JP6517812B2 - ダンプトラック及びダンプトラックの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。

エンジンが発生した動力を、トランスミッションを介して駆動輪に伝達して走行する機械式の走行装置を備えた作業車両は、走破性能を向上させるために、空転した駆動輪の駆動力を低減させる制御が実行される。この制御をトラクションコントロールという。特許文献１には、ブレーキを用いて駆動輪の駆動力を低減させ、トラクションコントロールを実現する技術が記載されている。

国際公開第２０１０／０７４２２５号

機械式の作業車両を走行させる場合、ブレーキを用いたトラクションコントロールが作動しているにも関わらず、駆動輪がスリップから回復しない可能性がある。

本発明は、機械式の作業車両において、駆動輪のスリップを回復させて走行を継続させることを目的とする。

本発明は、エンジンと、前記エンジンによって駆動される複数の駆動輪と、複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪を制動する第１の駆動力制御を実行し、かつ前記第１の駆動力制御を実行中に、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させる第２の駆動力制御を実行する運転制御装置と、を含む作業車両である。

前記運転制御装置は、前記作業車両の実車速が第１の車速の閾値未満、かつ前記駆動輪と前記作業車両が備える従動輪との速度差が速度差の閾値以上である状態が継続した場合に、前記第２の駆動力制御を実行することが好ましい。

前記運転制御装置は、前記第２の駆動力制御の実行中に、前記第１の駆動力制御が停止し、かつ前記作業車両の実車速が前記第１の車速の閾値よりも大きい第２の車速の閾値以上である場合、実行中の前記第２の駆動力制御を終了することが好ましい。

前記作業車両の外部と通信する通信装置を備え、前記運転制御装置は、前記通信装置から前記作業車両の目標車速を取得し、前記作業車両の実車速が前記目標車速となるように制御し、かつ前記第２の駆動力制御時には、前記目標車速及び前記実車速に応じて求められた、前記エンジンの出力を調整するアクセルの目標アクセル開度から、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて求められた補正アクセル開度を減算することが好ましい。

本発明は、エンジン及び前記エンジンによって駆動される複数の駆動輪を備えた作業車両であり、前記作業車両の外部と通信する通信装置と、前記通信装置から作業車両の目標車速を取得し、前記作業車両の実車速が目標車速となるように制御する運転制御装置と、を含み、前記運転制御装置は、複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪を、前記スリップしている駆動輪のスリップ率が前記駆動輪のスリップ率の目標値となるように制動する第１の駆動力制御を実行し、かつ前記第１の駆動力制御を実行中に、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させる第２の駆動力制御を実行する、作業車両である。

本発明は、エンジン及び前記エンジンによって駆動される複数の駆動輪を備えた作業車両を制御するにあたり、複数の前記駆動輪のスリップ率を求めることと、複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪を制動する駆動力制御を実行することと、前記駆動力制御の実行中に、前記作業車両の車速が車速の閾値未満、かつ前記駆動輪と前記作業車両が備える従動輪との速度差が速度差の閾値以上である状態が継続した場合に、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させることと、を含む、作業車両の制御方法である。

本発明は、機械式の作業車両において、駆動輪のスリップを回復させて走行を継続させることができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両が稼働する現場を示す図である。 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。 図３は、ダンプトラックが備える制御システムを示すブロック図である。 図４は、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実行する際の手順を示すフローチャートである。 図５−１は、スリップ率ＳＲと摩擦力との関係を示す図である。 図５−２は、駆動輪である後輪と、後輪が接地する路面とを示す図である。 図６は、出力抑制演算部を示すブロック図である。 図７は、補正アクセル開度算出部を示すブロック図である。 図８は、第２の駆動力制御が終了する際の処理を示すフローチャートである。 図９は、補正アクセル開度算出部を示すブロック図である。 図１０は、ファジィテーブルの一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る作業車両が稼働する現場を示す図である。本実施形態の作業車両は、鉱山において各種作業に用いられるが、作業車両は鉱山で用いられるものには限定されない。本実施形態において、作業車両として、砕石又は砕石の掘削時に発生した土砂若しくは岩石等を運搬する運搬車両としてのダンプトラック１０を例とするが、作業車両はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る作業車両は、ホイールローダー等であってもよい。作業車両は、自身で走行経路を生成して走行する自律走行車両であってもよい。

＜鉱山におけるダンプトラック＞
本実施形態において、ダンプトラック１０は、無人ダンプ運行システム１によって管理されて、自動的に走行する。無人ダンプ運行システム１では、運行管理装置２が、無線通信を介してダンプトラック１０の行き先、区間毎の走行許可、他車両の位置情報及び非常停止コマンド等の自動運転に必要な情報をダンプトラック１０に送信する。ダンプトラック１０は、運行管理装置２から取得した、自動運転に必要な情報に基づいて自動的に走行する。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。

運行管理装置２は、鉱山で稼働するダンプトラック１０を走行させるために、アンテナ４Ａを有する無線通信装置４に接続されている。ダンプトラック１０は、運行管理装置２からの指令を受信したり、自身の稼働情報を運行管理装置２へ送信したりするためのアンテナ１７Ａを有している。この他に、ダンプトラック１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全方位測位システム）衛星５Ａ、５Ｂ、５Ｃからの電波をＧＰＳ用アンテナ１８Ａで受信し、自己の位置を測位することができる。

運行管理装置２のアンテナ４Ａ及びダンプトラック１０のアンテナ１７Ａが送信する電波の出力は、鉱山全域をカバーできるほどの通信可能範囲のものではない。このため、無人ダンプ運行システム１は、アンテナ４Ａ及びアンテナ１７Ａが送信する電波を中継する中継器３を有している。中継器３により、運行管理装置２は、自身から離れた位置で稼働しているダンプトラック１０に制御のための指令を送信したり、ダンプトラック１０からその稼働情報を収集したりすることができる。ダンプトラック１０は、鉱山において、排土場と積込場との間を走行するにあたって、平坦路ＦＲを走行したり、坂道ＲＳを走行したりする。次に、ダンプトラック１０について説明する。

＜ダンプトラック１０＞
図２は、本実施形態に係るダンプトラック１０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、無人ダンプ運行システム１によって管理され、自動的に稼働する。しかし、ダンプトラック１０が整備工場に搬入されたり、整備工場からダンプトラック１０が搬出されたりするような場合、無人ダンプ運行システム１によるダンプトラック１０の制御が実行されない場合もある。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室１１ＤＲを備え、かつ運転室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。

ダンプトラック１０は、積荷を積載し、所望の場所でその積荷を排出する。ダンプトラック１０は、車両本体１１と、ベッセル１２と、前輪１３Ｆ及び後輪１３Ｒと、制動装置としてのブレーキ１３Ｂと、サスペンションシリンダ１４と、回転センサ１５と、サスペンション圧力センサ（圧力センサ）１６と、アンテナ１７Ａが接続された車載無線通信装置１７Ｂと、ＧＰＳ用アンテナ１８Ａが接続された位置情報検出装置としてのＧＰＳ受信機１８Ｂと、通信制御装置１９と、制御システム２０と、駆動装置３０と、を含む。なお、ダンプトラック１０は、前述した機器類以外にも一般的な運搬機又は運搬車両が備えている各種の機構及び機能を備えている。本実施形態では、前輪１３Ｆで操舵するリジッド式のダンプトラック１０を示しているが、このようなダンプトラック１０に代えて、車体を前部と後部とに分割し、それらを自由関節で結合したアーティキュレート式ダンプトラックにも本実施形態は適用可能である。

車両本体１１は、ベッセル１２、前輪１３Ｆ、後輪１３Ｒ、サスペンションシリンダ１４及び駆動装置３０等を備える。ベッセル１２は、積荷として鉱石又は土砂等を積載する荷台として機能する。ベッセル１２は、車両本体１１の上部に配置されている。前輪１３Ｆは、ダンプトラック１０の進行方向を定める操舵輪である。後輪１３Ｒは、ダンプトラック１０を走行させる駆動輪である。前輪１３Ｆは、車両本体１１の前方、すなわち運転室１１ＤＲ側の左右両側に配置される。後輪１３Ｒは、車両本体１１の後方、すなわち運転室１１ＤＲとは反対側の左右両側に配置される。

ブレーキ１３Ｂは、前輪ブレーキ１３ＢＦ及び後輪ブレーキ１３ＢＲを含む。前輪ブレーキ１３ＢＦは、それぞれの前輪１３Ｆに設けられてこれらを制動する。後輪ブレーキ１３ＢＲは、それぞれの後輪１３Ｒに設けられてこれらを制動する。

