JP6684600B2 - 車両の運転支援システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転支援システムに関し、例えばシールドトンネル内のように狭小な走行領域における搬送車両の運転を支援するのに好適なシステムに関する。

例えば、シールドトンネルは、シールド機により地盤を掘削し、掘削内周面にセグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら掘削の進行方向に連結することで覆工体を構築すると共に、その形成した覆工体から推進反力を得てシールド機により掘進作業を進めるシールド工法等により施工される。

そして、このシールド工法では、シールド機の外殻体の内部でセグメントの組立て作業を行うため、セグメントをシールドトンネル内を経て、シールド機の後方に連結された後方設備まで搬送供給する必要がある。従来は、セグメントを、構築済みの覆工体内に敷設されたレール上を走行する搬送車両の台車に積載して、後方設備まで搬送するのが一般的であった。

ところが、このような従来の搬送方法では、レールの敷設が必須となり、その敷設作業やメンテナンス等に多大な時間と費用を要する問題があった。そこで、近年、例えば特許文献１に記載されるように、シールドトンネル内において、タイヤ式の搬送車両を用いてセグメントを搬送する手法が提案され、実現されている。

特開２０１２−５２２８９号公報

ところで、シールドトンネル内は空間に限りがあるため、セグメントを搬送するような大型の搬送車両にとっては狭小な走行領域となる上、当該走行領域に搬送車両の走行に支障を来たす各種障害物が点在している場合がある。従って、このような狭い走行領域において障害物を避けて安全・確実に搬送車両を運転するには、優れた技量を有し、経験に長けている熟練の運転者による目視確認や車両に搭載された接触防止装置などに頼らねばならなかった。この接触防止装置は、一般的なバックソナーのようなものであり、車両が物体に対して所定の距離以下に接近したことを検知すると、それを警告音や警告灯などによって警報するものである。

しかしながら、こうした熟練の運転者に頼ることにより運転者が固定化され、その交代要員も限定されてしまう虞があった。また、熟練の運転者をもってしても、狭い走行領域においては正確に目視確認することが難しいと共に、運転者からは車両後方の視界を良好な状態で確保することが困難であるため後方の死角にも対応できず、接触防止装置に頼らざるを得なかった。加えて、車両に接触防止装置などが搭載されていても車両のどの部分が接触しそうであるのかを正確に判別するのは困難であった。しかも、セグメントの搬送効率を高めるために、セグメントを積載した複数の台車が連結された状態で走行することが通常であり、その場合、全長が大きい搬送車両を運転することになるため、障害物を回避しながら搬送車両を運転することは一層困難となる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、車両の走行領域内にその走行を妨げる障害物等の当該車両の走行不可領域が存在する環境下であっても、当該走行不可領域を容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保することを目的とする。

以上の課題を解決するべく、本発明に係る車両の運転支援システムは、
車両が走行する走行領域内に前記車両の走行不可領域が存在する環境下で前記車両の運転を支援する車両の運転支援システムであって、
前記走行領域内において前記走行不可領域を回避するように、前記車両を直進あるいは向きを変えながら走行させるシミュレーションにより表される前記車両の走行軌跡に基づいて前記走行領域の路面に設けられた走行経路と、
前記車両に設けられ、前記車両が走行方向を変えながら走行する際の当該車両の回転中心となる位置を含む前記走行領域の路面を撮影する撮影ユニットと、
前記車両の運転席から視認できるように設けられ、前記撮影ユニットによって撮影された前記走行領域の路面を表示すると共に、前記車両の回転中心を表示する表示ユニットと、を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る車両の運転支援システムは、
車両が走行する走行領域内に前記車両の走行不可領域が存在する環境下で前記車両の運転を支援する車両の運転支援システムであって、
前記車両の走行軌跡に基づいて前記走行領域の路面に設けられた走行経路と、
前記車両に設けられ、前記車両が走行方向を変えながら走行する際の当該車両の回転中心となる位置を含む前記走行領域の路面を撮影する撮影ユニットと、
前記車両の運転席から視認できるように設けられ、前記撮影ユニットによって撮影された前記走行領域の路面を表示すると共に、前記車両の回転中心を表示する表示ユニットと、
前記車両に設けられ、前記車両の前記回転中心となる位置を光の照射によって指し示す中心位置指示装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、運転者は、車両を走行させる際、表示ユニットに表示される走行領域の路面に設けられた走行経路と、当該表示ユニットに示される車両の回転中心となる位置とを一致させ、この状態で当該走行経路に沿って走行するように運転するだけで、車両が走行する走行領域内に当該車両の走行不可領域が存在する環境下であっても、車両と走行不可領域との間隔や走行領域における車両の走行位置等を直接的に目視確認する必要がなく、また接触防止装置等に頼ることなく、当該走行不可領域を容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保できる。よって、運転者が固定化されることはなく、その交代要員も限定されることはない。

