JPH05290102A

JPH05290102A - 運行シミュレーション

Info

Publication number: JPH05290102A
Application number: JP12010792A
Authority: JP
Inventors: Jiro Yamazaki; 治郎山▲崎▼; Tadahiro Sakai; 忠浩坂井; Shingo Inoue; 真悟井上; Takeji Hayashi; 竹治林
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-11-05
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2888695B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】１または複数の走行路を１または複数の走行
体が走行する場合の作業量およびまたは作業時間の運行
シミュレーションを提供する。【構成】積込機１１が待機している１／複数の積込場
１２と、ホッパ２２が設けられた１／複数のまき出し場
２１にそれぞれノードが設定され、また積込場１２とま
き出し場２１間の走路中に運搬機４の走行または作業条
件の異なるポイントに複数のノードが設定される。ノー
ドを連結し、運搬機の走行距離や勾配、制限速度等のデ
ータが属性として記憶される。入力された運搬機４の機
種データをもとに牽引力曲線からサイクルタイムが求め
られ、ノードの通過時間と、待ちと判定された場合のノ
ードでの待ち時間が算出されて、一定時間または一定区
間における運搬機４の作業量と運行時間を算出すること
ができる。これをもとに運行効率を算出し、作業現場の
最適機械編成を選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１または複数の走路
を１または複数の走行体が走行する場合の作業量および
または作業時間をシミュレートする運行シミュレーショ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、現場に最適な走行体の機種を選択
するに際して、これをシミュレートする方法として、建
設機械の分野では単一の運行コース上を一機種の走行体
を用いてシミュレーションする方法が知られている。し
かし、採石業や重土木業等の現場において、複数のコー
ス上に機種の異なる複数の運搬機が稼働しているのが現
状であり、このような状態での作業量または運搬機の運
行のシミュレーションを行なうことが必要とされるに至
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記事情に
鑑みて創案されたもので、その主たる課題は、１または
複数の走路を１または複数の走行体が走行する場合の作
業量およびまたは作業時間をシミュレートする運行シミ
ュレーションを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明では、１または複数の走路を１または複数
の走行体が走行する場合の作業量およびまたは作業時間
をシミュレートする作業評価シミュレーションであっ
て、(a).予め想定した走路上で、走行体の動きまたは作
業が変化する複数の挙動変化ポイントをノードとして設
定すると共に、該ノードを記憶する、(b).該ノード中
で、走行する走行体が衝突する可能性のある走路のノー
ドに待ち（一時停止）要判定を属性として記憶する、
(b).前記記憶された全てのノード間を連結するアークを
設定する、(c).各アーク毎に、走行距離と、勾配、回転
抵抗または制限速度等の走行体の挙動を変化させる要素
データを属性として記憶する、(d).走行体の機種、台
数、性能等を入力する、(e).上記入力された走行体の性
能からノード間または走路全体の走行時間を算出する、
(f).この走行時間を基に、各ノードの通過時間および待
ち発生と判定された場合の待ち時間を算出してシミュレ
ーションを行ない作業量およびまたは運行時間を算出す
る、という技術的手段を講じている。

【０００５】

【作用】走行コースはノードとアークによって構成され
る。各アークには属性として走行距離と、勾配、回転抵
抗、制限速度等の走行体の挙動を変化させる要素データ
が記憶される。そこで、入力された走行体の性能からノ
ード間または走路全体の走行時間を算出し、この走行時
間をもとに、各走行体についてそれぞれ各ノードの通過
時間と動きの変化を記録する。この際に、並行して稼働
する走行体相互が衝突しないように、ノードでの待ち
（一時停止）判定を行ない、各ノードの通過時間および
または作業量をシミュレートする。

【０００６】

【実施例】以下に、この発明を採石場、大型土木現場に
おける運搬作業シミュレーションに適用した好適実施例
について図面を参照しつつ説明する。はじめに、図１に
示すような採石場や大型土木現場において、予め走路
と、設備状況を確認し、走路においてダンプトラック
（オフハイウエイトラック）等の運搬機４の動きが変化
する挙動変化ポイントを想定する。本実施例の場合に
は、積込機１１が待機している１または複数個所（図示
例では２個所）の積込場１２と、ホッパ２２が設けられ
た１または複数個所（図示例では２個所）のまき出し場
２１との間に運搬コース１が設定された場合を例にして
説明する。

