JPS6324635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、コークス炉設備において同一軌条
に載置された複数の移動機械が相互に衝突するの
を防止する方法に関する。 通常コークス炉は、複数炉団連続して直列に配
設されることが多く、この場合、同一軌条に複数
台同種移動機械が載置され、同時に運転されるこ
とがある。なかでも、装炭車や消火車は、消火塔
や石炭塔内の軌条の一部分を通常の操業時でも共
通に使用することがある。 従来の有人運転時には、運転車が他の移動機械
が自己の移動機械の使用部分に侵入していないこ
とを目で確認しながら自己機械を衝突させないよ
う運転していた。又、マイクロ波、レーザー光、
超音波、赤外線等を使用し、運転者に相互の近接
を警告し合う方法等も実施されている。 近年、コークス炉の移動機械は、自動運転装置
の開発により、無人運転が行なわれるようになつ
た。この場合、同種移動機械相互の衝突を防止す
る方法としては、共通使用区間内に相手移動機械
がいないことを確認したのち、当該移動機械を発
進させ、又一方が共通使用区間へ走行を開始した
場合、その移動機械が共通使用区間外に出るまで
他方を待たせる方法や、共通使用区間及びその区
間両側に減速区間を設け、地上側または車上側に
設置した位置検出器によつて移動機械が減速区間
に侵入したことを検出すると共に、該減速区間内
で低速まで減速を行ない、この状態で共通使用区
間内に進入するが、他車が既に共通使用区間内に
進入している場合、直ちに停止させる方法等があ
る。 しかし、前者はコークス炉という悪環境（粉
塵、蒸気、電波障害等）のため位置検出器の精度
が悪く、又正常に動作しなくなるなどの欠点があ
り、後者は他車がすでに共通使用区間内に進入、
若しくは進入しようとしている場合の待時間、又
は減速区間での減速と共通使用区間内の低速走行
のため窯出作業時間の遅延の原因となつていた。
又、地上側に定地点を示す地上固定子を多数設置
する必要があり、水準線及び水平基準線に対し、
上下左右に200mm以上も大きく変動することもあ
る軌条では、定地点を示す地上固定子と車上子の
距離が絶えず変化し、検知精度を維持することが
極めて困難であつた。さらに、既設炉においては
軌条を正常に保つため道床の保全を実施するが、
この場合地上面に設置した地上固定子の破損等に
より誤検知することがあつた。 この発明は、かかる現状に鑑み、コークス炉移
動機械の自動制御運転における同種移動機械相互
の衝突を防止する衝突防止方法を提案するもので
ある。 すなわち、この発明は、コークス炉移動機械の
全作業工程にわたつてデータ伝送をあわせて行な
うことができる１本の撚り合わせ対型誘導無線線
路（撚り合わせのない位相基準対と、互いに異な
るピツチで撚り合わされた複数対線からなる）を
配設し、該撚り合わせ対型誘導無線線路の各対線
に受信される信号の位相を、位相基準対と同相部
を“０”、逆相部を“１”として２進法表示を行
なうことにより、走行炉全長にわたり２のｎ乗番
地として絶対位置を検出し、さらに、最小撚り合
わせ対線からの信号を移相検波して交差点からの
距離を連続検出する絶対番地検出方式による連続
位置検出機構によつて各移動機械の絶対位置を中
央制御装置で連続検出し、移動機械の自転運転を
行なう方法において、 中央制御装置の中央制御部から移動機械に作
業指令を発信するに先立ち、中央制御部は作業
工程プログラムに基いて作業区域内における同
種移動機械との競合の有無を検索し、作業区域
内に競合区間を有する場合は、競合区間の手前
に仮目的地を設定し、この仮目的地に向けて走
行するよう指令し、走行中又は仮目的地到達後
に競合が解除された時点で停止目標位置を仮目
的地から本来の目的地に変更して定位置に停止
せしめること。 移動機械相互間の距離及び相対速度を常時監
視し、移動機械相互間の距離に応じて予め定め
た限界相対速度を上回つて相互の距離が近接し
た場合、非常停止せしめること。 を要旨とする。 この発明におけるコークス炉移動機械とは、コ
