JP6694113B2 - 路面管理システムおよび路面管理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、運搬車両の走行路の路面状態を管理する技術に関する。特に、鉱山等の未舗装の走行路の路面状態を管理する技術に関する。
鉱山の採掘現場等、未舗装の走行路を運搬車両が繰り返し走行することで劣化する路面を保守管理する技術がある。例えば、特許文献１には、「管理装置は、管理側無線通信装置を介してダンプトラックの稼働情報を収集する。ダンプトラックの稼働情報に含まれる、ダンプトラックが排土した場所から積荷を積み込む場所に移動し再び排土する場所に移動するまでの経路に含まれる少なくとも４箇所の位置情報に基づき、ダンプトラックが走行した経路Ｒｇ、Ｒｒを特定する（要約抜粋）」鉱山機械の管理システムが開示されている。
特開２０１３−１０５２７８号公報
特許文献１に開示の技術は、上記手法で特定された走行路の路面凹凸を、ダンプトラックの稼働情報を用いて検知し、路面整備計画を立てる。しかしながら、一般に、上述のような環境においては、運搬車両だけでなく、走行路を補修する補修車両も、同時に走行し、路面状況が劣化した箇所の補修を行っている。特許文献１に開示の技術では、このような補修車両による補修は全く考慮されていない。また、凹凸の発生には、運搬車両の走行という経時的で局所的な要因と、降雨等の突発的で全体的な要因とがある。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、両者の違いは全く考慮されていない。これらの理由から、特許文献１に開示の技術では、合理的で高精度な路面整備計画を得ることができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鉱山等の未舗装の走行路を運搬車両が繰り返し走行する環境において、効率的な路面管理を可能とし、路面整備作業の効率化を図る技術を提供することを目的とする。
本発明は、運搬車両が走行する走行路を複数のセグメントに分割し、セグメント毎に前記走行路の路面状態を管理する路面管理システムであって、演算装置と記憶装置と出力装置と通信装置とを備える管理サーバと、前記運搬車両に搭載され、第１演算装置と第１通信装置とを備える運搬車両車載端末と、前記走行路を補修する補修車両に搭載され、第２演算装置と第２通信装置とを備える補修車両車載端末と、を備え、前記第１演算装置は、前記運搬車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき前記走行路の路面状態データを算出し、算出した前記路面状態データを、当該運搬車両の位置データである運搬車両位置データとともに、前記第１通信装置を介して前記管理サーバに送信し、前記第２演算装置は、前記補修車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき当該補修車両の作業状態を示す作業状態データを算出し、算出した前記作業状態データを、当該補修車両の位置データである補修車両位置データとともに、前記第２通信装置を介して前記管理サーバに送信し、前記演算装置は、前記通信装置と前記記憶装置と前記出力装置とに接続され、前記通信装置で前記運搬車両位置データおよび前記路面状態データを受信する毎に、当該運搬車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントと受信時刻と当該路面状態データとを対応づけて前記記憶装置に蓄積し、前記通信装置で前記補修車両位置データおよび作業有を示す前記作業状態データを受信する毎に、当該補修車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントに対応づけて前記記憶装置に蓄積された前記路面状態データをリセットし、前記記憶装置に新たに前記路面状態データが蓄積される毎に、前記セグメント毎に、蓄積された複数の前記路面状態データに基づいて当該セグメントの路面状態の時間による変化を予測する予測関数を決定し、決定した前記予測関数に従って、補修予定時刻として路面補修閾値に達する時間を算出し、前記出力装置に算出した前記補修予定時刻を出力することを特徴とする路面管理システムを提供する。
本発明によれば、鉱山等の未舗装の走行路を運搬車両が繰り返し走行する環境において、効率的な路面管理が可能となり、路面整備作業の効率が向上する。前述した以外の課題、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。
本発明の実施形態の路面管理システムの全体構成を説明するための説明図である。 （ａ）は、本発明の実施形態のダンプトラックの側面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態の運搬車両車載端末の機能ブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の路面状態データベースの一例を、（ｂ）は、同運搬車両データの一例を、（ｃ）は、同作業状態データベースの一例を、（ｄ）は、同補修車両データの一例を、それぞれ説明するための説明図である。 （ａ）は、本発明の実施形態のモータグレーダの側面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態の補修車両車載端末の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の管理サーバの機能ブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の走行路データデータベースの一例を、（ｂ）は、同路面データデータベースの一例を、それぞれ説明するための説明図である。 本発明の実施形態の予測関数算出処理及び表示画像を説明するための説明図である。 本発明の実施形態の路面管理処理のフローチャートである。 本発明の実施形態の路面状態演算処理のフローチャートである。
