WO2011090093A1

WO2011090093A1 - 車両の走行システムおよびその走行方法

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Publication number: WO2011090093A1
Application number: PCT/JP2011/050923
Authority: WO
Inventors: 友紀尾崎; 幸司竹田
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-07-28
Also published as: CN102725704B; US8965622B2; US20120296495A1; AU2011208080A1; JP5200297B2; AU2011208080B2; JPWO2011090093A1; CN102725704A

Abstract

　積込機が移動等して積込点が逐次変更される場合であっても確実に変更された積込点に向けて車両を走行させるようにするとともに、車両を極力停止させることなく（待ち時間なく）出来る限り積込機の近くまで走行させ続けるようにして生産効率を向上させる車両の走行システムおよび走行方法である。走行経路上に、車両が積込機から許可を得るまで待機すべき点として待機点が設定される。たとえばスイッチバック点が待機点に定められる。車両は、走行経路に沿って、積込場の入口点から待機点まで走行し、待機点で積込機から許可を得るまで待機する。車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があると、部分走行経路が生成され、車両は、部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行する。一方、車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示がなかった場合には、そのまま走行経路に沿って待機点から積込点まで走行する。

Description

車両の走行システムおよびその走行方法

　本発明は、車両の走行システムおよびその走行方法に関し、特に、車両が、積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで走行する走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行システムおよぼその走行方法に関するものである。

　採石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行なうに際して作業者の疲労による事故の回避、省人化、作業時間の延長による生産性の向上を図るべく、有人の車両、たとえば有人のオフロードダンプトラックの代わりに無人のダンプトラックを稼動させるための無人車両走行システムが導入されている。

　図７に示すように、無人ダンプトラックが走行する作業現場には、積込場１、排土場３０１などの各エリアがある。これら各エリアがホールロード３０２と呼ばれる整備された搬送路やアクセスロード３０３と呼ばれるホールロード３０２から各エリアへの引込み線や交差点により接続されている。

　エリアの一つである積込場１は、ダンプトラック（本発明では、車両という）へ土砂を積み込む作業を行う場所であり、ホイールローダ（フロントエンドローダ）、バックホー、ショベル（例えば油圧ショベル）といった作業車両（本発明では、積込機という）による掘削作業およびダンプトラックへの土砂の積込作業が行なわれる。

　図１（ａ）は、積込場１を示している。

同図１（ａ）に示すように、積込場１の入口点１１から積込機３０が存在する積込点１２まで車両２０を走行させるための走行経路１０が生成され、生成された走行経路１０に沿って車両２０が走行制御される。

この場合、車両２０は、入口点１１から積込点１２の近傍のスイッチバック点１３を経由して積込点１２に至る。ただし、積込みの形態によっては、必ずしもスイッチバックは必要ではない。たとえば、入口点１１から積込機３０に向かって円弧を描いて積込場１を出て行く場合もある。

ここで、図１（ｂ）に示すように、ホイールローダなどの積込機３０は、新しい掘削場所へ移動等するため、積込点１２が逐次変動する。なお、「移動等」としたのは、積込機３０自体は移動せず、作業機（バケット）を旋回させることで積込点１２が変更されることもあるからである。たとえば、作業機の旋回などにより積込機３０に対するアプローチ角度が変更するなどして、積込機３０が移動することなく積込点１２が移動することがある。すなわち、つぎの３ケースの原因によって積込点１２が変更される。

１）移動＋旋回
２）移動のみ
３）旋回のみ
車両２０が積込点１２に向って走行中に　積込点１２が変わってしまうことがよくある。積込点１２が変わると、それに対応する新しい走行経路１０´（図１（ｂ）に破線にて示す）に沿って車両２０を走行させて新たな積込点１２´まで導く必要がある。

しかし、車両２０が入口点１１を超えて走行経路１０を走行しているときに、車両２０が新しい走行経路１０´に乗り換えることは、難しい。これは、入口点１１に十分近い位置に接近した後は、コンピュータの演算等に必要な時間を確保できないため、急な経路変更は難しいからである。また、未だ入口点１１通過前であっても、同様の理由により、急な経路変更制御は難しい場合がある。

そこで、従来は、こうした積込点１２の位置変更に対処するために、積込機３０の移動等が完了して新たな積込点１２´が確定し新しい走行経路１０´が生成されるまで、積込場１の入口点１１の手前で車両２０を停止させ、新しい走行経路１０´が生成されてから車両２０を積込場１に進入させて新しい走行経路１０´に沿って走行させるようにしていた。

なお、特許文献１には、積込点の位置変更があった場合に、その変更位置に応じた分岐点を走行経路上に設定して、位置変更後の積込点に至る分岐経路を生成するようにしている。
特許第２９２００１７号公報

　上述したように積込機３０が移動等する毎に、車両２０を積込場１の入口点１１の手前で停止させ新しい走行経路１０´を生成してから車両２０を積込場１に進入させるようにすると、生産効率が著しく低下する。ここで、生産効率とは、採石現場などで採石された積荷を積込場１から別の場所へ車両２０を用いて移動する際の往復走行の効率（サイクルタイム）のことをいう。とりわけ、複数台の車両２０が積込場１内に順次進入するような場合には、待ち時間が累積するため生産効率が一層低下する。