【０００７】この運搬コース１は、積込場１２とまき出
し場２１とにそれぞれつながる走路が中途個所で一車線
の走路と接続されており、運搬機４がいずれの積込場１
２またはまき出し場２１にも行けるように運搬コースの
設定が行える路線となっている。そこで、まず、積込機
１１の位置を起点Ｐ１とし、ホッパ２２の位置を折返し
点Ｐ２とし、積込場１２、まき出し場２１にそれぞれ設
備用のノード２’を設定する。また積込場１２とまき出
し場２１との間の走路には、運搬機４の動きが変化する
挙動変化ポイント毎に走路用のノード２を複数設定す
る。これらはキーボードその他の入力手段によって図示
しないシミュレーション演算手段を有するコンピュータ
に入力され、図２に示すようにディスプレーに表示され
る（図２参照）。

【０００８】上記ノード２、２’は、起点Ｐ１と折返し
点Ｐ２との間に適宜離反した間隔で平面状に表示され
る。そして、次に、各積込場１２に対する積込機１１の
機種、台数を入力する。また各まき出し場２１に対する
ホッパ２２及び破砕機の台数、ホッパ２２の容量、クラ
ッシャー能力を入力する。次に、走路、設備状況に合わ
せて上記表示されたノード２を連結し、図２に示すよう
にアーク３を設定する。これにより、運搬コースをノー
ドとアークを用いて構成することができる。このように
設定された各々のアーク３において、走路の走行距離、
勾配、回転抵抗、制限速度をその属性として入力する。

【０００９】次に、複数の運搬機４が走行する場合に、
運搬機４の待ちが発生する可能性（換言すればそのまま
進行すれば衝突する可能性）があるノード２を判定し
て、そのノード２の属性として待ち要判定データを入力
する。一車線走路区間（対面通行不可区間）について
も、その合流点、分岐点のノード２”、２”について同
様に待ち要判定データ入力する。これにより、走路・設
備条件の入力が完了する。これらの走路・設備条件に関
するデータはデータファイルとして記憶される。

【００１０】次に、使用する運搬機４の機種を設定し、
設定した機種ごとの台数と、設定した機種のスペック
（空車重量、積載重量、エンジン出力係数）を入力す
る。そして、各運搬コースに上記設定した運搬機４を割
り付け、これを入力する。これらの運搬機４に関する運
搬条件データはデータファイルとして記憶される。次
に、各々の運搬コースにおいて、運搬機４と積込機１１
の組合せ、および運搬機４とホッパ２２の組合せによる
積込時間およびダンピング時間を入力する。これらの積
込時間、運搬機４に関するデータもデータファイルとし
て記憶される。

【００１１】このようにしてデータ入力が終了し、各入
力データがデータファイルとして記憶されると、次に演
算が行なわれる。まず、上記データファイルのデータが
呼び込まれ、ビークルシミュレーションでサイクルタイ
ムが算出される。ここでビークルシミュレーションは次
の構成からなっている。運搬機４の当該機種の牽引力曲
線から牽引力Ｆ２を求める。また、回転抵抗と勾配抵抗
の合計抵抗の換算値Ｆ１を求める。そしてＦ２−Ｆ１
と、車輌重量Ｍとから加速度Ａを求める。Ａ＝（Ｆ２−Ｆ１）／Ｍ

【００１２】この際に、車輌に対する力やエネルギーを
正確に評価するには質量に比例する力に加えて、回転加
速度を与える力を考慮しなければならないので、積載重
量をもとに決められる係数（マスコレクションファクタ
ー）を用いて、回転に等価な質量を求め車輌重量を補正
してある。この加速度Ａから速度を求める。そして、新
しい速度をもとに加速度を再計算する。

【００１３】以上のプロセスが一定な最高速度（例えば
各アークに設定された制限速度）に安定するか、所定の
区間（あるいは運搬コース）が終了するまで繰り返し演
算される。このようにして、その区間（あるいは運搬コ
ース）におけるサイクルタイムが算出される。また得ら
れたサイクルタイムはサイクルタイムデータのデータフ
ァイルとして記憶される。

