WO2021053897A1 - 運搬車両 - Google Patents

運搬車両 Download PDF

Info

Publication number
WO2021053897A1
WO2021053897A1 PCT/JP2020/022548 JP2020022548W WO2021053897A1 WO 2021053897 A1 WO2021053897 A1 WO 2021053897A1 JP 2020022548 W JP2020022548 W JP 2020022548W WO 2021053897 A1 WO2021053897 A1 WO 2021053897A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slip
target
speed
traveling
road surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/022548
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幹雄 板東
信一 魚津
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
Priority to CN202080063038.7A priority Critical patent/CN114423661B/zh
Priority to US17/641,721 priority patent/US11834041B2/en
Priority to EP20865324.6A priority patent/EP4033323A4/en
Publication of WO2021053897A1 publication Critical patent/WO2021053897A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14Adaptive cruise control
    • B60W30/143Speed control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0223Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/18172Preventing, or responsive to skidding of wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/107Longitudinal acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/12Trucks; Load vehicles
    • B60W2300/125Heavy duty trucks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/17Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10Longitudinal speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10Longitudinal speed
    • B60W2520/105Longitudinal acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/12Lateral speed
    • B60W2520/125Lateral acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/14Yaw
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/16Pitch
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/18Roll
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/26Wheel slip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/28Wheel speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2530/00Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
    • B60W2530/10Weight
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/18Steering angle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00Input parameters relating to data
    • B60W2556/45External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/10Longitudinal speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/10Longitudinal speed
    • B60W2720/106Longitudinal acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/28Wheel speed
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/027Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • G05D1/0278Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS

Definitions

  • the present invention relates to a transport vehicle having a vehicle body provided with wheels.
  • Patent Document 1 includes travel road information including at least information on the water content of a travel road on which a mining machine working in a mine travels, and position information which is information on the position of the travel road corresponding to the travel road information. Based on the above, an operation management system for a mining machine is disclosed, which generates speed limit information for changing a speed limit when the mining machine travels on a road corresponding to the road information.
  • the traveling road rank is set based on the water content of the traveling road and the speed limit is changed according to the traveling road rank. Therefore, for example, when stopping at a target stop position, there is a problem that the wheels may slip due to sudden deceleration and the vehicle may not be able to brake.
  • the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a transport vehicle capable of efficiently traveling while suppressing vehicle slip.
  • the transport vehicle according to the present invention is a transport vehicle provided with a vehicle body provided with wheels and a vehicle control device, and travels on a travel path.
  • the slip ratio of the wheel at a plurality of positions on the traveling path is calculated, and from each of the slip ratios, the road surface and the wheel at the boundary between the grip state and the slip state of the wheel with respect to the road surface at the plurality of positions.
  • the slip limit value which is the friction coefficient value between the two, is calculated and stored, the slip limit value is read out, and the maximum of the transport vehicle capable of maintaining the grip state of the wheels with respect to the road surface at the plurality of positions.
  • the target travel speed at the travel position between the own vehicle and the target position is defined as the target speed at the target position.
  • It is set according to at least one of the maximum acceleration and the maximum deceleration calculated from the slip limit value when the transport vehicle travels in the traveling position.
  • the grip state is a state in which the slip ratio of the wheel with respect to the road surface is equal to or less than a predetermined threshold value (generally about 0.2), and the slip state is a state in which the slip ratio is predetermined. It is a state larger than the threshold value of.
  • a predetermined threshold value generally about 0.2
  • the wheels In the gripped state, the wheels have a gripping force against the road surface, and for example, the vehicle can be braked.
  • the slip state the wheels do not have a gripping force on the road surface, and for example, braking of the vehicle is impossible.
  • a side view of a dump truck according to the first embodiment of the present invention The figure which shows the structure of the dump truck by 1st Embodiment of this invention.
  • the figure which shows the measurement information table The figure which shows the state which divided the traveling route into a plurality of measurement sections.
  • the figure which shows the measurement interval table The figure which shows an example of the slip limit value and the frequency in a certain measurement section.
  • the figure which shows the road surface information generation flow. The schematic diagram for demonstrating the method of determining the change of the road surface condition from the time change of a slip limit value.
  • the figure which shows the slip limit series. The figure which shows the maximum acceleration / deceleration calculation flow.
  • the figure which shows the structure of the speed control system provided with the dump truck which is an example of the transport vehicle by 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a side view of the dump truck 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the dump truck 100 shown in FIG. 1 is a so-called unmanned dump truck that does not require a driver, and is mainly used in mines.
  • the dump truck 100 includes a vehicle body 101, which is a sturdy frame extending in the front-rear direction, a loading platform (vessel) 102 provided above the vehicle body 101 for loading pyroclastic materials, and wheels 103 (front wheels 103a, rear wheels 103b). , Is equipped. Further, the wheel shaft 104 of the wheel 103 is attached to the vehicle body 101 via a suspension having a spring or the like.
  • the front wheels 103a can be steered to the left and right.
  • the vehicle body 101 is provided with an engine (not shown) that serves as a drive source for running the dump truck 100, and a brake (not shown) that applies a braking force to the dump truck 100.
  • the drive source is not limited to the engine.
  • a generator such as a motor generator may be attached to the output shaft of the engine, the generated power of the generator may be supplied to the traveling motor, and the wheels 103 may be rotated by the traveling motor. Further, electric power may be supplied from the storage battery to the traveling motor, and the traveling motor may rotate the wheels 103.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a dump truck 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the dump truck 100 includes a GNSS (Global Navigation Satellite System) antenna 201, a GNSS receiver 202, an inertial sensor 203, a wheel speed sensor 204, a steering angle sensor 205, and a load sensor.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • a suspension pressure sensor 207 a suspension pressure sensor 207
  • vehicle body attitude sensor 208 a vehicle control device 300 are provided.
  • the GNSS antenna 201 receives radio waves from positioning satellites such as GPS (Global Positioning System).
  • the GNSS receiver 202 calculates the position and speed of the dump truck 100 based on the information received by the GNSS antenna 201.
  • the inertial sensor 203 includes an acceleration sensor and an angular velocity sensor that measure the acceleration and the angular velocity of the vehicle body 101.
  • the inertial sensor 203 measures acceleration including gravitational acceleration, angular velocity, and the like in the vehicle body coordinate system b, which is a coordinate system fixed to the vehicle body 101.
  • the wheel speed sensor 204 measures the traveling speed of the wheel 103 with respect to the road surface from the rotation speed of the wheel 103.
  • the steering angle sensor 205 measures the steering direction and steering angle of the wheels 103 (here, the front wheels 103a).
  • the load sensor 206 measures the load amount of the dump truck 100.
  • the suspension pressure sensor 207 measures the pressure of the suspension connecting each wheel 103 and the vehicle body 101.
  • the vehicle body attitude sensor 208 has a horizontal plane stretched by the Xe axis and the Ye axis of the global coordinate system e, an inclination angle formed by the Xb axis and the Yb axis of the vehicle body coordinate system b, and the Xe axis of the global coordinate system e to the vehicle body coordinate system b.
  • the vehicle body posture represented by the rotation angle to the Xb axis is measured.
  • the Xe axis and the Ye axis are set on a plane (horizontal plane) perpendicular to the gravity direction with an arbitrary point on the earth as the origin, and the Ze axis is in the direction opposite to the gravity direction.
  • the vehicle body coordinate system b refers to a three-axis Cartesian coordinate system in which an Xb axis is set in the vehicle body front-rear direction, a Yb axis is set in the vehicle body left-right direction, and a Zb axis is set in the vehicle body upward direction, with an arbitrary point in the vehicle body as the origin.
  • the vehicle control device 300 includes an inertial speed vector calculation unit 301, a wheel speed vector calculation unit 303, a slip ratio calculation unit 305, a slip limit value calculation unit 307, a slip limit typical value determination unit 311, a slip limit typical value storage unit 313, and a mine. It has a map storage unit 315, a travel route generation unit 317, a road surface information storage unit 318, a front road surface condition prediction unit 319, a maximum acceleration / deceleration calculation unit 321, a target travel speed setting unit 323, a speed control unit 325, and a temporary storage unit 327.
  • the inertial velocity vector calculation unit 301 calculates the inertial velocity vector of the dump track 100 from the outputs of the GNSS receiver 202 and the inertial sensor 203.
  • the wheel speed vector calculation unit 303 calculates the wheel speed vector of the dump truck 100 from the outputs of the wheel speed sensor 204 and the steering angle sensor 205.
  • the slip ratio calculation unit 305 calculates the slip ratio from the inertial speed vector and the wheel speed vector.
  • the slip limit value calculation unit 307 calculates the slip limit value at each position from the slip ratio, acceleration / deceleration, vehicle weight, etc. of the dump truck 100.
  • the slip limit typical value determination unit 311 calculates a slip limit typical value from a plurality of slip limit values.
  • the slip limit typical value storage unit 313 stores the slip limit typical value.
  • Mine map data is stored in advance in the mine map storage unit 315.
  • the mine map data includes information on the location of the loading yard, the lumber yard and the transport path connecting them, and information on the slope and radius of curvature at each position of the transport path.
  • the travel route generation unit 317 generates travel route data on which the dump truck 100 travels from the mine map data.
  • the road surface information storage unit 318 stores the road surface information described later.
  • the front road surface condition prediction unit 319 predicts the road surface condition in front of the dump truck 100 from the road surface information and the traveling route data.
  • the maximum acceleration / deceleration calculation unit 321 calculates at least one of the maximum acceleration and the maximum deceleration at which the wheels 103 can maintain the grip state with respect to the road surface from the road surface condition (slip limit typical value) in front of the dump truck 100. In the present embodiment, the maximum acceleration / deceleration calculation unit 321 calculates both the maximum acceleration and the maximum deceleration. In the following description, at least one of the maximum acceleration and the maximum deceleration may be simply referred to as "maximum acceleration / deceleration".
  • the target traveling speed setting unit 323 When the target traveling speed setting unit 323 travels to the target position on the traveling route, the target traveling speed setting unit 323 is between the maximum acceleration / deceleration and the target speed at the target position from the own vehicle (dump truck 100) to the target position on the planned traveling route. Set each target running speed at one or more existing running positions.
