WO2014155700A1 - 鉱山用ダンプトラックおよびその運行診断方法 - Google Patents

鉱山用ダンプトラックおよびその運行診断方法 Download PDF

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vehicle body
control device
control
vehicle
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俊和 美濃島
雄大 板井
隆雄 黒沢
井刈 孝信
真二郎 齋藤
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日立建機株式会社
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    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/02Registering or indicating driving, working, idle, or waiting time only

Definitions

  • the present invention relates to a dump truck for mining equipped with a device for stabilizing and controlling a running vehicle body, and an operation diagnosis method thereof.
  • dump trucks are indispensable for repeatedly transporting sediments and ores excavated at the excavation site to earthmoving sites and smelters located away from the excavation site.
  • This dump truck uses a very large vehicle with a weight of over 300 tons when loaded, and the electric motor (travel motor) is driven by the power generated by the installed diesel engine or the power supplied from the trolley wire. It is supposed to run by doing.
  • Patent Document 2 a device for controlling an electric motor for driving a drive wheel is provided, and when slip occurs in the drive wheel, driving is performed without increasing the pitching vibration of the vehicle by reducing the torque of the electric motor.
  • a technique for suppressing the slip of the wheel has been proposed.
  • the present invention has been devised to solve these problems, and its purpose is to provide a new mine dump truck capable of accurately grasping the control status and the like by the vehicle control device and its operation diagnosis method. To do.
  • the first invention is a mine dump truck provided with a device for controlling a running vehicle body, comprising a log recording device for recording an operation status of the vehicle body control device. It is a featured mining dump truck. According to such a configuration, it is possible to accurately grasp the specific control contents by the vehicle body control device, the actual operation time, and the like based on the data relating to the operation status recorded in the log recording device. As a result, it can be used for various improvements of the vehicle body control device, improvement of road surface conditions at the site, and measures for improving the driving characteristics of the operator.
  • the vehicle control device has a switch for invalidating the control
  • the log recording device is a time for invalidating the vehicle body control by the vehicle control device by the switch operation.
  • This is a mine dump truck characterized by recording. According to such a configuration, not only the time during which the vehicle control device is actually operating, but also data relating to the time when the operator is not actually operating due to the switch being turned off (invalidation time) can be acquired. . As a result, the cause (satisfaction or inconvenient part) of invalidating the vehicle control device can be identified and used for improving or developing the dump truck or the vehicle control device.
  • the third invention is the mine dump truck according to the second invention, wherein the log recording device records any control parameter by the vehicle control device. According to such a configuration, the specific control content by the vehicle control device can be grasped in more detail.
  • a fourth invention operates a plurality of mining dump trucks according to the third invention, obtains data recorded in a log recording device of each mining dump truck, and then compares the mining dump truck.
  • An operation diagnosis method characterized by diagnosing an operation status. According to such a method, it is possible to more accurately diagnose the operation status of the mining dump truck by a statistical method compared to the case of analyzing the data of the log recording device of one mining dump truck.
  • a fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, the operation status of the mine dump truck is diagnosed by comparing data acquired by each log recording device in a time series per unit time of operation time. This is the operation diagnosis method. According to such a method, since the control amount per unit time of the operation time can be grasped, the operation status of the mining dump truck can be diagnosed more accurately.
  • the mine dump truck of the present invention includes a log recording device that records the operation of the vehicle body control device, if the data regarding the operation state of the vehicle body control device recorded later in the log recording device is extracted and analyzed, It is possible to accurately grasp the specific control contents and actual operation time by the vehicle body control device. As a result, it can be used for various improvements of the vehicle body control device, improvement of road surface conditions at the site, and measures for improving the driving characteristics of the operator.
  • FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a mining dump truck 100 according to the present invention. It is the block diagram which showed the vehicle body control structure of the dump truck 100 for mines which concerns on this invention. It is the bath chart which showed an example of the flow of the process by the log recording apparatus 60 which concerns on this invention. 5 is a table showing an example of control parameters recorded by the log recording device 60. FIG. It is explanatory drawing which shows an example of the operation diagnosis method which concerns on this invention.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a mining dump truck 100 according to the present invention
  • FIG. 2 shows the configuration of the vehicle body control of the mining dump truck 100.
  • this dump truck 100 carries and loads a load (roses) S such as earth and sand or ore in an open pit operation of a mine, for example.
  • the vehicle height is an ultra-large transportation work machine having a vehicle height exceeding, for example, several meters to 10 meters.
  • the dump truck 100 includes a pair of left and right driven wheels (front wheels) 11a and 11a and driving wheels (rear wheels) 11b and 11b on the front and rear of a vehicle body 10 made of a solid frame, and in front of the vehicle body 10, The engine room 12 and the cab 13 are provided, and a vessel 14 for loading the load S is provided behind the vehicle body 10.
  • the engine room 12 includes a diesel engine and a generator (not shown).
  • the generator is driven by the engine, and the direct current electricity is controlled by the inverter (power conversion unit 46), and then the alternating current motor (running motor). 16 and 16 (FIG. 2), the drive wheels 11b and 11b are independently driven to travel.