以下、本発明に係る実施形態を、図に基づいて説明する。以下、本明細書において、同一機能を有するものは、特に断らない限り同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
本実施形態の路面管理システムは、主として鉱山等の未舗装の走行路を運搬車両が繰り返し走行する環境で用いられる。本実施形態の路面管理システムでは、運搬車両から受信する位置情報および走行路の路面情報と、補修車両から受信する位置情報および作業情報とを用いて、路面状態予測関数を決定する。その予測関数を用いて、補修すべき時期を予測し、報知する。このとき、予測関数の決定とは独立として、天候による路面の変化を加味する。以下、これらの機能に主眼をおいて、本実施形態の路面管理システムを説明する。
図１は、本実施形態の路面管理システム１００の概略構成図である。本実施形態の路面管理システム１００は、作業車両１１０と、運搬車両１２０と、補修車両１３０と、管理サーバ１４０と、無線中継局１５０と、を備える。なお、作業車両１１０、運搬車両１２０、補修車両１３０の台数、無線中継局１５０の個数は問わない。また、本実施形態では、路面管理システムは、鉱山内で用いられる場合を例にあげて説明する。
作業車両１１０は、例えば、ショベル等であり、掘削作業や積込作業等を行う。作業車両１１０は、鉱山内の積込場に配置される。
運搬車両１２０は、例えば、ダンプトラック等であり、作業車両１１０で掘削された砕石や土砂等の掘削物を、積込場から放土場へ運搬する。運搬時は、鉱山内の走行路１０１を走行する。以下、本実施形態では、運搬車両１２０をダンプトラック１２０として説明する。ダンプトラック１２０は、運搬車両車載端末１２１（図２（ｂ）参照）を備える。
補修車両１３０は、例えば、モータグレーダやブルドーザ等である。鉱山では、上述のように、走行路１０１は舗装されていない。このため、重量の大きいダンプトラック１２０により繰り返される往復走行や降雨等により、走行路１０１の路面状況は悪化する。補修車両１３０は、このような事情で悪化した走行路１０１の路面を修復する。以下、本実施形態では、補修車両１３０をモータグレーダ１３０として説明する。モータグレーダ１３０は、補修車両車載端末１３１（図４（ｂ）参照）を備える。
管理サーバ１４０は、鉱山内の管理局に配置される。無線中継局１５０を介して、運搬車両車載端末１２１および補修車両車載端末１３１とデータの送受信を行う。本実施形態では、これらの運搬車両車載端末１２１および補修車両車載端末１３１から受信したデータを処理し、鉱山内の走行路１０１の路面を管理する。
［ダンプトラック］
まず、ダンプトラック１２０の構成について説明する。図２（ａ）は、ダンプトラック１２０の外観の側面図であり、図２（ｂ）は、ダンプトラック１２０が備える運搬車両車載端末１２１の機能ブロック図である。
ダンプトラック１２０は、図２に示すように、車体２１１と、左右それぞれの前輪２１２と、左右それぞれの後輪２１３と、荷台２１４と、キャブ２１５と、左右それぞれの前輪側サスペンション２１６と、左右それぞれの後輪側サスペンション２１７と、各種のセンサ２２０を備える。上記運搬車両車載端末１２１は、例えば、キャブ２１５内に配置される。
左右の前輪側サスペンション２１６は、それぞれ、車体２１１と左右の前輪２１２の間に設けられる。左右の後輪側サスペンション２１７は、それぞれ、車体２１１と左右の後輪２１３の間に設けられる。４つのサスペンション２１６、２１７は、例えば、油圧シリンダである。
本実施形態では、各種のセンサ２２０として、図２（ｂ）に示すように、速度センサ２２１と、角度センサ２２２と、圧力センサ２２４と、を備える。
速度センサ２２１は、左右の前輪２１２、左右の後輪２１３それぞれの軸に設けられ、各軸の回転速度を独立して検出する。
角度センサ２２２は、車体２１１に設けられ、車体２１１の傾斜角を検出する。例えば、振り子センサ、ＭＥＭＳ等が用いられる。
圧力センサ２２４は、前輪側サスペンション２１６、後輪側サスペンション２１７にそれぞれ設けられ、油圧シリンダの圧力を検出するサスペンション圧センサである。検出した圧力は、サスペンション圧として出力される。
また、本実施形態のダンプトラック１２０は、衛星信号受信装置１２２を備える。衛星信号受信装置１２２は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星等、複数の航法衛星からの信号を受信する。以下、本実施形態では、衛星信号受信装置１２２を、ＧＰＳ受信装置１２２と呼ぶ。また、受信する航法衛星からの信号も、ＧＰＳ信号と呼ぶ。
［運搬車両車載端末］
運搬車両車載端末１２１は、図２（ｂ）に示すように、各種のセンサ２２０およびＧＰＳ受信装置１２２に接続され、これらで取得したデータを処理し、管理サーバ１４０に送信する。本実施形態では、さらに、走行路１０１の路面状況とスリップ率とを算出し、位置情報とともに管理サーバ１４０に送信する。
これを実現するため、本実施形態の運搬車両車載端末１２１は、図２（ｂ）に示すように、自車位置演算部２３１と、稼働データ収集部２３２と、稼働データデータベース（ＤＢ）２３３と、無線通信装置(第１通信装置)２３４と、路面状態推定部２３５と、路面状態データベース（ＤＢ）２３６と、を備える。
自車位置演算部２３１は、ＧＰＳ受信装置１２２と稼働データＤＢ２３３とに接続される。自車位置演算部２３１は、ＧＰＳ受信装置１２２で受信したＧＰＳ信号を取得し、そのＧＰＳ信号を用いて自車位置を算出する。ここでは、ＧＰＳ信号を利用した測位方式であるＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ；全地球航法衛星システム）を用いる。そして、算出した自車位置データを、ＧＰＳ信号受信時刻とともに、稼働データＤＢ２３３に記憶する。
