WO2015145908A1 - 車両走行管制システム及び運行管理サーバ - Google Patents

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WO2015145908A1
WO2015145908A1 PCT/JP2014/084395 JP2014084395W WO2015145908A1 WO 2015145908 A1 WO2015145908 A1 WO 2015145908A1 JP 2014084395 W JP2014084395 W JP 2014084395W WO 2015145908 A1 WO2015145908 A1 WO 2015145908A1
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WO
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travel
permission
permission request
communication timing
point
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PCT/JP2014/084395
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English (en)
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Inventor
山崎　良太
大倉　敬規
朋之 濱田
山田　勉
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日立建機株式会社
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Publication date
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • H04W4/44—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for communication between vehicles and infrastructures, e.g. vehicle-to-cloud [V2C] or vehicle-to-home [V2H]

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle travel control system and an operation management server for mines, and more particularly to a technique for improving the connection status of wireless communication lines when a plurality of transport vehicles are traveling.
  • a transport vehicle that travels autonomously without an operator boarding particularly a dump truck
  • Such an autonomous traveling dump truck for a mine acquires an instruction from the control center via a wireless communication line, and travels in accordance with the instruction. Therefore, in order for a dump truck for a mine to be smoothly operated, it is necessary to improve the reliability of wireless communication between the dump truck and the wireless base station.
  • Patent Document 1 As a technique for improving the reliability of wireless communication between a dump truck for a mine and a wireless base station, a technique described in Patent Document 1 is known.
  • a plurality of mobile stations such as mining dump trucks moving along a traveling path have identification information, data corresponding to identification information managed by a monitoring station, data held by a certain mobile station, If they do not match, the mobile station requests a data transmission request from the monitoring station.
  • communication forms communication form which transmits / receives all data each time
  • the wireless base stations While a plurality of autonomously traveling dump trucks travel in the mine, the wireless base stations are arranged in a scattered manner so that the communication area of each wireless base station covers the entire traveling route of the mine dump truck.
  • communication timings from the plurality of dump trucks may overlap with one radio base station. Concentration of communication timing causes a delay in obtaining an instruction related to traveling from the control center for the dump truck, and there is a problem that the dump truck stops and consequently the productivity of the entire mine is reduced. In addition, there is a problem for the control center that requests from the dump truck are concentrated and the load on the server of the control center temporarily increases.
  • Patent Document 1 data identification information is transmitted / received, and if there is a history, the previous data is used for the information. Therefore, the amount of data transmitted / received is reduced compared to a general communication mode in which all data is transmitted / received each time.
  • the overlapping of transmission / reception timings of all data when there is no data identification information and no data identification information is not considered. Therefore, if the timing of data communication overlaps, the congestion of the radio base station cannot be solved yet, and the above-described problems associated therewith cannot be solved.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to eliminate communication congestion of a radio base station when a plurality of transport vehicles are traveling in a mine vehicle travel control system.
  • the present invention provides a plurality of transport vehicles that travel along a predetermined travel route on a premises of a mine, and an operation management server that manages operations of the transport vehicles.
  • a vehicle travel control system that is communicatively connected via a station, and sets, for each of the plurality of transport vehicles, a partial section on the travel route as a travel permission section that permits travel of each transport vehicle.
  • a travel permission section that calculates a permission request point that is within the travel permission section and transmits permission request information for requesting setting of the next travel permission section located in front of the travel permission section.
  • the communication timing determination unit includes a communication timing when the one transport vehicle transmits the permission request information from the provisional permission request point, and the other transport vehicle transmits the permission request information. Determining whether or not a difference between the communication timing and the communication timing to be transmitted is equal to or greater than the predetermined threshold, and the travel permission section setting unit determines that the temporary setting is performed when the difference in the communication timing is equal to or greater than the predetermined threshold.
  • the travel permission section thus set is set as a regular travel permission section.
  • the travel permission section setting unit when setting the travel permission section of each transport vehicle, the travel permission section setting unit first temporarily sets the travel permission section and calculates a provisional permission request point. Then, the communication timing calculation unit calculates the communication timing at which the permission request information is transmitted from the provisional permission request point, and the communication timing determination unit communicates the calculated communication timing and the other transport vehicle to transmit the permission request information. It is determined whether the difference from the timing is equal to or greater than a predetermined threshold. When the difference in communication timing is equal to or greater than a predetermined threshold, the travel permission section setting unit normally sets the travel permission section, so that the travel permission section can be set so that the communication timing of each transport vehicle is dispersed. .
  • the travel permission section setting unit temporarily sets a front boundary point that is a front end portion of the travel permission section for the one transport vehicle, and is predetermined with reference to the front boundary point.
  • the provisional permission request point is calculated according to the conditions of the above, and the difference between the communication timing at which the permission request information is transmitted from the provisional permission request point and the communication timing at which the other transport vehicle transmits the permission request information is When it is less than a predetermined threshold, a point different from the temporarily set forward boundary point is temporarily set again as a new forward boundary point, and the temporarily set forward boundary point is used as a reference according to the predetermined condition.
  • a new provisional permission request point is calculated, the communication timing at which the one transport vehicle transmits the permission request information from the new provisional permission request point, and the communication timing of the other transport vehicle. If, when the difference between the is the predetermined threshold value or more, the part section and the front end portion of the front boundary point the provisionally set again, sets as a normal travel permission section, characterized in that.
  • the front boundary point is Shift. Following this, the provisional permission request point is also shifted. And if the communication timing in a new temporary permission request point leaves
  • the travel permission section setting unit temporarily sets a front boundary point that is a front end portion and a rear boundary point that is a rear end portion of the travel permission section for the one transport vehicle.
  • the provisional permission request point is calculated based on the provisionally set front boundary point or the rear boundary point, the communication timing for transmitting the permission request information from the provisional permission request point, and the other transport vehicle. Is different from the provisional permission request point between the provisional front boundary point and the rear boundary point when the difference between the transmission timing and the communication timing for transmitting the permission request information is less than the predetermined threshold.
  • the point is calculated as a new temporary permission request point, the communication timing at which the one transport vehicle transmits the permission request information from the recalculated provisional permission request point, and the communication timing of the other transport vehicle. If the difference between the timing, is not less than the predetermined threshold, the partial section between the temporarily set front boundary point and the rear boundary point, set as a normal travel permission section, characterized in that.
  • the permission request points can be set so that the communication timings are distributed without changing the position of the front boundary point. Therefore, even when other transport vehicles are traveling ahead, it is possible to set the travel permission section while maintaining a good connection state and without interfering with the front transport vehicles.
  • the present invention may be configured such that when a plurality of adjacent radio base stations use the same frequency, the travel permission section setting unit spans communication areas of the plurality of adjacent radio base stations.
  • the travel permission section is temporarily set.
  • the travel permitted section can be extended to the adjacent communication area if the frequency is the same. Therefore, the degree of freedom when setting the travel permitted section by shifting the communication timing is increased, and the length of one travel permitted section is increased, thereby reducing the number of times permission request information is transmitted and improving the communication status. .
  • the present invention is characterized in that, in the above-mentioned configuration, the communication timing calculation unit calculates the communication timing based on a current position and a traveling speed of each transport vehicle.
  • the communication timing can be calculated according to the real-time traveling state of each transport vehicle.
  • the present invention is an operation management server that is connected to a plurality of transport vehicles that travel along a predetermined travel route in a mine premises via a radio base station, and each of the plurality of transport vehicles.
  • a partial section on the travel route is set as a travel permission section that permits travel of each transport vehicle, and the next travel that is in the travel permission section and is located in front of the travel permission section
  • a travel permission section setting unit that calculates a permission request point, which is a point for transmitting permission request information for requesting setting of a permission section, and each transport vehicle to the operation management server via the wireless base station.
  • One of the plurality of transport vehicles sends the permission request information to the same wireless base station.
  • a communication timing determination unit that determines whether or not a difference between a communication timing to be transmitted and a communication timing at which another transport vehicle among the plurality of transport vehicles transmits the permission request information is equal to or greater than a predetermined threshold;
  • a server-side communication control unit that transmits permission response information indicating a travel permission section set by the travel permission section setting unit to each transport vehicle, wherein the travel permission section setting unit is the one transport vehicle.
  • the travel permission section is provisionally set, a provisional permission request point corresponding to the provisionally permitted travel permission section is calculated, and the communication timing calculation unit calculates the permission request information from the provisional permission request point.
  • the communication timing determination unit is configured to calculate the communication timing when the one transport vehicle transmits the permission request information from the provisional permission request point, and Whether the difference between the transport vehicle and the communication timing at which the permission request information is transmitted is equal to or greater than the predetermined threshold, and the travel permission section setting unit determines that the difference in the communication timing is the predetermined threshold.
  • the temporarily set travel permission section is set as a regular travel permission section.
  • the travel permission section setting unit when setting the travel permission section of each transport vehicle, temporarily sets the travel permission section and calculates the provisional permission request point. Then, the communication timing calculation unit calculates the communication timing at which the permission request information is transmitted from the provisional permission request point, and the communication timing determination unit communicates the calculated communication timing and the other transport vehicle to transmit the permission request information. It is determined whether the difference from the timing is equal to or greater than a predetermined threshold. When the difference in communication timing is equal to or greater than a predetermined threshold, the travel permission section setting unit normally sets the travel permission section, so that the travel permission section can be set while distributing the communication timing of each transport vehicle.
  • working permission area in consideration of communication timing is shown, (a) shows the state which set the driving
  • each or all of the configurations, functions, processing units, processing means, and the like in the following embodiments may be realized as, for example, an integrated circuit or other hardware.
  • each configuration, function, processing unit, processing unit, and the like, which will be described later may be realized as a program executed on a computer. That is, it may be realized as software.
  • Information such as programs, tables, files, etc. for realizing each configuration, function, processing unit, processing means, etc. is stored in memory, hard disk, storage device such as SSD (Solid State Drive), storage medium such as IC card, SD card, DVD, etc. Can be stored.
  • the first embodiment wirelessly communicates a transport vehicle that transports earth and sand or ore loaded by a loader such as an excavator or a wheel loader in a mine, and a control center that controls the position and traveling state of the loader and the transport vehicle.
  • the present invention relates to a vehicle travel control system connected by a network, and is characterized in that a travel section of a transport vehicle is determined in particular in consideration of communication timing of a base station for wireless communication.
  • a vehicle travel control system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a transport vehicle is not limited to a dump truck.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle travel control system according to the first embodiment.
  • a vehicle traveling control system 1 shown in FIG. 1 includes excavators 10-1 and 10-2 that load earth and sand and ore at a quarry such as a mine, and a dump truck 20- that carries loads such as earth and sand and ore. 1 and 20-2, and an operation management server 31 installed in the vicinity of the quarry or in the remote control center 30.
  • Each of the dump trucks 20-1 and 20-2 reciprocates between the excavator 10-1 or 10-2 and an unillustrated ground along the traveling route 60 set in advance in the mine, and carries the load. To do.
  • the dump trucks 20-1 and 20-2 will be described as an example of an unmanned dump truck that travels autonomously without boarding an operator. The present invention can be applied.
  • the excavators 10-1 and 10-2, the dump trucks 20-1 and 20-2, and the operation management server 31 are wirelessly connected to each other via the wireless communication line 40.
  • a plurality of wireless base stations 41-1, 41-2, 41-3 are installed in the mine. Then, radio communication radio waves are transmitted and received via these base stations. The radio wave attenuates as the distance from each base station 41-1, 41-2, 41-3 increases.
  • Reference numerals 42-1, 42-2, and 42-3 in FIG. 1 indicate ranges in which radio waves can be transmitted and received between the base stations 41-1, 41-2, and 41-3 and the dump trucks 20-1 and 20-2. (Hereinafter referred to as “communication area”).
  • Each base station 41-1, 41-2, 41-3 is installed so that the communication areas 42-1, 42-2, and 42-3 overlap each other, so that from any point on the travel route 60 It is preferable to be able to connect to the wireless communication line 40.
  • the call area is illustrated as a circle, but in reality, the call area may not be circular due to the influence of the topography.
  • the excavators 10-1 and 10-2 and the dump trucks 20-1 and 20-2 each include at least three navigation satellites 50-1, 50-2, and 50- of the Global Navigation Satellite System (GNSS). 3 is provided with a position calculation device (not shown in FIG. 1) for receiving the positioning radio wave from 3 and acquiring the position of the host vehicle.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the excavators 10-1 and 10-2 and the dump trucks 20-1 and 20-2 will be described.
