WO2014045398A1

WO2014045398A1 - 運搬車両の走行管理装置

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Publication number: WO2014045398A1
Application number: PCT/JP2012/074210
Authority: WO
Inventors: 庄平山形; 力也田尻; 原　有希; 笠井　嘉; 大脇　従道; 裕吉川; 内田　貴之; 亮上野; 廣渡　信芳
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-27
Also published as: AU2017200646A1; US20150262091A1; JP6009572B2; AU2017200646B2; AU2012390439A1; JPWO2014045398A1

Abstract

　地理的条件等が異なる作業現場で稼働する運搬車両について、燃費効率が高く、しかも効率的で、操作性の良好な運行を可能にするように走行管理を行う。　ダンプトラック２を管理する管理センタ３０において、ダンプトラック２に設けたセンサから伝送された信号を信号処理手段３２で処理し、それに基づいて、ベッセル１３の荷重、ダンプトラック２の走行路の傾斜、オペレータによるアクセルペダルの踏み込み量の時系列的な推移を示すグラフを作成してディスプレイ３３に表示し、ダンプトラック２の積載重量と、走行経路を総合的に判断して、アクセルペダルの操作を行うことによって、燃料消費量を最小限にして、効率的な運搬作業を可能にする。

Description

運搬車両の走行管理装置

　本発明は、鉱山等の作業現場において掘削作業を行う掘削機械から移載を受けた掘削物を搬送するためのダンプトラック等からなる運搬車両の走行を管理するための運搬車両の走行管理装置に関するものである。

　例えば、露天掘り鉱山において、その主な作業としては、採鉱及び選鉱がある。採鉱は鉱山から有用鉱物を含む鉱石を採掘するものであり、また選鉱は採鉱した鉱物から有用鉱物を選択して取り出すものである。採鉱は鉱山のうちの鉱脈が存在する場所を掘削するものであるのに対して、選鉱は独立した場所に設置した選鉱ヤードで行うものであり、選鉱ヤードには選鉱に必要な各種の設備等が設置されている。また、鉱脈を覆っている土砂には有用鉱物が存在していないために、不用土砂の廃棄場も設置される。

　採鉱は油圧ショベル等の掘削機械を用いて行うが、採掘現場から選鉱ヤードに有用鉱物を搬送のために、また鉱物を含まない不用土砂や岩石等の廃棄場への搬送を行うために、運搬車両としてダンプトラックが用いられる。１台の掘削機械に対しては、複数のダンプトラックが組み合わされる。採掘現場か選鉱ヤード等までの距離にもよるが、１台の掘削機械に対して３～５台のダンプトラックが組み合わせるのが一般的である。

　通常、掘削機械が設置されている採掘現場から選鉱ヤードまでは離れているので、ダンプトラックはそのベッセルに採掘された鉱物を積載して、選鉱ヤードにまで移動し、この選鉱ヤードで所定の位置で積み降ろして、採掘現場に戻ることが繰り返される。鉱山におけるダンプトラックの走行路は、不整地であり、かつ大半が坂路乃至傾斜地であり、登坂及び降坂が繰り返されることになる。そして、ダンプトラックは、片道、つまり往路では鉱物積載状態で走行し、復路はベッセルが空の状態となる。

　ダンプトラックの走行安全性を確保し、かつ作業効率を高めると共に、燃費効率を高め、さらに排ガス量の低減等といった点からは、どのような経路を走行するか、登坂時及び降坂時の速度をどのように設定するかは重要であるが、ダンプトラックの積載重量によっては、走行条件が変化することになる。従って、ダンプトラックの積載重量を正確に検出することは、燃費効率等の点で極めて重要なものとなる。ダンプトラックのベッセルには、掘削機械から鉱物や土砂等の積載物が供給されることから、積載物が投入された後に、積載重量を検出する必要がある。積載後にダンプトラックの積載重量を測定することは、例えば特許文献１に開示されている。

　このように、ダンプトラックのベッセルにおける実際に積載重量を測定して、オペレータが認識することは、走行時の安全性確保の点から、また燃費向上の点等、様々な点で望ましいものがある。

特開２００５－６１９８４号公報

　ところで、運搬車両としてのダンプトラックが稼働する鉱山の状況は、鉱山の地理的条件等により大きく異なるものであり、ダンプトラックの走行路は不整地であり、その走行経路の大半は緩斜面や急斜面を含む坂路走行となる。従って、ダンプトラックの走行管理を有効に行って、走行安定性，効率性を改善すると共に、操縦操作性を高め、さらには燃費向上を図り、走行時の排ガスを抑制する等といった改善を図るためには、特許文献１に記載されているように、ダンプトラックの実際の積載重量を測定することが重要であるだけでなく、走行路の状態及び走行速度等といった様々な情報を取得して、走行管理及び解析することが必要となる。

