JP6744789B2 - 旅客搭乗橋 - Google Patents

Description

本発明は、旅客搭乗橋に関する。

空港において、航空機に乗降する際には、ターミナルビルと航空機とを連結する旅客搭乗橋が用いられる。このような旅客搭乗橋において、待機位置から所定の目標位置（例えば装着位置）までの移動を自動化することが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

図９は、従来の旅客搭乗橋の概略側面図である。また、図１０は、従来の旅客搭乗橋の概略平面図である。

この旅客搭乗橋は、ターミナルビル２の乗降口に接続されて支柱７によって鉛直回転軸ＣＬ１の回りに回転自在に支持されたロタンダ４と、基端がロタンダ４に接続されて複数のトンネル５ａ、５ｂがテレスコピック式に嵌合されて伸縮自在に構成されたトンネル部５と、トンネル部５の先端に設けられて回転軸ＣＬ２を中心に回転自在なキャブ６とを備えている。さらに、トンネル部５の先端寄りには、支持脚としてドライブコラム８が設けられている。

ドライブコラム８には、トンネル部５を上下移動させる昇降機構１０が設けられている。昇降機構１０によってトンネル部５を上下移動させることにより、トンネル部５はロタンダ４を基端として上下方向に揺動運動することができる。また、ドライブコラム８の下部には、各々独立に正逆回転駆動できる２つの駆動輪９（図１０の右車輪９Ｒ及び左車輪９Ｌ）を有する走行部１２が設けられている。走行部１２は、２つの駆動輪９の駆動によって、前進走行及び後退走行が自在に構成されるとともに、２つの駆動輪９の中心点を通る回転軸ＣＬ３の回りに正逆回転が自在に構成されている。

また、旅客搭乗橋には、ロタンダ４の回転角度θ₁（図１０）を検出する角度センサ２３と、トンネル部５に対するキャブ６の回転角度θ₂（図１０）を検出する角度センサ２５と、走行部１２の回転角度θ₃（図１０）を検出する角度センサ２６とが設けられている。また、トンネル部５の長さを測定する距離計等で構成され、ロタンダ４の中心点（回転軸ＣＬ１の位置）から走行部１２の中心点（回転軸ＣＬ３の位置）までの距離Ｌ₁（図１０）を検出する距離センサ２４が設けられている。さらに、昇降機構１０によるトンネル部５の昇降量を測定しトンネル部５の高さを検出する高さセンサ２７も設けられている。

そして、キャブ６の内部には、図３に示すような操作盤３１が設けられている。操作盤３１には、昇降機構１０によるトンネル部５及びキャブ６の昇降や、キャブ６の回転等を操作するための各種操作スイッチ３３の他、駆動輪９を操作するための操作レバー３２及び表示装置３４が設けられている。

また、トンネル部５の先端寄り部分には、旅客搭乗橋の動作を制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０は、操作盤３１と相互に電気回路で接続され、操作スイッチ３３や操作レバー３２の操作に基づく情報が入力されるとともに、各センサ２３〜２７の出力信号等が入力されて、旅客搭乗橋の動作を制御するとともに、表示装置３４に表示される情報等を出力する。なお、制御装置３０が、キャブ６に設けられている場合もある。

乗客の乗り降りの際には、キャブ６を航空機３のドアの付近に移動させるように、キャブ６の回転、昇降機構１０によるトンネル部５の昇降、及び、走行部１２による走行（２つの駆動輪９の回転及び走行）動作を行うことによって、旅客搭乗橋を所定の待機位置から装着位置にまで移動させ、キャブ６を航空機３のドアに装着する。一方、乗り降りが終了した後は、キャブ６を航空機３のドアから取り外し、旅客搭乗橋を装着位置から待機位置にまで移動させる。

このような旅客搭乗橋において、例えば、待機位置から所定の目標位置（装着位置、あるいは装着位置から所定距離離れた所定位置）への移動を自動制御する場合、制御装置３０は、所定周期で走行部１２の中心点の現在位置座標を算出し、走行部１２の中心点が所定の目標位置の座標へ到達できるように、２つの各駆動輪９の回転速度を制御して走行部１２の走行方向を微調整するようにしている。また、キャブ６を航空機３のドアから取り外した後、待機位置への移動を自動制御する場合も、同様である。

また、操作者が操作盤３１の操作レバー３２等を操作して旅客搭乗橋の移動を手動制御する場合でも、制御装置３０は、所定周期で走行部１２の中心点の現在位置座標を算出している。さらに、制御装置３０は、算出した走行部１２の中心点の現在位置座標に基づいて、キャブ６の中心点の現在位置座標なども算出している。

そして制御装置３０は、走行部１２の中心点及びキャブ６の中心点などの現在位置座標を表示装置３４に常時表示して、操作者が操作する際の参考となるようにしている。さらに、制御装置３０は、角度センサ２３で検出されるロタンダ４の回転角度θ₁ 及び距離センサ２４で検出される距離Ｌ₁ の他、角度センサ２６で検出される走行部１２の回転角度θ₃ 、高さセンサ２７で検出されるトンネル部５の高さなども、表示装置３４に常時表示して、操作者が操作する際の参考となるようにしている。

上記従来の旅客搭乗橋において、現在位置座標を算出する方法について、図１０を用いて説明する。

図１０に示すようなＸＹ直交座標を用いる。すなわち絶対座標として、ロタンダ４の中心点（回転軸ＣＬ１の位置）を原点（０，０）にして、図１０に示すようにＸ軸、Ｙ軸をとる。

旅客搭乗橋の基準となる点は、走行部１２の中心点（回転軸ＣＬ３の位置）である。キャブ６の中心点（回転軸ＣＬ２の位置）等の位置座標は、走行部１２の中心点の位置座標から演算される。

