WO2015166705A1 - 路肩検出システムおよび鉱山用運搬車両 - Google Patents

Abstract

　路肩に対する車両の向きと路肩までの距離を精度良く計測できる路肩検出システムの提供。本発明は、車両１の走行方向に対して車両１よりも前方の路面Ａを走査して、路面Ａに位置する路肩Ｂを検出するための路肩検出部２ａ，２ｂと、路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した路肩Ｂに対する車両１の向きと、路肩Ｂまでの距離とを計測する路肩計測装置２１ａとを備え、路肩検出部２ａ，２ｂは、車両１の走行方向側に２つ設置している。２つの路肩検出部２ａ，２ｂは、前輪１ｄの上端よりも高い位置に設置している。

Description

路肩検出システムおよび鉱山用運搬車両

　本発明は、例えば鉱山で使用される鉱山用運搬車両に用いられる路肩検出システムおよびその鉱山用運搬車両に関する。

　鉱山における採掘作業では、安全性向上と低コスト化を目的として、自律走行が可能な無人車両を用いる技術が求められている。採掘作業のうち、坑道を掘らずに地表から渦を巻くように地下へ掘り進めて地表付近の鉱物を採掘するようにした、いわゆる露天掘りの場合、最深部で土砂を掘削し、掘削した土砂を採掘現場の外に運搬する必要がある。採掘現場の外に土砂を運搬する作業は、土砂積載量が大きな巨大なダンプトラックなどを用いて行われるが、運搬する土砂の単位時間当たりの運搬量は、採掘の進捗に直結する事項であるため、ダンプトラックによる高速走行での土砂運搬が求められる。

　ところが、土砂を効率良く採掘現場の外に大量に運搬するためには、複数台のダンプトラックが運搬用の道路を何往復もする必要があり、往路と復路とを走行するダンプトラック同士での衝突事故や、崖等からのダンプトラックの転落への対策が重要となる。

　ダンプトラックを高速走行させつつ衝突事故を低減させる従来技術が、例えば特許文献１に開示されている。本特許文献１に開示された車両の走行制御装置においては、他の車両が付近にいない場合は、道路の中央付近に設置された単独走行コースを走行させる。そして、車両が近接し擦れ違う必要がある場合にのみ、道路の脇寄りにある擦れ違い走行コースに速度を下げつつ移行させ、お互いの車両をやり過ごした後に、単独走行コースに戻しながら加速させて高速走行に戻す構成とされている。

　そして、本特許文献１においては、道路幅を考慮して走行させる場合に、道路幅や、道路上での車両位置を、コースデータ記憶部に記憶させたコースデータと、ＧＰＳ等の車両位置計測部で計測した車両位置とから求めている。

米国特許第６９４１２０１号明細書

　しかしながら、上記特許文献１に開示された車両の走行制御装置においては、車両位置計測部による車両位置の計測が、崖などの障害物によって取得できないおそれがある。また、他車両の走行時の土埃や路面の傾斜による車体の傾き、路面の凹凸等について何ら考慮されていないため、これら土埃、車体の傾きまたは路面の凹凸等によって、路肩から単独走行コースや擦れ違い走行コースまでの距離を検出できないおそれもあり、路肩に対する車両の向きや、車両から路肩までの距離の計測もできない。

　本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、路肩に対する車両の向きと路肩までの距離を精度良く計測することができる路肩検出システムおよび鉱山用運搬車両を提供することにある。

　この目的を達成するために、車両の走行方向に対して前記車両よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部とを備え、前記路肩検出部は、前記車両の走行方向側に２つ設置していることを特徴としている。

　このように構成した本発明は、１つの路肩検出部にて路肩を検出する場合に比べ、２つの路肩検出部のそれぞれにて検出した路肩情報を複合的に考慮したり、これら路肩情報を相互補完したりする等して、路肩計測部にて路肩に対する車両の向きと、路肩までの距離とを計測できるため、路肩計測部による路肩に対する車両の向きおよび路肩までの距離の計測を精度良くできる。

　また本発明は、上記発明において、前記２つの路肩検出部は、それぞれの前記路肩検出部を中心として所定の角度毎に前記車両の走行方向前方の路面までの距離を線状に走査する構成とされ、一方の前記路肩検出部による路面上の走査線と、他方の前記路肩検出部による路面上の走査線とが交差するように設置していることを特徴としている。

　一般に、車両から路肩までの距離が近い場合は、路肩に接触等する可能性が高く、より高精度な路肩の位置および向きの検出が必要となる。その一方、車両から路肩までの距離が遠い場合は、路肩に接触等する可能性が低く、より広範囲に亘った路肩の位置および向きの検出が求められる。そこで、本発明においては、所定の角度毎に車両の走行方向前方の路面までの距離を線状に走査する路肩検出部のうちの、一方の路肩検出部による路面上の走査線と、他方の路肩検出部による路面上の走査線とを交差させている。この結果、車両から路肩までの距離が近い場合には、一方の路肩検出部にて検出した路肩検出点と、他方の路肩検出部にて検出した路肩検出点との間の距離が小さくなり、この小さな距離における路肩の位置および向きを検出するため、より高精度な路肩検出が可能となる。これに対し、車両から路肩までの距離が遠い場合には、一方の路肩検出部にて検出した路肩検出点と、他方の路肩検出部にて検出した路肩検出点との間の距離が大きくなり、より広範囲に亘った路肩検出が可能となる（例えば、図１０参照。）。よって、車両から路肩までの距離に応じた適切な路肩検出が可能となり、より適切な自律走行制御が可能となる。

　また本発明は、上記発明において、前記車両が走行する走行路の路肩形状を基準路肩形状として記憶した記憶部を備え、前記路肩計測部は、前記２つの路肩検出部のうちの一方の前記路肩検出部にて検出して求めた路肩形状と前記記憶部に記憶させた基準路肩形状とを比較する比較部を有し、この比較部での比較に基づき前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測することを特徴としている。

　このように構成した本発明は、記憶部に記憶させた基準路肩形状を考慮しつつ、路肩に対する車両の向きと、路肩までの距離とを路肩計測部にて計測するため、路肩計測部による路肩に対する車両の向きと路肩までの距離との計測精度をより向上することができる。

　また本発明は、上記発明において、前記車両は、車輪を有し、前記２つの路肩検出部は、前記車両に取り付け、前記車輪の上端よりも高い位置に設置していることを特徴としている。

　このように構成した本発明は、例えば、自車両または他車両の走行時に土埃等が撒き上がった場合であっても、車輪の上端よりも高い位置から各路肩検出部にて路肩を検出できる。よって、土埃等の影響をあまり受けることなく、これらら路肩検出部による路肩検出をより確実にできる。

　また本発明は、上記発明において、前記２つの路肩計測部は、前記路肩検出部による路面上の走査線と、前記路肩検出部による前記路肩斜面上の走査線との交点を、路肩計測点とすることを特徴としている。

　このように構成した本発明は、路肩検出部による路面上の走査線と、この路肩検出部による路肩斜面上の走査線との交点に加え、例えば、路肩形状情報に基づいて路肩の幅を考慮し、路肩の幅方向の中心位置を路肩計測点とする場合に比べ、路肩検出部による路面上の走査線と、この路肩検出部による路肩斜面上の走査線との交点を、路肩計測点とすることによって、路肩計測部による路肩までの距離の計測処理をより容易にでき、この路肩計測部による路肩に対する車両の向きの計測をより精度良くできる。

　また本発明は、上記発明において、前記路肩計測部は、前記２つの路肩検出部にて検出した２つの路肩計測点の前記車両に対する相対位置と、前記記憶部に記憶させた基準路肩形状とに基づいて、前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測することを特徴としている。