  • the excavators 10-1 and 10-2 and the dump trucks 20-1 and 20-2 are respectively Since they have the same configuration, the excavator 10-1 and the dump truck 20-1 will be described, and the description of the excavator 10-2 and the dump truck 20-2 will be omitted.
  • the excavator 10-1 is an ultra-large hydraulic excavator, and is provided at the traveling body 11, the swiveling body 12 provided on the traveling body 11 so as to be able to swivel, the cab 13, and the center of the front portion of the swiveling body 12.
  • the front work machine 14 includes a boom 15 provided so as to be able to move up and down with respect to the revolving body 12, an arm 16 provided rotatably at the tip of the boom 15, and a bucket 17 attached to the tip of the arm 16.
  • An antenna 18 for connecting to a wireless communication line is installed at a place with good visibility in the excavator 10-1, for example, at the top of the cab 13.
  • the dump truck 20-1 can be rotated up and down around a frame 21 forming a main body, front wheels 22 and rear wheels 23, and a hinge pin (not shown) provided at a rear portion of the frame 21 as a rotation center.
  • a loading platform 24 and a pair of left and right hoist cylinders (not shown) that rotate the loading platform 24 in the vertical direction are included.
  • the dump truck 20-1 is provided with an antenna 25 for connecting to the radio communication line 40 in a place with a good view, for example, in front of the top surface of the dump truck 20-1.
  • the dump truck 20-1 is equipped with an in-vehicle terminal device 26 for autonomously traveling according to an instruction from the operation management server 31.
  • the operation management server 31 is connected to an antenna 32 for connecting to the wireless communication line 40.
  • the operation management server 31 then connects the excavators 10-1, 10-2 and the dump trucks 20-1, 20-2 via the antenna 32 and the radio base stations 41-4, 41-2, 41-3. Communicate with each other.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the operation management server and the in-vehicle terminal device.
  • the operation management server 31 includes a server-side control device 311, a server-side input device 312, a server-side display device 313, a server-side communication device 314, a communication bus 315, a master map information database (hereinafter referred to as “database”).
  • database a master map information database
  • DB 316
  • communication timing information DB 317 communication timing information DB 317
  • operation management information DB 318 operation management information DB
  • the server-side control device 311 controls the operation of each component of the operation management server 31, and includes an arithmetic / control device such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). , Hardware including a storage device such as HDD (Hard Disk Drive) and software executed by the server-side control device 311. Each function of the operation management server 31 is realized by executing software by these hardware.
  • an arithmetic / control device such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory).
  • Hardware including a storage device such as HDD (Hard Disk Drive) and software executed by the server-side control device 311.
  • HDD Hard Disk Drive
  • the server side input device 312 is configured by an input device such as a mouse and a keyboard, and functions as an interface for receiving an input operation from an operator.
  • the server side display device 313 is composed of a liquid crystal monitor or the like, and functions as an interface for displaying and providing information to the operator.
  • the server-side communication device 314 may use a wireless communication device that conforms to the standards of Wi-Fi (Wireless Fidelity) or IEEE (Institut of Electrical and Electronics Engineers) 802.11.
  • the communication bus 315 electrically connects the components to each other.
  • the master map information DB 316 is configured using a storage device such as an HDD that is fixedly stored, and is defined by position information of each point (hereinafter referred to as “node”) on the travel route 60 and sublinks that connect the nodes.
  • the travel route information is stored. Further, it may include mine topographic information and absolute coordinates of each node (three-dimensional actual coordinates calculated based on positioning radio waves).
  • Each node is given position identification information (hereinafter referred to as “node ID”) that uniquely identifies the node.
  • the communication timing information DB 317 is configured by using a storage device such as an HDD that is fixedly stored. Information indicating communication timing for each of the radio base stations 41-1, 41-2, and 41-3 (hereinafter referred to as “communication timing information”). ) Is memorized.
  • the operation management information DB 318 is configured using a storage device such as an HDD that is fixedly stored, and stores operation information of the dump truck such as the current position and traveling speed of each dump truck.
  • the operation management server 31 is connected to the antenna 32 via the wired communication line 33 and is connected to the radio base stations 41-1, 41-2 and 41-3 via the radio communication line 40.
  • each said database is provided only with the memory
  • the database may be equipped with an engine for performing update / retrieval processing of information in the storage unit. The same applies to various databases described later.
  • the in-vehicle terminal device 26 mounted on the dump truck 20-1 includes a terminal-side control device 261, a terminal-side input device 262, a terminal-side display device 263, a terminal-side communication device 264, a communication bus 265, and terminal-side map information.
  • a DB 266, a travel control device 267, an external sensor device 268, and a position calculation device 269 are configured.
  • the terminal-side control device 261 controls the operation of each component of the in-vehicle terminal device 26, and includes hardware including a calculation / control device such as a CPU, a storage device such as ROM, RAM, and HDD, and server-side control. And software executed by the device 311. Each function of the in-vehicle terminal device 26 is realized by executing software by these hardware.
  • the terminal side input device 262 is configured by an input device such as a touch panel and various switches, and functions as an interface for receiving an input operation from an operator.
  • the terminal side display device 263 is composed of a liquid crystal monitor or the like, and functions as an interface for displaying and providing information to the operator.
  • the terminal-side communication device 264 may also be a wireless communication device that is a general-purpose product that conforms to Wi-Fi or IEEE 802.11 standards.
  • the communication bus 265 electrically connects each component.
  • the terminal-side map information DB 266 is configured by using a storage device such as an HDD that is fixedly stored, and stores the same map information as the map information stored in the master map information DB 316.
  • the travel control device 267 accelerates / decelerates a drive device (hereinafter referred to as “travel drive device”) related to travel of the dump truck 20-1, such as an acceleration / deceleration device, a braking device, and a steering device of the dump truck 20-1.
  • This is a control device for instructing the amount, the braking amount, and the steering angle.
  • the external sensor device 268 is a sensor for detecting an obstacle ahead of the traveling direction (traveling direction) of the dump truck 20-1, such as a millimeter wave radar or a front camera, and the kind thereof is not limited.
  • the detection result of the external sensor device 268 is output to the terminal-side control device 261, and is used for monitoring the driving position and accelerating / decelerating so as not to leave the driving route in normal times. Used.
  • the position calculation device 269 calculates the current position of the host vehicle based on positioning radio waves from the navigation satellites 50-1, 50-2, and 50-3 (see FIG. 1).
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating main functions of the operation management server and the in-vehicle terminal device.
  • the server-side control device 311 of the operation management server 31 includes a travel-permitted section setting unit 311a, a communication timing calculation unit 311b, a communication timing determination unit 311c, a server-side communication control unit 311d, and a communication interface (hereinafter referred to as “communication interface”).
  • 311e) (abbreviated as “communication I / F”).
  • the travel permission section setting unit 311a refers to the map information of the master map information DB 316 and the operation management information DB 318, and in response to a request from each dump truck 20-1, the travel permission section setting unit 311a sets the dump truck 20-1 on the travel route 60.
  • a front boundary point is set at a point ahead of the current position, and a rear boundary point is temporarily set at a position ahead of or at the current position of the dump truck 20-1 and behind the front boundary point. To do.
  • the travel route 60 between the temporarily set front boundary point and the rear boundary point is temporarily set as a travel permission section in which travel is permitted to the dump truck 20-1 that has issued the request.
  • travel permission request information for requesting the next travel permission section is transmitted from the dump truck 20-1 to a point separated by a predetermined distance on the basis of either the temporarily set front boundary point or the rear boundary point. Calculated as a point (hereinafter referred to as “provisional permission request point”). If it is assumed that the travel permission request information is transmitted from the calculated provisional permission request point and the communication congestion level of the wireless base station to be wirelessly connected is less than a predetermined threshold, the provisional front boundary point, the rear boundary point, And set as a permission request point.
  • the communication timing calculation unit 311b calculates the communication timing for transmitting the permission request information from the temporary permission request point based on the traveling speed of the dump truck and the distance from the current position to the temporary permission request point.
  • the communication timing calculation unit 311b calculates (assumes) the arrival time at the provisional permission request point using, for example, the following equation (1) on the assumption that the dump truck 20-1 moves at a constant speed. In the present embodiment, this arrival time is regarded as the communication timing of the permission request information.
  • t expected arrival time t 0 to temporarily set authorization request point: the current time S 0: distance from the current position to the authorization request point that has been provisionally set V 0: speed of running the current position
  • the communication timing determination unit 311c refers to the communication timing information DB 317, and when the traveling dump truck 20-1 transmits the permission request information from the provisional permission request point calculated by the travel permission section setting unit 311a, the communication timing determination unit 311c performs wireless connection.
  • the predetermined threshold here is defined by time, the length of which is a time interval at which collision of permission request information transmitted to the same radio base station does not occur, and processing by the operation management server 31. It is preferable that the time interval is such that the timing does not overlap.
  • a travel permission section having the temporarily set front boundary point and rear boundary point as ends is normally set by the travel permission section setting unit 311a. The determination process will be described later with reference to FIG.
  • the server-side communication control unit 311d receives permission request information for each dump truck 20-1 and performs control to transmit permission response information indicating a travel permission section set according to the permission request information. In the second embodiment to be described later, control for transmitting position information of the permission request point is also performed.
  • the communication I / F 311e is configured by hardware for communication connection with the server-side communication device 314, such as a USB (Universal Serial Bus) standard connection terminal.
  • USB Universal Serial Bus
  • the terminal-side control device 261 of the in-vehicle terminal device 26 includes a travel control unit 261a, a terminal-side communication control unit 261b, and a communication I / F 261c.
  • the travel control unit 261a obtains the current position of the host vehicle from the position calculation device 269, refers to the map information in the terminal-side map information DB 266, and causes the host vehicle to travel according to the travel permission section included in the permission response information. Is controlled with respect to the travel control device 267. Further, the traveling control unit 261a determines the presence or absence of a front obstacle based on the detection result of the external sensor device 268, and also determines the presence or absence of an interference with the obstacle and a collision avoidance operation. Control for.
  • the terminal-side communication control unit 261b transmits permission request information for requesting the next travel permission section to the operation management server 31 and performs control to receive permission response information from the operation management server 31.
  • the communication I / F 261c is configured by hardware for communication connection with the terminal side communication device 264 such as a USB standard connection terminal.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an information format transmitted and received between the operation management server and the autonomous traveling dump truck, and (a) illustrates a permission request information format transmitted from the dump truck to the operation management server. (B) shows the permission response information format transmitted to the dump truck from the operation management server.
  • the permission request information format 400 includes request identification information 401 for uniquely identifying the permission request information, and dump truck information 402 of the dump truck that has transmitted the permission request information.
  • the dump truck information 402 includes a dump truck ID 402a that uniquely identifies the dump truck that has transmitted the permission request information, current position information 402b that indicates the current position of the dump truck calculated based on the positioning radio wave, and traveling speed and tire pressure. It includes state information 402c indicating the state of the equal dump truck.
  • the permission response information format 410 includes response identification information 411 for uniquely identifying the response information and travel permission section information 412 indicating information related to the travel permission section.
  • the response identification information 411 is information that can uniquely identify which permission request information is the response. As a result, even when the broadcast is transmitted from the operation management server 31 through the wireless communication line 40, each dump truck receives the response identification information 411, and the response information corresponding to the permission request information issued by the own vehicle. It can be identified.
  • Travel permission section information 412 includes front boundary point information 412a, rear boundary point information 412b, and speed limit information 412c.
  • FIG. 5 is a diagram showing communication timing information.
  • the communication timing information table 500 shown in FIG. 5 is generated for each radio base station.
  • the communication timing information table 500 records information related to the travel permitted section and communication timing for transmitting permission request information while traveling in the travel permitted section when a new travel permitted section is properly set. .
  • the communication timing information table 500 includes a “dump truck ID” field 501, a “front boundary point information” field 502, a “rear boundary point information” field 503, a “permitted request point information” field 504, a “speed limit”. ”Field 505 and“ assumed communication timing ”field 506.
  • the travel route 60 (see FIG. 1) on which the dump truck 20-1 travels is composed of various nodes on the travel route and sublinks connecting adjacent nodes. Each node has a one-to-one correspondence with the point coordinates of the node, and a point on the travel route can be uniquely specified by specifying the three-dimensional real coordinates or node ID of each point. .
  • the “front boundary point information” field 502, the “rear boundary point information” field 503, and the “permitted request point information” field 504 are defined using node IDs. Among these, the “permission request point information” field 504 registers a node ID scheduled to transmit permission request information.