そして、制御装置３０では、走行部１２の中心点の座標（Ｘ_A ，Ｙ_A ）は、角度センサ２３で検出されるロタンダ４の回転角度θ₁ と、距離センサ２４で検出されるロタンダ４の中心点から走行部１２の中心点までの距離Ｌ₁とに基づいて算出する。
Ｘ_A ＝ Ｌ₁・sinθ₁
Ｙ_A ＝ Ｌ₁・cosθ₁
そして、キャブ６の中心点の座標は、ロタンダ４の中心点と走行部１２の中心点とを結ぶ線分の延長線上で、かつ、走行部１２の中心点から所定距離Ｌ₂ だけ離れた位置の座標として算出できる。

このようにして、制御装置３０では、常時（所定周期で）、角度センサ２３で検出されるロタンダ４の回転角度θ₁ と、距離センサ２４で検出される距離Ｌ₁とに基づいて、走行部１２の中心点の現在位置座標（Ｘ_A ，Ｙ_A ）を算出している。

特開２００４−３３０８７１号公報 特許第４２９３８７４号公報

上記従来の旅客搭乗橋では、走行部１２の中心点の現在位置座標は、ロタンダ４の回転角度θ₁ 及び距離Ｌ₁ に基づいて算出するようにしている。ここで、ロタンダ４の回転角度θ₁は、ロタンダ４に取り付けられた角度センサ２３で検出されるため、この角度センサ２３の検出信号を制御装置３０へ送信するための信号用ケーブル２３ａが必要となる。制御装置３０は、トンネル部５の先端寄り部分あるいはキャブ６に設けられるので、信号用ケーブル２３ａの長さが長くなり、それを設置するための施工コストが増加するという問題がある。さらに信号遅延の問題も発生する。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、長大な信号用ケーブルを無くし、施工コストを低減でき、信号遅延の問題を解消することができる旅客搭乗橋を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係る旅客搭乗橋は、ターミナルビルの乗降口に接続され、鉛直軸まわりに正逆回転自在なロタンダと、基端が前記ロタンダに接続された伸縮自在なトンネル部と、前記トンネル部の先端に回転自在に設けられたキャブと、前記トンネル部の先端寄り部分の下方に回転軸まわりに回転自在に取り付けられて地面を走行し、走行することにより前記トンネル部を前記鉛直軸まわりに回転させるとともに前記トンネル部を伸縮させる走行部と、前記トンネル部の先端寄り部分または前記キャブに設けられ、前記走行部を制御する制御装置と、前記走行部において前記走行部の走行方向と直交する水平方向に離れた２つの各々の検出対象部位の、前記走行方向における地面に対する移動速度を所定時間の周期で検出する速度検出手段とを備え、前記制御装置は、前記走行部が走行動作中に、前記速度検出手段によって前記２つの各々の検出対象部位の移動速度が検出される度に、前記鉛直軸の位置を原点とするＸＹ直交座標系を用いて前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標を算出し、その際、前記所定時間の周期で検出される前記２つの各々の検出対象部位の移動速度に基づいて前記所定時間内における前記走行部の前記回転軸のＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの移動量を順次算出し、この順次算出される前記Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの移動量と、前記走行部の前記回転軸の所定の初期位置の座標とに基づいて、前記現在位置の座標を算出するよう構成されている。

この構成によれば、走行部の２つの検出対象部位の移動速度を所定周期で検出する速度検出手段を設け、制御装置が、速度検出手段で所定周期で順次検出される２つの検出対象部位の移動速度と、走行部の回転軸の所定の初期位置の座標とに基づいて、走行動作中における走行部の回転軸（中心点）の現在位置の座標を算出するよう構成されている。よって、従来用いていた図９に示されるロタンダ４の角度センサ２３及び距離センサ２４が不要となり、さらに、ロタンダ４の角度センサ２３から制御装置３０までの長大な信号用ケーブル２３ａを不要にできるので、施工コストの低減を図ることができるとともに、長大な信号用ケーブル２３ａを用いることによる信号遅延の問題も解消できる。

前記走行部は、前記回転軸を挟んで互いに平行に配置されて個々に独立して回転駆動可能な２つの駆動輪を有し、前記２つの各駆動輪の回転方向および回転角速度に応じて前記走行部の前記回転軸の移動方向及び移動速度が定まるよう構成され、前記速度検出手段は、前記２つの各駆動輪の回転方向および回転角速度を検出し、各々の前記駆動輪の回転角速度に基づいて各々の前記駆動輪の地面に対する移動速度を算出し、この算出される各々の前記駆動輪の移動速度を、前記２つの各々の検出対象部位の移動速度として検出するよう構成されていてもよい。

前記速度検出手段は、前記走行部に前記回転軸を挟んで前記２つの各々の検出対象部位に取り付けられて、前記走行方向における移動速度を測定する２つの速度計を備えていてもよい。