サスペンションシリンダ１４は、車両本体１１と左右の前輪１３Ｆ及び左右の後輪１３Ｒとの間に設けられる。サスペンションシリンダ１４は、左右の前輪１３Ｆ及び左右の後輪１３Ｒのそれぞれに取り付けられて、これらを支持する。サスペンションシリンダ１４には、車両本体１１及びベッセル１２、それらに加えて積荷が積載された際の積荷の質量に応じた負荷が作用する。サスペンションシリンダ１４は、内部に作動油が封入されており、積荷の質量に応じて伸縮動作する。

回転センサ１５は、それぞれの前輪１３Ｆの回転数を検出する前輪側回転センサ１５Ｆと、それぞれの後輪１３Ｒの回転数を検出する後輪側回転センサ１５Ｒとを含む。回転センサ１５は、例えば、前輪側回転センサ１５Ｆが前輪１３Ｆの回転速度を検出することで、ダンプトラック１０が走行する速度（適宜車速という）を計測する。回転センサ１５は、例えば、パルスセンサであってもよい。前輪１３Ｆは、駆動装置３０によって駆動されない従動輪である。ダンプトラック１０の駆動走行中、すなわち後輪１３Ｒが駆動装置３０によって駆動されてダンプトラック１０が走行している間は、前輪１３Ｆは、駆動装置３０によって駆動されないので、路面との間での滑りはほとんど発生しない。このため、前輪１３Ｆの回転速度は、ダンプトラック１０の車速にほぼ対応する。

サスペンション圧力センサ１６は、それぞれの前輪１３Ｆ及び後輪１３Ｒに取り付けられた、それぞれのサスペンションシリンダ１４に対応して設けられる。サスペンション圧力センサ１６は、それぞれのサスペンションシリンダ１４に作用する負荷を検出する。具体的には、サスペンション圧力センサ１６は、サスペンションシリンダ１４に封入された作動油の圧力を検出することで、積荷の質量（積載量）を計測することができる。

通信装置１９Ｓは、アンテナ１７Ａと、車載無線通信装置１７Ｂと、ＧＰＳ用アンテナ１８Ａと、ＧＰＳ受信機１８Ｂと、通信制御装置１９とを含む。アンテナ１７Ａは、図１に示す運行管理装置２の中継器３から出力される電波を受信する。アンテナ１７Ａは、受信した電波を車載無線通信装置１７Ｂに出力する。車載無線通信装置１７Ｂは、アンテナ１７Ａと、中継器３と、運行管理装置２のアンテナ４Ａとを介して無線通信を行う。

ＧＰＳ用アンテナ１８Ａは、ＧＰＳ（Global Positioning System）を構成する、図１に示す複数のＧＰＳ衛星５Ａ、５Ｂ、５Ｃから出力される電波を受信する。ＧＰＳ用アンテナ１８Ａは、受信した電波をＧＰＳ受信機１８Ｂに出力する。ＧＰＳ受信機１８Ｂは、ＧＰＳ用アンテナ１８Ａが受信した電波を電気信号に変換し、ＧＰＳ用アンテナ１８Ａの位置情報、すなわちダンプトラック１０の位置情報を算出する。このようにして、ＧＰＳ受信機１８Ｂは、ダンプトラック１０の位置を測位する。

車載無線通信装置１７Ｂ及びＧＰＳ受信機１８Ｂは、通信制御装置１９に接続されている。通信制御装置１９は、制御システム２０に接続されている。通信制御装置１９は、車載無線通信装置１７Ｂ及びＧＰＳ受信機１８Ｂからの情報を、制御システム２０が理解できる形式に変換する。制御システム２０は、通信制御装置１９、車載無線通信装置１７Ｂ及びアンテナ１７Ａを介して運行管理装置２からダンプトラック１０を無人で運転するための情報を取得する。また、制御システム２０は、ＧＰＳ受信機１８Ｂから、ダンプトラック１０の位置情報を取得する。

（駆動装置３０）
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、ディーゼルエンジンには限定されない。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。トルクコンバータ３２は、エンジン３１の出力が入力される入力軸と、入力軸に入力されたエンジンの出力を出力する出力軸とを備える。トルクコンバータ３２は、入力軸と出力軸とを直結させるロックアップクラッチ３２Ｃを含む。変速装置３３は、エンジン３１の出力軸である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。

プロペラシャフト３４は、変速装置３３の出力部３３ｏとデファレンシャルギヤ３５の入力部３５ｉとを連結している。プロペラシャフト３４は、変速装置３３の出力をデファレンシャルギヤ３５に伝達する。デファレンシャルギヤ３５は、伝達された変速装置３３からの出力を、左右の後輪１３Ｒに伝達してこれらを駆動する。このようにして、駆動装置３０は、ダンプトラック１０を走行させる。

（変速装置３３）
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。本実施形態において、変速装置３３は、例えば、エンジン３１からの動力を伝達する複数の遊星歯車機構と、それぞれの遊星歯車機構が備える回転要素を選択するための複数のクラッチ及び複数のブレーキとを組み合わせた動力伝達装置である。変速装置３３は、前述したクラッチとブレーキとを係合又は開放して、エンジン３１の動力が通過する回転要素を切り替えることにより、複数の異なる変速比を実現することができる。このように、本実施形態において、ダンプトラック１０は、エンジン３１が発生した動力を、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とを介して後輪１３Ｒに伝達して走行する、機械式の車両である。

＜制御システム２０＞
図３は、ダンプトラック１０が備える制御システム２０を示すブロック図である。制御システム２０は、第１制御システム４０と、第２制御システム５０とを有している。第１制御システム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。第１制御システム４０は、ダンプトラック１０に搭乗するオペレータの操作に基づいて、ダンプトラック１０を走行させる。第２制御システム５０は、図１に示す運行管理装置２からの指令及び通信装置１９Ｓから取得した情報に基づいてダンプトラック１０を制御する制御指令を生成する。第２制御システム５０は、生成した制御指令を第１制御システム４０に送信し、第１制御システム４０を介して、ダンプトラック１０を無人で自動走行させる。

本実施形態において、ダンプトラック１０に搭乗するオペレータの操作によりダンプトラックが走行する運転モードを第１運転モードと称する。ダンプトラック１０にオペレータが搭乗せずにダンプトラック１０が走行する、例えばダンプトラック１０の外部からの情報に基づいてダンプトラック１０が走行する運転モードを第２運転モードと称する。第１運転モードは、有人でダンプトラック１０が走行する運転モードであり、第２運転モードは、無人でダンプトラック１０が走行する運転モードである。

（第１制御システム４０）
第１制御システム４０は、例えばＴＭ（Trans Mission：トランスミッション）制御装置４１と、ブレーキ制御装置４２と、エンジン制御装置４３と、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御装置４４と、モニタ６０Ｍと、情報収集装置６０Ｉとを含む。ＴＭ制御装置４１と、ブレーキ制御装置４２と、エンジン制御装置４３と、ＡＢＳ制御装置４４と、モニタ６０Ｍと、情報収集装置６０Ｉ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。

ＴＭ制御装置４１は、図２に示す変速装置３３及びトルクコンバータ３２のロックアップクラッチ３２Ｃを制御する。ブレーキ制御装置４２は、図２に示すブレーキ１３Ｂを制御する。エンジン制御装置４３は、図２に示すエンジン３１を制御する。ＡＢＳ制御装置４４は、図２に示すブレーキ１３Ｂが前輪１３Ｆ及び後輪１３Ｒを制動したときにこれらがロックした場合に、ブレーキ１３Ｂの制動力を小さくして前輪１３Ｆ及び後輪１３Ｒのロックを解除する。

情報収集装置６０Ｉは、例えば、ダンプトラック１０の稼働中にＴＭ制御装置４１、ブレーキ制御装置４２、エンジン制御装置４３、ＡＢＳ制御装置４４及び各種のセンサ類からダンプトラック１０の状態に関する情報を取得し、取得した時間と対応付けて記憶する。ダンプトラック１０の状態に関する情報と、この情報が取得された時間とが対応付けられた情報を、稼働情報と称する。情報収集装置６０Ｉは、ダンプトラック１０の稼働情報を、通信装置１９Ｓを介して図１に示す運行管理装置２に送信する。運行管理装置２は、情報収集装置６０Ｉから取得した稼働情報を用いて日報を作成したり、ダンプトラック１０の不具合等を検出したりする。本実施形態において、情報収集装置６１Ｉに直接接続された車載無線通信装置を設け、情報収集装置６１Ｉは、稼働情報を通信装置１９Ｓからではなく、車載無線通信装置を介して運行管理装置２に送信してもよい。