ークス炉炭化室に原料石炭を装入するための装炭
車、ラリー車、バギー車、コークスを押出すため
の押出機、押出されるコークスを消火車等へ案内
するコークガイド車、コークスの搬送あるいは消
火を行なうバケツト台車、消火車等で、各移動機
械によつて作業工程は異なるが、すべての移動機
械にこの発明を適用することができる。 次に、この発明の実施例の一部を図面について
説明する。 第１図は消火車と押出機の場合を示すもので、
３炉団のコークス炉の各消火車１及び押出機２の
全作業工程にわたつてデータ伝送をあわせて行な
い得る撚り合せ対型ケーブルIRを配設し、各始
端３を中央制御装置４の各位置検出用発振器５と
各データ送受信部６に接続する。各データ送受信
部６はそれぞれ通信制御部７を介して中央制御部
８に接続する。又、中央制御部８は操作卓９及び
付帯設備制御部１０に接続されている。 前記中央制御装置４は各移動機械の現在位置を
検出するための信号を発振する、例えば周波数発
振器からなる位置検出用発振器５、各移動機械の
位置情報及び操業データを送受信するデータ送受
信部６、各データ送受信部６で取扱う信号の通信
を制御する通信制御部７、窯出作業スケジユール
の入力保存各窯及び付帯設備情報により移動機械
及び付帯設備に対しての作業指令を行なう中央制
御部８、各炉団の窯出作業スケジユールの入力及
び使用移動機械の組合わせ等を入力する操作卓
９、消火塔、コークス、集塵機等の付帯設備と中
央制御部８との間で作業情報を制御する作業設備
制御部１０からなる。 以下、消火車１を主体に説明する。第２図に示
すように、位置検出及びデータ送受信を行なう車
上アンテナ１１が設置され、絶対番地検出方式に
よる連続位置検出機構により消火車１および押出
機２の絶対位置を連続的に検出する位置検出部１
４および中央制御装置４との間で指令の伝達、情
報の交換を行なうデータ送受信部１５に接続す
る。 位置検出部１４とデータ送受信部１５は、通信
制御部１６を介して車上制御部１７に接続する。
この車上制御部１７は、消火車１及び押出機２を
制御するものであり、走行速度検出器１８、減速
定位置制御を行なうためのデイスクブレーキ制御
部１９、電磁ブレーキ、トラツクブレーキ、エア
ー式踏面ブレーキ等からなるバツクアツプ用ブレ
ーキ制御部２０に接続される。 第３図は、中央制御装置４の位置検出用発信器
５のブロツク図であり、第４図は、各撚り合せ対
型ケーブルIR中の各対線に供給される信号を示
したものである。ここで、発振器５は、互いに異
なるピツチで撚り合された各対線Go〜Gnに、順
次Tm.sec長さの番地パルス信号２foを、撚り合
せのない基準対線Ｒには同期用のTm.secの休止
期間をもつた基準パルス信号foを供給する。 第５図は移動する車上に設置する位置検出部１
４のブロツクダイヤグラムである。まず、基準パ
ルス信号foが復調され、タイミング発生器が同期
信号を検出し、各対線Go〜Gn用の番地検出タイ
ミングパルスを発生する。レベル判別器はレベル
形の高位ビツト対の各タイミングパルス時間中に
番地パルス信号２foが検知されるか否かを判別
し、位相判別器は位相形の低位ビツト対の各タイ
ミングパルス時間に番地パルス信号２foの位相が
基準パルス信号foと同相か逆相かを判別する。 前記絶対番地検出方式による連続位置検出機構
は、絶対位置検出装置と連続位置検出装置により
構成される。 第６図は、レベル形絶対番地検出方式の原理を
示したものであり、撚り合せ対型ケーブルIRは、
所定巾だけ開いた部分Ｓと撚り合わされた部分ｔ
とを持つ複数の対線Ho〜Hnからなり、各位置を
絶対番地として表現する。各対線Ho〜Hnに供給
される番地パルス信号は、開いた部分Ｓでは車上
アンテナ１１と結合し２進数の「１」として検出
され、密に撚り合わされた部分ｔでは、車上アン
テナ１１と結合せず、２進数の「０」として検出
される。したがつてｎ本の対線Ho〜Hnによつて
2n番地を実現することができる。 第７図は位相形絶対番地検出方式の原理を示す
