JP7465847B2 - 施工現場管理装置、および施工現場の管理方法 - Google Patents
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Description
本願は、2017年7月18日に日本に出願された特願2017-139408号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明の態様は、運搬車両および作業機械を含むフリートの作業状態を容易に把握できるようにする施工現場管理装置、および施工現場の管理方法を提供することを目的とする。
《施工現場》
図1は、第1の実施形態に係る施工現場管理装置による管理の対象となる施工現場の例を示す図である。
第1の実施形態に係る施工現場Gは切土場G1と盛土場G2とを有する。切土場G1と盛土場G2とはそれぞれ走行路G3によって接続される。走行路G3は、切土場G1と盛土場G2とを接続する一般道路、および施工現場G内に土砂の搬送用に用意された搬送路を含む。切土場G1および盛土場G2には、それぞれ油圧ショベルM1とブルドーザM2とが配備されている。油圧ショベルM1およびブルドーザM2は、施工現場Gで土砂に係る作業を実行する作業機械の一例である。また複数のダンプトラックM3が切土場G1と盛土場G2との間を走行している。ダンプトラックM3は、土砂を運搬する運搬車両の一例である。油圧ショベルM1、ブルドーザM2およびダンプトラックM3は、車両Mの一例である。なお、他の実施形態においては、切土場G1および盛土場G2には、複数の油圧ショベルM1が配備されていてもよいし、複数のブルドーザM2が配備されていてもよいし、油圧ショベルM1またはブルドーザM2の一方が配備されなくてもよいし、他の車両Mが配備されてもよい。施工現場Gに配備される運搬車両の数は、作業機械の数より多い。
切土場G1に配備された油圧ショベルM1は、切土場G1において土砂を掘削し、ダンプトラックM3に土砂を積み込む。
図2は、油圧ショベルによる積み込み作業の動作を表すフローチャートである。
油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3が到着する前に、予めダンプトラックM3の停車位置の近傍に掘削した土砂を集めておく(ステップS01)。また、油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3が到着する前に、油圧ショベルM1に土砂を一杯すくい上げさせておく(ステップS02)。なお、作業時間に余裕がない場合には、ステップS01、S02の作業が省略され得る。ダンプトラックM3は、切土場G1の所定の積込エリアに到着すると、油圧ショベルM1の近傍に停車する(ステップS03)。次に、油圧ショベルM1のオペレータは、すくい上げた土砂をダンプトラックM3のベッセルに投下させる(ステップS04)。油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3に積み込まれた土砂の量がダンプトラックM3の積載可能容量未満であるか否かを推定する(ステップS05)。油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3に積み込まれた土砂の量がダンプトラックM3の積載可能容量未満であると判断すると(ステップS05:YES)、油圧ショベルM1の上部旋回体を集められた土砂または掘削すべき土砂の方向へ旋回させる(ステップS06)。油圧ショベルM1のオペレータは、集めておいた土砂または掘削した土砂を油圧ショベルM1にすくい上げさせる(ステップS07)。次に、油圧ショベルM1のオペレータは、油圧ショベルM1の上部旋回体をダンプトラックM3の方向へ旋回させ(ステップS08)、ステップS4に処理を戻し、土砂を投下させる。これを繰り返し実行することで、油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3の積載可能容量まで土砂を積み込むことができる。油圧ショベルM1のオペレータは、ダンプトラックM3に積み込まれた土砂の量がダンプトラックM3の積載可能容量に達したと判断すると(ステップS05:NO)、油圧ショベルM1による積み込み作業を終了する。
また切土場G1および盛土場G2において、ダンプトラックM3を停車位置に停車させる場合、ダンプトラックM3のオペレータは、ダンプトラックM3を転回させ、後退走行させることで、停車位置に停車させる。
また、盛土場G2に配備された油圧ショベルM1は、盛土場G2において法面の成形をしてもよい。
図3は、ブルドーザによる敷き均し作業の動作を表すフローチャートである。