モニタ６０Ｍは、ダンプトラック１０の各種の情報を表示する。各種の情報には、例えば、ダンプトラック１０の車速、すなわちダンプトラック１０が走行する速度、図２に示すエンジン３１の冷却水の温度及び各種の警報が含まれる。モニタ６０Ｍに表示される各種の情報は、例えば、ダンプトラック１０が第１運転モードで走行する場合に、ダンプトラックを運転するオペレータに必要な情報が含まれる。

ＴＭ制御装置４１、ブレーキ制御装置４２、エンジン制御装置４３、ＡＢＳ制御装置４４、モニタ６０Ｍ及び情報収集装置６０Ｉは、それぞれの機能を実現するためのコンピュータプログラムをそれぞれの記憶部に記憶している。ＴＭ制御装置４１、ブレーキ制御装置４２、エンジン制御装置４３、ＡＢＳ制御装置４４、モニタ６０Ｍ及び情報収集装置６０Ｉは、それぞれの処理部がそれぞれの記憶部から制御に必要なコンピュータプログラムを記憶部から読み出し、このコンピュータプログラムに記述された命令を実行することにより、ダンプトラック１０に搭載された機器類を制御する。

ＴＭ制御装置４１には、シフトセレクタ４６が接続されている。シフトセレクタ４６は、図２に示す変速装置３３の変速段を指定したり、変速装置３３が自動変速する場合には変速モードを指定したりする。また、ＴＭ変速装置４１は、第２運転モードの場合、第２制御システム５０からの制御指令に応じて変速装置３３を制御する。ブレーキ制御装置４２には、ブレーキセンサ４７Ａ及びホイストセンサ４７Ｂが接続されている。ブレーキセンサ４７Ａは、ダンプトラック１０の運転室１１ＤＲに備えられたリターダーレバー及びブレーキペダルの少なくとも一方の操作量を検出する。ブレーキ制御装置４２は、ブレーキセンサ４７Ａの検出値に基づいて、ダンプトラック１０のブレーキ１３Ｂの制動状態を制御する。ブレーキ制御装置４２は、ホイストセンサ４７Ｂによってホイストレバーが操作されていることを検出したら、ダンプトラック１０のブレーキ１３Ｂを作動させる。また、ブレーキ制御装置４２は、第２運転モードの場合、第２制御システム５０からの制御指令に応じてブレーキ１３Ｂを制御する。

エンジン制御装置４３には、アクセル開度検出センサ４８が接続されている。アクセル開度検出センサ４８は、ダンプトラック１０の運転室１１ＤＲに備えられたアクセルペダルの操作量を検出する。エンジン制御装置４３は、アクセル開度検出センサ４８の検出値であるアクセル開度指令ＡＣＯに基づいて、ダンプトラック１０のエンジン３１を制御する。また、エンジン制御装置４３は、第２運転モードの場合、第２制御システム５０からの制御指令に応じてエンジン３１を制御する。ＡＢＳ制御装置４４には、回転センサ１５（前輪側回転センサ１５Ｆ及び後輪側回転センサ１５Ｒ）が接続されている。ＡＢＳ制御装置４４は、回転センサ１５の検出値に基づいて、ブレーキ１３Ｂの制動力を調整する。

前輪側回転センサ１５Ｆには、左側の前輪の回転数を検出する左前輪回転センサ１５ＦＬと、右側の前輪の回転数を検出する右前輪回転センサ１５ＦＲとがある。後輪側回転センサ１５Ｒには、左側の後輪の回転数を検出する左後輪回転センサ１５ＲＬと、右側の後輪の回転数を検出する右後輪回転センサ１５ＲＲとがある。

図３に示すように、ＴＭ制御装置４１と、ブレーキ制御装置４２と、エンジン制御装置４３と、ＡＢＳ制御装置４４と、モニタ６０Ｍと、情報収集装置６０Ｉとは、通信線４５によって電気的に接続されている。このような構造により、これらは、通信線４５を介して、互いに情報をやり取りすることができる。例えば、ＴＭ制御装置４１、ブレーキ制御装置４２、エンジン制御装置４３及びＡＢＳ制御装置４４は、通信線４５を介して、他の制御部の情報又は他の制御部に接続されているセンサ類の検出値を取得して、自身の制御に用いることができる。

（第２制御システム５０）
第２制御システム５０は、例えば運転制御装置５１と、インターフェース制御装置５２と、安全制御装置５３と、記録装置５４と、周辺監視装置５５とを含む。運転制御装置５１と、インターフェース制御装置５２と、安全制御装置５３と、記録装置５４と、周辺監視装置５５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。

運転制御装置５１は、通信制御装置１９を介して取得した、運行管理装置２からダンプトラック１０を第２運転モードで運転するための情報に基づいて、第１制御システム４０を介してダンプトラック１０を制御する。運転制御装置５１には、ジャイロセンサ６１、車速センサ６２及び操舵角センサ６３並びに左前輪回転センサ１５ＦＬ、右前輪回転センサ１５ＦＲ、左後輪回転センサ１５ＲＬ及び右後輪回転センサ１５ＲＲといった各種センサ類が接続されている。加速度センサ６４は、ブレーキ制御装置４２に接続されている。運転制御装置５１は、前述した各種センサ類が検出した情報を取得し、第２運転モードでダンプトラック１０を自動で走行させる。本実施形態において、運転制御装置５１は、タイマー５１Ｍを内蔵している。タイマー５１Ｍは、後述する第２の駆動力制御を実行するか否かの判定の際に用いられる。

インターフェース制御装置５２は、通信線２１によって、第１制御システム４０の通信線４５と接続されている。インターフェース制御装置５２は、通信線２１を介して、第１制御システム４０の状態を監視する。また、インターフェース制御装置５２は、第２制御システム５０からの情報を、第１制御システム４０が理解できる形に変換、例えば通信プロトコルを変換して第１制御システム４０に送信したり、第１制御システム４０からの情報を、第２制御システム５０が理解できる形に変換して第２制御システム５０に送信したりする。安全制御装置５３は、ダンプトラック１０のヘッドランプ、ウインカー、ホーン、エンジンスターター及びパーキングブレーキ等を制御する。記録装置５４は、例えば、ＧＰＳ受信機１８Ｂから取得したダンプトラック１０の位置を時間経過に対応して記録することにより、ダンプトラック１０の走行経路を記録する。

周辺監視装置５５は、例えば、レーダーセンサ及びレーザーセンサを備えており、ダンプトラック１０の進行方向前方又は周辺に存在する物体を検出する。運転制御装置５１及び安全制御装置５３は、ダンプトラック１０が第２運転モードで走行する場合に、周辺監視装置５５が検出した物体の情報に基づいてダンプトラック１０のブレーキ１３Ｂを作動させ、ダンプトラック１０を停止させる。なお、運転制御装置５１及び安全制御装置５３は、エンジン３１の出力を低減したり、前輪１３Ｆを操舵したりしてもよい。例えば、ダンプトラック１０の進行方向の前方に物体が検出された場合、運転制御装置５１は、ダンプトラック１０のブレーキ１３Ｂを作動させてダンプトラック１０を減速又は停止させたり、前輪１３Ｆを操舵して物体との衝突を回避したりする。また、例えば、周辺監視装置５５によって周囲が暗くなったことが検出された場合、安全制御装置５３は、ダンプトラック１０のヘッドランプを点灯させてもよい。

運転制御装置５１と、インターフェース制御装置５２と、安全制御装置５３とは、それぞれの機能を実現するためのコンピュータプログラムをそれぞれの記憶部に記憶している。運転制御装置５１、インターフェース制御装置５２及び安全制御装置５３は、それぞれの処理部がそれぞれの記憶部から制御に必要なコンピュータプログラムを記憶部から読み出し、このコンピュータプログラムに記述された命令を実行することにより、ダンプトラック１０を制御する。

運転制御装置５１と、インターフェース制御装置５２と、安全制御装置５３とは、通信線５６によって電気的に接続されている。このような構造により、これらは、互いに情報をやり取りすることができる。例えば、運転制御装置５１と、インターフェース制御装置５２と、安全制御装置５３とは、通信線５６を介して、他の制御部の情報又は他の制御部に接続されているセンサ類の検出値を取得して処理に用いることができる。