前記速度計は、ドップラー速度計または画像センサによって構成されてもよい。

前記制御装置は、算出した前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標に基づいて、さらに前記キャブの現在位置の座標を算出し、算出した前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標と前記キャブの現在位置の座標とのうちの少なくとも一方のデータを表示装置へ出力するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、操作者は、表示装置に表示される現在位置の座標を参考あるいは監視しながら、例えば操作盤を用いて旅客搭乗橋を操作することができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、長大な信号用ケーブルを無くし、施工コストを低減でき、信号遅延の問題を解消することができる旅客搭乗橋を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る旅客搭乗橋の一例を示す概略平面図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、旅客搭乗橋を前方斜め上方からみた概略模式図である。 図３は、操作盤の一例を示す図である。 図４は、旅客搭乗橋の装着時の動作の一例を示すフローチャートである。 図５（Ａ）、（Ｂ）は、走行部の現在位置座標の算出方法を説明するための図である。 図６は、左右の車輪の各々の回転角速度を検出するセンサを設けた場合の模式図である。 図７（Ａ）は、走行部にレーザドップラー速度計を設けた場合の模式図であり、図７（Ｂ）は、同レーザドップラー速度計及び車輪を側面方向から視た模式図である。 図８（Ａ）は、走行部にオプティカルフローセンサを設けた場合の模式図であり、図８（Ｂ）は、同オプティカルフローセンサ及び車輪を側面方向から視た模式図であり、図８（Ｃ）は、同オプティカルフローセンサによって撮影される画像の一例を示す図である。 図９は、従来の旅客搭乗橋の概略側面図である。 図１０は、従来の旅客搭乗橋の概略平面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る旅客搭乗橋の一例を示す概略平面図である。なお、この旅客搭乗橋１の概略側面図は、図９において、ロタンダの角度センサ２３及びその信号用ケーブル２３ａと、距離センサ２４とが無い以外は、図９と同様であるので、必要に応じて図９の参照符号も用いて説明する。また、図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、旅客搭乗橋１を前方斜め上方からみた概略模式図である。

旅客搭乗橋１は、空港のターミナルビル２の乗降口２ａに接続された水平回転自在なロタンダ（後部円形室）４と、基端がロタンダ４に接続されたトンネル部５と、トンネル部５の先端に正逆回転自在に設けられたキャブ（前部円形室）６とを備えている。なお、トンネル部５のサイドには、例えば、操作者が地上（エプロン）からキャブ６に出入りするのに使用する補助階段（図示せず）が設置されている。

図１に示すように、ロタンダ４は支柱７（図９参照）によって回転軸ＣＬ１（鉛直軸）の回りに正逆回転自在に支持されている。トンネル部５は、ターミナルビル２の乗降口２ａと航空機３のドア３ａとをつなぐ連絡通路を形成する伸縮自在な筒状体であり、複数のトンネル５ａ，５ｂがテレスコピック式（入れ子式）に嵌合されて伸縮自在に構成されている。先端側のトンネル５ｂが基端側のトンネル５ａに対してスライド移動することにより、トンネル部５はその全体が伸縮するようになっている。なお、ここでは、２つのトンネル５ａ，５ｂによって構成されたトンネル部５が例示されているが、トンネル部５は３つ以上のトンネルによって構成されていてもよい。

また、トンネル部５の先端寄り部分（最も先端側のトンネル５ｂ）には、支持脚としてドライブコラム８が設けられている。ドライブコラム８には、トンネル部５を上下移動させる昇降機構１０が設けられている。この昇降機構１０によってトンネル部５を上下移動させることにより、トンネル部５は、ロタンダ４を基端として上下方向に揺動運動することができる。

また、ドライブコラム８には、昇降機構１０の下方に、２つの駆動輪９（右車輪９Ｒ及び左車輪９Ｌ）を有する走行部１２が設けられている。走行部１２は、前進走行及び後退走行が自在に構成され、また、舵角がトンネル部５の長手方向に対して、−９０゜〜＋９０゜の範囲内で変更可能なように、回転軸ＣＬ３の回りに正逆回転が自在に構成されている。

ドライブコラム８は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、トンネル部５の先端寄りの左右に取り付けられ、昇降機構１０を構成する伸縮自在な柱状部１０Ｒ，１０Ｌを備えている。この２つの柱状部１０Ｒ，１０Ｌの下部にはこれらを連結支持する横部材１１が取り付けられている。この横部材１１の中央に走行部１２が取り付けられる。

走行部１２は、支持台１３、回転台１４、２つの駆動輪９（右車輪９Ｒ及び左車輪９Ｌ）、及び、車軸１５Ｒ，１５Ｌ等で構成されている。横部材１１の中央に走行部１２の支持台１３が設けられ、この支持台１３に回転自在に回転台１４が取り付けられている。そして回転台１４の下方には、右車輪９Ｒの車軸１５Ｒ及び左車輪９Ｌの車軸１５Ｌがそれぞれ取り付けられている。そして、右車輪９Ｒと左車輪９Ｌとは、回転軸ＣＬ３から等距離の位置となるように間隔を空けて互いに平行に配置され、それぞれに対して駆動モータ（図示せず）等の駆動部が設けられ、各々独立に正逆回転駆動できるよう構成されている。

なお、図２（Ａ）は旅客搭乗橋１を右旋回させる場合の一例を示している。この例では、右車輪９Ｒと左車輪９Ｌのそれぞれに対して描かれた矢印の大きさで示すように、右車輪９Ｒの回転速度を、左車輪９Ｌの回転速度より小さくすることで、走行部１２が回転軸ＣＬ３を中心に回転して右方向へ向きを変えることが示されている。同様にして、図２（Ｂ）は旅客搭乗橋１を左旋回させる場合の一例を示し、左車輪９Ｌの回転速度を、右車輪９Ｒの回転速度より小さくすることで、走行部１２が回転軸ＣＬ３を中心に回転して左方向へ向きを変えることが示されている。

また、右車輪９Ｒと左車輪９Ｌとを互いに逆方向に同じ速度で回転させることにより、走行部１２はその場での回転（回転軸ＣＬ３が移動しない状態での回転）を行うことができる。

キャブ６は、トンネル部５の先端に設けられており、図示しない回転機構によって回転軸ＣＬ２（図１）の回りに正逆回転自在に構成されている。このようにキャブ６はトンネル部５の先端に取り付けられているので、ドライブコラム８の昇降機構１０によってトンネル部５を上下移動させることにより、キャブ６もトンネル部５とともに、ロタンダ４を基端として上下方向に揺動運動することができる。