  • a hydraulic pump (not shown) is provided in the vehicle body 10, and pressure oil is sent to a hoist cylinder 15 for raising and lowering the vessel 14 to expand and contract.
  • the electric motors (running motors) 16 and 16 drive the drive wheels 11b and 11b independently via reduction gears (gears) 17 and 17, respectively.
  • the driven wheels 11a and 11a and the driving wheels 11b and 11b respectively detect displacement sensors 20a, 20b, 20c, and 20d that detect displacement in the vertical direction of the vehicle, and the rotational speeds of the wheels.
  • Speed sensors 30 a, 30 b, 30 c, and 30 d are provided, and each detection value is output to the vehicle body control device 40.
  • the displacement sensors 20a, 20b, 20c and 20d are for detecting displacements in the vehicle vertical direction of suspensions (not shown) connected to the driven wheels 11a and 11a and the driving wheels 11b and 11b, respectively.
  • the displacement which each displacement sensor 20a, 20b, 20c, 20d detected is output to the pitching detection part 41 of the vehicle control apparatus 40.
  • the pitching detection unit 41 is configured to detect the amplitude of pitching vibration generated in the vehicle based on the displacement detection value in the vehicle vertical direction of each suspension output from each displacement sensor 20a, 20b, 20c, 20d.
  • the pitching vibration amplitude detected by the pitching detection unit 41 is output to the torque command calculation unit 43 via the slip detection unit 42 of the vehicle control device 40 and the like.
  • the speed sensors 30a, 30b, 30c, 30d independently detect the rotational speeds of the driven wheels 11a, 11a and the drive wheels 11b, 11b, and output them to the slip detection unit 42 of the vehicle control device 40, etc. Yes.
  • the slip detector 42 receives the rotational speed detection values output from the speed sensors 30a, 30b, 30c, and 30d and detects the rotational speed difference, thereby detecting at least the driven wheels 11a and 11a and the driving wheels 11b and 11b. It is designed to detect whether one slip has occurred.
  • the slip information detected by the slip detection unit 42 is output to the torque command calculation unit 44 via the skid detection unit 43 of the vehicle control device 40.
  • the skid detection unit 43 skids on the vehicle body based on the detection values detected by the acceleration sensor, yaw rate sensor, steering sensor, millimeter wave sensor, etc. of the vehicle body control sensor 50 in addition to the detection values of the speed sensors 30a to 30d. Whether or not has occurred is detected. Then, the skid information detected by the skid detection unit 43 is output to the torque command calculation unit 44 of the vehicle control device 40.
  • the torque command calculation unit 44 calculates a suitable torque command (torque reduction command, torque recovery command, recovery time change command, etc.) to suppress each phenomenon based on the detection values detected by the detection units 41 to 43. And output to the torque control unit 45 of the vehicle control device 40. For example, when it is determined that slip has occurred in at least one of the drive wheels 11b and 11b from the normal running state, the electric motor 16 driving the drive wheels 11b and 11b in which the slip has occurred, A command (torque reduction command) for reducing the torque of 16 to a value smaller than the target torque is output to the torque control unit 45 to eliminate the slip of the drive wheel 11b.
  • a suitable torque command torque reduction command, torque recovery command, recovery time change command, etc.
  • a command (torque recovery command) for recovering the torque of the motors 16 and 16 to the target torque is output to the torque control unit 45 to return to normal running.
  • the torque command calculation unit 44 outputs a command to change the torque of the electric motors 16 and 16 to the torque control unit 45, Reduce pitching vibration. That is, when the vehicle body is in forward vibration, the torque of the motors 16 and 16 is increased to increase the moment in the direction of raising the front wheels (driven wheels 11a and 11a), and when the vehicle body is in front vibrations, the torque of the motors 16 and 16 is suppressed. In this way, the pitching vibration is canceled and reduced.
  • the torque command calculation unit 44 changes the torque of one or both of the motors 16 and 16. Is output to the torque control unit 45 to suppress the skid phenomenon. For example, if a side slip (understeer) occurs such that the vehicle body swells outside the curve during curve driving, the side slip (by lowering the torque of the motor 16 of the inner drive wheel 11b than that of the motor 16 of the outer drive wheel 11b) Suppresses understeer phenomenon.
  • the torque command calculation unit 44 does not particularly output a command to the torque control unit 45 when it is determined that no pitching, slip, or side slip has occurred.
  • the torque control unit 45 is configured based on the torque command to the motors 16 and 16 output from the torque command calculation unit 44, the current detection value output from a current sensor (not shown), and the rotation speed detection value output from the speed sensors 20a to 20d.
  • the gate pulse signal to the power converter 46 is output by pulse width modulation control (PWM control) so that the torque output from the motors 16 and 16 follows the torque command to the motors 16 and 16.
  • PWM control pulse width modulation control
  • the power converter 46 receives the gate pulse signal from the torque control unit 45, and a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) performs high-speed torque control on the motors 16 and 16 by switching at high speed. It has come to be realized. *
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the vehicle control device 40 is provided with a log recording device 60 and a switch 70 in addition to the vehicle body control sensor 50.