　このように構成した本発明は、２つの路肩検出部による路肩計測点の車両に対する相対位置を考慮しつつ、記憶部に記憶させた基準路肩形状に基づき、路肩に対する車両の向きと、路肩までの距離とを計測することにより、路肩計測部による、路肩に対する車両の向きと路肩までの距離とをより精度良く計測することができる。

　また本発明は、車両本体と、前記車両本体の走行方向に対して前記車両本体よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両本体の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部とを備え、前記路肩検出部は、前記車両本体の走行方向側に２つ設置していることを特徴としている。

　このように構成した本発明は、１つの路肩検出部にて路肩を検出する場合に比べ、２つの路肩検出部のそれぞれにて検出した路肩に対する車両本体の向きと、路肩までの距離とを路肩計測部にて計測することにより、路肩計測部による路肩に対する車両本体の向きおよび路肩までの距離の計測を精度良くできる。

　また本発明は、車両の走行方向に対して前記車両よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、前記路肩検出部による前記路面に対する走査方向を変更させる走査方向変更部と、前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部と、前記車両の走行速度を検出するための速度検出部と、前記走査方向変更部を制御する制御部とを備え、前記路肩検出部は、前記車両の走行方向側に２つ設置され、前記走査方向変更部は、前記２つの路肩検出部のそれぞれに設けられ、前記２つの路肩検出部は、それぞれの前記路肩検出部を中心として所定の角度毎に前記車両の走行方向前方の路面までの距離を線状に走査する構成とされ、一方の前記路肩検出部による路面上の走査線と、他方の前記路肩検出部による路面上の走査線とが交差するように設置し、前記制御部は、前記速度検出部にて検出する前記車両の走行速度に応じ、前記走査方向変更部を制御して、前記一方の路肩検出部による路面上の走査線と、前記他方の路肩検出部による路面上の走査線との交点位置を、前後方向に移動することを特徴としている。

　車両の走行速度が高い場合は、平坦な路面等を走行している場合であり、車両に近接する路肩の位置および向きよりも、走行方向前方のより広範囲に亘る路肩検出が求められる。一方、車両の走行速度が低い場合は、例えばカーブ、坂道、凹凸路面等の走行速度を抑える必要のある箇所を走行している場合であり、車両に近接する路肩の位置および向きを正確に検出し、路肩への接触等を適切に防止する必要がある。そこで、本発明においては、例えば、速度検出部にて検出した車両の走行速度が高い場合に、制御部にて走査方向変更部をそれぞれ制御して、一方の路肩検出部による路面上の走査線と、他方の路肩検出部による路面上の走査線との交点位置を、前側に移動させることにより、一方の路肩検出部にて検出した路肩検出点と、他方の路肩検出部にて検出した路肩検出点との間の距離を大きくでき、より広範囲に亘った路肩検出が可能となる（例えば、図１７参照。）。これに対し、速度検出部にて検出した車両の走行速度が低い場合に、制御部にて走査方向変更部をそれぞれ制御して、一方の路肩検出部による路面上の走査線と、他方の路肩検出部による路面上の走査線との交点位置を、後側に移動させることにより、一方の路肩検出部にて検出した路肩検出点と、他方の路肩検出部にて検出した路肩検出点との間の距離を小さくでき、より高精度な路肩検出が可能となる。したがって、車両の走行速度に応じた適切な路肩検出が可能となり、より適切な自律走行制御が可能となる。

　本発明は、車両の走行方向側に２つ設置されている路肩検出部のそれぞれにて路面を走査して、これら２つの路肩検出部にて路面に位置する路肩をそれぞれ検出する構成にしてある。この構成により本発明は、１つの路肩検出部にて路肩を検出する場合に比べ、２つの路肩検出部のそれぞれにて検出した路肩情報を複合的に考慮したり、これら路肩情報を相互補完したりする等して、路肩計測部にて路肩に対する車両の向きと、路肩までの距離とを計測できるため、路肩計測部による路肩に対する車両の向きおよび路肩までの距離の計測を精度良くできる。この結果、車両からの路肩検知をより精度良くでき、例えば、車両の自律走行をより適切かつ精度良く行うことができる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る路肩検出システムを示す概略図である。 上記路肩検出システムに用いられる鉱山用運搬車両を示す概略斜視図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部のスキャン方向を示す概略平面図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部を示す概略斜視図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部による路肩検出を示す図であり、（ａ）は路肩検出時のスキャン状態を示す概略斜視図で、（ｂ）は路肩検出位置Ｐを示すグラフである。 上記鉱山用運搬車両による路肩検出処理を示すフローチャートである。 上記鉱山用運搬車両による自律走行処理を示すフローチャートである。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部の取り付け位置に伴う作用を示す図であり、（ａ）は車輪の高さ位置より低い位置に路肩検出部を取り付けた場合の状況図で、（ｂ）は車輪の高さ位置より高い位置に路肩検出部を取り付けた場合の状況図である。 本発明の第２実施形態に係る鉱山用運搬車両を示す概略構成図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部のスキャン方向を示す概略平面図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部による路肩検出時のスキャン状態を示す概略斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る鉱山用運搬車両の路肩検出部のスキャン方向を示す概略平面図である。 本発明の第４実施形態に係る路肩検出システムを示す概略図である。 本発明の第５実施形態に係る路肩検出システムを示す概略図である。 本発明の第６実施形態に係る鉱山用運搬車両の低速走行時の路肩検出部の状態を示す概略図で、（ａ）は鉱山用運搬車両の全体図、（ｂ）は路肩検出部の部分拡大図である。 上記鉱山用運搬車両の高速走行時の路肩検出部の状態を示す概略図で、（ａ）は鉱山用運搬車両の全体図、（ｂ）は路肩検出部の部分拡大図である。 上記鉱山用運搬車両の路肩検出部のスキャン方向を示す概略平面図である。 本発明の第７実施形態に係る鉱山用運搬車両の路肩検出部の部分拡大図で、（ａ）は分解状態図、（ｂ）は高速状態図、（ｃ）は低速状態図である。 本発明の第８実施形態に係る鉱山用運搬車両による光軸回転角度に対応した測距結果を示すプロファイルを示す図である。

　以下、本発明に係る路肩検出システムを実施するための形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
　本第１実施形態は、２つの路肩検出部のスキャン方向が平行とされた実施形態である。図１は、本発明の第１実施形態に係る路肩検出システム１００を示す概略図である。図２は、路肩検出システム１００に用いられる鉱山用運搬車両として、車両１であるオフロードダンプトラックを示す概略斜視図である。図３は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向を示す概略平面図である。図４は、車両１の路肩検出部２ａを示す概略斜視図である。

＜構成＞
　車両１は、図２に示すように、鉱山に予め設けられた走行路等の路面Ａを自律運転で走行可能な無人走行式とされている。鉱山の路面Ａの側部には、路面Ａに沿って検出対象物である路肩Ｂが設けられている。路肩Ｂは、少なくとも車両１が走行する側、例えば走行方向左側に設けられ、所定の高さ寸法および幅寸法を有する構造の盛土であり、車両１の走行位置から例えば３０ｍほど離れている。鉱山には、図１に示すように、車両１との間で所定の情報を送受信するための交通管制システムを有する交通管制センタ２００が設置されているとともに、車両１に土砂等の積載物を積載させるための油圧ショベル（図示せず）が用いられる。

　車両１は、図１に示すように、車両本体１ａと、車両本体１ａの前側上方に設けられた運転席１ｂと、車両本体１ａ上に起伏可能に設けられた作業部としてのベッセル１ｃと、車両本体１ａを走行可能に支持する左右の前輪１ｄおよび後輪１ｅとを備えた構成とされている。前輪１ｄは従動輪とされ、後輪１ｅは駆動輪とされている。