この旅客搭乗橋１には、図９に示されている、トンネル部５に対するキャブ６の回転角度を検出する角度センサ２５と、走行部１２の回転角度を検出する角度センサ２６と、昇降機構１０によるトンネル部５の昇降量を測定しトンネル部５の高さを検出する高さセンサ２７とが設けられている。また、キャブ６の先端側のバンパー２１に、キャブ６と航空機３との間の距離を検出する距離センサ２２が取り付けられている。

そして、キャブ６の内部には、図３に示すような操作盤３１が設けられている。操作盤３１には、昇降機構１０によるトンネル部５及びキャブ６の昇降や、キャブ６の回転等を操作するための各種操作スイッチ３３の他、駆動輪９を操作するための操作レバー３２及び表示装置３４が設けられている。操作レバー３２は、多方向の自由度をもったレバー状入力装置（ジョイスティック）によって構成されている。

また、トンネル部５の先端寄り部分（最も先端側のトンネル５ｂ）には、制御装置３０が設けられている。制御装置３０は、操作盤３１と相互に電気回路で接続され、操作スイッチ３３や操作レバー３２の操作に基づく情報（操作情報）が入力されるとともに、各センサ２２，２５〜２７の出力信号等が入力されて、旅客搭乗橋１の動作（２つの駆動輪９、昇降機構１０及びキャブ６の回転機構等の動作）を制御するとともに、表示装置３４に表示される情報等を出力する。なお、制御装置３０は、キャブ６に設けられてあってもよい。

なお、制御装置３０には、ＣＰＵ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部とを有している。記憶部には、旅客搭乗橋１の各部を動作させるための制御プログラム及び当該動作に必要な情報が予め記憶されており、操作盤３１からの操作情報等に基づいて演算処理部（ＣＰＵ）が制御プログラムを実行することにより旅客搭乗橋１の各部の動作を制御することができる。また、旅客搭乗橋１の動作中に記憶される情報も記憶部に記憶される。

次に、旅客搭乗橋１の動作の一例について説明する。この旅客搭乗橋１の動作は、制御装置３０の制御によって実現される。

〔自動制御〕
まず、旅客搭乗橋１を自動制御する場合について説明する。この場合、旅客搭乗橋１は、図１の二点鎖線で示す待機位置から、図１の実線で示す所定の目標位置にまで自動的に移動するように構成されている。ただし、その移動の一部又は全部を操作者による手動操作によって行うことも勿論可能である。

本実施形態では、キャブ６の目標位置は、航空機３のドア３ａから当該ドア３ａの前方に所定距離ＳＬ（例えば、０．６ｍ）だけ離れた位置である。キャブ６の目標姿勢は、キャブ６がドア３ａと対向する姿勢である。すなわち、キャブ６のバンパー２１側がドア３ａと真っ直ぐに向き合うような姿勢である。このように、キャブ６の目標位置及び目標姿勢は、キャブ６をドア３ａに装着した位置である装着位置から、当該キャブ６をそのままドア３ａの前方に所定距離ＳＬだけ後退したような位置及び姿勢に設定されている。なお、制御装置３０は、距離センサ２２の検出距離が、所定距離ＳＬより小さい所定の安全距離（例えば、０．５ｍ）以下になると旅客搭乗橋１の移動を強制的に停止させるよう構成されている。

ところで、ドア３ａの位置や形状は航空機３の型式等によって異なるため、キャブ６の目標位置及び目標姿勢は航空機３の種類によって様々である。そこで、本実施形態では、複数種類の航空機に対応できるように、機種に応じた複数の目標位置及び目標姿勢を予め設定しておき、キャブ６が機種に応じた目標位置及び目標姿勢をとるようにキャブ６の回転、トンネル部５の上下移動、走行部１２（駆動輪９）の回転及び走行動作等を行う。これらの動作は制御装置３０の制御によって実現される。

図４は、旅客搭乗橋１の装着時の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、操作者が操作盤３１の機種選択ボタン（図示せず）を押すことにより、航空機３の機種の選択が行われる。この機種選択に基づいて、予め設定された複数の目標位置及び目標姿勢の中から機種に応じた所定の目標位置及び目標姿勢が決定される。次に、操作盤３１のスタートボタン（操作スイッチ３３の一つ）を押し、以下の自動制御を開始する。なお、本実施形態では安全性の向上のために、スタートボタンは操作者がボタンを押しているときにのみＯＮ状態となる方式のボタン、すなわちいわゆるデッドマンスイッチ方式のボタンによって形成されている。従って、操作者がボタンから手を離すと、自動制御は強制的に中止されるようになっている。

自動制御は、以下のようにして行われる。具体的には、まず、ステップＳ１２において、上記機種選択と、キャブ６の角度センサ２５、トンネル部５の高さセンサ２７等の検出結果とに基づいて、目標位置及び目標姿勢までの各種制御量（キャブ６の回転角度、トンネル部５の上下移動量、走行部１２の回転角度等）の演算が行われる。

そして、この演算結果を基に、ステップＳ１３において駆動輪９の制御が行われ、ステップＳ１４においてキャブ６の回転が実行され、ステップＳ１５においてトンネル部５の上下移動が行われる。なお、ステップＳ１３では、駆動輪９の向きを走行部１２の目標位置の方向となるように２つの駆動輪９を逆回転させて走行部１２（２つの駆動輪９）をその場で回転させた後、走行部１２（２つの駆動輪９）を上記方向に向かって走行させる。

ステップＳ１６では、キャブ６が目標状態、すなわち、キャブ６がドア３ａに対向する姿勢でドア３ａの前方から所定距離ＳＬだけ離れて位置する状態になったか否かを判定する。

そして、キャブ６が目標状態になると、ステップＳ１７において、駆動輪９の向きとキャブ６の向きとが一致するか否かを判定する。一致していない場合には、ステップＳ１８に進み、キャブ６の向きに揃うように２つの駆動輪９を逆回転させて走行部１２（２つの駆動輪９）をその場で回転させる。駆動輪９の向きとキャブ６の向きとが一致すると、旅客搭乗橋１の自動制御を終了する（ステップＳ１９）。