  • the vehicle body control sensor 50 detects the state of the vehicle body together with the displacement sensors 20a to 20d and the speed sensors 30a to 30d as described above.
  • the acceleration sensor, the yaw rate sensor, the steering sensor, and the millimeter wave sensor It consists of an accelerator opening sensor and a brake opening sensor.
  • the acceleration sensor and the yaw rate sensor detect the acceleration and rotational angular velocity (yawing) of the vehicle body, and output the detected acceleration and rotational angular velocity of the vehicle body to the vehicle control device 40.
  • the steering sensor detects the steering angle according to the driver's steering operation
  • the accelerator opening sensor detects the accelerator pedal opening according to the driver's accelerator operation.
  • the accelerator pedal opening are output to the vehicle control device 40.
  • the brake opening sensor detects the opening degree of the brake pedal according to the driver's brake operation, and outputs the detected brake pedal opening degree to the vehicle control device 40.
  • the millimeter wave sensor instantaneously detects the position and speed of other traveling vehicles, people, etc., and outputs them to the vehicle control device 40.
  • the log recording device 60 records and stores various control parameters and the like as will be described later by the vehicle control device 40 as control status data, and can retrieve the data at any time.
  • the information processing apparatus includes a semiconductor storage device such as a CPU, a ROM, a RAM and an SRAM, and a magnetic recording medium such as an HDD.
  • the control data recorded in the storage device or recording medium can be easily taken out as a wireless or memory card.
  • the switch 70 is installed, for example, in the driver's cab 13 or the like, and an operator who operates the dump truck 100 arbitrarily turns on (enables) or turns off (invalidates) various controls by the vehicle control device 40 during operation. ) You can do it.
  • This dump truck 100 has almost no pitching, slipping, skidding phenomenon, etc. when it is traveling at a constant speed on a flat road even if it loads tens to hundreds of tons of ore (load S). Since this does not occur, vehicle body stabilization control by the vehicle control device 40, that is, torque control of the electric motors 16 and 16 is not particularly required.
  • the parameters of each control are recorded by the log recording device 60, and the reason why the control is activated by taking out and analyzing the recorded data at regular intervals or whenever necessary. Can be identified and used for appropriate countermeasures thereafter. For example, if there is a record that these controls have been activated for many hours, it is possible to quantify the road surface's instability and the operator's driving characteristics, which is useful for road surface maintenance and operator guidance / supervision. be able to.
  • the log recording device 60 includes not only the specific control parameters by the vehicle control device 40 but also the time during which the vehicle control device 40 is functioning (validation time). The time when the control or all controls are not functioning (invalidation time) is also recorded. That is, as shown in FIG. 1, the vehicle control device 40 is provided with a switch 70 for operating the vehicle control device 13 in the driver's cab 13 or the like, and an operator operating the dump truck 100 turns on / off the switch 70. By performing the off operation, it is possible to arbitrarily determine whether or not to operate various controls by the vehicle control device 40.
  • FIG. 3 shows an example of the flow of processing by the log recording device 60 that records the operation of the vehicle control device 40 having such a switch 70.
  • the log recording device 60 determines whether or not the switch 70 of the vehicle control device 40 is turned on in the first step S100. ), That is, when it is determined to be in the OFF state, the process proceeds to step S116. When it is determined that it is ON (YES), the process proceeds to the next steps S102, S104, and S106 in order.
  • step S102 a correction amount (control gain, time) at the time of pitching control is detected, a correction amount (control gain, time) at the time of slip control is detected at step S104, and a correction amount (control by the side slip control is detected at slip S106. (Gain and time) are detected, and the process proceeds to the next step S108.
  • step S108 it is determined whether or not these correction amounts are equal to or greater than a certain value, that is, whether or not appropriate control has been performed to suppress pitching and slipping. ), The process returns to the first step S100, but if the correction amount is equal to or greater than a certain value (YES), the process proceeds to the next step S112, where the correction amount is integrated and recorded in a counter per unit time. The process proceeds to step S114.
  • step S114 it is further determined whether or not the switch 70 of the vehicle control device 40 has been turned off, that is, whether or not the switch 70 has been turned off by the operator.
  • the process returns to the first step S100 and the same processing is repeated.
  • the process proceeds to the next step S116. Record the OFF time.
  • the various controls by the vehicle control device 40 are intended to stabilize the vehicle body during driving and ensure the safety of transportation work, but some operators do not like the control. Therefore, as described above, the vehicle control device 40 is provided with the switch 70 for arbitrarily turning on / off the control by the device, and the operation is left to the operator.
  • the present invention not only the control parameters of the vehicle control device 40 but also the switch operation time of the switch 70, in particular, the time and frequency at which the control by the device is turned off are recorded, so that by what operator and how much. It is possible to accurately grasp whether the vehicle control device 40 is being used with time and frequency. Thereby, it can be used for the improvement, development, guidance of a specific operator, supervision, etc. of the vehicle control apparatus 40 after that.
  • turning off the switch 70 of the vehicle control device 40 means that the operator has some dissatisfaction or inconvenience with respect to the control of the vehicle control device 40, or does not feel the necessity thereof, Or it can be thought that safety awareness is low. Therefore, the development side can contribute to better product improvement / development by specifying the cause and the like at the same time, and the supervisor can use it for guidance and supervision of the operator.