　運転席１ｂは、オペレータが運転席に乗り込む等するための略平板状の上側デッキ１ｆ上に設置されている。上側デッキ１ｆは、前輪１ｄを覆うように、前輪１ｄの上端部より上方に設けられている。また、上側デッキ１ｆは、車両本体１ａの前側に設けられ、車両本体１ａの幅方向の全体に亘った大きさとされている。上側デッキ１ｆの下側の中央部には、一対の建屋１ｇが所定間隔を空けて設けられ、これら建屋１ｇ間にラジエータ等の熱交換装置１ｈが設置されている。

　一対の建屋１ｇの外側には、エアクリーナ１ｉがそれぞれ取り付けられている。各エアクリーナ１ｉは、上側デッキ１ｆの下側であって、上側デッキ１ｆと建屋１ｇとにて仕切られた角部に取り付けられている。各エアクリーナ１ｉには、空気中のダストを捕捉するための円筒状のフィルタエレメント１ｊが取り付けられている。各フィルタエレメント１ｊは、一端側を上側デッキ１ｆの前側の端部よりも前方に突出させた状態とされて各エアクリーナ１ｉに取り付けられている。

　各建屋１ｇの内側には、車両本体１ａの走行方向Ｍの一側、例えば走行方向左側に存在する路肩Ｂの一部の相対位置を検出するための計２台の路肩検出部２ａ，２ｂがそれぞれ取り付けられている。路肩検出部２ａ，２ｂは、車両本体１ａの走行方向Ｍに対して車両本体１ａよりも前方の路面を走査する。これら路肩検出部２ａ，２ｂは、上側デッキ１ｆの下側であって、上側デッキ１ｆと建屋１ｇとにて仕切られたエアクリーナ１ｉ上に取り付けられている。すなわち、これら路肩検出部２ａ，２ｂは、これら路肩検出部２ａ，２ｂにて路肩Ｂを検出する際のスキャン面４０ａ，４０ｂ内に、車両本体１の前面に突出して設けられている各フィルタエレメント１ｊが入り込まない位置に取り付けられている。また、各路肩検出部２ａ，２ｂは、前輪１ｄの上端部より高い位置であって、車両本体１ａの走行方向側である前側左右に、等しい高さ位置で設置されている。具体的に、各路肩検出部２ａ，２ｂは、例えば前輪１ｄの下端部から４ｍほどの高さ位置に設置されている。これら路肩検出部２ａ，２ｂは、異なる高さ位置に設置してもよい。

　路肩検出部２ａ，２ｂは、それぞれの路肩検出部２ａ，２ｂを中心としてレーザ光を所定の角度毎に照射して路面Ａを扇状にスキャンして走査し、物体からの反射光によって対象物までの距離と方向とを測定することができるレーザスキャナ等である。路肩検出部２ａ，２ｂの具体的な構成例として、図４に路肩検出部２ａが検出窓２ｃを備えた構成を示す。各路肩検出部２ａ，２ｂは、図２に示すように、検出窓２ｃ，２ｄの長手方向を車両本体１ａの左右方向に沿わせつつ、検出窓２ｃ，２ｄの長手方向の中心位置を斜め下方に向けた状態として取り付けられている。

　一方、路肩検出システム１００は、路肩Ｂに対する車両本体１ａの向き、および路肩Ｂまでの距離を計測するための路肩検出装置２１と、車両本体１ａの位置および姿勢を計測するための自己位置計測装置２２と、路面の路幅や対向車の存在により、車両本体１ａの路肩Ｂからの距離や速度を変更させる車体運動制御装置２３と、交通管制センタ２００との間で通信を行うための通信装置２４とを備えている。

　路肩検出装置２１は、路肩検出部２ａ，２ｂと、各路肩検出部２ａ，２ｂによる測定結果に基づき、路肩Ｂに対する車両本体１ａの向きと、路肩Ｂまでの距離とを計測する路肩計測部である路肩計測装置２１ａと、路面Ａの周囲の外部座標系での路肩位置、すなわち直線状の路肩または曲線状の路肩等や、路肩そのものの形状についての路肩形状に関する路肩データを基準路肩形状として記憶する記憶部としての路肩記憶部２１ｂとを備えている。

　各路肩検出部２ａ，２ｂは、路肩計測装置２１ａにそれぞれ接続され、路肩計測装置２１ａは、路肩記憶部２１ｂに接続されている。路肩検出部２ａ，２ｂは、図２および図３に示すように、これら各路肩検出部２ａ，２ｂから照射するレーザ光が到達する路面Ａ上の計測点がなす直線である走査線としての交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが、それぞれ路面Ａの幅方向（路幅方向）に沿い、これら路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが互いに平行となるように設定されている。また、路肩検出部２ａ，２ｂは、各路肩検出部２ａ，２ｂからのレーザ光の照射方向４１ａ，４１ｂを予め定めた所定の角度、例えば０．２５度毎に変化させて路面Ａ上の計測点を走査していき、これら各路肩検出部２ａ，２ｂによるレーザ光の走査面であるスキャン面４０ａ，４０ｂにおいて、所定の角度毎の路面Ａまでの距離を計測する。すなわち、各路肩検出部２ａ，２ｂは、例えば０．２５度の角度分解能を有し、３０ｍ離れた地点での計測点間の間隔が１ｍである。

　さらに、路肩測定装置２１ａは、各路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した路肩情報と、路肩記憶部２１ｂに記憶させた路肩データとを比較する比較部２１ｃを備え、比較部２１ｃでの比較に基づき路肩Ｂに対する車両本体１の向きと、路肩Ｂまでの距離とを計測する。

　自己位置計測装置２２は、車両本体１の、例えば前輪１ｄの回転速度を計測するための車輪速計測部２２ａと、車両本体１ａの運転席１ｂに設けられたハンドル（図示せず）の操舵角度を計測するための操舵角計測部２２ｂと、車輪速計測部２２ａにて計測した回転速度結果および操舵角計測部２２ｂにて計測した操舵角結果に基づいて、車両本体１ａの走行速度、前輪１ｄの角速度、地面に固定された座標系での車両本体１ａの位置および姿勢を算出するための自己位置演算装置２２ｃとを備えている。車輪速計測部２２ａは、車両１の走行速度を検出するための速度検出部であって、例えば前輪１ｄの回転速度を検出するための回転速度センサ等である。操舵角計測部２２ｂは、ハンドルの操舵角を検出することができる変位センサ等である。

　自己位置計測装置２２は、車両本体１ａの自己位置を補正するための自己位置補正装置２２ｄを備えている。自己位置補正装置２２ｄは、車両本体１ａの位置および姿勢をより高精度に計測するためのものであり、例えば慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit)や、ＧＰＳ（Global Positioning System）等で構成されている。車輪速計測部２２ａ、操舵角計測部２２ｂおよび自己位置補正装置２２ｄは、自己位置演算装置２２ｃにそれぞれ接続されている。

　車体運動制御装置２３は、車両本体１ａの走行速度を低下させたり停止させたりするための制動装置２３ａと、車両１の後輪１ｅに対する回転トルク指令値を制限するための駆動トルク制限装置２３ｂと、車両本体１ａの路肩Ｂからの距離を変更するための操舵制御装置２３ｃと、走行路の経路やその路面Ａの路幅、対向車情報等の地図データが記憶されたデータ記憶部２３ｄと、制動装置２３ａによる制動量、駆動トルク制限装置２３ｂによる制限量、および操舵制御装置２３ｃによる制御量を算出するための車両制御装置２３ｅを備えている。車両制御装置２３ｅは、データ記憶部２３ｄに記憶された地図データに基づき、車両本体１ａの路肩Ｂまでの距離や走行速度を制限することを目的として、制動装置２３ａによる制動量、駆動トルク制限装置２３ｂによる制限量、および操舵制御装置２３ｃによる制御量を算出する制御部である。