もので、撚り合せ対型ケーブルIR中の撚り合せ
のない位相基準対Ｒ、互いに異なるピツチで撚り
合わされた各対線Go〜Gnに対し、位相基準対線
Ｒには基準パルス信号foが、撚り合わされた各対
線Go〜Gnには番地パルス信号２foが供給され、
車上アンテナ１１で受信される。その信号は、位
相が位相基準対線Ｒと同相の部分が２進数の
「０」、逆相の部分が２進数の「１」を表現してお
り、各番地がグレイコードで２進数表示され、各
消火車１、押出機２の走行路全長にわたり2n番
地として位置を検出することができる。 上記レベル形及び位相形絶対番地検出方式を用
いての位置検出の最小単位は、100mm程度であり、
さらに細かく位置の検出を行なうため次の連続位
置検出方式を併用する。 第８図は連続位置検出方式の原理を示すもの
で、一定周期Ｐで交差した最小撚り合わせ対線
Goの受信レベルは、対線Goの交差位置で最小、
中間点で最大となり、交差点間隔Ｐ、アンテナ形
状、撚り合せ対型ケーブルIRとアンテナ間距離
を適切に選ぶことによりレベルの変化をほぼ正弦
波とすることができる。 第８図Ａに示すように、発振器５からの信号
は、交差点間隔Ｐのｎ／２倍離して設置された２個 の車上アンテナ１１_-1，１１_-2によつてsinπ／ｐ ｌ、cosπ／ｐｌのレベルで結合される。この際の結 合レベルの波形を第８図Ｂに示す。車上アンテナ
１１_-1，１１_-2に受信された信号は、入力選択部
１２で時分割的に選択入力され、検波器１３を経
てＡ／Ｄ変換器２１により変換されたのち、制御
部２２によつて両者の比sinπ／ｐｌ／cosπ／ｐｌ＝ tanπ／ｐｌとして検出され、第８図Ｃに示すように 両車上アンテナ１１_-1，１１_-2に受信される信号
のレベルの比によつて交差点ｐと車上アンテナ１
１_-1間の距離ｌが連続的に得られる。 移動機械の位置の検出は、上記のように各移動
機械の全作業工程にわたつて絶対番地として連続
的に検出される。 中央制御部８には、操作卓９又は図示しない上
位のコンピユータなどから入力される窯出作業ス
ケジユールが入力保存され、又消火車１の作業工
程に伴う各窯中心番地、消火塔２３ワーフ中心番
地、作業工程ごとの占有地域等が収納されてお
り、付帯設備制御部１０を介しての消火塔２３、
コークワーフの情報及び押出機２用データ送受信
部６、通信制御部７を介しての押出機２からの情
報に基づいて、消火車１に対して目的地への走行
等の作業指令を行なうと共に、消火車用データ送
受信部６、通信制御部７を介して各消火車１の絶
対位置、走行速度、作業状態等が連続的に入力さ
れる。 一方、各消火車１上に設置された車上制御部１
７は、各窯中心番地、消火塔２３、コークワーフ
中心番地等の作業工程ごとの中心番地が収納さ
れ、中央制御装置４からの目的地及び走行開始指
令によつて走行を開始させると共に、位置検出部
１４で連続的に検出される絶対位置、速度検出器
１８からの速度情報及び走行制御プログラムに従
つて走行及び目的地への定位置停止制御を行な
う。また、連続的に検出される消火車１の絶対番
地と走行速度及び作業状態等を中央制御部８に伝
達する。 今、中央制御装置４の操作卓９又は上位コンピ
ユータ等から窯出作業スケジユールに従つて所定
の窯出作業開始指令が中央制御部８に入力される
と、中央制御部８は、備えられた所定の消火車１
の作業工程プログラムに従つて当該消火車１に対
し第１番目の窯出し窯への走行指令を発信する。
指令を受けた消火車制御部１７は、当該消火車１
の走行を開始し、消火車上の位置検出部１４から
連続的に検出される絶対位置、及び速度検出器１
８からの走行速度情報と制御プログラムを絶えず
比較演算して制動位置を決定し、制動開始位置に
達すると、予め備えられた制動プログラムに基づ
いて、ブレーキを操作し所定の減速値により適切
な制動を行ない第１番目の窯出し窯中心番地に停
止せしめると共に、消火車１の絶対位置を連続的
にデータ送受信部１５を介して中央制御装置４に
入力する。他方、中央制御装置４は、押出機１、