  • FIG. 4 shows an example of the control parameters recorded by the log recording device 60. As shown, not only the switch ON time of the vehicle control device 40 but also the switch OFF time is recorded. In addition, pitching FF control time that is pitching control time by feedforward control, FB control time that is pitching control time by feedback control, slip / slide control ON time, skid control ON time, vehicle body override operation time, etc. If it is recorded as a control parameter, the operation status of the dump truck 100 can be accurately diagnosed.
  • dump trucks for mines are mostly operated with 5 or 6 units at one mine site. Therefore, as shown in FIG. 5, a plurality of dump trucks 1 to 5 including a vehicle control device 40 having such a log recording device 60 are operated, and recorded in the log recording devices 60 of the respective dump trucks 1 to 5. It is also possible to obtain the appropriate data and compare them.
  • the operation status of the dump truck 100 can be more accurately diagnosed by a statistical method than when analyzing the data of the log recording device 60 of one dump truck 100, and a new one can be obtained if necessary. Feedback on product improvement and development. That is, even if the control record of one dump truck 100 cannot be accurately grasped only by examining the control record of one dump truck 100, if the control records of a plurality of mining dump trucks 100 are compared and examined, the operation The situation can be accurately diagnosed.
  • the correction amount by the control per unit time of the operation time may be recorded in time series.
  • the pitching control was operated so as to stabilize the vehicle body for that time.
  • the longer the control parameters are recorded the more the vehicle body is burdened and the cause of the failure is, so the amount of control correction per unit time of operation time is recorded in time series and analyzed to analyze the load on the vehicle body. The situation can be accurately diagnosed.
  • SYMBOLS 100 Mine dump truck 10 ... Car body 11a, 11a ... Driven wheel (front wheel) 11b, 11b ... Driving wheel (rear wheel) DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Electric motor 20a, 20b, 20c, 20d ... Displacement sensor 30a, 30b, 30c, 30d ... Speed sensor 40 ... Car body control apparatus 41 ... Pitching detection part 42 ... Slip detection part 43 ... Side slip detection part 44 ... Torque command calculating part 45 ... Torque control unit 50 ... Car body control sensor 60 ... Log recording device 70 ... Switch

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Abstract

走行中の車体10を制御する装置40を備えた鉱山用ダンプトラック100であって、前記車体制御装置40の動作を記録するログ記録装置60を備える。これによって、後にそのログ記録装置60に記録された車体制御装置40の動作状況に関するデータを取り出して解析すれば、車体制御装置40による具体的な制御内容や実際の作動時間などを正確に把握できるため、車体制御装置40の様々な改良や現場の路面状況の改善、オペレータの運転特性の向上策などに役立てることができる。

