JPWO2019017172A1 - 施工現場管理装置、出力装置、および施工現場の管理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年7月18日に日本に出願された特願2017−139409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の作業のボトルネックを容易に把握できるようにする施工現場管理装置、出力装置、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。タイムチャートI2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。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。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。
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、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、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。
地図取得部109は、ストレージ300や外部サーバから地図情報を取得し、メインメモリ200上に地図データを格納する。
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の実施形態に係る動態画像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、動態画像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。
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、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)。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。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、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。
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、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、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。
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)。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。
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、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)、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)、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、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、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、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。
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、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、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の処理により状態特定部104が各車両Mの時間帯ごとの状態を特定すると、タイムチャート生成部106は、ステップS108において、図13に示すように、縦軸を時間軸とし、横軸にダンプトラックM3および油圧ショベルM1からなる一団、いわゆるフリートにおける車両Mを並べたタイムチャートを生成する。なお、タイムチャートの縦軸に並ぶ車両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個別のタイムチャートを、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。タイムチャート生成部106は、油圧ショベルM1の状態を表すタイムチャートに、油圧ショベルM1の方位データの時系列を表すグラフを重畳する。
動態画像は、複数のフレーム画像から構成される動画像である。なお、各フレーム画像も動態画像の一例である。動態画像生成部107は、対象の期間の開始時刻から終了時刻までのフレーム画像をそれぞれ生成し、生成された複数のフレーム画像から動態画像を生成する。
動態画像生成部107は、施工現場Gを含む地図I1を読み出し、フレーム画像に配置する(ステップS202)。地図I1は、地図取得部109によって、ストレージ300や外部サーバから取得され、メインメモリ200上に格納されている。位置データなどと同様に、地図取得部にて地図を取得してからメインメモリ上に地図データを格納し、その後動態画像生成部が地図データを引き出してフレーム画像を生成する動態画像生成部107は、ステップS108で生成したタイムチャートI2を、フレーム画像における地図の下方の一定の箇所に配置する(ステップS203)。したがって、動態画像全体としては、タイムチャートI2の表示箇所は一定である。動態画像生成部107は、各車両Mについて、配置されたタイムチャートI2の上部に、例えばその車両Mの識別情報I4、走行速度、停止回数、および平均停止時間を配置する(ステップS204)。動態画像生成部107は、タイムチャートI2上の現在時刻に相当する位置に、タイムチャートI2を横断する直線I3を配置し、また所定位置に現在時刻I11を配置する(ステップS205)。
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、地図I1と、車両Mが位置する地点に相当する箇所を表す車両マークI5と、車両Mの識別情報I4と、停車した地点に相当する箇所を表す停車マークI8とを含む動態画像を出力する。これにより、施工現場Gの管理者は、車両Mの作業のボトルネックを容易に把握することができる。施工現場Gの管理者は、出力された動態画像を視認することにより、車両Mの走行の軌跡と、その軌跡上のどこで停車が生じているのかを認識することができる。
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。
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、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)。
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、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)。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、上述した実施形態に係る動態画像は、動画像である。他方、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態に係る動態画像は、車両マークI5を車両Mの位置の軌跡を表す曲線とすることなどにより、静止画像によって所定期間における車両Mの動態を表すものであってもよい。
100 プロセッサ
200 メインメモリ
300 ストレージ
400 インタフェース
500 入力装置
600 出力装置
101 位置受信部
102 方位受信部
103 時系列記録部
104 状態特定部
105 設計地形取得部
106 タイムチャート生成部
107 動態画像生成部
108 出力制御部
201 時系列記憶部
G 施工現場
G1 切土場
G2 盛土場
M 車両
M1 油圧ショベル
M2 ブルドーザ
M3 ダンプトラック
Claims (6)
- 施工現場と走行路とを含む地図情報を取得する地図取得部と、
車両の位置データの時系列を取得する位置データ取得部と、
前記位置データの時系列に基づいて、前記地図情報と、前記地図情報上における前記施工現場に配備された前記車両が位置する地点に相当する箇所を表す車両マークと、を含み、所定期間における前記車両の動態を表す動態画像を生成する動態画像生成部と、
前記動態画像を出力させる出力信号を出力装置に出力する出力制御部と
を備える施工現場管理装置。 - 前記動態画像は、前記車両が停車した地点に相当する箇所を表す停車マークを含み、前記停車マークが示す地点における前記車両の停車時間を表す態様にて表示される、
請求項1に記載の施工現場管理装置。 - 前記動態画像は、前記車両の時刻ごとの作業状態を表示するタイムチャートを含む、請求項1または請求項2に記載の施工現場管理装置。
- 前記動態画像において前記タイムチャートの表示箇所は一定であり、
前記動態画像において前記車両マークの表示箇所は経時的に変化し、
前記動態画像は、前記タイムチャートと前記車両マークとを関連付ける情報を含む
請求項3に記載の施工現場管理装置。 - 前記車両の位置データの時系列に基づいて前記車両の各時刻における作業状態を特定する作業状態特定部をさらに備え、
前記動態画像生成部は、前記位置データの時系列および前記作業状態特定部が特定した前記作業状態に基づいて、前記動態画像を生成する
請求項3または4に記載の施工現場管理装置。 - 施工現場と走行路とを含む地図情報を取得することと、
車両の位置データの時系列を取得することと、
前記位置データの時系列に基づいて、前記地図情報と、前記地図情報上における前記施工現場に配備された前記車両が位置する地点に相当する箇所を表す車両マークと、を含み、所定期間における前記車両の動態を表す動態画像を生成することと、
前記動態画像を出力させる出力信号を出力装置に出力することと
を有する施工現場の管理方法。
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