  • the speed control unit 325 controls the traveling speed of the dump truck 100 so that the traveling speed of the dump truck 100 becomes the target traveling speed at each traveling position.
  • the temporary storage unit 327 stores various data.
  • the maximum acceleration / deceleration (here, both the maximum acceleration and the maximum deceleration) of the dump truck 100 capable of maintaining the grip state of the wheels 103 with respect to the road surface are calculated from the ease of slipping on the road surface.
  • the dump truck 100 suppresses the traveling uncontrollable slip (slip state).
  • the inertial speed vector calculated from the output values of the GNSS receiver 202 and the inertial sensor 203 at each position during traveling and the wheel speed vector calculated from the output values of the wheel speed sensor 204 and the steering angle sensor 205 Calculate the slip rate at each position.
  • the slip limit value at each position is calculated from the slip rate, acceleration / deceleration, vehicle weight, etc. at each position.
  • the slip limit value at each position refers to the friction coefficient value between the wheel 103 and the road surface at the boundary between the grip state and the slip state of the wheel 103 with respect to the road surface.
  • the slip limit value can be calculated using the slip ratio in the grip state. .. Since the dump truck 100 repeatedly passes through the traveling path, the slip limit value is updated every time the dump truck 100 passes the same position.
  • the road surface condition in front of the dump truck 100 is predicted from this slip limit value and the past slip limit value, and the maximum acceleration / deceleration that does not cause the dump truck 100 to slip (for example, a non-braking state) is calculated.
  • the dump truck 100 travels by setting a target traveling speed at each position so as not to exceed the maximum acceleration / deceleration.
  • a method of setting the target running speed at each position so as not to exceed the maximum acceleration / deceleration will be briefly described.
  • the dump truck 100 traveling at a predetermined speed limit is stopped at a target position (when the target speed at the target position is zero) will be described.
  • the distance (braking distance) from the deceleration start position to the stop position is 1/2 x (maximum deceleration x braking time ⁇ 2). Calculated.
  • the braking time (time from the start of deceleration to zero speed) is a value obtained by dividing the speed limit by the maximum deceleration. Since the calculated braking distance does not take slip into consideration, the actual braking distance becomes longer by the slip ratio (generally about 0.2) at the boundary between the grip state and the slip state. Therefore, deceleration may be started at a position (deceleration start position) in front of the target position by a braking distance in consideration of the slip ratio. Therefore, the speed limit may be set as the target traveling speed from the current position of the dump truck 100 to the deceleration start position. Further, at each position from the braking start position to the target position, a speed lowered by a constant ratio from the speed limit may be set as the target traveling speed.
  • step S301 the wheel speed vector is calculated.
  • the wheel speed vector can be calculated, for example, by the flow shown in FIG.
  • the wheel speed sensor 204 acquires the wheel speed (traveling speed of the wheel 103 with respect to the road surface) from the rotation speed of either the left or right of the driven wheel (front wheel 103a).
  • the steering angle sensor 205 acquires the steering angle, which is the inclination of the driven wheel (front wheel 103a) with respect to the vehicle body front-rear direction.
  • step S403 the wheel speed vector calculation unit 303 calculates the wheel speed vector from the wheel speed and the steering angle. Assuming that the wheel speed is v and the steering angle is ⁇ , the wheel speed vector is expressed by the following equation (1) in the vehicle body coordinate system b.
  • the wheel speed vector is calculated from either the left or right of the front wheel 103a, which is the trailing wheel. Since the driven wheel (front wheel 103a) applies less torque than the driving wheel (rear wheel 103b), the slip ratio can be detected with high accuracy.
  • the calculation of the wheel speed vector is not limited to the method of the present embodiment, and may be calculated using other wheels 103 or a plurality of wheels 103. In either case, the effect obtained is the same.
  • step S302 the inertial velocity vector is calculated.
  • the inertial velocity vector can be calculated from the velocity of the vehicle body 101 output from the GNSS receiver 202 and the acceleration of the vehicle body 101 output from the inertial sensor 203.
  • the speed of the vehicle body 101 output from the GNSS receiver 202 is output at a constant cycle as the speed direction in the global coordinate system e.
  • the output cycle of the GNSS receiver 202 is longer than the output cycle of the inertial sensor 203, and the output cycle of the inertial sensor 203 is the same as the output cycle of the vehicle control device 300.
  • FIG. 5 shows the calculation flow of the inertial velocity vector.
  • the inertial velocity vector calculation unit 301 acquires the velocity vector inertial velocity vector or the wheel velocity vector of the previous sample time stored in the temporary storage unit 327.
  • the inertial sensor 203 acquires the acceleration vector.
  • the inertial velocity vector calculation unit 301 determines whether or not it is the acquisition cycle of the GNSS velocity (the velocity output by the GNSS receiver 202). If it is the acquisition cycle of the GNSS speed, the process proceeds to step S504.
  • Inertial velocity vector calculation unit 301 converts the GNSS velocity vector in the vehicle body coordinate system b, and sets the inertial velocity vector v i, the process proceeds to step S509.
  • the GNSS velocity vector is V
  • the coordinate conversion matrix from the vehicle body coordinate system b to the global coordinate system e is Ceb
  • the roll angle obtained from the vehicle body attitude sensor 208 is ⁇
  • the pitch angle is ⁇
  • the yaw angle is ⁇ .
  • the inertial velocity vector v i is the following equation (2)
  • the coordinate transformation matrix C eb is represented by the following formula (3).
  • the inertial velocity vector calculation unit 301 calculates the inertial velocity vector of the current time by integrating the acceleration vector output by the inertial sensor 203 with the velocity vector of the previous sample time.
  • the error of the velocity vector calculated by integrating the acceleration vectors increases as the integration time (number of integrations) increases. Therefore, in order to prevent the error from becoming too large, the acceleration vector is integrated with the velocity vector at the previous sample time only when the unacquired time of the GNSS velocity (acceleration vector integration time) is less than the threshold value. Calculate the inertial velocity vector of the current time.
  • step S505 the process proceeds from step S503 to step S505, and the inertial speed vector calculation unit 301 determines the GNSS speed from the difference between the time when the GNSS speed was last acquired and the current time. Calculate the unacquired time of.
  • step S506 the inertial velocity vector calculation unit 301 determines whether or not the unacquired time is less than the threshold value. If the unacquired time is equal to or longer than the threshold value, the process proceeds to step S507, and the inertial speed calculation flag is set to “0 (cannot be calculated)”.
  • step S508 the inertial velocity vector at the current time is calculated by integrating the acceleration vector acquired in step S502 with the velocity vector at the previous sample time. Assuming that the acceleration vector is ⁇ and the unit time is dt, the velocity at the current time is calculated by the following equation (4).
  • step S509 the inertial velocity calculation flag is set to "1 (calcifiable)", and the inertial velocity vector calculation process is completed.
  • step S303 it is determined whether the inertial velocity calculation flag is "1 (calcifiable)". If the inertial velocity calculation flag is not “1 (calcifiable)”, the process proceeds to step S305. In this case, the inertial speed calculation flag is "0 (cannot be calculated)", and the accuracy of the inertial speed vector is poor. Therefore, the wheel speed vector is set as the speed vector at the current time.
  • step S304 the process proceeds to step S304, and the slip ratio of the wheel 103 with respect to the road surface is calculated.
  • the slip ratio can be calculated by the flow shown in FIG. 6A.
  • step S601 the slip ratio calculation unit 305 acquires the wheel speed vector calculated in step S301 and the inertial speed vector calculated in step S302.
  • step S602 the slip ratio calculation unit 305 calculates the slip ratio from the wheel speed vector and the inertial speed vector.
  • the slip ratio ⁇ is calculated by the following equation (5).
  • step S306 the slip limit value calculation unit 307 calculates the slip limit value.
  • the slip limit value is a friction coefficient value between the road surface and the wheel 103 at the boundary where the wheel switches from the grip state to the slip state in the vehicle traveling on the wheel. If the friction coefficient value between the road surface and the wheels 103 exceeds the slip limit value, it becomes difficult to control the running of the vehicle.
  • This slip limit value can be easily calculated when the friction coefficient value between the road surface and the wheel 103 is known, but in general, the weight of the vehicle and the road surface condition (gradient, including). Since it changes depending on the amount of water, soil quality, etc.) and the acceleration / deceleration of the vehicle, the slip limit value also changes. Therefore, in the present embodiment, if the road surface condition (gradient, water content, soil quality, etc.) is constant, the slip ratio and the friction coefficient value are approximately proportional to each other in the grip state, and the slip limit value is as follows. Is calculated.
  • step S611 the load applied to the road surface by each wheel 103 is calculated. Specifically, the weight applied to each wheel 103 is calculated by acquiring the load amount from the load sensor 206, adding the preset vehicle weight to the acquired weight, and dividing by the number of wheels 103. The weight applied to each wheel 103 may be calculated from the measurement result of the suspension pressure sensor 207.
  • step S612 the position information output from the GNSS receiver 202 is acquired.
  • step S613 the slip limit value is calculated.
  • the weight calculated in step S611 be M
  • the gravitational acceleration be g
  • the vehicle speed be v
  • the acceleration / deceleration of the vehicle be ⁇
  • the air viscosity coefficient be b
  • the rolling resistance coefficient be c.
  • be the slip ratio at the boundary between the grip state and the slip state. This slip ratio ⁇ is generally about 0.2.
  • the slip limit value ⁇ lim is calculated by using the following equation (7) after calculating the estimated friction coefficient ⁇ using the equation (6) which is the following equation of motion.
  • the calculated slip limit value ⁇ lim is stored in the temporary storage unit 327.
  • the slip limit typical value determination unit (hereinafter, also referred to as the typical value determination unit) 311 determines the typical value of the slip limit value.
  • the slip limit value calculated in step S306 is an instantaneous value at each measured measurement position. However, since the slip limit value is calculated using measured values such as vehicle weight, vehicle acceleration / deceleration, and speed, an error occurs. It is also possible to use this slip limit value as it is to calculate the maximum acceleration / deceleration (upper limit of acceleration and upper limit of deceleration) and set the target running speed, but in this case, each measurement. The target running speed at the position is in a state including an error. Therefore, since the target traveling speed changes for each measurement position, it is necessary to frequently change the speed of the vehicle.
