JP7349860B2 - 複数台の車両の管理システム - Google Patents
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Description
ここで、大量の土砂が堆積した現場を第1地点とし、第1地点から離れた土砂を処理する場所を第2地点とした場合、複数台のダンプトラックなどの運搬車両(以下単に車両という)を第1地点と第2地点とを結ぶ道路上で往復走行させ、大量の土砂を第1地点から第2地点へ運搬することになる。
そして、それら複数台の車両として、車間距離や車速、操舵が自動制御される車両を用い、複数台の車両によって第1地点から第2地点に車列を形成して走行させることが考えられる。
この際、走行する車両の一部に走行異常が発生し、道路から外れた箇所に走行したり、車間距離が狭すぎたり広すぎたり、あるいは、車両が停止してしまうといった事態が発生して車列が乱れると、土砂の運搬が遅れ復旧工事が遅延することが懸念される。
そこで、特許文献1に開示されているような撮像部を設けた無人飛行体を飛行させ、撮像部で撮像された車列の画像情報を管理装置に送信させ、管理装置で作業者が車列を監視しながら遠隔制御等により車列を維持させることが考えられる。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、複数台の車両が自動制御で走行する際に特定の車両で走行異常が発生した場合でも、作業の進捗に影響を与えにくくする上で有利な複数台の車両の管理システムを提供することにある。
また、本発明は、前記車列に追従して飛行する無人飛行体を更に備え、前記異常検出部および前記注意情報送信部は、それぞれの前記車両と、前記無人飛行体とに設けられている、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記無人飛行体は、前記車列を撮影する撮像部を備え、前記注意情報送信部は、前記車列から離れた位置に設けられた管理装置に対して、前記撮像部によって撮影された前記車列の画像情報とともに前記注意情報を送信し、前記管理装置は、前記特定の車両を遠隔制御する遠隔制御部を備え、前記特定の車両で前記自律走行制御部による走行が不可となった場合に、前記遠隔制御部により前記特定車両の走行態様を変更し、前記車列による走行を維持する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記異常検出部および前記注意情報送信部は、それぞれの前記車両に設けられている、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記車列に追従して飛行する無人飛行体を更に備え、前記異常検出部および前記注意情報送信部は、前記無人飛行体に設けられている、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記異常検出部による前記走行異常の有無の検出は、前記車両の走行位置、前記車両の車速、前記車両の車間距離の少なくとも1つが予め定められた条件を逸脱したか否かに基づいてなされる、ことを特徴とする。
したがって、車列内の車両に走行異常が発生した際に、他の車両が即座に対応することができるので、車列を確実に維持させる上で有利となり、車両の走行異常により工事全体の進捗が影響を受けることを抑制でき、予定通りの工期で工事を完了させる上で有利となる。
また、車列に追従して飛行する無人飛行体を設け、異常検出部および注意情報送信部を車両と無人飛行体とに設けるようにすれば、車両の走行異常をより迅速に精度よく検出することができ、利便性を向上させる上で有利となる。
また、管理装置に遠隔制御部を設け、走行異常が生じた車両を遠隔制御により走行させるようにすれば、走行異常が生じた車両20を停車させることなく目的地点に到達させることができ、車両故障対応のために保守担当者が出向くなどの手間を低減することができる。
また、異常検出部および注意情報送信部を、車両または無人飛行体のいずれかに設けるようにすれば、異常検出部および注意情報送信部が設けられていない方の装置構成を簡素化することができる。
また、複数台の車両の走行異常の有無の検出を、車両の走行位置、車両の車速、車両の車間距離の少なくとも1つが予め定められた条件を逸脱したか否かに基づいてなされるようにすると、車両の走行異常の有無を簡単に確実に検出する上で有利となる。
まず、本実施の形態の複数台の車両の管理システム(以下単に管理システム10という)が適用される工事作業の現場について説明する。