  • the “assumed communication timing” 506 registers the timing for transmitting the permission request information from the permission request point of the travel permission section set in the normal state calculated by the communication timing determination unit 311c.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams showing a process for setting a travel permission section in the vehicle travel control system according to the present embodiment, in which FIG. 6A shows a state where the travel permission section n is traveling, and FIG. 6B shows a permission request. The state where the point has been reached is shown, (c) shows the setting state of the release interval and the first front boundary point, and (d) shows the setting state of the next front boundary point.
  • the travel route 60 is defined to include a plurality of points (nodes) 61 and at least one or more sublinks 62.
  • the travel permission section is a section that is given to each dump truck and may travel autonomously.
  • FIG. 6A shows a travel permission section n including seven nodes 61 and six sublinks 62 that connect adjacent nodes.
  • the dump truck 20-1 transmits permission request information while traveling in the immediately preceding travel permission section n-1 (not shown), and the permission transmitted from the operation management server 31 in response thereto. This is defined by the travel permitted section information (see reference numeral 412 in FIG. 4) included in the response information.
  • the rear boundary point of the travel permitted section n is indicated by BP_bn
  • the front boundary point is indicated by BP_fn.
  • the permission request section is defined as up to four backward nodes including the front boundary point BP_fn as a reference. Note that the method for determining the permission request section is not limited to this, and the permission request section may be determined based on the rear boundary point. Further, the node located at the rearmost in the permission request section is a point where the dump truck 20-1 starts transmitting permission request information, and is hereinafter referred to as a permission request point (indicated by RP in the figure).
  • the dump truck 20-1 when the dump truck 20-1 reaches the permission request point RP, the dump truck 20-1 passes through any one of the radio base stations (41-1, 41-2, 41-3). Then, information (permission request information) for requesting the next travel permission section information to the operation management server 31 is transmitted.
  • the release section is a section in which the operation management server 31 releases the section set as the travel permission section in response to the previous travel permission request so that travel permission can be given to other dump trucks.
  • the operation management server 31 sets the rear section as the release section from the node to which the dump truck 20-1 transmits the permission request information.
  • the operation management server 31 sets a new travel permission section.
  • the operation management server 31 sets the foremost end node in the release section as the rear boundary point BP_bn + 1 of the new travel permission section n + 1.
  • the front boundary point BP_f (n + 1) ′ of the new travel permitted section n + 1 is temporarily set. Then, a provisional permission request section is set according to a predetermined condition (in the above, the forward boundary point is used as a reference, and up to four nodes including this are set as permission request sections), and the last end is set. It is calculated as a temporary permission request point RP_f (n + 1) ′. Then, the degree of communication congestion is determined.
  • the “communication congestion level” here refers to the communication timing of the dump truck 20-1 that is the target of setting the travel permitted section, and the radio base station that is accessed when the dump truck 20-1 transmits permission request information.
  • the time difference from the communication timing closest to the communication timing of the dump truck 20-1 is used.
  • the difference in communication timing is less than a predetermined threshold, it is determined that the communication timing between the dump truck 20-1 and another dump truck is close, and communication is congested at the radio base station. If the difference in communication timing is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the communication timing between the dump truck 20-1 and the other dump truck is separated and communication is not congested at the radio base station.
  • the provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ is the timing at which the dump truck 20-1 reaches the provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ and transmits the permission request information.
  • a wireless base station having a communication area that covers, for example, 41-1 means that communication is congested. Therefore, at a point different from the temporarily set front boundary point BP_f (n + 1) ′, in FIG. 6D, a node further forward than BP_f (n + 1) ′ is temporarily set as the front boundary point BP_fn + 1 again.
  • the communication congestion level of the provisional permission request point RP_n + 1 based on the front boundary point BP_fn + 1 is determined.
  • a new travel permission section n + 1 with the front boundary point BP_fn + 1 as the foremost end is set. The result is transmitted as permission response information to the dump truck.
  • the “front boundary point coordinates” 412a includes the coordinates of the node BP_fn + 1
  • the “rear boundary point coordinates” 412b includes the node BP_bn + 1.
  • the speed limit 412c is determined according to the distance between the vehicle ahead and the terrain information.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a state in which a plurality of dump trucks are located in the same communication area.
  • FIG. 8 shows a process of setting a travel permission section in consideration of communication timing, (a) shows a state in which the travel permission section is set without considering communication timing in a plurality of dump trucks, (b) Indicates a state in which the travel permitted section is set without considering the communication timing (shifting the communication timing) in a plurality of dump trucks.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing a flow of setting processing of a travel permission section in the vehicle travel control system according to the present embodiment.
  • the radio base station 41-1 transmits radio waves to form a communication area 42-1 indicated by a circle, in which three dump trucks 20-1, 20-2, 20-3 travel. Assuming the situation.
  • the traveling directions (traveling directions) of the dump trucks 20-1, 20-2, 20-3 are indicated by the front and rear directions of the figures showing the dump trucks 20-1, 20-2, 20-3.
  • each of the dump trucks 20-1, 20-2, and 20-3 has a travel permission section having BP_f1, BP_f2, and BP_f3 as front boundary points.
  • four subsequent nodes including the front boundary points BP_f1, BP_f2, and BP_f3 are set as permission request points RP_1, RP_2, and RP_3.
  • the travel of each dump truck 20-1, 20-2, 20-3 is distributed so that the communication timing for transmitting permission request information from RP_1, RP_2, RP_3 to the radio base station 41-1 is dispersed.
  • a permitted section is set.
  • FIG. 8A shows a state where communication timings are dispersed.
  • are time thresholds t and the communication timing t3 when the dump truck 20-3 transmits the permission request information from the permission request point RP_3. More than th . This indicates that the communication timing at which the radio base station 41-1 receives the permission request information from each of the dump trucks 20-1, 20-2, and 20-3 is dispersed.
  • the permission request when permission request information is transmitted from a plurality of dump trucks to the same radio base station, the permission request is made so that the communication timings of the permission request information are distributed as shown in FIG. Set points and travel-permitted sections.
  • the dump truck 20-1 autonomously travels in the travel permission section n where the operation management server 31 responds to the previous travel permission request (S901).
  • the dump truck 20-1 When the dump truck 20-1 reaches the permission request point (S902), the dump truck 20-1 starts transmitting permission request information to the operation management server 31 (S903). More specifically, the terminal-side communication control unit 261b transmits permission request information to the operation management server 31 via the communication I / F 261c. Even after transmission, the dump truck 20-1 continues to travel in the travel permitted section n.
  • the wireless base station 41-1 transfers permission request information to the operation management server 31 (S904).
  • the travel permission section setting unit 311a sets a section behind the point indicated by the dump truck current position information (see reference numeral 402b in FIG. 4A) included in the received permission request information as a release section (S905).
  • the section set as the release section is an area where other dump trucks can travel.
  • the travel permission section setting unit 311a determines a new travel permission section n + 1 (S906). Details of this processing will be described later.
  • the server-side communication control unit 311d transmits information (permission response information) indicating a new travel permission section n + 1 to the dump truck 20-1 via the communication I / F 311e (S907), and the radio base station 41-1 Transfers the permission request information (S908).
  • the dump truck 20-1 receives the permission response information and autonomously travels in the new travel permitted section n + 1 (S909).
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of setting processing of a travel permission section by the operation management server.
  • the operation management server 31 shifts to a waiting state for receiving permission request information from the dump truck 20-1 (S1002). While the permission request information is not received (S1003 / No), the process returns to step S1002 and waits for the reception of the permission request information.
  • the travel permission section setting unit 311a confirms the current position information of the dump truck included in the permission request information (S1004), and based on the current position information of the dump truck, Is determined (S1005, corresponding to S905 in FIG. 9).
  • the travel permission section setting unit 311a temporarily sets a boundary point of a new travel permission section (S1006).
  • the rear boundary point is temporarily set using the foremost end of the release section.
  • temporary setting in the present embodiment means a state until it is determined to be used as a boundary point of a new travel permitted section, and the temporarily set front boundary point, rear boundary point, permission request point Regardless of whether there is any change. Therefore, the front boundary point, the rear boundary point, and the permission request point until a new travel permission section is set are all temporarily set.
  • the operation management server 31 When the operation management server 31 temporarily sets the front boundary point, the operation management server 31 sets the front boundary point in a section where other dump trucks are not traveling.
  • a provisional permission request section and a setting permission request point calculated backward from the temporarily set boundary point are calculated (S1007).
  • the provisional permission request section and the provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ are calculated based on the front boundary point.
  • the communication timing determination unit 311b refers to the communication timing information table 500 stored in the communication timing information DB 317, and the communication timing of the provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ is already included in the communication timing information table 500. If the communication timing is close to the communication timing of the dump truck, and if it is far from any communication timing, that is, the wireless to which the permission request information is transmitted from the temporary permission request point RP_ (n + 1) ′ ′ The difference between all the communication timings at which the other dump trucks transmit the permission request information to the base station and the communication timings at which the permission request information from the temporary permission request point RP_ (n + 1) ′ is transmitted is a predetermined threshold value.
  • provisional setting in step S1006 Was set from the front boundary point BP_fn + 1 to the normal up rear boundary point BP_bn + 1 as a new travel permission section n + 1. Then, the new travel permission section n + 1 and the position information of the permission request point are notified to the dump truck (S1009).
  • the travel permission section setting unit 311a checks whether the front boundary point can be changed and can change it. If not (S1010 / No), the travel permission section setting unit 311a transmits a stop command to the dump truck 20-1 (S1011).
  • the temporarily set forward boundary point is changed forward or backward, and temporarily set again (S1012). At this time, it is desirable to give priority to changing to the front. As a result, the dump truck 20-1 continues to travel autonomously, and as a result, it becomes easy to suppress the inconvenience that the dump truck 20-1 passes through the newly set forward boundary point.
  • step S1007 the process returns to step S1007 to calculate a provisional permission request point based on the temporarily set forward boundary point again and evaluate the communication timing (S1008).
  • the dump truck can perform wireless communication at a timing when the wireless base station is not congested.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of a dump truck travel control process.
  • the dump truck 20-1 always recognizes its own position by the position calculation device 269 while traveling in the travel permission section determined by the previous travel permission response (S1101). Then, the traveling control unit 261a determines whether or not the current position has reached the permission request point (S1102). When it is recognized that the dump truck 20-1 has not reached the permission request point (No in S1102), the process returns to step S1102, and continues to determine whether the permission request point has been reached.
  • the communication control unit 261b transmits permission request information to the operation management server 31 (S1103).
  • the communication control unit 261b starts measuring the elapsed time after transmitting the permission request information.
  • the travel control unit 261a determines whether or not the current position has exceeded the travel permitted section (S1105). When the current position of the dump truck 20-1 exceeds the given travel permission section (S1105 / Yes), there is a possibility of collision with another dump truck. In response to this, a travel stop command is output, and the travel control device 267 controls the travel drive device for stopping the vehicle (S1106).
  • the communication control unit 261b also determines whether or not the waiting time for receiving the permission response information exceeds a preset time-out time. When the time-out time is exceeded (S1107 / Yes), the permission request information is sent to the operation management server 31 for some reason. Therefore, the process returns to S1103 and transmits the permission request information again. At this time, the value of the time counter is also returned to 0, and time measurement is resumed.
  • the communication control unit 261b When the communication control unit 261b receives the permission response information (S1108 / Yes) before the reception time-out time (S1107 / No), it updates to a new travel permitted section based on the received information (S1109) and continues autonomous travel. To do. If the communication control unit 261b does not receive a travel permission response before the reception timeout time (S1107 / No) (S1108 / No), the process returns to step S1104 and waits for reception of permission response information.
  • the travel permission section can be set in consideration of the communication timing.
  • the travel permission section is set in consideration of the communication timing itself rather than adding a technical change to the wireless communication device, whichever of the communication methods of the wireless communication device,
  • the present invention can also be applied to such a wireless communication apparatus.
  • general-purpose products such as Wi-Fi and IEEE-compliant products may be used, so that the cost is reduced as compared with the case where a dedicated machine is used by directly changing the radio communication device.
  • each dump truck does not need to have a special configuration or control for controlling the communication timing, so there is an advantage that the design of the dump truck is simplified.
  • the boundary point of the travel permission section is determined so that the communication timings of the plurality of dump trucks are dispersed.
  • the permission request point is determined while the boundary point is fixed.
