。ステップＳ１４５において、コントローラ１００は、ステップＳ１１０で演算した第１の距離Ｘ１と、記憶部１０７に記憶された上昇時間Ｎに基づいて、必要速度Ｖｎを演算し、ステップＳ１５０へ進む。

ステップＳ１５０において、コントローラ１００は、昇降駆動制御を行う。図６は、コントローラ１００による集電部６０の昇降駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ１６５において、コントローラ１００は、内蔵タイマのカウント処理を実行し、ステップＳ１７０へ進む。

ステップＳ１７０において、コントローラ１００は、入力電圧計１１で検出された入力電圧Ｖｏ、および車速計３２で検出された車速Ｖｅなどの情報を取得し、ステップＳ１７５へ進む。ステップＳ１７５において、コントローラ１００は、入力電圧Ｖｏが記憶部１０７に記憶されている閾値Ｖｏ１よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１７５で肯定判定されるとステップＳ１８０へ進み、ステップＳ１７５で否定判定されると、ステップＳ１８５へ進む。

ステップＳ１８０において、コントローラ１００は、上昇時間Ｎの更新処理を行って、図５および図６のフローチャートに示す処理を終了する。ステップＳ１８０の更新処理では、タイマにより計測された時間ｔを上昇時間Ｎとして上書き記憶する処理である。

ステップＳ１８５において、コントローラ１００は、ステップＳ１７０で取得した車速ＶｅがステップＳ１４５で演算された必要速度Ｖｎよりも速いか否かを判定する。ステップＳ１８５で否定判定されるとステップＳ１９０へ進み、ステップＳ１８５で肯定判定されるとステップＳ１９５へ進む。

ステップＳ１９０において、コントローラ１００は、昇降装置を構成する油圧シリンダ２７の動作を停止させる切換信号を切換弁２８に出力して、図５および図６のフローチャートに示す処理を終了する。ステップＳ１９５において、コントローラ１００は、昇降装置を構成する油圧シリンダ２７を伸長させる切換信号を切換弁２８に出力し、ステップＳ１６５へ戻る。

本実施の形態の動作をまとめると次のようになる。運転者が、ダンプトラック１のイグニッションスイッチをオンすると、車両が起動する。エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力が後輪７の電動モータに供給される。運転者が、アクセルペダルを踏み込み操作することで、発電機で発生した電力により、後輪７の電動モータが駆動され、後輪７が回転し、ダンプトラック１が走行する。

ダンプトラック１の前方に、トロリー走行区間の区間開始地点Ｐｔがあることを運転者が確認すると、運転者は運転支援スイッチ（不図示）をオンする。運転支援スイッチがオンされると、運転支援プログラムが読み出され、運転支援制御が実行される。図４（ｂ）に示すように、ダンプトラック１がトロリー走行区間の区間開始地点Ｐｔに近づき、区間開始地点Ｐｔとダンプトラック１との距離（すなわち第１の距離Ｘ１）が、集電装置６（パンタグラフ）の上昇に必要な距離（すなわち第２の距離Ｘ２）よりも短くなると、スピーカ２９から音声ガイダンスやビープ音が出力される（Ｓ１２０でＹｅｓ，Ｓ１３０でＮｏ，Ｓ１３５）。これにより、運転者は、集電装置６を上昇可能な距離になったことを知ることができ、起動レバー装置２３のレバー２３ｂを接続位置へと切り換える（Ｓ１３０でＹｅｓ）。

集電装置６の昇降装置により集電部６０が上昇し、トロリー走行区間内で集電部６０とトロリー線４とが接触する。トロリー線４に集電部６０が接触すると、後輪７の電動モータは、トロリー線４から供給される電力により駆動される。つまり、ダンプトラック１は、トロリー走行を行う。

なお、運転者が、起動レバー装置２３のレバー２３ｂを接続位置へと切り換えた後、減速操作が行われると、車速が低下する。車速が低下すると、区間開始地点Ｐｔに到達する前に、集電装置６の集電部６０が上限位置まで上昇してしまうおそれがあるが、本実施の形態では、このような場合、集電装置６の上昇が自動で停止することになる（Ｓ１８５でＮｏ，Ｓ１９０）。なお、自動で停止した集電装置６は、たとえば、運転者が一度、起動レバー装置２３のレバー２３ｂを格納位置に戻した後、接続位置に操作することで上昇を再開させるように構成することが好ましい。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施の形態に係るダンプトラック１は、昇降装置により昇降する集電部６０の摺り板をトロリー線４に接触させ、トロリー線４から電力を受けて走行する電気駆動式のダンプトラックである。ダンプトラック１は、自車両の位置を検出するＧＰＳ受信装置９と、自車両の車速Ｖｅを検出する車速計３２と、トロリー線４の位置、および集電部６０が上昇を開始してからトロリー線４が集電部６０に接触するまでの時間（すなわち、上昇時間Ｎ）を記憶している記憶部１０７と、を備えている。コントローラ１００は、自車両の位置および車速Ｖｅ、トロリー線４の位置、ならびに、上昇時間Ｎに基づいて、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力する。スピーカ２９は、コントローラ１００から集電部６０が上昇可能であることを表す信号が出力されると、運転者に集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知を行う。