例えば、地震や台風によるがけ崩れ、あるいは、火山の噴火で生じた大量の土砂が堆積した現場においては、土砂を除去して現場を元通りに復旧する必要がある。
そこで、図1に示すように、複数台のダンプトラックなどの車両20を用いて大量の土砂32をそれらが堆積した場所から離れた場所に運搬することになる。
すなわち、工事現場は、大量の土砂32が堆積している第1地点P1と、運搬されてきた土砂32を処理する第2地点P2と、第1地点P1と第2地点P2とを結ぶ道路34とを含んで構成されている。
また、このような道路34として、予め石炭ガラ(スラグ)などを地盤上に敷き詰めることで形成される仮設道路を用いることが多い。
この際、複数台の車両20は、例えば、所定の車間距離を空けて、所定の車速で第1地点P1から第2地点P2へ向かって車列38を形成して道路34を走行するように自動制御されている。
第2地点P2では、各車両20から地盤上に落とされた土砂32をブルドーザーなどの作業機械36Bを用いてならし所望の形状とする。
まず、車両20について説明する。
図2に示すように、本実施の形態では、車両20は、車両側通信部20Aと、地図情報記憶部20Bと、測位部20Cと、車両状況検出部20Dと、識別指標部20Eと、アクチュエータ20Fと、自律走行制御部20Gと、車両側異常検出部20Hと、車両側注意情報送信部20Iとを含んで構成されている。
測位部20Cは、GPS衛星などの測位衛星から受信した測位信号に基づいて自車両(車両20)の位置を示す測位情報を生成するものである。
識別指標部20Eとして、文字、1次元バーコード、2次元バーコードなど従来公知の様々な形態の表示が使用可能である。
なお、本実施の形態では、各車両20で作業者等による手動走行に対応するために被操作部材が設けられており、自律走行制御部20Gの制御によりアクチュエータ20Fで被操作部材を物理的に動かすことにより車両20を操作するものとして説明するが、これに限らず、例えば自律走行制御部20Gからの制御信号に基づいて、車両20のステアリング(操舵機構)やエンジン(駆動機構)、ブレーキ機構等を直接(被操作部材の操作を要さずに)動作させるようにしてもよい。
より詳細には、自律走行制御部20Gは、地図情報記憶部20Bに格納された地図情報と、測位部20Cによって生成された測位情報とに基づいて車両各部(ステアリングやエンジン、ブレーキ機構等)を制御して自動的に走行させるものである。
また、自律走行制御部20Gは、車両状況検出部20Dで検出された車両状況情報に基づいて車両20の走行を制御する。例えば、車速、車間距離は予め設定された範囲内となるように制御される。また、道路34上に障害物がある場合には、障害物を回避して走行するように制御される。
具体的には、自律走行制御部20Gがアクチュエータ20Fの動作を制御することにより、被操作部材が操作され、これにより、車両20の発進、停止、加減速、操舵などの走行に関する操作が行なわれる。
後述する無人飛行体22や管理装置24は、特にいずれかの車両20に走行異常が発生した場合などに、各車両20による自律分散制御を補助するために設けられている。
また、自律走行制御部20Gは、後述のように他の車両20や無人飛行体22から特定の車両20に走行異常が発生していることを示す注意情報を受信すると、特定の車両20を回避して車列を維持するように走行状態を変化させる。
車両側異常検出部20Hによる自車両の走行異常の有無の検出は、例えば自車両の走行位置、自車両の車速、自車両の車間距離の少なくとも1つが予め定められた条件を逸脱したか否かに基づいてなされる。
例えば、上記条件としては、自車両の走行位置が道路34からはみ出さないこと、車速が予め定められた範囲内であること、車間距離が予め定められた範囲内であることがあげられる。なお、自車両の走行位置が道路34からはみ出していることの判定は、自車両の走行位置が道路34に対して道路34から離れる方向に所定距離以上ずれていることに基づいて行えばよく、所定距離は例えば8m~20mとすればよい。
本実施の形態では、車両側注意情報送信部20Iは、後続車両のみならず車列を形成する全ての車両20に注意情報を送信する。これにより、送信先として後続車両を特定する必要がなくなり、処理効率を向上させる上で有利となる。