Description

鉱山用ダンプトラックおよびその運行診断方法
 本発明は、走行中の車体を安定化制御するための装置を備えた鉱山用ダンプトラックおよびその運行診断方法に関するものである。
 一般に露天掘りによる大規模鉱山(マイニング)では、掘削場で掘削された土砂や鉱石をこの掘削場から離れた位置にある放土場や精錬所まで繰り返し運搬するためのダンプトラックが欠かせない。このダンプトラックには、積載時の車重が300トンを越えるような超大型車両が用いられており、搭載したディーゼルエンジンで発電した電力やトロリー線から給電した電力によって電動機(走行モータ)を駆動することで走行するようになっている。
 このような超大型の鉱山用ダンプトラックは、数十から数百トンの鉱石を積載した状態で悪路や坂道を走行することが多いため、走行時にスリップや横滑りしたり、車体が前後に大きく揺れたり(ピッチング)することがある。このため、走行時の車体の挙動を安定化させるために従来から様々な技術が提案されている。例えば、以下の特許文献1などではピッチングを制御する装置を備え、この制御装置によって車輪を駆動するモータのトルクを制御することで車両の前後方向の揺れであるピッチング運動を抑制して乗員の乗り心地を確保しつつ操縦安定性を向上させる技術が提案されている。
 また、以下の特許文献2では、駆動輪を駆動するための電動機を制御する装置を備え、駆動輪にスリップが発生したときは電動機のトルクを下げることで車両のピッチング振動を大きくさせることなく駆動輪のスリップを抑制するようにした技術が提案されている。
特開2011-259645号公報 特開2012-110073号公報
 ところで、前述したような車両制御装置を用いることで車両のピッチングやスリップなどを抑制して車両の挙動を安定化できるが、実際にどのようなパラメータの制御がどのような状況で発生しているのかを正確に把握することは困難であった。また、前記車両制御装置が現場において実際にどの程度作動しているのか(役立っているのか)を正確に把握するのはさらに困難であった。
 そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、車両制御装置による制御状況などを正確に把握できる新規な鉱山用ダンプトラックおよびその運行診断方法を提供するものである。
 前記課題を解決するために第1の発明は、走行中の車体を制御する装置を備えた鉱山用ダンプトラックであって、前記車体制御装置の動作状況を記録するログ記録装置を備えたことを特徴とする鉱山用ダンプトラックである。このような構成によれば、そのログ記録装置に記録された動作状況に関するデータに基づいて車体制御装置による具体的な制御内容や実際の作動時間などを正確に把握できる。これによって、車体制御装置の様々な改良や現場の路面状況の改善、オペレータの運転特性の向上策などに役立てることができる。
 第2の発明は、第1の発明において、前記車両制御装置は、その制御を無効化するスイッチを有し、前記ログ記録装置は、前記スイッチ操作による前記車両制御装置による車体制御の無効化時間を記録することを特徴とする鉱山用ダンプトラックである。このような構成によれば、前記車両制御装置が実際に作動している時間だけでなく、オペレータがそのスイッチを切るなどして実際に作動していない時間(無効化時間)に関するデータも取得できる。これによって、車両制御装置を無効化する原因(満足度や不都合箇所)を特定してそのダンプトラックや車両制御装置の改良・開発などに利用することができる。
 第3の発明は、第2の発明において、前記ログ記録装置は、前記車両制御装置によるいずれかの制御パラメータを記録することを特徴とする鉱山用ダンプトラックである。このような構成によれば、車両制御装置による具体的な制御内容をより詳細に把握することができる。
 第4の発明は、第3の発明の鉱山用ダンプトラックを複数台運行させ、当該各鉱山用ダンプトラックのログ記録装置に記録されたデータを取得した後、比較して前記鉱山用ダンプトラックの運行状況を診断することを特徴とする運行診断方法である。このような方法によれば、1台の鉱山用ダンプトラックのログ記録装置のデータを解析する場合に比べて統計的な手法により鉱山用ダンプトラックの運行状況をより正確に診断することができる。
 第5の発明は、第4の発明において、前記各ログ記録装置で取得したデータを運転時間の単位時間あたりの時系列で比較して前記鉱山用ダンプトラックの運行状況を診断することを特徴とする運行診断方法である。このような方法によれば、運転時間の単位時間あたりの制御量が把握できるため、鉱山用ダンプトラックの運行状況をより正確に診断することができる。
 本発明の鉱山用ダンプトラックは、車体制御装置の動作を記録するログ記録装置を備えたことから、後にそのログ記録装置に記録された車体制御装置の動作状況に関するデータを取り出して解析すれば、車体制御装置による具体的な制御内容や実際の作動時間などを正確に把握できる。これによって、車体制御装置の様々な改良や現場の路面状況の改善、オペレータの運転特性の向上策などに役立てることができる。
本発明に係る鉱山用ダンプトラック100の実施の一形態を示した側面図である。 本発明に係る鉱山用ダンプトラック100の車体制御構成を示した構成図である。 本発明に係るログ記録装置60による処理の流れの一例を示した風呂チャートである。 ログ記録装置60で記録する制御パラメータの一例を示した表図である。 本発明に係る運行診断方法の一例を示す説明図である。
 次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係る鉱山用ダンプトラック100の実施の一形態を示したものであり、図2はこの鉱山用ダンプトラック100の車体制御の構成を示したものである。図示するように、このダンプトラック100は、例えば鉱山の露天掘り作業において土砂や鉱石などの積載物(バラ物)Sを載置して運搬するものであり、その車重は例えば積載時において300トンを越え、また車高は例えば数mから10mを越える超大型の運搬作業機械である。