これにより、運転者は、熟練を必要とすることなく、走行中、トロリー走行区間の手前において、適切なタイミングで集電部６０の上昇を開始させることができる。つまり、トロリー走行区間に進入する前の段階で、集電装置６の集電部６０が上昇するように昇降装置を駆動させ、トロリー走行区間に進入してすぐにトロリー線４に集電部６０を接触させることができ、トロリー走行区間内において実際にトロリー走行に使われる区間を長くすることができる。つまり、トロリー走行区間内におけるトロリー線４の使用範囲を拡大することができるので、燃料消費量を効果的に低減できる。

（２）コントローラ１００は、ＧＰＳ受信装置９により検出された自車両の現在地点Ｐｓから記憶部１０７に記憶されたトロリー走行区間の区間開始地点Ｐｔまでの距離（すなわち、第１の距離Ｘ１）を演算する。コントローラ１００は、車速計３２により検出された自車両の車速Ｖｅと、記憶部１０７に記憶されている上昇時間Ｎに基づいて、集電部６０が上昇を開始してからトロリー線４に集電部６０が接触するまでに自車両が移動する距離（すなわち、第２の距離）を演算する。コントローラ１００は、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも短い場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力せず、第２の距離Ｘ２が第１の距離よりも長い場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力する。

さらに、コントローラ１００は、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも短い場合、集電部６０の上昇指令を無効とし、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも長い場合、集電部６０の上昇指令を有効とする。つまり、コントローラ１００は、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも短い場合には、起動レバー装置２３により集電部６０を上昇させる操作が行われたとしても、集電部６０を上昇させない。これにより、トロリー走行区間から離れた位置で、起動レバー装置２３のレバー２３ｂを接続位置に操作したとしても集電部６０が上昇することを防止できる。その結果、トロリー線４よりも高い位置に設定される集電部６０の上限高さまで上昇してしまってから、トロリー走行区間内にダンプトラック１が進入することを防止できる。つまり、集電装置６とトロリー線４との意図しない部位における接触を防止して、集電装置６の破損を防止できる。

（３）コントローラ１００は、起動レバー装置２３により集電部６０を上昇させる操作が行われたとき、第１の距離Ｘ１を上昇時間Ｎで除算し、上昇時間Ｎ内にトロリー走行区間の区間開始地点Ｐｔに到達可能な必要速度Ｖｎを演算する。コントローラ１００は、車速Ｖｅが必要速度Ｖｎよりも遅い場合、昇降装置による集電部６０の上昇を停止させる。これにより、集電部６０が上昇を開始した後、車速Ｖｅが減速した場合に、集電部６０の上昇が継続されることを防止できる。その結果、トロリー線４よりも高い位置に設定される集電部６０の上限高さまで上昇してしまってから、トロリー走行区間内にダンプトラック１が進入することを防止できる。つまり、集電装置６とトロリー線４との意図しない部位での接触を防止して、集電装置６の破損を防止できる。

（４）トロリー線４からの入力電圧を検出する入力電圧計１１と、検出された入力電圧Ｖｏに基づいて、集電部６０とトロリー線４とが接触したか否かを判定するコントローラ１００によって、集電部６０とトロリー線４との接触を検出する接触検出部が構成されている。コントローラ１００は、起動レバー装置２３により集電部６０を上昇させる操作が行われてからトロリー線４に集電部６０が接触するまでの時間を計測し、計測した時間ｔに基づいて決定した時間を上昇時間Ｎとして記憶部１０７に記憶する。つまり、トロリー走行区間に進入する際に、上述の運転支援プログラムによる制御を行って、集電部６０を上昇させるように昇降装置を駆動させる度に、上昇時間Ｎが更新される。これにより、作業現場により、トロリー線４の高さが異なっている場合でも、上昇時間Ｎの精度が高まり、適切にトロリー走行区間内におけるトロリー線４の使用範囲を拡大して、燃料消費の低減効果を高めることができる。