【００１４】次に、実験値や経験値等を基にした標準偏
差データを入力してサイクルタイムを補正する。そして
フリートシミュレーションを行い、運搬機４が各ノード
を通過する毎にその時のクロックタイムをデータファイ
ルとして記憶する。また、運搬機４の出発位置（はじめ
は全てどちらかの積込場１２に設定）をヒストリーデー
タとして記憶する。

【００１５】次に、フリートシミュレーションの一例を
図３〜図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。
ここでは、設定された全ての運搬機４を対象にして、そ
れぞれ以下の手順が実行される。まず、全ての運搬機４
のサイクルタイムのデータを呼び込む（ステップ３
１）。そして１番早く挙動（ＥＶＥＮＴ）が起こる（ノ
ードにくる）運搬機４を探す（ステップ３２）。

【００１６】そして挙動が起こるクロックタイムを進め
る（ステップ３３）。実行した挙動をヒストリーデータ
として記憶する（ステップ３４）。次に起こる挙動（次
のノードまで）のスケジュールタイムと、起こした挙動
の最終チェック位置を更新する（ステップ３５）。次の
挙動（ノード）を探す（ステップ３６）。次の挙動から
アークの属性を呼び出し各運搬機４の行動パターンを決
める（ステップ３７）。

【００１７】この行動パターンは３つに分類される。挙
動が積込場１２で起こる場合にはケース１に進む（ステ
ップ３８）。そして積込場１２で空いている積込機１１
があるか否か判定する（ステップ３９）。空いている積
込機１１がある場合には、積込時間を前記データファイ
ルから読み込む（ステップ４４）。空いている積込機１
１がない場合には、運搬機４を待ち行列に加える（ステ
ップ４０）。

【００１８】そして、待ち行列の要素を１つ増やしてか
ら（ステップ４１）、待ち時間を計算する（ステップ４
２）。得られた待ち時間から次のスケジュールタイムを
計算し（ステップ４３）、前記ステップ４４へ進み積込
時間を呼び込む。そして、次のスケジュールタイムを求
める（ステップ４５）。次に、運搬機４が積込場１２か
ら出て行く時間をスケジュールタイムに設定する（ステ
ップ４６）。

【００１９】次に、シミュレーションを終了させるか否
かの判定を行ない（ステップ４７）、終了でない場合に
は、ステップ３１に戻る。前記ステップ３７から、次の
挙動がまき出し場２１で起こる場合はケース２に進む
（ステップ４８）。そして、空いているホッパ２２があ
るか否かが判定される（ステップ４９）。空いているホ
ッパ２２がある場合には、ダンピング時間を前記データ
ファイルから呼び込む（ステップ５４）。

【００２０】空いているホッパ２２がない場合には、運
搬機４を待ち行列に加える（ステップ５０）。そして、
待ち行列の要素を１つ増やしてから（ステップ５１）、
待ち時間を計算する（ステップ５２）。得られた待ち時
間から次のスケジュールタイムを計算し（ステップ５
３）、前記ステップ５４へ進みダンピング時間を呼び込
む。そして、次のスケジュールタイムを求める（ステッ
プ５５）。

【００２１】次に、運搬機４がまき出し場２１から出て
行く時間をスケジュールタイムに設定する（ステップ５
６）。次に、シミュレーションを終了させるか否かの判
定を行ない（ステップ５７）、終了でない場合には、ス
テップ３１に戻る。前記ステップ３７から、次の挙動が
走路上で起こる場合はケース３に進む（ステップ５
８）。そして、次に進むノード２に別の運搬機４が止ま
っているか否か判定する（ステップ５９）。

【００２２】止まっていない場合には、次に対向して走
行してくる運搬機４があるか否か判定する（ステップ６
０）。対向車が無い場合には、当該運搬機４の前を先行
する運搬機４が走行しているか否か判定する（ステップ
６１）。先行する運搬機４が無い場合には次に進むノー
ドが積込場１２か否か判定し（ステップ６２）、積込場
１２の場合はケース１のルーチン（ステップ３８）へ飛
ぶ。また、次に進むノードがまき出し場２１か否か判定
し（ステップ６３）、まき出し場２１の場合はケース２
のルーチン（ステップ４８）へ飛ぶ。これらのいずれで
もない場合にはケース３のルーチン（ステップ５８）へ
戻る。

