JP7462457B2

JP7462457B2 - 運搬車両の自動運転方法

Info

Publication number: JP7462457B2
Application number: JP2020060970A
Authority: JP
Inventors: 成郎北原; 敦古川; 浩伸畑本; 哲生天下井; 翼飛鳥馬; 嘉人竹下; 和也藤本; 英仁小林
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP2021162899A

Description

特許法第３０条第２項適用（刊行物１） ▲１▼ 会見日平成３１年４月２日 ▲２▼ 会見場所株式会社熊谷組技術研究所会議室（茨城県つくば市鬼ケ窪１０４３番地） ▲３▼ 公開者株式会社熊谷組ＳＯＩＮＮ株式会社 ▲４▼ 公開の内容「運搬車両の自動運転方法」（刊行物２） ▲１▼ ウェブサイトの掲載日平成３１年４月４日 ▲２▼ ウェブサイトのアドレスｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋｕｍａｇａｉｇｕｍｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／２０１９／ｐｒ＿２０１９０４０４＿１．ｈｔｍｌ ▲３▼ 公開者株式会社熊谷組 ▲４▼ 公開の内容「ＡＩ制御による不整地運搬車（クローラキャリア）の自動走行技術の開発」（刊行物３） ▲１▼ ウェブサイトの掲載日平成３１年４月８日 ▲２▼ ウェブサイトのアドレスｈｔｔｐｓ：／／ｓｏｉｎｎ．ｃｏｍ／２０１９／０４／ａｉ制御による不整地運搬車クローラキャリアの自／ ▲３▼ 公開者ＳＯＩＮＮ株式会社 ▲４▼ 公開の内容「ＡＩ制御による不整地運搬車（クローラキャリア）の自動走行技術の開発」（刊行物４） ▲１▼ 刊行物名第１９回建設ロボットシンポジウム論文集 ▲２▼ 発行日令和１年１０月９日 ▲３▼ 発行所建設ロボット研究連絡協議会 ▲４▼ 公開者飛鳥馬翼、北原成郎、宮川克己、古川敦、藤本和也 ▲５▼ 公開の内容「ＡＩ制御による不整地運搬車の自動走行技術の開発－ＡＩによる自動走行車両群の運行管理－」（刊行物５） ▲１▼ 開催日令和１年１０月９日～同１０月１１日 ▲２▼ 集会名、開催場所第１９回建設ロボットシンポジウム北九州国際会議場福岡県北九州市小倉北区浅野３丁目９－３０ ▲３▼ 公開者飛鳥馬翼、北原成郎、宮川克己、古川敦、藤本和也▲４▼ 公開の内容「ＡＩ制御による不整地運搬車の自動走行技術の開発－ＡＩによる自動走行車両群の運行管理－」

特許法第３０条第２項適用（刊行物６） ▲１▼ 刊行物名熊谷組技術研究報告Ｎｏ７８／２０１９ ▲２▼ 発行日令和１年１２月２７日 ▲３▼ 発行所福井県福井市大手三丁目２番１号株式会社熊谷組 ▲４▼ 公開者飛鳥馬翼、北原成郎、宮川克己、古川敦 ▲５▼ 公開の内容「ＡＩ制御による不整地運搬車の自動走行技術の開発」（刊行物７） ▲１▼ 刊行物名月刊「土木技術」２０２０年３月号 ▲２▼ 発行日令和２年３月１日 ▲３▼ 発行所東京都千代田区一番町２７－２理工図書株式会社 ▲４▼ 該当ページ第４８頁～第５０頁 ▲５▼ 公開者理工図書株式会社 ▲６▼ 公開の内容「ｉ－Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎの未来につながる無人化施工技術」（刊行物８） ▲１▼ 開催日令和１年７月２５日 ▲２▼ 集会名、開催場所株式会社日経ＢＰｉ－Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ実践セミナーホテル雅叙園東京（東京都目黒区下目黒１－８－１） ▲３▼ 公開者北原成郎 ▲４▼ 公開の内容「ｉ－Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎとともに進化する無人化施工技術」