また、狭い走行領域であっても走行領域の路面に設けられた走行経路を表示ユニットで正確に目視確認でき、この走行経路と、当該表示ユニットに示される車両の回転中心とな
る位置とを一致させた状態で走行経路に沿って走行するように運転すれば良いため、車両後方の死角にも対応できる。加えて、搬送物の搬送効率を高めるために、搬送物を積載した複数の車両（台車）を連結した状態で走行する場合のように、全長が長い搬送車両であっても、走行不可領域を容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保できる。
更に、前記車両に設けられ、前記車両の前記回転中心となる位置を光の照射によって指し示す中心位置指示装置を更に備えるようにした場合には、運転者に対して車両の回転中心となる位置をより容易且つ正確に認識させることができ、走行経路に一致させる作業の容易化を図ることができる。

このとき、前記車両は、走行方向における前後の位置に運転席を備えていることが好ましい。
これによれば、運転者は、車両の走行方向に応じて運転席を使い分けることにより、常に進行方向を向いて運転できるので、走行の安全性を良好な状態で維持できる。

また、前記撮影ユニットは、前記車両の前記回転中心となる位置の走行方向における前後にそれぞれ設置されていることが好ましい。
これによれば、車両の走行方向に拘わらず、走行領域の路面を常に前後から撮影できるので、走行経路に対して車両の回転中心となる位置をより正確に一致させることができる。

さらに、前記表示ユニットは、前記撮影ユニットに対応して複数設置されていることが好ましい。
これによれば、走行方向における前後から撮影された走行領域の路面をそれぞれ個別に表示できるため、車両の走行方向に拘わらず、常に前後から撮影された走行領域の路面を表示でき、走行経路に対して車両の回転中心となる位置をより正確に一致させることができる。

本発明によれば、車両の走行領域内に当該車両の走行不可領域が存在する環境下であっても、当該走行不可領域を容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保できる。

実施形態における搬送車両を概略的に示す側面図である。 図１の搬送車両を走行方向の前方から見て示す正面図である。 図１の搬送車両が走行領域において旋回走行する際の軌跡の説明に供する概念図である。 撮影ユニットを概略的に示す斜視図である。 表示ユニットを概略的に示す正面図である。 走行領域に設けられた走行経路を示す概念図である。 他の実施形態における搬送車両を概略的に示す側面図である。 図７の搬送車両が走行領域において旋回走行する際の軌跡の説明に供する概念図である。

以下、本発明に係る車両の運転支援システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の運転支援システムもまた本発明の技術思想に含まれる。

図１および図２に示すように、本実施形態において車両としてのタイヤ式の搬送車両１は、例えば、図２にその一部を示すシールドトンネルＴを構築するためのセグメントＳ（後述の図７参照）を搬送するために、当該シールドトンネルＴの坑内にて使用される。この搬送車両１は、図１中矢印で示すトンネル坑内の切羽に向けた走行方向Ｄの前端部および後端部にそれぞれ運転席２ａ，３ａを有する運転台２，３を備えていると共に、荷台４にセグメントＳを含む搬送対象物５を積載できるようになっている。なお、本発明の車両としては搬送車両１に限るものではなく、要は走行領域Ｋ内に障害物Ｗ等の搬送車両１の走行不可領域が存在する環境下（すなわち、トンネル坑内等の地下に限らず地上も含む）で走行するものであれば、この他種々のタイヤ式車両を広く適用できることは言うまでもない（後述の図６参照）。

ここで、走行不可領域とは、走行領域Ｋ内に存在する障害物Ｗの他、狭小なトンネル坑内において、走行領域Ｋの周囲に存在するトンネル壁部、または照明がない真っ暗な状態で走行する等のように、搬送車両１の走行が物理的に妨げられる領域や、搬送車両１が走行する走行領域Ｋの周囲にガードレールが設置されることなく区画して設けられる歩行路等のように、搬送車両１の走行が理論的に禁じられる領域を含んでいる。なお、以下の実施形態では、走行領域Ｋ内に走行不可領域としての障害物Ｗが存在し、当該障害物Ｗを避けるべく搬送車両１が向きを変えながら走行する場合について述べるが、上述したような障害物Ｗ以外の他の走行不可領域が存在する環境下において、直進のみで走行する場合においても本発明が適用可能であることは言うまでもない。