 このダンプトラック100は、堅牢なフレームからなる車体10の前後に左右一対の従動輪(前輪)11a、11aと、駆動輪(後輪)11b、11bとを備えると共に、その車体10の前方に、エンジン室12と運転室13とを備え、さらにその車体10の後方に、積載物Sを積載するベッセル14を備えた構造となっている。
 エンジン室12には、図示しないディーゼルエンジンや発電機などが備わっており、エンジンで発電機を駆動し、その直流電気をインバータ(電力変換部46)で制御した後、交流の電動機(走行モーター)16,16(図2)で駆動輪11b、11bをそれぞれ独立駆動して走行するようになっている。また、車体10内には、図示しない油圧ポンプが備えられており、ベッセル14を昇降するためのホイストシリンダ15に圧油を送ってこれを伸縮動するようになっている。なお、図2に示すようにこの電動機(走行モーター)16,16は減速機(ギア)17,17を介して駆動輪11b、11bをそれぞれ独立駆動するようになっている。
 また、図2に示すように、従動輪11a、11aと駆動輪11b、11bには、それぞれ車両の鉛直方向における変位を検出する変位センサ20a、20b、20c、20dと、車輪の回転速度を検出する速度センサ30a,30b、30c、30dがそれぞれ設けられており、各検出値を車体制御装置40に出力するようになっている。変位センサ20a、20b、20c、20dは、各従動輪11a、11aおよび各駆動輪11b、11bにそれぞれ連結された図示しないサスペンションの車両鉛直方向の変位をそれぞれ検出するためのものである。そして、各変位センサ20a、20b、20c、20dが検出した変位は車両制御装置40のピッチング検出部41に出力するようになっている。
 ピッチング検出部41は、各変位センサ20a、20b、20c、20dが出力する各サスペンションの車両鉛直方向の変位検出値に基づいて、車両に発生するピッチング振動の振幅を検出するようになっている。そして、このピッチング検出部41によって検出されたピッチング振動の振幅を車両制御装置40のスリップ検出部42などを介してトルク指令演算部43に出力するようになっている。
 速度センサ30a,30b、30c、30dは、従動輪11a、11aおよび駆動輪11b、11bの回転速度をそれぞれ独立して検出し、車両制御装置40のスリップ検出部42などに出力するようになっている。
 スリップ検出部42は、この速度センサ30a,30b、30c、30dが出力する回転速度検出値を入力してその回転速度差などを検出することで従動輪11a、11aおよび駆動輪11b、11bの少なくとも1つにスリップが発生しているかどうかを検出するようになっている。そして、このスリップ検出部42によって検出されたスリップ情報は、車両制御装置40の横滑り検出部43を介してトルク指令演算部44に出力するようになっている。
 横滑り検出部43は、前記速度センサ30a乃至30dによる検出値の他に、車体制御用センサ50の加速度センサやヨーレートセンサ、ステアリングセンサ、ミリ波センサなどが検出した各検出値に基づいて車体に横滑りが発生しているか否かを検出するようになっている。そして、この横滑り検出部43によって検出された横滑り情報を車両制御装置40のトルク指令演算部44に出力するようになっている。
 トルク指令演算部44は、各検出部41乃至43で検出された検出値に基づいてそれぞれの現象を抑制すべく適格なトルク指令(トルク低減指令、トルク回復指令、回復時間変更指令など)を演算し、車両制御装置40のトルク制御部45に出力する。例えば、通常走行の状態から駆動輪11b、11bの少なくとも1つにスリップが発生していると判定した場合には、当該スリップが発生している駆動輪11b、11bを駆動している電動機16、16のトルクを目標トルクより小さい値に低減する指令(トルク低減指令)をトルク制御部45に出力し、その駆動輪11bのスリップの解消を図る。
 そして、このトルク低減指令の出力中に駆動輪11b、11bのスリップが発生していないと判定した場合、すなわちスリップが解消したと判定した場合には、スリップが解消した駆動輪11b、11bを駆動している電動機16、16のトルクを目標トルクまで回復させる指令(トルク回復指令)をトルク制御部45に出力し、通常走行への復帰を図る。
 また、このトルク指令演算部44は、ピッチング検出部41から出力される振幅が所定値を超えたと判定した場合には、電動機16,16のトルクを変更する指令をトルク制御部45に出力し、ピッチング振動の低減を図る。すなわち、車体が前のめり振動のときには電動機16,16のトルクを上げて前輪(従動輪11a、11a)を上昇させる方向のモーメントを増加させ、車体が前上がり振動のときには電動機16,16のトルクを抑えることでピッチング振動を相殺してその低減を図る。
 また、このトルク指令演算部44は、横滑り検出部43によって車体に横滑りが発生していることが検出された場合には、電動機16,16のいずれか一方のトルクあるいは両方のトルクを変更する指令をトルク制御部45に出力して横滑り現象を抑える。例えば、カーブ走行時に車体がカーブ外側に膨らむような横滑り(アンダーステア)が発生した場合には、内側の駆動輪11bの電動機16のトルクを外側の駆動輪11bの電動機16よりも下げることで横滑り(アンダーステア)現象を抑制する。
 また、カーブ走行時に車体がカーブ内側に曲がり込むような横滑り(オーバーステア)が発生した場合には、外側の駆動輪11bの電動機16のトルクを内側の駆動輪11bの電動機16よりも下げることで横滑り(オーバーステア)現象を抑制する。なお、このトルク指令演算部44は、前記のようなピッチングやスリップ、横滑りが発生していないと判定した場合には、トルク制御部45には特に指令を出力しない。
 トルク制御部45は、トルク指令演算部44が出力する電動機16,16へのトルク指令や図示しない電流センサの出力する電流検出値及び速度センサ20a乃至20dの出力する回転速度検出値に基づいて各電動機16,16の出力するトルクが電動機16,16へのトルク指令に従うようにパルス幅変調制御(PWM制御)により電力変換器46へのゲートパルス信号を出力するようになっている。そして、電力変換器46はこのトルク制御部45からのゲートパルス信号を受け、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで電動機16,16に対する高応答なトルク制御を実現するようになっている。 