ブルドーザM2のオペレータは、ダンプトラックM3により敷き均すべきエリアに土砂が撒かれると、ブルドーザM2のブレードを任意の高さまで下ろす(ステップS11)。このブレードの高さによって、敷き均される土砂の高さが決定される。次に、ブルドーザM2のオペレータは、敷き均しエリア内でブルドーザM2を前進させることで、土砂を均す(ステップS12)。ブルドーザM2を1回前進させることで、一定距離(例えば約10メートル)前方まで土砂を敷き均すことができる。一定距離前進すると、ブルドーザM2のオペレータは、ブルドーザM2を後退させる(ステップS13)。ブルドーザM2のオペレータは、敷き均しエリア全体をブルドーザM2で敷き均したか否かを判断する(ステップS14)。敷き均されていない箇所が残っている場合(ステップS14:NO)、ブルドーザM2のオペレータは、敷き均されていない箇所を含み、かつ既に敷き均された箇所と一部重複する位置にブレードが合うように移動する(ステップS15)。例えば、ブルドーザM2のオペレータは、ステップS13の後退時にブルドーザM2を斜め後方へ後退させる。そして、ステップS12に処理を戻し、敷き均しエリア全体を敷き均すまで前進と後退を繰り返す。ブルドーザM2のオペレータは、敷き均しエリア全体を敷き均したと判断した場合(ステップS14:YES)、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達したか否かを判断する(ステップS16)。敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達していないと判断した場合(ステップS16:NO)、ステップS12に処理を戻し、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達するまで前進と後退を繰り返す。他方、ブルドーザM2のオペレータは、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達したと判断した場合(ステップS16:YES)、ブルドーザM2による敷き均し作業を終了する。
また、盛土場G2に配備されたブルドーザM2は、地盤を締め固めてもよい。ブルドーザM2のオペレータは、ブルドーザM2のブレードを上げてブルドーザM2を走行させることで、ブルドーザM2の履帯により地盤を締め固めさせることができる。ブルドーザM2における締固め時の走行速度は、敷き均し時の走行速度より速い。
図4は、第1の実施形態に係る施工現場管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
施工現場管理装置10は、施工現場Gにおける各車両Mの時刻ごとの状態を特定し、タイムチャートとして出力する。
またプロセッサ100は、プログラムの実行により、メインメモリ200に、時系列記憶部201の記憶領域を確保する。
油圧ショベルM1の作業の種別としては、掘削作業、積込作業、盛土作業、撒き出し作業、法面成形作業などが挙げられる。掘削作業は、施工現場Gの土砂を掘削する作業である。積込作業は、掘削した土砂をダンプトラックM3に積み込む作業である。盛土作業は、ダンプトラックM3によって排土された土砂を施工現場Gに盛り固める作業である。撒き出し作業は、ダンプトラックM3によって排土された土砂を施工現場Gに撒き広げる作業である。法面成形作業は、施工現場Gにおける法面領域を設計地形データどおりに掘削・成形するための成形作業である。
ブルドーザM2の作業の種別としては、掘削運搬作業、敷き均し作業、締固め作業が挙げられる。掘削運搬作業は、施工現場Gの土砂をブレードにより掘削して運搬する作業である。敷き均し作業は、ダンプトラックM3によって排土された土砂を所定の高さに敷き均す作業である。締固め作業は、施工現場Gの土砂を履帯により締固める成形作業である。
ダンプトラックM3の作業の種別としては、空荷走行、積載走行、積込作業、排土作業が挙げられる。空荷走行は、ベッセルに土砂がない状態で走行する作業である。積載走行は、ベッセルに土砂がある状態で走行する作業である。積込作業は、油圧ショベルM1によってベッセルに土砂が積載される間待機する作業である。排土作業は、ベッセルに積載された土砂を下ろす作業である。
また、作業状態特定部104は、ブルドーザM2の走行状態が前進であるか後退であるかを特定する。また、作業状態特定部104は、ダンプトラックM3の走行状態として切土場G1または盛土場G2の内部にいるか否か、および転回中または後退中であるか否かを特定する。走行状態は作業状態の一例である。
次に、第1の実施形態に係る施工現場管理装置10の動作について説明する。図6は、第1の実施形態に係るタイムチャートの出力方法を示すフローチャートである。
施工現場管理装置10は、タイムチャートの対象となる期間の間、各車両Mから定期的に位置データおよび方位データを収集し、時系列データを生成しておく。
施工現場管理装置10は、パラメータ特定処理が開始されていない場合(ステップS104:NO)、パラメータ特定処理が開始されるまでステップS101からステップS103の処理を繰り返し実行することで、時系列記憶部201に位置データおよび方位データの時系列が形成される。
図7は、第1の実施形態における切土場に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。図8は、油圧ショベルの方位データの時系列の例を表す図である。