よって、生産効率を向上させるには、積込機３０の移動位置いかんにかかわらず車両２０を極力停止させることなく（待ち時間なく）出来る限り積込機３０の近くまで走行させ続ける走行システムを構築することが望ましい。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、積込機３０が移動等して積込点１２が逐次変更される場合であっても確実に変更された積込点１２´に向けて車両２０を走行させるようにするとともに、車両２０を極力停止させることなく（待ち時間なく）出来る限り積込機３０の近くまで走行させ続けるようにして生産効率を向上させることを解決課題とするものである。

なお、上述の特許文献１記載の発明では、分岐点の位置は固定された地点ではなく、またその分岐点の位置を予め予測できるものでもない。このため車両としては、結局、積込点の位置変更に備えて、積込場の入口点の手前で待機せざるを得なく、生産効率の低下は免れ得ない。

　第１発明は、
積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで車両が走行する車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行システムにおいて、
　積込点の位置情報と入口点の位置情報に基づき、入口点から積込点の近傍の待機点を経由して積込点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
　走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、入口点から待機点まで走行させる第１の走行制御手段と、

　
車両を待機点で積込機から許可を得るまで待機させる待機手段と、
　車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合に、当該位置変更後の積込点の位置情報と積込点が移動する前の前記走行経路上の待機点の位置情報に基づき、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成する部分走行経路生成手段と、
車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示がなかった場合には、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、待機点から積込点まで走行させるとともに、
車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき車両を部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行させる第２の走行制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
複数の車両を走行経路に沿って順次走行させる場合に適用され、
積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段により、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成するとともに、
走行経路生成手段により、入口点から、前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点を経由して位置変更後の積込点に至る走行経路を生成し、
先行する車両については、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき部分走行経路に沿って当該待機点から位置変更後の積込点まで走行させるとともに、
後行する車両については、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき走行経路に沿って、入口点から前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点まで走行させること
を特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
車両は、無人車両であり、積込機は、有人車両であり、
管制装置が設けられ、
　管制装置と車両との間で、および管制装置と積込機との間で、送受信を行う通信手段が車両、管制装置、積込機に各々設けられ、
　積込機は、位置変更の指示を管制装置に送信し、
管制装置は、積込機から送信された位置変更指示に従い走行経路および部分走行経路を生成し、
管制装置は、走行経路および部分走行経路の情報を車両に送信し、
車両は、管制装置から送信された走行経路および部分走行経路の情報に基づき走行するとともに、待機点で積込機から許可を得るまで待機すること
を特徴とする。

第４発明は、
積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで車両が走行する車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行方法において、
　積込点の位置情報と入口点の位置情報に基づき、入口点から積込点の近傍の待機点を経由して積込点に至る走行経路を生成し、
　当該生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、入口点から待機点まで走行させ、
　車両を待機点で積込機から許可を得るまで待機させ、
　車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合に、当該位置変更後の積込点の位置情報と積込点が移動する前の前記走行経路上の待機点の位置情報に基づき、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成し、
車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示がなかった場合には、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、待機点から積込点まで走行させるとともに、
車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき車両を部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行させる　ことを特徴とする。

第５発明は、第４発明において、
複数の車両を走行経路に沿って順次走行させる場合に適用され、
積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段により、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成するとともに、

走行経路生成手段により、入口点から、前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点を経由して位置変更後の積込点に至る走行経路を生成し、
先行する車両については、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき部分走行経路に沿って当該待機点から位置変更後の積込点まで走行させるとともに、
後行する車両については、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき走行経路に沿って、入口点から前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点まで走行させること
を特徴とする。

（発明の作用）
第１発明の作用を図２を用いて説明する。

図２（ａ）に示すように、走行経路１０上に、車両２０が積込機３０から許可を得るまで待機すべき点として待機点１４が設定される。たとえばスイッチバック点１３が待機点１４に定められる。

車両２０は、走行経路１０に沿って、積込場１の入口点１１から待機点１４まで走行し、待機点１４で積込機３０から許可を得るまで待機する。

図２（ｂ）に示すように、車両２０が待機点１４で待機中に、あるいは入口点１１から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示があると、部分走行経路１５が生成され、車両２０は、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行する。

一方、車両２０が待機点１４で待機中に、および入口１１点から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示がなかった場合には、そのまま走行経路終端部１０ａに沿って待機点１４から積込点１２まで走行する（図２（ａ））。

第２発明の作用を図２を用いて説明する。

複数の車両２０、２０´が走行経路１０に沿って順次走行する場合を想定する。

積込点１２の位置変更の指示があると、待機点１４から位置変更後の積込点１２´までの部分走行経路１５が生成されるとともに、入口点１１から、部分走行経路１５上の待機点１４とは異なる位置の待機点１４´を経由して位置変更後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´が生成される。