　制動装置２３ａは、例えば後輪１ｅの回転を制動させるディスクブレーキ等の機械的構造のメカニカルブレーキである。駆動トルク制限装置２３ｂは、例えば後輪１ｅの回転に対して電気的な抵抗を掛けて制動させる電気ブレーキ等のリターダブレーキである。データ記憶部２３ｄに記憶された地図データとしては、走行路の側部に設けられている路肩形状等の路肩情報も記憶されている。車両制御装置２３ｅには、データ記憶部２３ｄに記憶されている地図データ、自己位置演算装置２２ｃにて演算された自己位置情報、および路肩計測装置２１ａにて計測された路肩情報が入力される。車両制御装置２３ｅは、制動装置２３ａ、駆動トルク制動装置２３ｂおよび操舵制御装置２３ｃのそれぞれに接続されている。

　通信装置２４は、自己位置演算装置２２ｃに接続され、自己位置演算装置２２ｃにて演算した車両１の自己位置情報を交通管制センタへ送信する。通信装置２４は、路肩記憶部２１ｂおよびデータ記憶部２３ｄに接続され、路肩記憶部２１ｂに記憶されている路肩位置データや、データ記憶部２３ｄに記憶されている地図データを、通信装置２４を介して出力できる構成とされている。

　交通管制センタ２００は、車両１に搭載された通信装置２４との間で情報を送受信するための通信装置３１と、走行路の路肩形状等の路肩形状マップが記憶される路肩データ記憶部３２と、車両１の通信装置２４から通信装置３１に送信されてくる路肩形状情報と、路肩データ記憶部３２に記憶されている路肩形状マップとを比較する比較部としての路肩形状比較装置３３と、路肩形状比較装置３３での比較により路肩形状情報が路肩形状マップと相違する場合に、その路肩形状情報のうちの路肩形状変化情報を記憶させるための変化データ記憶部３４とを備えている。

＜路肩検出処理＞
　次いで、路肩検出システム１００による路肩検出処理について、図５および図６を参照して説明する。図５は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂによる路肩検出を示す図であり、（ａ）は路肩検出時のスキャン状態を示す概略斜視図で、（ｂ）は路肩検出位置Ｐを示すグラフである。ここで、図５（ａ）は、車両１が走行路上の路肩Ｂを検出しながら走行している様子を示しており、図５（ａ）中の破線は、路肩検出部２ａ，２ｂおよび路肩計測装置２１ａにて求められる路肩位置を示す。なお、路肩Ｂとは、必ずしも図５に示すように車両１の片側にのみ存在するものではなく、車両１の両側に存在する場合もあり、また後述する図８に示すように片側が斜面（法面）の場合もあり、この斜面もまた路肩Ｂである。図６は、車両１による路肩検出処理を示すフローチャートである。

　まず、左右の各路肩検出部２ａ，２ｂにて路面Ａおよび路肩Ｂを検出し、これら路肩検出部２ａ，２ｂによりこれら路面Ａおよび路肩Ｂの測距データを取得する（ステップＳ１、以下単に「Ｓ１」等と示す。）。このＳ１にて取得した測距データに基づいて、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとが交差する各交線Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）を、路肩計測装置２１ａにて算出する（Ｓ２）。同時に、各路肩検出部２ａ，２ｂから取得した測距データ中の路肩Ｂの傾斜面Ｂ１上の測定点から、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路肩Ｂの傾斜面Ｂ１との交線Ｌ２（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）を、路肩計測装置２１ａにて算出する（Ｓ３）。

　この後、路肩計測装置２１ａは、Ｓ２にて算出した交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂと、Ｓ３にて算出した交線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとの交点を、路肩検出点Ｐ（Ｐａ，Ｐｂ）とする（Ｓ４）。すなわち、図５（ａ）に示すように、交線Ｌ１ａと交線Ｌ２ａとが交わる点を、路肩検出点Ｐａとし、交線Ｌ１ｂと交線Ｌ２ｂとが交わる点を、路肩検出点Ｐｂとする。

　さらに、路肩記憶部２１ｂに記憶させている路肩データを参照し、この路肩データ中の路肩形状と、各路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した測距データに基づく車両１の自己位置と、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂとを比較し、これら路肩形状、自己位置および路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの相対位置関係、すなわち、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの車両１に対する相対位置から、車両１の路肩Ｂに対する向きαと、路肩Ｂまでの距離Ｄとを路肩計測装置２１ａにて算出する（Ｓ５）。

　ここで、車両１の現在位置は、例えば、ＧＰＳに基づいて推定されたり、車輪速計測部２２ａにて計測した回転速度結果と、操舵角計測部２２ｂにて計測した操舵角結果とに基づき、自己位置補正装置２２ｄにて補正された車両１の走行速度、前輪１ｄの角速度、地面に固定された座標系での車両１の位置および姿勢が自己位置演算装置２２ｃにて算出されて推定されたりしている。そして、自己位置演算装置２２ｃにて演算された車両１の位置および姿勢に基づき算出される車両１の向きおよび路肩までの距離が、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄと等しいか判断される（Ｓ６）。

　Ｓ６により、自己位置演算装置２２ｃにて求めた向きおよび距離が、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄと等しい（Ｙｅｓ）と判断された場合は、図６に示す路肩検出処理が終了となる。一方、Ｓ６により、自己位置演算装置２２ｃにて求めた向きおよび距離が、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄと異なる（Ｎｏ）と判断された場合は、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄが、予め定めた所定の範囲内で連続的に変化しているか判断される（Ｓ７）。

　Ｓ７により、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄが所定の範囲内で連続的に変化している（Ｙｅｓ）と判断された場合は、Ｓ４にて求めた路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの外部座標系での検出位置を路肩計測装置２１ａにて算出し、この算出した検出情報を、通信装置２４を介して交通管制センタ２００の通信装置３１へ送信する（Ｓ８）。一方、Ｓ７により、Ｓ５にて算出した向きαおよび距離Ｄが所定の範囲内で連続的に変化しておらず不連続（Ｎｏ）と判断された場合は、自己位置計測装置２２での計測、すなわち自己位置演算装置２２ｃでの車両１の位置および姿勢の演算に異常が生じているとし、車体運動制御装置２３の車両制御装置２３ｅにて制動装置２３ａおよび駆動トルク制限装置２３ｂを制御して車両１の走行を停止、すなわち停車させる（Ｓ９）。

＜自律走行処理＞
　次いで、路肩検出システム１００による自律走行処理について、図７を参照して説明する。図７は、車両１による自律走行処理を示すフローチャートである。

　自己位置計測装置２２にて計測した車両１の自己位置情報を、車体運動制御装置２３の車両制御装置２３ｅにて取得する（Ｓ１１）。次いで、データ記憶部２３ｄに記憶させている地図データを参照し、この地図データ中の路面Ａの路幅情報と、Ｓ１１にて取得した自己位置情報とに基づいて、路肩Ｂに対する向き、および路肩Ｂまでの距離を取得する（Ｓ１２）。

　この後、路肩検出装置２１の路肩計測装置２１ａにて計測された路肩Ｂに対する車両１の向きα、および車両１から路肩Ｂまでの距離Ｄに関する情報を、車両制御装置２３ｅにて取得する（Ｓ１３）。そして、Ｓ１２にて取得した向きおよび距離と、Ｓ１３にて取得した向きαと距離Ｄとを車両制御装置２３ｅにて比較し、算出した向きαおよび距離Ｄが自己位置演算装置２２ｃにて演算した向きおよび距離に等しいか判断する（Ｓ１４）。