作業状態特定部104は、切土場G1に配備された油圧ショベルM1について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックM3と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルM1およびダンプトラックM3が停止している時間帯を特定する(ステップS107A1)。なお、車両Mが「停止している」とは、車両Mが走行していない作業状態をいう。つまり、車両Mが走行せずに、掘削、旋回、ブームの上げ下ろしなどの作業をしている状態も、車両Mが「停止している」という。一方、車両Mが走行せず、かつ他の作業もされていない作業状態を、車両Mが「停車している」という。次に、作業状態特定部104は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルM1が反復的に旋回している時間帯について、油圧ショベルM1の作業状態(作業の種別)が積込作業状態であると特定する(ステップS107A2)。作業状態特定部104は、例えば、特定された時間帯において、油圧ショベルM1の方位が所定角度(例えば、10度)以上の角度で連続して同じ方向に変化する旋回が左右方向に反復的に所定回数以上繰り返される場合に、反復的に旋回していると判定することができる。これは、図2に示すステップS04からステップS08までのサイクル動作が、図8に示すように、油圧ショベルM1の反復的な方位の変化として現れるためである。図8において、網掛け部は、油圧ショベルM1とダンプトラックM3との距離が所定距離以内である時間帯を表す。作業状態特定部104は、図8に示すように、油圧ショベルM1とダンプトラックM3との距離が所定距離以内であり、かつ反復的な旋回がなされている時間帯における、油圧ショベルM1の作業状態を、積込作業状態と判定する。
次に、作業状態特定部104は、油圧ショベルM1の作業状態が特定されていない時間帯について、油圧ショベルM1の作業状態が停車状態であると特定する(ステップS107A4)。
図9は、第1の実施形態における盛土場G2に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部104は、盛土場G2に配備された油圧ショベルM1について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックM3と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルM1およびダンプトラックM3が停止している時刻を特定する(ステップS107B1)。次に、作業状態特定部104は、特定した時刻を起点として、少なくとも油圧ショベルM1が停止している時刻を特定する(ステップS107B2)。起点時以降にダンプトラックM3の位置データを用いないのは、ダンプトラックM3がベッセルの土砂を排土し終えると、油圧ショベルM1の作業状態によらず切土場G1へ移動するためである。次に、作業状態特定部104は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルM1が反復的に旋回している時間帯について、油圧ショベルM1の作業状態(作業の種別)が撒き出し作業であると特定する(ステップS107B3)。
図10は、第1の実施形態における法面ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。法面ショベルとは、法面を成形する作業を担う油圧ショベルM1のことを言う。
作業状態特定部104は、法面ショベルについて、位置データの時系列と設計地形取得部105が取得した設計地形データとに基づいて、法面ショベルが設計地形データの法面エリアの所定距離以内に位置する時間帯を特定する(ステップS107C1)。作業状態特定部104は、特定した時間帯のうち、法面ショベルが法面の伸びる方向に沿って移動している、または法面ショベルの方位が旋回している時間帯について、法面ショベルの作業状態(作業の種別)が法面成形作業であると特定する(ステップS107C2)。法面成形作業とは、法面ショベルが施工現場における法面領域を設計地形データどおりに掘削・成形するための作業である。
図11は、第1の実施形態におけるブルドーザの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部104は、ブルドーザM2について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ブルドーザM2が反復的に前進と後退とを繰り返し、かつ前進時の速度が所定速度(例えば、5キロメートル毎時)以下である時間帯を特定する(ステップS107D1)。次に、作業状態特定部104は、位置データの時系列に基づいてブルドーザM2が切土場G1に配備されているか盛土場G2に配備されているかを判定する(ステップS107D2)。ブルドーザM2が切土場G1に配備されている場合(ステップS107D2:切土場)、作業状態特定部104は、特定された時間帯について、ブルドーザM2の作業状態(作業の種別)が掘削運搬作業であると特定する(ステップS107D3)。他方、ブルドーザM2が盛土場G2に配備されている場合(ステップS107D2:盛土場)、作業状態特定部104は、特定された時間帯について、ブルドーザM2の作業状態(作業の種別)が敷き均し作業であると特定する(ステップS107D4)。