先行する車両２０については、待機点１４で待機中に、あるいは入口点１１から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示があったことを条件に、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行するが、後行する車両２０´については、新しい走行経路１０´に沿って走行し、入口点１１から部分走行経路１５上の待機点１４とは異なる位置の待機点１４´まで走行する。なお、後行車両２０´は、同様にして待機点１４´で待機し、積込点１２´の位置変更の有無によって図示しない新たな部分走行経路または元の走行経路終端部１０´ａのいずれかを走行する。

第３発明では、車両２０、２０´は、無人車両とされ、積込機３０は、有人車両とされ、これら車両２０、２０´、積込機３０とは別に管制装置４０（図３）が設けられる。

　積込機３０は、積込点１２の位置変更があると、積込点の位置変更の指示を示す情報を管制装置４０に送信する。

管制装置４０は、これを受けて積込機３０から送信された位置変更指示に従い走行経路１０、１０´および部分走行経路１５を生成する。

管制装置４０は、走行経路１０、１０´および部分走行経路１５の情報を車両２０、２０´に送信する。

車両２０、２０´は、管制装置４０から送信された走行経路１０、１０´および部分走行経路１５の情報に基づき走行するとともに、待機点１４、１４´で積込機３０から走行許可を得るまで待機する。なお、「走行許可を得るまで待機」であるため、必ずしも待機点１４、１４´で停止するに及ばない。走行許可を得ていれば待機点１４、１４´で停止することなくそのまま通過する（待機しない）ことがある。

なお、管制装置４０の機能を積込機３０あるいは車両２０、２０´に持たせるようにしてもよい。この場合、積込機３０と車両２０、２０´との間で情報の通信が直接行われる。

　第４発明、第５発明についてはそれぞれ、第１発明、第２発明と同様である。

（発明の効果）
第１発明および第４発明によれば、車両２０を待機点１４で待機させて、積込点１２の位置変更があると待機点１４から位置変更後の積込点１２´に至る部分走行経路１５を生成して車両２０を部分走行経路１５に沿って走行させるようにしているので、積込機３０が移動等して積込点１２が逐次変更される場合であっても、確実に変更された積込点１２に向けて車両２０を走行させることができる。待機点１４は、積込点１２の近くに設定され、車両２０としては、停止することなく待機点１４まで走行できるので、車両２０を極力停止させることなく（待ち時間なく）出来る限り積込機３０に向けて走行させ続けることができる。これにより生産効率が向上する。複数台の車両２０、２０´が積込場１内に順次進入するような場合には、待ち時間が少なくなるため生産効率が一層向上する。

第２発明および第５発明によれば、積込点１２の位置変更があると、先行する車両２０については、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行するが、後行する車両２０´については、新しい走行経路１０´に沿って先行車両２０の待機点１４とは異なる位置の待機点１４´まで走行する。このように先行車両２０と後行車両２０´で待機点１４、１４´を異ならせるようにしたので、後行車両２０´にとっての待機位置１４´を、新しい積込点１２´にとって、より最適な、つまり、より近い、より短時間で到達できる位置に設定することができる。すなわち、同じ積込点１２´に至る場合、待機点１４を経由した部分走行経路１５と待機点１４´を経由する新しい走行経路（全走行経路）１０´を対比すると、走行経路１０´を走行した方が走行距離が短いなど走行上の効率が良い。こうした待機点と積込点間のコースの最適性が生産性に寄与することとなり、一層生産効率を向上させることができる。

また、先行車両２０と後行車両２０´が干渉することなく連続して積込場１内を走行することが可能となり、この点からも生産性の向上が期待される。

以下、図面を参照して本発明に係る車両の走行システムの実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、車両として無人のオフロードダンプトラックを想定している。また、積込機として、有人のショベルを想定している。なお、油圧ショベルのみならず、バックホー、エクスカベータ、ホイルローダなどの他の種類の積込機にも当然本発明を適用することができる。

図７に示すように、作業現場には、積込場１、排土場３０１、図示しない給油所、図示しない駐機所などの各エリアがある。これら各エリアがホールロード３０２と呼ばれる整備された搬送路やアクセスロード３０３と呼ばれるホールロード３０２から各エリアへの引込み線や交差点により接続されている。

　各エリアの一つである積込場１は、車両へ土砂を積み込む作業を行う場所であり、ホイールローダ（フロントエンドローダ）、バックホー、ショベル（例えば油圧ショベル）といった積込機による掘削作業およびダンプトラックへの土砂の積込作業が行なわれる。

　図２は、積込場１を上面からみた図である。

車両２０は、走行経路１０に沿って誘導走行されて積込場１内を入口点１１から有人の積込機３０が存在する積込点１２まで走行する。ここで、入口点１１とは、予め設定された点であって、車両２０が走行するホールロードと積込場１とが交差する点のことである。また、走行経路１０上に、車両２０が積込機３０から許可を得るまで待機すべき点として待機点１４が設定される。たとえばスイッチバック点１３が待機点１４に定められる。

