WO2018180646A1 - クレーンの制御システム及び制御方法 - Google Patents

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WO2018180646A1
WO2018180646A1 PCT/JP2018/010637 JP2018010637W WO2018180646A1 WO 2018180646 A1 WO2018180646 A1 WO 2018180646A1 JP 2018010637 W JP2018010637 W JP 2018010637W WO 2018180646 A1 WO2018180646 A1 WO 2018180646A1
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WO
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receivers
crane
control
control device
traveling
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/010637
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English (en)
French (fr)
Inventor
淳也 宮田
浩司 岡
Original Assignee
株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Programme control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
    • B66C19/007—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries for containers

Definitions

  • the present invention relates to a crane control system and control method, and more particularly to a crane control system and control method for improving the efficiency of cargo handling work.
  • a portal crane used in a container yard has been proposed to be equipped with a receiver of a global positioning satellite system (GNSS) for detection of current position and traveling control (for example, Patent Documents). 1).
  • GNSS global positioning satellite system
  • a pair of left and right is controlled by PI control (proportional control, integral control) with a positional deviation or a direction deviation with respect to a reference line as a deviation based on the position coordinates acquired by the receiver. Adjusting the traveling device.
  • disturbances in the traveling control of a portal crane or the like include distortion of a structure having a girder part that supports a suspended hanging tool.
  • no measures are taken for the distortion of the structure. Therefore, if excessive distortion occurs in the structure during running, both ends of the structure move due to the force to return the structure from the distorted state to the original state, causing displacement and direction displacement. was there.
  • the crane control system of the present invention that achieves the above-described object includes a lifting device that can be raised and lowered, a structure having a girder portion that extends in one direction by hanging and supporting the hanger, and
  • a crane control system comprising a pair of traveling devices that are spaced apart in the extending direction and attached to the structure, a plurality of receivers that are spaced apart from each other in plan view, and A receiver and a control device communicably connected to the pair of traveling devices, the receiver is configured to be able to specify a position coordinate using a global positioning satellite system, and the control device allows a plurality of the Based on a plurality of position coordinates specified by the receiver, the speed of each of the pair of traveling devices is adjusted to control to reduce the change in the relative position between the receivers in plan view. And butterflies.
  • the crane control method of the present invention that achieves the above object is provided by attaching to a structure having a girder part that extends in one direction by suspending and supporting a hanger, and is spaced apart in the extending direction of the girder part.
  • a global positioning satellite is provided by a plurality of receivers spaced apart from each other in plan view.
  • a system is used to identify a plurality of position coordinates, and the control device calculates a change in relative position between the receivers in plan view based on the specified position coordinates, and the calculated change in the relative position. Based on the above, the speed of each of the pair of travel devices is adjusted to reduce the change in the relative position.
  • the crane is caused to travel while adjusting the respective speeds of the pair of traveling devices to reduce the change in the relative position between the receivers. That is, the distortion which arises in the structure of a crane is detected as a change of the relative position between receivers, and a crane is made to drive
  • FIG. 1 is a plan view of a container terminal on which a crane equipped with an embodiment of the control system of the present invention travels.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the crane of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the control system of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a traveling crane and a stopped crane.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the control method of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating S170 of FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating S180 of FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating changes in the reference command value and the amplification degree during the acceleration period, the rated period, and the deceleration period.
  • FIG. 1 is a plan view of a container terminal on which a crane equipped with an embodiment of the control system of the present invention travels.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the crane of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram
  • FIG. 10 is a rear view illustrated by an arrow X in FIG.
  • FIG. 11 is a side view illustrated by an arrow XI in FIG.
  • the longitudinal direction of the storage lane 13 is indicated by the x direction
  • the short side direction of the storage lane 13 is indicated by the y direction
  • the vertical direction is indicated by the z direction.
  • control system 30 of the first embodiment is a system that controls the traveling of the portal crane 20 that unloads the container C at the container terminal 10.
  • the container terminal 10 is partitioned into a container yard 11 and a main cargo handling area 12 adjacent in the x direction.
  • the container yard 11 includes a plurality of storage lanes 13 in which a large number of containers C are stored.
  • the ship handling area 12 includes a plurality of quay cranes 14 that run on rails laid along the quay.
  • the storage lane 13 may be installed such that the longitudinal direction thereof is in the y direction.
  • the container terminal 10 travels between a container yard 11 and a main cargo handling area 12, and a premises chassis 15 that transports the container C and a foreign chassis 16 that transports the container C between the container yard 11 and the outside.
  • the container terminal 10 travels in the x direction along the storage lane 13 with a plurality of portal cranes 20 straddling the storage lane 13.
  • a management building 17 is installed in the container terminal 10.
  • a host system 18 and a communication device 19 are installed in the management building 17, and the host system 18 instructs the cargo handling equipment (14 to 16, 20) via the communication device 19.
  • the container terminal 10 can be exemplified by an automated terminal in which the cargo handling equipment can be automatically handled by an instruction from the host system 18 or a terminal in which a remote controller or the like is installed in the management building 17 and the cargo handling equipment can be operated remotely. Moreover, the container terminal 10 can also illustrate the terminal which a driver
  • the portal crane 20 includes a hanging tool 21, a structure 23 having a girder 22, and a pair of traveling devices 24 a and 24 b.
  • the hanger 21 moves up and down in the z direction by a wire suspended from a trolley 25 configured to be able to traverse in the y direction along the girder portion 22.
  • the structure 23 includes a girder 22, a trolley 25, and legs (26a, 26b), and has a substantially rectangular shape with a longitudinal direction in the y direction and a short direction in the x direction in plan view. is doing.
  • the girder portion 22 extends in the y direction, and supports the hanging tool 21 by suspending it through the trolley 25.
  • the leg is composed of four legs 26a extending in the z direction and two horizontal beams 26b connecting the lower ends of the legs 26a adjacent in the x direction.
  • the traveling devices 24 a and 24 b are disposed apart from each other in the y direction, which is the extending direction of the beam portion 22 in plan view, and are attached to the lower end of the structure body 23.
  • the pair of traveling devices 24 a and 24 b are installed at the lower end of the horizontal beam 26 b and include wheels 27 made of rubber tires, electric motors 28 a and 28 b, and an inverter 29.
  • the traveling devices 24 a and 24 b travel in the x direction, which is the short direction of the structure 23, by rolling the wheels 27.
  • the traveling devices 24a and 24b are a pair of left and right, and are spaced apart from each other in the y direction of the structure 23 in plan view, and the electric motors 28a and 28b are independently driven on the left and right.
  • the portal crane 20 may be configured such that the wheels 27 are made of iron wheels that run on rails and run on rails laid along the storage lane 13. Electric power for driving the electric motors 28a, 28b is supplied from a battery (not shown) installed on the portal crane 20 or a generator. Alternatively, it is supplied from the outside by a cable, a bus bar or the like.
  • the control system 30 includes three receivers 31 to 33, a control device 34, and a communication device 35.
  • the control system 30 is a system that controls the traveling of the portal crane 20 by adjusting the rotational speeds of the electric motors 28a and 28b by the inverter 29 in accordance with the cargo handling work command C1 from the host system 18.
  • the three receivers 31 to 33 are devices that acquire their own position coordinates P1 to P3.
  • the receivers 31 to 33 are global positioning satellite system (GNSS) antennas, and position coordinates P1 composed of longitude, latitude, and altitude based on information such as times received from a plurality of artificial satellites at predetermined intervals.
  • GNSS global positioning satellite system
  • Examples of the method of positioning the position coordinates P1 to P3 by the receivers 31 to 33 include single positioning, relative positioning, DGPS (differential GPS) positioning, and RTK (real time kinematic GPS) positioning.
  • the receivers 31 to 33 may be configured to acquire longitude and latitude as planar coordinates using a global positioning satellite system, and to acquire altitude by communicating with the host system 18.
  • the receiver 31 and the receiver 32 are spaced apart from each other in the x direction, which is the short direction of the structure 23, in a direction orthogonal to the extending direction of the beam portion 22 in plan view.
  • the receiver 31 and the receiver 33 are spaced apart at both ends in the y direction, which is the longitudinal direction of the structure 23, in the extending direction of the beam portion 22 in plan view.
  • the three receivers 31 to 33 are arranged at three corners of the four corners of the rectangle. Be placed. That is, the three receivers 31 to 33 are arranged so as to form a right triangle having the apexes in the plan view.
  • the receivers 31 to 33 may be installed in the middle of the leg body 26a of the portal crane 20 or in the vicinity of the traveling devices 24a and 24b, but above the structure 23 such as the upper end of the leg body 26a and the girder 22. It is desirable to install it at a position because it improves the sensitivity when receiving information from an artificial satellite.
  • the control device 34 is hardware that includes a CPU that performs various information processing, an internal storage device that can read and write programs and information processing results used for performing the various information processing, and various interfaces.
  • control device 34 is electrically connected to the electric motors 28a and 28b, the inverter 29, the three receivers 31 to 33, and the communication device 35.
  • the control device 34 includes a setting unit 36 and a control unit 37 as functional elements. These functional elements are stored as programs in the internal storage device of the control device 34, read by the CPU, and executed. Each functional element may be configured by individual hardware such as a programmable logic controller. Further, each functional element may be combined into one functional element.
  • the setting unit 36 is a program for setting the reference line Ln, the target position Pm, and the deceleration start position Pb.
  • the control unit 37 is a program that performs traveling control for accelerating the portal crane 20 or traveling at a rated speed and traveling stop control for decelerating and stopping the portal crane 20.
  • the direction from the left side to the right side in the x direction is positive, and the opposite side is negative.
  • the period from the start of travel of the portal crane 20 to the stop of travel is divided into an acceleration period T1, a rated period T2, and a deceleration period T3.
  • the traveling speed Vx in the x direction of the portal crane 20 increases substantially constant during the acceleration period T1 (acceleration at acceleration a), becomes substantially constant during the rated period T2, and decreases substantially constant during the deceleration period T3 ( It is set to decelerate at deceleration b).
  • the setting unit 36 sets the reference line Ln based on the lane number designated by the cargo handling work command C1, and sets the target position Pm on the reference line Ln based on the bay number.
  • the lane number indicates the address assigned to each storage lane 13, and the bay number is the address assigned to the storage position of the container C in the longitudinal direction of the storage lane 13.