次に、作業状態特定部104は、ブルドーザM2の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ブルドーザM2の走行速度が所定値以上である時間帯について、ブルドーザM2の作業状態が走行状態であると特定する(ステップS107D6)。
次に、作業状態特定部104は、ブルドーザM2の作業状態が特定されていない時間帯について、ブルドーザM2の作業状態が停車状態であると特定する(ステップS107D7)。
第1の実施形態に係る作業状態特定部104は、ブルドーザM2による反復走行距離に基づいて作業の種別が締固め作業であるか否かを判定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、作業状態特定部104は、ブルドーザM2による反復走行距離と走行速度の両方または一方に基づいて作業の種別が締固め作業であるか否かを判定してもよい。
なお、一般的に、掘削運搬作業および敷き均し作業における走行速度は締固め作業における走行速度より遅い。また、一般的に、掘削運搬作業および敷き均し作業における走行距離は締固め作業における走行距離より長い。
図12は、第1の実施形態におけるダンプトラックの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部104は、切土場G1に配備された油圧ショベルM1について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックM3と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルM1およびダンプトラックM3が停止している時間帯を特定する(ステップS107E1)。次に、作業状態特定部104は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルM1が反復的に旋回している時間帯について、当該油圧ショベルM1と所定距離以内に位置するダンプトラックM3の作業状態(作業の種別)が積込作業状態であると特定する(ステップS107E2)。
次に、作業状態特定部104は、ダンプトラックM3の作業状態が特定されていない時間帯について、ダンプトラックM3の作業状態が停車状態であると特定する(ステップS107E9)。
上記のステップS107の処理により作業状態特定部104が各車両Mの各時間における状態を特定すると、タイムチャート生成部106は、図13に示すように、横軸を時間軸とし、縦軸にフリートを構成する車両Mを並べたタイムチャート画面を生成する。なお、タイムチャート画面の縦軸に並ぶ車両Mは、同じ種類の異なる個体を含み、例えば車両Mの識別番号を表示することによって個体が特定されてよい。図13に示すタイムチャート画面は、例えば切土場G1に配備される1台の油圧ショベルM1、およびその油圧ショベルM1によって土砂が積み込まれ切土場G1と盛土場G2との間で土砂を運搬する8台のダンプトラックM3の時間別の状態を表すタイムチャートを、時間軸を共通にして同一画面上に表示させた画面である。すなわち、この施工現場Gでは、1台の油圧ショベルM1と8台のダンプトラックM3とがフリートを構成する。なお、「同一画面」は、出力装置がプリンタである場合における同一紙面を含む。
このように、第1の実施形態によれば、施工現場管理装置10は、車両Mの時刻ごとの状態を特定し、特定された時刻ごとの状態を表示するタイムチャートを出力装置600の同一画面上に出力する。これにより、施工現場Gの管理者は、運搬車両および作業機械を含むフリートの作業状態を画面を切り替えることなく容易に把握することができる。施工現場Gの管理者は、出力されたタイムチャートを視認することにより、フリートの全体的な効率を認識することができる。例えば、図13に示す例では、切土場G1の油圧ショベルM1が停車している時間が多く見受けられることから、管理者は、この時間に積込作業を行うことができるようにダンプトラックM3を増やすことや、この時間に油圧ショベルM1に法面成形作業などの作業を行わせることなどを検討することができる。
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態に係る施工現場管理装置10は、ダンプトラックM3の状態について、積込作業後かつ排土作業前の走行である場合に積載走行と判定し、排土作業後かつ積込作業前の走行である場合に空車走行と判定する。これに対し、第2の実施形態では、ダンプトラックM3の位置情報に基づいてダンプトラックM3の状態を特定する。