なお、用いる航法衛星は、上述のように、ＧＰＳ衛星に限定されない。例えば、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等の衛星測位システムや、これらの組み合わせであってもよい。
本実施形態では、推定する自車位置は、予め定めた座標系の座標値とする。座標系は、例えば、鉱山独自の座標系であってもよいし、座標値が緯度経度の緯度経度座標系を用いてもよい。以下、単に適用座標系と呼ぶ。また、以下、ＧＰＳ信号受信時刻を取得時刻と呼ぶ。
稼働データ収集部２３２は、ダンプトラック１２０の各部に取り付けられた各種センサ２２０と稼働データＤＢ２３３とに接続される。各種センサ２２０からは、当該センサ２２０が検出したダンプトラック１２０の各部のセンサ信号を稼働データとして収集する。本実施形態では、例えば、速度センサ２２１からの各車輪の速度データ、角度センサ２２２からの角度データ、圧力センサ２２４からの各サスペンションの圧力データ（以下、サス圧データと呼ぶ。）を、稼働データとして収集する。
なお、本実施形態では、各センサ信号およびＧＰＳ信号は、周期的に、略同時刻に取得されるものとする。そして、これらの信号値（データ）は、取得時刻とともに、稼働データＤＢ２３３に出力される。
稼働データＤＢ２３３は、自車位置演算部２３１と稼働データ収集部２３２とが収集した自車位置データおよび稼働データを記憶する。本実施形態では、それぞれ、取得時刻に対応づけて記憶する。
路面状態推定部２３５は、稼働データＤＢ２３３に接続される。路面状態推定部２３５は、稼働データＤＢ２３３に格納される稼働データを用いて、走行路１０１の路面の状態を推定する。本実施形態では、路面状態推定部２３５は、路面の状態を示す指数として、路面状態量（路面状態データ）とスリップ率とを算出する。
本実施形態では、路面状態推定部２３５は、路面状態データを、ダンプトラック１２０のサス圧データと速度データとを用いて算出する。具体的には、以下の式（１）に従って、時刻ｔに取得された上記データを用いて路面状態データｈ（ｔ）を算出する。
ｈ（ｔ）＝αＡ／ｖ ・・・（１）
ここで、Ａは、サス圧データに関する時刻ｔ前後の所定時間β内すなわちｔ−βからｔ＋βまでの変動係数であり、ｖは、時刻ｔに取得された速度（ｍ／ｓｅｃ）、αは係数である。
また、路面状態推定部２３５は、スリップ率を、速度センサ２２１が取得したダンプトラック１２０の速度データを用いて算出する。具体的には、例えば、以下の式（２）に従って、時刻ｔに取得された上記データを用いスリップ率λ（ｔ）を算出する。
λ（ｔ）＝｜（Ｖｒ−Ｖ）／Ｍａｘ｛Ｖｒ，Ｖ｝｜ ・・・（２）
ここで、Ｖｒは、時刻ｔの駆動輪の車輪速度、Ｖは、時刻ｔの従動輪の車輪速度、Ｍａｘ｛｝は、｛｝内の値の最大値を返す関数であり、｜｜は、｜｜内の値の絶対値を示す（例えば、特許第５３３６４４７号公報参照）。本実施形態では、例えば、後輪２１３の速度センサ２２１からの速度データを、駆動輪の車輪速度とし、前輪２１２の速度センサ２２１からの速度データを従動輪の車輪速度として用いる。
なお、路面状態データｈ（ｔ）およびスリップ率λ（ｔ）の算出は、上記手法に限定されない。例えば、路面状態データｈ（ｔ）は、時刻ｔのサス圧データの、平坦な路面を一定速度で走行する際のサス圧データに対する比を用いて算出してもよい（例えば、特開２０１３−１６６４２５号公報参照）。また、所定時間内の、サス圧データの最大振幅および周波数を求め、これらの値を路面状態データｈ（ｔ）としてもよい（例えば、国際公開２０１５−１４０９６６号公報参照）。
算出した路面状態データｈ（ｔ）およびスリップ率λ（ｔ）は、算出に用いた稼働データの取得時刻ｔ、および、同時刻に取得した自車位置データに対応づけて、路面状態ＤＢ２３６に格納される。なお、稼働データと同時刻に取得した自車位置データが無い場合は、最も近い時刻に取得した自車位置データに対応づけて格納してもよい。
ここで、路面状態ＤＢ２３６の一例を図３（ａ）に示す。本図に示すように、路面状態ＤＢ２３６は、自車位置２３６ｂと、時刻２３６ｃと、路面状態データ２３６ｄと、スリップ率２３６ｅと、を備える。さらに、ダンプトラック１２０毎に一意に付与される車両ＩＤを備えていてもよい。
無線通信装置２３４は、管理サーバ１４０とデータの送受信を行う。本実施形態では、路面状態ＤＢ２３６に接続され、路面状態ＤＢ２３６に新たなデータが格納される毎に、運搬車両データとして管理サーバ１４０に送信される。なお、運搬車両データは、周期的に、あるいは、管理サーバ１４０からの求めに応じて送信されてもよい。
ダンプトラック１２０から、管理サーバ１４０に送信される運搬車両データ２３７の一例を図３（ｂ）に示す。運搬車両データ２３７は、図３（ｂ）に示すように、車両ＩＤ２３７ａと、自車位置データ２３７ｂと、時刻２３７ｃと、路面状態２３７ｄと、スリップ率２３７ｅと、を含む。
なお、無線通信装置２３４は、稼働データＤＢ２３３にも接続され、周期的、あるいは、管理サーバ１４０からの求めに応じて、稼働データＤＢ２３３に格納されるデータを管理サーバ１４０に出力してもよい。
本実施形態の運搬車両車載端末１２１は、例えば、第１演算装置（ＣＰＵ）１２３とメモリと第１記憶装置１２４と通信インタフェース（無線通信装置２３４）とを備える汎用情報処理装置で実現される。第１演算装置１２３が、予め第１記憶装置１２４に格納されたプログラムをメモリにロードして実行することにより、自車位置演算部２３１と、稼働データ収集部２３２と、路面状態推定部２３５と、を実現する。稼働データＤＢ２３３および路面状態ＤＢ２３６は、第１記憶装置１２４に格納される。
また、運搬車両車載端末１２１は、処理内容を表示させる表示制御部およびディスプレイを備えていてもよい。