その後は、操作者が手動操作により、キャブ６をドア３ａに向かって前進させてキャブ６をドア３ａに取り付け、装着は完了する。

なお、旅客搭乗橋１を待機位置へ戻す場合には、操作者が手動操作によりキャブ６をドア３ａから取り外した後、操作盤３１のデッドマンスイッチ方式のリターンボタン（操作スイッチ３３の一つ）を押して、待機位置へ戻るための自動制御を開始させる。この待機位置へ戻る場合の制御は、前述の待機位置から目標位置へ移動する場合の制御とほぼ同様にして（但し、移動方向等は逆になる）行われる。

ここで、走行部１２に関するステップＳ１２及びステップＳ１３の処理について詳しく説明する。

ここでは、図１に示すようなＸＹ直交座標を用いる。すなわち絶対座標として、ロタンダ４の中心点（回転軸ＣＬ１の位置）を原点（０，０）にして、図１に示すようにＸ軸、Ｙ軸をとり、旅客搭乗橋１の各部の位置座標をあらわす。

旅客搭乗橋１の基準となる点は、走行部１２の中心点（回転軸ＣＬ３の位置）である。キャブ６の中心点（回転軸ＣＬ２の位置）等の位置座標は、走行部１２の中心点の位置座標から演算される。

旅客搭乗橋１の待機位置に対応する走行部１２の中心点の待機位置座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）は、予め制御装置３０に記憶されている。また、旅客搭乗橋１の目標位置に対応する走行部１２の中心点の目標位置座標Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）も、航空機の機種ごとに、予め制御装置３０に記憶されている。また、旅客搭乗橋１が待機位置にあるときは、走行部１２の向き（駆動輪９の向き）がトンネル部５の長手方向と同一方向となるようにしている。

制御装置３０は、待機位置座標Ｐ１と機種に応じた目標位置座標Ｐ２とに基づいて、待機位置座標Ｐ１から目標位置座標Ｐ２へ向かう走行方向とするための走行部１２の回転角度を算出し、その回転角度だけ走行部１２がその場で回転するための左車輪９Ｌと右車輪９Ｒの各々に対する回転速度指令（互いに逆回転方向で同一速度の指令）を各駆動部へ出力し、駆動輪９が走行方向に向いた後、走行部１２が所定の速度で直進走行するように左車輪９Ｌと右車輪９Ｒの各々に対する回転速度指令を各駆動部へ出力するようにしている。

さらに、制御装置３０は、走行部１２の走行中には、所定時間間隔（所定周期）で走行部１２の現在の位置座標Ｐ３を算出し、現在位置座標Ｐ３を算出する度に、現在位置座標Ｐ３と目標位置座標Ｐ２とを比較し、一致していなければ、目標位置座標Ｐ２へ進行するための目標方向を算出し、その目標方向に基づいて左車輪９Ｌと右車輪９Ｒの各々に対する回転速度指令を各駆動部へ出力するようにしている。

例えば、目標方向へ向かうために右方向への旋回動作が必要な場合には、図２（Ａ）のように右車輪９Ｒの回転速度を左車輪９Ｌの回転速度より小さくし、目標方向へ向かうために左方向への旋回動作が必要な場合には、図２（Ｂ）のように左車輪９Ｌの回転速度を右車輪９Ｒの回転速度より小さくする。このように、制御装置３０は、走行部１２の走行中においても走行部１２が確実に目標位置（座標Ｐ２）へ到達できるように、左車輪９Ｌと右車輪９Ｒの各々の回転速度を随時制御している。

また、制御装置３０は、現在位置座標Ｐ３を算出する度に、現在位置座標Ｐ３と目標位置座標Ｐ２との距離を算出し、この距離が所定距離（例えば、０.７ｍ）以下になると、駆動輪９の回転速度をそれまでより遅い所定の速度にするようにしている（すなわち、停止の準備段階にはいる）。

次に、走行部１２の現在位置座標Ｐ３の算出方法について説明する。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、走行部１２の現在位置座標の算出方法を説明するための図である。図５（Ａ）、（Ｂ）において、Ｘ軸、Ｙ軸は、図１と同様のものであり、ロタンダ４の中心点（回転軸ＣＬ１の位置）を原点（０，０）にしている。

例えば、図５（Ａ）に示すように、走行部１２が旋回角θだけ旋回移動してその中心点の座標が直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）から現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）へ移った場合を考える（座標中のｉは、０，１，２，３・・・）。

ここで、走行部１２の左右車輪９Ｌ，９Ｒの中心間距離（トレッド）を２Ｔ（＝２×Ｔで、既知の値）、旋回内側車輪（ここでは左側車輪９Ｌ）の走行速度をＶi 、旋回外側車輪（ここでは右側車輪９Ｒ）の走行速度をＶo 、走行部１２の中心点の走行速度をＶ、旋回角速度をω、旋回半径をＲとすると、以下の関係がある。
Ｖi＝(Ｒ−Ｔ)・ω ・・・・・・（１）
Ｖo＝(Ｒ＋Ｔ)・ω ・・・・・・（２）
Ｖ ＝(Ｖo＋Ｖi)／２ ・・・・・・（３）
ω ＝(Ｖo−Ｖi)／２Ｔ ・・・・・・（４）
Ｒ ＝Ｖ／ω ＝Ｔ・(Ｖo＋Ｖi)／(Ｖo−Ｖi) ・・・・・・（５）
なお、（１）式と（２）式より（４）式が導かれる。ここで、走行部１２のトレッド２Ｔは既知の値であるので、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの走行速度Ｖi 、Ｖo を導出することにより、旋回角速度ω及び旋回半径Ｒを求めることができる。走行速度Ｖi 、Ｖo の導出方法については後述する。