本発明は、複数台の運搬車両を自動走行させる方法に関する。

一般的な土木工事において、土砂の運搬は、土砂載積場所から搬出場所まで、殆ど同一経路を往復する繰り返し作業が行われている。その作業は、単調な繰り返しでありながら、運転経路からの逸脱や運搬車両の離合などの危険があるだけでなく、運搬車両の運転手の疲労蓄積や集中力の低下による事故の危険もある。
そこで、これらの問題を解決するため、複数台の運搬車両に、それぞれ、衛星測位装置（GNSS ; Global Navigation Satellite System）と慣性測量装置（IMU ; Inertial Measurement Unit）とを搭載し、３次元測位により、運搬車両の位置を確定するとともに、遠隔地より、遠隔操作オペレータが、モニターで車両周辺の様子を確認しながら、車両を予め設定された経路に沿って走行させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－２０１５６号公報

しかしながら、上記従来の方法では、運搬車両が複数台であるため、土砂積載の遠隔操作を行う積載操作オペレータの他に、衝突の安全確認を行いながら、複数台の運搬車両を遠隔操作で自動走行させる走行操作オペレータが必要であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、走行操作オペレータがいなくても、複数台の運搬車両を所定の運搬経路に沿って、安全に、かつ、効率よく自動走行させる方法を提供することを目的とする。

本発明は、運搬車両を、予め設定された始点から終点まで自動運転により往復させる方法であって、前記始点と前記終点とを結ぶ、運搬車両が走行可能な複数の教示経路のデータを作成する教示経路作成ステップと、前記作成された複数の教示経路について、前記教示経路を走行する複数の運搬車両の台数を指定するとともに、前記複数の運搬車両の前記教示経路における位置関係を算出し、前記算出された位置関係から、前記教示経路における前記複数の運搬車両の位置関係が安全であるか否かを判定し、前記安全と判定された位置関係のみを経路のデータとしたモデル経路を作成して記憶するモデル経路作成ステップと、前記複数の運搬車両の運行計画を前記モデル経路の中から選択してこれを運行パターンとする運行パターン選択ステップと、前記選択された運行パターンと前記運搬車両の現在位置と姿勢のデータとに基づいて、前記運搬車両を自動運転させる運行ステップと、を備え、前記教示経路作成ステップでは、当該教示経路を構成する走路の道幅、往復距離、当該教示経路を往復に要する時間、及び、当該教示経路を走行する運搬車両の車両サイズを用いて、当該教示経路を評価し、前記運行パターン選択ステップでは、前記モデル経路の中から、前記教示経路の評価結果を用いて、予め設定した作業目標を満たすモデル経路を選択してこれを運行パターンとし、前記運行ステップでは、前記選択された運行パターンと、前記複数の運搬車両が取得した現在位置と姿勢とに基づいて、前記運搬車両に進行もしくは停止を指示することを特徴とする。
これにより、運搬車両の安全性を向上させることができるとともに、運搬車両の運行を管理するオペレータが不要となったので、生産性を向上させることができる。
また、運搬車両の走行速度が平準化されるので、燃費効率が向上する。
また、運搬車両に衝突回避用のセンサーを搭載しなくても、運搬車両同士の接触をなくすことができる。
また、本発明は、運搬車両の走行経路が複雑で長距離である場合や、運転車両の台数が３台以上である場合についても対応可能である。
なお、教示経路は、始点及び終点を含む地図や航空写真等を参照して作成することも可能であるが、現在位置と姿勢とを取得する手段を備えた運搬車両を走行させて教示経路を作成すれば、精度の高い教示経路のデータを取得することができる。
また、予めオペレータが、前記運搬車両の走行状況をカメラ映像で確認しながら前記運搬車両を遠隔操作で走行させて得られた、前記運搬車両の車両位置と車両姿勢とから、前記教示経路のデータを作成すれば、運転手が運搬車両を直接運転する必要がなく、かつ、精度の高い教示経路のデータを効率よく取得することができる。

また、前記教示経路が１車線である場合には、前記教示経路に運搬車両の退避箇所を設けるとともに、前記運行ステップでは、各運搬車両に進行もしくは停止の指示に加えて、前記退避箇所に向かう往路もしくは復路を走行する運搬車両のいずれかを、前記退避箇所へ移動させるようにしたので、走路が１車線であっても、運搬車両を安全に自動走行させることができる。
また、本発明は、前記始点と終点とを複数であっても対応可能である。
また、前記始点と終点との間に少なくとも１つの中間点を設けるとともに、始点と中間点との間、隣接する中間点間、及び、中間点間と終点との間を、それぞれ、サブ教示経路とし、これら各サブ教示経路のそれぞれについて、サブモデル経路を求めるとともに、サブモデル経路を繋げた経路を運行モデルとし、前記運行ステップでは、前記サブモデル経路ごとに、前記複数の運搬車両に、進行、停止、もしくは、退避箇所へ移動に指示するようにしたので、始点と終点との距離が長い場合や、走行させる運搬車両の台数が多い場合でも、運搬車両を安全にかつ確実に自動走行させることができる。
また、前後して移動する複数の運搬車両をグループ化し、このグループ化された複数の運搬車両を単一の運搬車両とみなして制御するようにしたので、運搬車両の台数が多い場合でも運搬車両を効率よく自動走行させることができる。