−第２の実施の形態−
図７および図８を参照して第２の実施の形態に係るダンプトラックについて説明する。図７は、第２の実施の形態に係るダンプトラック１の集電装置６の制御システムの構成を示すブロック図である。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。

第１の実施の形態では、集電部６０が上昇可能であることを表す信号として音声出力信号がコントローラ１００からスピーカ２９に出力され、スピーカ２９から運転者に対し、集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知を行う例について説明した。これに対して、第２の実施の形態に係るコントローラ２００の昇降駆動制御部２０５は、集電部６０が上昇可能であることを表す信号として、上昇指令信号を集電装置６の昇降装置に出力し、自動で集電部６０を上昇させる。

図８は、第２の実施の形態に係るコントローラ２００により実行される運転支援プログラムによる処理の一例を示すフローチャートであり、図５のフローチャートのステップＳ１２３，１２７，１３０，１３５に代えて、ステップＳ２３３，２３５の処理を実行するものである。このフローチャートに示す処理は、不図示の運転支援スイッチのオンにより開始される。

図８に示すように、第２の実施の形態では、ステップＳ１２０で否定判定されるとステップＳ１０５へ戻り、ステップＳ１２０で肯定判定されるとステップＳ２３３に進む。ステップＳ２３３においてコントローラ２００は、集電部６０が上昇可能であることを表す信号として、上昇指令信号に相当する切換信号を切換弁２８に出力し、ステップＳ２３５へ進む。これにより、油圧シリンダ２７が伸長し、集電部６０が自動で上昇する。

ステップＳ２３５において、コントローラ２００は、自動で集電装置６の上昇が実行されていることを案内する音声ガイダンスを出力し、ステップＳ１４０へ進む。

このような第２の実施の形態によれば、トロリー走行区間に近づくと、自動で集電部６０が上昇するので、第１の実施の形態と同様、熟練を必要とすることなく適切なタイミングで集電部６０を上昇させることができる。また、適切なタイミングで集電部６０を上昇させることで、トロリー走行区間内におけるトロリー線４の使用範囲を拡大することができるので、燃料消費量を効果的に低減できる。自動で集電部６０が上昇するので、第１の実施の形態に比べて、運転者の操作の負担を軽減できる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
上述の実施の形態では、直線状のトロリー走行区間の始端に向かって直進するダンプトラック１において、集電装置６を上昇させる例（図４（ａ）参照）について説明したが、本発明はこれに限定されない。トロリー走行区間の始端の直前の走行路面が湾曲しているとき、つまり、カーブ区間に連続してトロリー走行区間が設定されているときには、以下のように、ダンプトラック１が進入する位置を、走行区間の路面の曲率に基づいて補正すればよい。

図９（ａ）はトロリー走行区間の直前の走行路面がカーブしている場合の区間開始地点の補正方法について説明する図である。図９（ａ）に示すように、たとえば、カーブ区間の走行路の半径がＲ［ｍ］、自車両の旋回角度がθである場合、カーブ区間における走行路の中心軸の長さ（円弧の長さ）Ｌ［ｍ］は、Ｒ×θで表される（Ｌ＝Ｒ×θ）。この場合、コントローラ１００は、補正距離Ｗ＝Ｌ−２Ｒｓｉｎ（Ｌ／２Ｒ）［ｍ］分、トロリー走行区間の始端に設定されている区間開始地点Ｐｔをトロリー走行区間の内側に補正して記憶部１０７に記憶する。第１距離演算部１０１は、補正後の区間開始地点Ｐｔと、自車両の現在地点Ｐｓとに基づいて、第１の距離Ｘ１を演算する。

このような変形例によれば、トロリー走行区間の始端にカーブ区間が連続している場合であっても、トロリー走行が可能な区間において、集電装置６Ｌ，６Ｒとトロリー線４Ｌ，４Ｌとを接触させることができる。

（変形例２）
図９（ｂ）は、一のトロリー走行区間に複数の区間開始地点が設定されている例について説明する図である。図９（ｂ）に示すように、一のトロリー走行区間に複数の進入ルートがある場合、予め記憶部１０７に複数の区間開始地点Ｐｔ１，Ｐｔ２，・・・を記憶させておく。第１の進入箇所である区間開始地点Ｐｔ１（Ｘｔ１，Ｙｔ１）はトロリー走行区間の始端に設定され、第２の進入箇所である区間開始地点Ｐｔ２（Ｘｔ２，Ｙｔ２）はトロリー走行区間の始端および終端の間の中間地点に設定されている。この場合、コントローラ１００は、自車両の現在地点Ｐｓから複数の進入箇所の区間開始地点Ｐｔ１，Ｐｔ２のそれぞれまでの距離を演算し、最も距離の短い区間開始地点Ｐｔを決定し、決定した区間開始地点Ｐｔを用いて、第１の距離Ｘ１を演算する。複数の進入ルートがある場合であっても、トロリー走行区間内におけるトロリー線４の使用範囲を拡大することができるので、燃料消費量を効果的に低減できる。