【００２３】次に、前記ステップ６１で、先行する運搬
機４がある場合に、当該運搬機４が先行する運搬機４に
追いつくか否か判定し（ステップ６４）、追いつかない
場合にはステップ６２へ進む。追いつく場合には、次の
ノードに前の運搬機４より所定時間（例えば１秒）遅ら
せて到着させ、そのノードで待ち（一時停止）とする
（ステップ６５）。そして待ち時間を計算する（ステッ
プ６６）。得られた待ち時間から次のスケジュールタイ
ムを求める（ステップ６７）。

【００２４】次いでシミュレーションを終了させるか否
か判定し（ステップ６８）続行する場合にはステップ３
１に戻る。次ぎに、前記ステップ６０で対向する運搬機
４がある場合には、同一のアーク上を走行するか否か判
定する（ステップ６９）。同一のアーク上を走行する場
合には対面通行ができるか否か（一車線かどうか）を判
定する（ステップ７０）。一車線の場合には、対向する
運搬機４が荷積状態か否か判定する（ステップ７１）。

【００２５】そして、前記各ステップ６９でＮＯ、ステ
ップ７０でＹＥＳ、ステップ７１でＮＯの場合には、次
ぎに進むノードが積込場１２か否か（ステップ７２）、
まき出し場２１か否か（ステップ７３）を判定する。そ
して積込場１２の場合はケース１のルーチン（ステップ
３８）へ飛び、まき出し場２１の場合はケース２のルー
チン（ステップ４８）に飛ぶ。いずれでもない（走路上
の）場合はケース３のルーチン（ステップ５８）へ戻
る。

【００２６】またステップ７１で、対向する運搬機４が
荷積状態の場合は、手前のノードで待つ（ステップ７
４）。そして、運搬機４を待ち行列に加える（ステップ
７５）。更に、待ち行列の要素を１つ増やしてから（ス
テップ７６）、待ち時間を計算する（ステップ７７）。
得られた待ち時間から次のスケジュールタイムを計算す
る（ステップ７８）。次に、シミュレーションを終了さ
せるか否かの判定を行ない（ステップ７９）、終了でな
い場合には、ステップ３１に戻る。

【００２７】次ぎに前記ステップ５９で次に進むノード
２に別の運搬機４が止まっている場合には、次ぎに進む
ノードで止まる（ステップ８０）。そして、運搬機４を
待ち行列に加える（ステップ８１）。更に、待ち行列の
要素を１つ増やしてから（ステップ８２）、待ち時間を
計算する（ステップ８３）。得られた待ち時間から次の
スケジュールタイムを計算する（ステップ８４）。次
に、シミュレーションを終了させるか否かの判定を行な
い（ステップ８５）、終了でない場合には、ステップ３
１に戻る。

【００２８】ここで、前記の手順の運搬機４の運行順を
要約すると、対向する運搬機４が先に存在する場合には
待ち（一時停止し）、また先行する運搬機４がある場合
には追越しを行なわない。また、運搬機４が積込場１２
で積込中の場合には、次の運搬機４は待つ。枝分かれし
た走路が合流する場合は合流側が優先する。同一条件で
対向する場合は、荷積の運搬機４を空荷の運搬機４より
優先する。また、いずれも同じ条件の場合には運搬機４
の車輌ナンバー順とする。

【００２９】次に、上記各ケースのそれぞれの場合に、
シミュレーションを終了する場合には、それぞれの結果
をデータファイルに落し（ステップ８６）、その運行結
果を外部表示して終了する（ステップ８７）。この結果
の表示例としては図１１に示すように運搬機４の機種番
号と、挙動（ＥＶＥＮＴ）と、時間のそれぞれの数値が
時系列に表示される。また適宜方式のダイヤグラムを用
いて表現してもよい。更に、これらのデータを用いて、
運行分析結果を出力することもできる。この場合は、作業量（各運搬機、各運搬コース、全
体）待ちの発生回数（各運搬機、各運搬コース、全体）待ちの発生率 (1).全稼働時間に対する待ち発生個所毎の待ち時間の割
合 (2).全稼働時間に対する各運搬コース毎の累計待ち時間
の割合運搬効率 (1).全稼働時間に対し、各運搬機が実際に稼働している
時間の割合 (2).稼働時間に対する作業量の割合（各運搬機、各運搬
コース、全体）以上のデータを算出し、数値として、あるいは適宜ダイ
ヤグラムとして表示することができる。