　Ｓ１４により、算出した向きαおよび距離Ｄが自己位置演算装置２２ｃにて演算した向きおよび距離と異なる（Ｎｏ）と判断された場合は、自己位置計測装置２２での計測、すなわち自己位置演算装置２２ｃでの車両１の位置および姿勢の演算に異常が生じているとし、車両制御装置２３ｅにて制動装置２３ａおよび駆動トルク制限装置２３ｂを制御して車両１を停車させる（Ｓ１５）。

　一方、Ｓ１４により、算出した向きαおよび距離Ｄが自己位置演算装置２２ｃにて演算した向きおよび距離に等しい（Ｙｅｓ）と判断された場合は、データ記憶部２３ｄに記憶されている地図データを取得する（Ｓ１６）。そして、この取得した地図データ中の走行路の経路情報と、Ｓ１１にて取得した自己位置とを車両制御装置２３ｅにて比較し、これら経路情報と自己位置とのずれに基づいて、車両制御装置２３ｅにて操舵制御装置２３ｃや駆動トルク制限装置２３ｂ等を適宜制御して車両１の走行位置を、予め定めた所定の走行位置に走行制御する（Ｓ１７）。

＜作用効果＞
　以上により、上記第１実施形態に係る路肩検出システム１００においては、車両本体１ａの走行方向前の左右に路肩検出部２ａ，２ｂをそれぞれ設置し、これら計２台の路肩検出部２ａ，２ｂのそれぞれにて走行方向左側の路肩Ｂまでの距離を検出する。そして、これら２台の路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した検出情報に基づき、路肩Ｂに対する車両１の向きと、車両１から路肩Ｂまでの距離とのそれぞれを路肩計測装置２１ａにて計測する構成としている。

　すなわち、車両本体１ａの前側に設置された計２台の路肩検出部２ａ，２ｂのそれぞれにて路肩Ｂまでの距離を検出するため、１台の路肩検出部にて検出した検出情報に基づく場合に比べ、２台の路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した検出情報に基づくため、これら２台の路肩検出部２ａ，２ｂによる検出情報を複合的に考慮したり、相互補完させたり、これら２つの検出情報を用いた補正等が可能となるから、路肩計測装置２１ａによる路肩Ｂに対する車両１の向きと路肩Ｂまでの距離との計測精度を向上できる。そして、路肩計測装置２１ａによる計測精度を向上できるため、車両１からの路肩検知をより精度良くでき、車体運動制御装置２３の車両制御装置２３ｅによる車両１の自律走行をより適切かつ精度良くできる。

　特に、路肩計測装置２１ａにおいては、路肩記憶部２１ｂに記憶させている路肩データを参照し、この路肩データ中の路肩形状と、各路肩検出部２ａ，２ｂにて検出した測距データに基づく車両１の自己位置と、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂとを比較部２１ｃにて比較し、これら路肩形状、自己位置および路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの相対位置関係から、車両１の路肩Ｂに対する向きαと、路肩Ｂまでの距離Ｄとを路肩計測装置２１ａにて算出する構成としている。すなわち、２つの路肩検出部２ａ，２ｂによる路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの車両１に対する相対位置を考慮しつつ、路肩記憶部２１ｂに記憶させている路肩データ中の路肩形状に基づき、路肩計測装置２１ａにて路肩Ｂに対する車両１の向きと、路肩Ｂまでの距離とを計測するため、路肩計測装置２１ａによる路肩Ｂに対する車両１の向きと路肩Ｂまでの距離との計測をより精度良くできる。

　さらに、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとが交差する各交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂと、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路肩Ｂの傾斜面Ｂ１との交線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとの交点を、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂとする構成としている。すなわち、スキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとが交差する各交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂと、スキャン面４０ａ，４０ｂと路肩Ｂの傾斜面Ｂ１との交線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとの交点を算出するのみで、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂを計測して算出できるため、例えば、これら交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂおよび交線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに加え路肩Ｂの幅寸法等を考慮し路肩Ｂの幅方向の中心位置を路肩検出点とする場合に比べ、路肩計測装置２１ａによる路肩Ｂまでの距離の計測処理をより容易にでき、路肩計測装置２１ａによる路肩Ｂに対する車両１の向きをより精度良く計測できる。

　ここで、図８は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂの取り付け位置に伴う作用を示す図であり、（ａ）は前輪１ｄの高さ位置より低い位置に路肩検出部２ａ，２ｂを取り付けた場合の状況図で、（ｂ）は前輪１ｄの高さ位置より高い位置に路肩検出部２ａ，２ｂを取り付けた場合の状況図である。すなわち、走行路が乾いた土の場合は、この走行路を車両１が走行する際に、車両１の前輪１ｄまたは後輪１ｅの回転によって、土埃Ｅが撒き上がり、図８に示すように、対向車両Ｆが撒き上げた土埃Ｅが車両１と路肩Ｂとの間に漂うおそれがある。この状況において、図８（ａ）に示すように、車両１の下部に路肩検出部２ａ，２ｂが設置されている場合には、路肩検出部２ａ，２ｂと路肩Ｂとの間に土埃Ｅが介在してしまうため、路肩検出部２ａ，２ｂにて路肩Ｂまでの距離を正確に検出できないだけではなく、路肩検出部２ａ，２ｂの検出窓２ｃ，２ｄが土埃Ｅにて汚れてしまい、路肩Ｂまでの距離を検出できなくなるおそれがある。

　そこで、上記第１実施形態に係る車両１においては、走行路の路面Ａ上に舞い上がった土埃Ｅが、路肩検出部２ａ，２ｂの検出窓２ｃ，２ｄに付着する頻度を抑えつつ、舞い上がった土埃Ｅの上方から路肩Ｂまでの距離を検出できるように、路肩検出部２ａ，２ｂを車両１の前輪１ｄの上端部よりも高い位置に設置している。この結果、対向車両Ｆのみならず、自車両１または他車両の走行時に土埃Ｅが撒き上がった場合であっても、この撒き上がった土埃Ｅの上方から各路肩検出部２ａ，２ｂにて路肩Ｂまでの距離を検出できるため、路肩検出部２ａ，２ｂによる路肩検出をより確実にできる。また同時に、路肩検出部２ａ，２ｂの検出窓２ｃ，２ｄへの土埃Ｅの付着頻度を抑制できるため、路肩検出部２ａ，２ｂによる路肩Ｂまでの距離の検出精度の低下を抑制できる。

　さらに、上側デッキ１ｆからのアクセスが容易な位置、すなわち上側デッキ１ｆの下側であって、上側デッキ１ｆと建屋１ｇとにて仕切られたエアクリーナ１ｉ上に路肩検出部２ａ，２ｂを設置しているため、上側デッキ１ｆから路肩検出部２ａ，２ｂを点検等でき、これら路肩検出部２ａ，２ｂのメンテナンス性を確保している。また、計２台の路肩検出部２ａ，２ｂを等しい高さ位置に設置し、これら２台の路肩検出２ａ，２ｂ部の検出結果に対称性を持たせている。したがって、これら２台の路肩検出部２ａ，２ｂの高さ位置を異ならせる場合に比べ、これら２台の路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上での分解能の相違を無くすことができ、これら路肩検出部２ａ，２ｂによる検出誤差を少なくできる。

［第２実施形態］
　図９は、発明の第２実施形態に係る車両１を示す概略構成図である。図１０は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向４０ａ，４０ｂを示す概略平面図である。図１１は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂによる路肩検出時のスキャン状態を示す概略斜視図である。本第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが互いに平行となるように設定されているのに対し、第２実施形態は、これら交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが交差するように設定されている。なお、本第２実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