  • the traveling path of the vehicle is divided into a plurality of measurement sections, and it is assumed that the friction coefficient value between the road surface and the wheel 103 is constant in each measurement section, and the slip limit of each measurement section is assumed.
  • a typical value (hereinafter, also referred to as a typical value) is determined. Then, the determined typical value is used as the slip limit value in each measurement section.
  • FIG. 7 shows a flow for determining a typical slip limit value.
  • the measurement information of the dump truck 100 is acquired. This measurement information includes the measurement position, acceleration / deceleration, vehicle weight, and slip limit value.
  • the acquired measurement information is stored in the temporary storage unit 327 as the measurement information table shown in FIG.
  • the measurement section information is stored in the temporary storage unit 327.
  • the measurement section is a section in which the traveling route of the dump truck 100 is divided into a plurality of sections, and is divided in a range in which the slip limit value can be regarded as substantially constant.
  • FIG. 9 shows an example of a transport route (travel route) from the loading site to the lumber yard, and the travel route is divided into a plurality of sections.
  • the method for determining the length of each measurement section is not particularly limited.
  • the length of each measurement section may be determined by multiplying the speed limit of the corresponding section preset in the mine map data by a predetermined time.
  • the measurement section may be divided at that point. Further, in FIG. 9, although the entire traveling path is divided, only the area where acceleration / deceleration is required (for example, the area around the corner, the area around the loading yard and the area around the lumber yard) may be divided.
  • the measurement section information includes the slip limit value, acceleration, vehicle weight, and time corresponding to the measurement section (ID), and is stored in the temporary storage unit 327 as the measurement section information table shown in FIG.
  • the road surface state flag is acquired from the slip limit typical value storage unit (hereinafter, also referred to as the typical value storage unit) 313.
  • the typical value storage unit 313 stores a measurement section table including a start point position, an end point position, a gradient, a radius of curvature, a typical slip limit value, and a road surface state flag corresponding to each measurement section (ID).
  • the road surface condition flag is defined as "normal (1)” when the past road surface condition (typical value of slip limit in this case) is maintained, and "change (0)" when the road surface condition is changed. Is.
  • step S704 it is determined whether or not the past road surface condition is maintained. Specifically, it is determined whether or not the number of road surface condition flags set to "normal (1)" is equal to or greater than the threshold value.
  • the process proceeds to step S707, and the slip limit typical value stored in the typical value storage unit 313 is reset to return to the initial value.
  • the initial value of the typical slip limit value is a predetermined friction coefficient value that is small enough not to become uncontrollable when the dump truck 100 is decelerated at the minimum speed.
  • the friction coefficient value between the road surface and the wheel 103 which is easily slipped by sprinkling water on sand, may be used.
  • step S705 the slip limit value is acquired from the temporary storage unit 327.
  • a typical slip limit value is determined (updated) using a plurality of slip limit values in each measurement section.
  • Various methods can be considered as a method for determining the typical slip limit value. For example, as shown in FIG. 12, a histogram of the slip limit value in a certain measurement section acquired in step S705 may be created, and the peak may be used as a typical slip limit value. As described above, the slip limit value, which is the friction coefficient value, varies due to measurement error and the like. Therefore, as shown in FIG. 12, a multimodal histogram may be obtained, but the simplest method is to set the median value of the most frequent bins as the typical slip limit value. Further, the frequency may be fitted to a normal distribution as shown by the solid line in FIG. 12, and the friction coefficient value at the peak may be calculated and used as a typical slip limit value. Further, the average of the slip limit values may be calculated and used as a typical slip limit value.
  • step S308 road surface information for each measurement section is generated.
  • the road surface information is a table in which a typical slip limit value and a road surface condition flag in each measurement section are set.
  • the road surface information includes a predetermined number (here, k steps) of typical slip limit values for each measurement section.
  • a road surface condition flag is set from a plurality of typical slip limit values.
  • Road surface information can be generated by, for example, the flow shown in FIG.
  • step S1401 one target measurement section is selected.
  • step S1402 the average of the slip limit values (hereinafter, also referred to as the average slip limit value) in the measurement section selected in step S1401 is calculated.
  • the average slip limit value is ⁇ ave
  • the latest typical slip limit value in all measurement sections is ⁇ lim i (0)
  • the number of measurement sections is m
  • the average slip limit value ⁇ ave is calculated by the following equation (8). Will be done. However, the number of observations m is reset to 0 when the road surface condition flag is changed.
  • step S1403 the change in the road surface condition is determined from the time change of the slip limit value of the target measurement section (change due to the update of the slip limit value).
  • Various methods can be considered for determining the change in the road surface condition, but here, the simplest determination method is shown.
  • FIG. 15 shows a schematic diagram for determining a change in the road surface condition from a time change of the slip limit value.
  • the difference between the average slip limit typical value for the past N unit time (however, N ⁇ k) (hereinafter, also referred to as the average slip limit typical value) and the average slip limit value calculated in step S1402 is expressed by the following equation. Calculated according to (9).
  • the method for determining the change in the road surface condition is not limited to the method using the above equations (9) and (10), and various other methods can be used.
  • step S1404 the road surface condition flag is updated from the determination result of step S1403.
  • step S1405 it is determined whether or not the road surface condition flag has been updated for all the measurement sections. If the road surface condition flags have not been updated for all the measurement sections, the process returns to step S1401, the next measurement section is selected, and steps S1402 to S1405 are repeated. When the road surface condition flag is updated for all the measurement sections, the process proceeds to step S1406, and the road surface information is recorded in the road surface information storage unit 318.
  • the inertial velocity vector is set in the velocity vector at the current time in step S309.
  • step S310 the road surface condition (here, the typical slip limit value) in front of the dump truck 100 is predicted. Since the road surface condition in front of the dump truck 100 (planned travel route) may have changed, the road surface condition flag described above is used for prediction.
  • FIG. 16 shows a predicted flow of the road surface condition in front of the dump truck 100.
  • the current position of the dump truck 100 is acquired from the output of the GNSS receiver 202.
  • the planned travel route is acquired from the current position to the target position.
  • the travel route generation unit 317 generates a travel schedule route from the current position to the target position using the mine map data in which all the travel route data in the mine is stored.
  • the target position is a point separated from the current position by a distance that allows the dump truck 100 to stop without being in a non-braking state (slip state) when decelerating at the minimum reduction speed.
  • the target position examples include a loading site, a lumber yard, or a change point (turning angle, etc.) of the speed limit set on the mine map. Further, the target position is set so that there is no change point of the speed limit between the current position and the target position. The target position may be set so that there is a change point of the speed limit between the current position and the target position.
  • step S1603 the measurement section included in the planned travel route is set as the target measurement section among all the measurement sections, and the measurement sections are sorted in order from the current position.
  • step S1604 the target measurement section is selected from all the target measurement sections in the order of distance from the current position.
  • step S1605 the slip limit typical value, the road surface state flag, and the average slip limit value, which are the road surface information of the target measurement section selected in step S1604, are acquired (read) from the road surface information storage unit 318.
  • step S1606 it is determined whether or not the road surface condition flag of the target measurement section selected in step S1604 is "normal (1)".
  • the process proceeds to step S1607, and the average slip limit value is set for the target measurement section in the slip limit series shown in FIG.
  • the slip limit series is a table in which the target measurement section from the current position to the target position and the slip limit value set in each target measurement section are associated with each other.
  • the road surface condition flag is "change (0)
  • the process proceeds to step S1608, and a typical slip limit value is set for the target measurement section in the slip limit series. That is, when the road surface condition flag is "change (0)", the initial value of the slip limit typical value set in step S707 described above is set for the target measurement section.
  • step S1609 it is determined whether or not the processing from step S1604 to step S1608 is completed for all the target measurement sections. If the processing is not completed for all the target measurement sections, the process returns to step S1604, and the processing from step S1604 to step S1608 is repeated. When the processing is completed for all the target measurement sections, the process proceeds to step S1610, and the slip limit series is output to the maximum acceleration / deceleration calculation unit 321.
  • step S311 the maximum acceleration / deceleration of the dump truck 100 is calculated from the slip limit series.
  • the maximum acceleration / deceleration is an upper limit value of acceleration and an upper limit value of deceleration that can maintain the grip state of the dump truck 100.
  • FIG. 18 shows the calculation flow of the maximum acceleration / deceleration of the dump truck 100.
  • step S1801 the slip limit series generated in step S310 is acquired.
  • step S1802 one target measurement section in the slip limit series is selected.
  • step S1803 the turning radius (radius of curvature) and the gradient in the selected target measurement section are acquired from the mine map.
  • step S1804 the maximum acceleration / deceleration of the dump truck 100 in the selected target measurement section is calculated.
  • the maximum acceleration / deceleration is ⁇ max
  • the slip limit value in each target measurement section is ⁇ lim '
  • the gradient and turning radius acquired in step S1803 are ⁇ and r, respectively
  • the gravitational acceleration is g
  • the speed limit of the planned travel route (mine map data).
  • the upper limit of the vehicle speed preset in is v max
  • the maximum acceleration / deceleration speed ⁇ max is calculated by the following equation (11).
  • the weight calculated in step S303 may be M, the air viscosity coefficient may be b, and the rolling resistance coefficient may be c, and the maximum acceleration / deceleration rate ⁇ max may be calculated using the following equation (11)'. In this case, the maximum acceleration / deceleration rate ⁇ max can be calculated more accurately.
  • the calculated maximum acceleration / deceleration ⁇ max is set for the target measurement section in the maximum acceleration / deceleration series shown in FIG.
  • the maximum acceleration / deceleration series is a table that associates the target measurement section from the current position to the target position with the maximum acceleration / deceleration set in each target measurement section.
  • step S1805 it is determined whether or not the maximum acceleration / deceleration has been calculated for all the target measurement sections. If the maximum acceleration / deceleration has not been calculated for all the target measurement sections, the process returns to step S1802, and the processes from step S1802 to step S1804 are repeated. When the maximum acceleration / deceleration is calculated for all the target measurement sections, the calculation process of the maximum acceleration / deceleration is terminated.