【００３０】これらの得られた結果をもとに、採石場や
大型土木業現場における、作業量計算、最適機械編成の
設定を決定することができ、現場改善提案等にも役立た
せうる。上記実施例では、設備条件として積込機とホッ
パを設けた場合を例示したが、その他の設備を用いる場
合も同様にその処理能力データを入力してシミュレーシ
ョンを行なうことができる。また、この発明では、設備
を設けず、走路を走行体が走行して運搬を行なうだけの
場合でも同様にシミュレーションを行なうことができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上この発明によれば、複数の走行体が
複数の走路を運行する場合であっても、その作業量およ
びまたは走行体の運行をシミュレートするので、作業量
と共に、現場における最適な機械の選択を行なうための
支援を行なうことができる。また、走行体の待ち時間を
加えることができるので、より一層正確なシミュレーシ
ョンを行なうことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】現場の走路、設備条件を示す概略図である。

【図２】ノードとアークを示す説明図である。

【図３〜図１０】運搬コースの運行手順を示すフローチ
ャートである。

【図１１】運行結果を示す出力例である。

【符号の説明】

１・・・運搬コース２・・・ノード３・・・アーク４・・・運搬機１０・・・コンピュータ１１・・・積込機１２・・・積込場２１・・・まき出し場２２・・・ホッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林竹治東京都港区北青山一丁目２番３号新キャタピラー三菱株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１または複数の走路を１または複数の走
行体が走行する場合の作業量およびまたは作業時間をシ
ミュレートする作業評価シミュレーションであって、予め想定した走路上で、走行体の動きまたは作業が変化
する複数の挙動変化ポイントをノードとして設定すると
共に、該ノードを記憶し、該ノード中で、走行する走行体相互が衝突する可能性の
ある走路のノードに待ち（一時停止）判定を行なうこと
を属性として記憶し、前記設定された全てのノード間を連結するアークを設定
し、各アーク毎に、走行距離と、勾配、回転抵抗または制限
速度等の走行体の挙動を変化させる要素データを属性と
して記憶し、走行体の機種、台数、性能等を入力し、上記入力された走行体の性能からノード間または走路全
体の走行時間を算出し、この走行時間を基に、各ノードの通過時間および待ち発
生と判定された場合の待ち時間を算出してシミュレーシ
ョンを行ない作業量およびまたは運行時間を算出するこ
とを特徴とする運行シミュレーション。
【請求項２】走路中に走行体に所定の作業が行なわれ
る設備が設けられており、該設備の作業処理能力と作業
時間のデータを入力して、作業量と設備が設けられた個
所に設定したノードの通過時間を算出することを特徴と
した運行シミュレーション。
【請求項３】走路が、積込機が配置された積込場と、
ホッパが設けられたまき出し場とを結ぶ運搬コースから
なり、走行体がダンプトラック等の運搬機からなってお
り、該運搬機と積込機の組合せによる積込時間、運搬機
とホッパの組合せによるダンピング時間とがそれぞれ入
力されて、上記積込場およびまき出し場に設定されたノ
ードの通過時間を算出すると共に、上記積込場とまき出
し場との間の走路に複数のノードを設定して、それぞれ
の通過時間を算出することを特徴とする請求項２に記載
の運行シミュレーション。
【請求項４】運搬機の当該機種の牽引力曲線のデータ
をもとにサイクルタイムを算出し、該サイクルタイムを
もとに各ノードの通過時間を算出することを特徴とす請
求項１に記載の運行シミュレーション。
【請求項５】ノード中から、同一方向に走行して先行
する走行体または対向する方向から走行してくる走行体
と衝突する可能性のあるノードを判定し、該ノードの属
性として待ち（一時停止）の要判定を記録し、該ノード
を通過する走行体に待ちが発生するか否かを判定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の運行シミュレーショ
ン。
【請求項６】ノード中から単一車線となる走路の分岐
位置または合流位置を選択し、該ノードの属性として待
ち（一時停止）の要判定を記録し、該ノードを通過する
走行体に待ちが発生するか否かを判定することを特徴と
する請求項１に記載の運行シミュレーション。