ガイド車、装炭車（図示省略）にも、同様に各作
業工程のプログラムに従つて走行指令を発信する
と共に、各車の絶対位置と作業情報が入力され
る。 消火車１、押出機２、コークガイド車が、第１
番目の窯出し窯の中心位置に停止し、窯出準備完
了信号がそれぞれ中央制御部８に受信されると、
中央制御部８は、押出機１の車上制御部に押出指
令を発信し、押出開始信号が受信されると受骸走
行開始指令を車上制御部１７に与え、消火車１を
受骸走行プログラムに従つて受骸走行させる。中
央制御部８から押出し完了信号が受信されると、
一時停止を行なつたのち、中央制御部８からの走
行指令によつて消火塔２３への走行を開始すると
共に、位置検出部１４で連続的に検出される絶対
位置及び速度検出器１８からの走行速度情報、予
め備えられた消火塔停止位置番地等と制御プログ
ラムを比較演算して制動開始位置を決定し、制動
開始位置に達すると制動プログラムに基づいて所
定の減速値により消火塔内停止位置に正確に停止
させる。 中央制御部８は、消火車１が消火塔２３の所定
位置に停止した信号を受信すると、付帯設備制御
部１０に対し散水指令を発信すると共に、消火車
１に対し散水揺動の実施を指令する。車上制御部
１７は散水揺動指令を受信すると、予め備えられ
た散水揺動プログラムに従つて消火車１をインチ
ングにて一定距離前後進せしめる。 そして、中央制御部８は、消火塔２３での散水
が定量に達し水切りが完了したことが付帯設備制
御部１０から入力されると、消火車１に対し所定
のコークワーフへの走行開始を指令する。 車上制御部１７は、所定のコークワーフへの走
行指令を受信すると、当該コークワーフへの走行
を開始すると共に、位置検出部１４によつて連続
的に検出される絶対位置及び速度検出器１８から
の走行速度情報と、予め備えられた当該コークワ
ーフ中心番地、制御プログラムとを比較演算して
制御開始位置を決定し、制御開始位置に達すると
制動プログラムに基づいて所定の減速値によりコ
ークワーフ所定位置に停止させる。 中央制御部８は、車上制御部１７から通信制御
部１６、データ送受信部１５を介して消火車１が
コークワーフの所定位置に停止したことを受信す
ると、消火車１に対しコークス卸し扉開閉指令を
発信して扉を開閉し、コークスをコークワーフに
卸して１回の窯出し作業を終る。すると、中央制
御部８は消火車１に対し２番目の窯出し窯への走
行を指令し、消火車１は２番目の窯出し窯への走
行を開始する。 以上の動作を繰り返すことにより消火車１の自
動制御による無人運転が行われるが、上記作業工
程は、 散水消火のための消火塔への走行、コークス
卸しのためのコークワーフへの走行、コークス
受骸のための受骸窯への走行等の目的地走行、 赤熱コークスを収容するための受骸走行、 コークワーフへの消火コークス卸しのための
コークス卸し作業、 赤熱コークス消火散水時の散水揺動走行、 の４つの工程よりなる。 上記の各作業工程に応じて、予め第１表に示す
ような作業範囲を定め、これを中央制御部８に備
えておく。

【表】 ただし、α、βは走行方向に対する車両中心位
置よりの前部及び後部長さ、 したがつて、中央制御部８は、備えられた消火
車１の作業工程プログラムに従つて消火車１に各
作業工程の開始を指令する場合、隣接する消火車
から入力される現在位置及び実行中の作業工程区
分に従つて隣接する消火車の実行中の作業工程の
作業範囲を算出し、これから実施指令を与えよう
とする消火車１の作業工程区分による作業範囲と
の競合の有無を検索する。 その結果、第９図ａに示すように、離れた位置
にある２台の消火車１_-1，１_-2が接近方向に互に
逆向きに走行するが目標地間に間隔l₁があり、又
第９図ｂに示すように、間隔l₂をもつて接近した
位置にあつて、互に逆向きに離れる方向に走行す
る場合のように、隣接消火車の作業範囲が競合し
ないときは、当該消火車に対し直ちに作業実行を
指令する。 又、第１０図に示すように、消火車１_-1と１_-2
の走行路線に競合区間ｗがある場合は次のように