通信線５６は、通信制御装置１９と接続されている。運転制御装置５１は、通信線５６を介して通信制御装置１９から、図１に示す運行管理装置２が送信した、ダンプトラック１０を第２運転モードで自動運転するための情報を取得する。また、第２制御システム５０は、通信線５６及び通信制御装置１９を介して、第２運転モードで自動運転中のダンプトラック１０の状態に関する情報を運行管理装置２に送信する。第１制御システム４０のＴＭ制御装置４１、エンジン制御装置４３、ブレーキ制御装置４２及びＡＢＳ制御装置４４は、通信線５６、インターフェース制御装置５２、通信線２１及び通信線４５を介して、第２制御システム５０の運転制御装置５１に接続されているジャイロセンサ６１及び車速センサ６２といった各種センサ類の検出した情報を取得することができる。

運転制御装置５１と、安全制御装置５３と、記録装置５４と、周辺監視装置５５とは、通信線５７によって電気的に接続されている。このような構造により、これらは、互いに情報をやり取りすることができる。運転制御装置５１、インターフェース制御装置５２及び記録装置５４は、例えば、通信線５７を介して、周辺監視装置５５が検出した、ダンプトラック１０の周囲に存在する物体に関する情報を取得して、第２運転モードでの制御に用いることができる。

運転制御装置５１は、アクセル開度指令ＡＣＯ、シフト制御指令ＳＬＣ及びブレーキ指令ＢＲＣを生成して、通信線５６、インターフェース制御装置５２及び通信線２１を介して第１制御システム４０に送信する。第１制御システム４０のエンジン制御装置４３は、アクセル開度指令ＡＣＯを取得し、図２に示すエンジン３１の出力を制御する。第１制御システム４０のＴＭ制御装置４１は、シフト制御指令ＳＬＣ及びアクセル開度指令ＡＣＯを取得し、図２に示す変速装置３３の変速段を切り替える。第１運転モードにおいて、ＴＭ制御装置４１は、アクセル開度検出センサ４８が検出した検出値であるアクセル開度指令ＡＣＯを、エンジン制御装置４３から取得する。第２運転モードにおいて、ＴＭ制御装置４１は、第２制御システム５０の運転制御装置５１が生成したアクセル開度指令ＡＣＯを、通信線４５から取得する。第１制御システム４０のブレーキ制御装置４２は、ブレーキ指令ＢＲＣを取得し、図２に示すブレーキ１３Ｂを制御する。

運転制御装置５１は、第２運転モードでダンプトラック１０を自動運転させる場合、運行管理装置２から取得した、ダンプトラック１０を第２運転モードで運転するための情報に基づき、アクセル制御指令ＡＣＯ、シフト制御指令ＳＬＣ及びブレーキ指令ＢＲＣのうち少なくとも１つを生成する。そして、運転制御装置５１は、アクセル制御指令ＡＣＯ、シフト制御指令ＳＬＣ及びブレーキ指令ＢＲＣの少なくとも１つによって、第１制御システム４０を介してダンプトラック１０を制御する。

＜駆動力制御＞
運転制御装置５１は、第２運転モードにおいて、図２に示すダンプトラック１０の駆動輪である後輪１３Ｒが空転、すなわちスリップした場合、ダンプトラック１０の駆動装置３０が後輪１３Ｒを駆動する力を低減させることによりスリップを抑制する制御を実行する。この制御を駆動力制御又はトラクションコントロールという。駆動装置３０が後輪１３Ｒを駆動する力を、後輪１３Ｒの被駆動力という。

駆動力制御は、後輪ブレーキ１３ＢＲを作動させて後輪１３Ｒの駆動力を低減させてスリップを抑制するものと、図２に示すエンジン３１の出力を低減させることにより後輪１３Ｒの駆動力を低減させてスリップを抑制ものとがある。以下において、後輪ブレーキ１３ＢＲを用いた駆動力制御を第１の駆動力制御と称し、エンジン３１の出力を低減させる駆動力制御を第２の駆動力制御と称する。

＜作業車両の制御方法＞
図４は、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実行する際の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る作業車両の制御方法は、図３に示す制御システム２０が実行する。以下においては、制御システム２０がダンプトラック１０を第２運転モードで自動運転させている場合であるが、オペレータの操作による第１運転モードでダンプトラック１０が走行している場合であってもよい。

ステップＳ１０１において、第２制御システム５０の運転制御装置５１は、第１の駆動力制御を実行中か否かを判定する。第１の駆動力制御は、図３に示す第１制御システム４０のブレーキ制御装置４２が、図２に示す駆動輪である後輪ブレーキ１３ＢＲを作動させて後輪１３Ｒの駆動力を低減させることにより実現される。

ブレーキ制御装置４２は、第１の駆動力制御の実行中に、第１の駆動力制御の実行中であることを示す情報を通信線４５に出力する。図３に示す第２制御システム５０の運転制御装置５１は、通信線４５、通信線２１、インターフェース制御装置５２及び通信線５６を介して第１の駆動力制御の実行中であることを示す情報を取得することができる。運転制御装置５１は、この情報に基づいて、第１の駆動力制御の実行中であるか否かを判定する。

（第１の駆動力制御）
本実施形態において、第１の駆動力制御は、複数の駆動輪である左側の後輪１３Ｒと右側の後輪１３Ｒのうちスリップしている方を、スリップしている方のスリップ率が駆動輪、すなわち後輪１３Ｒのスリップ率の目標値となるように制動する制御である。以下において、スリップ率の目標値を、適宜目標スリップ率と称する。

図５−１は、スリップ率ＳＲと摩擦力ＴＦとの関係を示す図である。図５−２は、駆動輪である後輪１３Ｒと、後輪１３Ｒが接地する路面ＲＤとを示す図である。以下においては、第１の駆動力制御で用いられる目標スリップ率を適宜第１目標スリップ率ＳＲＴ１と称し、後述する第２の駆動力制御で用いられる目標スリップ率を適宜第２目標スリップ率ＳＲＴ２と称する。第１目標スリップ率ＳＲＴ１は、例えば０．３５程度であるのに対し、第２目標スリップ率ＳＲＴ２は、例えば０．６程度である。このように、第２目標スリップ率ＳＲＴ２は、第１目標スリップ率ＳＲＴ１よりも大きい値である。図５−１中の摩擦力ＴＦは、図５−２に示すように、後輪１３Ｒと、後輪１３Ｒが接地する路面との間に発生する力である。スリップ率ＳＲは、後輪１３Ｒの回転速度をＶｗ、ダンプトラック１０の実車速をＶｄとすると、式（１）で表される。
ＳＲ＝（Ｖｗ−Ｖｄ）／Ｖｗ・・（１）

ダンプトラックの実車速Ｖｄは、ダンプトラック１０が実際に走行しているときの速度である。実車速Ｖｄは、例えば、図３に示す車速センサ６２の検出値が用いられる。この他にも、実車速Ｖｄは、図３に示す加速度センサ６４の検出値の積分値又は図３に示すＧＰＳ受信機１８Ｂから取得されたダンプトラック１０の位置から求められた値が用いられてもよい。後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗは、図２及び図３に示す後輪側回転センサ１５Ｒの検出値から求められる。後輪１３Ｒは、左側の後輪１３Ｒと右側の後輪１３Ｒとがあるので、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗは、左側と右側とでそれぞれ別個に求められる。左側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｌは図３に示す左後輪回転センサ１５ＲＬの検出値から求められ、右側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｒは図３に示す右後輪回転センサ１５ＲＲの検出値から求められる。

図５−２に示すように、後輪１３Ｒの回転中心軸をＹ軸、Ｙ軸と直交し、後輪１３Ｒと路面ＲＤとが接する部分における後輪１３Ｒの接線方向と平行な軸をＸ軸、Ｘ軸及びＹ軸の両方と直交する軸をＺ軸とする。ＬＦ方向は、後輪１３ＲのＸ軸と平行かつ後輪１３Ｒが接地する部分の路面ＲＤと平行な方向であり、ＳＦ方向は、後輪１３ＲのＹ軸と平行かつ後輪１３Ｒが接地する路面ＲＤと平行な方向である。