［モータグレーダ］
次に、モータグレーダ１３０について説明する。図４（ａ）は、モータグレーダ１３０の外観の側面図であり、図４（ｂ）は、モータグレーダ１３０が備える補修車両車載端末１３１の機能ブロック図である。
本実施形態のモータグレーダ１３０は、ブレード３１１とブレードを駆動するブレードアクチュエータ３１２とを備える。また、センサ３２０として、図４（ｂ）に示すように、速度センサ３２１と、角度センサ３２２と、ブレード角度センサ３２３とを備える。また、ダンプトラック１２０同様、航法衛星からの信号を受信する、衛星信号受信装置（ＧＰＳ受信装置）１３２を備える。また、補修車両車載端末１３１は、例えば、運転室内に配置される。
［補修車両車載端末］
補修車両車載端末１３１は、図３（ｂ）に示すように、センサ３２０およびＧＰＳ受信装置１２２に接続され、これらで取得したデータを処理し、管理サーバ１４０に送信する。本実施形態では、補修車両車載端末１３１は、さらに、モータグレーダ１３０が補修作業を行ったか否かを検出し、検出結果（作業状態データ）を自己位置データとともに管理サーバ１４０に送信する。
これを実現するため、本実施形態の補修車両車載端末１３１は、図４（ｂ）に示すように、自車位置演算部３３１と、稼働データ収集部３３２と、稼働データベース（ＤＢ）３３３と、無線通信装置(第２通信装置)３３４と、作業状態推定部３３５と、作業状態データベース（ＤＢ）３３６と、を備える。
自車位置演算部３３１、稼働データ収集部３３２、稼働データＤＢ３３３、無線通信装置３３４は、運搬車両車載端末１２１の同名のものと、基本的に同機能であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。ただし、無線通信装置３３４は、作業状態ＤＢ３３６に接続され、後述の補修車両データを、管理サーバ１４０に送信する。
作業状態推定部３３５は、モータグレーダ１３０が作業しているか否かの情報を取得する。本実施形態では、稼働データＤＢ３３３に接続され、角度センサ３２２とブレード角度センサ３２３とから取得して格納されたセンサ信号（稼働データ）に基づき、作業状態であるか否かを判別する。
作業状態推定部３３５は、例えば、これらの稼働データを用いて、ブレード３１１の下端側の先端部の高さ位置を３次元位置として算出し、予め定めた高さ閾値以下となった場合、作業状態と判別する。判別結果は、作業状態データとして、上述の路面状態データ同様、算出に用いた稼働データの取得時刻、および、同時刻に取得した自車位置データに対応づけて、作業状態ＤＢ３３６に格納される。
また、本実施形態の作業状態推定部３３５は、ダンプトラック１２０の路面状態推定部２３５同様に、速度センサ２２１で取得される速度データを用いて、スリップ率を算出する。
ここで、作業状態ＤＢ３３６の一例を、図３（ｃ）に示す。本図に示すように、作業状態ＤＢ３３６は、自車位置３３６ｂと、時刻３３６ｃと、作業状態データ３３６ｄと、スリップ率３３６ｅと、を備える。さらに、モータグレーダ１３０毎に一意に付与される車両ＩＤを備えていてもよい。なお、作業状態データ３３６ｄは、作業有と判別された場合は、１を、その他の場合は、０を格納する場合を例示する。
また、本実施形態のモータグレーダ１３０から、管理サーバ１４０に送信される補修車両データ３３７の一例を図３（ｄ）に示す。補修車両データ３３７は、図３（ｄ）に示すように、車両ＩＤ３３７ａと、自車位置３３７ｂと、時刻３３７ｃと、作業状態データ３３７ｄと、スリップ率３３７ｅと、を含む。
補修車両車載端末１３１も、運搬車両車載端末１２１同様、第２演算装置（ＣＰＵ）１３３とメモリと第２記憶装置１３４と通信インタフェース（無線通信装置３３４）とを備える汎用情報処理装置で実現される。第２演算装置１３３が、予め第２記憶装置１３４に格納されたプログラムをメモリにロードして実行することにより、自車位置演算部３３１と、稼働データ収集部３３２と、作業状態推定部３３５と、を実現する。稼働データＤＢ３３３および作業状態ＤＢ３３６は、第２記憶装置１３４に格納される。
また、補修車両車載端末１３１は、処理内容を表示させる表示制御部およびディスプレイを備えていてもよい。
以下、ダンプトラック１２０およびモータグレーダ１３０を区別する必要が無い場合、両者を単に車両と呼ぶ。また、運搬車両データ２３７および補修車両データ３３７も、特に区別する必要が無い場合は、両者を単に車両データと呼ぶ。
［管理サーバ］
次に、管理サーバ１４０について説明する。図５は、本実施形態の管理サーバ１４０の機能ブロック図である。
本実施形態では、管理サーバ１４０は、各ダンプトラック１２０および各モータグレーダ１３０から送信される運搬車両データを用いて、路面状態の変化の様子を把握可能な予測関数を算出し、管理者に提示する。また、予測関数を用い、次回の補修予定時刻を算出し、管理者に提示する。なお、予測関数および補修予定時刻は、走行路１０１を複数の領域（セグメント）に分割し、セグメント毎に算出される。
これを実現するため、本実施形態の管理サーバ１４０は、無線通信装置４５０と、データ分配部４１０と、路面状態演算部４２０と、記憶装置４３０と、表示装置４４０と、を備える。
路面状態演算部４２０は、セグメント毎に、路面状態の現在値、平均値、劣化速度等を推定する。このため、路面状態演算部４２０は、予測関数算出部４２２と、補修時期推定部４２３と、リセット部４２４とを備える。また、記憶装置４３０には、走行路データＤＢ４３１と、路面データＤＢ４３２と、推定値ＤＢ４３３とが格納される。表示装置４４０は、表示制御部４４１と、ディスプレイ４４２と、を備える。
無線通信装置４５０は、ダンプトラック１２０およびモータグレーダ１３０から送信される車両データを、無線中継局１５０を介して受信する通信インタフェースである。本実施形態では、受信した車両データを、データ分配部４１０に出力する。