処置する。 すなわち、第１１図において、消火車１_-2に対
し隣接する消火車１_-1の現在地ｂ、これから走行
開始指令を与えようとする消火車１_-2の現在地ａ
及び目的地ｇの場合、競合区間ｗはｂ〜ｇの区間
である。中央制御部８は後記の消火車相互間の距
離と相対距離の監視による衝突防止上、消火車相
互の安全な近接限界目標距離γ手前に仮目的地ｃ
を定め、消火車１_-2に対し仮目的地ｃへの走行を
指令すると共に、隣接消火車１_-1から入力される
位置情報に従い、競合区間からさらに所定距離γ
だけ離れた地点ｆを通過したことを確認したの
ち、消火車１_-2に対し停止目標位置を仮目的地ｃ
から本来の目的地ｇに変更を指示する。 一方消火車１_-2は中央制御部８からの仮目的地
ｃへの走行指令に基づいて走行を開始し、位置検
出部１４で連続的に検出される絶対位置情報、速
度検出器１８からの走行速度情報、停止仮目的地
ｃを制御プログラムと比較演算して制動開始位置
を決定し、制動開始位置に達すると制動プログラ
ムに基づいて所定の減速値により仮目的地ｃに正
確に停止して待機する。そして、再び中央制御部
８から本来の目的地ｇへの走行指令が入力される
と、上記と同じ要領で走行し目的地ｇに正確に停
止させる。又、仮目的地ｃへの走行制御実行中
に、例えばｅ点において、隣接消火車１_-1が本来
の目的地ｇより所定距離γ離れた地点ｆに達する
と、中央制御部８から車上制御部１７に停止目的
地を仮目的地ｃから本来の目的地ｇへの変更指令
が入力されると、直ちに本来の目的地ｇに対し走
行するため、制御プログラムに従つて第１１図中
に示したように加速を行ない目的地ｇに正確に停
止させる。 隣接する移動機械相互間の距離と相対速度の監
視による移動機械間の衝突防止の方法は、各移動
機械車上の位置検出部１４で連続的に検出される
絶対位置及び速度検出器１８からの速度情報は、
車上制御部１７を経てデータ送受信部１５、車上
アンテナ１１、撚り合せ対型ケーブルIRを介し
て中央制御装置４の中央制御部８に入力する。中
央制御部８では、予め備えられた相対距離に対す
る限界相対速度テーブルと双方の移動機械から入
力される現在地及び実走行速度情報を比較演算
し、実相対速度が相対距離に対する限界相対速度
を上回つた場合、各移動機械に対し非常停止を出
力し、各移動機械を非常停止させて衝突を防止す
る。 一例として、走行速度２ｍ／ｓ、標準停止減速
度βp＝0.09ｍ／s²、非常停止時最大減速度βmax
＝0.13ｍ／s²の消火車に実施した場合の消火車相
互間距離に対する限界相対速度テーブルの一例を
第２表に示す。

【表】 上記限界相対速度テーブルを使つて衝突防止を
行なつた場合について説明する。第１２図は一方
の消火車が停止した場合、第１３図は両方の消火
車が接近する方向に進行中で、両方の移動速度が
等しく最も条件がきびしい場合である。 S_-1は停止目的地で、通常は減速値βpにて曲線
２４に沿つて停止する。S_-2は相手消火車の停止
位置、又は停止目的地で、通常は第１３図の場合
曲線２５に沿つて停止する。斜線を付した折れ線
２６は第２表に示した限界相対速度で、折れ線２
６より高い速度で近接した場合、非常停止され減
速値βmaxにより最悪時曲線２７又は２８に沿つ
て停止する。 したがつて、上記の作業区域の検索による競合
区間監視により、衝突防止のための停止仮目標地
を決定する場合、衝突防止上安全な消火車相互の
目標点の近接限界として距離γだけ離せば、いか
なる場合でも衝突を防止することができる。 撚り合せ対型ケーブルを用いて絶対番地検出方
式による連続位置検出機構により中央制御装置で
移動機械の自動運転を行なう設備に、この発明を
実施した場合には、絶対番地検出方式のため瞬時
停電等が起つたとき非常停止され、電源復旧後直
ちに各移動機械の位置を把握でき、行先を見失う
ことはない。又、位置検出部、位置検出用発振
器、通信制御部の故障等により車上制御部に位置
情報が入力されない場合、あるいは中央制御装置
やデータ送受信部の故障により中央制御部との情