　本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地理的条件等が大きく異なる作業現場において、ダンプトラックといった積載物を運搬する運搬車両について、燃費効率が高く、しかも効率的で、操作性の良好な運行を可能にするように走行管理を行う運搬車両の走行管理装置を提供することにある。

　前述した目的を達成するために、本発明は、走行手段を有する車両にベッセルを設け、このベッセルに積載物を積載して、所定の積込現場から積降現場までの間を往復走行する運搬車両の走行管理を管理センタで行うようにした運搬車両の走行管理装置であって、前記運搬車両には、少なくとも前記ベッセルに積載した積載物の重量を測定する荷重センサと、前記車両の傾きを検出する傾斜センサと、前記車両の走行速度を変化させる速度可変手段の操作量センサとが設けられ、またこれら各センサで取得した信号を送信する無線送信手段が設けられ、前記管理センタには、前記無線送信手段からの送信信号を受信する無線受信手段が設けられ、前記各センサから出力される信号に基づいて、時系列的にグラフ表示可能な複数のセンサデータを作成する信号処理手段が設けられ、前記管理センタには、前記各センサデータを同一時間軸上に複数の関連情報として同一画面上に表示する画像表示手段を設けることをその特徴とするものである。

　画像表示手段において、同一画面上に表示される複数のセンサデータは、それぞれの目的に応じて様々選択することができるが、燃費の向上を図ることを主たる目的としている場合には、例えば運搬車両の走行経路における高低差と、ベッセルへの積載重量と、アクセルペダルの踏み込み量との時間的推移について、時間軸を同じくして表示することができる。

　地理的条件等が大きく異なる作業現場においても、ダンプトラックといった積載物を運搬する運搬車両について、燃費効率が高く、しかも効率的で、操作性の良好な運行を可能にするように走行管理を行うことができる。

作業機械による作業の一例として、鉱山での採鉱作業を模式的に示す説明図である。作業機械を構成する運搬車両の一例としてのダンプトラックの側面図である。ダンプトラックの稼働管理の一例を示すブロック図である。鉱山に設置した管理センタの信号処理手段の構成を示すブロック図である。ディスプレイにおける表示画面の一例を示す説明図である。

　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に掘削機械１と運搬車両としてのダンプトラック２とが稼働する鉱山全体の概略構成を示す。図中において、３は採鉱場、４は不用土砂の廃棄場、５は有用鉱石の選鉱ヤードである。図示したものにあっては、採鉱場３には、鉱脈が２箇所存在しており、各々の採鉱場３には掘削機械１として油圧ショベルが稼働しており、採掘した鉱石はダンプトラック２で採鉱場３から搬出される。不用土砂は、廃棄場４に廃棄され、有用鉱石は選鉱ヤード５に搬送されて、選鉱が行われる。選鉱は、採鉱物を有用鉱物と不用鉱物とに分ける作業を行うことであり、選鉱ヤード５には、選鉱に必要な設備、例えばクラッシャ等が設置されている。従って、採鉱場３はダンプトラック２の積込現場であり、選鉱ヤードは積降現場となる。

　１台の掘削機械１には、複数台のダンプトラック２が割り当てられる。図示の構成にあっては、１台の掘削機械１に対して４台のダンプトラック２が割り当てられている。ダンプトラック２は、図２に示した構成となっている。即ち、車輪１０を装着した車体フレーム１１には、運転室１２が装着されると共にベッセル１３が設けられている。ベッセル１３は、掘削機械１による掘削物が積載されて、採鉱場３と選鉱ヤード５との間、または採鉱場３と廃棄場４との間を往復走行するものである。

　ダンプトラック２は積込現場である採鉱場３に配置されたときに、掘削機械１による掘削物がベッセル１３に投入される。掘削物を積載したダンプトラック２は、所定のルートを通って積降現場である選鉱ヤード５（掘削物が不用土砂である場合には、廃棄場４）に搬入されて、ベッセル１３を後方に向けて傾けることにより積載物を排出する、所謂ダンプ動作が行われる。その後、ベッセル１３を水平状態に戻して車両を走行させて、採鉱場３に帰還させる。以上の動作を繰り返すことによって、採鉱場３から有用鉱物が取り出されて、選鉱ヤード５に送り込まれる。