後輪１３Ｒと路面ＲＤとの間に発生する、ＬＦ方向の摩擦力ＴＦが後輪１３Ｒの駆動力である。後輪１３Ｒの駆動力は、牽引力ともいう。後輪１３Ｒと路面ＲＤとの間に発生する、ＳＦ方向の摩擦力ＴＦが後輪１３Ｒのサイドフォース、すなわち横力である。以下においては、駆動力を適宜駆動力ＬＦと称し、横力を適宜横力ＳＦと称する。図５−１に示すように、駆動力ＬＦは、スリップ率ＳＲの増加とともに上昇し、極大値を示す。駆動力ＬＦが極大値を示した後、駆動力ＬＦは、スリップ率ＳＲの増加とともに低下する。横力ＳＦは、スリップ率ＳＲの増加とともに低下する。

第１の駆動力制御は、後輪１３Ｒにできる限り大きい駆動力ＬＦ及び横力ＳＦを発生させるように後輪１３Ｒを制動する。このため、本実施形態の第１の駆動力制御では、図３に示す第１制御システム４０のブレーキ制御装置４２が、スリップしている後輪１３Ｒのスリップ率が設定された第１目標スリップ率ＳＲＴ１となるように、スリップしている後輪１３Ｒのブレーキ１３Ｂを作動させて制動する。第１目標スリップ率ＳＲＴ１は、例えば、後輪１３Ｒの駆動力ＬＦが最大となるスリップ率ＳＲであってもよいし、後輪１３Ｒの駆動力ＬＦが最大となるスリップ率ＳＲを含むスリップ率ＳＲ１からスリップ率ＳＲ２の範囲に存在する任意の値であってもよい。スリップ率ＳＲ１からスリップ率ＳＲ２までの範囲は、ダンプトラック１０の走行においてスリップ率ＳＲが許容される範囲である。

第１目標スリップ率ＳＲＴ１は、路面の状態によって変更されてもよい。例えば、ダンプトラック１０が走行する路面が乾燥しているときと、降雨中とで第１目標スリップ率ＳＲＴ１を異なる値としてもよい。また、図１に示す運行管理装置２からダンプトラック１０に送信される目標経路情報に路面の状態に関する情報を含ませておき、図３に示す第２制御システム５０の運転制御装置５１は、取得した路面の状態に関する情報に基づいてブレーキ制御装置４２が参照する第１目標スリップ率ＳＲＴ１を変更してもよい。

本実施形態において、第１の駆動力制御は、図３に示すブレーキ制御装置４２が、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗ及びダンプトラック１０の実車速Ｖｄを取得して実際のスリップ率ＳＲを求め、これが第１目標スリップ率ＳＲＴ１となるように制御することにより実現される。また、第１の駆動力制御は、次のようにして実現されてもよい。例えば、図３に示す運転制御装置５１が、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗ及びダンプトラック１０の実車速Ｖｄを取得して実際のスリップ率ＳＲを求め、これが第１目標スリップ率ＳＲＴ１となるようにブレーキ指令ＢＲＣを生成する。ブレーキ制御装置４２は、運転制御装置５１によって生成されたブレーキ指令ＢＲＣに基づき、図２に示す後輪１３Ｒのブレーキ１３Ｂを制御する。

本実施形態の第１の駆動力制御は、スリップしている後輪１３Ｒのスリップ率ＳＲが第１目標スリップ率ＳＲＴ１になるようにする。このため、運転制御装置５１は、スリップしている後輪１３Ｒのスリップ率ＳＲを制御できるので、後輪１３Ｒから最大の駆動力ＬＦ及び横力ＳＦを得るように後輪ブレーキ１３ＢＲを制御することができる。また、本実施形態の第１の駆動力制御は、複数の後輪１３Ｒ毎にスリップを検出し、検出した後輪１３Ｒ毎にスリップを抑制できる。

（ステップＳ１０１以降の処理）
第１の駆動力制御が実行中であると運転制御装置５１が判定した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、制御システム２０は、処理をステップＳ１０２に進める。第１の駆動力制御が実行中でないと運転制御装置５１が判定した場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、制御システム２０は、ステップＳ１０３に処理を進める。ステップＳ１０３において、制御システム２０は、第１の駆動力制御の実行中に、第２の駆動力制御を実行しない。

ステップＳ１０２において、ダンプトラック１０の実車速Ｖｄが第１の車速の閾値Ｖｃ１未満である場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、制御システム２０は、処理をステップＳ１０４に進める。実車速Ｖｄが第１の車速の閾値Ｖｃ１以上である場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、制御システム２０は、ステップＳ１０３に処理を進める。ステップＳ１０３において、制御システム２０は、第１の駆動力制御の実行中に、第２の駆動力制御を実行しない。

本実施形態において、第１の車速の閾値Ｖｃ１は、ダンプトラック１０が、非常に滑りやすい路面、例えば泥濘路又は凍結した路面でスタックしそうな場合であるか否かを判定するための値である。このため、第１の車速の閾値Ｖｃ１は、ダンプトラック１０がスタック寸前であるときの速度とすることが好ましい。本実施形態において、第１の車速の閾値Ｖｃ１は、例えば、１ｋｍ／ｈであるが、これに限定されるものではない。

ステップＳ１０４において、後輪１３Ｒと、従動輪である前輪１３Ｆとの速度差ΔＶｄが速度差の閾値ΔＶｃ以上である場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、制御システム２０は、処理をステップＳ１０５に進める。速度差ΔＶｄが速度差の閾値ΔＶｃ未満である場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、制御システム２０は、ステップＳ１０３に処理を進める。ステップＳ１０３において、制御システム２０は、第１の駆動力制御の実行中に、第２の駆動力制御を実行しない。

本実施形態において、速度差ΔＶｄは、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗと、前輪１３Ｆの回転速度Ｖｆとの差である。速度差の閾値ΔＶｃは、回転速度差の閾値であり、ダンプトラック１０が、非常に滑りやすい路面でスタック寸前であることを判定するための値である。このため、速度差の閾値ΔＶｃは、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗが前輪１３Ｆの回転速度と比較してある程度以上大きくなっていることを判定できる値とすることが好ましい。本実施形態において、速度差の閾値ΔＶｃは、例えば、５ｋｍ／ｈであるが、これに限定されるものではない。

速度差ΔＶｄは、複数の前輪１３Ｆと複数の後輪１３Ｒとの間で、最も大きい値とすることが好ましい。左側の前輪１３Ｆの回転速度をＶｆｗｌ、右側の前輪１３Ｆの回転速度をＶｆｗｒ、左側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｌ、右側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｒとすると、速度差ΔＶｄは、式（２）で求めることができる。式（２）中のｍａｘはカッコ内の最大値を選択することを意味し、ｍｉｎはカッコ内の最小値を選択することを意味する。
ΔＶｄ＝ｍａｘ（Ｖｗｌ、Ｖｗｒ）−ｍｉｎ（Ｖｆｗｌ、Ｖｆｗｒ）・・（２）

ステップＳ１０５において、図３に示す運転制御装置５１は、タイマー５１Ｍを起動し、時間ｔの計数を開始する。次に、ステップＳ１０６において、運転制御装置５１は、ＴＲＣ１＿ＯＮ、すなわち第１の駆動力制御が作動中、Ｖｄ＜Ｖｃ１及びΔＶｄ≧ΔＶｃのすべてが成立中に時間ｔが時間の閾値ｔｃを超えた場合、処理をステップＳ１０７に進める。ステップＳ１０７において、制御システム２０は、第１の駆動力制御の実行中に、第２の駆動力制御を実行する。時間ｔが時間の閾値ｔｃ以下である場合に、ＴＲＣ＿ＯＮ、Ｖｄ＜Ｖｃ１及びΔＶｄ≧ΔＶｃの少なくとも一つが成立しなくなった場合、ステップＳ１０３において、制御システム２０は、第１の駆動力制御の実行中に、第２の駆動力制御を実行しない。次に、第２の駆動力制御について説明する。

（第２の駆動力制御）
図６は、出力抑制演算部７０を示すブロック図である。本実施形態において、図３に示す運転制御装置５１は、図６に示す出力抑制演算部７０によってアクセル開度指令ＡＣＯを変更することにより、第２の駆動力制御を実現する。出力抑制演算部７０は、運転制御装置５１に備えられて、第２の駆動力制御を実行する。出力抑制演算部７０は、目標アクセル開度算出部７１と、スリップ率算出部７２と、補正アクセル開度算出部７３と、減算部７４とを含む。