  • a permission request point is calculated based on a predetermined condition based on either the front boundary point or the rear boundary point of the travel permission section. Therefore, although the position information of the front boundary point or the rear boundary point is transmitted from the operation management server, the information on the permission request point does not need to be included in the wireless communication by calculating on the dump truck side.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the operation management server determines permission request points and wirelessly transmits information indicating the position. Since the hardware configuration and functional blocks are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the permission response information format according to the second embodiment.
  • FIG. 12 shows an example of the permission response information format that the operation management server 31 transmits to the dump truck 20-1.
  • the permission response information format 1200 includes information (hereinafter referred to as “permission request point information”) 1201 indicating permission request points set by the operation management server 31 in addition to the configuration of the permission response information format 410 of the first embodiment.
  • the dump truck 20-1 can refer to the received travel permission information and transmit the permission request information at the point indicated by the permission request point information included therein.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a process for setting a travel permission section in the second embodiment, where (a) illustrates a case where the communication timing difference between temporarily set permission request points is less than a threshold, and (b) illustrates Next, a state in which the communication timing difference between the temporarily set permission request points is equal to or greater than a threshold value is shown.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a flow of setting processing of a travel-permitted section by the operation management server according to the second embodiment.
  • the travel permission section setting unit 311a first provisionally sets the front boundary point BP_fn + 1 of the new travel permission section n + 1.
  • the rear boundary point BP_bn + 1 is set to the node of the foremost end point of the release section, as in the first embodiment.
  • a provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ is set with reference to the front boundary point BP_fn + 1.
  • a new provisional permission request point RP_n + 1 is set while the front boundary point BP_fn + 1 is fixed.
  • the processing operation of the operation management server according to this embodiment is the same as the operation in the first embodiment from the main power-on (step S1001 in FIG. 10) until the rear release section is set (step S1005 in FIG. 8). Since this is the same as the travel permission section determination process of the management server, the step numbers in FIG. 10 are also used in FIG.
  • the travel section setting unit 311a provisionally sets the front boundary point BP_fn + 1 and the rear boundary point BP_bn + 1 (S1401)
  • the provisional permission request point RP_ (n + 1) ′ according to a predetermined condition based on the front boundary point BP_fn + 1. Is calculated (S1402).
  • the provisional permission request point is changed backward or forward (S1407), and the difference in communication timing is determined again (S1403).
  • the permission request point can be set at a point with good communication timing.
  • the present embodiment it is possible to set the travel permitted section by distributing the communication timings of the plurality of dump trucks without changing the boundary point of the travel permitted section. Therefore, communication congestion at the radio base station can be alleviated and occurrence of collision can be suppressed, so that radio communication quality can be improved.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a processing operation for managing a communication timing across a plurality of radio base stations and determining a travel permission section in the third embodiment.
  • FIG. 16 shows a communication timing information table configuration example held by the operation management server in the third embodiment. Since the hardware configuration and functional blocks are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted.
  • radio base stations 41-1, 41-2, 41-3, and 41-4 that use the same frequency, and a plurality of radio base stations that communicate with the respective radio base stations.
  • the difference is that the dump trucks 20-1, 20-2, and 20-3 are collectively managed.
  • the wireless base station 41-1 transmits radio waves to form a wireless communication area 42-1 indicated by a circle.
  • each of the radio base stations 41-2, 41-3, and 41-4 forms radio communication areas 42-2, 42-3, and 42-4 indicated by circles. It is also assumed that there is a travel route 60 composed of nodes and sublinks.
  • the dump truck 20-1 travels within the radio communication area 42-2, the dump truck 20-3 is within the radio communication area 42-1, and the dump truck 20-3 is within the radio communication area 42-2. Is running.
  • the travel permission section 311a of the operation management server 31 temporarily sets the boundary point of the travel permission section across these wireless communication areas when the frequencies of the adjacent wireless communication areas are the same.
  • a provisional permission request point RP_3 is calculated according to a predetermined condition (for example, the four rearward points including the front boundary point BP_f3 are provisional permission request points).
  • the temporary permission request point RP_3 is a point in the wireless communication area 42-4 of the wireless base station 41-4, all of the communication timings for transmitting permission request information from other dump trucks to the wireless base station 41-4, and the dump If the difference between the track 20-3 and the communication timing at which the permission request information is transmitted from the provisional permission request point RP_3 is equal to or greater than a predetermined threshold, a travel permission section having the provisionally determined front boundary point BP_f3 as the foremost end is set. .
  • FIG. 16 shows a communication timing information table configuration example held by the operation management server in this embodiment.
  • the communication timing information table 1600 includes a “base station ID” field 1601 and a “frequency channel” field in addition to the communication timing information table 500 (see FIG. 5) described above. 1602 is included.
  • the base station ID is information that uniquely identifies the radio base stations 41-1, 41-2, 41-3, and 41-4. For example, a MAC address (Media Access Control address) may be used.
  • MAC address Media Access Control address
  • “Frequency channel” indicates a frequency allocated to each base station.
  • Adjacent radio base stations may use the same frequency (1ch). In this case, these adjacent radio base stations (Y n ⁇ 1 , When the dump truck 20-1 travels and moves between Y n ) communication areas, wireless communication can be performed without switching the frequency. Therefore, in such a case, one travel permission section is set across a plurality of radio base stations.
  • the travel permission section can be set by distributing communication timings across radio base stations having the same frequency, the degree of freedom can be increased when setting the travel permission section.
  • the number of times permission request information is transmitted can be reduced over the entire travel route, so the probability that communication timings overlap will be reduced.
  • the third embodiment may be combined with the second embodiment.
  • the rear boundary point is set to the frontmost point of the release section, but is not limited thereto, and may be set before the frontmost point.