走行路データＤＢ４３１は、鉱山全体の走行路１０１の位置データを、セグメントに分けて記憶する。例えば、図６（ａ）に示すように、適用座標系の座標値で特定される範囲が、セグメント毎に格納される。なお、セグメントの範囲は、走行路１０１の位置データは、例えば、ダンプトラック１２０が、複数回、走行路１０１を往復する間に、ダンプトラック１２０から送信されるデータに基づいて決定してもよい。
路面データＤＢ４３２は、図６（ｂ）に示すように、各車両から受信した車両データを、セグメント毎に記憶する。記憶領域は、セグメント毎に設けられる。以下、各データベースの、セグメント毎に設けられる記憶領域を、セグメント記憶領域と呼ぶ。
推定値ＤＢ４３３は、セグメント毎に、路面状態演算部４２０が算出した推定値を格納する。推定値は、後述するように、例えば、セグメント毎の路面状態の現在値、平均値、劣化速度等である。
データ分配部４１０は、無線通信装置４５０と走行路データＤＢ４３１とに接続される。無線通信装置４５０を介して受信した各車両データを、送信元の車両が位置するセグメント毎に路面データＤＢ４３２に記憶する。送信元の車両がいずれのセグメントに位置するかは、車両データ内の自車位置データに基づき判別する。
予測関数算出部４２２は、路面データＤＢ４３２と推定値ＤＢ４３３とに接続される。そして、予測関数算出部４２２は、路面データＤＢ４３２に蓄積された路面状態データに基づき、予測関数を算出する。予測関数は、セグメント毎に算出される。
具体的には、例えば、予測関数算出部４２２は、路面データＤＢ４３２の特定のセグメントの領域に蓄積された路面状態データを、図７に示すようにプロットする。図７のグラフの横軸は時刻［ｈｏｕｒｓ］、縦軸は路面状態データである。
そして、予測関数算出部４２２は、プロット結果に対し、例えば、最小二乗法等でフィッティングを行い、近似関数を予測関数５１０として決定する。そして、決定した予測関数５１０の係数を推定値として、推定値ＤＢ４３３の、処理対象のセグメント用に設けられた記憶領域に記憶する。
例えば、図７の例では、予測関数算出部４２２は、プロット結果を一次関数で近似する。推定値として記憶する係数は、関数の傾きである。この場合、傾きは、劣化速度を示す。
なお、予測関数算出部４２２は、路面データＤＢ４３２に登録された路面状態データの最新の値を、路面状態の現在値５２０として、推定値ＤＢ４３３に登録する。さらに、直近の複数の路面状態データの平均値５５０もしくは重み付き平均値を、路面状況の現在値として登録してもよい。
また、予測関数算出部４２２は、予測関数算出に用いた全ての路面状態データを、時刻に対応づけて、推定値ＤＢに登録してもよい。
補修時期推定部４２３は、推定値ＤＢ４３３に接続される。予測関数算出部４２２が算出した予測関数５１０を用いて、セグメント毎に補修時期として補修予定時刻５３０を推定する。補修予定時刻の推定は、例えば、路面補修閾値５４０を定めておき、予測関数を外挿することにより、路面状況データの値が当該路面補修閾値を超える時刻を推定する。算出した補修予定時刻は、推定値ＤＢ４３３に記憶する。
リセット部４２４は、路面データＤＢ４３２と推定値ＤＢ４３３とに接続され、蓄積されているデータをリセット(破棄)する。本実施形態では、路面データＤＢ４３２に、作業を行ったことを示す作業状態データ（作業有データ）が登録されると、当該セグメント領域の、その時点までに蓄積されていた全ての路面状態データをリセットする。また、推定値ＤＢ４３３に、作業有データの取得時刻に対応づけて、現在値として０を登録する。
これにより、推定値ＤＢ４３３には、路面状態データとして０が登録される。また、路面データＤＢ４３２には、蓄積データがなくなるため、予測関数算出部４２２は、図７に示すように、その後、新たに蓄積された路面状態データのみを用いて、予測関数５１０を算出する。これは、作業有データが登録される場合、走行路１０１の当該セグメントは、モータグレーダ１３０により、補修作業が行われて整地されたものと考えられる。このため、路面状態は、初期状態となると考えられるためである。
また、リセット部４２４は、路面データＤＢ４３２に、スリップ率λ（ｔ）が閾値以上のデータが、同時に、予め設定した閾値以上登録されると、全セグメント領域の路面状態データをリセットする。スリップ率λ（ｔ）が閾値以上の車両データが複数の車両から出力されるのは、降雨等の外的要因によって走行路１０１の路面状態が大幅に変化したと考えられるためである。
表示制御部４４１は、推定値ＤＢ４３３に接続される。表示制御部４４１は、推定値ＤＢ４３３に格納されている推定値を用いて、ディスプレイ４４２に表示する表示データを生成し、ディスプレイ４４２に表示させる。表示データには、例えば、図７に示す路面状態データと、予測関数５１０と、現在値５２０と、平均値５５０と、補修予定時刻５３０とが含まれる。
なお、管理サーバ１４０は、さらに音声出力部を備え、補修予定時刻５３０を、音声で報知するよう構成してもよい。
本実施形態の管理サーバ１４０は、ＣＰＵ（演算装置）４６０とメモリと記憶装置４３０と通信インタフェース（無線通信装置４５０）と出力装置（表示装置４４０）とを備える情報処理装置で実現される。演算装置４６０が、予め記憶装置４３０に格納されたプログラムをメモリにロードして実行することにより、データ分配部４１０と、路面状態演算部４２０と、表示制御部４４１と、を実現する。走行路データＤＢ４３１と、路面データＤＢ４３２と、推定値ＤＢ４３３とは、記憶装置４３０に格納される。
次に、本実施形態の管理サーバ１４０による路面管理処理の流れを説明する。図８は、本実施形態の路面管理処理の処理フローである。以下、実質的に同時刻に、Ｍ（Ｍは１以上の整数）台の車両から、車両データを受信するものとする。
データ分配部４１０は、データ数カウンタＭｃｔおよびスリップ率カウンタλｃｔを初期化する（ステップＳ１１０１）。ここでは、Ｍｃｔ＝１、λｃｔ＝とする。