  • the reference line Ln is a line that serves as a travel reference when the portal crane 20 travels along the storage lane 13, and is preset and stored in the internal storage device.
  • the reference line Ln is a line that is arranged on the side in the y direction of the storage lane 13 and extends in the x direction, which is a direction that intersects the y direction that is the extending direction of the beam portion 22.
  • the reference line Ln may be arranged so as to overlap the storage lane 13 in plan view.
  • the target position Pm exists on the reference line Ln.
  • the target position Pm is an intersection of a line passing through the center in the x direction of the container C stored at a predetermined bay number and the reference line Ln.
  • the deceleration start position Pb exists on the reference line Ln.
  • the deceleration start position Pb is a position that is separated from the target position Pm by the deceleration distance D2 toward the left in the x direction.
  • the deceleration distance D2 indicates how far the vehicle can stop if deceleration starts from the present time.
  • the deceleration distance D2 is always calculated as a movement distance predicted when the vehicle travels at a constant deceleration b until the current traveling speed Vx becomes zero.
  • the deceleration b may be set by selecting a desired deceleration time. For example, when 5 seconds is selected as the deceleration time, a value that can be stopped after 5 seconds from the rated speed V0 is set. .
  • the deceleration b may be set to change stepwise. For example, the deceleration b when the time to decelerate from the rated speed V0 to the rated 5% speed is 5 seconds, and the deceleration b when the time to decelerate from the rated 5% speed to zero is 1 second. And the deceleration distance D2 may be calculated based on the deceleration b that changes stepwise.
  • the altitudes of the reference line Ln, the target position Pm, and the deceleration start position Pb are set with reference to the ground.
  • the control unit 37 performs traveling control during the acceleration period T1 and the rated period T2, and performs traveling stop control during the deceleration period T3.
  • the travel control and the travel stop control are controls for adjusting the speeds of the pair of travel devices 24a and 24b. Specifically, the travel control and the travel stop control are performed by the inverter 29 based on the command values V1 and V2 obtained by subtracting the operation amount MV from the reference command value Vz of the electric motor 28a or 28b on the side to be turned. It is control which adjusts the electric current value of the electric power supplied to 28b, a voltage value, and a frequency.
  • the control unit 37 uses feedback control of PD control, calculates the manipulated variable MV using the following formula (1), and uses the formulas (2) and (3) to calculate the command values V1 and V2. calculate.
  • ⁇ 1 is the first posture azimuth
  • ⁇ 3 is the angle difference between the first posture azimuth ⁇ 1 and the second posture azimuth ⁇ 2
  • D1 is the distance difference
  • Gs is the coefficient.
  • Kx1 to Kx6 (hereinafter referred to as Kx) indicate the degree of amplification (gain).
  • the reference command value Vz is set with zero% when the electric motors 28a and 28b are stopped and 100% of the maximum rotation speed of the electric motors 28a and 28b.
  • the reference command value Vz is set to a different value in the acceleration period T1, the rated period T2, and the deceleration period T3.
  • the reference command value Vz is set to a value Va that keeps the acceleration a of the portal crane 20 constant.
  • the reference command value Vz is set to the rated rotational speed V0.
  • the reference command value Vz is set to a value Vb that keeps the deceleration b of the portal crane 20 constant.
  • the manipulated variable MV is set as a percentage in the same manner as the reference command value Vz.
  • the operation amount MV is an operation amount that decreases the angle difference ⁇ 3 as a change in the relative position of the receivers 31 to 33 in plan view.
  • the operation amount MV is an operation amount that decreases the first posture azimuth angle ⁇ 1.
  • the operation amount MV is an operation amount that reduces the distance difference D1.
  • the first posture azimuth angle ⁇ 1 is an azimuth angle of the first line segment L1 connecting the receivers 31 and 32 with respect to the reference line Ln.
  • the second attitude azimuth angle ⁇ 2 is an azimuth angle with respect to the reference line Ln of the second normal L2 of the line segment L3 connecting the receivers 31 and 33.
  • the angle difference ⁇ 3 is an angle difference between the first posture azimuth angle ⁇ 1 and the second posture azimuth angle ⁇ 2, and is an angle formed by the first line segment L1 and the second normal line L2.
  • the distance difference D1 is a distance difference between the moving point Px, which is the midpoint of the first line segment L1, and the reference line Ln.
  • the coefficient Gs is a variable that decreases the manipulated variable MV immediately after the electric motors 28a and 28b are started or immediately before stopping (immediately after starting traveling or immediately before stopping traveling).
  • the reference command value Vz set by the control unit 37 is set so that the voltage gradually increases or decreases. That is, in the electric motors 28a and 28b, immediately after starting and immediately before stopping, the current gradually increases and decreases as the voltage gradually changes, and soft start and soft stop that suppresses a large increase and decrease in output torque are performed.
  • the coefficient Gs is a variable that decreases the manipulated variable MV in accordance with the soft start and soft stop. This is advantageous for suppressing a sudden increase in acceleration / deceleration immediately after starting or immediately before stopping.
  • the amplification degree Kx is set in advance by an experiment or a test, for example, a step response method or a limit sensitivity method. Alternatively, it may be calculated using auto-tuning in which an optimum value is obtained by learning from the control results based on the command values V1 and V2 obtained by the above formulas (1) to (3).
  • the portal crane 20 travels from the left side in the x direction toward the right side, and the operation amount MV becomes positive, the portal crane 20 performs a left turn.
  • the operation amount MV becomes negative, the portal crane 20 performs a right turn.
  • the portal crane 20 travels to the target position Pm while repeating the turning due to the speed difference between the pair of travel devices 24a and 24b.
  • the control method of the portal crane 20 is a method of starting a cargo handling work command C1 from the host system 18 and reporting a cargo handling work completion report C2, This is a method of traveling the crane 20 to the target position Pm.
  • the receivers 31 to 33 receive information from the artificial satellites every predetermined period and acquire the position coordinates P1 to P3. For example, the predetermined period is every second.
  • the control device 34 sets the reference line Ln and the target position Pm based on the cargo handling work command C1. (S110). Next, the control device 34 acquires the position coordinates P1 to P3 using the global positioning satellite system by the receivers 31 to 33 (S120).
  • the control device 34 acquires the traveling speed Vx in the x direction of the portal crane 20 based on the acquired position coordinates P1 to P3 (S130).
  • the traveling speed Vx is an x-direction component of the moving speed of the moving point Px at the present time, and is calculated based on the amount of change in the position coordinates P1 to P3.
  • the traveling speed Vx may be detected by a sensor installed on the portal crane 20.
  • the control device 34 calculates a deceleration distance D2 until the traveling speed Vx becomes zero based on the traveling speed Vx and the preset deceleration b (S140).
  • the deceleration distance D2 may be calculated as a distance at which the rotational speeds of the electric motors 28a and 28b become zero from the currently set reference command value Vz.
  • control device 34 sets the position separated from the target position Pm by the deceleration distance D2 as the deceleration start position Pb (S150).
  • the deceleration start position Pb is set on the reference line Ln.
  • the control device 34 determines whether or not the moving point Px of the portal crane 20 has exceeded the deceleration start position Pb (S160).
  • the movement point Px exceeding the deceleration start position Pb indicates a state in which the x coordinate of the movement point Px is closer to the target position Pm than the x coordinate of the deceleration start position Pb.
  • control device 34 proceeds to S170 and performs the travel control illustrated in FIG.
  • the control device 34 proceeds to S180 and performs the travel stop control illustrated in FIG.
  • the control device 34 performs the traverse control of the trolley 25 and the lifting control of the hanger 21 as cargo handling control (S160).
  • the control device 34 transmits a completion report C2 to the host system 18 by the communication device 35, and this control method is completed.
  • the control device 34 determines whether or not the acceleration period T ⁇ b> 1 (S ⁇ b> 210).
  • the acceleration period T1 can be determined as an elapsed time since the start of travel control or a period during which the rotation speed of the electric motors 28a and 28b increases from zero to the rated rotation speed V0.
  • the acceleration period T1 is the amount of change in the position coordinates P1 to P3, the change in the actual traveling speed detected by a sensor installed on the portal crane 20, or the motor characteristics (rotational speed, frequency, It may be determined based on a voltage value or the like.
  • the control device 34 sets a value Va that keeps the acceleration a of the portal crane 20 constant as the reference command value Vz (S220).
  • the control device 34 sets the amplification degree Kx to the posture-oriented amplification degree K0 (S230).
  • the value Va gradually increases until the rotational speed of the electric motors 28a and 28b reaches zero from the rated rotational speed V0.
  • the value Va is preferably increased in proportion to the load of the suspended load suspended by the hanging tool 21 and the road surface gradient of the container yard 11.
  • the control device 34 sets the rated rotational speed V0 as the reference command value Vz (S240). Next, the control device 34 copies the amplification degree Kx to set the importance amplification degree K1 (S250).
  • the rated rotation speed V0 is a rotation speed at which the electric motors 28a and 28b can be continuously driven.
  • the posture-oriented amplification degree K0 is larger than the copying-oriented amplification degree K1 in the amplification degrees Kx1 and Kx2 with respect to the angle difference ⁇ 3 and the amplification degrees Kx3 and Kx4 with respect to the first posture azimuth angle ⁇ 1 in Expression (1).
  • the copy-oriented amplification degree K1 has larger amplification degrees Kx5 and Kx6 with respect to the distance difference D1 than the posture-oriented amplification degree K0.
  • the step of setting the posture emphasis amplification degree K0 (S230) is a step of switching the mode from “1” to “0”, and the step of setting the copying emphasis amplification degree K1 (S250) is “0”. This is a step of switching from “1” to “1”.
  • the amplification degree gradually changes from one to the other without instantaneously switching between the posture-oriented amplification degree K0 and the copying-oriented amplification degree K1.
  • the change in each amplification degree during the switching time T4 may be a proportional function change or a S-curve change.
  • the control device 34 calculates the first posture azimuth angle ⁇ 1, the second posture azimuth angle ⁇ 2, and the distance difference D1 based on the reference line Ln and the position coordinates P1 to P3. Calculate (S310). Specifically, the control device 34 calculates the inclination of the first line segment L1 with respect to the reference line Ln as the first posture azimuth angle ⁇ 1. Further, the control device 34 calculates the inclination of the second normal L2 with respect to the reference line Ln as the second posture azimuth angle ⁇ 2. Further, the control device 34 calculates the length of the perpendicular line from the movement point Px to the reference line Ln as the distance difference D1. Next, the control device 34 calculates an angle difference ⁇ 3 between the first posture azimuth angle ⁇ 1 and the second posture azimuth angle ⁇ 2 (S320).