  • the travel permission section is described as being between the front boundary point and the rear boundary point, but may be a travel permission section from the front boundary point to the current position of the dump truck. That is, the travel permission section setting unit may set a travel permission section that is open at the rear and defines a forward limit point. In this case, a provisional permission request point is calculated based on the front boundary point. Even in such an aspect, the effect of the present invention can be achieved by setting the front boundary point in consideration of the radio quality.

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Abstract

　電波状況が悪い鉱山であっても、無線通信の信頼性を確保してダンプトラックが円滑に走行できる技術を提供する。鉱山の構内を予め定められた走行経路６０に沿って走行する運搬車両２０－１、及び運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線通信回線を介して通信接続された車両走行システムであって、運搬車両２０－１から運行管理サーバに対し、暫定許可要求点ＲＰから許可要求情報を送信する通信タイミングと、他の運搬車両が同一無線基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングと、通信タイミングの差が所定の閾値以上となるように走行許可区間ｎ＋１を設定する。

Description

車両走行管制システム及び運行管理サーバ
　本発明は、鉱山向けの車両走行管制システム及び運行管理サーバに関し、特に複数の運搬車両が走行している際の無線通信回線の接続状況を改善する技術に関する。
　鉱山では、オペレータが搭乗することなく、自律的に走行する運搬車両、特にダンプトラックが用いられることがある。このような鉱山向け自律走行ダンプトラックは、無線通信回線を介して管制センタからの指示を取得し、これに従って走行する。よって、鉱山向けのダンプトラックが円滑に運用されるためには、ダンプトラックと無線基地局との間の無線通信の信頼性を向上させることが必要である。
　鉱山向けのダンプトラックと無線基地局との間の無線通信の信頼性を向上させるための技術として、特許文献１記載の技術が公知である。特許文献１に記載のシステムは、走行路を移動する複数の鉱山ダンプトラック等の移動局が識別情報を持ち、監視局が管理する識別情報に対応するデータと、ある移動局が保持するデータとが一致しない場合は、当該移動局は監視局へ、データの送信要求を要求する。これにより、ポイント・ツー・ポイント通信やブロードキャスト通信などの通信形態（毎回、全データを送受信する通信形態）と比較して、通信負荷を軽減できる。
米国特許第６６６８１５７号明細書
　鉱山では複数の自律走行ダンプトラックが走行する一方、無線基地局は、各無線基地局の通信エリアが鉱山ダンプトラックの走行経路全体をカバーするように、点在して配置される。
　走行経路上を複数のダンプトラックが走行している状況では、一つの無線基地局に対し、複数のダンプトラックからの通信タイミングが重なることがある。通信タイミングの集中は、ダンプトラックにとっては管制センタからの走行に関する指示の取得遅れの原因となり、ダンプトラックの停車ひいては鉱山全体の生産性の低下につながるという課題がある。また、管制センタにとっては、ダンプトラックからの要求が集中して管制センタのサーバの負荷が一時的に高くなるという課題がある。
　上記特許文献１では、データ識別情報を送受信し、履歴があればその情報については前回のデータを用いるため、全データを毎回送受信する一般的な通信形態と比べて送受信されるデータ量を減らすことができるものの、データ識別情報、及びデータ識別情報がない場合の全データの送受信タイミングの重なりについては考慮されていない。従って、データ通信のタイミングが重なると、依然として無線基地局の混雑は解消できず、それに伴う上記課題が解決できていない。
　本発明は、上記課題に鑑みたものであり、鉱山向け車両走行管制システムにおいて、複数の運搬車両が走行している場合の無線基地局の通信混雑を解消することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両、及びそれら複数の運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線基地局を介して通信接続された車両走行管制システムであって、前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、を備え、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、各運搬車両の走行許可区間の設定に際して、走行許可区間設定部は、まず走行許可区間を仮設定し、暫定許可要求点を算出する。そして、通信タイミング算出部が、暫定許可要求点から許可要求情報が送信される通信タイミングを算出し、通信タイミング判定部が、算出された通信タイミングと他の運搬車両が許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上であるかを判定する。走行許可区間設定部は、通信タイミングの差が所定の閾値以上の場合に、走行許可区間が正規に設定するので、各運搬車両の通信タイミングを分散するように走行許可区間を設定することができる。
　また、本発明は上記構成において、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点を仮設定し、当該前方境界点を基準として所定の条件に従って前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点とは異なる地点を新たな前方境界点として再度仮設定し、その再度仮設定された前方境界点を基準として前記所定の条件に従って新たな暫定許可要求点を算出し、当該新たな暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記再度仮設定された前方境界点を前端部とする部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、仮設定した前方境界点を基準とする暫定許可要求点の通信タイミングと、他の運搬車両の通信タイミングとの差が所定の閾値未満である場合には、前方境界点をずらす。これに追従して暫定許可要求点もずれる。そして、新たな暫定許可要求点での通信タイミングが、他の運搬車両の通信タイミングから所定の閾値以上離れると、その暫定許可要求点に対応する走行許可区間を正規に設定できる。これにより、前方境界点からの距離を一定に保った状態で許可要求点を設定しつつ、複数の運搬車両の通信タイミングを分散するように走行許可区間を設定できる。
　また、本発明は上記構成において、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点及び後端部である後方境界点を仮設定し、これらの仮設定された前記前方境界点又は前記後方境界点を基準として前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点との間にあって、前記暫定許可要求点とは異なる地点を新たな暫定許可要求点として算出し、その再度算出された暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点の間の部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、前方境界点の位置を変えることなく、通信タイミングが分散するように許可要求点を設定することができる。これにより、前方に他の運搬車両が走行している場合にも、接続状況を良好に保ちつつ、かつ前方の運搬車両と干渉することなく走行許可区間を設定することができる。
　また、本発明は上記構成において、複数の隣接する前記無線基地局が同一の周波数を用いる場合に、前記走行許可区間設定部は、前記複数の隣接する無線基地局の通信エリア間をまたいで前記走行許可区間を仮設定する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、同一周波数であれば、隣接する通信エリアまで走行許可区間を延長することができる。よって、通信タイミングをずらして走行許可区間を設定する際の自由度が上がるとともに、一つの走行許可区間の長さが長くなることによって、許可要求情報の送信回数が減り、通信状況の改善につながる。
　また、本発明は上記構成において、前記通信タイミング算出部は、前記各運搬車両の現在位置及び走行速度を基に前記通信タイミングを算出する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、各運搬車両のリアルタイムな走行状態に応じて通信タイミングを算出することができる。
　また、本発明は、鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両と無線基地局を介して通信接続された運行管理サーバであって、前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、前記走行許可区間設定部が設定した走行許可区間を示す許可応答情報を前記各運搬車両に対して送信するサーバ側通信制御部と、を備え、前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、各運搬車両の走行許可区間の設定に際して、走行許可区間設定部が走行許可区間を仮設定してから暫定許可要求点を算出する。そして、通信タイミング算出部が、暫定許可要求点から許可要求情報が送信される通信タイミングを算出し、通信タイミング判定部が、算出された通信タイミングと他の運搬車両が許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上であるかを判定する。走行許可区間設定部は、通信タイミングの差が所定の閾値以上の場合に、走行許可区間が正規に設定するので、各運搬車両の通信タイミングを分散しつつ走行許可区間を設定することができる。
　本発明によれば、鉱山向け車両走行管制システムにおいて、複数の運搬車両が走行している場合の無線基地局の通信混雑を解消することができる。なお、これ以外の構成等は、実施形態によって明らかにされる。
第一実施形態に係る車両走行管制システムの概略構成を示す図である。 運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。 運行管理サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。 運行管理サーバと自律走行ダンプトラック間で送受信される情報フォーマットの構成を示す図であって、（ａ）は、ダンプトラックから運行管理サーバに対して送信する許可要求情報フォーマットを示し、（ｂ）は、運行管理サーバからダンプトラックに対して送信する許可応答情報フォーマットを示す。 通信タイミング情報を示す図である。 本実施形態に係る車両走行管制システムにおける走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は走行許可区間ｎを走行中の状態を示し、（ｂ）は、許可要求点に到達した状態を示し、（ｃ）は、解放区間及び最初の前方境界点の設定状態を示し、（ｄ）は、次の前方境界点の設定状態を示す。 同一の通信エリア内に複数のダンプトラックが位置した状態の一例を示す図である。 通信タイミングを考慮して走行許可区間を設定する処理を示し、（ａ）は、複数のダンプトラックにおいて通信タイミングを考慮せずに走行許可区間を設定した状態を示し、（ｂ）は複数のダンプトラックにおいて通信タイミングを考慮して（通信タイミングをずらして）せずに走行許可区間を設定した状態を示す。 本実施形態に係る車両走行管制システムにおける走行許可区間の設定処理の流れを示すシーケンス図である。 運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。 ダンプトラックの走行制御処理の流れを示すフローチャートである。 第二実施形態に係る許可応答情報フォーマットの構成を示す図である。 第二実施形態における走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は仮設定した許可要求点の通信タ示し、イミングの差が閾値未満である場合を（ｂ）は、次に仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値以上である状態を示す。 第二実施形態に係る運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。 第三実施形態における複数の地上局にまたがって通信タイミングを管理し、走行許可区間を決定する処理動作の一例を示す図である。 第三実施形態において、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。
　以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。なお、以下の実施の形態において、その構成要素（処理ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。
　また、以下の実施の形態における各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、後述する各構成、機能、処理部、処理手段等は、コンピュータ上で実行されるプログラムとして実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各構成、機能、処理部、処理手段等を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に格納することができる。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　＜第一実施形態＞
［システム構成］
　第一実施形態は、鉱山においてショベルやホイールローダ等の積込機が積み込んだ土砂や鉱石を搬送する運搬車両と、積込機及び運搬車両の位置や走行状態を管制する管制センタとを無線通信ネットワークで接続した車両走行管制システムに係り、特に無線通信の基地局の通信タイミングを考慮して、運搬車両の走行区間を決定する点に特徴がある。以下、本発明の第一実施形態に係る車両走行管制システムについて、図面を参照しながら説明する。また下記の実施形態では、運搬車両の例としてダンプトラックを用いて説明するが、運搬車両はダンプトラックに限定されない。
　まず、図１に基づいて第一実施形態に係る車両走行管制システムの概略構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る車両走行管制システムの概略構成を示す図である。図１に示す車両走行管制システム１は、鉱山などの採石場で、土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０－１、１０－２と、土砂や鉱石等の積荷を搬送するダンプトラック２０－１、２０－２と、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ３０に設置された運行管理サーバ３１と、を含む。
　各ダンプトラック２０－１、２０－２は、鉱山内であらかじめ設定された走行経路６０に沿って、ショベル１０－１又は１０－２、及び図示しない放土場の間を往復し、積荷を搬送する。本実施形態ではダンプトラック２０－１、２０－２は、オペレータが搭乗することなく自律走行する無人ダンプトラックを例に挙げて説明するが、オペレータが搭乗して運転する有人ダンプトラックであっても本発明を適用することができる。
　ショベル１０－１、１０－２、各ダンプトラック２０－１、２０－２、及び運行管理サーバ３１は、無線通信回線４０を介して互いに無線通信接続される。この無線通信接続を円滑に行うために、鉱山内には、複数の無線基地局４１－１、４１－２、４１－３が設置される。そしてこれらの基地局を経由して、無線通信の電波が送受信される。電波は、各基地局４１－１、４１－２、４１－３から距離が離れるに従って減衰する。図１の符号４２－１、４２－２、４２－３は、各基地局４１－１、４１－２、４１－３と各ダンプトラック２０－１、２０－２とが電波の送受信ができる範囲（以下「通信エリア」という）を示す。各基地局４１－１、４１－２、４１－３は、通信エリア４２－１、４２－２、４２－３が互いに重なるように設置されることで、走行経路６０上であればどの地点からも無線通信回線４０に接続できるようにすることが好ましい。図１では、通話エリアを円形に図示しているが、実際には、地形の影響を受けて円形にはならないこともある。
　ショベル１０－１、１０－２及び各ダンプトラック２０－１、２０－２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５０－１、５０－２、５０－３から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置（図１では図示を省略する）を備える。以下、ショベル１０－１、１０－２、及び各ダンプトラック２０－１、２０－２について説明するが、ショベル１０－１とショベル１０－２、及びダンプトラック２０－１と２０－２とはそれぞれ同一の構成であるので、ショベル１０－１及びダンプトラック２０－１について説明し、ショベル１０－２、ダンプトラック２０－２については説明を省略する。