本明細書では、説明の便宜上、スイッチバック点１３を待機点１４としているが、待機点１４は、必ずしもスイッチバック点１３に限定されるわけではない。

たとえば、ショベルやバックホーが積込機３０の場合、積込点１２から一定距離（設定値）離れた走行経路１０上の点を待機点１４に設定することが多い。ただし、積込点１２により近い地点にスイッチバック点１３があるときにはスイッチバック点１３が待機点１４とされる。

また、ホイルローダが積込機３０の場合、積込点１２の位置と設定された大きさに基づきホイルローダの想定作業エリアを作成し、入口点１１と積込点１２間において、走行経路１０とこの想定作業エリアとが最初に干渉する位置を、待機点１４に設定することが多い。ただし、上記干渉位置よりも入口点１１側にスイッチバック点１３がある場合には、スイッチバック点１３が待機点１４とされる。なお、ホイルローダが積込機３０の場合、スイッチバックのない走行経路を生成することがある。

走行経路１０は、入口点１１から積込点１２の近傍の待機点１４を経由して積込点１２に至る車両２０が走行する経路のことである。走行経路１０のうち、待機点１４から積込点１２に至る走行経路を「走行経路終端部１０ａ」とする。

走行経路１０は、積込点１２の位置情報と入口点１１の位置情報に基づき生成される。なお、時間的に前後して複数の走行経路１０が生成される場合には、走行経路同士を区別するために、後から生成された走行経路については符号「１０」に「ダッシュ」を付することとする。

すなわち、車両２０は、積込場１に入口点１１から入り、待機点１４（スイッチバック点１３）に向かい、待機点１４（スイッチバック点１３）でスイッチバックを行い、積込点１２である停止点（スポット点）で停止して、積込機３０の作業機（バケット）３０ａによって土砂（積荷）が荷台に積み込まれる。

　車両２０は、車体前方に運転席（キャブ）が設けられ、車体後方に荷台（ベッセル、ボディ）が設けられ、前輪と後輪が備えられた前輪ステアリングの車両である。

待機点１４（スイッチバック点１３）の前後では、車両２０の進行方向は、前進方向から後進方向に変化する。車両２０は、積込点１２（停止点；スポット点）１２に向けて、後進状態で進入する。

積込点１２が位置変更されると、入口点１１から位置変更後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´が生成される。後から生成される走行経路１０´上の待機点１４´は、先に生成された走行経路１０上の待機点１４とは異なる位置に設定される（図２（ｂ）参照）。走行経路１０´のうち、待機点１４´から位置変更後の積込点１２´に至る走行経路を「走行経路終端部１０´ａ」とする。

　また、積込点１２が位置変更されると、待機点１４から位置変更後の積込点１２´に至る部分走行経路１５が生成される。部分走行経路１５は、位置変更後の積込点１２´の位置情報と走行経路１０上の待機点１４の位置情報に基づき作成される。

なお、位置変更前後の両積込点を区別するために、上記のごとく変更後の積込点については符号「１２」に「ダッシュ」を付することとする。同様に位置変更前後の両待機点を区別するために、上記のごとく変更後の待機点については符号「１４」に「ダッシュ」を付することとする（図２（ｂ）参照）。

　図３は、実施形態の車両走行システムのブロック図を示している。なお、複数台の車両２０が積込場１を走行する場合には、車両同士を区別するために符号「２０」に「ダッシュ」を付することとする。

　作業現場には、多数の車両２０、２０´…を管理、監視する管制装置４０が設けられている。管制装置４０には、通信装置４１と処理装置４２と入力装置４３と記憶装置４４と表示装置４５とが設けられている。

一方、車両２０、２０´には、通信装置２１と処理装置２２と位置計測装置２３と制御装置２４と記憶装置２５が設けられている。

積込機３０には、通信装置３１と処理装置３２と入力装置３３と記憶装置３４と位置計測装置３５と表示装置３６とが設けられている。

　車両２０、２０´の位置計測装置２３では、自己の車両位置が計測される。位置計測の手段としては、たとえば車両２０、２０´に設けられたタイヤ回転数センサとジャイロが使用される。これらタイヤ回転数センサの出力信号とジャイロの出力信号とに基づいて、車両位置が計測される。またＧＰＳ衛星から送信される信号をＧＰＳアンテナで受信し、ＧＰＳセンサで検出することにより車両位置を計測してもよい。

　車両２０、２０´で計測された位置情報は、処理装置２２で処理され通信装置２１を介して管制装置４０に送信される。

管制装置４０の通信装置４１では、複数の車両２０、２０´…から送信された位置情報を受信する。受信した位置情報は、複数の車両２０、２０´の管理、監視に使用されるとともに、走行経路１０、１０´および部分走行経路１５の生成に使用される。