  • control device 34 calculates the operation amount MV using the above mathematical formula (1) (S330). It should be noted that it is desirable to set a limit on the manipulated variable MV, and examples of the limit on the manipulated variable MV include a limit where the positive upper limit is + 10% and the negative upper limit is ⁇ 10%. Next, the control device 34 determines whether or not the operation amount MV is positive (S340).
  • the control device 34 calculates the command values V1 and V2 using the above mathematical formula (2) (S350). On the other hand, when determining that the manipulated variable MV is negative, the control device 34 calculates the command values V1 and V2 using the above mathematical formula (3) (S360).
  • control device 34 adjusts the rotation speed of the electric motors 28a and 28b by the inverter 29 based on the calculated command values V1 and V2 (S370), and returns to S120 of FIG.
  • the control device 34 creates a target track L4 (S410).
  • the target trajectory L4 may be created during travel control.
  • the target trajectory L4 is a trajectory that changes from moment to moment as the travel speed Vx changes, and is a curved trajectory on a plane with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing distance. Specifically, the target trajectory L4 is calculated by adding the time integral value of the traveling speed Vx (the hatched portion in the figure) as the moving distance for each predetermined cycle, with the deceleration start position Pb as an initial value.
  • the control device 34 calculates a movement difference D3 based on the target trajectory L4 and the movement point Px (S420).
  • the movement difference D3 is a difference between the target trajectory L4 in the x direction and the current movement point Px.
  • control device 34 corrects the value Vb of the reference command value Vz using the following mathematical formula (4) based on the movement difference D3 (S430).
  • Vb ' represents a value obtained by correcting the value Vb
  • K2 represents an amplification degree.
  • the control device 34 corrects the reference command value Vz with the movement difference D3 as a deviation.
  • the movement difference D3 is positive, the movement point Px does not reach the target position Pm.
  • the movement difference D3 is negative, the movement point Px passes the target position Pm.
  • the correction value Vb ' is a value that decreases the movement difference D3.
  • control device 34 sets the calculated correction value Vb ′ as the reference command value Vz (S440).
  • control device 34 sets the amplification degree Kx to the posture-oriented amplification degree K0 (S450).
  • the control device 34 When the setting of the reference command value Vz and the amplification degree Kx is completed, the control device 34 performs S310 to S370 described above. When the rotation speed of the electric motors 28a and 28b is adjusted by the inverter 29 based on the calculated command values V1 and V2, the control device 34 acquires the traveling speed Vx of the portal crane 20 that changes due to the adjustment (S460). . Next, the control device 34 determines whether or not the acquired traveling speed Vx has become zero (S470).
  • control device 34 When it is determined that the traveling speed Vx does not become zero, the control device 34 returns to S120 in FIG. 5 and performs traveling stop control again. On the other hand, when determining that the traveling speed Vx becomes zero, the control device 34 proceeds to S190 in FIG. 5 and performs cargo handling control.
  • the first posture azimuth angle ⁇ 1, the second posture azimuth angle ⁇ 2, and the angle difference ⁇ 3 become substantially zero, and stops with no direction deviation with respect to the reference line Ln. To do. Further, when the portal crane 20 reaches the target position Pm, the moving point Px exists on the normal line of the reference line Ln passing through the target position Pm, and the positional deviation in the x direction with respect to the target position Pm. Stop in the absence. On the other hand, the portal crane 20 stops in a state where the distance difference D1 is not zero and there is a positional deviation in the y direction with respect to the reference line Ln.
  • control system 30 detects the distortion generated in the structure 23 as a change in the relative position between the receivers 31 to 33 based on the position coordinates P1 to P3 specified by the receivers 31 to 33, and The portal crane 20 is caused to travel by adjusting the speeds of the pair of traveling devices 24a and 24b so as to reduce the change in the relative position.
  • the distortion generated in the structure 23 has been eliminated by the traveling operation of the driver.
  • the driver does not board the portal crane 20 and loads the portal crane 20 by remote operation or automatic operation, it is difficult to eliminate the distortion. Therefore, according to the control system 30 described above, by using the receivers 31 to 33, it becomes possible to specify the distortion of the portal crane 20 instead of the visual observation of the driver. Accordingly, even if the portal crane 20 is remotely operated or automatically operated, it is advantageous to avoid the occurrence of excessive distortion in the structure 23 of the portal crane 20, and the cargo handling efficiency can be improved.
  • the cargo handling efficiency can be improved by using the identification of the distortion by the control system 30 as driving assistance for the unskilled driver.
  • the control system 30 does not use the term of the first attitude azimuth angle ⁇ 1 and the term of the distance difference D1 in the above formula (1), but only the term relating to the angular difference ⁇ 3, that is, the change in the relative position between the receivers 31 to 33.
  • the traveling control for eliminating only the distortion of the structure 23 may be performed by using. For example, when the portal crane 20 is driven by a method other than the above and the angle difference ⁇ 3 becomes equal to or greater than a predetermined threshold, the control may be performed to reduce the angle difference ⁇ 3.
  • the number of receivers arranged in the portal crane 20 may be at least two.
  • two receivers 32 and 33 of this embodiment can be exemplified.
  • the receiver is disposed on each of the short side and the long side of the rectangle formed by the structure 23 in a plan view, and at each of the two corners that are opposite to the rectangle. More preferably, it is arranged.
  • the receivers 31 to 33 are preferably arranged so as to form triangles having apexes on the different sides of the rectangle, respectively, of the four corners of the rectangle. More preferably, they are arranged in three.
  • the receivers 31 to 33 are spaced apart in the direction orthogonal to the extending direction of the girder part 22 and the receivers 31 and 33 are separated in the extending direction of the girder part 22.
  • the angle difference ⁇ 3 can be used as the change in the relative position.
  • the distortion of the structure 23 can be regarded as a rectangular distortion formed by the structure 23 in plan view, and the change in the relative position can be expressed by a simpler numerical value. It is advantageous to simplify (1).
  • control system 30 eliminates the direction shift and the position shift of the portal crane 20 in addition to the distortion of the structure 23 during traveling. Specifically, the control system 30 detects a direction deviation with respect to the reference line Ln of the portal crane 20 as the first posture azimuth angle ⁇ 1 based on the position coordinates P1 to P3, and a pair of the direction difference so as to reduce the direction deviation. The respective speeds of the traveling devices 24a and 24b are adjusted. Further, the control system 30 detects a positional deviation of the portal crane 20 with respect to the reference line Ln based on the position coordinates P1 to P3 as a distance difference D1, and a pair of traveling devices 24a, so as to reduce the positional deviation. Each speed of 24b is adjusted.
  • the angle difference ⁇ 3, the first attitude azimuth angle ⁇ 1, and the distance difference D1 are used as PD control parameters as described in the above formula (1). Should be used. Therefore, it is desirable to arrange the three receivers 31 to 33 at three corners of the four corners of the rectangle formed by the structure 23 in plan view. By arranging the receivers 31 to 33 in this way, the receivers 31 to 33 can be reduced to the minimum number that can detect distortion, direction deviation, and position deviation of the portal crane 20 that is traveling.
  • the second posture azimuth angle ⁇ 2 may be used instead of the first posture azimuth angle ⁇ 1.
  • the distance difference D1 is a distance difference between the receiver 31 and the reference line Ln (perpendicular distance from the position coordinate P1 to the reference line Ln) and a distance difference between the receiver 32 and the reference line Ln (position coordinate P2). To the reference line Ln), and an average value thereof.
  • the control system 30 switches the amplification degree Kx in the above formula (1) according to the traveling state of the portal crane 20. Specifically, the control system 30 switches the amplification degree Kx to the posture-oriented amplification degree K0 in the acceleration period T1 and the deceleration period T3, and switches to the copying-oriented weighting degree K1 in the rated period T2. Therefore, the control system 30 can reduce the angle difference ⁇ 3 and the first attitude azimuth angle ⁇ 1 in the acceleration period T1 and the deceleration period T3 as compared to the distance difference D1.
  • the acceleration period T1 it is possible to eliminate the direction shift caused by the release of the distortion of the structure 23 generated at the time of stop and the direction shift caused by the load change and the tilt generated immediately after the start of traveling. Accordingly, it is advantageous to suppress deviation from the reference line Ln that occurs when the traveling speed of the portal crane 20 in a state in which the direction deviation becomes large immediately after the start of traveling increases.
  • the deceleration period T3 it is possible to eliminate a direction shift caused by a load change or an inclination that occurs during deceleration. Thereby, it becomes advantageous to suppress the direction shift when the portal crane 20 arrives at the target position Pm. Further, with the elimination of the direction deviation in the deceleration period T3, it becomes advantageous to suppress the distortion of the structure 23 that occurs at the time of stopping, and the direction deviation due to the distortion immediately after the start of traveling can be eliminated.
  • traveling control is more effective than the positional deviation in the y direction of the portal crane 20 with respect to the reference line Ln that can be eliminated by reflecting the amount of positional deviation in the transverse distance of the trolley 25 during cargo handling.
  • Directional deviation due to the posture and orientation of the portal crane 20 with respect to the reference line Ln that can only be eliminated is mainly eliminated. This is advantageous in reducing the time required for correcting the direction shift of the portal crane 20 due to traveling control.
  • the control system 30 preferably corrects the traversing distance of the trolley 25 in the cargo handling control based on the distance difference D1 when the portal crane 20 is stopped.
  • the traversing distance of the trolley 25 is set based on the row number of the cargo handling work command C1, but by subtracting the distance difference D1 from the traversing distance, highly accurate positioning in the y direction of the hanging tool 21 is performed. Can do.
  • the control system 30 sets a limit on the operation amount MV calculated using the above formula (1), and narrows the change amount of the operation amount MV, thereby slowing the turning amount of the portal crane 20 by the traveling control. can do. This is advantageous in suppressing distortion of the structure 23 caused by an excessively large speed difference between the pair of traveling devices 24a and 24b. Moreover, it becomes advantageous to ensure the safety
  • the limit of the operation amount MV is preferably 5% or more and 15% or less.