本実施の形態に係る土砂運搬システムを示す図である。教示経路の設定方法の一例を示す図である。車両の安全な位置関係と衝突の可能性がある位置関係の例を示す図である。本発明による運搬車両の自動運転方法を示すフローチャートである。教示経路の他の例を示す図である。退避路の他の例を示す図である。

図１は、本実施形態に係る土砂運搬システム１００を示す図で、１は運搬車両待機場所、２は土砂積載場所、３は土砂搬出場所、４ａ，４ｂは第１及び第２の走路、５はモデル経路作成装置、６は図示しない遠隔操作室に設けられた土砂運搬管理装置、１０は運搬車両、２０は積載機、３０はダンプトラックである。
運搬車両待機場所１は、土砂搬出場所３へ向かう運搬車両１０が待機している場所で、後述するように、土砂搬出場所３で土砂Ｇをダンプトラック３０に積換えた後に戻ってきて待機する場合もある。
なお、同図の点Ａは、運搬車両１０の出発する箇所（以下、始点Ａという）でもあり、土砂Ｇを運んできた運搬車両１０が出て行く箇所でもある。この始点Ａでは、２台の運搬車両１０が十分にすれ違うことのできるものとする。
本例では、林道を整備した程度の、舗装がなされていない走路４ａ，４ｂを安定して走行するため、運搬車両１０として、走行手段１１が無限軌道である不整地運搬車（クローラキャリア）等を用いている。
運搬車両１０は、衛星測位装置（GNSS）と慣性測量装置（IMU）とを備え、当該運搬車両１０の位置と姿勢（以下、位置情報という）を取得する位置情報取得手段１２と、位置情報取得手段１２で取得された位置情報を、遠隔操作室に設置された土砂運搬管理装置６に無線通信により送信する送信機１３と、受信機１４と、受信機１４で受信した土砂運搬管理装置６からの指令により、当該運搬車両１０の走行状態を制御する走行制御手段１５と、図示しない複数のカメラと、を備え、第１の走路４ａ、第２の走路４ｂ、もしくは、第１の走路４ａと第２の走路４ｂとを通って、始点Ａ～終点Ｂまでを、自動運転により往復する。
なお、符号１６は土砂を積載するための荷台、符号１７は位置情報取得手段１２等が配置された制御室、１３Ａは送信機１３に接続された無線通信用の送信アンテナ、１４Ａは受信機１４に接続された無線通信用の受信アンテナである（GNSSの受信アンテナについては省略した）。