記憶部１０７は、トロリー線４の位置として、ダンプトラック１がトロリー走行区間に進入する位置を記憶している記憶領域を備えている。このような構成によれば、ダンプトラック１が複数のトロリー走行区間を用いる場合や、トロリー線区間の一部を用いる場合においても、上述した集電部６０の上昇指令案内（音声）や集電部６０の自動上昇駆動を実施することができ、様々な作業現場に対応することができる。

（変形例３）
上述の実施の形態では、コントローラ１００は、ＧＰＳ受信装置９により検出された自車両の位置Ｐｓから記憶部１０７に記憶されたトロリー線４の位置Ｐｔまでの距離（すなわち、第１の距離Ｘ１）を演算する。また、コントローラ１００は、車速計３２により検出された自車両の車速Ｖｅと、記憶部１０７に記憶されている上昇時間Ｎに基づいて、集電部６０が上昇を開始してからトロリー線４に集電部６０が接触するまでに自車両が移動する距離（すなわち、第２の距離Ｘ２）を演算する。さらに、コントローラ１００は、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも短い場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力せず、第２の距離Ｘ２が第１の距離Ｘ１よりも長い場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力する。このように、上述の実施の形態では、集電部６０が上昇可能であるか否かの指標として距離を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

たとえば、コントローラ１００，２００は、第１の距離Ｘ１に自車両の車速Ｖｅを除算して、自車両がトロリー線４の位置に到達するまでの到達時間Ｔ１を演算する。コントローラ１００は、到達時間Ｔ１と上昇時間Ｎとを比較して、到達時間Ｔ１が上昇時間Ｎよりも長い場合（Ｔ１＞Ｎ、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力せず、到達時間Ｔ１が上昇時間Ｎよりも短い場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力する。このように時間を指標として、集電部６０が上昇可能であるか否かを判定することとした場合でも上述の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

（変形例４）
上述した実施の形態では、自車両の位置を検出する構成として、ＧＰＳ衛星を利用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、トロリー走行区間に送信機を設置し、ダンプトラック１に受信機を設置することで、ダンプトラック１からトロリー走行区間までの相対位置を検出してもよい。

（変形例５）
ダンプトラック１のサスペンションシリンダの圧力などから、コントローラ１００により運搬する積載物の質量（以下、積載質量Ｍと記す）を演算し、積載質量Ｍが閾値Ｍ０以下のときには、運転支援スイッチ（不図示）をオンした場合であっても運転支援プログラムを実行しないようにする。つまり、所定の条件が成立したとしても、積載質量Ｍが閾値Ｍ０以下の場合、コントローラ１００は、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を出力しない。換言すれば、コントローラ１００は、積載質量Ｍが閾値Ｍ０以下の場合、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を無効化する無効化部としての機能を備えている。閾値Ｍ０は、空荷を検知するための閾値であり、ダンプトラック１が積載可能な最大質量値よりも小さい所定値、たとえば最大質量値の半分として予め記憶部１０７に記憶されている。本変形例によれば、積載質量が小さいときには、自動昇降機能をオフにすることができる。

トロリー走行区間は、上り坂車線で登坂走行するために設置されており、上り坂車線に隣接する下り坂車線を降坂走行するための走行区間にはトロリー線が設定されていない。本変形例によれば、運転支援スイッチをオンにしたまま、ダンプトラック１が採掘場に向かうために、下り坂を降坂走行する際、ダンプトラック１が区間開始地点Ｐｔに近づいたとしても、集電部６０が上昇可能であることを表す音声案内が出力されたり、自動で集電部６０が上昇駆動することを防止できる。なお、積載質量Ｍは、荷重センサにより検出してもよい。また、コントローラ１００が、集電部６０が上昇可能であることを表す信号を無効化する場合に限定されることもない。集電部６０が上昇可能であることを表す信号（音声出力信号や上昇指令信号）を無効化する手段として、コントローラ１００とスピーカ２９との間やコントローラ２００と切換弁２８との間において信号を遮断するスイッチを採用してもよい。

（変形例６）
車速計３２には、ミリ波レーダに限定されず、レーザーレーダを採用することもできる。また、車輪速センサで検出された車輪速に基づいて車速を演算してもよい。