　前述したダンプ動作はダンプ用シリンダ１４を駆動することにより行われるものである。また、ダンプトラック２には、車体フレーム１１とベッセル１３との間に前後一対のサスペンションシリンダ１５が介装されて，懸架機能を発揮させるようにしている。そして、このサスペンションシリンダ１５によりダンプトラック２の積載量が検出される。

　ダンプトラック２には、図３に示したように、その構成機器類が適正に作動しているか否かを検出する各種のセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・（センサを総称する場合には符号２０を用いる）が設けられている。前述したサスペンションシリンダ１５はフレーム１１を支持するものであり、ベッセル１３の積荷重量に応じてサスペンションシリンダ１５に作用する荷重を荷重センサにより検出することによって計測することができる。また、車体フレーム１１にはジャイロスコープ１６が設けられており、このジャイロスコープ１６によってダンプトラック２の傾きが検出される。この傾きにおいて、前後の傾きはダンプトラック２が走行している路面の前方や後方への傾斜、つまり路面が上り勾配、つまり登坂状態となっているか、下り勾配、つまり降坂状態となっているか、またその角度が検出される。さらに、ダンプトラック２の運転室１２内には、車両の操作手段の一つであるアクセルペダルが設けられており、このアクセルペダルの踏み込み量を検出するセンサも設けられている。これらのセンサによって、ダンプトラック２の積載重量、走行路における上り下りの坂路及びその角度、走行速度が検出される。

　前述した各種のセンサによって、構成機器類の稼働状況をモニタリングしている。センサ２０による検出信号はセンサデータ処理部２１に伝送されて、所要の信号処理がなされる。各センサ２０にはそれぞれ所定の閾値が設定されており、ダンプトラック２を操作する際には、このような閾値を越えるような操作を行わないようにしなければならない。そして、故障に至るような操作を行ったときには、その旨をオペレータに認識させるように設定している。このために、センサデータ処理部２１にアラーム判定部２２が接続されており、このアラーム判定部２２により警報を発生させるか否かの決定がなされ、必要な場合には、警報部２３により警報を発生させて、オペレータに認識させるようにしている。

　鉱山における適宜の位置に管理センタ３０が設置されており、この管理センタ３０は鉱山全体における各種の作業の管理が行われる。そして、ダンプトラック２には無線送信部２４が設置されており、この無線送信部２４により各センサの検出値に関するデータが無線通信で管理センタ３０に送信される。

　管理センタ３０側は無線受信部３１を備えており、この無線受信部３１によりダンプトラック２の無線送信部２４から送信される各種のデータが受信される。そして、この無線受信部３１には信号処理手段３２が接続されており、この信号処理手段３２において、ディスプレイ３３にダンプトラック２の管理画像を生成するために必要なデータが作成されることになる。

　管理画像を作成するための信号処理手段３２の構成を図４に示す。無線受信部３１により受信されたダンプトラック２等を構成する各稼働機器類に装着したセンサ２０で得られた各検出データが受信される。そこで、以下においては、ジャイロスコープ１６で取得したダンプトラック２の走行経路における高低差と、サスペンションシリンダ１５により検出されるベッセル１３の積載重量と、図示しないアクセルペダルの踏み込み量との３種類のデータの時間的推移に基づいて、ダンプトラック２の走行管理が行われるものについて説明する。

　無線送信部２４によってダンプトラック２からダンプトラック２のセンサデータが管理センタ３０の無線受信部３１により受信されると、このデータによりグラフ作成部３４において、ベッセル１３の荷重、ダンプトラック２の走行路における傾斜、オペレータによるアクセルペダルの踏み込み量の時系列的な推移を示すグラフが作成される。

　図５に前述した各グラフを表示したディスプレイ３３の画面を示す。ディスプレイ３３は、複数の表示領域から構成される。図中において、４０は時間軸表示領域、４１は発報表示領域である。また、ディスプレイ３３において、センサデータが表示されるのは、データ表示領域４２，４３，４４である。

　データ表示領域４２には、ダンプトラック２のベッセル１３における積載重量が表示される。従って、このデータ表示領域４２は積荷重量の表示領域となる。採鉱場３でベッセル１３に掘削物が積載される。その結果、ダンプトラッ２は、この積載により重量が増加していく。掘削機械１による掘削物の投入はバケットによるものであるから、ダンプトラック２の重量増加は段階的なものとなる。そして、積載作業が終了すると、ダンプトラック２の走行が開始する。この走行中にあっては、実質的に積載重量は変化しない。ただし、ダンプトラック２は不整地を走行するものであるから、ベッセル１３から積載物が落下するおそれがあり、このような事態が生じると、積載重量が減少することになる。従って、走行中に積載重量が減少すると、オペレータによるダンプトラック２の運転に問題があるか、掘削機械１からの積込に問題があるかのいずれかの不都合が判明する。