土砂積載場所２は、運搬車両待機場所１から離れた山中等に設けられた、２台の運搬車両１０が十分な間隔を持って走行できる広さを有する場所で、運搬車両１０と積載機２０とを遠隔操作して、土砂Ｇの採取と採取した土砂Ｇを運搬車両１０に積込む場所である。
なお、同図の点Ｂは、土砂積載場所２に運搬車両１０が出入りする箇所（以下、終点Ｂという）である。この終点Ｂでも、２台の運搬車両１０が十分にすれ違うことができるものとする。
本例では、積載機２０としてバックホウを用い、土砂Ｇの集積、土砂Ｇの運搬車両１０への積込み、土砂積載場所２の整地等を行うようにしている。
土砂積載場所２には、運搬車両１０と積載機２０を遠隔操作するための複数台のカメラＣ２（図では１台のみ表示）が設置されている。カメラＣ２で撮影された運搬車両１０及び積載機２０の映像は土砂運搬管理装置６に送信される。
積載機２０は、受信アンテナ２１Ａを備えた受信機２１と、受信機２１で受信した土砂運搬管理装置６からの指令により、無限軌道から成る走行手段２２と、ブーム２３、アーム２４、バケット２５の動きを制御する積載機制御手段２６とを備え、遠隔操作室に設置された土砂運搬管理装置６により遠隔操作され、土砂Ｇの採取と、運搬車両１０への土砂Ｇの積込みと、土砂積載場所２の整地等を行う。
土砂搬出場所３は、一般道路に通じる搬出ゲートを備え、運搬車両１０が運んできた土砂Ｇをダンプトラック３０に積換えて外部に搬出する箇所で、土砂Ｇを降ろした運搬車両１０は運搬車両待機場所１へ戻り待機する。ダンプトラック３０は、土砂Ｇを図示しない土砂置き場まで運搬する。
第１及び第２の走路４ａ，４ｂは、ともに、始点Ａと終点Ｂとを結ぶ林道を整備して構築された走路で、第１の走路４ａには、始点Ａと終点Ｂとのほぼ中間に、バイパスとなる第１の退避路４ｐが設けられ、第２の走路４ｂには、第２の退避路４ｑが設けられている。
上記の第１及び第２の退避路４ｐ，４ｑは、第１及び第２の走路４ａ，４ｂを整備して、運搬車両１０の走路とする際に、同時に、構築される。
なお、図１では省略しているが、土砂積載場所２から土砂搬出場所３までの走路である第１及び第２の走路４ａ，４ｂ、及び、第１及び第２の退避路４ｐ，４ｑの複数個所には、運搬車両１０の走行状態を撮影する複数台のカメラが設置されている。

モデル経路作成装置５は、教示経路設定手段５１と、モデル経路作成手段５２とを備え、複数の教示経路のそれぞれについて、当該教示経路を走行する複数の運搬車両１０の安全な（衝突の可能性のない）位置関係を示すデータから成るモデル経路を作成する。
なお、教示経路設定手段５１と、モデル経路作成手段５２とは、例えば、コンピュータ上のソフトウェアを利用して構成される。
教示経路設定手段５１は、予め運搬車両１０のオペレータが、遠隔操作室にて、走行状況をカメラ映像で確認しながら、終点Ｂ（土砂積載場所２）から始点Ａ（土砂搬出場所３）まで、遠隔操作にて運転（教示運転）を行って得られた、遠隔操作の操作内容と運搬車両１０の車両位置と車両姿勢とから、教示経路のデータを作成するとともに、教示経路を設定する。ここで、教示経路のデータとは、運搬車両１０の走行時間と当該教示経路における運搬車両１０の位置及び姿勢との関係を示すデータを指す。
なお、本例では、カメラ映像として、土砂積載場所２から土砂搬出場所３までの走路の複数個所に設置されたカメラで撮影された映像と、運搬車両１０に搭載された複数のカメラで撮影された映像とを用いた。
例えば、図２（ａ）に示すように、始点Ａと終点Ｂ間には、始点Ａと終点Ｂとを結ぶ２つの走路４ａ，４ｂがあり、第１の走路４ａは、道幅が、２台の運搬車両１０がすれ違うことができず、かつ、普通の運搬車両１０１，１０２は通行できるが、大型の運搬車両１０３，１０４は通行できない広さの走路であったとする。
また、第２の走路４ｂは、第１の走路４ａよりも広い走路であるが、道幅としては、普通の運搬車両１０１，１０２も、大型の運搬車両１０３，１０４も、どちらも、すれ違えない広さであったとする。
この場合の教示経路としては、図２（ｂ）に示すような、退避路４ｐを有し、走路４ａを往復する教示経路Ｋ１、図２（ｃ）に示すような、走路４ａを往路とし走路４ｂを復路とする教示経路Ｋ２、図２（ｄ）に示すような、走路４ｂを往路とし走路４ａを復路とする教示経路Ｋ３、図２（ｅ）に示すような、退避路４ｑを有し、走路４ｂを往復する教示経路Ｋ４の４つが考えられる。
教示経路Ｋ１は、往復距離が最短であるので、コスト(燃費）の面で有利である。
教示経路Ｋ２は、往復距離は長いが、退避路を使わないので、走行時間が最小となる。
教示経路Ｋ３は、教示経路Ｋ２と同じく走行時間は短いが、道幅の狭い方の道（走路４ａ）を、土砂Ｇを積載した運搬車両１０が通ることになるので、教示経路Ｋ２よりも走行安全性は低い。
教示経路Ｋ４は、往復距離は長いが、大型車両が使用可能である点で有利である。
これら教示経路Ｋ１～Ｋ４の評価結果は、後述する運行パターンの設定時に使用される。
本例では、図２（ｂ），（ｅ）の破線に示すように、退避路４ｐ，４ｑを有する教示経路Ｋ１，Ｋ４においては、往路のみ退避路４ｐ，４ｑを利用するものとし、土砂Ｇを積載した運搬車両１０の通行する復路は退避路４ｐ，４ｑを利用しないものとする。
なお、往路であっても復路であっても退避路４ｐ，４ｑを利用してもよいが、後述するモデル経路の作成時における複数の運搬車両１０の位置関係の算出が煩雑になるので、本例のように、往路と復路とを予め決めておく方が好ましい。