例えば特定車両が停車している場合、後続車両は、特定車両を回避するような位置で当該箇所を走行し、特定車両の直前を走行する車両20に追従して走行する。また、例えば特定車両が後続車両と比べて低速で走行している場合、後続車両は、特定車両と略同一の速度で走行したり、道幅に余裕がある場合には特定車両を側方から追い越して特定車両の直前を走行する前方車両に追従して走行したりする。
図1に示すように、無人飛行体22は、無人飛行体本体202と、無人飛行体本体202の下部に設けられた脚部204と、無人飛行体本体202に設けられた複数のロータ206と、ロータ206毎に設けられロータ206を回転駆動する複数のモータ22C(図2参照)とを備えている。
飛行体側通信部22Aは、管理装置24の管理装置側通信部24Aおよび各車両20の車両側通信部20Aと無線回線を介して通信を行なうものである。
撮像部22Bは、車列38を撮像して車列38の画像情報を生成する。撮像部22Bで撮像された画像情報は、飛行体側通信部22Aにより管理装置24の管理装置側通信部24Aへと送信される。
本実施の形態では、飛行体制御部22Dは、車列38を形成する車両20が全て撮像部22Bの撮像範囲内となる位置で飛行するよう、モータ22C等の飛行体各部を制御する。すなわち、飛行体制御部22Dは、撮像部22Bによって撮像された画像情報に基づいて、数十台の車両20で形成される車列38の全体が撮像部22Bの画角内に収まるような高度および撮像部22Bの方向が維持されるように無人飛行体22を飛行させる。この場合、撮像部22Bによって車列38の全体を撮影できるのであれば、無人飛行体22がホバリングして空中の1箇所に留まっていてもよいし、あるいは、車列38の走行に追従して無人飛行体22を飛行させてもよい。
なお、車両20(特定車両)に走行異常が生じて車列38に追従できなくなった場合、飛行体制御部22Dは、例えば特定車両以外の車両20が撮像部22Bの撮像範囲内となる位置で飛行する。すなわち、特定車両を追従範囲から除外する。
本実施の形態では、飛行体側異常検出部22Eは、撮像部22Bによって撮像された車列38の画像情報に基づいて、各車両20の走行異常の有無を検出する。このような異常の検出は従来公知の画像解析の手法を用いて行なうことができる。
具体的には、飛行体側異常検出部22Eは、例えば車列38の画像情報を解析し、車両20の走行位置、車両20の車速、車両20の車間距離の少なくとも1つが予め定められた条件を逸脱した場合に、走行異常が生じていると判断する。
このとき、飛行体側異常検出部22Eは、車列38の画像情報に含まれる各車両20の識別指標部20Eに基づいて、走行異常が生じている車両20の車両識別情報を認識する。
上記センサ類としては、例えば車両20の振動を検出する振動センサ、車両20が発する音を検出するマイク、車両20の車室内を撮像する撮像部(上記撮像部22Bと兼用であってもよいし、上記撮像部22Bとは独立して設けてもよい)などが挙げられる。
振動センサを用いることによって、例えばタイヤのパンクによって生じる振動を検出することができる。また、マイクを用いることによって、例えばエンジンの不調によって生じる異音を検出することができる。また、車室内を撮像する撮像部を用いることによって、例えばアクチュエータ20Fの連結具と被操作部材との連結の外れを検出することができる。
本実施の形態では、飛行体側注意情報送信部22Fは、後続車両のみならず車列を形成する全ての車両20に注意情報を送信する。これにより、送信先として後続車両を特定する必要がなくなり、処理効率を向上させる上で有利となる。
また、本実施の形態では、飛行体側注意情報送信部22Fは、管理装置24の管理装置側通信部24Aにも注意情報を送信する。これは、特定車両が管理装置24から遠隔操作を受けるためである。上述のように、無人飛行体22は、管理装置24に対して撮像部22Bによって撮影された車列38の画像情報も送信しているため、注意情報は画像情報とともに送信されることとなる。なお、注意情報に複数のレベルを設けて、走行異常の度合いが大きい所定レベル以上の注意情報が発生した場合(遠隔操作を受ける必要がある場合)のみ、管理装置24に注意情報を送信するようにしてもよい。
管理装置24は、管理装置側通信部24Aと、表示部24Bと、報知部24Cと、車両遠隔制御部24Dとを含んで構成されている。
なお、報知部24Cによる報知態様は、表示に限らず、例えば音声や振動など従来公知の様々な態様を適用可能である。
本実施の形態では、車両遠隔制御部24Dによる車両20の遠隔制御は、車両20または無人飛行体22から送信された注意情報に基づいて自動制御により、または車列38の画像情報を目視した作業員の手動により実施される。