  • the target running speed of the dump truck 100 at each position is set from the maximum acceleration / deceleration series.
  • the target traveling speed is the maximum traveling speed for the dump truck 100 to reach the target position at a predetermined target speed while maintaining the grip state. For example, when stopping at a lumber yard (target position), the target traveling speed is set low at a position close to the lumber yard and high at a position far from the lumber yard. The dump truck 100 decelerates as it approaches the lumber yard. At this time, the target traveling speed is set so that the dump truck 100 can stop at the lumber yard while maintaining the grip state and the traveling speed is as fast as possible. Set.
  • FIG. 20 shows the setting flow of the target running speed of the dump truck 100.
  • step S2001 the maximum acceleration / deceleration series set in step S311 is acquired.
  • step S2002 the target measurement section is selected in the order of distance from the current position of the dump truck 100.
  • step S2003 the speed limit set in the mine map is acquired for the selected target measurement section.
  • step S2004 when the target running speed at the start point (position close to the dump truck 100) of the target measurement section selected last time is calculated, whether or not the target running speed is equal to or higher than the speed limit acquired in step S2003 is determined. to decide. However, since the target running speed does not exceed the speed limit, it is determined whether or not the target running speed is equal to the speed limit.
  • the process proceeds to step S2005. Then, in step S2005, the target traveling speed is set as the speed limit for the target measurement section in the target traveling speed series shown in FIG.
  • the target running speed series is a table in which the target measurement section from the current position to the target position and the target running speed set in each target measurement section are associated with each other.
  • the process proceeds to step S2006. Then, from the target traveling speed at the end point of the target measurement section (the start point of the target measurement section selected last time) and the maximum acceleration / deceleration of the target measurement section, the target measurement is performed while the dump truck 100 maintains the braking possible state (grip state).
  • the target running speed at the start point of the target measurement section is calculated and set in the target running speed series so that the end point of the section can be reached at the target running speed.
  • the target traveling speed at each position may be set.
  • step S2007 it is determined whether or not the target running speed has been set for all the target measurement sections.
  • the process returns to step S2002 and the processes from step S2002 to step S2006 are repeated.
  • the target running speed setting process is terminated.
  • step S313 the speed of the dump truck 100 is controlled by the speed control unit 325. At this time, the rotation speed control and the brake control of the wheel 103 are performed with the target traveling speed of the target traveling speed series generated in step S312 as the target value.
  • the vehicle control device 300 calculates and stores the slip limit values at a plurality of positions on the traveling path, reads out the slip limit values, and the wheel 103 is in a grip state with respect to the road surface.
  • Calculate the maximum acceleration / deceleration (here, both maximum acceleration and deceleration) that can maintain the speed, and when traveling to the target position on the travel route, determine the target travel speed at the travel position between the own vehicle and the target position.
  • the target speed at the target position and the maximum acceleration / deceleration calculated from the slip limit value when the dump truck 100 travels in the traveling position are set.
  • the target traveling speed at each traveling position up to the target position on the planned traveling route is set so that the dump truck 100 accelerates at the maximum acceleration and decelerates at the maximum deceleration. Therefore, the dump truck 100 reaches the target position at a predetermined target speed in the shortest time while maintaining a state (grip state) that does not exceed the maximum acceleration and the maximum deceleration. As a result, the dump truck 100 can travel efficiently while suppressing the loss of control due to slippage. As a result, the dump truck 100 can realize traveling that is both safe and efficient.
  • the vehicle control device 300 calculates the slip ratio of the wheel 103 at a plurality of positions, and calculates the slip limit value at the plurality of positions from the slip ratio. Thereby, the maximum acceleration / deceleration at which the wheel 103 can maintain the grip state with respect to the road surface can be easily calculated.
  • the vehicle control device 300 detects the change in the slipperiness of the road surface from the time change of the slip limit value, and changes the maximum acceleration / deceleration according to the change in the slipperiness of the road surface. For example, when the road surface becomes slippery due to rainfall, the maximum acceleration / deceleration speed is changed to a low value, and when the road surface becomes difficult to slip due to temperature rise or dryness, the maximum acceleration / deceleration speed is changed to a high value. As a result, the maximum acceleration / deceleration speed and the target running speed can be appropriately changed with the passage of time, so that safer and more efficient running can be realized.
  • the slip ratio is calculated using the front wheel 103a, which is the driven wheel.
  • the driven wheels (front wheels 103a) apply less torque than the drive wheels (rear wheels 103b), and slips are less likely to occur on slippery road surfaces such as off-road vehicles than the drive wheels (rear wheels 103b).
  • the slip ratio can be calculated with high accuracy.
  • the vehicle control device 300 divides the traveling route into a plurality of sections, and in each section, one maximum acceleration / deceleration (one maximum acceleration and one maximum deceleration) from a plurality of slip limit values. Is calculated.
  • the measurement sections are divided within a range in which the slip limit value can be regarded as almost constant, one representative slip limit typical value is calculated from a plurality of slip limit values in each measurement section, and for each measurement section. Set one maximum acceleration / deceleration. As a result, the maximum acceleration / deceleration can be easily calculated as compared with the case where the maximum acceleration / deceleration is calculated one by one for each slip limit value.
  • the slip limit value is calculated using measured values such as vehicle weight, vehicle acceleration / deceleration, and speed, an error occurs.
  • the target traveling speed changes for each measurement position, it is necessary to frequently change the speed of the vehicle.
  • the maximum acceleration / deceleration speed is calculated and the target traveling speed is set by using a typical slip limit typical value from a plurality of slip limit values in each measurement section, the speed of the vehicle is frequently changed. There is no need to let it.
  • the vehicle control device 300 when the vehicle control device 300 sets the target traveling speeds at a plurality of traveling positions between the own vehicle and the target position, the vehicle control device 300 targets the targets in order from the traveling position farther from the current position (closer to the target position).
  • Set the running speed As a result, the target running speed is set in order from the side closest to the target position, so that the target running speed at each running position can be easily set so as to reach the target position in the shortest time while maintaining the grip state. it can.
  • the speed control system 900 including the dump truck 100 which is an example of the transport vehicle according to the second embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. 22 to 25.
  • the road surface condition is detected by a plurality of dump trucks 100, and the slip limit value calculated by each dump truck 100 is transmitted to the control system 500 for control.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a speed control system 900 provided with a dump truck 100, which is an example of a transport vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • the speed control system 900 includes a plurality of dump trucks 100 and a control system 500 capable of communicating between each dump truck 100.
  • the control system 500 determines the slip limit typical value instead of the slip limit typical value determination unit 311, the slip limit typical value storage unit 313, and the temporary storage unit 327 of the dump truck 100.
  • a unit 501, a slip limit typical value storage unit 502, and a temporary storage unit 503 are provided.
  • the slip limit typical value determination unit 501, the slip limit typical value storage unit 502, and the temporary storage unit 503 have the same functions as the slip limit typical value determination unit 311, the slip limit typical value storage unit 313, and the temporary storage unit 327, respectively. Has.
  • the dump truck 100 has a communication device 210, and the control system 500 has a communication device 510 capable of communicating with the communication device 210. It is assumed that the plurality of dump trucks 100 have the same configuration, and in FIG. 22, the configuration of the second and subsequent dump trucks 100 is omitted.
  • step S301 to step S306 Since the processes from step S301 to step S306 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted. Data such as slip limit value, acceleration / deceleration, vehicle weight, and current position are stored in, for example, the road surface information storage unit 318, but a temporary storage unit for storing these data may be separately provided.
  • step S306 the process proceeds to step S2101.
  • step S2101 the measurement information is transmitted to the control system 500.
  • the measurement information includes the position of the dump truck 100, acceleration / deceleration, vehicle weight, slip limit value, and the like.
  • the road surface information is received from the control system 500 in step S2102.
  • step S2103 the received road surface information is stored in the road surface information storage unit 318. Since the processing from the next step S309 to step S313 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • control system 500 executes the processes of steps S307 and S308 that were executed by the dump truck 100 in the first embodiment.
  • FIG. 24 shows a processing flow executed by the control system 500.
  • step S2401 measurement information is acquired from each dump truck 100 at a preset cycle.
  • the acquired measurement information is stored in the temporary storage unit 503 for each dump truck 100 as a measurement information table (see FIG. 8).
  • step S2402 the measurement section information shown in FIG. 25 is stored in the temporary storage unit 503.
  • the measurement section information is obtained by collecting all the information stored in step S702 of the first embodiment for each dump truck 100.
  • the road surface state flag is acquired from the slip limit typical value storage unit (hereinafter, also referred to as the typical value storage unit) 502. Similar to the typical value storage unit 313 of the first embodiment, the typical value storage unit 502 has a start point position, an end point position, a gradient, a turning radius, a slip limit typical value, and a road surface state flag corresponding to each measurement section (ID).
  • the measurement interval table including is stored.
  • step S2404 the precipitation / watering information is acquired.
  • the control system 500 is configured to be able to acquire watering information as to whether or not water has been sprinkled on the road surface by a watering vehicle or the like, and precipitation information regarding the amount and position of precipitation.
  • step S2405 the road surface condition flag is set to "change (0)" for the route where the sprinkler has sprinkled water and the route where there has been rainfall of a predetermined amount or more.
  • the processes from steps S704 to S707 are the same as those in the first embodiment.
  • step S2406 road surface information in each measurement section is generated and transmitted to each dump truck 100.
  • the vehicle control device 300 calculates the maximum acceleration / deceleration from the slip limit values at the plurality of positions obtained by the plurality of dump trucks 100. In this way, by detecting the slip limit values at a plurality of positions using the plurality of dump trucks 100, it is possible to efficiently generate the road surface information of the traveling route in a short time.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modified forms.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • the dump truck 100 has been described as an example as a transport vehicle, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to, for example, a wheel loader or the like.
  • an unmanned dump truck has been described as an example of a transport vehicle, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a transport vehicle that requires a driver.
  • each dump truck 100 calculates the slip ratio and the slip limit value, the maximum acceleration / deceleration, and the like is shown, but the present invention is not limited to this.