モデル経路作成手段５２では、教示経路設定手段５１にて設定された複数の教示経路Ｋ１～Ｋ４のそれぞれについて、当該教示経路を走行する複数の運搬車両１０（例えば、教示経路Ｋ１であれば、運搬車両１０１と１０２、教示経路Ｋ４であれば、運搬車両１０３と１０４）の時刻ごとの位置データから、前記複数の運搬車両１０の時刻ごとの位置関係を算出するとともに、この算出された時刻ごとの位置関係から、教示経路Ｋ１～Ｋ４における複数の運搬車両１０の安全な位置関係や衝突の可能性のある位置関係を計算し、時刻ごとの位置関係が安全な位置関係のみをモデル経路ＫＭ１～ＫＭ４における複数の運搬車両１０の時刻ごとの位置データとする。すなわち、モデル経路ＫＭ１～ＫＭ４をそれぞれ走行する複数の運搬車両１０の位置データは、位置関係が全て、衝突の可能性がない安全な位置関係にある位置データのみである。複数の運搬車両１０の時刻ごとの位置データは、運搬車両１０の車両間隔ごとに算出される。
なお、衝突の可能性のある位置関係とは、２台の運搬車両１０，１０の位置データを、各運搬車両１０の進行方向に時間的に動かしたときに、２台の運搬車両１０，１０間の距離が所定量以下になるか、もしくは、位置データが一致する場合のことをいう。
教示経路Ｋ１を例にとると、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ₁において、空の運搬車両１０１も土砂Ｇを積載した運搬車両１０２も第１の退避路４ｐよりも所定距離だけ手前にある場合（位置データＤ₁₀）には、運搬車両１０１と運搬車両１０２とは、安全な位置関係にある。なお、「手前」とは運搬車両１０１，１０２から見たときの位置関係を指す。
時刻ｔ₁よりも所定時間Δｔ後の時刻ｔ₂における、運搬車両１０１，１０２の位置関係は、図３（ｂ）に示すような、土砂Ｇを積載した運搬車両１０２が、走路４ａを、第１の退避路４ｐの手前まで進んだとき、空の運搬車両１０１が第１の退避路４ｐ内に待機している場合（位置データＤ₂₁）と、図３（ｃ）に示すような、土砂Ｇを積載した運搬車両１０２が第１の退避路４ｐの手前まで進んだとき、空の運搬車両１０１が第１の退避路４ｐを過ぎて走路４ａ内に入ってしまった場合（位置データＤ₂₂）とがある。
位置データＤ₂₁の場合は、時刻ｔ₂よりも所定時間Δｔ後の時刻ｔ₃には、図３（ｄ）に示すように、運搬車両１０１は、第１の走路４ａの第１の退避路４ｐよりも終点Ｂ側に位置し、運搬車両１０２は第１の走路４ａの第１の退避路４ｐよりも始点Ａ側に位置する（位置データ，Ｄ₃₁）。したがって、位置データＤ₁₀，Ｄ₂₁，Ｄ₃₁は安全な位置関係にある時系列データであると判定される。
これに対して、位置データＤ₂₂の場合は、運搬車両１０１と運搬車両１０２とが第１の走路４ａ内で向き合う位置関係にあるので、運搬車両１０１と運搬車両１０２とは、衝突の可能性のある位置関係にあると判定される。すなわち、位置データＤ₂₂は、モデル経路ＫＭ１のデータから除外される。
このように、モデル経路ＫＭ１は、空の運搬車両１０１と土砂Ｇを積載した運搬車両１０２の２台の車両について、図３（ａ），（ｂ），（ｄ）のような、安全な位置関係のみを、退避路４ｐを含む走路４ａに書き込んだ複数の位置データＤ_ijの集合である。なお、モデル経路ＫＭ１の各位置データは、運搬車両１０１と運搬車両１０２との間隔ごとに時系列的に並べられて、複数の位置データ群Ｄ_KM1を構成する。
なお、教示経路Ｋ２～Ｋ４から、モデル経路ＫＭ２～ＫＭ４を作成する場合も、上記のモデル経路ＫＭ１を作成する場合と同様である。