また、微小単位時間での左右の車輪９Ｌ、９Ｒの速度が変化しないとすると、走行部１２の旋回角θと旋回角速度ωの関係、走行部１２の中心点の走行速度ＶのＸ・Ｙ方向成分は、次式で示される。
ｄθ／ｄｔ＝ω ・・・・・・（６）
ｄｘ／ｄｔ＝Ｖ・sinθ ・・・・・・（７）
ｄｙ／ｄｔ＝Ｖ・cosθ ・・・・・・（８）
よって、微小単位時間で数値積分をすることにより、Ｘ・Ｙ方向の各移動量を算出し、各移動量を直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）に加えることで、現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）を推定することができる。

具体的には、図５（Ｂ）に示すように、直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）から、Δｔの間に旋回中心まわりにΔθ回転して現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）となったとする。ここで、走行部１２の走行方向をＸ座標軸とのなす角度で表すものとすると、直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）における走行方向は角度θ_iで表され、現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）における走行方向は角度θ_i＋1で表され、
θ_i＋1＝θ_i＋Δθ ・・・・・・（９）
となる。

このとき、走行部１２の中心点の移動距離ΔＬ（円弧の長さ）は、
ΔＬ＝２πＲ・(Δθ／２π)＝Ｒ・Δθ ・・・・・・（１０）
となる。

このΔｔの間の移動距離ΔＬ（円弧の長さ）を、Δθが十分に小さい場合の移動距離ΔＬ’（直線距離）として近似する。このとき、直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）と、Δｔ後の座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）と、旋回中心とを頂点とする三角形を２つに分割して考えると、Δθが十分に小さい場合の移動距離ΔＬ’（直線距離）は次式で示される。
ΔＬ’＝２Ｒ sin(Δθ／２) ・・・・・・（１１）
よって、Δｔ後の座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）は、次のように考えることができる。
Ｘ_i＋1＝Ｘ_i＋ΔＬ’・sin(Δθ／２) ・・・・・・（１２）
Ｙ_i＋1＝Ｙ_i＋ΔＬ’・cos(Δθ／２) ・・・・・・（１３）
なお、Δθ＝ω×Δｔであり（Δｔは所定値）、ωは前述の（４）式により算出できる。

このように、直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）と、検出した左右の車輪９Ｌ、９Ｒの走行速度Ｖi 、Ｖo と、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの中心間距離（２Ｔ）とに基づいて、現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）を求めることができる。

よって、直前位置座標（Ｘ_i，Ｙ_i）の初期座標（Ｘ₀，Ｙ₀）を、所定の待機位置座標Ｐ１にして、Δｔ周期の微小時間の移動量を連続して加算することで、現在位置座標（Ｘ_i+1，Ｙ_i+1）を連続して算出（推定）する。

次に、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの走行速度Ｖi 、Ｖo の導出方法について説明する。

図６は、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの各々の回転方向を含む回転角速度ωL ，ωR を検出するセンサ４１Ｌ，４１Ｒを設けた場合の模式図である。センサ４１Ｌ，４１Ｒとしては回転方向を識別できるロータリエンコーダを用いることができる。

左右の車輪９Ｌ、９Ｒの各半径をｒ（既知の値）とすると、左側車輪９Ｌの走行速度Ｖi 、右側車輪９Ｒの走行速度Ｖo は、
Ｖi ＝ｒ・ωL
Ｖo ＝ｒ・ωR
として算出できる。

このように、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの回転角速度ωL ，ωR を検出するセンサ４１Ｌ，４１Ｒを設けて、走行速度Ｖi 、Ｖoを算出し、前述のように走行部１２の中心点の現在位置座標を算出することができる。

なお、上記では、走行部１２の中心点の現在位置座標を算出するために、左右の車輪９Ｌ、９Ｒの走行速度Ｖi 、Ｖo を求めるようにしたが、これに限らず、走行部１２の２つの検出対象部位（左右の車輪９Ｌ、９Ｒは一例）の各々の走行速度を求めるようにしてもよい。ここで、２つの検出対象部位は、走行部１２においてその走行方向と直交する水平方向に離れた２つの部位であり、例えば、平面視において左右の車輪９Ｌ、９Ｒの車軸の中心軸線上で、かつ走行部１２の回転軸ＣＬ３を挟んで等距離にある部位である。なお、検出対象部位は、走行部１２における仮想的な部位、例えば、走行部１２に取り付けられた後述の速度計（ドップラー速度計としてのレーザドップラー速度計、画像センサとしてのオプティカルフローセンサ）を検出対象部位として含む。

以下に左右の車輪９Ｌ、９Ｒ以外の走行速度を用いる例について、図７、図８を用いて説明する。

図７（Ａ）は、走行部１２にドップラー速度計の一例として周知のレーザドップラー速度計を設けた場合の模式図であり、図７（Ｂ）は、同レーザドップラー速度計及び車輪を側面方向から視た模式図である。

レーザドップラー速度計４２Ｌ，４２Ｒは、回転軸ＣＬ３を中心に回転する走行部１２とともに回転するように、走行部１２に適宜の取付部材（図示せず）を介して取り付けられている。

レーザドップラー速度計４２Ｌ，４２Ｒは、平面視において左右の車輪９Ｌ、９Ｒの車軸の中心軸線上で、かつ走行部１２の回転軸ＣＬ３を挟んで等距離となる位置に取り付けられ、各々の直下の地面にレーザ光を照射し、地面に対する移動方向（走行方向）及び移動速度（走行速度）を検出するよう構成されている。