  • data necessary for calculating the slip ratio, slip limit value, maximum acceleration / deceleration, etc. is transmitted from each dump truck 100 to the control system 500, and the slip ratio, slip limit value, maximum acceleration / deceleration, etc. for all dump trucks 100 are transmitted. May be calculated by the control system 500.
  • the present invention is not limited to this.
  • only a part of the dump trucks 100 may be configured to calculate the slip ratio and the slip limit value.
  • the speed of the remaining dump truck 100 may be controlled based on the road surface information or the like from the control system 500. In this case, it is not necessary to provide all the dump trucks 100 with sensors or the like for calculating the slip ratio and the slip limit value.
  • the slip limit value may be calculated using the average of the slip rates, the average of the acceleration / deceleration, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

車両のスリップを抑制しながら、効率的に走行することが可能な運搬車両を提供する。車輪103が設けられた車体101と、車両制御装置300とを備え、走行経路上を走行するダンプトラック100であって、車両制御装置300は、走行経路上の複数の位置におけるスリップ限界値を算出して記憶し、スリップ限界値を読み出して、車輪103が路面に対してグリップ状態を維持できるダンプトラック100の最大加速度および最大減速度の少なくとも一方を算出し、目標位置における目標速度と、最大加速度および最大減速度の少なくとも一方に応じて、ダンプトラック100から目標位置までの間の走行位置における目標走行速度を設定する。

Description

運搬車両
 本発明は、車輪が設けられた車体を備えた運搬車両に関する。
 従来、ダンプトラックのような車輪を用いて走行する運搬車両において、車輪のスリップは、安全面および経済面の観点から課題となっている。特に無人ダンプトラック(運搬車両)を運用する場合、車輪が路面に対してスリップして車両を制動できなくなるのを回避する必要があるため、加減速度を低くして車速を緩やかに変化させる。このため、制動距離や加速距離を長く確保する必要があるので、ダンプトラックの走行効率が低下する。
 例えば、特許文献1には、鉱山で作業する鉱山機械が走行する走行路の水分量に関する情報を少なくとも含む走行路情報と、走行路情報に対応する走行路の位置に関する情報である位置情報と、に基づいて、鉱山機械が走行路情報に対応する走行路を走行する際の速度制限を変更する速度制限情報を生成する、鉱山機械の運行管理システムが開示されている。
特開2013-196051号公報
 しかしながら、上記特許文献1では、走行路の水分量等に基づいて走行路ランクを設定し、走行路ランクに応じて速度制限を変更する。このため、例えば、目標の停止位置で停止する際に、急な減速によって車輪がスリップし、車両を制動できなくなる場合がある、という問題点がある。
 本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、車両のスリップを抑制しながら、効率的に走行することが可能な運搬車両を提供することを課題とする。
 上記課題を解決するために、本発明に係る運搬車両は、車輪が設けられた車体と、車両制御装置とを備え、走行経路上を走行する運搬車両であって、前記車両制御装置は、前記走行経路上の複数の位置における前記車輪のスリップ率を算出し、前記各スリップ率から、前記複数の位置における、前記車輪の路面に対するグリップ状態とスリップ状態との境界での前記路面と前記車輪との間の摩擦係数値であるスリップ限界値を算出して記憶し、前記スリップ限界値を読み出して、前記複数の位置における、前記車輪が路面に対して前記グリップ状態を維持できる前記運搬車両の最大加速度および最大減速度の少なくとも一方を算出し、前記走行経路上の目標位置まで走行する際に、自車両から前記目標位置までの間の走行位置における目標走行速度を、前記目標位置における目標速度と、前記運搬車両が前記走行位置を走行した際の前記スリップ限界値から算出される前記最大加速度および前記最大減速度の少なくとも一方とに応じて設定する。
 なお、本明細書および請求の範囲において、グリップ状態とは、路面に対する車輪のスリップ率が所定の閾値(一般的に約0.2)以下の状態であり、スリップ状態とは、スリップ率が所定の閾値よりも大きい状態である。グリップ状態では車輪が路面に対してグリップ力を有しており、例えば車両の制動が可能である。一方、スリップ状態では車輪が路面に対してグリップ力を有さず、例えば車両の制動が不能である。
 本発明によれば、車両のスリップを抑制しながら、効率的に走行することが可能な運搬車両を提供することができる。
本発明の第1実施形態によるダンプトラックの側面図。 本発明の第1実施形態によるダンプトラックの構成を示す図。 本発明の第1実施形態によるダンプトラックの処理フローを示す図。 車輪速度ベクトル算出フローを示す図。 慣性速度ベクトル算出フローを示す図。 スリップ率算出フローを示す図。 スリップ限界値算出フローを示す図。 スリップ限界典型値決定フローを示す図。 計測情報テーブルを示す図。 走行経路を複数の計測区間に区分けした状態を示す図。 計測区間情報テーブルを示す図。 計測区間テーブルを示す図。 ある計測区間におけるスリップ限界値とその頻度の一例を示す図。 路面情報テーブルを示す図。 路面情報生成フローを示す図。 スリップ限界値の時間変化から路面状態の変化を判定する方法を説明するための模式図。 ダンプトラックの前方の路面状態の予測フローを示す図。 スリップ限界系列を示す図。 最大加減速度算出フローを示す図。 最大加減速度系列を示す図。 目標走行速度設定フローを示す図。 目標走行速度系列を示す図。 本発明の第2実施形態による運搬車両の一例であるダンプトラックを備えた速度制御システムの構成を示す図。 本発明の第2実施形態のダンプトラックの処理フローを示す図。 本発明の第2実施形態の管制システムの処理フローを示す図。 本発明の第2実施形態の計測区間情報テーブルを示す図。
 以下、本発明の実施形態による運搬車両について説明する。
(第1実施形態)
 図1~図21を参照して、本発明の第1実施形態による運搬車両の一例であるダンプトラック100(以下、単に車両ともいう)について説明する。図1は、本発明の第1実施形態によるダンプトラック100の側面図である。
 図1に示すダンプトラック100は、運転手を必要としない所謂無人ダンプトラックであり、主に鉱山で用いられる。ダンプトラック100は、前後方向に延びる頑丈なフレームである車体101と、車体101の上部に設けられ、砕石物等を積載する荷台(ベッセル)102と、車輪103(前輪103a、後輪103b)と、を備えている。また、車体101には、車輪103の車輪軸104がばね等を有するサスペンションを介して取り付けられている。なお、前輪103aは左右に操舵可能である。
 車体101には、ダンプトラック100を走行させるための駆動源となるエンジン(図示せず)と、ダンプトラック100に制動力を付与するブレーキ(図示せず)とが設けられている。なお、駆動源は、エンジンのみに限定されるものではない。例えば、エンジンの出力軸にモータジェネレータ等の発電機を取り付けるとともに、発電機の発電電力を走行モータに供給し、走行モータにより車輪103を回転させてもよい。また、蓄電池から電力を走行モータに供給し、走行モータにより車輪103を回転させてもよい。
 図2は、本発明の第1実施形態によるダンプトラック100の構成を示す図である。図2に示すように、ダンプトラック100には、GNSS(全地球航法衛星システム:Global Navigation Satellite System)アンテナ201、GNSS受信機202、慣性センサ203、車輪速度センサ204、操舵角センサ205、荷重センサ206、サスペンション圧力センサ207、車体姿勢センサ208および車両制御装置300が設けられている。
 GNSSアンテナ201は、GPS(全地球測位システム:Global Positioning System)などの測位衛星からの電波を受信する。GNSS受信機202は、GNSSアンテナ201で受信した情報を元にダンプトラック100の位置や速度を算出する。慣性センサ203は、車体101の加速度や角速度を計測する加速度センサや角速度センサからなる。慣性センサ203は、重力加速度を含んだ加速度や角速度などを、車体101に固定された座標系である車体座標系bで計測する。
 車輪速度センサ204は、車輪103の回転数から路面に対する車輪103の進行速度を計測する。操舵角センサ205は、車輪103(ここでは前輪103a)の操舵方向および操舵角を計測する。荷重センサ206は、ダンプトラック100の積荷重量を計測する。サスペンション圧力センサ207は、各車輪103と車体101をつなぐサスペンションの圧力を計測する。
 車体姿勢センサ208は、グローバル座標系eのXe軸およびYe軸によって張られる水平面と車体座標系bのXb軸およびYb軸が成す傾斜角度と、グローバル座標系eのXe軸から車体座標系bのXb軸までの回転角度とで表わされる車体姿勢を計測する。なお、グローバル座標系eとは、地球上の任意の点を原点として、重力方向に対して垂直な平面(水平面)上にXe軸およびYe軸を設定し、重力方向とは逆方向にZe軸を設定した3軸直交座標系のことをいう。車体座標系bとは、車体内の任意の点を原点として、車体前後方向にXb軸、車体左右方向にYb軸、車体上方向にZb軸を設定した3軸直交座標系のことをいう。
 車両制御装置300は、慣性速度ベクトル算出部301、車輪速度ベクトル算出部303、スリップ率算出部305、スリップ限界値算出部307、スリップ限界典型値決定部311、スリップ限界典型値記憶部313、鉱山地図記憶部315、走行経路生成部317、路面情報記憶部318、前方路面状態予測部319、最大加減速度算出部321、目標走行速度設定部323、速度制御部325および一時記憶部327を有する。
 慣性速度ベクトル算出部301は、GNSS受信機202および慣性センサ203の出力からダンプトラック100の慣性速度ベクトルを算出する。車輪速度ベクトル算出部303は、車輪速度センサ204および操舵角センサ205の出力からダンプトラック100の車輪速度ベクトルを算出する。スリップ率算出部305は、慣性速度ベクトルおよび車輪速度ベクトルからスリップ率を算出する。