そして、本実施形態の運転支援システム１０は、図１〜図６に示すように、搬送車両１が走行する走行領域Ｋ内に障害物Ｗが存在する環境下でその運転を支援する車両の運転支援システムである。この運転支援システム１０は、走行領域Ｋの路面Ｒに設けられた走行経路１１（図６）と、搬送車両１に設けられ、走行領域Ｋの路面Ｒを撮影する撮影ユニット６と、搬送車両１の運転席２ａ，３ａから視認できるように設けられる表示ユニット７と、を備えている。

具体的に走行経路１１は、図６に示すように、予め走行領域Ｋにおいて障害物Ｗに接触しないように、搬送車両１を直進あるいは向きを変えながら走行させるといったシミュレーション等による試行錯誤を繰り返しながら表される走行軌跡に基づいて設定される。このとき、搬送車両１が向きを変えながら走行する際の走行軌跡は、図３に示すように、搬送車両１が向きを変えながら走行する際の搬送車両１の回転中心となる位置Ｘ（図１）と、搬送車両１の旋回走行軌道の中心Ｐとを結ぶ回転軸Ｙに基づく軌跡Ｑ（図３）で走行することがわかっている。従って、このように設定される走行経路１１上に搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを一致させた状態で搬送車両１を走行させれば、走行領域Ｋにおいて障害物Ｗを回避して走行させることが可能となる。ここで、本実施形態の搬送車両１は４ＷＳ（四輪操舵）の機構を有し、この場合、前方側の車輪郡と後方の車輪郡との間の中心が回転中心となる位置Ｘとなる。

撮影ユニット６は、図４に示すように、搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを走行方向Ｄの後方側から前方側に向けて撮影するための前方用カメラ６１と、前記位置Ｘを走行方向Ｄの前方側から後方側に向けて撮影するための後方用カメラ６２と、照明用のライト６３と、路面Ｒ上での位置Ｘを光の照射によって指し示すための中心位置指示装置であるレーザーポインター６４とを有して構成されている。この場合、これら前方用カメラ６１、後方用カメラ６２、ライト６３およびレーザーポインター６４は、取付板６５に一体的に設けられ、搬送車両１の下面に取り付けられている。そして、前方用カメラ６１および後方用カメラ６２は、取付板６５のレーザーポインター６４を中心とする走行方向Ｄの後方側と前方側とに配置され、各々搬送車両１が向きを変えながら走行する際に搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを含む走行領域Ｋの路面Ｒを撮影する。

なお、撮影ユニット６の取付位置および構成はこれに限らず、前方用カメラ６１と後方用カメラ６２とが搬送車両１の前記位置Ｘの走行方向Ｄにおける前後にそれぞれ別体に設けられていても良いし、前記位置Ｘが後述の表示ユニット７の表示画面上において後述のライン７３等で認識できるのであればレーザーポインター６４を設けなくても良い。

また、これら前方用カメラ６１および後方用カメラ６２は、それぞれ撮影視野の正逆が異なることが好ましい。具体的に、前方用カメラ６１は、搬送車両１が実際に走行する進行方向前方を撮影するため、当該進行方向における運転者の視野と同一の視野（正視野）で撮影するカメラで構成される。一方、後方用カメラ６２は、搬送車両１が実際に走行する進行方向とは反対の後方を撮影するため、当該進行方向における運転者の視野とは反対方向の視野（すなわち、左右が反転された逆視野）で撮影するカメラで構成される。これにより、運転者が後方の視野を確認する際に振り返ることなく、進行方向前方を向いたまま後方を正確に確認することが可能となる。さらに、前方用カメラ６１および後方用カメラ６２は、搬送車両１の進行方向に応じて前方側および後方側を向くように、それぞれ取付ブラケット６１ａおよび取付軸６２ａに対して前後反転可能に取り付けられていることが望ましい。