報の伝送がとぎれた場合には、車上制御部は直ち
に非常停止操作を行なうよう構成する。さらに、
他の同一軌条に設置されている同種移動機械の車
上制御部の故障の場合も、中央制御部を介して健
全な移動機械車上制御部に非常停止が出力される
ように構成されており、同種移動機械間の衝突
は、窯出作業時間の遅延を伴わずにほぼ完全に実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した場合の装置の一例
を示す説明図、第２図は同上における消火車上制
御装置のブロツク図、第３図は地上設置の位置検
出用発信器のブロツク図、第４図はIRケーブル
に供給される信号を示す説明図、第５図は移動機
械車上の位置検出装置のブロツク図、第６図はレ
ベル形絶対番地の検出原理を示す説明図、第７図
は位相形絶対番地の検出原理を示す説明図、第８
図は連続位置検出装置の原理を示すもので、Ａは
そのブロツク図、Ｂは結合レベルを示す波形図、
ＣはIRケーブル撚り合せ交差点と車上アンテナ
１１_-1との間の距離ｌを連続的に表示した合成波
を示す波形図、第９図は移動機械の作業区域内に
競合区間がない場合の説明図、第１０図は逆に競
合区間がある場合の説明図、第１１図は作業区間
内に競合区間のある場合の自動制御運転を示す説
明図、第１２図、第１３図はこの発明の実施によ
る限界相対速度テーブルを使つての消火車自動停
止の動作を説明する線図で、第１２図は一方の消
火車が停止している場合、第１３図は両方の消火
車が接近方向に進行する場合である。 図中１……消火車、２……押出機、３……始
端、４……中央制御装置、５……位置検出用発振
器、６……データ送受信部、７……通信制御部、
８……中央制御部、９……操作卓、１０……作業
設備制御部、１１……車上アンテナ、１２……入
力選択部、１３……検波器、１４……位置検出
部、１５……データ送受信部、１６……通信制御
部、１７……車上制御部、１８……走行速度検出
器、１９……デイスクブレーキ制御部、２０……
バツクアツプ用ブレーキ制御部、２１……Ａ／Ｄ
変換器、２２……制御部、２３……消火塔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コークス炉移動機械の全作業工程にわたつて
   データ伝送を合わせて行なうことができる１本の
   撚り合わせ対型誘導無線線路（撚り合わせのない
   位相基準対と、互いに異なるピツチで撚り合わさ
   れた複数対線からなる）を配設し、該撚り合わせ
   対型誘導無線線路の各対線に受信される信号の位
   相を、位相基準対と同相部を“０”、逆相部を
   “１”として２進法表示を行なうことにより、走
   行炉全長にわたり２のｎ乘番地として絶対位置を
   検出し、さらに、最小撚り合わせ対線からの信号
   を移相検波して交差点からの距離を連続検出する
   絶対番地検出方式による連続位置検出機構によつ
   て各作業機械の絶対位置を中央制御装置で連続検
   出し、移動機械の自動運転を行なう方法におい
   て、中央制御装置の中央制御部から移動機械に作
   業指令を発信するに先立ち、中央制御部は作業工
   程プログラムに基いて作業区域内における同種移
   動機械との競合の有無を検索し、作業区域内に競
   合区間を有する場合は、競合区間の手前に仮目的
   地を設定し、この仮目的地に向けて走行するよう
   指令し、走行中又は仮目的地到達後に競合が解除
   された時点で停止目標位置を仮目的地から本来の
   目的地に変更して定位置に停止せしめることを特
   徴とするコークス炉移動機械の衝突防止方法。 ２ 同種移動機械相互間の距離及び相対速度を常
   時監視し、移動機械相互間の距離に応じて予め定
   めた限界相対速度を上回つて相互の距離が近接す
   ると非常停止せしめることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のコークス炉移動機械の衝突防
   止方法。