　データ表示領域４３は、ダンプトラック２の走行路における傾斜が表示される。表示の右端が積込位置側で、左端は積降一側である。グラフ中において、右肩上がりの線分は上り傾斜を示すものであり、右肩下がりの線分は下り傾斜である。また、傾斜角度は坂路の傾斜角度を示している。従って、ダンプトラック２を増減速しないで、定速走行を行っていても、上り傾斜を走行するときには、走行速度が下がり、下り傾斜を走行する際には、走行速度が上がるようになる。

　さらに、データ表示領域４４にはアクセルペダルの踏み込み量の経時的変化が示されている。アクセルペダルの踏み込み量を大きくすると、ダンプトラック２は増速することになり、その分だけ燃料の消費量が大きくなる。一方、定速運転若しくは減速を行っている場合には、消費燃料を節約することができる。

　以上のことから、ベッセル１３の積載重量に基づいて、登坂及び降坂に応じてアクセルペダルを適正に操作することによって、燃費の改善が図られ、しかも低燃費で高速運転を可能にし、さらに走行安定性及び安全性等を図ることができる。特に、鉱山における作業を行う場合、ダンプトラック２はほぼ同じ走行経路を繰り返し走行するものであるから、このダンプトラック２の積載重量と、走行経路における登坂時及び降坂時の傾斜角度や昇り降りの間隔等を総合的に判断して、ダンプトラック２のアクセルペダルを操作することによって、燃料消費量を最小限にして、効率的な運搬作業が可能になる。

　一般に、ダンプトラック２は定速運転をする方が、過減速を繰り返すより燃費が節約できる。従って、図５に示したデータから、走行路の地形に基づいて、定速運転区間と、増速区間及び減速区間を適正に設定する等によって、オペレータが実際にダンプトラック２を操作する際に、燃費効率が高く、しかも効率的で走行安定性が確保され、操作性の良好な運行管理を行うことができる。

　なお、図５に表示されているラインＬは、その時刻を示すものであり、図示したポイントＡでは、ダンプトラック２の積載重量が２３０ｔで、標高２３６ｍの位置を走行していることが示され、その時のアクセルペダルの踏み込み量は７２％である。このデータからは、ダンプトラック２の走行経路において、その積載重量が適正であるか否か、また走行速度が適正であるか否か等、ダンプトラック２の作動が適正になされているか否かを判定することができる。なお、発報領域４１に表示されているマークＭは、そのときにダンプトラック２のいずれかの部位に何らかの警報が発生したことを表示するものである。

１　掘削機械,　２　ダンプトラック，　３　採鉱場，　４　廃棄場，　５　選鉱ヤード，　２０　センサ，２１　センサデータ処理部，　２２　アラーム判定部，　２３　警報部，　２４　無線通信部，　３０　管理センタ，　３１　無線受信部，　３２　信号処理部，　３３　ディスプレイ，　３４　グラフ作成部，　３５　警報レベル判定部，　３６　警報表示作成部，　３７　画面作成部

Claims

　走行手段を有する車両にベッセルを設け、このベッセルに積載物を積載して、所定の積込現場から積降現場までの間を往復走行する運搬車両の走行管理を管理センタで行うようにした運搬車両の走行管理装置であって、
　前記運搬車両には、少なくとも前記ベッセルに積載した積載物の重量を測定する荷重センサと、前記車両の傾きを検出する傾斜センサと、前記車両の走行速度を変化させる速度可変手段の操作量センサとが設けられ、またこれら各センサで取得した信号を送信する無線送信手段が設けられ、
　前記管理センタには、前記無線送信手段からの送信信号を受信する無線受信手段が設けられ、前記各センサから出力される信号に基づいて、時系列的にグラフ表示可能な複数のセンサデータを作成する信号処理手段が設けられ、
　前記管理センタには、前記各センサデータを同一時間軸上に複数の関連情報として同一画面上に表示する画像表示手段を設ける
ようにした運搬車両の走行管理装置。
　前記画像表示手段には、時間軸を同じくして、前記運搬車両の走行経路における高低差と、前記ベッセルの重量と、アクセルペダルの踏み込み量との時間的推移を表示するものであることを特徴とする請求項１記載の運搬車両の走行管理装置。