次に、データ分配部４１０は、自車位置データと、走行路データＤＢ４３１の座標を比較し、処理対象の車両データの送信元の車両の位置するセグメントを判定し（ステップＳ１１０２）、該当するセグメント番号の路面状態データを路面データＤＢ４３２の対応するセグメント領域に登録する（ステップＳ１１０３）。
次に、リセット部４２４は、路面データＤＢ４３２に登録された車両データのスリップ率が、スリップ率閾値λｔｈ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１０４）。
スリップ率がスリップ率閾値λｔｈ以下である場合（Ｓ１１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０２へ戻り、次の車両データを処理する（ステップＳ１１０５、１１０６）。
そして、データ分配部４１０が、Ｍ台分の処理を終えると、路面状態演算部４２０は、新たに登録されたセグメントの数を重複を除いてカウントし、これをＫ（Ｋは１以上の整数）として(ステップＳ１１１０)、路面状態演算処理を行い（ステップＳ１１１１）、処理を終了する。
一方、スリップ率がスリップ率閾値λｔｈより大きい場合（Ｓ１１０４；Ｎｏ）、リセット部４２４は、スリップ率カウンタλｃｔを１インクリメントする（ステップＳ１１０７）。そして、同時刻に受信した車両データ内で、スリップ率がスリップ率閾値λｔｈより大きい車両（高スリップ率車両）の台数が、予め定めた台数閾値Ｎｔｈを超えたか否かを判別する。ここでは、λｃｔが台数閾値Ｎｔｈと等しいか否かを判別する（ステップＳ１１０８）。
本実施形態では、所定数の車両のスリップ率がスリップ率閾値を超えた場合、雨天であり、路面状況が大幅に変化すると判断する。このため、台数閾値Ｎｔｈは、このような判断に適切な値に設定する。例えば、全車両の４割、半数、等とする。
高スリップ率車両の台数が、台数閾値Ｎｔｈより少ない場合（Ｓ１１０８；Ｎｏ）は、ステップＳ１１０５へ移行し、処理を続ける。
なお、ステップＳ１１０８において、高スリップ率車両の台数が、台数閾値Ｎｔｈとなった場合（Ｙｅｓ）、リセット部４２４は、スリップフラグを設定し（ステップＳ１１０９）、Ｓ１１１１へ移行する。
次に、上記ステップＳ１１１１の、路面状態演算部４２０による、路面状態演算処理の流れを説明する。図９は、本実施形態の路面状態演算処理の処理フローである。ここでは、路面状態演算処理は、路面データＤＢ４３２に、新たにデータが登録されたセグメントについてのみ行う。ここで、新たにデータが登録されたセグメント数はＫ個である。
路面状態演算部４２０は、まず、スリップフラグが設定されているか否かを判別する（ステップＳ２１０１）。
スリップフラグが設定されていない場合、以下の処理を、路面データＤＢ４３２に新たにデータが登録された全セグメント（Ｋ個）について繰り返す。このため、まず、セグメントカウンタＫｃｔを初期化（Ｋｃｔ＝１）とする（ステップＳ２１０２）。
まず、路面状態演算部４２０は、新たに登録された車両データの送信元がダンプトラック１２０であるかを判別する（ステップＳ２１０３）。判別は、車両データの車両ＩＤで行う。
送信元がダンプトラック１２０である場合、予測関数算出部４２２は、路面データＤＢ４３２の当該セグメント領域に蓄積されている全車両データを用いて、予測関数を決定する（ステップＳ２１０４）。
予測関数算出部４２２は、算出した予測関数の係数を、劣化速度として得る。また、当該セグメント領域に蓄積されている全車両データを用いて、平均値を算出する（ステップＳ２１０５）。劣化速度は、例えば、予測関数が一次関数の場合、その傾きを用いる。
次に、予測関数算出部４２２は、予測関数を外挿し、補修予定時刻を予測する（ステップＳ２１０６）。
そして、予測関数算出部４２２は、算出した平均値、劣化速度および補修予定時刻等の推定値を、推定値ＤＢ４３３に格納する（ステップＳ２１０７）。
次に、表示制御部４４１は、推定値ＤＢ４３３に格納されたデータを用いて、表示画像データを生成し、ディスプレイ４４２に表示させることにより、ディスプレイ４４２の表示を更新する（ステップＳ２１０８）。
一方、ステップＳ２１０３で、送信元がモータグレーダ１３０と判別された場合、リセット部４２４は、作業状態データとして、作業有が登録されているか否かを判別する（ステップＳ２１１１）。作業無しの場合は、そのまま、ステップＳ２１０８へ移行する。
一方、ステップＳ２１１１で作業有が登録されている場合は、リセット部４２４は、現在処理中のセグメントの全路面状態データをリセットするリセット処理を行い（ステップＳ２１１２）、路面状態データとして０を推定値ＤＢ４３３に登録し、ステップＳ２１０８へ移行する。
以上の処理を、路面状態演算部４２０は、新たにデータが登録された全セグメントについて、繰り返し（ステップＳ２１０９、Ｓ２１１０）、処理を終了する。
一方、ステップＳ２１０１で、スリップフラグが設定されている場合（Ｙｅｓ）、リセット部４２４は、路面データＤＢ４３２内の全セグメントの路面状態データをリセットするリセット処理を行う（ステップＳ２１２１）。このとき、リセット部４２４は、推定値ＤＢ４３３の各セグメントについて、路面状態データとして０を登録する。
そして、表示制御部４４１は、全セグメントの表示画像データをリセット処理後の推定値ＤＢ４３３のデータを用いて生成し、ディスプレイ４４２に表示させることによりディスプレイ４４２の表示を更新し（ステップＳ２１２３）、処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、ダンプトラック１２０に搭載されて当該ダンプトラック１２０の位置である自己位置データ、当該ダンプトラック１２０の走行路１０１の路面状態データおよび当該ダンプトラック１２０のスリップ率を周期的に送信する運搬車両車載端末１２１と、モータグレーダ１３０に搭載されて当該モータグレーダ１３０の位置である自己位置データ、作業状態データおよび当該モータグレーダ１３０のスリップ率を周期的に送信する補修車両車載端末１３１と、管理サーバ１４０とを備える。そして、管理サーバ１４０は、前記ダンプトラック１２０が走行する走行路１０１を複数のセグメントに分割し、セグメント毎に前記走行路１０１の路面状態を管理する。