 スリップ限界値算出部307は、ダンプトラック100のスリップ率、加減速度および車重等から各位置でのスリップ限界値を算出する。スリップ限界典型値決定部311は、複数のスリップ限界値からスリップ限界典型値を算出する。スリップ限界典型値記憶部313は、スリップ限界典型値を記憶する。
 鉱山地図記憶部315には、鉱山地図データが予め記憶されている。鉱山地図データには、積込場、放土場およびこれらをつなぐ搬送路の位置情報や、搬送路の各位置における勾配および曲率半径の情報などが含まれている。走行経路生成部317は、鉱山地図データからダンプトラック100が走行する走行経路データを生成する。
 路面情報記憶部318は、後述する路面情報を記憶する。前方路面状態予測部319は、路面情報および走行経路データからダンプトラック100の前方の路面状態を予測する。最大加減速度算出部321は、ダンプトラック100の前方の路面状態(スリップ限界典型値)から、路面に対して車輪103がグリップ状態を維持できる最大加速度および最大減速度の少なくとも一方を算出する。本実施形態では、最大加減速度算出部321は、最大加速度および最大減速度の両方を算出する。なお、以下の説明では、最大加速度および最大減速度の少なくとも一方のことを単に「最大加減速度」という場合がある。
 目標走行速度設定部323は、走行経路上の目標位置まで走行する際に、最大加減速度と目標位置における目標速度から、自車両(ダンプトラック100)から走行予定経路上の目標位置までの間に存在する1箇所以上の走行位置における各目標走行速度を設定する。速度制御部325は、ダンプトラック100の走行速度が各走行位置における目標走行速度となるように、ダンプトラック100の走行速度を制御する。一時記憶部327は、各種データを記憶する。
 本実施形態では、路面のスリップのしやすさから、路面に対して車輪103がグリップ状態を維持できるダンプトラック100の最大加減速度(ここでは、最大加速度および最大減速度の両方)を算出し、この最大加減速度を超えないように各走行位置における目標走行速度を設定することによって、ダンプトラック100の走行制御不能なスリップ(スリップ状態)を抑制する。ここでは、走行中の各位置におけるGNSS受信機202および慣性センサ203の出力値から算出される慣性速度ベクトルと車輪速度センサ204および操舵角センサ205の出力値から算出される車輪速度ベクトルとから、各位置におけるスリップ率を算出する。各位置におけるスリップ率、加減速度および車重等から、各位置におけるスリップ限界値を算出する。なお、各位置におけるスリップ限界値とは、路面に対する車輪103のグリップ状態とスリップ状態との境界での路面と、車輪103と、の間の摩擦係数値のことをいう。各位置におけるスリップ限界値を算出するためには、ダンプトラック100が実際に走行中にグリップ状態からスリップ状態に切り替わる必要はなく、グリップ状態におけるスリップ率を用いてスリップ限界値を算出することができる。ダンプトラック100は走行経路を繰り返し通過するため、ダンプトラック100が同じ位置を通過する度にスリップ限界値が更新される。このスリップ限界値および過去のスリップ限界値からダンプトラック100の前方の路面状態を予測し、ダンプトラック100がスリップ状態(例えば制動不能状態)とならない最大加減速度を算出する。
 ダンプトラック100は、最大加減速度を超えないように各位置における目標走行速度を設定し、走行する。最大加減速度を超えないように各位置における目標走行速度を設定する方法について簡単に説明する。ここでは、例えば、所定の制限速度で走行中のダンプトラック100を目標位置で停止させる場合(目標位置における目標速度がゼロの場合)について説明する。ダンプトラック100を最大減速度で減速させて制限速度から速度ゼロにする場合、減速開始位置から停止位置までの距離(制動距離)は、1/2×(最大減速度×制動時間^2)で算出される。なお、制動時間(減速開始から速度ゼロまでの時間)は、制限速度を最大減速度で除した値である。算出した制動距離はスリップを考慮していないため、グリップ状態とスリップ状態との境界でのスリップ率(一般的に0.2程度)だけ実際の制動距離は長くなる。このため、目標位置からスリップ率を考慮した制動距離だけ手前の位置(減速開始位置)で減速を開始すればよい。したがって、ダンプトラック100の現在位置から減速開始位置までは制限速度を目標走行速度に設定すればよい。また、制動開始位置から目標位置までの各位置においては、制限速度から一定の比率で低くした速度を目標走行速度に設定すればよい。
 以下、路面のスリップのしやすさからダンプトラック100の最大加減速度を算出し、この最大加減速度を超えないように走行制御する方法を図3に示すフローにしたがって詳細に説明する。
 ステップS301において、車輪速度ベクトルを算出する。車輪速度ベクトルは例えば図4に示すフローによって算出することができる。ステップS401において、車輪速度センサ204は、従動輪(前輪103a)の左右いずれか一方の回転数から車輪速度(路面に対する車輪103の進行速度)を取得する。ステップS402において、操舵角センサ205は、従動輪(前輪103a)の車体前後方向に対する傾きである操舵角を取得する。ステップS403において、車輪速度ベクトル算出部303は、車輪速度および操舵角から車輪速度ベクトルを算出する。車輪速度をv、操舵角をδとすると、車輪速度ベクトルは、車体座標系bにおいて以下の式(1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 このように、本実施形態では、従動輪である前輪103aの左右のいずれか一方から車輪速度ベクトルを算出する。従動輪(前輪103a)は駆動輪(後輪103b)に比べトルクのかかりが小さいので、スリップ率を高精度に検出できる。車輪速度ベクトルの算出は、本実施形態の方法に限らず、その他の車輪103、又は、複数の車輪103を用いて算出してもよい。いずれの場合にも、得られる効果は同じである。
 ステップS302(図3参照)において、慣性速度ベクトルを算出する。慣性速度ベクトルは、GNSS受信機202から出力される車体101の速度や慣性センサ203から出力される車体101の加速度から算出することができる。GNSS受信機202から出力される車体101の速度は、グローバル座標系eにおける速度方向として一定周期で出力される。本実施形態では、GNSS受信機202の出力周期は慣性センサ203の出力周期よりも長く、慣性センサ203の出力周期は車両制御装置300の出力周期と同じである。
 図5に慣性速度ベクトルの算出フローを示す。ステップS501において、慣性速度ベクトル算出部301は、一時記憶部327に保存されている前サンプル時刻の速度ベクトル慣性速度ベクトルまたは車輪速度ベクトルを取得する。ステップS502において、慣性センサ203は、加速度ベクトルを取得する。ステップS503において、慣性速度ベクトル算出部301は、GNSS速度(GNSS受信機202が出力した速度)の取得周期であるか否かを判断する。GNSS速度の取得周期である場合はステップS504に移行する。慣性速度ベクトル算出部301は、GNSS速度ベクトルを車体座標系bに変換し、慣性速度ベクトルvとして設定し、ステップS509に移行する。
 ここで、GNSS速度ベクトルをV、車体座標系bからグローバル座標系eへの座標変換行列をCeb、車体姿勢センサ208から得られるロール角をψ、ピッチ角をφ、ヨー角をθとすると、慣性速度ベクトルvは以下の式(2)、座標変換行列Cebは以下の式(3)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 一方、GNSS速度の取得周期ではない場合は、慣性速度ベクトル算出部301は、前サンプル時刻の速度ベクトルに慣性センサ203が出力する加速度ベクトルを積算することで現在時刻の慣性速度ベクトルを算出する。ただし、加速度ベクトルの積算により算出した速度ベクトルは、積算時間(積算回数)が増加すると誤差が大きくなる。このため、誤差が大きくなり過ぎるのを防止するために、GNSS速度の未取得時間(加速度ベクトルの積算時間)が閾値未満である場合にのみ、前サンプル時刻の速度ベクトルに加速度ベクトルを積算して現在時刻の慣性速度ベクトルを算出する。
 具体的には、GNSS速度の取得周期ではない場合は、ステップS503からステップS505に移行し、慣性速度ベクトル算出部301は、最後にGNSS速度を取得した時刻と現在時刻との差から、GNSS速度の未取得時間を算出する。ステップS506において、慣性速度ベクトル算出部301は、未取得時間が閾値未満であるか否かを判断する。未取得時間が閾値以上である場合は、ステップS507に移行し、慣性速度算出フラグを“0(算出不可)”に設定する。
 一方、未取得時間が閾値未満である場合は、ステップS508に移行し、前サンプル時刻の速度ベクトルに、ステップS502で取得した加速度ベクトルを積算することで現在時刻の慣性速度ベクトルを算出する。なお、加速度ベクトルをα、単位時間をdtとすると、現在時刻の速度は、以下の式(4)で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ステップS509において、慣性速度算出フラグを“1(算出可)”に設定し、慣性速度ベクトルの算出処理を終了する。
 次に、ステップS303において、慣性速度算出フラグが“1(算出可)”であるかを判断する。慣性速度算出フラグが“1(算出可)”でない場合は、ステップS305に移行する。この場合、慣性速度算出フラグは“0(算出不可)”であり、慣性速度ベクトルの精度が悪い状況であるため、現在時刻の速度ベクトルに車輪速度ベクトルを設定する。
 一方、慣性速度算出フラグが“1(算出可)”である場合は、ステップS304に移行し、路面に対する車輪103のスリップ率を算出する。スリップ率は図6Aに示すフローによって算出することができる。
 ステップS601において、スリップ率算出部305は、ステップS301で算出された車輪速度ベクトルとステップS302で算出された慣性速度ベクトルとを取得する。ステップS602において、スリップ率算出部305は、車輪速度ベクトルおよび慣性速度ベクトルからスリップ率を算出する。スリップ率λは、以下の式(5)で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ステップS306において、スリップ限界値算出部307は、スリップ限界値を算出する。ここで、スリップ限界値とは、車輪で走行する車両において車輪がグリップ状態からスリップ状態に切り替わる境界での路面と車輪103との間の摩擦係数値である。路面と車輪103との間の摩擦係数値がスリップ限界値を超えると車両の走行制御が難しくなる。
 このスリップ限界値は、路面と車輪103との間の摩擦係数値が判明している場合は容易に算出することが可能であるが、一般的には、車両の重量、路面状態(勾配、含水量、土質など)、車両の加減速度によって変化するため、スリップ限界値も変化する。そこで、本実施形態では、路面状態(勾配、含水量、土質など)が一定であれば、グリップ状態においてスリップ率と摩擦係数値がおおよそ比例することを用いて、以下のようにしてスリップ限界値を算出する。