したがって、車両遠隔制御部24Dは、例えば、故障内容が特定車両のタイヤのパンク、アクチュエータ20Fと被操作部材とを連結する連結具の外れなどといった走行を続けることが困難なものである場合は、特定車両を道路34の外へ導いて停車させ、他の車両20の走行の支障とならないようにする。
この場合、車両遠隔制御部24Dによる遠隔制御は、複数台の車両20のうち特定車両を除く他の車両20による車列38が維持されるように、特定車両の車速の制御、操舵の制御の何れか一方または双方を行なうようになされることになる。
この場合、車両遠隔制御部24Dによる遠隔制御は、複数台の車両20のうち特定車両を含む車両20による車列38が維持されるように、特定車両の車速の制御、操舵の制御の何れか一方または双方を行なうようになされることになる。
なお、例えば特定車両の走行速度が他の車両20と比較して過度に遅い場合には、遠隔制御で他の車両20に特定車両を追い抜かせてもよい。
まず、図1に示すように、第1地点P1で複数台の車両20に対してバックホウなどの作業機械36Aにより土砂32が積載される(ステップS10)。
複数台の車両20に対する土砂32の積載作業が終了したならば、各車両20は自律走行制御部20Gの制御によって第1地点P1から第2地点P2に向かって道路34上を走行する(ステップS12)。
この際、自律走行制御部20Gは、測位部20Cから供給される測位情報および地図情報記憶部20Bから読み出される地図情報に基づいて、また、車両状況検出部20Dから供給された車両状況情報に基づいてアクチュエータ20Fを介して被操作部材を操作させ、これにより、複数台の車両20は、一定の車速および一定の車間距離を保ちながら車列38を形成して道路34上を走行する。
上述のように、走行異常とは例えば以下のようなものをいう。
図3(A)に示すように、車両20の走行位置が道路34から外れた場合。
図3(B)に示すように、車両20の車間距離が予め定められた範囲を下回った場合。
図3(C)に示すように、車両20の車間距離が予め定められた範囲を上回った場合。
車両20の走行速度が予め定められた範囲を下回るか上回る場合。
車両20の走行速度がゼロとなり車両20が停止した場合。
ステップS16が肯定ならば、すなわち、いずれかの車両20または無人飛行体22の異常検出部(車両側異常検出部20Hまたは飛行体側異常検出部22E)が走行異常有りと判定すると、当該車両20または無人飛行体22の注意情報送信部(車両側注意情報送信部20Iまたは飛行体側注意情報送信部22F)は、車列38を構成する全ての車両20(前後車両)および管理装置24に注意情報を送信する(ステップS18)。
ステップS21が肯定ならば、すなわち特定車両の故障の程度が軽い場合など、自律走行が継続可能な場合は、そのまま特定車両による自律的な走行を継続する(ステップS22)。
この時、特定車両を遠隔操作で道路34の外へ導いて停車させ、他の車両20で形成される車列38の走行のじゃまにならないようにしてもよい。
ステップS28が肯定ならば、すなわち、車列38が第2地点P2に到着し車両20が停車したならば、無人飛行体22は所定箇所に着地する。
そして、各車両20から土砂32を第2地点P2の地盤に落とし、ブルドーザーなどの作業機械36Bによる整地作業がなされる(ステップS30)。このような車両20から土砂32を地盤に落とす操作は、管理装置24からの遠隔制御によって行なっても、作業員が車両20に搭乗して行なってもよい。
このようにして複数台の車両20による土砂32の運搬作業がいったん終了する。
複数台の車両20の第2地点P2から第1地点P1への走行についても管理システム10により上記と同様の処理がなされる。
また、第1地点P1から第2地点P2への走行中、あるいは、第2地点P2から第1地点P1への走行中に、車両遠隔制御によって道路34の外側に停車された特定車両については、別途、作業者が特定車両の停車地点まで移動して特定車両を修理して走行可能な状態としたのち、第1地点P1あるいは第2地点P2へ遠隔制御により走行させればよい。
また、特定車両のうち、走行異常が検出されたものの、走行が可能なものは第1地点P1あるいは第2地点P2に到達している。したがって、報知部24Cによって報知された車両識別情報に基づいて作業者が特定車両を識別して修理を行えば良い。
したがって、車列38内の車両20に走行異常が発生した際に、他の車両20が即座に対応することができるので、車列38を確実に維持させる上で有利となり、車両20の走行異常により工事全体の進捗が影響を受けることを抑制でき、予定通りの工期で工事を完了させる上で有利となる。