ショベルなどの積込機３０は、新しい掘削場所へ移動等するため、その積込点１２が逐次変動する。なお、「移動等」としたのは、積込機３０自体は移動せず、作業機（バケット）３０ａを旋回させることで積込点１２が変更されることもあるからである。すなわち、図６に示すように、積込機３０の積込位置は、車体３０ｂに対して作業機３０ａを左右に旋回させた位置それぞれに存在する。左右旋回位置をそれぞれ左積込点１２Ｌ、右積込点１２Ｒという。積込形態として、ショベルでは両側積込をとることがある。この場合、２台の車両２０が積込機３０の左右交互に積込アプローチする。したがって積込機３０であるショベルは、左右別々の走行経路１０Ｌ、１０Ｒを同時に保持し、例えば右側積込点１２Ｒを指定しなおしたときには、右側のみ位置変更前の旧い待機点１４Ｒから位置変更後の新たな積込点１２Ｒまでの走行経路１０Ｒが作られ、左側の走行経路１０Ｌの積込点１２Ｌについては変更がなく左側走行経路１０Ｌは影響を受けない。ただし、積込機３０がバックホーの場合や、ショベルであっても積込形態として両側積込を選択していない場合であって、右積込点１２Ｒから左積込点１２Ｌに変わったときには、積込点１２が変わったものとして扱う。

積込機３０の位置計測装置３５では、自己の積込機３０の位置が計測される。積込点１２の位置変更があると、処理装置３２では、計測された自己の積込機３０の位置等に基づき積込点１２の位置情報が計測されるとともに、積込点１２の位置が変更された場合に、「積込点１２の位置が変更された」ことを内容とする位置変更の指示の情報が生成される。積込点１２の位置情報と位置変更の指示の情報（以下、位置変更指示情報）は、通信装置３１を介して、管制装置４０に送信される。積込機３０が有人車両の場合、積込機３０のオペレータが手動で積込点１２の位置の変更を指示する操作を行う。

管制装置４０の通信装置４１では、積込機３０から送信された積込点１２の位置情報および位置変更指示情報を受信する。受信した積込点１２の位置情報および位置変更指示情報は、積込機３０の管理、監視に使用されるとともに、走行経路１０、１０´および部分走行経路１５の生成に使用される。

管制装置４０の入力装置４３には、車両２０、２０´が走行すべき積込場１の範囲、入口点１１の位置および方向など、走行経路１０、１０´、部分走行経路１５の生成に必要な積込場１の既知のデータが入力される。

管制装置４０の処理装置４２では、車両２０、２０´から送信された車両位置情報および積込機３０から送信された積込点１２の位置情報および位置変更指示情報並びに積込場１の既知のデータに基づき走行経路１０、１０´、部分走行経路１５が生成されるとともに、走行指令が生成される。ここで、走行指令は、走行経路１０、１０´、部分走行経路１５のいずれに沿って車両２０、２０´が走行すべきかを指令することを内容とするデータのことである。

生成された走行経路１０、１０´、部分走行経路１５の情報および走行指令は、通信装置４１を介して車両２０、２０´に送信される。

車両２０、２０´の通信装置２１では、管制装置４０から送信された走行経路１０、１０´、部分走行経路１５の情報および走行指令を受信する。記憶装置２５には、管制装置４０から送信される走行経路１０、１０´、部分走行経路１５の情報および走行指令が記憶される。

車両２０、２０´の処理装置２２は、走行経路１０、１０´、部分走行経路１５の情報および走行指令に基づいて自己の車両２０、２０´を走行させ操舵するための制御指令を生成する。これら制御指令は、制御装置２４に出力される。この結果、制御装置２４は、自己の車両２０、２０´の走行および操舵を制御し、車両２０、２０´は、走行経路１０、１０´、部分走行経路１５に沿って走行、操舵される。

（第１の実施例）
以下、図４に示すフローチャートと図２を併せ参照して説明する。

図４（ａ）は、管制装置４０で行われる処理の手順を示すフローチャートで、図４（ｂ）は、車両２０で行われる処理の手順を示すフローチャートである。

まず、管制装置４０では、現在の積込点１２の位置情報に基づいて、入口点１１から現在の積込点１２に至る走行経路１０を生成し、この生成された走行経路１０の情報と「この走行経路１０に沿って走行せよ」という内容の走行指令を車両２０に向けて送信する（ステップ１０１）。

つぎに、積込機３０より積込点１２の位置変更の指示があったか否かが判断される（ステップ１０２）。

積込機３０より位置変更の指示があった場合には、つぎに車両２０が入口点１１の手前に存在し、入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕があるか否かが判断される（ステップ１０３）。ここで、余裕があるか否かは、車両２０が新しい走行指令を受け取り入口点１１から新しい走行経路１０´へ切換えて走行制御できる時間的余裕があるか否かにより判断される。すなわち車両２０は、入口点１１で一時停止あるいは減速しないためには、入口点１１の十分手前で走行経路１０または１０´の走行指令を受け取る必要がある。したがって車両２０が未だ入口点１１に到達していなくても、すでに走行経路１０の走行指令を受け取っており、これに基づいて車両２０が走行制御を開始している場合には、新しい走行経路１０´への切り替えは不能となる。

この結果、車両２０が入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕があると判断された場合には（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、位置変更後の積込点１２´の位置情報に基づき、入口点１１から位置変更後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´を生成して、この生成された新しい走行経路１０´の情報と「この新しい走行経路１０´に沿って走行せよ」という内容の走行指令を車両２０に向けて送信する（ステップ１０４）。