 図6Bに示すように、ステップS611において、各車輪103が路面に与える荷重を算出する。具体的には、荷重センサ206から積荷重量を取得し、取得した重量に予め設定されている車重を加算し、車輪103の数で除することによって、各車輪103にかかる重量を算出する。なお、サスペンション圧力センサ207の計測結果から各車輪103にかかる重量を算出してもよい。
 ステップS612において、GNSS受信機202から出力された位置情報を取得する。
 ステップS613において、スリップ限界値を算出する。ステップS611で算出した重量をM、重力加速度をg、車両速度をv、車両の加減速度をα、空気粘性係数をb、転がり抵抗係数をcとする。また、グリップ状態とスリップ状態との境界でのスリップ率をΛとする。このスリップ率Λは、一般的には、0.2程度である。スリップ限界値μlimは、以下の運動方程式である式(6)を用いて推定摩擦係数μを算出した後、さらに以下の式(7)を用いて算出される。算出されたスリップ限界値μlimは一時記憶部327に記憶に記憶される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 なお、ここでは、重量M、車両速度v、空気粘性係数をb、転がり抵抗係数cを用いて推定摩擦係数μを算出する例について示したが、上記式(6)に替えて以下の式(6)’を用いて推定摩擦係数μを算出してもよい。ただし、上記式(6)を用いる方が、スリップ限界値μlimを精度良く算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ステップS307において、スリップ限界典型値決定部(以下、典型値決定部ともいう)311は、スリップ限界値の典型値を決定する。ステップS306で算出したスリップ限界値は、計測された各計測位置における瞬間的な値である。しかしながら、スリップ限界値は、車重、車両の加減速度および速度などの計測値を用いて算出するため、誤差が生じる。このスリップ限界値をそのまま使用して、後述するように最大加減速度(加速度の上限値および減速度の上限値)を算出し目標走行速度を設定することも可能であるが、この場合、各計測位置における目標走行速度が誤差を含んだ状態になる。このため、計測位置毎に目標走行速度が変化するため、車両の速度を頻繁に変化させる必要が生じる。
 そこで、本実施形態では、車両の走行経路を複数の計測区間に区切り、各計測区間内は路面と車輪103との間の摩擦係数値が一定であると仮定して、各計測区間のスリップ限界典型値(以下、典型値ともいう)を決定する。そして、決定された典型値を、各計測区間におけるスリップ限界値として使用する。
 図7にスリップ限界典型値の決定フローを示す。ステップS701において、ダンプトラック100の計測情報を取得する。この計測情報には、計測位置、加減速度、車重、スリップ限界値が含まれている。取得した計測情報は、図8に示す計測情報テーブルとして一時記憶部327に記憶される。
 ステップS702において、計測区間情報を一時記憶部327に記憶する。ここで、計測区間は、ダンプトラック100の走行経路を複数の区間に区分けしたものであり、スリップ限界値がほぼ一定とみなせる範囲で区分けされている。図9は、積込場から放土場までの搬送経路(走行経路)の一例を示しており、走行経路を複数の区間に区分けしている。各計測区間の長さの決定方法は特に限定されるものではない。例えば、各計測区間の長さは、鉱山地図データに予め設定されている該当区間の制限速度に、予め決められた時間を乗じることにより決定してもよい。また、走行経路上でスリップ限界値が変化しやすい地点が事前にわかっている場合は、その地点で計測区間を区切ってもよい。また、図9では、走行経路の全域にわたって区分けしているが、加減速が必要な領域(例えば、曲がり角周辺、積込場および放土場の周辺)のみを区分けしてもよい。
 計測区間情報は、上記計測区間(ID)に対応したスリップ限界値、加速度、車重、時刻を含んでおり、図10に示す計測区間情報テーブルとして一時記憶部327に記憶される。
 ステップS703において、スリップ限界典型値記憶部(以下、典型値記憶部ともいう)313から路面状態フラグを取得する。典型値記憶部313には図11に示すように、各計測区間(ID)に対応した始点位置、終点位置、勾配、曲率半径、スリップ限界典型値、路面状態フラグを含む計測区間テーブルが記憶されている。路面状態フラグとは、過去の路面状態(ここではスリップ限界典型値)が維持されている場合を“正常(1)”、路面状態が変化している場合を“変化(0)”としたものである。
 ステップS704において、過去の路面状態が維持されているか否かを判断する。具体的には、路面状態フラグが“正常(1)”となっている数が閾値以上であるか否かを判断する。
 路面状態フラグが“正常(1)”となっている数が閾値よりも少ない場合、例えば降雨等によって路面状態が全体的に変化していることを意味する。この場合、ステップS707に移行し、典型値記憶部313に記憶されているスリップ限界典型値をリセットして初期値に戻す。スリップ限界典型値の初期値は、ダンプトラック100を最低限速度で減速させた際に制御不能とならない程度に小さい、予め決められた摩擦係数値である。スリップ限界典型値の初期値は、例えば砂に水を撒いてスリップしやすくなった路面と車輪103との間の摩擦係数値を用いてもよい。
 一方、路面状態フラグが“正常(1)”となっている数が閾値以上である場合、路面状態が変化していないことを意味する。この場合、ステップS705に移行し、スリップ限界値を一時記憶部327から取得する。
 ステップS706において、各計測区間における複数のスリップ限界値を用いてスリップ限界典型値を決定(更新)する。スリップ限界典型値を決定する方法は、様々な方法が考えられる。例えば図12に示すように、ステップS705で取得したある計測区間におけるスリップ限界値のヒストグラムを作成し、そのピークをスリップ限界典型値としてもよい。摩擦係数値であるスリップ限界値は、上述したように計測誤差などによりばらつきが生じる。このため、図12に示したように多峰性のヒストグラムとなることもあるが、最も簡単な方法としては、最も高い頻度のビンの中央値をスリップ限界典型値とすればよい。また、図12の実線のように頻度を正規分布にフィッティングして、そのピークとなる摩擦係数値を算出してスリップ限界典型値としてもよい。また、スリップ限界値の平均を算出してスリップ限界典型値としてもよい。
 ステップS308において、各計測区間における路面情報を生成する。路面情報は図13に示すように、各計測区間におけるスリップ限界典型値および路面状態フラグが設定されたテーブルである。路面情報には、各計測区間に対して所定数(ここではkステップ分)のスリップ限界典型値が含まれている。各計測区間について、複数のスリップ限界典型値から、路面状態フラグが設定される。路面情報は例えば図14に示すフローによって生成することができる。
 図14に示すように、ステップS1401において、対象となる計測区間を1つ選択する。ステップS1402において、ステップS1401で選択された計測区間におけるスリップ限界値の平均(以下、平均スリップ限界値ともいう)を算出する。平均スリップ限界値をμave,全計測区間における最新のスリップ限界典型値をμlimi(0)、計測区間数をmとすると、平均スリップ限界値μaveは、以下の式(8)で算出される。ただし、観測回数mは路面状態フラグが変更されるとリセットし、0回にする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 次に、ステップS1403において、対象となる計測区間のスリップ限界値の時間変化(スリップ限界値の更新されることによる変化)から路面状態の変化を判定する。この路面状態の変化の判定方法は、種々の方法が考えられるが、ここでは最も単純な判定方法を示す。図15に、スリップ限界値の時間変化から路面状態の変化を判定する模式図を示す。
 まず、過去N単位時間(ただし、N<k)分のスリップ限界典型値の平均(以下、平均スリップ限界典型値ともいう)とステップS1402で算出した平均スリップ限界値との差を、以下の式(9)により算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 次に、過去N単位時間(ただし、N<k)分の平均スリップ限界典型値と過去n単位時間(ただし、n<N/2)分の平均スリップ限界典型値との差を、以下の式(10)により算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 差δμN,δμnのいずれかが、閾値を超えている場合は路面状態が変化していると判断し、閾値を超えていない場合は路面状態が変化していないと判断する。なお、路面状態の変化を判定する方法は、上記式(9)および(10)を用いる方法に限られず、その他の種々の方法を用いることができるのは言うまでもない。
 ステップS1404において、ステップS1403の判定結果から路面状態フラグを更新する。ステップS1405において、全ての計測区間について路面状態フラグが更新されたか否かを判断する。全ての計測区間について路面状態フラグが更新されていない場合、ステップS1401に戻り、次の計測区間を選択し、ステップS1402からステップS1405を繰り返す。全ての計測区間について路面状態フラグが更新されている場合、ステップS1406に移行し、路面情報記憶部318に路面情報を記録する。
 路面情報の生成処理が終了すると、ステップS309において、現在時刻の速度ベクトルに慣性速度ベクトルを設定する。
 ステップS310において、ダンプトラック100の前方の路面状態(ここではスリップ限界典型値)を予測する。ダンプトラック100の前方(走行予定経路)の路面状態は、変化している可能性があるため、上述した路面状態フラグを用いて予測する。
 図16にダンプトラック100の前方の路面状態の予測フローを示す。ステップS1601において、GNSS受信機202の出力からダンプトラック100の現在位置を取得する。ステップS1602において、走行予定経路を現在位置から目標位置まで取得する。具体的には、走行経路生成部317によって、鉱山内の全ての走行経路データが格納されている鉱山地図データを用いて、現在位置から目標位置までの走行予定経路が生成される。ここで、目標位置は、ダンプトラック100が最低減速度で減速した際に制動不能状態(スリップ状態)にならずに停止できる距離だけ現在位置から離れている地点とする。目標位置としては、例えば、積込場、放土場、又は鉱山地図に設定されている制限速度の変化点(曲がり角等)が挙げられる。また、目標位置は、現在位置と目標位置との間に制限速度の変化点が存在しないように設定される。なお、現在位置と目標位置との間に制限速度の変化点が存在するように目標位置を設定してもよい。
 ステップS1603において、全ての計測区間のうち走行予定経路に含まれる計測区間を対象計測区間として設定し、現在位置から遠い順に並べ替える。ステップS1604において、全ての対象計測区間の中から、現在位置から遠い順に対象計測区間を選択する。ステップS1605において、ステップS1604で選択した対象計測区間の路面情報である、スリップ限界典型値と路面状態フラグと平均スリップ限界値とを路面情報記憶部318から取得する(読み出す)。