　ショベル１０－１は、超大型の油圧ショベルであって、走行体１１と、この走行体１１上に旋回可能に設けた旋回体１２と、運転室１３と、旋回体１２の前部中央に設けたフロント作業機１４と、を備えて構成される。フロント作業機１４は、旋回体１２に対し俯仰動可能に設けられたブーム１５と、このブーム１５の先端に回動可能に設けられたアーム１６と、そのアーム１６の先端に取り付けられたバケット１７とを含む。ショベル１０－１における見通しの良い場所、例えば運転室１３の上部に、無線通信回線に接続するためのアンテナ１８が設置されている。
　ダンプトラック２０－１は、本体を形成するフレーム２１と、前輪２２及び後輪２３と、フレーム２１の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台２４と、この荷台２４を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を含む。また、ダンプトラック２０－１は、見通しの良い場所、例えば、ダンプトラック２０－１の上面前方に、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ２５が設置される。
　更にダンプトラック２０－１には、運行管理サーバ３１からの指示に従って自律走行をするための車載端末装置２６が搭載される。
　運行管理サーバ３１は、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ３２に接続される。そして、運行管理サーバ３１は、アンテナ３２、無線基地局４１－４、４１－２、４１－３を経由してショベル１０－１、１０－２、及びダンプトラック２０－１、２０－２の其々と通信する。
　次に図２を参照して、図１の運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６のハードウェア構成について説明する。図２は、運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。
　図２に示すように、運行管理サーバ３１は、サーバ側制御装置３１１、サーバ側入力装置３１２、サーバ側表示装置３１３、サーバ側通信装置３１４、通信バス３１５、マスタ地図情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１６、通信タイミング情報ＤＢ３１７、及び運行管理情報ＤＢ３１８を含んで構成される。
　サーバ側制御装置３１１は、運行管理サーバ３１の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の演算・制御装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置を含むハードウェアと、サーバ側制御装置３１１により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、運行管理サーバ３１の各機能が実現される。
　サーバ側入力装置３１２は、マウス、キーボードなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作を受け付けるインターフェースとして機能する。
　サーバ側表示装置３１３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。
　サーバ側通信装置３１４は、Ｗｉ‐Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）やＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１の規格に適合した無線通信装置を用いてもよい。
　通信バス３１５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。
　マスタ地図情報ＤＢ３１６は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、走行経路６０上の各地点（以下「ノード」という）の位置情報と、各ノードを連結するサブリンクとにより定義された走行経路情報を記憶する。また、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標（測位電波を基に算出される３次元実座標）を含んでもよい。各ノードには、そのノードを固有に識別する位置識別情報（以下「ノードＩＤ」という）が付与される。
　通信タイミング情報ＤＢ３１７は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、無線基地局４１－１、４１－２、４１－３毎に通信タイミングを示す情報（以下「通信タイミング情報」という）を記憶する。
　運行管理情報ＤＢ３１８は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、各ダンプトラックの現在位置、走行速度などのダンプトラックの運行情報を記憶する。
　運行管理サーバ３１は有線通信回線３３を介してアンテナ３２と接続され、無線通信回線４０を介して無線基地局４１－１、４１－２、４１－３と接続される。なお、上記の各データベースは、マスタ地図情報、通信タイミング情報、運行管理情報を記憶する記憶部だけを備え、サーバ側制御装置３１１がそれらのデータベースの更新・検索処理を行ってもよいし、各データベースに上記記憶部の情報の更新・検索処理を行うエンジンを搭載したものでもよい。後述する各種データベースについても同様である。
　次に、ダンプトラック２０－１に搭載される車載端末装置２６は、端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、端末側通信装置２６４、通信バス２６５、端末側地図情報ＤＢ２６６、走行制御装置２６７、外界センサ装置２６８、及び位置算出装置２６９を含んで構成される。
　端末側制御装置２６１は、車載端末装置２６の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ等の演算・制御装置、ＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶装置を含むハードウェアと、サーバ側制御装置３１１により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、車載端末装置２６の各機能が実現される。
　端末側入力装置２６２は、タッチパネルや各種スイッチなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作を受け付けるインターフェースとして機能する。
　端末側表示装置２６３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。
　端末側通信装置２６４も、Ｗｉ‐ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１１の規格に適合した汎用品である無線通信装置を用いてもよい。
　通信バス２６５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。
　端末側地図情報ＤＢ２６６は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、マスタ地図情報ＤＢ３１６に格納された地図情報と同じ地図情報を格納する。
　走行制御装置２６７は、ダンプトラック２０－１の加速・減速装置、制動装置、及びステアリング装置等、ダンプトラック２０－１の走行に関わる駆動装置（以下「走行駆動装置」という）に対し、加減速量、制動量、ステアリング角度を指示するための制御装置である。
　外界センサ装置２６８は、ミリ波レーダや前方カメラなど、ダンプトラック２０－１の走行方向（進行方向）前方の障害物を検知するためのセンサであり、その種類は問わない。外界センサ装置２６８の検知結果は、端末側制御装置２６１に出力され、通常時は走行経路から離脱しないように走行位置の監視や加減速に用いられ、緊急時には緊急回避行動に必要な制動動作に用いられる。
　位置算出装置２６９は、航法衛星５０－１、５０－２、５０－３（図１参照）からの測位電波を基に自車両の現在位置を算出する。
　次に図３を参照して、図１の運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６の機能構成について説明する。図３は、運行管理サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。
　図３に示すように、運行管理サーバ３１のサーバ側制御装置３１１は、走行許可区間設定部３１１ａ、通信タイミング算出部３１１ｂ、通信タイミング判定部３１１ｃ、サーバ側通信制御部３１１ｄ、及び通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ」と略記する）３１１ｅを備える。
　走行許可区間設定部３１１ａは、マスタ地図情報ＤＢ３１６の地図情報と、運行管理情報ＤＢ３１８とを参照し、各ダンプトラック２０－１からの要求に応じて、走行経路６０上におけるダンプトラック２０－１の現在位置よりも前方の地点に前方境界点を設定し、ダンプトラック２０－１の現在位置又はそれよりも前方にあって、かつ前方境界点よりも走行方向後方の地点に後方境界点を仮設定する。
　そして、仮設定した前方境界点及び後方境界点の間の走行経路６０を、要求を出したダンプトラック２０－１に対して走行を許可する走行許可区間として仮設定する。
　次いで、仮設定した前方境界点又は後方境界点のどちらかを基準として、所定の距離離れた地点を、ダンプトラック２０－１から次の走行許可区間を要求するための走行許可要求情報を送信する地点（以下、「暫定許可要求点」という）として算出する。算出された暫定許可要求点から走行許可要求情報を送信したと仮定した場合に無線接続する無線基地局の通信混雑度が所定の閾値未満であれば、仮設定した前方境界点、後方境界点、及び許可要求点として設定する。
　通信タイミング算出部３１１ｂは、ダンプトラックの走行速度と、現在位置から暫定許可要求点までの距離とに基づいて、暫定許可要求点から許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する。通信タイミング算出部３１１ｂは、ダンプトラック２０－１が等速度運動をするという前提で、例えば下式（１）により、暫定許可要求点への到着時刻を算出（想定）する。本実施形態では、この到着時刻を、許可要求情報の通信タイミングと見做す。
（数１）
ｔ＝ｔ０＋Ｓ０／Ｖ０
但し、ｔ：仮設定された許可要求点への想定到着時刻
ｔ０：現在時刻
Ｓ０：現在位置から仮設定された許可要求点までの距離
Ｖ０：現在位置を走行中の速度
　通信タイミング判定部３１１ｃは、通信タイミング情報ＤＢ３１７を参照し、走行許可区間設定部３１１ａが算出した暫定許可要求点から、走行中のダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信した際に、無線接続先となる無線基地局の送信時点（より正確には、無線基地局が許可要求情報を受信した時点）における当該無線基地局に対して他のダンプトラックが許可要求情報を送信する通信タイミングと、ダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信する通信タイミングと、の時間差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここでの所定の閾値は時間により定義され、その長さは、同一の無線基地局に対して送信された許可要求情報のコリジョンが発生しない程度の時間間隔、及び運行管理サーバ３１での処理のタイミングが重ならない程度の時間間隔とするのが好ましい。通信タイミングの時間差が所定の閾値以上ある場合に、仮設定された前方境界点及び後方境界点を端部とする走行許可区間が正規に走行許可区間設定部３１１ａにより設定される。上記判定処理については図５を参照して後述する。
　サーバ側通信制御部３１１ｄは、各ダンプトラック２０－１の許可要求情報を受信するとともに、その許可要求情報に応じて設定された走行許可区間を示す許可応答情報を送信する制御を行う。なお、後述する第二実施形態においては、更に許可要求点の位置情報も送信する制御を行う。
　通信Ｉ／Ｆ３１１ｅは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）規格の接続端子等、サーバ側通信装置３１４と通信接続をするためのハードウェアにより構成される。
　次に車載端末装置２６について説明する。車載端末装置２６の端末側制御装置２６１は、走行制御部２６１ａ、端末側通信制御部２６１ｂ、及び通信Ｉ／Ｆ２６１ｃを備える。
　走行制御部２６１ａは、位置算出装置２６９から自車両の現在位置を取得し、端末側地図情報ＤＢ２６６の地図情報を参照して、許可応答情報に含まれる走行許可区間に従って、自車両を走行させるための制御を走行制御装置２６７に対して行う。また、走行制御部２６１ａは、外界センサ装置２６８の検知結果に基づいて前方障害物の有無を判定し、障害物との干渉、衝突の回避動作の有無も判定し、必要があれば制動動作のための制御を行う。
　端末側通信制御部２６１ｂは、運行管理サーバ３１に対し、次の走行許可区間を要求するための許可要求情報を送信するとともに、運行管理サーバ３１から許可応答情報を受信する制御を行う。
　通信Ｉ／Ｆ２６１ｃは、ＵＳＢ規格の接続端子等、端末側通信装置２６４と通信接続をするためのハードウェアにより構成される。
　次に図４に基づいて、運行管理サーバ及自律走行ダンプトラック間の無線通信処理について説明する。図４は、運行管理サーバと自律走行ダンプトラック間で送受信される情報フォーマットの構成を示す図であって、（ａ）は、ダンプトラックから運行管理サーバに対して送信する許可要求情報フォーマットを示し、（ｂ）は、運行管理サーバからダンプトラックに対して送信する許可応答情報フォーマットを示す。
　図４の（ａ）に示すように、許可要求情報フォーマット４００は、許可要求情報を固有に識別するための要求識別情報４０１、及び許可要求情報を発信したダンプトラックのダンプトラック情報４０２を含む。ダンプトラック情報４０２は、許可要求情報を送信したダンプトラックを固有に識別するダンプトラックＩＤ４０２ａ、測位電波に基づいて算出された上記ダンプトラックの現在位置を示す現在位置情報４０２ｂ、及び走行速度やタイヤ空気圧等ダンプトラックの状態を示す状態情報４０２ｃを含む。
　また、図４の（ｂ）に示すように、許可応答情報フォーマット４１０は、応答情報を固有に識別するための応答識別情報４１１、及び走行許可区間に関する情報を示す走行許可区間情報４１２を含む。応答識別情報４１１は、どの許可要求情報に対する応答であるかを一意に識別可能な情報である。これにより、無線通信回線４０を通じて運行管理サーバ３１からブロードキャスト送信された場合であっても、各ダンプトラックが応答識別情報４１１を受信して、自車両が発行した許可要求情報に対応する応答情報であるかを識別することができる。
　走行許可区間情報４１２は、前方境界点情報４１２ａ、後方境界点情報４１２ｂ、及び制限速度情報４１２ｃを含む。
　次に、図５を参照して運行管理サーバが保持する通信タイミング情報ＤＢ３１７に格納される通信タイミング情報について説明する。図５は、通信タイミング情報を示す図である。
　図５に示す通信タイミング情報テーブル５００は、無線基地局毎に生成される。通信タイミング情報テーブル５００は、新たな走行許可区間が正規に設定されると、その走行許可区間に関する情報、及びその走行許可区間を走行中に許可要求情報を送信する通信タイミングを記録するものである。
　具体的には、通信タイミング情報テーブル５００は、「ダンプトラックＩＤ」フィールド５０１、「前方境界点情報」フィールド５０２、「後方境界点情報」フィールド５０３、「許可要求点情報」フィールド５０４、「制限速度」フィールド５０５、及び「想定通信タイミング」フィールド５０６を含む。
　ダンプトラック２０－１が走行する走行経路６０（図１参照）は、走行経路上の各地ノードと、隣り合うノード同士を連結したサブリンクとにより構成される。各ノードには、そのノードの地点座標が１対１で対応付けられており、各地点の３次元実座標又はノードＩＤを指定することで、走行経路上の地点を一意に指定することができる。
　そこで、「前方境界点情報」フィールド５０２、「後方境界点情報」フィールド５０３、及び「許可要求点情報」フィールド５０４は、ノードＩＤを用いて定義する。このうち、「許可要求点情報」フィールド５０４は、が許可要求情報を発信する予定のノードＩＤを登録する。
　「想定通信タイミング」５０６は、通信タイミング判定部３１１ｃが算出した、正規に設定された走行許可区間の許可要求点から許可要求情報を送信するタイミングを登録する。
　［処理動作・効果］
　以下、図６を参照して、本実施形態に係る車両走行管制システムの処理動作について説明する。図６は、本実施形態に係る車両走行管制システムにおける走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は走行許可区間ｎを走行中の状態を示し、（ｂ）は、許可要求点に到達した状態を示し、（ｃ）は、解放区間及び最初の前方境界点の設定状態を示し、（ｄ）は、次の前方境界点の設定状態を示す。
　図６の（ａ）に示すように、走行経路６０は、複数の地点（ノード）６１及び少なくとも一つ以上のサブリンク６２を含んで定義される。走行許可区間とは、各ダンプトラックに対して付与された、自律走行してもよい区間である。図６の（ａ）は、７つのノード６１及び隣接するノード間を連結する６つのサブリンク６２を含む走行許可区間ｎを示す。走行許可区間ｎは、この直前の走行許可区間ｎ－１（図示を省略）を走行中にダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信し、これに応じて運行管理サーバ３１から送信された許可応答情報に含まれる走行許可区間情報（図４の（ｂ）符号４１２参照）により定義されたものである。
　図６では、走行許可区間ｎの後方境界点はＢＰ＿ｂｎ、前方境界点はＢＰ＿ｆｎで示す。許可要求区間は、前方境界点ＢＰ＿ｆｎを基準とし、これを含んで４つ後方のノードまでと定義する。なお、許可要求区間の定め方はこれに限定されず、後方境界点を基準として定めてもよい。また、許可要求区間のうち、最も後方に位置するノードは、ダンプトラック２０－１が許可要求情報の送信を開始する地点であり、以下、許可要求点（図ではＲＰと図示）という。