出力抑制演算部７０の目標アクセル開度算出部７１は、目標車速Ｖｄｔ、すなわち第２運転モードで走行するダンプトラック１０が目標とする車速と、ダンプトラック１０の実車速Ｖｄとに基づいて、目標アクセル開度Ａｃｔを算出する。目標車速Ｖｄｔは、例えば、図１に示す運行管理装置２からダンプトラック１０に送信され、図２及び図３に示す通信装置１９Ｓを介して運転制御装置５１に取得される。目標アクセル開度算出部７１は、ダンプトラック１０の実車速Ｖｄが目標車速Ｖｄｔになるように、目標アクセル開度Ａｃｔを算出する。例えば、目標アクセル開度算出部７１は、ダンプトラック１０の実車速Ｖｄと目標車速Ｖｄｔとの偏差が０になるように、目標アクセル開度Ａｃｔを算出する。目標アクセル開度算出部７１は、算出した目標アクセル開度Ａｃｔを減算部７４に出力する。

スリップ率算出部７２は、後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗと、ダンプトラック１０の実車速Ｖｄとに基づいて、後輪１３Ｒのスリップ率ＳＲを算出して、補正アクセル開度算出部７３に出力する。回転速度Ｖｗは、図２に示す後輪１３Ｒの後輪側回転センサ１５Ｒから求められた後輪１３Ｒの接線方向における速度である。実車速Ｖｄは、図２に示される前輪側回転センサ１５Ｆから求められる。車速Ｖｄは、図３に示すＧＰＳ受信機１８Ｂから取得されたダンプトラック１０の位置から求められた車速であってもよい。スリップ率ＳＲは、前述した式（１）によって求めることができる。スリップ率ＳＲは、複数存在する後輪１３Ｒのスリップ率ＳＲのうち、最大のものが補正アクセル開度算出部７３に出力されるようにすることが好ましい。この場合、左側の後輪１３Ｒのスリップ率をＳＲｌ、右側の後輪１３Ｒのスリップ率をＳＲｒとすると、スリップ率算出部７２が出力するスリップ率ＳＲは、式（３）で示すようになる。
ＳＲ＝ｍａｘ（ＳＲｌ、ＳＲｒ）・・（３）

補正アクセル開度算出部７３は、スリップ率算出部７２によって求められたスリップ率ＳＲ、すなわちスリップしている駆動輪のスリップ率ＳＲに基づいて、補正アクセル開度Ａｃｃを算出する。補正アクセル開度算出部７３は、ダンプトラック１０の速度情報Ｖ＿Ｉと、第１の駆動力制御の作動情報ＴＲＣ１＿Ｉと、図３に示す運転制御装置５１のタイマー５１Ｍが計数した時間ｔとに基づいて、算出された補正アクセル開度Ａｃｃを減算部７４に出力するか否かを判定する。ダンプトラック１０の速度情報Ｖ＿Ｉは、実車速Ｖｄ、図３に示す後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗ及び前輪１３Ｆの回転速度Ｖｆを含む。

補正アクセル開度算出部７３は、本実施形態に係る作業車両の制御方法におけるステップＳ１０６で説明したように、ＴＲＣ１＿ＯＮ、Ｖｄ＜Ｖｃ１及びΔＶｄ≧ΔＶｃのすべてが成立中に時間ｔが時間の閾値ｔｃを超えた場合、算出された補正アクセル開度Ａｃｃを減算部７４に出力する。時間ｔが時間の閾値ｔｃ以下、かつ、ＴＲＣ＿ＯＮ、Ｖｄ＜Ｖｃ１及びΔＶｄ≧ΔＶｃの少なくとも一つが成立しなくなった場合、補正アクセル開度算出部７３は、算出された補正アクセル開度Ａｃｃを減算部７４に出力しない。この場合、補正アクセル開度算出部７３は、補正アクセル開度Ａｃｃを算出しないことにより、補正アクセル開度Ａｃｃが減算部７４に入力されないようにしてもよい。

減算部７４は、目標アクセル開度算出部７１からの目標アクセル開度Ａｃｔから、補正アクセル開度算出部７３からの補正アクセル開度Ａｃｃを減算し、その結果をアクセル開度指令ＡＣＯとして出力する。補正アクセル開度Ａｃｃが０である場合、目標アクセル開度Ａｃｔがアクセル開度指令ＡＣＯとなる。図３に示すエンジン制御装置４３は、第２制御システム５０の通信線５６、インターフェース制御装置５２、通信線２１及び第１制御システム４０の通信線４５を介してアクセル開度指令ＡＣＯを取得し、これに基づいて図２に示すエンジン３１の出力を制御する。次に、補正アクセル開度Ａｃｃを算出する方法の一例を説明する。

（補正アクセル開度Ａｃｃの第１算出例）
図７は、補正アクセル開度算出部７３を示すブロック図である。第１算出例において、補正アクセル開度算出部７３は、第１補正ゲイン設定部７３Ａと、第２補正ゲイン設定部７３Ｂと、積分演算部７３Ｃとを含む。補正アクセル開度算出部７３は、スリップ率偏差ＤＳＲに基づいて、補正アクセル開度Ａｃｃを算出する。スリップ率偏差ＤＳＲは、第２目標スリップ率をＳＲＴ２とすると、式（４）で求めることができる。式（４）中のスリップ率ＳＲは、ダンプトラック１０の実際のスリップ率であり、式（１）で求められる。本実施形態においては、図６に示すスリップ率算出部７２がスリップ率ＳＲを算出する。第２目標スリップ率ＳＲＴ２は、例えば運転制御装置５１内に設定されている。
ＤＳＲ＝ＳＲ−ＳＲＴ２・・（４）

補正アクセル開度算出部７３は、取得したスリップ率ＳＲ及び第２目標スリップ率ＳＲＴ２からスリップ率偏差ＤＳＲを算出する。スリップ率偏差ＤＳＲは、第１補正ゲイン設定部７３Ａ又は第２補正ゲイン設定部７３Ｂに入力されるが、スリップ率ＳＲの大きさ又はスリップ率偏差ＤＳＲの正若しくは負によって入力先が異なる。第１補正ゲイン設定部７３Ａは、スリップ率ＳＲが第２目標スリップ率ＳＲＴ２以上である場合に用いられる補正ゲインＰ＿ＧＮが設定されている。第２補正ゲイン設定部７３Ｂは、スリップ率ＳＲが第２目標スリップ率ＳＲＴ２未満である場合に用いられる補正ゲインＮ＿ＧＮが設定されている。

スリップ率ＳＲが第２目標スリップ率ＳＲＴ２以上である場合、スリップ率偏差ＤＳＲは第１補正ゲイン設定部７３Ａに入力される。第１補正ゲイン設定部７３Ａは、スリップ率偏差ＤＳＲに補正ゲインＰ＿ＧＮを乗じたアクセル開度補正量ｄＡｃを積分演算部７３Ｃに出力する。アクセル開度補正量ｄＡｃは、ＤＳＲ×Ｐ＿ＧＮとなる。

スリップ率ＳＲが第２目標スリップ率ＳＲＴ２未満である場合、スリップ率偏差ＤＳＲは第２補正ゲイン設定部７３Ｂに入力される。第２補正ゲイン設定部７３Ｂは、スリップ率偏差ＤＳＲに補正ゲインＮ＿ＧＮを乗じたアクセル開度補正量ｄＡｃを積分演算部７３Ｃに出力する。アクセル開度補正量ｄＡｃは、ＤＳＲ×Ｎ＿ＧＮとなる。図２に示すエンジン３１がアイドリング状態におけるアクセル開度を０％、エンジン３１が最大出力となるときのアクセル開度を１００％としたとき、アクセル開度補正量ｄＡｃは０％以上かつ１００％よりも小さくすることが好ましい。本実施形態において、アクセル開度補正量ｄＡｃは０％以上かつ７５％以下としてある。このようにすることで、アクセル開度が０％とならないようにすることができるので、第２の駆動力制御において後輪１３Ｒの駆動力が０になることを回避できる。

積分演算部７３Ｃは、アクセル開度補正量ｄＡｃを積分し、積分結果を補正アクセル開度Ａｃｃとして図６に示す減算部７４に出力する。積分後の補正アクセル開度Ａｃｃは、前回の積分後の補正アクセル開度をＡｃｃｂとすると、式（５）で示すようになる。初回の場合、前回の補正アクセル開度をＡｃｃｂは０なので、式（５）から、積分後の補正アクセル開度ＡｃｃはｄＡｃになる。
Ａｃｃ＝Ａｃｃｂ＋ｄＡｃ・・（５）