 また、この車両制御装置40には、車体制御用センサ50の他にログ記録装置60とスイッチ70が付設されている。この車体制御用センサ50は、前述したような変位センサ20a乃至20dや速度センサ30a乃至30dと共に車体の状態を検出するものであり、加速度センサやヨーレートセンサ、ステアリングセンサ、ミリ波センサの他に、アクセル開度センサやブレーキ開度センサなどからなっている。
 加速度センサやヨーレートセンサは、車体の加速度や回転角速度(ヨーイング)を検出するものであり、検出した車体の加速度や回転角速度を車両制御装置40に出力している。ステアリングセンサは、運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出し、アクセル開度センサは、運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出するものであり、同じく検出したステアリング角度やアクセルペダル開度を車両制御装置40に出力している。ブレーキ開度センサは、運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出するものであり、検出したブレーキペダル開度を車両制御装置40に出力している。ミリ波センサは、走行する他の車両や人などの位置と速度を瞬時に検出し、車両制御装置40に出力している。
 ログ記録装置60は、この車両制御装置40による後述するような各種制御パラメータなどを制御状況データとして記録・保存し、随時そのデータを取り出すことができるようになっている。具体的には、CPU、ROM,RAMとSRAMなどの半導体記憶装置やHDDなどの磁気記録媒体からなる情報処理装置から構成されている。そして、この記憶装置や記録媒体に記録された制御データは、無線やメモリーカードなどとして容易に取り出すことができる。
 スイッチ70は、例えば運転室13内などに設置されており、ダンプトラック100を運転するオペレータが、運転中などにおいてこの車両制御装置40による各種制御を任意にON(有効化)またはOFF(無効化)できるようになっている。
 次に、このような構成をした本発明に係る鉱山用ダンプトラック100の作用を説明する。このダンプトラック100は、数十から数百トンの鉱石を積載(積載物S)していても平坦な道を一定の速度で走行している場合には、ピッチングやスリップ、横滑り現象などは殆ど発生しないため、車両制御装置40による車体安定化制御、すなわち電動機16,16のトルク制御は特に必要ない。
 しかし、路面に大きな凹凸があったり、路面が雨で濡れて滑りやすいような悪路だったり、あるいは急峻な坂道やカーブがある道路、さらにはオペレータが急加減速や急ハンドルのような雑な運転をした場合には、ピッチングやスリップ、横滑り現象がそれぞれ単独或いは複合して発生する。特に、鉱山用ダンプトラック100の場合は、車高が高く重心が高い位置にあるため、ピッチングによる車体前後方向に大きな揺れが発生し易い傾向がある。また、車重が極めて大きいため、濡れた路面や坂道では、スリップや横滑りも発生し易い傾向がある。
 このようなピッチングやスリップ、横滑り現象が発生した場合には、前述したようにそれらを各種センサが検出して出力し、車両制御装置40が作動してこれらの現象が収まるまでその制御を継続する。そして、本発明ではこれらの各制御のパラメータをログ記録装置60によって記録するようにしたものであり、その後その記録されたデータを一定期間ごとあるいは随時取り出し、解析することでその制御が作動した原因を特定することが可能となり、その後の適切な対応策に利用することができる。例えば、これらの制御が多数の時間作動した記録がある場合には、路面が安定していないことやオペレータの運転特性を定量化することが可能となり、路面整備やオペレータの指導・監督などに役立てることができる。
 また、本発明に係るログ記録装置60は、このような車両制御装置40による具体的な制御パラメータだけでなく、車両制御装置40が機能している時間(有効化時間)と共に、いずれか1つの制御または全ての制御が機能していない時間(無効化時間)も記録するようにしている。すなわち、図1に示したように、この車両制御装置40には、これを操作するスイッチ70が運転室13内などに付設されており、ダンプトラック100を運転するオペレータがこのスイッチ70をオン・オフ操作することで、この車両制御装置40による各種制御を動作させるか否かを任意に決定できるようになっている。
 図3は、このようなスイッチ70を備えた車両制御装置40の動作を記録するログ記録装置60による処理の流れの一例を示したものである。まず、このログ記録装置60は、ダンプトラック100が起動した後に、最初のステップS100においてこの車両制御装置40のスイッチ70がONになっているか否かを判断し、ONになっていない場合(NO)、すなわちOFF状態と判断したときは、ステップS116に移行するが、ONになっていると判断したとき(YES)は、次のステップS102、S104,S106に順に移行する。
 ステップS102では、ピッチング制御時の補正量(制御ゲイン、時間)を検出し、ステップS104ではスリップ制御時の補正量(制御ゲイン、時間)を検出し、スリップS106では横滑り制御時の補正量(制御ゲイン、時間)をそれぞれ検出して、次のステップS108に移行する。ステップS108では、これらの補正量が一定値以上あるか否か、すなわちピッチングやスリップを抑制するために適度な制御が行われたか否かを判断し、その補正量が一定値以上ない場合(NO)には最初のステップS100に戻るが、補正量が一定値以上ある場合(YES)には、次のステップS112に移行してその補正量を単位時間あたりのカウンタに積算して記録して次のステップS114に移行する。
 ステップS114では、さらにこの車両制御装置40のスイッチ70がOFFになったか否か、つまりオペレータによってスイッチ70が切られたか否かを判断し、切られていないと判断したとき、つまりスイッチ70がONになっている状態と判断したとき(NO)は、最初のステップS100に戻って同様な処理を繰り返すが、スイッチ70が切られたと判断したとき(YES)は、次のステップS116に移行してそのOFF時間を記録する。