土砂運搬管理装置６は、モデル経路記憶手段６１と、運行パターン選択手段６２と、運搬車両制御手段６３と、土砂積載制御手段６４とを備え、運搬車両１０の走行・停止と、積載機２０による土砂Ｇの積み込みを制御する。
モデル経路記憶手段６１～運搬車両制御手段６３の各手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、メモリー、Ｉ/Ｏインターフェイス等で構成されるコンピュータと、コンピュータ上で起動するソフトウェアで構成され、土砂積載制御手段６４は、オペレータが操作する、図示しないコンピュータ及びメモリーを内蔵した遠隔・自動操作盤から構成される。
モデル経路記憶手段６１は、モデル経路作成手段５２で作成された、ＫＭ１～ＫＭ４などの、複数のモデル経路を記憶する。
運行パターン選択手段６２は、モデル経路作成手段５２で作成されたモデル経路の中から、入力された、作業目標、または、車両サイズなどの条件を満たすモデル経路を選択してこれを運行パターンとする。
教示経路が上記のＫ１～Ｋ４であり、作業目標が「コストが最小」である場合には、運行パターンとして、モデル経路ＫＭ１が選択される。
運搬車両制御手段６３は、選択されたモデル経路ＫＭ１と複数の運搬車両１０から送られてくる位置情報とから、複数の運搬車両１０の進行・停止（待機）を判断し、これら複数の運搬車両１０のそれぞれに、進行・停止（待機）の指令を送信することで、複数の運搬車両１０の走行を自動制御する。
なお、各位置データは、運搬車両１０１と運搬車両１０２との運転間隔ごとに作成され、かつ、時系列的に並べられているので、複数の運搬車両１０を選択されたモデル経路ＫＭ１の位置データ群（Ｄ_KM1１１～Ｄ_KM1１ｎ）に基づいて進行・待機・停止の動作を指令すれば、複数の運搬車両１０の走行を自動制御できる。ここで、添え字１１の前の数字は運転間隔（Ｔ_i）、後の数字は時刻（ｔ_j）を表している。
例えば、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ₁において、空の運搬車両１０１も土砂Ｇを積載した運搬車両１０２も第１の退避路４ｐよりも手前に位置している場合、運搬車両１０１が第１の退避路４ｐの入り口近傍まで進んだときに、運搬車両１０１に退避指令を発して、時刻ｔ₂には、運搬車両１０１が第１の退避路４ｐ内で停止・待機するように、運搬車両１０１の走行を制御する。
また、土砂Ｇの積込みに時間がかかるなどして、運搬車両１０１と運搬車両１０２との位置関係がずれてしまった場合には、運搬車両１０１と運搬車両１０２との位置関係が、図３（ｂ）に示した位置関係になるまで、運搬車両１０１が第１の退避路４ｐ内で停止・待機するように、運搬車両１０１の走行を制御するように、運搬車両制御手段６３をソフトウェア設定すればよい。
なお、制御に使用する位置データ群を、運搬車両１０１と運搬車両１０２との位置関係が、運搬車両１０１，１０２から送られてきた位置データと同じ位置関係にある位置データ群（例えば、Ｄ_KM1３１～Ｄ_KM1３ｍ）を用いて、運搬車両１０１と運搬車両１０２の走行を制御するようにソフトウェア設定してもよい。
土砂積載制御手段６４は、土砂積載場所２内における運搬車両１０の走行・停止を遠隔操作により制御するとともに、積載機２０の積載機制御手段２６を制御して、運搬車両１０への土砂の積込みとを遠隔操作する。制御は、遠隔操作室のオペレータが、土砂積載場所２に設置された複数台のカメラＣ２（図では１台のみ表示）で撮影され、土砂運搬管理装置６に送信された、運搬車両１０及び積載機２０の映像を見ながら行う。