一方、車両２０が入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕がないと判断された場合には（ステップ１０３の判断ＮＯ）、位置変更後の積込点１２´の位置情報に基づき、待機点１４から位置変更後の積込点１２´に至る部分走行経路１５を生成して、この部分走行経路１５の情報と「この部分走行経路１５に沿って走行せよ」という内容の走行指令を車両２０に向けて送信する（ステップ１０５）。

車両２０では、積込場１の入口点１１に到着した否かが判断され（ステップ２０１）、入口点１１に到着した時点で、管制装置４０より受け取り現在取得されている走行経路の情報と走行指令にしたがい、入口点１１より走行を開始する。現在、走行経路１０の情報と「この走行経路１０に沿って走行せよ」という内容の走行指令が取得されている場合には、その取得されている情報および走行指令にしたがい、走行経路１０に沿って入口点１１より走行を開始する（図２（ａ））。なお、入口点１１到着までに、新しい走行経路１０´の情報と「この新しい走行経路１０´に沿って走行せよ」という内容の走行指令が取得されている場合には、その取得されている情報および走行指令にしたがい、新しい走行経路１０´に沿って入口点１１より走行を開始する（ステップ２０２；図２（ｂ）の破線参照）。

以下、図２（ａ）に示すように、走行経路１０に沿って車両２０が走行を開始した以後の処理について説明する。

つぎに、車両２０では、待機点１４に到着したか否かが判断される（ステップ２０３）。この結果、待機点１４に到着したと判断した場合には（ステップ２０３の判断ＹＥＳ）、この待機点１４で、積込機３０より走行許可の指示があるまで待機する。

通常、積込機３０は積込点１２で整地作業や積込位置移動作業などを行っている。この作業は、状況やオペレータの熟練度により異なるため、システムによる予測は不能である。したがって積込機３０が車両２０を積込点１２に受け入れる準備が完了して積込機３０のオペレータからの指示があるまで車両２０は待機する。この処理を自動化すると、次の積込点１２の位置の指示をしたときに、すでに車両２０は古い積込点１２に向けて待機点１４を出発している可能性が生じてしまう。このため確実に積込機３０のオペレータからの指示を待つようにしている。なお、後述するように、すでに積込機３０の準備が完了している場合には、車両２０が待機点１４に向けて走行中に積込機３０のオペレータが積込点１２の指示を出すことになる。したがって、走行許可の指示を受けていれば、車両２０は待機点１４で停止するには及ばない。車両２０は走行を継続することがある。この場合、待機点１４に止まることなく車両２０は積込点１２まで走行を継続することになる。積込点１２までの移動中、スイッチバック点１３など一時停止が不可欠な場所がある場合は車両２０は停止するが、一時停止後すぐに走行を継続する。

そして車両２０が待機点１４で停止している間あるいはその停止前までに、　管制装置４０より部分走行経路１５の情報と「この部分走行経路１５に沿って走行せよ」という内容の走行指令が取得されたか否かが判断される（ステップ２０４）。

車両２０が待機点１４で停止している間あるいはその停止前までに管制装置４０より部分走行経路１５の情報と「この部分走行経路１５に沿って走行せよ」という内容の走行指令が取得されなかった場合には（ステップ２０４の判断ＮＯ）、元の走行経路１０に沿って待機点１４から積込点１２に向けて走行を開始する（ステップ２０５）。

これに対して車両２０が待機点１４で停止している間あるいはその停止前までに、管制装置４０より部分走行経路１５の情報と「この部分走行経路１５に沿って走行せよ」という内容の走行指令が取得された場合には（ステップ２０４の判断ＹＥＳ）、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´に向けて走行を開始する（ステップ２０６；図２（ｂ））。

以上のようにして、車両２０が待機点１４で待機中に、あるいは入口点１１から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示があると、部分走行経路１５が生成され、車両２０は、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行する（図２（ｂ））。一方、車両２０が待機点１４で待機中に、および入口１１点から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示がなかった場合には、そのまま走行経路１０に沿って待機点１４から積込点１２まで走行する（図２（ａ））。

この結果、本第１実施例によれば、つぎのような効果が得られる。

すなわち、車両２０を待機点１４で積込機３０から許可を得るまで待機させて、積込点１２の位置変更があると待機点１４から位置変更後の積込点１２´に至る部分走行経路１５を生成して車両２０を部分走行経路１５に沿って走行させるようにしているので、積込機３０が移動等して積込点１２が逐次変更される場合であっても、確実に変更された積込点１２に向けて車両２０を走行させることができる。待機点１４は、積込点１２の近くに設定され、車両２０としては、停止することなく待機点１４まで走行できるので、車両２０を極力停止させることなく（待ち時間なく）出来る限り積込機３０の近くまで走行させ続けることができる。これにより生産効率が向上する。

上記した処理は当然、複数の車両２０、２０´が走行経路１０に沿って順次走行する場合に適用することができる。この場合、上記説明中、「車両２０」を「複数の車両２０、２０´」と読み替えて実施すればよい。複数台の車両２０、２０´が積込場１内に順次進入するような場合には、待ち時間が累積しなくなるため生産効率が一層向上する。なお、複数台の車両２０、２０´が積込場１内に順次進入するような場合には、積込点１２等で車両同士が干渉しないように各車両２０、２０´を走行させる措置がとられる。