 すなわち、この車両制御装置40による各種制御は、運転時の車体を安定化させて運搬作業の安全性を確保するためのものであるが、オペレータによってはその制御を好まないケースがある。そのため、前述したようにこの車両制御装置40には、この装置による制御を任意にON/OFFするためのスイッチ70を設けてその動作の可否をオペレータに委ねる構成となっている。
 そこで、本発明ではこの車両制御装置40の制御パラメータのみならず、そのスイッチ70のスイッチ操作時間、特にこの装置による制御をOFFにした時間や頻度なども記録することで、どのオペレータによってどの程度の時間・頻度でこの車両制御装置40が使用されているかなどを正確に把握することが可能となっている。これにより、その後の車両制御装置40の改良、開発や特定のオペレータの指導、監督などに役立てることができる。
 つまり、この車両制御装置40のスイッチ70を切る(OFF)ということは、そのオペレータがこの車両制御装置40の制御に対して何らかの不満や不都合があるか、あるいはその必要性を感じていないか、または安全性に関する意識が低いなどと考えることができる。そのため、開発側ではその原因なども同時に特定することでより良い製品改良・開発に寄与することができ、監督側ではそのオペレータの指導、監督などに役立てることができる。
 図4は、このログ記録装置60で記録する制御パラメータの一例を示したものであり、図示するように、車両制御装置40のスイッチON時間だけでなく、スイッチOFF時間も記録する。その他には、フィードフォワード制御によるピッチング制御時間であるピッチングFF制御時間、フィードバック制御によるピッチング制御時間であるFB制御時間、スリップ/スライド制御ON時間、横滑り制御ON時間、車体走行時オーバーライド操作時間などを制御パラメータとして記録すれば、ダンプトラック100の運行状況を正確に診断することが可能となる。
 また、一般に鉱山用のダンプトラックは1つの鉱山現場において、5台または6台の複数台で稼働される場合が殆どである。そのため、図5に示すようにこのようなログ記録装置60を有する車両制御装置40を備えたダンプトラック1~5を複数台運行させ、それぞれのダンプトラック1~5のログ記録装置60に記録されたデータを適宜取得し、これを比較することもできる。
 このようにすれば、1台のダンプトラック100のログ記録装置60のデータを解析する場合に比べて統計的な手法によりダンプトラック100の運行状況をより正確に診断して必要であれば新たな製品の改良・開発にフィードバックすることができる。すなわち、1台のダンプトラック100の制御記録を調べただけでは、そのパラメータが意味する内容を正確に把握できない場合でも、複数の鉱山用ダンプトラック100の制御記録を比較して調べれば、その運行状況を正確に診断することが可能となる。
 例えば、ピッチング制御やスリップ制御の補正量がどのダンプトラック100でも同じような場合には、それらが走行する路面状態に何らかの問題があると診断することができる。一方、1台の特定のダンプトラック100の補正量だけが他のダンプトラック100のそれよりも異なる場合には、路面状態よりもそのダンプトラック100のオペレータの誤った運転などによるものと診断することができる。また、各ダンプトラック100の制御スイッチOFF時間やその頻度などを比較することで、ピッチング制御やスリップ制御が実際にどの程度利用されているのか、どの程度役立っているのかなどを正確に診断することが可能となる。これによって、その後の新たな製品の改良・開発や現場路面状況の改善、オペレータの監視、教育などに適格にフィードバックすることができる。
 また、スイッチONのときの記録方法として、運転時間の単位時間あたりの制御による補正量を時系列に記録しても良い。これにより、例えば運転時間30分の間にピッチング制御が10分間あったとの記録をみることにより、その時間だけ車体を安定させるようにピッチング制御が動作していたと考えることができる。つまり、制御パラメータが長く記録されるほど車体に負担がかかり故障の原因ともなるため、運転時間の単位時間あたりの制御による補正量を時系列に記録し、これを解析することで車体にかかる負荷状況を正確に診断することができる。
 100…鉱山用ダンプトラック
 10…車体
 11a、11a…従動輪(前輪)
 11b、11b…駆動輪(後輪)
 16…電動機
 20a、20b、20c、20d…変位センサ
 30a,30b、30c、30d…速度センサ
 40…車体制御装置
 41…ピッチング検出部
 42…スリップ検出部
 43…横滑り検出部
 44…トルク指令演算部
 45…トルク制御部
 50…車体制御用センサ
 60…ログ記録装置
 70…スイッチ

Claims (5)

  1.  走行中の車体を制御する装置を備えた鉱山用ダンプトラックであって、
     前記車体制御装置の動作状況を記録するログ記録装置を備えたことを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
  2.  請求項1に記載の鉱山用ダンプトラックにおいて、
     前記車両制御装置は、その制御を無効化するスイッチを有し、
     前記ログ記録装置は、前記スイッチ操作による前記車両制御装置による車体制御の無効化時間を記録することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
  3.  請求項2に記載の鉱山用ダンプトラックにおいて、
     前記ログ記録装置は、前記車両制御装置によるいずれかの制御パラメータを記録することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
  4.  請求項3の鉱山用ダンプトラックを複数台運行させ、当該各鉱山用ダンプトラックのログ記録装置に記録されたデータを取得した後、比較して前記鉱山用ダンプトラックの運行状況を診断することを特徴とする運行診断方法。
  5.  請求項4に記載の運行診断方法において、
     前記各ログ記録装置で取得したデータを運転時間の単位時間あたりの時系列で比較して前記鉱山用ダンプトラックの運行状況を診断することを特徴とする運行診断方法。
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