このとき、管理サーバ１４０は、ダンプトラック１２０から自己位置データおよび路面状態データを受信する毎に、その自己位置データで特定される位置を含むセグメントと受信時刻とその路面状態データとを対応づけて路面データＤＢ４３２に蓄積する。また、管理サーバ１４０は、モータグレーダ１３０から自己位置データおよび「作業有」を示す作業状態データを受信する毎に、前記路面データＤＢ４３２に蓄積された、当該自己位置データで特定される位置を含む前記セグメントの、全ての路面状態データをリセットし、前記路面データＤＢ４３２に新たに路面状態データが蓄積される毎に、前記セグメント毎に、蓄積された複数の路面状態データに基づいて当該セグメントの路面状態の時間による変化を予測する予測関数を決定し、決定した前記予測関数に従って、補修予定時刻路面補修閾値に達する時間を算出し、出力装置に出力する。
このように、本実施形態によれば、ダンプトラック１２０のような運搬車両から送信される路面状態データだけでなく、モータグレーダ１３０のような補修車両から送信される作業状態データも加味し、路面状態の変化を予測する予測関数を決定する。
具体的には、モータグレーダ１３０から補修作業をしたことを示すデータが送信された場合、走行路１０１の中の、送信元のモータグレーダ１３０の位置する領域のみ、整備済みと判断し、予測関数をリセットする。
そして、他の箇所についてのみ、決定した予測関数に基づいて、補修時間を予測する。このため、より実際の状況に即した高精度な予測ができる。そして、この精度の良い予測に基づき、管理者は補修計画を立てることができるため、合理的で高精度な路面整備計画を立てることができ、効率的に路面管理を行うことができる。
さらに、本実施形態によれば、各車両からスリップ率を受信し、当該スリップ率データの変動もモニタする。そして、同時刻に、予め定めた数以上の車両からのスリップ率が、所定値を超えた場合、予測関数をリセットする。これは、同時刻に所定数以上の車両のスリップ率が高くなっている場合、雨天となったことを意味するためである。そして、この場合、鉱山全域の予測関数をリセットする。すなわち、本実施形態によれば、路面状態のデータだけでなく、スリップ率も考慮し、路面の変化状況を判別する。このため、天候の変化、例えば、降雨等により、路面の状況が大幅に変化した場合であっても、適切に対応できる。
なお、上記実施形態では、路面状態データ、スリップ率、作業状態データを、それぞれ、車両側で算出し、管理サーバ１４０に送信している。しかしながら、車両から管理サーバ１４０に自車位置データ、取得時刻、および、稼働状態データを送信し、これらのデータを用いて管理サーバ１４０側で算出してもよい。
また、上記実施形態では、補修予測時間を、ディスプレイ４４２に表示することにより、管理者に通知している。しかしながら、管理者への通知手法は、これに限定されない。例えば、音声等で通知するよう構成してもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。
１００：路面管理システム、１０１：走行路、１１０：作業車両、１２０：ダンプトラック（運搬車両）、１２１：運搬車両車載端末、１２２：ＧＰＳ受信装置（衛星信号受信装置）、１２３：第１演算装置、１２４：第１記憶装置、１３０：モータグレーダ（補修車両）、１３１：補修車両車載端末、１３３：第２演算装置、１３４：第２記憶装置、１４０：管理サーバ、１５０：無線中継局、
２１１：車体、２１２：前輪、２１３：後輪、２１４：荷台、２１５：キャブ、２１６：前輪側サスペンション、２１７：後輪側サスペンション、２２０：センサ、２２１：速度センサ、２２２：角度センサ、２２４：圧力センサ、２３１：自車位置演算部、２３２：稼働データ収集部、２３３：稼働データＤＢ、２３４：無線通信装置(第１通信装置)、２３５：路面状態推定部、２３６：路面状態ＤＢ、２３６ｂ：自車位置、２３６ｃ：時刻、２３６ｄ：路面状態データ、２３６ｅ：スリップ率、２３７：運搬車両データ、２３７ａ：車両ＩＤ、２３７ｃ：時刻、２３７ｂ：自車位置データ、２３７ｄ：路面状態、２３７ｅ：スリップ率、
３１１：ブレード、３１２：ブレードアクチュエータ、３２０：センサ、３２１：速度センサ、３２２：角度センサ、３２３：ブレード角度センサ、３３１：自車位置演算部、３３２：稼働データ収集部、３３３：稼働データＤＢ、３３４：無線通信装置(第２通信装置)、３３５：作業状態推定部、３３６：作業状態ＤＢ、３３６ｂ：自車位置、３３６ｃ：時刻、３３６ｄ：作業状態データ、３３６ｅ：スリップ率、３３７：補修車両データ、３３７ａ：車両ＩＤ、３３７ｃ：時刻、３３７ｂ：自車位置データ、３３７ｄ：作業状態データ、３３７ｅ：スリップ率、
４１０：データ分配部、４２０：路面状態演算部、４２２：予測関数算出部、４２３：補修時期推定部、４２４：リセット部、４３０：記憶装置、４３１：走行路データＤＢ、４３２：路面データＤＢ、４３３：推定値ＤＢ、４４０：表示装置、４４１：表示制御部、４４２：ディスプレイ、４５０：無線通信装置、４６０：演算装置、
５１０：予測関数、５２０：現在値、５３０：補修予定時刻、５４０：路面補修閾値、５５０：平均値、ｈ：路面状態データ、λ：スリップ率

Claims (4)

  1. 運搬車両が走行する走行路を複数のセグメントに分割し、セグメント毎に前記走行路の路面状態を管理する路面管理システムであって、
    演算装置と記憶装置と出力装置と通信装置とを備える管理サーバと、