（第２実施例）
　つぎに、先行する車両２０が部分走行経路１５に沿って走行した場合には、その先行車両に後行する車両２０´を強制的に入口点１１の手前で待機させ、新しい走行経路１０´、つまり入口点１１から位置変更後の積込点１２´に至る走行経路１０´に沿って走行させる実施例について説明する。

この場合、図４（ａ）、（ｂ）に示すフローチャートに代えて図５（ａ）、（ｂ）に示すフローチャートで管制装置４０、車両２０、２０´に処理を行わせればよい。以下、図５について図４（ａ）の処理と異なる部分について説明する。

図５（ａ）に示すように、図４（ａ）のステップ１０３、１０４、１０５に代えて、ステップ１０３´、１０４´、１０５´、１０６、１０７の処理が行われる。また、図５（ｂ）に示すように、図４（ｂ）のステップ２０１の前にステップ２０７、２０８の処理が行われる。

すなわち、現在積込点１２に最も近い車両２０が入口点１１の手前に存在し、入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕があるか否かが判断される（ステップ１０３´）。この結果、現在積込点１２に最も近い車両２０が入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕があると判断された場合には（ステップ１０３´の判断ＹＥＳ）、入口点１１から位置変更後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´を生成して、この生成された新しい走行経路１０´の情報と「この新しい走行経路１０´に沿って走行せよ」という内容の走行指令を全車両２０、２０´に向けて送信する（ステップ１０４´）。

一方、現在積込点１２に最も近い車両２０が入口点１１から新しい走行指令にしたがい走行できる余裕がないと判断された場合には（ステップ１０３´の判断ＮＯ）、先行する車両２０に続く後行する車両２０´を強制的に入口点１１の手前で待機させるための入口点待機指令を送る（ステップ１０６）。

この入口点待機指令を受けて後行する車両２０´は、入口点１１の手前で待機する（ステップ２０７、２０８）。

管制装置４０では、待機点１４から位置変更後の積込点１２´に至る部分走行経路１５が生成され、この部分走行経路１５の情報と「この部分走行経路１５に沿って走行せよ」という内容の走行指令が先行する車両２０に向けて送信される（ステップ１０５´）。

さらに管制装置４０では、入口点１１から位置変更後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´が生成されて、この生成された新しい走行経路１０´の情報と「この新しい走行経路１０´に沿って走行せよ」という内容の走行指令が後行する車両２０´に向けて送信される（ステップ１０７）。

この走行指令を受けて後行する車両２０´は、入口点１１より新しい走行経路１０´に沿って走行する（ステップ２０８、２０１、２０２）。

このように、先行する車両２０については、待機点１４で待機中に、あるいは入口点１１から待機点１４までの間を走行中に、積込点１２の位置変更の指示があったことを条件に、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行するが、後行する車両２０´については、新しい走行経路１０´に沿って走行し、入口点１１から部分走行経路１５上の待機点１４とは異なる位置の待機点１４´まで走行する。なお、後行する車両２０´は、同様にして待機点１４´で待機し、積込点１２´の位置変更の有無によって図示しない新たな部分走行経路または元の走行経路１０´のいずれかを走行する（ステップ２０４、２０５、２０６）。

この結果、本第２実施例によれば、つぎのような効果が得られる。

すなわち、積込点１２の位置変更があると、先行する車両２０については、部分走行経路１５に沿って待機点１４から位置変更後の積込点１２´まで走行するが、後行する車両２０´については、新しい走行経路１０´に沿って先行車両２０の待機点１４とは異なる位置の待機点１４´まで走行する。このように先行車両２０と後行車両２０´で待機点１４、１４´を異ならせるようにしたので、後行車両２０´にとっての待機位置１４´を、新しい積込点１２´にとって、より最適な、つまり、より近い、より短時間で到達できる位置に設定することができる。すなわち、同じ積込点１２´に至る場合、部分走行経路１５と新しい走行経路（全走行経路）１０´を対比すると、走行経路１０´を走行した方が走行距離が短いなど走行上の効率が良い。生産性に大きな影響を与えるのは、とりわけ待機点と積込点間の走行時間である。つまり、通常、先行車両２０の積込中に、後行車両２０は待機点１４に到達して積込機３０のオペレータから指示を待っているため、待機点から積込点間の走行時間の長短は生産性に影響するのである。こうした待機点と積込点間のコースの最適性が生産性に寄与することとなり、一層生産効率を向上させることができる。

上述した実施例では、スイッチバック点１３を待機点１４に定めるようにしている。しかし、走行経路１０上にあって、積込点１２に近い位置にあり、車両２０が積込機３０から許可を得るまで待機すべき点であれば、任意の地点に設定可能である。たとえば、積込点１２から所定距離離れた地点を待機点１４に定めてもよい。また、スイッチバック点１３と、積込点１２から所定距離離れた地点のうち、積込点１２から最も近い方の地点を待機点１４に定めてもよい。