例えば、災害発生などにより発生した大量の土砂32、火山灰、噴石などの土砂32を第1地点P1から第2地点P2に運搬するに当たり、多数の車両20により車列38を形成して走行させる場合、車両20の走行異常により車列38が停止、あるいは、車速が低下することを確実に回避でき、車両20の走行異常により工事全体の進捗が影響を受けることを抑制でき、予定通りの工期で工事を完了させる上で有利となる。
したがって、車両20の走行異常をより迅速に精度よく検出することができ、利便性を向上させる上で有利となる。
したがって、走行異常が生じた車両20を停車させることなく目的地点に到達させることができ、車両故障対応のために作業員が出向くなどの手間を低減することができる。
したがって、車両20の走行異常の有無を簡単に確実に検出する上で有利となる。
しかしながら、本実施の形態のように、異常検出部および注意情報送信部を、それぞれの車両20と無人飛行体22とに設けることによって、車両20の走行異常をより精度よく検出することができ、作業効率を向上させる上で有利となる。
また、本実施の形態では、モータ22Cを用いて無人飛行体22を飛行させていたが、公知のいずれの動力源を用いて飛行させてもよく、例えばピストンエンジンやジェットエンジンなどの内燃機関を用いて構成してもよい。
20 車両
20A 車両側通信部
20B 地図情報記憶部
20C 測位部
20D 車両状況検出部
20E 識別指標部
20F アクチュエータ
20G 自律走行制御部
20H 車両側異常検出部
20I 車両側注意情報送信部
22 無人飛行体
22A 飛行体側通信部
22B 撮像部
22C モータ
22D 飛行体制御部
22E 飛行体側異常検出部
22F 飛行体側注意情報送信部
24 管理装置
24A 管理装置側通信部
24B 表示部
24C 報知部
24D 車両遠隔制御部
38 車列
Claims (5)
- 第1地点から第2地点に車列を形成して走行する複数の車両と、前記車列に追従して飛行する無人飛行体とを備えた複数台の車両の管理システムであって、
それぞれの前記車両に設けられ、自車両を自律的に走行させる自律走行制御部と、
前記車両の走行異常の有無を検出する異常検出部と、
特定の車両に前記走行異常が検出された場合、少なくとも前記特定の車両の後ろを走行する後続車両に対して注意情報を送信する注意情報送信部と、
前記無人飛行体に設けられ、前記特定の車両に前記走行異常が検出された場合、前記無人飛行体の脚部を前記特定の車両の予め定められた箇所に接触させつつ前記無人飛行体を前記特定の車両と一体的に移動させた状態で、前記車両の状態を検出するセンサ類と、を備え、
前記無人飛行体に設けられた前記異常検出部は、検出された前記車両の状態から、前記走行異常の原因を特定し、
前記注意情報の送信を受けた前記後続車両の前記自律走行制御部は、前記走行異常の原因を含む前記注意情報に基づいて前記自車両の走行態様を変更し、前記車列による走行を維持する、
ことを特徴とする複数台の車両の管理システム。 - 前記異常検出部および前記注意情報送信部は、それぞれの前記車両と、前記無人飛行体とに設けられている、
ことを特徴とする請求項1記載の複数台の車両の管理システム。 - 前記異常検出部および前記注意情報送信部は、前記無人飛行体に設けられている、
ことを特徴とする請求項1記載の複数台の車両の管理システム。 - 前記無人飛行体は、前記車列を撮影する撮像部を備え、
前記注意情報送信部は、前記車列から離れた位置に設けられた管理装置に対して、前記撮像部によって撮影された前記車列の画像情報とともに前記注意情報を送信し、
前記管理装置は、前記特定の車両を遠隔制御する遠隔制御部を備え、前記特定の車両で前記自律走行制御部による走行が不可となった場合に、前記遠隔制御部により前記特定の車両の走行態様を変更し、前記車列による走行を維持する、
ことを特徴とする請求項2または3記載の複数台の車両の管理システム。 - 前記異常検出部による前記走行異常の有無の検出は、前記車両の走行位置、前記車両の車速、前記車両の車間距離の少なくとも1つが予め定められた条件を逸脱したか否かに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項記載の複数台の車両の管理システム。
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