　図６の（ｂ）に示すように、ダンプトラック２０－１は、許可要求点ＲＰに到達すると、いずれかの無線基地局（４１－１、４１－２、４１－３のいずれか）を介して、運行管理サーバ３１に対し次の走行許可区間情報を要求するための情報（許可要求情報）の送信を行う。
　運行管理サーバ３１は、許可要求情報を受信すると、図６の（ｃ）に示す解放区間の設定処理を行う。解放区間とは、運行管理サーバ３１が前回の走行許可要求に応じて走行許可区間として設定した区間を、他のダンプトラックに対して走行許可が行えるように解放した区間である。運行管理サーバ３１は、ダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信したノードから後方を解放区間として設定する。
　次に運行管理サーバ３１は、新たな走行許可区間を設定する。運行管理サーバ３１は、解放区間のうちの最前端ノードを、新しい走行許可区間ｎ＋１の後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１に設定する。
　また、新しい走行許可区間ｎ＋１の前方境界点ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’を仮設定する。そして、予め定められた条件（上記では、前方境界点を基準とし、これを含んで４つ後方のノードまでを許可要求区間とする）に従って、暫定の許可要求区間を設定し、その最後端を暫定許可要求点ＲＰ＿ｆ（ｎ＋１）’として算出する。そして、その通信混雑度を判定する。
　ここでいう「通信混雑度」は、走行許可区間の設定対象としているダンプトラック２０－１の通信タイミングと、ダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信するときにアクセスする無線基地局に、他のダンプトラックが許可要求情報を送信する通信タイミングのうち、ダンプトラック２０－１の通信タイミングに最も近い通信タイミングとの時間差を用いて表す。この通信タイミングの差が所定の閾値未満の場合、ダンプトラック２０－１と他のダンプトラックとの通信タイミングが接近しており、無線基地局において通信が混雑していると判定する。また、通信タイミングの差が所定の閾値以上である場合は、ダンプトラック２０－１と他のダンプトラックとの通信タイミングが離れており、無線基地局において通信が混雑していないと判定する。
　通信タイミングの差が所定の閾値未満である場合、ダンプトラック２０－１が暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’に到達して許可要求情報を送信するタイミングでは、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’をカバーする通信エリアを有する無線基地局、例えば４１－１は、通信が混雑していることを意味する。そこで、仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’とは異なる地点、図６の（ｄ）では、ＢＰ＿ｆ（ｎ＋１）’よりも更に前方のノードを前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１として再度仮設定する。
　そして、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準とする暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１の通信混雑度を判定する。その結果、他の全てのダンプトラックの通信タイミングとの差が所定の閾値以上であれば、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を最前端とする新たな走行許可区間ｎ＋１を設定する。その結果を、ダンプトラックに対して許可応答情報として送信する。
　すなわち、上記許可応答情報では、図４の（ｂ）に示す走行許可情報フォーマットにおいて「前方境界点座標」４１２ａはノードＢＰ＿ｆｎ＋１の座標、「後方境界点座標」４１２ｂはノードＢＰ＿ｂｎ＋１が含まれる。制限速度４１２ｃは、前方車両との車両間隔や、地形情報に応じて定められる。
　次に図７乃至図９に基づいて、図６で示した走行許可区間を、通信タミングを考慮して決定する処理動作について説明する。図７は、同一の通信エリア内に複数のダンプトラックが位置した状態の一例を示す図である。図８は、通信タイミングを考慮して走行許可区間を設定する処理を示し、（ａ）は、複数のダンプトラックにおいて通信タイミングを考慮せずに走行許可区間を設定した状態を示し、（ｂ）は複数のダンプトラックにおいて通信タイミングを考慮して（通信タイミングをずらして）せずに走行許可区間を設定した状態を示す。図９は、本実施形態に係る車両走行管制システムにおける走行許可区間の設定処理の流れを示すシーケンス図である。
　図７は、無線基地局４１－１が電波を送信し、円で示す通信エリア４２－１を形成し、その中で３台のダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３が走行している状況を想定する。図７において、ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３の走行方向（進行方向）は、ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３を示す図形の前後の向きで示す。
　各ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３の其々に、前方境界点としてＢＰ＿ｆ１、ＢＰ＿ｆ２、ＢＰ＿ｆ３とする走行許可区間が設定されているとする。この場合、各前方境界点ＢＰ＿ｆ１、ＢＰ＿ｆ２、ＢＰ＿ｆ３を含めて４つ後ろのノードを許可要求点ＲＰ＿１、ＲＰ＿２、ＲＰ＿３とする。本実施形態では、ＲＰ＿１、ＲＰ＿２、ＲＰ＿３から許可要求情報を無線基地局４１－１に対して送信する通信タイミングが分散するように、各ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３の走行許可区間が設定される。
　図８の（ａ）に、通信タイミングが分散している状態を示す。図８の（ａ）では、ダンプトラック２０－１が許可要求点ＲＰ＿１から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ１と、ダンプトラック２０－２が許可要求点ＲＰ＿２から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ２と、ダンプトラック２０－３が許可要求点ＲＰ＿３から許可要求情報を送信する通信タイミングｔ３とのそれぞれの通信タイミングの差、｜ｔ１－ｔ２｜、｜ｔ２－ｔ３｜が時間閾値ｔｔｈ以上空いている。これは、無線基地局４１－１が各ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３の其々から許可要求情報を受信する通信タイミングが分散していることを示す。
　これに対し、図８の（ｂ）は、｜ｔ１－ｔ２｜及び｜ｔ２－ｔ３｜が時間閾値ｔｔｈよりも短い。従って、無線基地局４１－１が各ダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３の其々から許可要求情報を受信する通信タイミングが集中しており、通信のコリジョンや、運行管理サーバ３１の処理の集中を招く状態となっている。
　本実施形態は、同一の無線基地局に複数のダンプトラックから許可要求情報が送信される場合に、図８の（ａ）のように、この許可要求情報の通信タイミングが分散するように許可要求点及び走行許可区間を設定する。
　次に図９の各ステップ順に沿って、ダンプトラック２０－１及び管理サーバ３１間の処理動作について説明する。
　ダンプトラック２０－１は、前回の走行許可要求に対して運行管理サーバ３１から応答があった走行許可区間ｎを自律走行する（Ｓ９０１）。
　ダンプトラック２０－１が許可要求点に到達すると（Ｓ９０２）、ダンプトラック２０－１は運行管理サーバ３１に対して許可要求情報の送信を開始する（Ｓ９０３）。より具体的には、端末側通信制御部２６１ｂは通信Ｉ／Ｆ２６１ｃを介して運行管理サーバ３１に対して許可要求情報を送信する。送信後も、ダンプトラック２０－１は走行許可区間ｎ内を走行し続ける。
　無線基地局４１－１は、運行管理サーバ３１に許可要求情報を転送する（Ｓ９０４）。
　走行許可区間設定部３１１ａは、受信した許可要求情報に含まれるダンプトラック現在位置情報（図４の（ａ）の符号４０２ｂ参照）に示す地点よりも後方の区間を解放区間して設定する（Ｓ９０５）。ここで解放区間として設定された区間は、他のダンプトラックが走行可能な領域となる。
　次に走行許可区間設定部３１１ａは新たな走行許可区間ｎ＋１を決定する（Ｓ９０６）。この処理の詳細は後述する。
　サーバ側通信制御部３１１ｄは、通信Ｉ／Ｆ３１１ｅを介してダンプトラック２０－１に対し、新たな走行許可区間ｎ＋１を示す情報（許可応答情報）を送信し（Ｓ９０７）、無線基地局４１－１は、許可要求情報を転送する（Ｓ９０８）。
　ダンプトラック２０－１は、許可応答情報を受信し、新たな走行許可区間ｎ＋１を自律走行する（Ｓ９０９）。
　次に、図１０に基づいて、図９で述べた一連の処理を実現するための運行管理サーバの処理について説明する。図１０は、運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
　運行管理サーバ３１は主電源投入後（Ｓ１００１）、ダンプトラック２０－１からの許可要求情報の受信待ち状態に移行する（Ｓ１００２）。許可要求情報を受信していない間は（Ｓ１００３／Ｎｏ）、ステップＳ１００２へ戻り、引き続き許可要求情報の受信を待つ。
　許可要求情報を受信すると（Ｓ１００３／Ｙｅｓ）、走行許可区間設定部３１１ａは、許可要求情報に含まれるダンプトラックの現在位置情報を確認し（Ｓ１００４）、ダンプトラックの現在位置報情報に基づき、後方の解放区間を決定（Ｓ１００５、図９のＳ９０５に相当）する。
　走行許可区間設定部３１１ａは、新たな走行許可区間の境界点を仮設定（Ｓ１００６）する。
　後方境界点は、解放区間の最前端を用いて仮設定する。なお、本実施形態でいう「仮設定」とは、新たな走行許可区間の境界点として用いることが確定するまでの状態を意味し、仮設定された前方境界点、後方境界点、許可要求点の変更の有無には問わない。従って、新たな走行許可区間が設定されるまでの前方境界点、後方境界点、及び許可要求点は全て仮設定された状態である。
　運行管理サーバ３１は、前方境界点を仮設定する際に、他のダンプトラックが走行していない区間に前方境界点を設定する。
　次に、仮設定した境界点から逆算した暫定許可要求区間、及び設定許可要求点を算出（Ｓ１００７）する。本実施形態では前方境界点を基準として暫定許可要求区間及び暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を算出する。
　通信タイミング判定部３１１ｂは、通信タイミング情報ＤＢ３１７に格納された通信タイミング情報テーブル５００を参照し、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブル５００に既に含まれている他のダンプトラックの通信タイミングと近い通信タイミングとなっているかを確認し、いずれの通信タイミングからも離れている場合、即ち、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’から許可要求情報を送信する先の無線基地局に対し、他のダンプトラックが許可要求情報を送信する通信タイミングの全てと、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’からの許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が、所定の閾値（所定の時間差）以上の場合（Ｓ１００８／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００６で仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１から後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１までを新たな走行許可区間ｎ＋１として正規に設定する。そして、新たな走行許可区間ｎ＋１、及び許可要求点の位置情報をダンプトラックに通知（Ｓ１００９）する。
　他のダンプトラックの通信タイミングとの差が一つでも閾値未満であると判定すると（Ｓ１００８／Ｎｏ）、走行許可区間設定部３１１ａは、前方境界点が変更可能であるかを確認し、変更可能でない場合（Ｓ１０１０／Ｎｏ）は、走行許可区間設定部３１１ａはダンプトラック２０―１へ停止命令を送信する（Ｓ１０１１）。
　変更可能である場合（Ｓ１０１０／Ｙｅｓ）は、仮設定した前方境界点を前方または後方へ変更し、再度仮設定する（Ｓ１０１２）。このとき、前方に変更することを優先するほうが望ましい。これにより、ダンプトラック２０－１が自律走行をし続けている結果、新たに仮設定した前方境界点をダンプトラック２０－１が通過してしまうといった不都合を抑止しやすくなる。
　その後、ステップＳ１００７へ戻り、再度仮設定した前方境界点に基づく暫定許可要求点を算出し、通信タイミングを評価する（Ｓ１００８）。
　以上に説明した処理を繰り返すことで、ダンプトラックは無線基地局が混雑しないタイミングで無線通信を行うことができる。
　次に図１１に基づいて、図９で述べた一連の処理を実現するためのダンプトラック側の処理の流れについて説明する。図１１は、ダンプトラックの走行制御処理の流れを示すフローチャートである。
　ダンプトラック２０－１は、前回の走行許可応答で決められた走行許可区間内を走行中（Ｓ１１０１）において、位置算出装置２６９によって常に自己位置を認識している。そして、走行制御部２６１ａは、現在位置が許可要求点に到達したかどうかを判定する（Ｓ１１０２）。ダンプトラック２０－１が許可要求点に到達していないと認識した場合（Ｓ１１０２／Ｎｏ）、ステップＳ１１０２に戻り、許可要求点に到達したかを判定し続ける。
　走行制御部２６１ａが許可要求点に到達したと判定すると（Ｓ１１０２／Ｙｅｓ）、通信制御部２６１ｂが許可要求情報を運行管理サーバ３１に対して送信（Ｓ１１０３）する。通信制御部２６１ｂは、許可要求情報を送信してからの経過時間の計測を開始する。
　そして許可要求情報に対する許可応答情報が運行管理サーバ３１から送信されてくるまで受信待ち（Ｓ１１０４）を行う。
　その間もダンプトラック２０－１は走行を続けているため、走行制御部２６１ａは、現在位置が走行許可区間を超えたかどうかの判定（Ｓ１１０５）を行う。ダンプトラック２０－１の現在位置が与えられた走行許可区間を超えている場合は（Ｓ１１０５／Ｙｅｓ）、他のダンプトラックと衝突する可能性があるため、走行制御部２６１ａが走行制御装置２６７に対して走行停止命令を出力し、走行制御装置２６７が車両を停止させるための走行駆動装置を制御する（Ｓ１１０６）。
　現在位置が走行許可区間内である場合は（Ｓ１１０５／Ｎｏ）、そのまま自律走行を継続する。
　通信制御部２６１ｂは、許可応答情報の受信待ち時間が予め設定したタイムアウト時間を超えたかどうかも判定し、タイムアウト時間を超えた場合（Ｓ１１０７／Ｙｅｓ）、何らかの理由で許可要求情報が運行管理サーバ３１へ届かなかった可能性があるため、Ｓ１１０３へ戻り、再度許可要求情報を送信する。このとき、タイムカウンタの値も０に戻し、計時を再開する。
　受信タイムアウト時間前に（Ｓ１１０７／Ｎｏ）、通信制御部２６１ｂが許可応答情報を受信すると（Ｓ１１０８／Ｙｅｓ）、受信した情報に基づいて新しい走行許可区間へと更新し（Ｓ１１０９）、自律走行を継続する。受信タイムアウト時間前に（Ｓ１１０７／Ｎｏ）、通信制御部２６１ｂが走行許可応答を受信しなければ（Ｓ１１０８／Ｎｏ）、ステップＳ１１０４へ戻り許可応答情報の受信を待機する。
　本実施形態によれば、通信タイミングを考慮して走行許可区間の設定が行える。これにより、鉱山向け自律走行ダンプトラックシステムにおいて、無線基地局における通信混雑を解消してダンプトラックの円滑な運用及び運行管理サーバの処理の集中を緩和することができる。
　また、近年の無線通信装置はＷｉ‐Ｆｉ等に代表されるようにコモディティー化された汎用品を使うことが一般的となりつつある一方で、無線通信装置の機能がワンチップに集約され、ブラックボックス化されているという状況がある。このため、無線通信装置に直接技術的な変更を加えることが困難となる一方で、そのブラックボックス化された無線通信装置をうまく使いこなす技術が重要になってきている。
　この点につき、本実施形態では、無線通信装置に対して技術的な変更を加えるのではなく、通信タイミングそのものを考慮して走行許可区間を設定するので、無線通信装置の通信方式に関わらずどのような無線通信装置に対しても、本発明を適用することができる。そのため、Ｗｉ‐ＦｉやＩＥＥＥ適合品等の汎用品を用いてもよいので、無線通信装置に直接的に技術定な変更を加えて専用機を用いる場合に比べてコストが下がる。加えて、無線技術の進歩によって高速大容量の通信方式を採用した新しい無線機が出た場合でも、新しい無線通信装置への交換も容易に行える。
　更に、本実施形態では、各ダンプトラックが通信タイミングを制御するための特別な構成や制御を持つ必要がないため、ダンプトラックの設計が簡易になるという利点がある。
＜第二実施形態＞
　第一実施形態では複数のダンプトラックの通信タイミングが分散するように走行許可区間の境界点を決定したが、第二実施形態では、境界点は固定したままで、許可要求点を決定する。
　両実施形態の構成上の相違点として、第一実施形態では、走行許可区間の前方境界点又は後方境界点のうちのどちらかを基準とし、所定の条件を基に許可要求点を算出していたので、運行管理サーバからは、前方境界点又は後方境界点の位置情報は送信されるものの、許可要求点の情報は、ダンプトラック側で算出することで無線通信には含む必要がない。しかし、第二実施形態では、許可要求点を運行管理サーバが決め、その位置を示す情報を無線送信する必要がある点で、第一実施形態とは異なる。ハードウェア構成及び機能ブロックは、第一実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
［システム構成］