上述した実施例では、車両２０を待機点１４に一律に停止させるようにしている。しかし、「走行許可を得るまで待機」すればよく、必ずしも待機点１４、１４´で停止するに及ばない。走行許可を得ていれば待機点１４、１４´で停止することなくそのまま通過する（待機しない）ことがある。すなわち、状況に応じて車両２０を待機点１４で停止させることなくそのまま積込点１２に向けて走行させてもよい。たとえば、車両２０が待機点１４に接近した時点で、積込機３０のオペレータに「待機点１４に停止する必要がないか」の承認を求める。この結果、積込機３０において車両２０への積込みの準備が完了している場合には、「待機点１４に停止することなく積込点１２に向けて走行してもよい」旨の許可を車両２０に送信する。これを受けて、車両２０は、待機点１４で停止することなくそのまま積込点１２に向けて走行を続ける。この場合、一連の通信処理は、車両２０と積込機３０と間で直接行ってもよく、管制装置４０を経由して行ってもよい。また、車両２０から積込機３０に上述の承認を求める時点は、車両２０から待機点１４までの距離が所定距離に達した時点に設定してもよく、車両２０が待機点１４に到着するまでの予想時間が所定の時間に達した時点に設定してもよい。

なお、上述した実施例では、積込機３０から位置変更の情報を管制装置４０に送り、管制装置４０から走行指令を車両２０に対して送るようにしているが、管制装置４０の機能を積込機３０あるいは車両２０に持たせ、積込機３０と車両２０との間で直接通信を行う実施も可能である。

図１（ａ）、（ｂ）は、積込場の上面図で、従来技術を説明するために用いた図である。図２（ａ）、（ｂ）は、積込場の上面図で、実施例を説明するために用いた図である。図３は、実施形態の車両走行システムのブロック図である。図４（ａ）、（ｂ）は、第１の実施例の処理の手順を示すフローチャートである。図５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施例の処理の手順を示すフローチャートである。図６は、積込形態として両側積込をとる場合に２台の車両が積込機の左右交互に積込アプローチする様子を示した上面図である。図７は、作業現場を上面からみた図である。

Claims

積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで車両が走行する車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行システムにおいて、
　積込点の位置情報と入口点の位置情報に基づき、入口点から積込点の近傍の待機点を経由して積込点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
　走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、入口点から待機点まで走行させる第１の走行制御手段と、
　車両を待機点で積込機から許可を得るまで待機させる待機手段と、
　車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合に、当該位置変更後の積込点の位置情報と積込点が移動する前の前記走行経路上の待機点の位置情報に基づき、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成する部分走行経路生成手段と、
車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示がなかった場合には、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、待機点から積込点まで走行させるとともに、
車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき車両を部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行させる第２の走行制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の走行システム。
請求項１において、複数の車両を走行経路に沿って順次走行させる場合に適用され、
積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段により、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成するとともに、
走行経路生成手段により、入口点から、前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点を経由して位置変更後の積込点に至る走行経路を生成し、
先行する車両については、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき部分走行経路に沿って当該待機点から位置変更後の積込点まで走行させるとともに、
後行する車両については、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき走行経路に沿って、入口点から前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点まで走行させること
を特徴とする車両の走行システム。
請求項１または２において、
車両は、無人車両であり、積込機は、有人車両であり、

管制装置が設けられ、
　管制装置と車両との間で、および管制装置と積込機との間で、送受信を行う通信手段が車両、管制装置、積込機に各々設けられ、
　積込機は、位置変更の指示を管制装置に送信し、
管制装置は、積込機から送信された位置変更指示に従い走行経路および部分走行経路を生成し、
管制装置は、走行経路および部分走行経路の情報を車両に送信し、
車両は、管制装置から送信された走行経路および部分走行経路の情報に基づき走行するとともに、待機点で積込機から許可を得るまで待機すること
を特徴とする車両の走行システム。
積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで車両が走行する車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行方法において、
　積込点の位置情報と入口点の位置情報に基づき、入口点から積込点の近傍の待機点を経由して積込点に至る走行経路を生成し、
　当該生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、入口点から待機点まで走行させ、
　車両を待機点で積込機から許可を得るまで待機させ、
　車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合に、当該位置変更後の積込点の位置情報と積込点が移動する前の前記走行経路上の待機点の位置情報に基づき、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成し、
車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示がなかった場合には、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、待機点から積込点まで走行させるとともに、
車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき車両を部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行させる　ことを特徴とする車両の走行方法。
請求項４において、複数の車両を走行経路に沿って順次走行させる場合に適用され、
積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段により、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成するとともに、

走行経路生成手段により、入口点から、前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点を経由して位置変更後の積込点に至る走行経路を生成し、
先行する車両については、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき部分走行経路に沿って当該待機点から位置変更後の積込点まで走行させるとともに、
後行する車両については、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき走行経路に沿って、入口点から前記部分走行経路上の待機点とは異なる位置の待機点まで走行させること
を特徴とする車両の走行方法。