表示ユニット７は、図５に示すように、搬送車両１の運転席２ａ，３ａ（図１）から視認できるように各運転台２，３にそれぞれ配置され、撮影ユニット６の前方用カメラ６１に対応して、当該前方用カメラ６１で撮影された走行領域Ｋの路面Ｒの映像を表示する前方視野モニタ７１と、撮影ユニット６の後方用カメラ６２に対応して、当該後方用カメラ６２で撮影された走行領域Ｋの路面Ｒの映像を表示する後方視野モニタ７２と、を有して構成されている。これら前方視野モニタ７１と後方視野モニタ７２とには、搬送車両１の前記回転中心となる位置Ｘを示すライン７３が設けられていることが好ましい。なお、このようなライン７３は、例えば搬送車両１の前記回転中心となる位置Ｘがレーザーポインター６４によって示されている等、画面上で確認できる場合は、必ずしも設ける必要はない。

以上、説明したように構成される搬送車両１の運転支援システム１０では、運転者が上述したような走行領域Ｋにおいて、搬送車両１を走行させる際、表示ユニット７のモニタ７１，７２に表示される走行領域Ｋの路面Ｒに設けられた走行経路１１と、当該モニタ７１，７２に示される搬送車両１の回転中心となる位置Ｘとを一致させ、この状態で当該走行経路１１に沿って走行するように運転するだけで、搬送車両１が走行する走行領域Ｋ内に障害物Ｗが存在する環境下であっても、搬送車両１と障害物Ｗとの間隔や走行領域Ｋにおける搬送車両１の走行位置等を直接的に目視確認する必要がなく、また接触防止装置等に頼ることなく、当該障害物Ｗを容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保できる。よって、運転者が固定化されることはなく、その交代要員も限定されることはない。

また、狭い走行領域Ｋであっても、その路面Ｒに設けられた走行経路１１を表示ユニット７のモニタ７１，７２で正確に目視確認でき、この走行経路１１と、当該モニタ７１，７２に示される搬送車両１の回転中心となる位置Ｘとを一致させた状態で走行経路１１に沿って走行するように運転すれば良いため、車両後方の死角にも対応できる。

このとき、搬送車両１は、走行方向Ｄにおける前後の位置に運転席２ａ，３ａを備えていることで、運転者は、搬送車両１の走行方向Ｄに応じて運転席２ａ，３ａを使い分けることにより、Ｕターンすることなく常に進行方向を向いて運転できるので、走行の安全性を良好な状態で維持できる。

また、撮影ユニット６は、前方用カメラ６１によって搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを含む走行領域Ｋの路面Ｒを走行方向Ｄの後方側から前方側に向けて撮影し、後方用カメラ６２によって走行方向Ｄの後方側の路面Ｒを撮影することで、搬送車両１の走行方向Ｄにおける走行領域Ｋの路面Ｒを常に前後から撮影できるので、走行経路Ｋに対して搬送車両１の回転中心となる位置Ｘをより正確に一致させることができる。なお、撮影ユニット６は、搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを挟んで、当該位置Ｘの走行方向Ｄにおける前後に前方用カメラ６１と後方用カメラ６２とを配置するようにしても良い。この場合、前方用カメラ６１と後方用カメラ６２とが、搬送車両１の回転中心となる位置Ｘの走行方向Ｄにおける前後に設置されることで、常に双方のカメラ６１，６２で搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを含む走行領域Ｋの路面Ｒを走行方向Ｄの前後から撮影できるので、搬送車両１の走行方向Ｄが前後逆になった場合にも容易に対応でき、走行経路Ｋに対して搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを正確に一致させることができる。

さらに、表示ユニット７は、撮影ユニット６に対応して複数設置されているので、走行方向Ｄにおける前後から撮影された走行領域Ｋの路面Ｒをそれぞれ個別に表示できるため、搬送車両１の走行方向Ｄに拘わらず、常に前後から撮影された走行領域Ｋの路面Ｒを表示でき、走行経路１１に対して搬送車両１の回転中心となる位置Ｘをより正確に一致させることができる。

さらに、搬送車両１に設けられ、当該搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを光の照射によって指し示す中心位置指示装置としてレーザーポインター６４を更に備えていることで、運転者に対して搬送車両１の回転中心となる位置Ｘをより容易且つ正確に認識させることができ、走行経路１１に一致させる作業の容易化を図ることができる。このとき、レーザーポインター６４は、搬送車両１の走行時に常にその回転中心となる位置Ｘを照射していても良いし、モニタ７１，７２において搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを補正するキャリブレーションのときのみ、当該位置Ｘを照射するようにしても良い。

なお、上述した実施形態では、搬送車両１が１台で構成される場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、図１との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、搬送物５（セグメントＳを含む）の搬送効率を高めるべく、搬送車両１を走行方向Ｄにおける前後方向に複数（ここでは２台）連結して構成しても良い。