次に、本発明による運搬車両の自動運転方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
始めに、オペレータが、土砂積載場所２から土砂搬出場所３まで、遠隔操作にて、運搬車両１０の教示運転を行い、運搬車両１０の車両位置と車両姿勢のデータである教示経路のデータを取得（ステップＳ１０）し、この取得した、教示経路のデータから、土砂を運搬する教示経路を設定する（ステップＳ１１）。
設定される教示経路は１つでもよいし、複数であってもよい。
次に、教示経路を走行する複数の運搬車両１０の位置データから、複数の運搬車両の位置関係を算出（ステップＳ１２）した後、この算出された位置関係から、複数の運搬車両１０の安全な位置関係や衝突の可能性のある位置関係を計算し、安全な位置関係のみを複数の運搬車両１０の位置データとするモデル経路を作成する（ステップＳ１３）。
そして、作成されたモデル経路の中から、作業目標や車両サイズ等の条件を満たすとともに、安全かつ生産効率の高いモデル経路を選択して、これを運行パターンとし（ステップＳ１４）、この運行パターンに従って、複数の運搬車両１０を自動運転させる（ステップＳ１５）。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、始点Ａと終点Ｂとをそれぞれ箇所としたが、図５（ａ）に示すように、始点Ａと終点Ｂのいずれか一方、あるいは両方を複数としてもよい。なお、モデル経路の作成方法や運搬車両の自動制御方法は、実施の形態と同様である。
また、図５（ｂ）に示すように、始点Ａと終点Ｂとの距離が長い場合や、走行させる運搬車両１０の台数が多い場合には，複数の退避路４ｐ₁～４ｐ_nを設けるとともに、始点Ａと終点Ｂとの間に中間点Ｃ₁～Ｃnを設け、始点Ａと中間点Ｃ₁との間、中間点Ｃ₁と中間点Ｃ₂との間、……、中間点Ｃ_nと終点Ｂとの間を、それぞれ、教示経路Ｋ１～Ｋｎとすればよい。そして、この分割された教示経路Ｋ１～Ｋｎごとに、モデル経路ＫＭ１～ＫＭｎを作成し、このモデル経路ＫＭ１～ＫＭｎを用いて運搬車両１０の走行・停止を自動制御すれば、更に細かい制御を行うことができる。
また、前記実施の形態では、第１及び第２の退避路４ｐ，４ｑをバイパス状としたが、図６（ａ）に示すように、第１の退避路４ｐに代えて、第１の走路４ａから分岐する退避用分岐路４１ｐを退避路としてもよい。第１の退避路４ｐの場合には、運搬車両１０は、前進・停止（待機）・前進により、第１の走路４ａに戻ったが、退避用分岐路４１ｐの場合には、前進・停止（待機）・後退により、第１の走路４ａに戻る。
なお、図６（ｂ）に示すように、第１の走路４ａから分岐する林道４ｍがあった場合には、林道４ｍの第１の走路４ａに連結する側を、退避用分岐路４１ｐとしてもよい。
あるいは、図６（ｃ）に示すように、第１の走路４ａに、第１の走路４ａの道幅を一部広げた一時退避箇所４２ｐを設けてもよい。
第２の退避路４ｑについても、同様である。
また、前後して移動する複数の運搬車両をグループ化し、このグループ化された複数の運搬車両を単一の運搬車両とみなして、前記に記載したモデル経路を作成し、自動運転を行うこともできる。
ここで、前後して移動する複数の運搬車両をグループ化して走行させるとは、複数の運搬車両が始点から終点、もしくは、終点から始点に向かって、連続して（他の運搬車両を間にはさまずに）走行させることを指す。
すなわち、グループ化した複数台の運搬車両のうちの１台の運搬車両を代表車両とし、この運搬車両を自動運転させるとともに、他の運搬車両については、代表車両との距離が一定の範囲内になるように制御すれば、複数の運搬車両を単一の運搬車両とみなして走行させたことになる。
これにより、時刻ごとの運搬車両間の位置関係を算出は、代表車両と他の運搬車両、もしくは、他の代表車両と位置関係のみを算出するだけでよいので、モデル経路作成ステップの負荷が減り、運搬車両の台数が多い場合でも運搬車両を効率よく自動走行させることができる。
なお、代表車両は、グループの先頭の運搬車両とし、衝突防止センサー等を使って、後方車両が前方車両に対して一定の車間距離を保ちつつ追従しながら走行することが制御上好ましい。