この場合、２つのレーザドップラー速度計４２Ｌ，４２Ｒの中心間距離を前述の「２Ｔ」とし、一方のレーザドップラー速度計４２Ｌで検出される速度を前述の「Ｖi」とし、他方のレーザドップラー速度計４２Ｒで検出される速度を前述の「Ｖo」とすることにより、前述の場合と同様にして、走行部１２の中心点の現在位置座標を求めることができる。

次に、図８（Ａ）は、走行部１２に画像センサの一例として周知のオプティカルフローセンサを設けた場合の模式図であり、図８（Ｂ）は、同オプティカルフローセンサ及び車輪を側面方向から視た模式図であり、図８（Ｃ）は、同オプティカルフローセンサによって撮影される画像の一例を示す図である。

オプティカルフローセンサ４３Ｌ，４３Ｒは、カメラ（画像センサ）及び画像処理部を備えており、回転軸ＣＬ３を中心に回転する走行部１２とともに回転するように、走行部１２に適宜の取付部材（図示せず）を介して取り付けられている。

オプティカルフローセンサ４３Ｌ，４３Ｒは、平面視において左右の車輪９Ｌ、９Ｒの車軸の中心軸線上で、かつ走行部１２の回転軸ＣＬ３を挟んで等距離となる位置に取り付けられ、各々の直下の地面をカメラで撮影するよう配置されている。各オプティカルフローセンサ４３Ｌ，４３Ｒは、カメラによって所定時間間隔（所定周期）で連続的に撮影される地面のテクスチャーの流れ（オプティカルフロー）から地面に対する移動方向（走行方向）及び移動速度（走行速度）を検出するよう構成されている。

この場合、２つのオプティカルフローセンサ４３Ｌ，４３Ｒの中心間距離を前述の「２Ｔ」とし、一方のオプティカルフローセンサ４３Ｌで検出される速度を前述の「Ｖi」とし、他方のオプティカルフローセンサ４３Ｒで検出される速度を前述の「Ｖo」とすることにより、前述の場合と同様にして、走行部１２の中心点の現在位置座標を求めることができる。

また、旅客搭乗橋１の走行部１２（駆動輪９）の待機位置には、停止位置マーク４４が設けられている。よって、自動制御によって待機位置に戻る場合に、図８（Ｃ）に示されるように、オプティカルフローセンサ４３で停止位置マーク４４を検出した際に、停止位置マーク４４が画像中の所定位置、例えば「画像４」で示される位置となるように走行部１２を停止させ、そのときの走行部１２の中心点の現在位置座標を所定の待機位置座標に置き換えるようにしてもよい。これにより、待機位置座標における走行部１２の位置の初期化を行うことができる。

〔手動制御〕
次に、操作者が操作盤３１の操作レバー３２等を操作して旅客搭乗橋１の移動を手動制御する場合について説明する。

まず、旅客搭乗橋１を待機位置から装着位置へ移動させる際には、キャブ６に乗り込んだ操作者は、目視にて航空機３のドア３ａの位置を把握し、操作レバー３２をドア３ａの方向に押し倒す。この操作レバー３２の操作により、走行部１２（２つの駆動輪９）は、その走行方向が操作レバー３２の傾倒方向に一致するまでその場で回転し、その後、当該傾倒方向に向かって直進走行する。このような操作によって旅客搭乗橋１を待機位置から装着位置へ移動させて、キャブ６をドア３ａに取り付け、装着は完了する。なお、この際、キャブ６の回転角度とトンネル部５及びキャブ６の昇降高さは、航空機３のドア３ａの位置に応じて操作者の操作によって適宜調節される。

また、旅客搭乗橋１の装着位置から待機位置への移動も、上記の待機位置から装着位置への移動とほぼ同様にして行われる。

この手動制御によって旅客搭乗橋１を移動させる場合に、制御装置３０は、自動制御の場合と同様にして、走行部１２の中心点の現在位置座標を求め、さらに、キャブ６の中心点の現在位置座標を求め、これらのデータを表示装置３４へ出力し、上記の現在位置座標を表示装置３４に表示させるよう構成されている。これにより、操作者は、例えば旅客搭乗橋１が移動禁止区域内等に入らないように、表示装置３４に表示される現在位置座標を参考にしながら、操作を行うことができる。

なお、本実施形態では、前述の自動制御の場合も、制御装置３０は、走行部１２及びキャブ６の中心点の現在位置座標を求め、これらのデータを表示装置３４へ出力し、上記の現在位置座標を表示装置３４に表示させるようにしている。これにより、操作者は表示装置３４に表示される現在位置座標を監視しながら自動制御を続行させることができ、また、何らかの不都合があれば自動制御を中止させることができる。

また、本実施形態では、手動制御の場合も自動制御の場合も、走行部１２及びキャブ６の両方の中心点の現在位置座標を表示装置３４に表示させるようにしているが、いずれか一方のみの中心点の現在位置座標を表示させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、キャブ６の内部に表示装置３４を有する操作盤３１が設けられているが、旅客搭乗橋１から離れた場所に操作盤３１が設けられて、旅客搭乗橋１を遠隔操作によって手動制御及び／または自動制御が可能なように構成されていてもよい。この場合も、制御装置３０から操作盤３１に備えられた表示装置３４へ、走行部１２及びキャブ６の少なくとも一方の中心点の現在位置座標のデータを出力（無線通信等にて送信）し、表示装置３４に上記の現在位置座標を表示させるように構成することができる。なお、表示装置３４は、操作盤３１とは別に、操作盤３１の近傍に設けられてあってもよい。

本実施形態では、走行部１２の中心点（回転軸ＣＬ３）を挟んで等距離にある２つの検出対象部位の移動速度を検出する速度検出手段を設け、制御装置３０が、速度検出手段で所定周期で検出される移動速度（例えば走行速度Ｖi 、Ｖo ）と、所定の初期位置座標（待機位置座標）とに基づいて、走行動作中における走行部１２の中心点の現在位置座標を求めるようにしている。よって、従来用いていた図９に示されるロタンダ４の角度センサ２３及び距離センサ２４が不要となり、さらに、ロタンダ４の角度センサ２３から制御装置３０までの長大な信号用ケーブル２３ａを不要にできるので、施工コストの低減を図ることができるとともに、長大な信号用ケーブル２３ａを用いることによる信号遅延の問題も解消できる。