　各路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン面４０ａ，４０ｂは、一定角度毎に距離を測定する構成であるため、車両１から路肩Ｂが離れるにつれて、路肩Ｂまでの距離を検出する際の検出間隔が大きくなる。そこで、本第２実施形態に係る車両１では、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを、車両１前方位置で交差させる。そのため、本第２実施形態においては、図９に示すように、上側デッキ１ｆの前端側の幅方向の両側縁に路肩検出部２ａ，２ｂを設置しており、図９および図１０に示すように、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとが交差する交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが交差し、この交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの交差点Ｇが、車両１の幅方向の中心位置を通過し車両１の走行方向前方に位置するように、これら路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向が設定されている。

　この結果、図１０および図１１に示すように、車両１と路肩Ｂとの間の距離Ｄが大きくなるに連れて、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン間隔毎の路肩の計測点Ｎｉと計測点Ｎｉ＋１との間の距離が大きくなるとともに、一方の路肩検出部２ａにて検出した路肩検出点Ｐａと、他方の路肩検出部２ｂにて検出した路肩検出点Ｐｂとの間の距離Ｗが大きくなる。すなわち、これら路肩検出部２ａ，２ｂによる一定角度毎のレーザ照射による計測点間の間隔が、路肩Ｂまでの距離に応じて大きくなり、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂ間の距離Ｗもまた同様に大きくなる。これに対し、上記第１実施形態の場合においては、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが平行であるため、図３に示すように、路肩検出部２ａ，２ｂによる一定角度毎のレーザ照射の計測点間の間隔が、路肩Ｂまでの距離に応じて大きくなるものの、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂ間の距離Ｗは変化せず一定である。

　一般に、車両１から路肩Ｂまでの距離Ｄが比較的近い（図１０中の破線で示す路肩Ｂ１）場合は、車両１から路肩Ｂ１までの距離Ｄ１が小さく、車両１が路肩Ｂ１に接触等してしまう可能性が高いため、車両１前方の近接位置における高精度な路肩Ｂ１の位置および向きの検出が必要となる。一方、車両１から路肩Ｂまでの距離Ｄが比較的遠い（図１０中の実線で示す路肩Ｂ２）場合は、車両１から路肩Ｂ２までの距離Ｄ２が大きく、車両１が路肩Ｂ２に接触等する可能性が低いため、検出精度よりも、より広範囲に亘った路肩Ｂ２の位置および向きの検出が求められる。

　そこで、上記第２実施形態のように、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを車両１前方で交差させることにより、図１０に示すように、車両１から路肩Ｂ１までの距離Ｄ１が近い場合は、路肩検出部２ａによる路肩検出点Ｐａ１と、路肩検出部２ｂによる路肩検出点Ｐｂ１との間の距離Ｗ１が小さくなり、この小さな距離Ｗ１において路肩Ｂ１の位置および向きを検出するため、車両１前方の近接位置における路肩Ｂ１のより高精度な検出が可能となる。これに対し、車両１から路肩Ｂ２までの距離Ｄ２が遠い場合は、路肩検出部２ａによる路肩検出点Ｐａ２と、路肩検出部２ｂにて検出した路肩検出点Ｐｂ２との間の距離Ｗ２が大きくなり、走行方向前方の路肩Ｂ２の離れた路肩検出点Ｐａ２，Ｐｂ２間の路肩Ｂ２の向きαを考慮して路肩Ｂ２に対する車両１の向きαを計測でき、より広範囲に亘る路肩Ｂ２を考慮した路肩検出が可能となる。よって、車両１から路肩Ｂまでの距離Ｄに応じた適切な路肩検出が可能となり、車両１のより適切な自律走行制御が可能となる。

［第３実施形態］
　図１２は、本発明の第３実施形態に係る車両１の路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向を示す概略平面図である。本第３実施形態が前述した第２実施形態と異なるのは、第２実施形態は、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが車両１前方の中心位置で交差するように設定されているのに対し、第３実施形態は、これら交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが車両１前方の中心位置よりも路肩Ｂ側に寄った位置で交差するように設定されている。なお、本第３実施形態において、第２実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

　本第３実施形態においては、図１２に示すように、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとが交差する交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが交差しており、この交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの交差点Ｇ１が、路面Ａ上の車両１が走行する側、例えば左側通行の場合には、車両１の幅方向の中心位置よりも左側に寄った位置となるように、これら路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向が設定されている。さらに、交差点Ｇ１は、車両本体１ａの両側部より内側、具体的には路肩検出部２ａ，２ｂ間の間隔Ｃの範囲内となるように設定されており、走行側に位置する路肩Ｂ寄りとされている。

　以上により、本第３実施形態においては、路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点がなす交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが、路肩検出部２ａ，２ｂ間の間隔Ｃ内であって、この車両１前方の中心位置よりも走行側の路肩Ｂ寄りの位置で交差するように路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向が設定されている。すなわち、これら路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点は、路肩検出部２ａ，２ｂ間の間隔Ｃ内になり得ないため、交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの交差点Ｇ１が路肩検出部２ａ，２ｂ間の間隔Ｃ内であれば、これら路肩検出部２ａ，２ｂによる路面Ａ上の計測点、すなわちスキャン方向を、検出対象である路肩Ｂ側に寄せることにより、路肩検出部２ａによる路肩検出点Ｐａと、路肩検出部２ｂによる路肩検出点Ｐｂとの間の距離Ｗを小さくでき、この小さな距離Ｗにおいての路肩Ｂの位置および向きを検出するため、車両１前方のより近接する部分の路肩Ｂを高精度に検出することができる。また同時に、交差点Ｇ１を路肩Ｂ寄りにすることにより、各路肩検出部２ａ，２ｂによる走査範囲を狭くすることも可能であり、これら路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン角度やスキャン範囲を狭くすることも可能となる。

［第４実施形態］
　図１３は、本発明の第４実施形態に係る路肩検出システムを示す概略図である。本第４実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、１台の車両１にて計測した路肩形状情報を管制センタ２００に送信するのに対し、第４実施形態は、複数の車両１，１ａ～１ｃにて計測した路肩形状情報を逐次、交通管制センタ２００に送信する。なお、本第４実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

　本第４実施形態においては、図１３に示すように、路肩検出装置２１および車体運動制御装置２３に加え、自己位置計測装置２２が各車両１に搭載されており、計測された路肩Ｂに対する車両１の向きα、および車両１から路肩Ｂまでの距離Ｄに関する情報や、路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの外部座標系での検出位置情報等の路肩形状情報が、通信装置２４を介して交通管制センタ２００の通信装置３１へ送信される。他の車両１ａ～１ｃも同様に、路肩検出装置２１、自己位置計測装置２２、車体運動制御装置２３および通信装置２４を備え、これら各車両１ａ～１ｃにて計測された路肩形状情報が、通信装置２４を介して交通管制センタ２００に送信される。

　交通管制センタ２００は、各車両１，１ａ～１ｃから送信される路肩形状情報を、路肩データ記憶部３２に記憶されている路肩形状マップと路肩形状比較装置３３にて比較し、路肩形状比較装置３３での比較により路肩形状情報が路肩形状マップと相違する場合に、その路肩形状情報のうちの路肩形状変化情報を変化データ記憶部３４に記憶させる。

　以上により、本第４実施形態においては、路肩検出装置２１、自己位置計測装置２２、車体運動制御装置２３および通信装置２４を各車両１，１ａ～１ｃに備えさせることにより、各車両１，１ａ～１ｃから送信されてくる路肩形状情報に基づき、路肩データ記憶部３２に記憶されている路肩形状マップとの相違箇所である路肩形状変化情報を変化データ記憶部３４に記憶させ、路肩形状マップを逐次更新できる。

［第５実施形態］
　図１４は、本発明の第５実施形態に係る路肩検出システム１００を示す概略図である。本第５実施形態が前述した第４実施形態と異なるのは、第４実施形態は、車両１にて計測した路肩形状情報を交通管制センタ２００に送信するものに対し、第５実施形態は、計測した路肩形状情報を交通管制センタ２００へ送らず車両１内で用いる。なお、本第５実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