（変形例７）
集電装置６の昇降装置の構成や集電部６０の形状は、上述した実施の形態で説明したものに限定されず、種々の構成、形状を採用できる。集電装置６は、たとえば、菱形パンタグラフとしてもよい。

（変形例８）
上述した実施の形態では、集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知の方法として、音声を利用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、表示モニタや、ランプなどの表示装置により、運転者に、集電部６０が上昇可能であることを知らせる通知を行うようにしてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ ダンプトラック（電気駆動ダンプトラック）、４ トロリー線、６ 集電装置、９ ＧＰＳ受信装置（位置検出装置）、１１ 入力電圧計（接触検出部）、２３ 起動レバー装置（操作装置）、２７ 油圧シリンダ（昇降装置、駆動装置）、２８ 切換弁（昇降装置、駆動装置）、２９ スピーカ（通知装置）、３２ 車速計（車速検出装置）、６０ 集電部、６１ 支持機構（昇降装置）、１００ コントローラ（制御装置）、１０１ 第１距離演算部、１０２ 第２距離演算部、１０４ 速度演算部、１０５ 昇降駆動制御部、１０６ 時間更新部、１０７ 記憶部、１０８ 通知制御部（信号出力部）、１０９ 接触判定部（接触検出部）、２００ コントローラ（制御装置）、２０５ 昇降駆動制御部（信号出力部）

Claims (9)

1. 昇降装置により昇降する集電部をトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックであって、
   前記電気駆動ダンプトラックの位置を検出する位置検出装置と、
   前記電気駆動ダンプトラックの車速を検出する車速検出装置と、
   前記トロリー線の位置、および前記集電部が上昇を開始してから前記トロリー線に前記集電部が接触するまでの時間である上昇時間を記憶している記憶部と、
   前記電気駆動ダンプトラックの位置および車速、前記トロリー線の位置、ならびに、前記上昇時間に基づいて、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を出力する制御装置であり、積載物の質量が、前記電気駆動ダンプトラックが積載可能な最大質量よりも小さい所定値以下の場合には、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を無効化する制御装置と、を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
2. 請求項１に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記制御装置により、前記集電部が上昇可能であることを表す信号が出力されると、運転者に前記集電部が上昇可能であることを知らせる通知を行う通知装置を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
3. 請求項２に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記制御装置は、
   前記位置検出装置により検出された前記電気駆動ダンプトラックの位置から前記記憶部に記憶された前記トロリー線の位置までの距離である第１の距離を演算する第１距離演算部と、
   前記車速検出装置により検出された前記車速と、前記記憶部に記憶されている前記上昇時間に基づいて、前記集電部が上昇を開始してから前記トロリー線に前記集電部が接触するまでに前記電気駆動ダンプトラックが移動する距離である第２の距離を演算する第２距離演算部と、
   前記第２の距離が前記第１の距離よりも短い場合、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を出力せず、前記第２の距離が前記第１の距離よりも長い場合、前記集電部が上昇可能であることを表す信号を出力する信号出力部と、を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
4. 請求項３に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記集電部の昇降を操作する操作装置を備え、
   前記制御装置は、前記第２の距離が前記第１の距離よりも短い場合には、前記操作装置により前記集電部を上昇させる操作が行われたとしても、前記集電部を上昇させない昇降駆動制御部を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
5. 請求項３に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記集電部の昇降を操作する操作装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記操作装置により前記集電部を上昇させる操作が行われたとき、前記第１の距離を前記上昇時間で除算し、前記上昇時間内に前記トロリー線の位置に到達可能な必要速度を演算する速度演算部と、前記車速が前記必要速度よりも遅い場合、前記昇降装置による前記集電部の上昇を停止させる昇降駆動制御部と、を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
6. 請求項１に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記昇降装置は、前記制御装置により、前記集電部が上昇可能であることを表す信号が出力されると、前記集電部の上昇を開始する駆動装置を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
7. 請求項１に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記集電部の昇降を操作する操作装置と、
   前記集電部と前記トロリー線との接触を検出する接触検出部と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記操作装置により前記集電部を上昇させる操作が行われてから前記トロリー線に前記集電部が接触するまでの時間を計測し、計測した時間に基づいて決定した時間を前記上昇時間として前記記憶部に記憶する時間更新部と、を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
8. 請求項１に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記記憶部は、前記トロリー線の位置として、前記トロリー線が設けられた走行区間に前記電気駆動ダンプトラックが進入する位置を記憶する記憶領域を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
9. 請求項８に記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
   前記制御装置は、前記電気駆動ダンプトラックが進入する位置を、前記走行区間の路面の曲率に基づいて補正する補正部を備えていることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。

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