また、図１０に示す従来のように、角度センサ２３で検出されるロタンダ４の回転角度θ₁及び距離センサ２４で検出される距離Ｌ₁に基づいて、走行部１２の中心点（回転軸ＣＬ３）の現在位置座標を求める場合には、以下の（ａ）〜（ｃ）の問題がある。

（ａ）トンネル部５は複数のトンネルがテレスコピック式に嵌合されて伸縮するよう構成されているため、トンネル部５がロタンダ４を基端として旋回する場合、トンネル部５の先端のトンネルが走行部１２に引っ張られてトンネルとトンネルとの接続部分において旋回方向に若干の曲がりが発生する。そのため、角度センサ２３で検出される角度θ₁に基づく走行部１２の中心点と、実際の走行部１２の中心点との間にずれが生じ、算出される走行部１２の中心点の現在位置座標に誤差が生じるという問題がある。

（ｂ）さらに、角度センサ２３の分解能は一定であるため、角度センサ２３で検出される角度θ₁に基づいて算出される走行部１２の中心点の位置座標の精度は、走行部１２の中心点がロタンダ４の中心点から遠くなるほど、低下するという問題がある。

（ｃ）トンネル部５は、常に地面にたいして水平ではなく、航空機のドアの高さに応じて昇降機構１０によってトンネル部５の先端寄り部分を昇降させ、その際、ロタンダ４を基端として上下方向に揺動するよう構成されているため、トンネル部５がその長手方向に傾斜している場合には、距離センサ２４で検出されるロタンダ４の中心点と走行部１２の中心点との距離Ｌ₁に誤差が生じ、算出される走行部１２の中心点の現在位置座標に誤差が生じるという問題がある。

これに対し、本実施形態では、ロタンダ４の角度センサ２３及び距離センサ２４を用いないので、上記の問題を回避して、走行部１２の中心点の現在位置座標を精度よく検出することができる。よって、走行部１２の中心点の現在位置座標に基づいて算出されるキャブ６の中心点の現在位置座標なども精度よく検出することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、長大な信号用ケーブルを無くし、施工コストを低減でき、信号遅延の問題を解消することができる旅客搭乗橋等として有用である。

１ 旅客搭乗橋
２ ターミナルビル
３ 航空機
４ ロタンダ
５ トンネル部
６ キャブ
８ ドライブコラム
９ 駆動輪
９Ｒ 右車輪
９Ｌ 左車輪
１０ 昇降機構
３０ 制御装置
ＣＬ１〜ＣＬ３ 回転軸

Claims (5)

1. ターミナルビルの乗降口に接続され、鉛直軸まわりに正逆回転自在なロタンダと、
   基端が前記ロタンダに接続された伸縮自在なトンネル部と、
   前記トンネル部の先端に回転自在に設けられたキャブと、
   前記トンネル部の先端寄り部分の下方に回転軸まわりに回転自在に取り付けられて地面を走行し、走行することにより前記トンネル部を前記鉛直軸まわりに回転させるとともに前記トンネル部を伸縮させる走行部と、
   前記トンネル部の先端寄り部分または前記キャブに設けられ、前記走行部を制御する制御装置と、
   前記走行部において前記走行部の走行方向と直交する水平方向に離れた２つの各々の検出対象部位の、前記走行方向における地面に対する移動速度を所定時間の周期で検出する速度検出手段とを備え、
   前記制御装置は、
   前記走行部が走行動作中に、前記速度検出手段によって前記２つの各々の検出対象部位の移動速度が検出される度に、前記鉛直軸の位置を原点とするＸＹ直交座標系を用いて前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標を算出し、その際、前記所定時間の周期で検出される前記２つの各々の検出対象部位の移動速度に基づいて前記所定時間内における前記走行部の前記回転軸のＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの移動量を順次算出し、この順次算出される前記Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの移動量と、前記走行部の前記回転軸の所定の初期位置の座標とに基づいて、前記現在位置の座標を算出するよう構成された、
   旅客搭乗橋。
2. 前記走行部は、
   前記回転軸を挟んで互いに平行に配置されて個々に独立して回転駆動可能な２つの駆動輪を有し、前記２つの各駆動輪の回転方向および回転角速度に応じて前記走行部の前記回転軸の移動方向及び移動速度が定まるよう構成され、
   前記速度検出手段は、
   前記２つの各駆動輪の回転方向および回転角速度を検出し、各々の前記駆動輪の回転角速度に基づいて各々の前記駆動輪の地面に対する移動速度を算出し、この算出される各々の前記駆動輪の移動速度を、前記２つの各々の検出対象部位の移動速度として検出するよう構成された、
   請求項１に記載の旅客搭乗橋。
3. 前記速度検出手段は、
   前記走行部に前記回転軸を挟んで前記２つの各々の検出対象部位に取り付けられて、前記走行方向における移動速度を測定する２つの速度計を備えている、
   請求項１に記載の旅客搭乗橋。
4. 前記速度計は、ドップラー速度計または画像センサによって構成される、
   請求項３に記載の旅客搭乗橋。
5. 前記制御装置は、
   算出した前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標に基づいて、さらに前記キャブの現在位置の座標を算出し、算出した前記走行部の前記回転軸の現在位置の座標と前記キャブの現在位置の座標とのうちの少なくとも一方のデータを表示装置へ出力するよう構成された、
   請求項１〜４のいずれかに記載の旅客搭乗橋。

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