　本第５実施形態においては、図１４に示すように、通信装置２４を除く、他の路肩検出システム１００を構成する路肩検出装置２１、自己位置計測装置２２および車体運動制御装置２３のそれぞれが車両１に搭載されている。そして、路肩計測装置２１ａにて算出した路肩Ｂに対する車体１の向きα、および車体１から路肩Ｂまでの距離Ｄが所定の範囲内で連続的に変化している場合に、路肩計測装置２１ａにて求めた路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの外部座標系での検出位置を、路肩記憶部２１ｂに記憶させている路肩データに対比させ、相違する場合に路肩データを更新させる。

　車両制御装置２３ｅは、路肩計測装置２１ａにて算出した路肩Ｂに対する車体１の向きα、および車体１から路肩Ｂまでの距離Ｄに基づき、車両１の走行位置が、予め定めた所定の走行範囲を逸脱したかどうかを判断する構成とされ、所定の走行範囲を逸脱した場合に、駆動トルク制限装置２３ｂや操舵制御装置２３ｃを適宜制御して、車両１の走行位置を所定の走行範囲内とさせる。なお、算出した車両１の走行位置が、予め定めた所定の走行範囲を逸脱していると車両制御装置２３ｅにて判断した場合に、運転席１ｂに設けた警報装置（図示せず）にてオペレータに音や光等による警報を与える構成としてもよい。

　以上により、本第５実施形態においては、路肩計測装置２１ａにて算出した路肩Ｂに対する車体１の向きα、および車体１から路肩Ｂまでの距離Ｄが所定の範囲内で連続的に変化している場合に、路肩計測装置２１ａにて求めた路肩検出点Ｐａ，Ｐｂの外部座標系での検出位置を、路肩記憶部２１ｂに記憶させている路肩データに対比させ、相違する場合に路肩データを更新させる。

　また、路肩計測装置２１ａにて計測した路肩Ｂに対する車体１の向きα、および車体１から路肩Ｂまでの距離Ｄに基づき、車両１の車両制御装置２３イにて車両１の走行位置を制御するため、車両制御装置２３ｅによる車両１の自律走行制御をより適切かつ精度良くすることができる。

［第６実施形態］
　図１５は、本発明の第６実施形態に係る車両１の低速走行時の路肩検出部の状態を示す概略図で、（ａ）は車両１の全体図、（ｂ）は路肩検出部２ａの部分拡大図である。図１６は、車両１の高速走行時の路肩検出部２ａの状態を示す概略図で、（ａ）は車両１の全体図、（ｂ）は路肩検出部２ａの部分拡大図である。図１７は、車両１の路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向を示す概略平面図である。なお、図１５（ａ）および図１６（ａ）においては、路肩検出部２ｂの記載を省略している。

　本第６実施形態が前述した第２実施形態と異なるのは、第２実施形態は、路肩検出部２ａ，２ｂが上側デッキ１ｆに固定し、これら路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向を固定しているのに対し、第６実施形態は、これら路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン方向を変更できる可動式としている。なお、本第６実施形態において、第２実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

＜構成＞
　本第６実施形態においては、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）に示すように、上側デッキ１ｆの前側角部の上側に、側面視三角形状の軸傾斜材２ｅを取り付けている。軸傾斜材２ｅは、上側デッキ１ｆの前側から後側に向けて下方に傾斜した傾斜面２ｆを有している。この傾斜面２ｆ上に、路肩検出部２ａによる路面Ａに対する走査方向を変更させる走査方向変更部としての駆動機構２ｇを取り付けている。駆動機構２ｇは、略平板状に形成され、この駆動機構２ｇの上面上に、路肩検出部２ａに固定された平板状の支持体２ｈを取り付けている。支持体２ｈは、鉛直軸の上側を車両の後方に傾けた軸を回転軸Ｖ１として駆動機構２ｇ上に回転可能に取り付けている。路肩検出部２ａは、そのスキャン面４０ａを軸傾斜材２ｅの傾斜面２ｆの傾斜角度ほど鉛直方向に対して傾けて取り付けている。よって、路肩検出部２ａは、駆動機構２ｅにて支持体２ｆを回転させて、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、路肩検出部２ａのスキャン面４０ａを前後方向に沿わせた位置から、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、そのスキャン面４０ａを路面Ａの幅方向に沿わせた位置までに亘って、スキャン面４０ａが変更可能な構成としている。なお、路肩検出部２ｂも同様に、構成されている。

　車両制御装置２３ｅは、車輪速計測部２２ａにて検出した前輪１ｄの回転速度に基づき、車両１の走行速度を算出し、この算出した走行速度に応じて駆動機構２ｇの回転駆動を制御する。具体的に、車両制御装置２３ｅは、算出した走行速度が予め定めた所定速度より低い場合に、図１７に示すように、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとの交線Ｌ１ａ１，Ｌ１ｂ１の交点Ｇ１が、走行方向手前側、すなわち後側に移動するように各駆動機構２ｇにて支持体２ｈのそれぞれを内側に回転させる。また、車両制御装置２３ｅは、算出した走行速度が予め定めた所定速度以上の場合に、各路肩検出部２ａ，２ｂによるスキャン面４０ａ，４０ｂと路面Ａとの交線Ｌ１ａ２，Ｌ１ｂ２の交点Ｇ２が、走行方向前方、すなわち前側に移動するように各駆動機構２ｇにて支持体２ｈのそれぞれを外側に回転させる。

＜作用効果＞
　一般に、車両１の走行速度が低い場合は、例えばカーブ、坂道、凹凸路面等の走行速度を抑える必要のある箇所を走行している場合であり、車両１に近接する部分の路肩Ｂの位置および向きを正確に検出し、路肩Ｂへの接触等を適切に防止する必要がある。一方、車両１の走行速度が高い場合は、直線路であり平坦な路面Ａを走行している場合であるため、車両１に近接する路肩Ｂの位置および向きよりも、走行方向前方のより広範囲に亘る路肩検出が求められる。

　そこで、上記第６実施形態においては、車輪速計測部２２ａにて検出した前輪１ｄの回転速度に基づく車両１の走行速度が予め定めた所定速度より低い場合に、車両制御装置２３ｅにて各駆動機構２ｇをそれぞれ制御して、路肩検出部２ａによる路面Ａ上の交線Ｌ１ａ１と、路肩検出部２ｂによる路面Ａの交線Ｌ１ｂ１との交点Ｇ１の位置を、車両１の走行方向手前側に移動させる。この結果、路肩検出部２ａにて検出した路肩検出点Ｐａと、路肩検出部２ｂにて検出した路肩検出点Ｐｂ１との間の距離Ｗ１を小さくできるため、車両１に近接する部分の路肩Ｂをより高精度に検出することができる。さらに、車輪速計測部２２ａにて検出した前輪１ｄの回転速度に基づく車両１の走行速度が予め定めた所定速度以上の場合には、車両制御装置２３ｅにて各駆動機構２ｇをそれぞれ制御して、路肩検出部２ａによる路面Ａ上の交線Ｌ１ａ２と、路肩検出部２ｂによる路面Ａの交線Ｌ１ｂ２との交点Ｇ２の位置を、車両１の走行方向前側に移動させる。この結果、路肩検出部２ａにて検出した路肩検出点Ｐａと、路肩検出部２ｂにて検出した路肩検出点Ｐｂ２との間の距離Ｗ２を大きくできるため、より広範囲に亘る路肩Ｂを考慮した路肩検出が可能となる。よって、車両１の走行速度に応じた適切な路肩検出が可能となり、車両１のより適切な自律走行制御が可能となる。