  • the control system 30 can perform high-precision traveling control even in PD control without using I operations that cause overshoot or hunting such as PID control or PI control. It can be carried out. Accordingly, it is advantageous to simplify the control by reducing the set parameters in the traveling control that can eliminate the distortion of the structure 23 during traveling and the direction deviation and positional deviation of the portal crane 20.
  • the control system 30 linearly switches the amplification degree Kx between the posture-oriented amplification degree K0 and the copying-oriented amplification degree K1 by providing a switching time T4 in which each amplification degree gradually changes when switching the amplification degree Kx. be able to. Thereby, it becomes advantageous for suppression of the rapid change of the operation amount MV.
  • the control system 30 corrects the reference command value Vz based on the movement difference D3 between the target trajectory L4 and the movement point Px created from the traveling speed Vx in the traveling stop control. Therefore, the movement difference D3 generated by eliminating the distortion, the direction deviation, and the position deviation of the structure 23 can be reduced. Accordingly, by bringing the target trajectory L4, which changes every moment, and the moving point Px closer to each other, it is advantageous for alignment with respect to the target position Pm at the time of stopping.
  • the control system 30 corrects the reference line Ln and the target position Pm based on the position coordinates P1 to P3 specified by the receivers 31 to 33. It is desirable. This correction may be performed by either the setting unit 36 or the control unit 37. In this embodiment, the correction is performed by the setting unit 36.
  • the portal crane 20 is caused by the water gradient provided in the container yard 11 and the inclination due to the depression of the wheel 27 due to the position and load of the trolley 25 in front view or side view. Leans. Due to this inclination, an error occurs between the position coordinates P1 to P3 specified by the receivers 31 to 33 installed above the structure 23 and the position coordinates when the ground is used as a reference.
  • control system 30 calculates the height difference h1, h2 between the receivers 31-33 based on the specified position coordinates P1-P3 by the setting unit 36, and based on the calculated height difference h1, h2. It is desirable to correct the reference line Ln and the target position Pm.
  • the control unit 37 calculates the correction amounts D4 and D5 using the following formulas (5) to (8).
  • H1 is the total height of the portal crane 20
  • W1 is the total width of the portal crane 20 in front view
  • B1 is the depth of the portal crane 20 in side view
  • ⁇ 4 is The inclination of the portal crane 20 in a front view and ⁇ 5 indicate the inclination of the portal crane 20 in a side view, respectively.
  • the inclinations ⁇ 4 and ⁇ 5 of the portal crane 20 are based on the water gradient and the inclination caused by the uneven load and the air pressure of the wheels 27.
  • the correction amounts D4 and D5 are amounts for shifting the reference line Ln and the target position Pm to the side on which the portal crane 20 is inclined.
  • the corrected results of the reference line Ln and the target position Pm may be stored and used for the next correction. Further, when a gradient such as a water gradient provided in the container yard 11 is specified in advance, the gradient is compared with the gradients ⁇ 4 and ⁇ 5 when the reference line Ln and the target position Pm are corrected, and the gate is compared. It can also be used for self-diagnosis such as an unbalanced load of the crane 20 and a decrease in air pressure of the wheels 27.
  • the control system 30 includes a diagnosis unit in the control device 34, and the diagnosis unit receives a receiver based on one of the angle difference ⁇ 3, the first attitude azimuth angle ⁇ 1 (second attitude azimuth angle ⁇ 2), and the distance difference D1. It is desirable to self-diagnose 31 to 33 and the traveling devices 24a and 24b.
  • each of the angle difference ⁇ 3, the first posture azimuth angle ⁇ 1 (second posture azimuth angle ⁇ 2), and the distance difference D1 is compared with a preset threshold value, and depends on whether or not they are larger than the threshold value. Diagnosis is illustrated. Moreover, the diagnosis based on whether the frequency
  • the container yard 11 becomes an unmanned area, and the portal crane 20 is visually inspected. It is difficult. Therefore, it is possible to detect an abnormality early by sequentially performing self-diagnosis by the control system 30 in real time while the container terminal 10 is in operation.
  • the control using the three receivers 31 to 33 has been described as an example, but four or more receivers may be provided. Further, the above-described control can be performed using only the two receivers 31 and 33 arranged at the diagonal positions of the structure body 23 in plan view.