（第２の駆動力制御の終了）
図３に示す運転制御装置５１は、第２の駆動力制御の実行中に、第１の駆動力制御が終了するか又はダンプトラック１０の実車速Ｖｄが第２の車速の閾値Ｖｃ２以上になった場合、実行中の第２の駆動力制御を終了する。第２の車速の閾値Ｖｃ２は、第１の車速の閾値Ｖｃ１よりも大きい。次に、運転制御装置５１が、第２の駆動力制御を終了させる際の処理を説明する。

図８は、第２の駆動力制御が終了する際の処理を示すフローチャートである。第２の駆動力制御を終了させるにあたり、ステップＳ２０１において、運転制御装置５１は、第１の駆動力制御が実行中である場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０２に進める。ステップＳ２０２において、運転制御装置５１は、実車速Ｖｄが第２の車速の閾値Ｖｃ２未満である場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３において現状の状態を維持、すなわち、第１の駆動力制御の実行中に第２の駆動力制御を実行している状態を維持する。

第１の駆動力制御が実行中でない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、すなわち第１の駆動力制御が終了した場合又は実車速Ｖｄが第２の車速の閾値Ｖｃ２以上である場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、運転制御装置５１は、ステップＳ２０４において第２の駆動力制御を終了する。第２の車速の閾値Ｖｃ２は、ダンプトラック１０がスタックに陥る状態から脱出したことを判定するための値であるので、第１の車速の閾値Ｖｃ１よりも大きい値とする。本実施形態において、第２の車速の閾値Ｖｃ２は３ｋｍ／ｈであるが、これに限定されるものではない。

本実施形態において、運転制御装置５１は、第１の駆動力制御では後輪１３Ｒのスリップを十分に抑制できない場合は、第２の駆動力制御を実行して図２に示すエンジン３１の出力を低減する。その結果、非常に滑りやすい路面でダンプトラック１０がスタックする可能性を低減して、ダンプトラック１０の走破性能の低下を抑制できる。

第２運転モードにおいて、図３に示す運転制御装置５１は、実車速Ｖｄが目標車速Ｖｄｔとなるようにアクセル開度指令ＡＣＯを算出する。後輪１３Ｒがスリップすると後輪１３Ｒの駆動力ＬＦが低下して実車速Ｖｄが低下するので、実車速Ｖｄと目標車速Ｖｄｔとの差が大きくなる。運転制御装置５１は、実車速Ｖｄが目標車速Ｖｄｔに近づくように、アクセル開度指令ＡＣＯをより大きく算出するので、図２に示すエンジン３１はさらに大きな出力を発生する結果、後輪１３Ｒはさらにスリップしてダンプトラック１０のスタックに至る可能性がある。

第２駆動力制御では第１目標スリップ率ＳＲＴ１よりも大きな第２目標スリップ率ＳＲＴ２が用いられる。このため、第１駆動力制御で後輪１３Ｒのスリップを解消できない場合は、アクセル開度を補正してエンジン３１の出力を低減させることにより、後輪１３Ｒのスリップをある程度解消し、第１駆動力制御で対応できるようになる。すなわち、本実施形態において、運転制御装置５１は、後輪ブレーキ１３ＢＲによる後輪１３Ｒの制動に加えて、エンジン３１の出力を低減するので、後輪１３Ｒのスリップを確実に抑制してダンプトラック１０の走行を継続させることができる。その結果、第２運転モードによる無人の自動走行においても、非常に滑りやすい路面でダンプトラック１０がスタックする可能性を低減できるので、例えば、ダンプトラック１０がスタックすることによる生産計画の遅れを抑制したり、スタックしたダンプトラック１０を救援する回数を低減したりすることができる。

ダンプトラック１０のような作業車両に使用されるエンジンは、乗用車に使用されるエンジンよりも排気量が大きいため回転系の質量も大きく、さらに乗用車と比較して車両の質量に対する出力が小さいため、アクセル開度の変化に対する応答が遅くなる傾向がある。このため、作業車両に使用されるエンジンに対して、アクセル開度を変更するのみで駆動輪のスリップを抑制すると、スリップからの回復が遅れる可能性がある。本実施形態において、運転制御装置５１は、まず後輪ブレーキ１３ＢＲを用いて後輪１３Ｒの制動することにより後輪１３Ｒのスリップを抑制し、これで不十分な場合に、エンジン３１の出力を低減することで後輪１３Ｒのスリップを抑制する。このように、運転制御装置５１は、エンジン３１の出力を低減するのみで後輪１３Ｒのスリップを抑制する訳ではなく、後輪ブレーキ１３ＢＲによって後輪１３Ｒのスリップをある程度抑制してからエンジン３１の出力を低減して後輪１３Ｒのスリップを抑制する。このため、作業車両に使用される排気量の大きいエンジン３１であっても、その出力を低減して後輪１３Ｒのスリップを抑制する際の応答遅れの影響を低減することができる。

＜補正アクセル開度Ａｃｃの第２算出例＞
図９は、補正アクセル開度算出部７３ａを示すブロック図である。図１０は、ファジィテーブルＴＢＦの一例を示す図である。第２算出例において、補正アクセル開度算出部７３ａは、図６に示す補正アクセル開度算出部７３の代わりに用いられる。本変形例において、補正アクセル開度算出部７３ａは、ファジィ制御を用いて補正アクセル開度Ａｃｃを算出する。補正アクセル開度算出部７３ａは、第１ゲイン設定部７３Ｄと、第２ゲイン設定部７３Ｅと、ファジィ推論部７３Ｆと、積分演算部７３Ｃａとを含む。

補正アクセル開度算出部７３ａは、スリップ率偏差ＤＳＲとスリップ率加速度偏差ＤＳＲＡとに基づいて、補正アクセル開度Ａｃｃを算出する。スリップ率偏差ＤＳＲは、前述した式（４）で求めることができる。スリップ率加速度偏差ＤＳＲＡは、式（６）で求めることができる。式（６）中のＳＲｂは、スリップ率前回値、すなわち制御の１サイクル前におけるダンプトラック１０の実際のスリップ率であり、ＳＲＴ２ｂは、第２目標スリップ率の前回値、すなわち制御の１サイクル前における第２目標スリップ率である。
ＤＳＲＡ＝（ＳＲ−ＳＲＴ２ｂ）−（ＳＲＴ２−ＳＲｂ）・・（６）

本実施形態においては、図６に示すスリップ率算出部７２がスリップ率ＳＲ及びスリップ率前回値ＳＲｂを算出する。第２目標スリップ率ＳＲＴ２及び第２目標スリップ率前回値ＳＲＴ２ｂは、第１目標スリップ率ＳＲＴ１よりも大きい値である。第２目標スリップ率ＳＲＴ２が、例えば運転制御装置５１内に設定されている点及び第２目標スリップ率ＳＲＴ２の値は、第１算出例と同様である。

補正アクセル開度算出部７３ａは、取得したスリップ率ＳＲ及び第２目標スリップ率ＳＲＴ２からスリップ率偏差ＤＳＲを算出し、取得したスリップ率ＳＲ、スリップ率前回値ＳＲｂ、第２目標スリップ率ＳＲＴ２及び第２目標スリップ率前回値ＳＲＴ２ｂからスリップ率加速度偏差ＤＳＲＡを算出する。目標スリップ率ＤＳＲは、第１ゲイン設定部７３Ｄに入力され、スリップ率加速度偏差ＤＳＲＡは、第２ゲイン設定部７３Ｅに入力される。

第１ゲイン設定部７３Ｄは、スリップ率偏差ＤＳＲ用のゲインＰＦ＿ＧＮが設定されている。第１ゲイン設定部７３Ｄは、スリップ率偏差ＤＳＲにゲインＰＦ＿ＧＮを乗じた値をファジィ推論部７３Ｆに出力する。第２ゲイン設定部７３Ｅは、スリップ率加速度偏差ＤＳＲＡ用のゲインＤＦ＿ＧＮが設定されている。第２ゲイン設定部７３Ｅは、スリップ率加速度偏差ＤＳＲＡにゲインＤＦ＿ＧＮを乗じた値をファジィ推論部７３Ｆに出力する。第１ゲイン設定部７３Ｄの出力をｅ、第２ゲイン設定部７３Ｅの出力を∇ｅとすると、前者は式（７）で、後者は式（８）で求めることができる。
ｅ＝ＰＦ＿ＧＮ×ＤＳＲ・・（７）
∇ｅ＝ＤＦ＿ＧＮ×ＤＳＲＡ・・（８）