［その他］
　なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　さらに、上記各実施形態においては、鉱山用の自律走行式のオフロードダンプトラックを例として車両１を説明したが、オペレータによる操作にて走行させる有人走行式のダンプトラックや、その他の車両１においても、本発明に係る路肩検出システム１００を搭載させて路肩検出を行うこともできる。

　また、上記各実施形態においては、２台の路肩検出部２ａ，２ｂを、車両本体１ａの前側の左右方向の中心位置から等間隔離間させた位置に設置したが、これら路肩検出部２ａ，２ｂの設置位置としては、路肩Ｂまでの距離を検出できる位置であれば、どのような位置であってもよい。これら路肩検出部２ａ，２ｂとしてレーザスキャナを例として説明したが、路肩Ｂまでの距離を検出できれば、レーザスキャナ以外でも良い。

　さらに、上記第６実施形態においては、軸傾斜材２ｅ上に駆動機構２ｇを取り付けて、路肩検出部２ａ，２ｂのスキャン面４０ａ，４０ｂを傾斜させ、これら駆動機構２ｇにて路肩検出部２ａ，２ｂを回転させた際のスキャン面４０ａ，４０ｂの移動距離を確保しているが、図１８（ａ）～図１８（ｃ）に示す第７実施形態のように、上側デッキ１ｆの前側角部の上側に駆動機構２ｅを取り付け、鉛直軸を回転軸Ｖ２とする構成としてもよい。この場合には、駆動機構２ｅにて支持体２ｆを水平方向に回転させることにより、路肩検出部２ａのスキャン面４０ａを図１８（ｂ）に示す前後方向から図１８（ｃ）に示す左右方向まで変更させることができる。したがって、上記第６実施形態よりも各路肩検出部２ａのスキャン面４０ａの移動距離が小さいものの、路肩検出部２ａによる路面Ａ上の交線Ｌ１ａと、路肩検出部２ｂによる路面Ａの交線Ｌ１ｂとの交点Ｇの位置を、車両１の走行方向に沿って移動させることができる。

　また、上記第６実施形態においては、予め定めた所定速度を基準とし、この所定速度より車両１の走行速度が低い場合に、路肩検出部２ａ，２ｂの交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとの交点Ｇの位置を、車両１の走行方向手前側に移動させ、所定速度より車両１の走行速度が高い場合に、路肩検出部２ａ，２ｂの交線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとの交点Ｇの位置を、車両１の走行方向前側に移動させる二段階切替式としたが、車両１の走行速度に応じて交点Ｇの位置をリニアに切り替えるリニア切替式や、車両１の走行速度に応じてステップ状に切り替える多段階切替式としてもよい。

　さらに、上記第６実施形態においては、路肩Ｂの検出に際し、図１１に示すように、交線Ｌ１、Ｌ２を算出しその路肩検出点Ｐａ、Ｐｂを求めたが、各路肩検出部２ａ，２ｂにおいて光軸の回転角度とその回転角度における測距結果（各路肩検出部２ａ，２ｂと計測点との間の距離）とを対応づけて求め、距離の変化率の変化に基づいて路肩検出点Ｐａ，Ｐｂを求めてもよい。図１９に、本発明の第８実施形態に係る車両１による光軸回転角度に対応した測距結果を示すプロファイルを示す。図１１に示すように、路肩検出部２ａ，２ｂの光軸をＮｉ－１、Ｎｉ、Ｎｉ＋１と走査すると、その計測点は車両１に近づき（距離は減少関数を示す）、車両１に最も近づいた後、計測点は車両１から遠ざかる（距離は増加関数を示す）。そして、路肩Ｂの斜面にレーダが照射されると、路面Ａよりも路肩Ｂの斜面の方がＺ軸方向に立ち上がっているため、その高さに応じて光軸との交点（計測点）までの距離が短くなる。したがって、図１９に示すプロファイルでは、レーザの照射位置が路面Ａから路肩Ｂに移動すると、距離の増え方が緩やかになる。そこで、距離の増加率Δｄが、正の値の範囲かつ増加率が減少した点を交点Ｐとして検出してもよい。

　１　　車両（鉱山用運搬車両）
　１ａ　車両本体
　１ｄ　前輪（車輪）
　１ｅ　後輪（車輪）
　２ａ，２ｂ　路肩検出部
　２ｇ　　駆動機構（走査方向変更部）
　２１ａ　路肩計測装置（路肩計測部）
　２１ｂ　路肩記憶部（記憶部）
　２１ｃ　比較部
　２２ａ　車輪速計測部（速度検出部）
　２３ｅ　車両制御装置（制御部）
　４０ａ，４０ｂ　スキャン面
　１００　路肩検出システム

Claims (8)

1. 　車両の走行方向に対して前記車両よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、
   　前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部とを備え、
   　前記路肩検出部は、前記車両の走行方向側に２つ設置している
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
2. 　請求項１の路肩検出システムにおいて、
   　前記２つの路肩検出部は、それぞれの前記路肩検出部を中心として所定の角度毎に前記車両の走行方向前方の路面までの距離を線状に走査する構成とされ、一方の前記路肩検出部による路面上の走査線と、他方の前記路肩検出部による路面上の走査線とが交差するように設置している
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
3. 　請求項１の路肩検出システムにおいて、
   　前記車両が走行する走行路の路肩形状を基準路肩形状として記憶した記憶部を備え、
   　前記路肩計測部は、前記２つの路肩検出部のうちの一方の前記路肩検出部にて検出して求めた路肩形状と前記記憶部に記憶させた基準路肩形状とを比較する比較部を有し、この比較部での比較に基づき前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
4. 　請求項１の路肩検出システムにおいて、
   　前記車両は、車輪を有し、
   　前記２つの路肩検出部は、前記車両に取り付け、前記車輪の上端よりも高い位置に設置している
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
5. 　請求項１の路肩検出システムにおいて、
   　前記２つの路肩計測部は、前記路肩検出部による路面上の走査線と、前記路肩検出部による前記路肩斜面上の走査線との交点を、路肩計測点とする
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
6. 　請求項５の路肩検出システムにおいて、
   　前記路肩計測部は、前記２つの路肩検出部にて検出した２つの路肩計測点の前記車両に対する相対位置と、前記記憶部に記憶させた基準路肩形状とに基づいて、前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する
   　ことを特徴とする路肩検出システム。
7. 　車両本体と、
   　前記車両本体の走行方向に対して前記車両本体よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、
   　前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両本体の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部とを備え、
   　前記路肩検出部は、前記車両本体の走行方向側に２つ設置している
   　ことを特徴とする鉱山用運搬車両。
8. 　車両の走行方向に対して前記車両よりも前方の路面を走査して、前記路面に位置する路肩を検出するための路肩検出部と、
   　前記路肩検出部による前記路面に対する走査方向を変更させる走査方向変更部と、
   　前記路肩検出部にて検出した前記路肩に対する前記車両の向きと、前記路肩までの距離とを計測する路肩計測部と、
   　前記車両の走行速度を検出するための速度検出部と、
   　前記走査方向変更部を制御する制御部とを備え、
   　前記路肩検出部は、前記車両の走行方向側に２つ設置され、
   　前記走査方向変更部は、前記２つの路肩検出部のそれぞれに設けられ、
   　前記２つの路肩検出部は、それぞれの前記路肩検出部を中心として所定の角度毎に前記車両の走行方向前方の路面までの距離を線状に走査する構成とされ、一方の前記路肩検出部による路面上の走査線と、他方の前記路肩検出部による路面上の走査線とが交差するように設置し、
   　前記制御部は、前記速度検出部にて検出する前記車両の走行速度に応じ、前記走査方向変更部を制御して、前記一方の路肩検出部による路面上の走査線と、前記他方の路肩検出部による路面上の走査線との交点位置を、前後方向に移動する
   　ことを特徴とする路肩検出システム。

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