  • the control device 34 determines the position based on the position coordinates P1 and P2 specified by the two receivers 31 and 33 and the shape and dimensions of the structure 23 (full width W1 and depth B1 of the portal crane 20).
  • the coordinates P3 and the moving point Px can be calculated. Therefore, it is sufficient if there are a plurality of receivers.
  • the portal crane 20 is described as an example of the control target of the control system 30, but the control target of the control system 30 may be the quay crane 14 or an overhead crane (not shown).

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Abstract

構造体の歪みの抑制により、その歪みに起因する位置ずれや方向ずれの修正に要する時間を短縮して、荷役作業の効率を向上することができるクレーンの制御システム及び制御方法を提供する。制御システム３０は、受信機３１～３３と制御装置３４とを備え、制御装置３４により、受信機３１～３３により特定した位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、一対の走行装置２４ａ、２４ｂのそれぞれの速度を調節して、平面視で、受信機３１～３３どうしの相対位置の変化（θ３）を小さくする制御を行う構成にした。

Description

クレーンの制御システム及び制御方法
　本発明は、クレーンの制御システム及び制御方法に関し、より詳細には、荷役作業の効率を向上するクレーンの制御システム及び制御方法に関する。
　コンテナヤードで使用されている門型クレーンにおいては、現在位置の検出や走行制御のために、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信機を搭載しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている門型クレーンでは、受信機が取得した位置座標に基づいて、基準線に対する位置ずれや方向ずれを偏差としたＰＩ制御（比例制御、積分制御）により、左右一対の走行装置を調節している。
日本国特開２００４－２８７５７１号公報
　ところで、門型クレーンなどの走行制御における外乱としては、吊具を吊り下げて支持する桁部を有した構造体の歪みがある。上記の特許文献１に記載の門型クレーンにおいては、この構造体の歪みについて何ら対策されていない。それ故、走行中に構造体に過大な歪みが生じると、構造体が歪んだ状態から元の状態に戻ろうとする力により構造体の両端部が移動して位置ずれや方向ずれが生じるという問題があった。
　本発明の目的は、構造体の歪みの抑制により、その歪みに起因する位置ずれや方向ずれの修正に要する時間を短縮して、荷役作業の効率を向上することができるクレーンの制御システム及び制御方法を提供することである。
　上記の目的を達成する本発明のクレーンの制御システムは、昇降可能な吊具と、この吊具を吊り下げて支持して一方向に延在する桁部を有する構造体と、この桁部の延在方向に離間して配置されて前記構造体に取り付けられた一対の走行装置とを備えたクレーンの制御システムにおいて、平面視で前記構造体に互いに離間配置された複数の受信機と、その受信機及び前記一対の走行装置に通信可能に接続された制御装置とを備え、その受信機が全球測位衛星システムを利用して位置座標を特定可能に構成され、前記制御装置により、複数の前記受信機により特定した複数の位置座標に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、平面視における前記受信機どうしの相対位置の変化を小さくする制御を行う構成にしたことを特徴とする。
　上記の目的を達成する本発明のクレーンの制御方法は、吊具を吊り下げて支持して一方向に延在する桁部を有する構造体に取り付けられて、その桁部の延在方向に離間して配置された一対の走行装置を、それぞれ独立して駆動することによりクレーンを走行させるクレーンの制御方法において、平面視で前記構造体に互いに離間配置された複数の受信機により、全球測位衛星システムを利用して複数の位置座標を特定し、制御装置により、特定したそれらの位置座標に基づいて、平面視における前記受信機どうしの相対位置の変化を算出し、算出したその相対位置の変化に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、その相対位置の変化を小さくすることを特徴とする。
　本発明によれば、一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、受信機どうしの相対位置の変化を小さくしながら、クレーンを走行させる。つまり、クレーンの構造体に生じる歪みを受信機どうしの相対位置の変化として検出して、その歪みを抑制するようにクレーンを走行させる。
　それ故、クレーンを走行させながら、構造体を歪みが生じていない状態に近づけることができる。これにより、走行中のクレーンの構造体に過大な歪みが生じることを回避するには有利になり、その歪みに起因する位置ずれや方向ずれの修正に要する時間を短縮することができる。これに伴って、クレーンの荷役作業の効率を向上することができる。
図１は、本発明の制御システムの実施形態を搭載したクレーンが走行するコンテナターミナルの平面図である。 図２は、図１のクレーンを例示する斜視図である。 図３は、図２の制御システムを例示するブロック図である。 図４は、走行中のクレーンと停止中のクレーンを例示する平面図である。 図５は、本発明の制御方法を例示するフロー図である。 図６は、図５のＳ１７０を例示するフロー図である。 図７は、図５のＳ１８０を例示するフロー図である。 図８は、加速期間、定格期間、及び減速期間における基準指令値及び増幅度の変化を例示する説明図である。 図９は、減速期間におけるクレーンの走行速度及び移動差の変化を例示する説明図である。 図１０は、図４のＸ矢視で例示する背面図である。 図１１は、図４のＸＩ矢視で例示する側面図である。
　以下、本発明のクレーンの制御システム及び走行制御方法の実施形態について説明する。図中では、蔵置レーン１３の長手方向をｘ方向、蔵置レーン１３の短手方向をｙ方向、上下方向をｚ方向で示す。
　図１～３に例示するように、第一実施形態の制御システム３０は、コンテナターミナル１０でコンテナＣを荷役する門型クレーン２０の走行を制御するシステムである。
　図１に例示するように、コンテナターミナル１０は、ｘ方向に隣接するコンテナヤード１１と本船荷役エリア１２とに区画される。コンテナヤード１１は、多数のコンテナＣが蔵置される複数の蔵置レーン１３を備える。本船荷役エリア１２は、岸壁に沿って敷設されるレールの上を走行する複数の岸壁クレーン１４を備える。蔵置レーン１３の長手方向がｙ方向に向いて設置されてもよい。
　コンテナターミナル１０は、コンテナヤード１１及び本船荷役エリア１２の間でコンテナＣを運搬する構内シャシ１５と、コンテナヤード１１及び外部の間でコンテナＣを運搬する外来シャシ１６とが走行する。また、コンテナターミナル１０は、複数の門型クレーン２０が、蔵置レーン１３を跨いだ状態で蔵置レーン１３に沿ってｘ方向に走行する。
　コンテナターミナル１０は、管理棟１７が設置される。管理棟１７には、上位システム１８と通信機１９とが設置されて、上位システム１８から通信機１９を介して荷役機器（１４～１６、２０）に荷役作業の指示等が行われる。
　コンテナターミナル１０は、荷役機器が上位システム１８からの指示により自動的に荷役可能な自動化ターミナルや、遠隔操作用コントローラ等が管理棟１７に設置されて荷役機器を遠隔から操作可能なターミナルが例示できる。また、コンテナターミナル１０は、荷役機器に運転者が搭乗して直接操作するターミナルも例示できる。
　図２に例示するように、門型クレーン２０は、吊具２１と、桁部２２を有する構造体２３と、一対の走行装置２４ａ、２４ｂとを有する。
　吊具２１は、桁部２２に沿ってｙ方向に横行可能に構成されたトロリ２５から吊架したワイヤによりｚ方向に昇降する。構造体２３は、桁部２２、トロリ２５、及び脚部（２６ａ、２６ｂ）からなり、平面視で、長手方向がｙ方向に、短手方向がｘ方向にそれぞれ向いている略長方形状を成している。桁部２２は、ｙ方向に延在して、トロリ２５を介して吊具２１を吊り下げて支持する。脚部は、ｚ方向に延在する四本の脚体２６ａと、ｘ方向に隣り合う脚体２６ａの下端どうしを連結する二本の水平梁２６ｂとから構成される。なお、ｙ方向に隣り合う脚体２６ａの上端どうしは、桁部２２により連結する。走行装置２４ａ、２４ｂは、平面視で桁部２２の延在方向であるｙ方向に離間して配置されて、構造体２３の下端に取り付けられる。
　一対の走行装置２４ａ、２４ｂは、水平梁２６ｂの下端に設置されて、ゴムタイヤで構成される車輪２７と、電動モータ２８ａ、２８ｂと、インバータ２９とを有する。走行装置２４ａ、２４ｂは、インバータ２９により電動モータ２８ａ、２８ｂが駆動することで、車輪２７が転動して、構造体２３の短手方向であるｘ方向に走行する。走行装置２４ａ、２４ｂは、左右一対になっており、平面視で、構造体２３のｙ方向の両端部に離間配置されて、電動モータ２８ａ、２８ｂが左右独立して駆動する。
　門型クレーン２０は、例えば、車輪２７をレールの上を走行する鉄輪で構成して、蔵置レーン１３に沿って敷設されたレールの上を走行する構成にしてもよい。電動モータ２８ａ、２８ｂを駆動する電力は、門型クレーン２０に設置された図示しないバッテリ、又は発電機から供給される。あるいは、ケーブルやバスバーなどにより外部から供給される。
　制御システム３０は、三つの受信機３１～３３、制御装置３４、及び通信機３５を備える。制御システム３０は、上位システム１８からの荷役作業指令Ｃ１に従って、インバータ２９により電動モータ２８ａ、２８ｂのそれぞれの回転速度を調節して、門型クレーン２０の走行を制御するシステムである。
　三つの受信機３１～３３は、自身の位置座標Ｐ１～Ｐ３を取得する装置である。具体的に受信機３１～３３は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）アンテナであり、所定の周期ごとに複数の人工衛星から受信する時刻等の情報に基づき経度と緯度と高度とからなる位置座標Ｐ１～Ｐ３を取得する。受信機３１～３３により位置座標Ｐ１～Ｐ３を測位する方法としては、単独測位、相対測位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）測位、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）測位が例示できる。受信機３１～３３は、全球測位衛星システムを利用して平面座標として経度と緯度とを取得し、上位システム１８と通信して高度を取得する構成にしてもよい。