作業状態特定部104は、切土場G1に配備された油圧ショベルM1について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックM3と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルM1およびダンプトラックM3が停止している時間帯を特定する(ステップS107F1)。次に、作業状態特定部104は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルM1が反復的に旋回している時間帯について、当該油圧ショベルM1と所定距離以内に位置するダンプトラックM3の作業状態(作業の種別)が積込作業状態であると特定する(ステップS107F2)。
作業状態特定部104は、ダンプトラックM3の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックM3が転回エリアに位置する時間帯について、ダンプトラックM3の作業状態を転回走行と特定する(ステップS107F6)。また作業状態特定部104は、ダンプトラックM3の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックM3が後退エリアに位置する時間帯について、ダンプトラックM3の作業状態を後退走行と特定する(ステップS107F7)。
また、作業状態特定部104は、盛土場G2の外に出た時刻から切土場G1内に入る時刻までの時間帯を特定する(ステップS107F12)。作業状態特定部104は、ステップS107F12により特定された時間帯のうち、ダンプトラックM3の作業状態がまだ特定されていない時間帯について、ダンプトラックM3の作業状態が場外空荷走行であると特定する(ステップS107F13)。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、図13に示すタイムチャートは、油圧ショベルM1およびダンプトラックM3の状態を表すものである。すなわち、油圧ショベルM1は作業機械の一例であり、ダンプトラックM3は運搬車両の一例である。他方、他の実施形態に係る施工現場管理装置10が生成するタイムチャートは、油圧ショベルM1とダンプトラックM3との関係を示すものに限られない。例えば、他の実施形態において、盛土場G2にブルドーザM2が配備され、ダンプトラックM3が切土場G1から盛土場G2へ土砂を運搬する場合、施工現場管理装置10は、ブルドーザM2とダンプトラックM3との関係を示すタイムチャートを生成してもよい。この場合、ブルドーザM2は作業機械の一例であり、ダンプトラックM3は運搬車両の一例である。また例えば、他の実施形態において、盛土場G2に油圧ショベルM1とブルドーザM2が配備され、ブルドーザM2が油圧ショベルM1によって掘削された土砂を盛土場G2内で運搬する場合、施工現場管理装置10は、油圧ショベルM1とブルドーザM2との関係を示すタイムチャートを生成してもよい。この場合、油圧ショベルM1は作業機械の一例であり、ブルドーザM2は運搬車両の一例である。
Claims (5)
- 施工現場で稼働する、1台以上の運搬車両と当該運搬車両に積込作業を行う作業機械の組み合わせからなる一のフリートを構成する作業機械および運搬車両それぞれの対象期間における時刻別の作業状態を、前記対象期間の終了後に特定する作業状態特定部と、
前記特定した作業状態に基づいて、前記作業機械の時刻別の作業状態を表すタイムチャートと前記運搬車両の時刻別の作業状態を表すタイムチャートとを前記対象期間の終了後に生成するタイムチャート生成部と、
前記作業機械の時刻別の作業状態を表すタイムチャートと前記運搬車両の時刻別の作業状態を表すタイムチャートとを、それぞれ時間軸を共通にして前記対象期間の終了後に同一画面上に出力する出力制御部と、
を備える施工現場管理装置。 - 前記作業状態特定部は、前記作業機械および前記運搬車両の時刻ごとの位置データまたは方位データに基づいて前記作業状態を特定する
請求項1に記載の施工現場管理装置。 - 前記作業状態特定部は、前記運搬車両の時刻ごとの位置データと、切土場または盛土場の位置関係とに基づいて、前記作業状態を特定する
請求項1または2に記載の施工現場管理装置。 - 前記作業状態特定部は、前記運搬車両の位置と前記作業機械の位置との関係に基づいて、前記作業状態を特定する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の施工現場管理装置。 - 施工現場管理装置が、施工現場で稼働する、1台以上の運搬車両と当該運搬車両に積込作業を行う作業機械の組み合わせからなる一のフリートを構成する作業機械および運搬車両それぞれの対象期間における時刻別の作業状態を、前記対象期間の終了後に特定することと、
前記施工現場管理装置が、前記特定した作業状態に基づいて、前記作業機械の時刻別の作業状態を表すタイムチャートと前記運搬車両の時刻別の作業状態を表すタイムチャートとを前記対象期間の終了後に生成することと、
前記施工現場管理装置が、前記作業機械の時刻別の作業状態を表すタイムチャートと前記運搬車両の時刻別の作業状態を表すタイムチャートとを、それぞれ時間軸を共通にして前記対象期間の終了後に同一画面上に出力することと
を有する施工現場の管理方法。
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