ファジィ推論部７３Ｆは、例えば、図１０に示すファジィテーブルＴＢＦを用い、入力された値ｅ及び値∇ｅを例えばＭｉｎ−Ｍａｘ重心法で推論することにより、アクセル開度補正量ｄＡｃを算出する。このときのファジィルールは、例えば、次の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示すようなものであるが、この例には限定されない。
（Ａ）入力が０以上である場合、後輪１３Ｒがスリップしている。
（Ｂ）入力が０未満である場合、後輪１３Ｒがスリップしていない。
（Ｃ）推論結果が０以上である場合、アクセル開度の減少量を増加させる。
（Ｄ）推論結果が０未満である場合、アクセル開度の減少量を減少させる。

ファジィ推論部７３Ｆが求めたアクセル開度補正量ｄＡｃは、積分演算部７３Ｃａに入力される。積分演算部７３Ｃａの処理は、前述した補正アクセル開度算出部７３の積分演算部７３Ｃの処理と同一なので、説明を省略する。このように、本実施形態では、ファジィ制御によってアクセル開度補正量ｄＡｃを算出することもできる。

（第１の駆動力制御の変形例）
本実施形態において、図３に示す制御システム２０は、第１の駆動力制御を実行するにあたり、スリップしている後輪１３Ｒのスリップ率ＳＲが第１目標スリップ率ＳＲＴ１となるように、スリップしている後輪ブレーキ１３ＢＲを制動した。第１の駆動力制御は、このような制御に限定されず、次のような制御であってもよい。

例えば、図３に示すブレーキ制御装置４２は、左側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｌと右側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｒとの偏差に基づいて駆動輪である後輪１３Ｒのスリップを認識する。そして、ブレーキ制御装置４２は、スリップしている後輪ブレーキ１３ＢＲを作動させて、左側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｌと右側の後輪１３Ｒの回転速度Ｖｗｒとが同一になるように制御する。変形例の制御でも、第１の駆動力制御は実現できる。変形例の制御は、第１目標スリップ率ＳＲＴ１が不要になる。

以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。例えば、本実施形態において、第１制御システム４０及び第２制御システム５０は複数の制御装置を含むが、一つの制御装置で実現されるものであってもよい。

本実施形態では、外部から通信により取得した情報に基づいて無人で走行する作業車両を例とした。しかし、作業車両は、オペレータが予め作業車両の内部のシステムに記憶させた走行データ（例えば走行路データ、速度データ等）の情報に基づいて自動走行するものであってもよい。本実施形態では、有人での走行と無人での走行とが切り換え可能な作業車両を例とした。しかし、作業車両は、有人走行のみが可能であってもよい。この場合、第２制御システム５０を備えていないことになるので、出力抑制演算部７０は、例えば、第１制御システム４０のエンジン制御装置４３に設けられる。出力抑制演算部７０には、減算部７４に入力される目標アクセル開度Ａｃｔとして、オペレータが操作したアクセルペダルの操作量に応じた信号、例えばアクセル開度センサ４８の検出値が入力される。

１ 無人ダンプ運行システム
２ 運行管理装置
４ 無線通信装置
１０ ダンプトラック
１１ 車両本体
１２ ベッセル
１３Ｂ ブレーキ
１３ＢＦ 前輪ブレーキ
１３ＢＲ 後輪ブレーキ
１３Ｆ 前輪
１３Ｒ 後輪
１５ 回転センサ
１５Ｆ 前輪側回転センサ
１５ＦＬ 左前輪回転センサ
１５ＦＲ 右前輪回転センサ
１５Ｒ 後輪側回転センサ
１５ＲＬ 左後輪回転センサ
１５ＲＲ 右後輪回転センサ
１９ 通信制御装置
１９Ｓ 通信装置
２０ 制御システム
２１ 通信線
３０ 駆動装置
３１ エンジン
３２ トルクコンバータ
４０ 第１制御システム
４１ ＴＭ制御装置
４２ ブレーキ制御装置
４３ エンジン制御装置
４４ ＡＢＳ制御装置
４５ 通信線
５０ 第２制御システム
５１ 運転制御装置
５１Ｍ タイマー
５２ インターフェース制御装置
５３ 安全制御装置
５４ 記録装置
５５ 周辺監視装置
５６、５７ 通信線
６０Ｉ 情報収集装置
６０Ｍ モニタ
６２ 車速センサ
６４ 加速度センサ
７０ 出力抑制演算部
７１ 目標アクセル開度算出部
７２ スリップ率算出部
７３、７３ａ 補正アクセル開度算出部
７３Ｃ、７３Ｃａ 積分演算部
７４ 減算部

Claims (6)

1. 外部から取得した目標車速を含む情報に基づいて無人走行するベッセルを有する機械式のダンプトラックであって、
   エンジンを含む駆動装置と、
   前記駆動装置によって駆動される複数の駆動輪と、
   複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪に最大の駆動力が発生するようにブレーキを作動させて制動する第１の駆動力制御を実行し、前記第１の駆動力制御を実行中に、前記ダンプトラックの車速及び前記駆動輪と従動輪との回転速度に基づいてスリップの抑制が不十分と判定された場合には、前記第１の駆動力制御に加え、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させる第２の駆動力制御を実行する運転制御装置と、
   を含み、
   前記運転制御装置は、前記第２の駆動力制御時には、ダンプトラックの前記目標車速及び前記ダンプトラックの実車速に応じて求められた、前記エンジンの出力を調整するアクセルの目標アクセル開度から、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて求められた補正アクセル開度を減算する、
   ダンプトラック。
2. 前記運転制御装置は、
   前記ダンプトラックの実車速が第１の車速の閾値未満、かつ前記駆動輪と前記ダンプトラックが備える前記従動輪との速度差が速度差の閾値以上である状態が継続した場合に、前記第２の駆動力制御を実行する、請求項１に記載のダンプトラック。
3. 前記運転制御装置は、
   前記第２の駆動力制御の実行中に、前記第１の駆動力制御が終了するか又は前記ダンプトラックの実車速が前記第１の車速の閾値よりも大きい第２の車速の閾値以上である場合、実行中の前記第２の駆動力制御を終了する、請求項２に記載のダンプトラック。
4. 前記ダンプトラックの外部と通信する通信装置を備え、
   前記運転制御装置は、前記通信装置から前記ダンプトラックの目標車速を取得し、前記ダンプトラックの実車速が前記目標車速となるように制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のダンプトラック。
5. エンジンを含む駆動装置及び前記駆動装置によって駆動される複数の駆動輪を備え、外部から取得した目標車速を含む情報に基づいて無人走行するベッセルを有する機械式のダンプトラックであり、
   前記ダンプトラックの外部と通信する通信装置と、
   前記通信装置からダンプトラックの前記目標車速を取得し、前記ダンプトラックの実車速が目標車速となるように制御する運転制御装置と、を含み、
   前記運転制御装置は、複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪に最大の駆動力が発生するようにブレーキを作動させて制動する第１の駆動力制御を実行し、前記第１の駆動力制御を実行中に、前記ダンプトラックの車速及び前記駆動輪と従動輪との回転速度に基づいてスリップの抑制が不十分と判定された場合には、前記第１の駆動力制御に加え、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させる第２の駆動力制御を実行し、
   前記第２の駆動力制御時には、ダンプトラックの前記目標車速及び前記ダンプトラックの実車速に応じて求められた、前記エンジンの出力を調整するアクセルの目標アクセル開度から、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて求められた補正アクセル開度を減算する、
   ダンプトラック。
6. エンジンを含む駆動装置及び前記駆動装置によって駆動される複数の駆動輪を備え、外部から取得した目標車速を含む情報に基づいて無人走行するベッセルを有する機械式のダンプトラックを制御するにあたり、
   複数の前記駆動輪のスリップ率を求めることと、
   複数の前記駆動輪のうちスリップしている駆動輪に最大の駆動力が発生するようにブレーキを作動させて制動する第１の駆動力制御を実行することと、
   前記第１の駆動力制御を実行中に、前記ダンプトラックの車速及び前記駆動輪と従動輪との回転速度に基づいてスリップの抑制が不十分と判定された場合には、前記第１の駆動力制御に加え、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて前記エンジンの出力を減少させる第２の駆動力制御を実行することと、
   を含み、
   前記第２の駆動力制御時には、ダンプトラックの前記目標車速及び前記ダンプトラックの実車速に応じて求められた、前記エンジンの出力を調整するアクセルの目標アクセル開度から、前記スリップしている駆動輪のスリップ率に応じて求められた補正アクセル開度を減算する、ダンプトラックの制御方法。

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