　受信機３１及び受信機３２は、平面視で、桁部２２の延在方向に直交する方向で、構造体２３の短手方向であるｘ方向の両端に離間配置される。受信機３１及び受信機３３は、平面視で、桁部２２の延在方向で、構造体２３の長手方向であるｙ方向の両端に離間配置される。具体的に、三つの受信機３１～３３は、門型クレーン２０の構造体２３の平面視における形状を略長方形と仮定した場合に、その長方形の四つの隅部のうちの三つの隅部に配置される。つまり、三つの受信機３１～３３は、平面視で、それぞれを頂点とする直角三角形を成すように配置される。
　受信機３１～３３は、門型クレーン２０の脚体２６ａの途中部分や走行装置２４ａ、２４ｂの近傍に設置してもよいが、脚体２６ａの上端や桁部２２などの構造体２３における上方位置に設置する方が人工衛星からの情報を受信する際の感度が向上するので望ましい。
　制御装置３４は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。
　図３に例示するように、制御装置３４は、電動モータ２８ａ、２８ｂ、インバータ２９、三つの受信機３１～３３、並びに、通信機３５に電気的に接続されている。
　制御装置３４は、機能要素として設定部３６、及び制御部３７を有する。これらの機能要素は、プログラムとして制御装置３４の内部記憶装置に記憶されて、ＣＰＵにより読み出されて、実行される。各機能要素は、プログラマブルロジックコントローラなどの個別のハードウェアで構成されてもよい。また、各機能要素を一つの機能要素にまとめてもよい。
　設定部３６は、基準線Ｌｎ、目標位置Ｐｍ、及び減速開始位置Ｐｂを設定するプログラムである。制御部３７は、門型クレーン２０を加速させるあるいは定格速度で走行させる走行制御と、門型クレーン２０を減速させて停止させる走行停止制御とを行うプログラムである。
　以下、図４では、ｘ方向左側から右側に向かう方向を正とし、反対側を負とする。また、門型クレーン２０の走行開始から走行停止まで間が、加速期間Ｔ１、定格期間Ｔ２、及び減速期間Ｔ３に区分される。加えて、門型クレーン２０のｘ方向の走行速度Ｖｘは、加速期間Ｔ１で略一定に増加（加速度ａで加速）し、定格期間Ｔ２で略一定になり、減速期間Ｔ３で略一定に減少（減速度ｂで減速）するように設定される。
　図４に例示するように、設定部３６は、荷役作業指令Ｃ１により指定されたレーン番号に基づいて基準線Ｌｎを設定し、ベイ番号に基づいてその基準線Ｌｎ上に目標位置Ｐｍを設定する。なお、レーン番号は、各蔵置レーン１３に割り当てられた番地を示し、ベイ番号は蔵置レーン１３の長手方向のコンテナＣの蔵置位置に割り当てられた番地である。
　基準線Ｌｎは、門型クレーン２０が蔵置レーン１３に沿って走行する場合の走行基準となる線であり、予め設定されて内部記憶装置に記憶される。基準線Ｌｎは、蔵置レーン１３のｙ方向側方に配置されて、桁部２２の延在方向であるｙ方向に交差する方向であるｘ方向に延在する線である。基準線Ｌｎは、その線上に存在する地点の全ての緯度、経度が算出可能である。なお、基準線Ｌｎは平面視で蔵置レーン１３に重なるように配置されてもよい。
　目標位置Ｐｍは、基準線Ｌｎに存在する。目標位置Ｐｍは、所定のベイ番号に蔵置されるコンテナＣのｘ方向の中心を通る線と基準線Ｌｎとの交点である。
　減速開始位置Ｐｂは、基準線Ｌｎに存在する。減速開始位置Ｐｂは、目標位置Ｐｍからｘ方向左側に向って減速距離Ｄ２分離間した位置である。減速距離Ｄ２は、現時点から減速開始したならばどれだけの距離で止まれるかを示している。具体的に、減速距離Ｄ２は、現時点の走行速度Ｖｘがゼロになるまで一定の減速度ｂで減速した場合に予測される移動距離として、常時計算される。なお、減速度ｂは、所望の減速時間を選択することで設定されてもよく、例えば、減速時間として５秒を選択した場合に、定格速度Ｖ０から５秒後に停止可能な値が設定される。また、減速度ｂが段階的に変化するように設定してもよい。例えば、定格速度Ｖ０から定格の５％速度まで減速する時間を５秒とした場合の減速度ｂと、定格の５％速度からゼロになるまで減速する時間を１秒とした場合の減速度ｂとを設定して、段階的に変化する減速度ｂに基づいて減速距離Ｄ２を算出してもよい。
　基準線Ｌｎ、目標位置Ｐｍ、及び減速開始位置Ｐｂの高度は地面を基準に設定されている。
　制御部３７は、加速期間Ｔ１及び定格期間Ｔ２で走行制御を行い、減速期間Ｔ３で走行停止制御を行う。走行制御及び走行停止制御は、一対の走行装置２４ａ、２４ｂのそれぞれの速度を調節する制御である。具体的に、走行制御及び走行停止制御は、旋回したい側の電動モータ２８ａ又は２８ｂの基準指令値Ｖｚから操作量ＭＶを差し引いた指令値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、インバータ２９により、電動モータ２８ａ、２８ｂへ供給される電力の電流値、電圧値、及び周波数を調節する制御である。
　制御部３７は、ＰＤ制御のフィードバック制御を利用しており、以下に示す数式（１）を用いて操作量ＭＶを算出し、数式（２）、（３）を用いて指令値Ｖ１、Ｖ２を算出する。
　以下の数式（１）～（３）で、θ１は第一姿勢方位角を、θ３は第一姿勢方位角θ１及び第二姿勢方位角θ２の角度差を、Ｄ１は距離差、Ｇｓは係数を、及び、Ｋｘ１～Ｋｘ６（以下、Ｋｘとする）は増幅度（ゲイン）をそれぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　基準指令値Ｖｚは、電動モータ２８ａ、２８ｂの停止時をゼロ％、電動モータ２８ａ、２８ｂの最高回転速度を１００％として設定されている。基準指令値Ｖｚは、加速期間Ｔ１、定格期間Ｔ２、及び減速期間Ｔ３でそれぞれ別の値に設定される。例えば、加速期間Ｔ１で、基準指令値Ｖｚは門型クレーン２０の加速度ａを一定にする値Ｖａに設定される。定格期間Ｔ２で、基準指令値Ｖｚは定格回転速度Ｖ０に設定される。減速期間Ｔ３で、基準指令値Ｖｚは門型クレーン２０の減速度ｂを一定にする値Ｖｂに設定される。
　操作量ＭＶは、基準指令値Ｖｚと同様にパーセンテージで設定されている。操作量ＭＶは、平面視における受信機３１～３３どうしの相対位置の変化として角度差θ３を小さくする操作量である。また、操作量ＭＶは、第一姿勢方位角θ１を小さくする操作量である。加えて、操作量ＭＶは、距離差Ｄ１を小さくする操作量である。
　第一姿勢方位角θ１は、受信機３１、３２を結ぶ第一線分Ｌ１の基準線Ｌｎに対する方位角である。第二姿勢方位角θ２は、受信機３１、３３を結ぶ線分Ｌ３の第二法線Ｌ２の基準線Ｌｎに対する方位角である。角度差θ３は、第一姿勢方位角θ１と第二姿勢方位角θ２との角度差であり、第一線分Ｌ１と第二法線Ｌ２とのなす角である。距離差Ｄ１は、第一線分Ｌ１の中点である移動点Ｐｘと基準線Ｌｎとの間の距離差である。
　係数Ｇｓは、電動モータ２８ａ、２８ｂの始動直後や停止直前（走行開始直後、走行停止直前）に操作量ＭＶを減少させる変数である。例えば、加速期間Ｔ１や減速期間Ｔ３で、制御部３７により設定される基準指令値Ｖｚは、電圧が徐々に上昇、あるいは下降するように設定されている。つまり、電動モータ２８ａ、２８ｂにおいては、始動直後や停止直前に、電圧が徐々に変化することに伴って電流の増減も徐々になり、出力トルクの大幅な増減を抑制するソフトスタートやソフトストップが行われている。係数Ｇｓは、そのソフトスタートやソフトストップに合わせて、操作量ＭＶを減少させる変数である。これにより、始動直後や停止直前の急な加減速の増加を抑制するには有利になる。
　増幅度Ｋｘは、予め実験や試験により、例えば、ステップ応答法や限界感度法などにより設定される。また、上記の数式（１）～（３）により求めた指令値Ｖ１、Ｖ２に基づいた制御結果から学習により最適な値を求めるオートチューニングを用いて算出してもよい。
　例えば、門型クレーン２０がｘ方向左側から右側に向かって走行する場合で、操作量ＭＶが正になったときに、門型クレーン２０は左旋回を行う。一方、操作量ＭＶが負になったときに、門型クレーン２０は右旋回を行う。このように、門型クレーン２０は、一対の走行装置２４ａ、２４ｂの速度差による旋回を繰り返しながら、目標位置Ｐｍまで走行する。
　図５～図７に例示するように、門型クレーン２０の制御方法は、上位システム１８からの荷役作業指令Ｃ１を受信すると開始されて、荷役作業の完了報告Ｃ２を報告する方法であり、門型クレーン２０を目標位置Ｐｍまで走行させる方法である。受信機３１～３３は所定の周期ごとに人工衛星から情報を受信して、位置座標Ｐ１～Ｐ３を取得しており、例えば、所定の周期は毎秒である。
　図５に例示するように、通信機３５により、上位システム１８から送信された荷役作業指令Ｃ１を受信すると、制御装置３４は、荷役作業指令Ｃ１に基づいて、基準線Ｌｎ及び目標位置Ｐｍを設定する（Ｓ１１０）。次いで、制御装置３４は、受信機３１～３３により全球測位衛星システムを利用して位置座標Ｐ１～Ｐ３を取得する（Ｓ１２０）。
　次いで、制御装置３４は、取得した位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、門型クレーン２０のｘ方向の走行速度Ｖｘを取得する（Ｓ１３０）。走行速度Ｖｘは、現時点における移動点Ｐｘの移動速度のｘ方向成分であり、位置座標Ｐ１～Ｐ３の変化量に基づいて算出される。走行速度Ｖｘは、門型クレーン２０に設置されたセンサにより検知してもよい。
　次いで、制御装置３４は、走行速度Ｖｘと予め設定された減速度ｂとに基づいて、走行速度Ｖｘがゼロになるまでの減速距離Ｄ２を算出する（Ｓ１４０）。減速距離Ｄ２は、電動モータ２８ａ、２８ｂの回転速度が現在設定されている基準指令値Ｖｚからゼロになる距離として算出してもよい。
　次いで、制御装置３４は、目標位置Ｐｍから減速距離Ｄ２分離れた位置を減速開始位置Ｐｂに設定する（Ｓ１５０）。減速開始位置Ｐｂは、基準線Ｌｎ上に設定されている。　
　次いで、制御装置３４は、門型クレーン２０の移動点Ｐｘが減速開始位置Ｐｂを超えたか否かを判定する（Ｓ１６０）。なお、ここでいう移動点Ｐｘが減速開始位置Ｐｂを超えるとは、移動点Ｐｘのｘ座標が減速開始位置Ｐｂのｘ座標よりも目標位置Ｐｍに近づいた状態を示す。
　移動点Ｐｘが減速開始位置Ｐｂを超えないと判定すると、制御装置３４は、Ｓ１７０へ進み、図６に例示する走行制御を行う。
　一方、移動点Ｐｘが減速開始位置Ｐｂを超えたと判定すると、制御装置３４は、Ｓ１８０へ進み、図７に例示する走行停止制御を行う。走行停止制御が行われて門型クレーン２０の走行が停止すると、制御装置３４は、荷役制御としてトロリ２５の横行制御と吊具２１の昇降制御とを行う（Ｓ１６０）。次いで、制御装置３４は、荷役制御が完了すると、通信機３５により、上位システム１８に完了報告Ｃ２を送信して、この制御方法が完了する。
　図６、図８に例示するように、走行制御を開始すると、制御装置３４は、加速期間Ｔ１か否かを判定する（Ｓ２１０）。加速期間Ｔ１は、走行制御を開始してからの経過時間や、電動モータ２８ａ、２８ｂの回転速度がゼロから定格回転速度Ｖ０まで増加する期間として判定可能である。加速期間Ｔ１は、位置座標Ｐ１～Ｐ３の変化量、あるいは門型クレーン２０に設置されたセンサにより検知された実際の走行速度の変化や、電動モータ２８ａ、２８ｂのモータ特性（回転速度、周波数、電圧値など）に基づいて判定してもよい。
　門型クレーン２０が加速していると判定すると、制御装置３４は、基準指令値Ｖｚとして、門型クレーン２０の加速度ａを一定にする値Ｖａを設定する（Ｓ２２０）。次いで、制御装置３４は、増幅度Ｋｘを姿勢重視増幅度Ｋ０に設定する（Ｓ２３０）。