１運搬車両待機場所、
１０運搬車両、１１走行手段、１２位置情報取得手段、１３送信機、
１４受信機、１５走行制御手段、１６荷台、１７制御室、
１３Ａ送信アンテナ、１４Ａ受信アンテナ、
２土砂積載場所、２０積載機、２１受信機、２１Ａ受信アンテナ、
２２走行手段、２３ブーム、２４アーム、２５バケット、
２６積載機制御手段、３土砂搬出場所、３０ダンプトラック、
４ａ第１の走路、４ｂ第２の走路、４ｐ第１の退避路、４ｑ第１の退避路、
５モデル経路作成装置、５１教示経路設定手段、５２モデル経路作成手段、
６土砂運搬管理装置、６１モデル経路記憶手段、６２運行パターン選択手段、
６３運搬車両制御手段、６４土砂積載制御手段、
１００土砂運搬システム、Ａ始点、Ｂ終点、Ｃ２カメラ、Ｇ土砂。

Claims

運搬車両を、予め設定された始点から終点まで自動運転により往復させる方法であって、
前記始点と前記終点とを結ぶ、運搬車両が走行可能な複数の教示経路のデータを作成する教示経路作成ステップと、
前記作成された複数の教示経路について、前記教示経路を走行する複数の運搬車両の台数を指定するとともに、前記複数の運搬車両の前記教示経路における位置関係を算出し、前記算出された位置関係から、前記教示経路における前記複数の運搬車両の位置関係が安全であるか否かを判定し、前記安全と判定された位置関係のみを経路のデータとしたモデル経路を作成して記憶するモデル経路作成ステップと、
前記複数の運搬車両の運行計画を前記モデル経路の中から選択してこれを運行パターンとする運行パターン選択ステップと、
前記選択された運行パターンと前記運搬車両の現在位置と姿勢のデータとに基づいて、前記運搬車両を自動運転させる運行ステップと、を備え、
前記教示経路作成ステップでは、
当該教示経路を構成する走路の道幅、往復距離、当該教示経路を往復に要する時間、及び、当該教示経路を走行する運搬車両の車両サイズを用いて、当該教示経路を評価し、
前記運行パターン選択ステップでは、
前記モデル経路の中から、前記教示経路の評価結果を用いて、予め設定した作業目標を満たすモデル経路を選択してこれを運行パターンとし、
前記運行ステップでは、
前記選択された運行パターンと、前記複数の運搬車両が取得した現在位置と姿勢とに基づいて、前記運搬車両に進行もしくは停止を指示することを特徴とする運搬車両の自動運転方法。
前記教示経路作成ステップでは、
現在位置と姿勢とを取得する手段を備えた運搬車両を走行させて、複数の教示経路のデータを作成することを特徴とする請求項１に記載の運搬車両の自動運転方法。
前記教示経路作成ステップでは、
予めオペレータが、前記運搬車両の走行状況をカメラ映像で確認しながら前記運搬車両を遠隔操作で走行させて得られた、前記運搬車両の車両位置と車両姿勢とから、前記教示経路のデータを作成することを特徴とする請求項２に記載の運搬車両の自動運転方法。
前記教示経路が１車線である場合には、前記教示経路に運搬車両の退避箇所を設けるとともに、
前記運行ステップでは、
各運搬車両に進行もしくは停止の指示に加えて、前記退避箇所に向かう往路もしくは復路を走行する運搬車両のいずれかを、前記退避箇所へ移動させることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の運搬車両の自動運転方法。
前記始点と終点とを複数設けたことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の運搬車両の自動運転方法。
前記始点と終点との間に少なくとも１つの中間点を設けるとともに、
始点と中間点との間、隣接する中間点間、及び、中間点間と終点との間を、それぞれ、サブ教示経路とし、これら各サブ教示経路のそれぞれについて、サブモデル経路を求めるとともに、サブモデル経路を繋げた経路を運行モデルとし、
前記運行ステップでは、
前記サブモデル経路ごとに、前記複数の運搬車両に、進行、停止、もしくは、退避箇所へ移動に指示することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の運搬車両の自動運転方法。
前後して移動する複数の運搬車両をグループ化し、このグループ化された複数の運搬車両を単一の運搬車両とみなして制御することを特徴とする請求項１～請求項６のいずれかに記載の運搬車両の自動運転方法。