    前記運搬車両に搭載され、第１演算装置と第１通信装置とを備える運搬車両車載端末と、
    前記走行路を補修する補修車両に搭載され、第２演算装置と第２通信装置とを備える補修車両車載端末と、を備え、
    前記第１演算装置は、前記運搬車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき前記走行路の路面状態データを算出し、算出した前記路面状態データを、当該運搬車両の位置データである運搬車両位置データとともに、前記第１通信装置を介して前記管理サーバに送信し、
    前記第２演算装置は、前記補修車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき当該補修車両の作業状態を示す作業状態データを算出し、算出した前記作業状態データを、当該補修車両の位置データである補修車両位置データとともに、前記第２通信装置を介して前記管理サーバに送信し、
    前記演算装置は、
    前記通信装置と前記記憶装置と前記出力装置とに接続され、
    前記通信装置で前記運搬車両位置データおよび前記路面状態データを受信する毎に、当該運搬車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントと受信時刻と当該路面状態データとを対応づけて前記記憶装置に蓄積し、
    前記通信装置で前記補修車両位置データおよび作業有を示す前記作業状態データを受信する毎に、当該補修車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントに対応づけて前記記憶装置に蓄積された前記路面状態データをリセットし、
    前記記憶装置に新たに前記路面状態データが蓄積される毎に、前記セグメント毎に、蓄積された複数の前記路面状態データに基づいて当該セグメントの路面状態の時間による変化を予測する予測関数を決定し、決定した前記予測関数に従って、補修予定時刻として路面補修閾値に達する時間を算出し、
    前記出力装置に算出した前記補修予定時刻を出力すること
    を特徴とする路面管理システム。
  2. 請求項１記載の路面管理システムであって、
    前記運搬車両に取り付けられたセンサは、
    前記運搬車両の速度を検出する速度センサと、
    前記運搬車両のサスペンション圧を検出するサスペンション圧センサと、を含み、
    前記第１演算装置は、前記サスペンション圧の変動係数を前記運搬車両の速度で除算することにより、前記路面状態データを算出すること
    を特徴とする路面管理システム。
  3. 請求項１記載の路面管理システムであって、
    前記第１演算装置は、前記センサからの信号に基づき前記運搬車両のスリップ率を算出し、前記運搬車両位置データとともに当該スリップ率をさらに送信し、
    前記第２演算装置は、前記センサからの信号に基づき前記補修車両のスリップ率を算出し、前記補修車両位置データとともに当該スリップ率をさらに周期的に送信し、
    前記演算装置は、前記通信装置で前記スリップ率を受信する毎に、スリップ率閾値と比較し、前記スリップ率が前記スリップ率閾値より大きい前記運搬車両および前記補修車両の台数を積算し、積算値が台数閾値以上である場合、前記記憶装置に蓄積された全てのセグメントの全ての前記路面状態データをリセットすること
    を特徴とする路面管理システム。
  4. 運搬車両が走行する走行路を複数のセグメントに分割し、セグメント毎に前記走行路の路面状態を管理する路面管理システムにおける路面管理方法であって、
    前記路面管理システムは、演算装置と記憶装置と出力装置と通信装置とを備える管理サーバと、前記運搬車両に搭載され、第１演算装置と第１通信装置とを備える運搬車両車載端末と、前記走行路を補修する補修車両に搭載され、第２演算装置と第２通信装置とを備える補修車両車載端末と、を備え、
    前記第１演算装置は、前記運搬車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき前記走行路の路面状態データを算出し、算出した前記路面状態データを、当該運搬車両の位置データである運搬車両位置データとともに、前記第１通信装置を介して前記管理サーバに送信し、
    前記第２演算装置は、前記補修車両に取り付けられたセンサから入力された信号に基づき当該補修車両の作業状態を示す作業状態データを算出し、算出した前記作業状態データを、当該補修車両の位置データである補修車両位置データとともに、前記通信装置を介して前記管理サーバに周期的に送信し、
    前記演算装置は、
    前記通信装置と前記記憶装置と前記出力装置とに接続され、
    前記通信装置で前記運搬車両位置データおよび前記路面状態データを受信する毎に、当該運搬車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントと受信時刻と当該路面状態データとを対応づけて前記記憶装置に蓄積するとともに、前記通信装置で前記補修車両位置データおよび作業有を示す前記作業状態データを受信する毎に、当該補修車両位置データで特定される位置を含む前記セグメントに対応づけて前記記憶装置に蓄積された前記路面状態データをリセットし、
    前記記憶装置に新たに前記路面状態データが蓄積される毎に、前記セグメント毎に、蓄積された複数の前記路面状態データに基づいて当該セグメントの路面状態の時間による変化を予測する予測関数を決定し、
    決定した前記予測関数に従って、補修予定時刻として路面補修閾値に達する時間を算出し、
    前記出力装置に前記補修予定時刻を出力すること
    を特徴とする路面管理方法。
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