　値Ｖａは、電動モータ２８ａ、２８ｂの回転速度がゼロから定格回転速度Ｖ０になるまで除々に大きくなる。また、値Ｖａは、吊具２１が吊っている吊荷の荷重やコンテナヤード１１の路面勾配に比例して大きくするとよい。
　門型クレーン２０が加速していないと判定すると、制御装置３４は、基準指令値Ｖｚとして、定格回転速度Ｖ０を設定する（Ｓ２４０）。次いで、制御装置３４は、増幅度Ｋｘを倣い重視増幅度Ｋ１に設定する（Ｓ２５０）。定格回転速度Ｖ０は、電動モータ２８ａ、２８ｂを連続して駆動可能な回転速度である。
　姿勢重視増幅度Ｋ０は、倣い重視増幅度Ｋ１に比して、数式（１）における角度差θ３に対する増幅度Ｋｘ１、Ｋｘ２、及び第一姿勢方位角θ１に対する増幅度Ｋｘ３、Ｋｘ４が大きい。一方、倣い重視増幅度Ｋ１は、姿勢重視増幅度Ｋ０に比して、距離差Ｄ１に対する増幅度Ｋｘ５、Ｋｘ６が大きい。
　増幅度Ｋｘを切り替える場合に、切替時間Ｔ４を設けることが望ましい。上記の姿勢重視増幅度Ｋ０に設定する（Ｓ２３０）ステップが、モードを「１」から「０」に切り替えるステップであり、倣い重視増幅度Ｋ１に設定する（Ｓ２５０）ステップが、モードを「０」から「１」に切り替えるステップである。切替時間Ｔ４では、姿勢重視増幅度Ｋ０と倣い重視増幅度Ｋ１との間で、増幅度が瞬間的に切り替わらずに、一方から他方へ増幅度が徐々に変化する。切替時間Ｔ４における各増幅度の変化は、比例関数的な変化やＳ字曲線的な変化であってもよい。
　基準指令値Ｖｚ及び増幅度Ｋｘの設定が完了すると、制御装置３４は、基準線Ｌｎ及び位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、第一姿勢方位角θ１、第二姿勢方位角θ２、距離差Ｄ１を算出する（Ｓ３１０）。具体的に、制御装置３４は、第一姿勢方位角θ１として第一線分Ｌ１の基準線Ｌｎに対する傾きを算出する。また、制御装置３４は、第二姿勢方位角θ２として第二法線Ｌ２の基準線Ｌｎに対する傾きを算出する。また、制御装置３４は、距離差Ｄ１として移動点Ｐｘから基準線Ｌｎまでの垂線の長さを算出する。次いで、制御装置３４は、第一姿勢方位角θ１と第二姿勢方位角θ２との角度差θ３を算出する（Ｓ３２０）。
　次いで、制御装置３４は、上記の数式（１）を用いて、操作量ＭＶを算出する（Ｓ３３０）。なお、操作量ＭＶは制限を設けることが望ましく、この操作量ＭＶの制限としては、正の上限を＋１０％、負の上限を－１０％にする制限が例示できる。次いで、制御装置３４は、操作量ＭＶが正になるか否かを判定する（Ｓ３４０）。
　次いで、制御装置３４は、操作量ＭＶが正になると判定すると、上記の数式（２）を用いて、指令値Ｖ１、Ｖ２を算出する（Ｓ３５０）。一方、制御装置３４は、操作量ＭＶが負になると判定すると、上記の数式（３）を用いて、指令値Ｖ１、Ｖ２を算出する（Ｓ３６０）。
　次いで、制御装置３４は、算出した指令値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、インバータ２９により電動モータ２８ａ、２８ｂの回転速度を調節して（Ｓ３７０）、図５のＳ１２０へ戻る。
　図７、図９に例示するように、走行停止制御を開始すると、制御装置３４は、目標軌道Ｌ４を作成する（Ｓ４１０）。なお、目標軌道Ｌ４は、走行制御中に作成してもよい。
　目標軌道Ｌ４は、走行速度Ｖｘの変化により時々刻々と変化する軌道であり、横軸を時間、縦軸を距離とした平面上での曲線軌道である。具体的に、目標軌道Ｌ４は、減速開始位置Ｐｂを初期値として、所定の周期ごとの移動距離として、走行速度Ｖｘの時間積分値（図中の斜線部分）を加算して算出される。
　次いで、制御装置３４は、目標軌道Ｌ４と移動点Ｐｘとに基づいて、移動差Ｄ３を算出する（Ｓ４２０）。移動差Ｄ３は、ｘ方向における目標軌道Ｌ４と現時点の移動点Ｐｘとの差分である。
　次いで、制御装置３４は、移動差Ｄ３に基づいて、以下の数式（４）を用いて、基準指令値Ｖｚの値Ｖｂを補正する（Ｓ４３０）。以下の数式（４）では、Ｖｂ’は値Ｖｂを補正した値を、Ｋ２は増幅度をそれぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　つまり、制御装置３４は、移動差Ｄ３を偏差として、基準指令値Ｖｚを補正する。移動差Ｄ３が正の場合は、移動点Ｐｘが目標位置Ｐｍに到達しない場合であり、移動差Ｄ３が負の場合は、移動点Ｐｘが目標位置Ｐｍを追い越す場合である。補正値Ｖｂ’は、移動差Ｄ３を小さくする値である。
　次いで、制御装置３４は、基準指令値Ｖｚとして、算出した補正値Ｖｂ’を設定する（Ｓ４４０）。次いで、制御装置３４は、増幅度Ｋｘを姿勢重視増幅度Ｋ０に設定する（Ｓ４５０）。
　基準指令値Ｖｚ及び増幅度Ｋｘの設定が完了すると、制御装置３４は、上述したＳ３１０～Ｓ３７０を行う。算出した指令値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、インバータ２９により電動モータ２８ａ、２８ｂの回転速度を調節すると、制御装置３４は、その調節により変化する門型クレーン２０の走行速度Ｖｘを取得する（Ｓ４６０）。次いで、制御装置３４は、取得した走行速度Ｖｘがゼロになったか否かを判定する（Ｓ４７０）。
　走行速度Ｖｘがゼロにならないと判定すると、制御装置３４は、図５のＳ１２０へ戻り、再度、走行停止制御を行う。一方、走行速度Ｖｘがゼロになると判定すると、制御装置３４は、図５のＳ１９０へ進み、荷役制御を行う。
　門型クレーン２０は、目標位置Ｐｍに到着したときに、第一姿勢方位角θ１、第二姿勢方位角θ２、及び角度差θ３が略ゼロになり、基準線Ｌｎに対する方向ずれが無い状態で停止する。また、門型クレーン２０は、目標位置Ｐｍに到達したときに、移動点Ｐｘが、目標位置Ｐｍを通る基準線Ｌｎの法線の上に存在して、目標位置Ｐｍに対するｘ方向の位置ずれがない状態で停止する。一方、門型クレーン２０は、距離差Ｄ１がゼロでは無く、基準線Ｌｎに対するｙ方向の位置ずれがある状態で停止する。
　以上のように、制御システム３０は、受信機３１～３３が特定した位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、構造体２３に生じる歪みを受信機３１～３３どうしの相対位置の変化として検出して、その相対位置の変化を小さくするように一対の走行装置２４ａ、２４ｂのそれぞれの速度を調節して、門型クレーン２０を走行させる。
　それ故、門型クレーン２０を走行させながら、受信機３１～３３どうしの相対位置を門型クレーン２０が走行していない基準となる状態に近づけることができる。これにより、走行中の門型クレーン２０の構造体２３に過大な歪みが生じることを回避するには有利になり、その歪みに起因する位置ずれや方向ずれの修正に要する時間を短縮することができる。これに伴って、門型クレーン２０の荷役作業の効率を向上することができる。
　門型クレーン２０に熟練した運転者が搭乗して走行させる場合に、構造体２３に生じる歪みは運転者の走行操作により解消されていた。しかし、門型クレーン２０に運転者が搭乗せず、門型クレーン２０に対して遠隔操作や自動運転により荷役させる場合に、その歪みの解消は困難なものになる。そこで、上記の制御システム３０によれば、受信機３１～３３を用いることで、運転者の目視に替わって、門型クレーン２０の歪みを特定することが可能になる。これにより、門型クレーン２０を遠隔操作や自動運転しても、門型クレーン２０の構造体２３に過大な歪みが生じることを回避するには有利になり、荷役効率を向上することができる。
　なお、門型クレーン２０に運転者が搭乗して運転する場合にも、制御システム３０による歪みの特定を未熟な運転者に対する運転支援として利用することで、荷役効率の向上を図ることができる。
　制御システム３０は、上記の数式（１）における第一姿勢方位角θ１の項と距離差Ｄ１の項を用いずに、角度差θ３、つまり受信機３１～３３どうしの相対位置の変化に関する項のみを用いて構造体２３の歪みのみを解消する走行制御を行ってもよい。例えば、上記以外の方法で門型クレーン２０を走行させて、角度差θ３が所定の閾値以上になった場合に、その角度差θ３を小さくする制御として行ってもよい。
　門型クレーン２０に配置された受信機は、少なくとも二つ以上であればよく、例えば、この実施形態の受信機３２、３３の二つが例示できる。受信機の配置数が二つの場合は、平面視で構造体２３の成す長方形の短辺と長辺とのそれぞれに配置されることが好ましく、その長方形の対角となる二つの隅のそれぞれに配置されることがより好ましい。また、配置数が三つの場合に、受信機３１～３３は、その長方形の互いに異なる辺に、それぞれを頂点とする三角形を成すように配置されることが好ましく、長方形の四つの隅のうちの三つに配置されることがより好ましい。
　受信機３１～３３は、平面視で、受信機３１、３２が桁部２２の延在方向に直交する方向に離間配置されると共に、受信機３１、３３が桁部２２の延在方向に離間配置されることで、前述の相対位置の変化として、角度差θ３を用いることが可能になる。これにより、構造体２３の歪みを平面視で構造体２３が成す長方形の歪みとして捉えて、その相対位置の変化をより簡易な数値で表すことが可能になり、操作量ＭＶを求める上記の数式（１）を単純化するには有利になる。
　制御システム３０は、走行中に、構造体２３の歪みに加えて、門型クレーン２０の方向ずれや位置ずれを解消することが望ましい。具体的に、制御システム３０は、位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、門型クレーン２０の基準線Ｌｎに対する方向ずれを第一姿勢方位角θ１として検出して、その方向ずれを小さくするように一対の走行装置２４ａ、２４ｂのそれぞれの速度を調節する。また、制御システム３０は、位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、門型クレーン２０の基準線Ｌｎに対する位置ずれを距離差Ｄ１として検出して、その位置ずれを小さくするように一対の走行装置２４ａ、２４ｂのそれぞれの速度を調節する。
　このように、構造体２３の歪みに加えて、走行中の門型クレーン２０の基準線Ｌｎに対する方向ずれや位置ずれを修正することで、目標位置Ｐｍに到着したときの誤差を低減することができる。これにより、目標位置Ｐｍへの位置決め誤差の修正に要する時間を短縮するには有利になる。
　構造体２３の歪みに加えて、方向ずれ及び位置ずれを解消するには、上記の数式（１）に記載のとおり、ＰＤ制御のパラメータとして角度差θ３、第一姿勢方位角θ１、距離差Ｄ１を用いるとよい。そこで、三つの受信機３１～３３を、平面視で構造体２３の成す長方形の四つの隅部のうちの三つの隅部に配置することが望ましい。このように受信機３１～３３を配置することで、受信機３１～３３を、走行中の門型クレーン２０の歪み、方向ずれ、及び位置ずれを検出可能な最小数にすることができる。
　また、上記の数式（１）において、第一姿勢方位角θ１の代わりに第二姿勢方位角θ２を用いてもよい。また、距離差Ｄ１は、受信機３１及び基準線Ｌｎの間の距離差（位置座標Ｐ１から基準線Ｌｎまでの垂線の距離）と受信機３２及び基準線Ｌｎの間の距離差（位置座標Ｐ２から基準線Ｌｎまでの垂線の距離）との平均値として求めることもできる。
　制御システム３０は、門型クレーン２０の走行状態に応じて、上記の数式（１）における増幅度Ｋｘを切り換える。具体的に、制御システム３０は、増幅度Ｋｘを、加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ３で姿勢重視増幅度Ｋ０に切り換え、定格期間Ｔ２で倣い重視増幅度Ｋ１に切り換える。それ故、制御システム３０は、加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ３で、距離差Ｄ１に比して角度差θ３及び第一姿勢方位角θ１を小さくすることができる。