　以下、図１２を用いて、第二実施形態に係る車両走行管制システムの構成について説明する。図１２は、第二実施形態に係る許可応答情報フォーマットの構成を示す図である。
　図１２は、運行管理サーバ３１がダンプトラック２０－１へ送信する許可応答情報フォーマットの例を示す。許可応答情報フォーマット１２００は、第一実施形態の許可応答情報フォーマット４１０の構成に加え、運行管理サーバ３１で設定された許可要求点を示す情報（以下「許可要求点情報」という）１２０１を含む。これにより、ダンプトラック２０－１は、受信した走行許可情報を参照し、これに含まれる許可要求点情報が示す地点において許可要求情報を送信することができる。
　［処理動作・効果］
　以下、図１３及び図１４に基づいて、第二実施形態に係る処理動作について説明する。図１３は、第二実施形態における走行許可区間の設定処理を示す図であって、（ａ）は仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値未満である場合を示し、（ｂ）は、次に仮設定した許可要求点の通信タイミングの差が閾値以上である状態を示す。図１４は、第二実施形態に係る運行管理サーバによる走行許可区間の設定処理の流れを示すフローチャートである。
　図１３の（ａ）に示すように、本実施形態では、走行許可区間設定部３１１ａは、まず、新しい走行許可区間ｎ＋１の前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を仮設定する。後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１は、第一実施形態と同様、解放区間の最前端点のノードに設定する。
　そして、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準として、暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を設定する。ダンプトラック２０－１が暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’から許可要求情報を送信する通信タイミングと、他のダンプトラックがダンプトラック２０－１と同じ無線基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値未満の場合、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を固定したまま新たな暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１（図１３の（ｂ）参照）を設定する。
　暫定許可要求点ＲＰ＿ｎ＋１でダンプトラック２０－１が許可要求情報を送信する通信タイミングと、他のダンプトラックがダンプトラック２０－１と同じ基地局に対して許可要求情報を送信する通信タイミングとの差が所定の閾値以上の場合、仮設定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を前端部とする部分区間を新たな走行許可区間として正規に設定する。
　次に、図１４の各ステップ順に沿って本実施形態に係る運行管理サーバの処理動作を説明する。本実施形態に係る運行管理サーバの処理動作は、主電源投入（図１０のステップＳ１００１）から、後方の解放区間を設定するまでの処理（図８のステップＳ１００５）は、第一実施形態における運行管理サーバの走行許可区間決定処理と同じであるので、図１０のステップ番号を図１４においても流用し、重複説明を省略する。
　本実施形態では、走行区間設定部３１１ａが前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１及び後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１を仮設定すると（Ｓ１４０１）、前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１を基準として予め定められた条件に従って暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’を算出する（Ｓ１４０２）。
　暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブルに既に含まれている通信タイミングと近い通信タイミングとなっているかを確認し、いずれの通信タイミングからも離れている場合、即ち、全ての通信タイミングと暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）’との通信タイミングの差が、所定の閾値以上の場合（Ｓ１４０３／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４０１で仮決定した前方境界点ＢＰ＿ｆｎ＋１から後方境界点ＢＰ＿ｂｎ＋１までを新たな走行許可区間ｎ＋１として正規に設定し、ダンプトラックへ通知（Ｓ１４０４）する。このとき、新たな走行許可区間ｎ＋１における許可要求点の位置情報も併せて通知する。
　暫定許可要求点ＲＰ＿（ｎ＋１）の通信タイミングが、通信タイミング情報テーブル５００（図５参照）に既に含まれている他のダンプトラックの通信タイミングと近い場合、即ち通信タイミング情報テーブル５００に含まれる少なくとも一つの他のダンプトラックの通信タイミングとの差が所定の閾値未満である場合（Ｓ１４０３／Ｎｏ）、他の地点に暫定許可要求点を変更可能であるかを確認し（Ｓ１４０５）、変更不可の場合は（Ｓ１４０５／Ｎｏ）、ダンプトラックへ走行停止命令を送信する（Ｓ１４０６）。
　変更可能な場合は（Ｓ１４０５／Ｙｅｓ）、暫定許可要求点を後方または前方へ変更し（Ｓ１４０７）、再度通信タイミングの差の判定を行う（Ｓ１４０３）。この一連の処理によって、通信タイミングが良好な地点に許可要求点を設定することができる。
　ダンプトラック側の処理は、第一実施形態同様であるので、重複説明を省略する。
　本実施形態によれば、走行許可区間の境界点を変更することなく、複数ダンプトラックの通信タイミングを分散させて走行許可区間を設定できる。従って、無線基地局での通信混雑を緩和し、コリジョンの発生を抑制できるので、無線通信品質を向上させることができる。
　加えて走行許可区間の境界点を変更する必要がないので、前の区間に別のダンプトラックが存在しており、安全上、走行許可区間の境界点を変更することができない場合や、ダンプトラック台数を増やし、稼働率を向上させるために走行許可区間を変更したくない場合などに、本実施形態は特に有効である。
　＜第三実施形態＞
［システム構成］
　第一実施形態では、１つの無線基地局における通信タイミングを管理する実施形態であったが、本実施形態は、通信タイミングの管理を複数の無線基地局にまたがって行う点で異なる。以下、図１５及び図１６を参照して第三実施形態について説明する。図１５は、第三実施形態における複数の無線基地局にまたがって通信タイミングを管理し、走行許可区間を決定する処理動作の一例を示す図である。図１６は、第三実施形態において、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。ハードウェア構成及び機能ブロックは、第一実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
　本実施形態では、図１５に示すように、同一の周波数を用いる無線基地局４１－１、４１－２、４１－３及び４１－４が存在し、それぞれの無線基地局と通信する複数台のダンプトラック２０－１、２０－２、２０－３をまとめて管理対象とする点が異なる。
　無線基地局４１－１が電波を送信し、円で示す無線通信エリア４２－１を形成する。同様に、無線基地局４１－２、４１－３、４１－４のそれぞれは、円で示す無線通信エリア４２－２、４２－３、４２－４を形成する。またノード及びサブリンクで構成された走行経路６０があるものとする。
　無線通信エリア４２－２の範囲内にダンプトラック２０－１が走行し、無線通信エリア４２－１の範囲内にダンプトラック２０－３、無線通信エリア４２－２の範囲内をダンプトラック２０－３が走行しているものとする。
　ここで、運行管理サーバ３１の走行許可区間３１１ａは、隣接する無線通信エリアの周波数が同一である場合、これらの無線通信エリアをまたがって走行許可区間の境界点を仮設定する。
　例えば図１５において、無線通信エリア４２－１及び４２－４の周波数が同じであるとする。この場合、ダンプトラック２０－３に対して、後方境界点ＢＰ＿ｂ３は無線通信エリア４２－１内にあり、前方境界点ＢＰ＿ｆ３は、は無線通信エリア４２－４内にある走行許可区間を仮設定する。そして、予め定められた条件（例えば前方境界点ＢＰ＿ｆ３を含んで４つ後方を暫定許可要求点とする）に従って暫定許可要求点ＲＰ＿３を算出する。
　暫定許可要求点ＲＰ＿３は、無線基地局４１－４の無線通信エリア４２－４内の地点なので、無線基地局４１－４に他のダンプトラックから許可要求情報を送信する通信タイミングの全てと、ダンプトラック２０－３が暫定許可要求点ＲＰ＿３から許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であれば、仮決定した前方境界点ＢＰ＿ｆ３を最前端とする走行許可区間を設定する。
　［処理動作・効果］
　図１６に、本形態例における、運行管理サーバが保持する通信タイミング情報テーブル構成例を示す。
　図１６に示すように、第三実施形態に係る通信タイミング情報テーブル１６００は、既述の通信タイミング情報テーブル５００（図５参照）に加え、「基地局ＩＤ」フィールド１６０１、及び「周波数チャンネル」フィールド１６０２を含む。
　基地局ＩＤは、無線基地局４１－１、４１－２、４１－３、４１－４を固有に識別する情報であり、例えば、ＭＡＣアドレス（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｄｄｒｅｓｓ）を用いてもよい。
　「周波数チャンネル」は、各基地局に割り当てられた周波数を示す。隣接する無線基地局（例えば図１６の無線基地局ＩＤがＹｎ－１、Ｙｎ）が同一周波数（１ｃｈ）を用いることがあり、この場合、それら隣接する無線基地局（Ｙｎ－１、Ｙｎ）の通信エリア間をダンプトラック２０－１が走行して移動する際には、周波数を切り替えることなく無線通信を行うことができる。そこで、このような場合、一の走行許可区間を複数の無線基地局をまたがって設定する。
　本実施形態によれば、同一周波数の無線基地局間にまたがって通信タイミングを分散させて走行許可区間を設定できるので、走行許可区間の設定に際し自由度がより大きくできる。また、走行許可区間をより長く設定することで、走行経路全体において、許可要求情報を送信する回数を減らせるので、通信タイミングが重なる確率が低くなる。
　なお、上記した実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明の範囲を上記実施形態に限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、他の様々な態様で本発明を実施することできる。
　例えば、上記第二実施形態に第三実施形態を組み合わせてもよい。
　更に、上記において後方境界点は解放区間の最前端の地点に設定したが、これに限らず、最前端の地点よりもさらに前に設定してもよい、
　また、上記において、走行許可区間は、前方境界点及び後方境界点の間として説明したが、前方境界点からダンプトラックの現在位置までの走行許可区間としてもよい。すなわち、走行許可区間設定部は、後方が解放されており、前進の限界地点を規定する走行許可区間を設定してもよい。この場合、前方境界点を基準として暫定許可要求点を算出する。このような態様においても、無線品質を考慮して前方境界点を設定することで、本発明の効果を奏することができる。
１　車両走行管制システム
１０－１、１０－２　ショベル
２０－１、２０－２　ダンプトラック
３１　運行管理サーバ
４０　無線通信回線
４１－１、４１－２、４１－３　無線基地局
６０　走行経路
６１　ノード
６２　サブリンク

Claims (6)

  1. 　鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両、及びそれら複数の運搬車両の運行を管理する運行管理サーバが、無線基地局を介して通信接続された車両走行管制システムであって、
    　前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、
    　前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、
    　同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、
    　を備え、
    　前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、
    　前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、
    　前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、
    　前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、
    　ことを特徴とする車両走行管制システム。
  2. 　前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点を仮設定し、当該前方境界点を基準として所定の条件に従って前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点とは異なる地点を新たな前方境界点として再度仮設定し、その再度仮設定された前方境界点を基準として前記所定の条件に従って新たな暫定許可要求点を算出し、当該新たな暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記再度仮設定された前方境界点を前端部とする部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行管制システム。
  3. 　前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して前記走行許可区間の前端部である前方境界点及び後端部である後方境界点を仮設定し、これらの仮設定された前記前方境界点又は前記後方境界点を基準として前記暫定許可要求点を算出し、当該暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値未満である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点との間にあって、前記暫定許可要求点とは異なる地点を新たな暫定許可要求点として算出し、その再度算出された暫定許可要求点から前記一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両の通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された前方境界点及び後方境界点の間の部分区間を、正規の走行許可区間として設定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行管制システム。
  4. 　複数の隣接する前記無線基地局が同一の周波数を用いる場合に、前記走行許可区間設定部は、前記複数の隣接する無線基地局の通信エリア間をまたいで前記走行許可区間を仮設定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行管制システム。
  5. 　前記通信タイミング算出部は、前記各運搬車両の現在位置及び走行速度を基に前記通信タイミングを算出する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両走行管制システム。
  6. 　鉱山の構内を予め定められた走行経路に沿って走行する複数の運搬車両と無線基地局を介して通信接続された運行管理サーバであって、
    　前記複数の運搬車両の其々に対して、前記走行経路上の部分区間を各運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定するとともに、当該走行許可区間内にあって、当該走行許可区間の前方に位置する次の走行許可区間の設定を要求するための許可要求情報を送信する地点である許可要求点を算出する走行許可区間設定部と、
    　前記各運搬車両から前記運行管理サーバに対して、前記無線基地局を介して前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出する通信タイミング算出部と、
    　同一の前記無線基地局に対して、前記複数の運搬車両のうちの一の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記複数の運搬車両のうちの他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する通信タイミング判定部と、
    　前記走行許可区間設定部が設定した走行許可区間を示す許可応答情報を前記各運搬車両に対して送信するサーバ側通信制御部と、を備え、
    　前記走行許可区間設定部は、前記一の運搬車両に対して、前記走行許可区間を仮設定するとともに、その仮設定された走行許可区間に対応する暫定許可要求点を算出し、
    　前記通信タイミング算出部は、前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングを算出し、
    　前記通信タイミング判定部は、前記一の運搬車両が前記暫定許可要求点から前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、前記他の運搬車両が前記許可要求情報を送信する通信タイミングと、の差が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、
    　前記走行許可区間設定部は、前記通信タイミングの差が前記所定の閾値以上である場合に、前記仮設定された走行許可区間を正規の走行許可区間として設定する、
    　ことを特徴とする運行管理サーバ。
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