この場合、前述した実施形態と同様、図３との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、搬送車両１，１が複数連結されていたとしても、これら搬送車両１の走行軌跡は、向きを変えながら走行する際の先頭の搬送車両１における回転中心となる位置Ｘ（図１）と、当該先頭の搬送車両１における旋回走行軌道の回転中心Ｐとを結ぶ回転軸Ｙに基づく軌跡Ｑで走行することがわかっている。

従って、このように設定される走行経路１１上に先頭の搬送車両１の回転中心となる位置Ｘを一致させた状態で、これら搬送車両１，１を走行させれば、搬送物５を積載した複数の搬送車両１（または不図示の台車等）を連結した状態で走行する場合のように、全長が長い搬送車両１であっても、障害物Ｗを容易且つ確実に回避でき、運転者の技能や経験に関係なく、走行の安全性を確保できる。よって、本実施形態のように搬送車両１がセグメントＳ等の搬送物５を搬送するための搬送車両１である場合、当該搬送物５の搬送効率を向上させることができる。なお、このように搬送車両１が連結されている場合、走行領域Ｋにおける路面Ｒの撮影は、先頭の搬送車両１における撮影ユニット６の前方用カメラ６１と、最後部の搬送車両１における撮影ユニット６の後方用カメラ６２とを用いて行うようにしても良い。

また、上述した実施形態では、図３において、搬送車両１が回転中心となる位置Ｘの前後の車輪がそれぞれ向きを変更可能な所謂４ＷＳ（四輪操舵）の機構を備える場合について図示したが、本発明はこれに限らず、４ＷＳ以外、すなわち操舵側の車輪のみが向きの変更を可能とする車両も広く適用することができる。この場合、操舵側ではない固定される側の車輪における車軸の中心が車両の回転中心となる。

１…搬送車両（車両）， ２，３…運転台， ２ａ，３ａ…運転席， ４…荷台， ５…搬送物， ６…撮影ユニット， ６１…前方用カメラ， ６２…後方用カメラ， ６３…ライト， ６４…レーザーポインター（中心位置指示装置）， ６５…取付板， ７…表示ユニット， ７１，７２…モニタ， ７３…ライン， Ｄ…走行方向， Ｋ…走行領域， Ｐ…旋回走行軌道の回転中心， Ｑ…軌跡， Ｒ…路面， Ｓ…セグメント， Ｘ…回転中心となる位置， Ｙ…回転軸

Claims (5)

1. 車両が走行する走行領域内に前記車両の走行不可領域が存在する環境下で前記車両の運転を支援する車両の運転支援システムであって、
   前記走行領域内において前記走行不可領域を回避するように、前記車両を直進あるいは向きを変えながら走行させるシミュレーションにより表される前記車両の走行軌跡に基づいて前記走行領域の路面に設けられた走行経路と、
   前記車両に設けられ、前記車両が走行方向を変えながら走行する際の当該車両の回転中心となる位置を含む前記走行領域の路面を撮影する撮影ユニットと、
   前記車両の運転席から視認できるように設けられ、前記撮影ユニットによって撮影された前記走行領域の路面を表示すると共に、前記車両の回転中心を表示する表示ユニットと、を備えている
   ことを特徴とする車両の運転支援システム。
2. 車両が走行する走行領域内に前記車両の走行不可領域が存在する環境下で前記車両の運転を支援する車両の運転支援システムであって、
   前記車両の走行軌跡に基づいて前記走行領域の路面に設けられた走行経路と、
   前記車両に設けられ、前記車両が走行方向を変えながら走行する際の当該車両の回転中心となる位置を含む前記走行領域の路面を撮影する撮影ユニットと、
   前記車両の運転席から視認できるように設けられ、前記撮影ユニットによって撮影された前記走行領域の路面を表示すると共に、前記車両の回転中心を表示する表示ユニットと、
   前記車両に設けられ、前記車両の前記回転中心となる位置を光の照射によって指し示す中心位置指示装置と、を備えている
   ことを特徴とする車両の運転支援システム。
3. 前記車両は、走行方向における前後の位置に運転部を備えている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の運転支援システム。
4. 前記撮影ユニットは、前記車両の前記回転中心となる位置の走行方向における前後にそれぞれ設置されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の車両の運転支援システム。
5. 前記表示ユニットは、前記撮影ユニットに対応して複数設置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の運転支援システム。

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