　つまり、加速期間Ｔ１では、停止時に生じた構造体２３の歪みが解放されることに伴う方向ずれや走行開始直後から加速時に生じる荷重変化や傾きに起因する方向ずれを解消することができる。これにより、走行開始直後に方向ずれが大きくなった状態の門型クレーン２０の走行速度が速くなった場合に生じる基準線Ｌｎからの逸脱を抑制するには有利になる。
　また、減速期間Ｔ３では、減速時に生じる荷重変化や傾きに起因する方向ずれを解消することができる。これにより、門型クレーン２０が目標位置Ｐｍに到着したときの方向ずれを抑制するには有利になる。また、減速期間Ｔ３における方向ずれの解消に伴って、停止時に生じる構造体２３の歪みを抑制するには有利になり、走行開始直後の歪みによる方向ずれを解消することができる。
　特に、減速期間Ｔ３では、荷役時にトロリ２５の横行距離にその位置ずれ分を反映させることにより解消することが可能な基準線Ｌｎに対する門型クレーン２０のｙ方向の位置ずれよりも、走行制御でしか解消することができない基準線Ｌｎに対する門型クレーン２０の姿勢や向きによる方向ずれを重点的に解消する。これにより、走行制御による門型クレーン２０の方向ずれを修正に掛かる時間を短縮するには有利になる。
　なお、制御システム３０は、門型クレーン２０が停止時の距離差Ｄ１に基づいて、荷役制御におけるトロリ２５の横行距離を補正することが望ましい。トロリ２５の横行距離は、荷役作業指令Ｃ１のロウ番号に基づいて設定されるが、その横行距離から距離差Ｄ１を減算することで、吊具２１のｙ方向における高精度な位置合わせを行うことができる。
　制御システム３０は、上記の数式（１）を用いて算出した操作量ＭＶに制限を設けて、操作量ＭＶの変化幅を狭くすることで、走行制御による門型クレーン２０の旋回量を緩慢にすることができる。これにより、一対の走行装置２４ａ、２４ｂの速度差が過大になることで生じる構造体２３の歪みを抑制するには有利になる。また、大型構造物である門型クレーン２０の急旋回を抑制することで、門型クレーン２０の走行時の安全性を確保するには有利になる。この操作量ＭＶの制限としては、５％以上、且つ１５％以下が好ましい。
　このように、操作量ＭＶに制限を設けることで、制御システム３０は、ＰＩＤ制御やＰＩ制御などオーバーシュートやハンチングなどの要因になるＩ動作を用いることなく、ＰＤ制御でも高精度な走行制御を行うことができる。これにより、走行中の構造体２３の歪み、門型クレーン２０の方向ずれや位置ずれを解消可能な走行制御における設定パラメータを減少して、制御をシンプルにするには有利になる。
　制御システム３０は、増幅度Ｋｘを切り替えるときに各増幅度が徐々に変化する切替時間Ｔ４を設けることで、増幅度Ｋｘを姿勢重視増幅度Ｋ０と倣い重視増幅度Ｋ１との間でリニアに切り替えることができる。これにより、操作量ＭＶの急激な変化の抑制には有利になる。
　制御システム３０は、走行停止制御で、走行速度Ｖｘから作成した目標軌道Ｌ４と移動点Ｐｘと間の移動差Ｄ３に基づいて、基準指令値Ｖｚを補正する。それ故、構造体２３の歪み、方向ずれ、及び位置ずれを解消することで生じる移動差Ｄ３を小さくすることができる。これにより、時々刻々と変化する目標軌道Ｌ４と移動点Ｐｘとを近づけることで、停止時の目標位置Ｐｍに対する位置合わせには有利になる。
　受信機３１～３３を構造体２３の上方位置に設置する場合に、制御システム３０は、受信機３１～３３で特定した位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、基準線Ｌｎ及び目標位置Ｐｍを補正することが望ましい。この補正は、設定部３６又は制御部３７のどちらで行ってもよく、この実施形態では、設定部３６で行っている。
　図１０、図１１に例示するように、正面視あるいは側面視で、コンテナヤード１１に設けられた水勾配、並びに、トロリ２５の位置や荷重による車輪２７の沈み込みによる傾きにより、門型クレーン２０は傾く。この傾きにより、構造体２３の上方に設置された受信機３１～３３で特定した位置座標Ｐ１～Ｐ３と地面を基準にする場合の位置座標との間に誤差が生じる。
　そこで、制御システム３０は、設定部３６により、特定した位置座標Ｐ１～Ｐ３に基づいて、受信機３１～３３どうしの高度差ｈ１、ｈ２を算出し、算出した高度差ｈ１、ｈ２に基づいて、基準線Ｌｎ、目標位置Ｐｍを補正することが望ましい。
　制御部３７は、以下に示す数式（５）～（８）を用いて補正量Ｄ４、Ｄ５を算出する。以下の数式（５）～（８）で、Ｈ１は門型クレーン２０の全高を、Ｗ１は正面視における門型クレーン２０の全幅を、Ｂ１は側面視における門型クレーン２０の奥行きを、θ４は正面視における門型クレーン２０の傾きを、θ５は側面視における門型クレーン２０の傾きをそれぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　門型クレーン２０の傾きθ４、θ５は、水勾配と、偏荷重及び車輪２７の空気圧により生じた傾きとに基づいている。補正量Ｄ４、Ｄ５は、基準線Ｌｎ及び目標位置Ｐｍを門型クレーン２０が傾いた側にずらす量である。
　このように、高度差ｈ１、ｈ２に基づいて、基準線Ｌｎ及び目標位置Ｐｍを補正することで、水勾配、偏荷重、及び車輪２７の空気圧による門型クレーン２０の傾きによる位置ずれの誤差を低減することができる。これにより、誤差による位置合わせに掛かる時間を短縮するには有利になる。
　なお、上記の基準線Ｌｎ、目標位置Ｐｍの補正した結果を記憶させておき、次回の補正に利用するようにしてもよい。また、コンテナヤード１１に設けられた水勾配などの勾配が予め特定されている場合は、その勾配と、基準線Ｌｎ、目標位置Ｐｍを補正したときの傾きθ４、θ５とを比較して、門型クレーン２０の偏荷重や車輪２７の空気圧の低下などの自己診断に用いることもできる。
　制御システム３０は、制御装置３４に診断部を設け、その診断部により、角度差θ３、第一姿勢方位角θ１（第二姿勢方位角θ２）、距離差Ｄ１のいずれかに基づいて、受信機３１～３３や走行装置２４ａ、２４ｂを自己診断することが望ましい。
　診断方法としては、角度差θ３、第一姿勢方位角θ１（第二姿勢方位角θ２）、距離差Ｄ１のそれぞれを予め設定した閾値と比較し、それらがその閾値よりも大きくなるか否かによる診断が例示される。また、それらが閾値よりも大きくなる回数が多くなるか否か、所定の時間内で閾値よりも大きくなる頻度が高くなるか否かによる診断も例示される。
　このように、走行制御に加えて、制御システム３０で用いる装置や門型クレーン２０の走行に関する装置の自己診断を行うことで、その点検、整備、交換を促す警告を行うことが可能になる。これにより、実際に装置が故障する前に装置の点検、整備、交換を行わせて、走行中の故障による稼働率の低下の防止には有利になり、荷役効率を向上することができる。
　門型クレーン２０に運転者が搭乗せず、門型クレーン２０に対して遠隔操作や自動運転により荷役させるコンテナターミナル１０では、コンテナヤード１１が無人領域になり、門型クレーン２０を目視により点検することが難しい。そこで、コンテナターミナル１０が稼働中にリアルタイムで、制御システム３０による自己診断を逐次行うことで、異常を早期発見することができる。
　既述した実施形態は、三つの受信機３１～３３を用いた制御を例に説明したが、受信機は四つ以上設けてもよい。また、平面視で構造体２３の対角となる位置に配置した二つの受信機３１、３３のみを用いても、上記の制御を行うことが可能である。この場合に、制御装置３４は、二つの受信機３１、３３により特定した位置座標Ｐ１、Ｐ２と、構造体２３の形状寸法（門型クレーン２０の全幅Ｗ１、奥行きＢ１）とに基づいて、位置座標Ｐ３や移動点Ｐｘを算出することができる。従って、受信機は複数であればよい。但し、高精度に門型クレーン２０の走行制御及び走行停止制御を行うには、三つ以上の受信機を設けることが好ましい。
　既述した実施形態は、制御システム３０の制御対象として門型クレーン２０を例に説明したが、制御システム３０の制御対象を岸壁クレーン１４や、図示しない天井クレーンにしてもよい。
２０　門型クレーン
２１　吊具
２２　桁部
２３　構造体
２４ａ、２４ｂ　走行装置
３０　制御システム
３１～３３　受信機
３４　制御装置

Claims (6)

  1. 　昇降可能な吊具と、この吊具を吊り下げて支持して一方向に延在する桁部を有する構造体と、この桁部の延在方向に離間して配置されて前記構造体に取り付けられた一対の走行装置とを備えたクレーンの制御システムにおいて、
    　平面視で前記構造体に互いに離間配置された複数の受信機と、その受信機及び前記一対の走行装置に通信可能に接続された制御装置とを備え、その受信機が全球測位衛星システムを利用して位置座標を特定可能に構成され、
    　前記制御装置により、複数の前記受信機により特定した複数の位置座標に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、平面視における前記受信機どうしの相対位置の変化を小さくする制御を行う構成にしたことを特徴とするクレーンの制御システム。
  2. 　平面視で、前記受信機のうちの二つが前記延在方向に離間配置されると共に、前記受信機のうちの二つが前記延在方向に直交する方向に離間配置されて、
    　前記相対位置の変化が、平面視で、その直交する方向に離間した二つの前記受信機を結ぶ第一線分と、前記延在方向に離間した二つの前記受信機を結ぶ線分の第二法線との角度差である請求項１に記載のクレーンの制御システム。
  3. 　前記制御装置に、平面視で、前記延在方向に交差する方向に延在する基準線が予め設定されて、
    　前記制御装置により、前記受信機により特定した位置座標に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、前記第一線分の前記基準線に対する第一姿勢方位角、又は、前記第二法線の前記基準線に対する第二姿勢方位角のどちらか一方の方位角と、前記位置座標により特定した移動点及び前記基準線の間の距離差とを小さくする制御を行う請求項２に記載のクレーンの制御システム。
  4. 　前記制御装置により、前記クレーンの加速期間及び減速期間は、前記距離差に比して前記角度差及び前記方位角を小さくする制御を行う構成にした請求項３に記載のクレーンの制御システム。
  5. 　前記制御装置により、前記受信機により特定した位置座標に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、前記クレーンの走行速度に基づいて作成された目標軌道と前記移動点との移動差を小さくする制御を行う構成にした請求項３又は４に記載のクレーンの制御システム。
  6. 　吊具を吊り下げて支持して一方向に延在する桁部を有する構造体に取り付けられて、その桁部の延在方向に離間して配置された一対の走行装置を、それぞれ独立して駆動することによりクレーンを走行させるクレーンの制御方法において、
    　平面視で前記構造体に互いに離間配置された複数の受信機により、全球測位衛星システムを利用して複数の位置座標を特定し、
    　制御装置により、特定したそれらの位置座標に基づいて、平面視における前記受信機どうしの相対位置の変化を算出し、
    　算出したその相対位置の変化に基づいて、前記一対の走行装置のそれぞれの速度を調節して、その相対位置の変化を小さくすることを特徴とするクレーンの制御方法。
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