 ステップS1606において、ステップS1604で選択した対象計測区間の路面状態フラグが“正常(1)”であるか否かを判断する。路面状態フラグが“正常(1)”である場合、ステップS1607に移行し、図17に示すスリップ限界系列のうち、その対象計測区間に対して平均スリップ限界値を設定する。なお、スリップ限界系列とは、現在位置から目標位置までの対象計測区間と各対象計測区間に設定されるスリップ限界値とを関連付けたテーブルである。一方、路面状態フラグが“変化(0)”である場合、ステップS1608に移行し、スリップ限界系列のうち、その対象計測区間に対してスリップ限界典型値を設定する。すなわち、路面状態フラグが“変化(0)”である場合、その対象計測区間に対して、上述のステップS707で設定したスリップ限界典型値の初期値を設定する。
 ステップS1609において、全ての対象計測区間についてステップS1604からステップS1608までの処理が終了したか否かを判断する。全ての対象計測区間について処理が終了していない場合、ステップS1604に戻り、ステップS1604からステップS1608までの処理を繰り返す。全ての対象計測区間について処理が終了した場合、ステップS1610に移行し、スリップ限界系列を最大加減速度算出部321に出力する。
 ステップS311において、スリップ限界系列からダンプトラック100の最大加減速度を算出する。この最大加減速度とは、ダンプトラック100がグリップ状態を維持できる加速度の上限値および減速度の上限値である。
 図18にダンプトラック100の最大加減速度の算出フローを示す。ステップS1801において、ステップS310で生成したスリップ限界系列を取得する。ステップS1802において、スリップ限界系列のうち1つの対象計測区間を選択する。ステップS1803において、選択した対象計測区間における旋回半径(曲率半径)および勾配を鉱山地図から取得する。
 ステップS1804において、選択した対象計測区間におけるダンプトラック100の最大加減速度を算出する。最大加減速度をαmax、各対象計測区間におけるスリップ限界値をμlim’、ステップS1803で取得した勾配、旋回半径をそれぞれφ、r、重力加速度をg、走行予定経路の制限速度(鉱山地図データに予め設定されている車両速度の上限)をvmax、とすると、最大加減速度αmaxは、以下の式(11)で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 なお、ステップS303で算出した重量をM、空気粘性係数をb、転がり抵抗係数をcとし、以下の式(11)’を用いて最大加減速度αmaxを算出してもよい。この場合、最大加減速度αmaxをより精度良く算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 算出した最大加減速度αmaxを、図19に示す最大加減速度系列のうち、その対象計測区間に対して設定する。なお、最大加減速度系列とは、現在位置から目標位置までの対象計測区間と各対象計測区間に設定される最大加減速度とを関連付けたテーブルである。
 ステップS1805において、全ての対象計測区間について最大加減速度を算出したか否かを判断する。全ての対象計測区間について最大加減速度を算出していない場合、ステップS1802に戻り、ステップS1802からステップS1804までの処理を繰り返す。全ての対象計測区間について最大加減速度を算出した場合、最大加減速度の算出処理を終了する。
 ステップS312において、最大加減速度系列から各位置におけるダンプトラック100の目標走行速度を設定する。目標走行速度は、ダンプトラック100がグリップ状態を維持したまま目標位置に所定の目標速度で到達するための最高走行速度である。例えば、放土場(目標位置)で停止する場合、放土場に近い位置では目標走行速度を低く設定し、放土場から遠い位置では目標走行速度を高く設定する。ダンプトラック100は放土場に近づくにしたがって減速するが、この際にダンプトラック100がグリップ状態を維持しながら放土場で停止でき、かつ、できるだけ速い走行速度となるように、目標走行速度を設定する。
 図20は、ダンプトラック100の目標走行速度の設定フローを示す。ステップS2001において、ステップS311で設定した最大加減速度系列を取得する。ステップS2002において、ダンプトラック100の現在位置から遠い順に対象計測区間を選択する。ステップS2003において、選択した対象計測区間について、鉱山地図に設定されている制限速度を取得する。
 ステップS2004において、前回選択した対象計測区間の始点(ダンプトラック100に近い位置)における目標走行速度が算出されていた場合、その目標走行速度がステップS2003で取得した制限速度以上であるか否かを判断する。ただし、目標走行速度が制限速度を超えることはないので、目標走行速度が制限速度と等しいか否かを判断することになる。目標走行速度が制限速度と等しい場合、ステップS2005に移行する。そして、ステップS2005において、図21に示す目標走行速度系列のうち、その対象計測区間に対して目標走行速度を制限速度に設定する。なお、目標走行速度系列とは、現在位置から目標位置までの対象計測区間と各対象計測区間に設定される目標走行速度とを関連付けたテーブルである。
 一方、目標走行速度が制限速度よりも低い場合、ステップS2006に移行する。そして、対象計測区間の終点(前回選択した対象計測区間の始点)における目標走行速度、及び対象計測区間の最大加減速度から、ダンプトラック100が制動可能状態(グリップ状態)を維持したまま、対象計測区間の終点に目標走行速度で到達できるように、その対象計測区間の始点における目標走行速度を算出し、目標走行速度系列に設定する。なお、その対象計測区間の始点だけでなく、各位置における目標走行速度が設定されてもよい。
 ステップS2007において、全ての対象計測区間について目標走行速度を設定したか否かを判断する。全ての対象計測区間について目標走行速度を設定していない場合、ステップS2002に戻り、ステップS2002からステップS2006までの処理を繰り返す。全ての対象計測区間について目標走行速度を設定した場合、目標走行速度の設定処理を終了する。
 ステップS313において、速度制御部325によって、ダンプトラック100の速度を制御する。このとき、ステップS312で生成した目標走行速度系列の目標走行速度を目標値として車輪103の回転数制御やブレーキ制御を行う。
 本実施形態では、上記のように、車両制御装置300は、走行経路上の複数の位置におけるスリップ限界値を算出して記憶し、スリップ限界値を読み出して、車輪103が路面に対してグリップ状態を維持できる最大加減速度(ここでは最大加速度および最大減速度の両方)を算出し、走行経路上の目標位置まで走行する際に、自車両から目標位置までの間の走行位置における目標走行速度を、目標位置における目標速度と、ダンプトラック100が走行位置を走行した際のスリップ限界値から算出される最大加減速度とに応じて設定する。これにより、ダンプトラック100が最大加速度で加速および最大減速度で減速するように、走行予定経路上の目標位置までの各走行位置における目標走行速度が設定される。このため、ダンプトラック100は、最大加速度および最大減速度を超えない状態(グリップ状態)を維持したまま、最短時間で目標位置に所定の目標速度で到達する。これにより、ダンプトラック100は、スリップにより制御できなくなるのを抑制しながら、効率的に走行することができる。その結果、ダンプトラック100は、安全性および効率性を両立した走行を実現することができる。
 また、上記のように、車両制御装置300は、複数の位置における車輪103のスリップ率を算出し、スリップ率から、複数の位置におけるスリップ限界値を算出する。これにより、車輪103が路面に対してグリップ状態を維持できる最大加減速度を容易に算出することができる。
 また、上記のように、車両制御装置300は、スリップ限界値の時間変化から路面の滑りやすさの変化を検出し、路面の滑りやすさの変化に応じて最大加減速度を変化させる。例えば、降雨があって路面が滑りやすくなった場合には最大加減速度が低く変更され、気温上昇や乾燥等に伴い路面が滑りにくくなった場合には最大加減速度が高く変更される。これにより、時間経過に伴って最大加減速度および目標走行速度を適切に変化させることができるので、より安全でより効率的な走行を実現することができる。
 また、上記のように、従動輪である前輪103aを用いてスリップ率を算出する。従動輪(前輪103a)は駆動輪(後輪103b)に比べトルクのかかりが小さく、オフロードなどの滑りやすい路面に対しても駆動輪(後輪103b)に比べてスリップが発生しにくいので、スリップ率を高精度に算出することができる。
 また、上記のように、車両制御装置300は、走行経路を複数の区間に区分けし、各区間において、複数のスリップ限界値から1つの最大加減速度(1つの最大加速度および1つの最大減速度)を算出する。本実施形態では、スリップ限界値がほぼ一定とみなせる範囲で計測区間を区分けし、各計測区間において複数のスリップ限界値から代表となるスリップ限界典型値を1つ算出し、各計測区間に対して最大加減速度を1つ設定する。これにより、各スリップ限界値に対して1つずつ最大加減速度を算出する場合に比べて、最大加減速度を容易に算出することができる。
 また、スリップ限界値は、車重、車両の加減速度および速度などの計測値を用いて算出するため、誤差が生じる。本実施形態と異なり、このスリップ限界値をそのまま使用して、最大加減速度を算出し目標走行速度を設定することも可能であるが、この場合、各計測位置における目標走行速度が誤差を含んだ状態になる。このため、計測位置毎に目標走行速度が変化するため、車両の速度を頻繁に変化させる必要が生じる。一方、本実施形態では、各計測区間において複数のスリップ限界値から代表となるスリップ限界典型値を使用して、最大加減速度を算出し目標走行速度を設定するので、車両の速度を頻繁に変化させる必要がない。
 また、上記のように、車両制御装置300は、自車両から目標位置までの間の複数の走行位置における目標走行速度を設定する場合、現在位置から遠い(目標位置に近い)走行位置から順に目標走行速度を設定する。これにより、目標位置に近い側から順に目標走行速度が設定されるので、グリップ状態を維持したまま最短時間で目標位置に到達するように、各走行位置における目標走行速度を容易に設定することができる。
(第2実施形態)
 次に、図22~図25を参照して本発明の第2実施形態による運搬車両の一例であるダンプトラック100を備えた速度制御システム900について説明する。走行経路の路面状態を検出する場合、複数台のダンプトラック100で検出した方が効率的である。そこで、第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、路面状態の検出を複数台のダンプトラック100で行うとともに、各ダンプトラック100で算出したスリップ限界値を管制システム500に送信し、管制システム500によって路面情報を生成する場合について説明する。なお、本実施形態では、上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
 図22は、本発明の第2実施形態による運搬車両の一例であるダンプトラック100を備えた速度制御システム900の構成を示す図である。速度制御システム900は、複数台のダンプトラック100と、各ダンプトラック100との間で通信可能な管制システム500とを備える。
 本実施形態では、上記第1実施形態と異なり、ダンプトラック100のスリップ限界典型値決定部311、スリップ限界典型値記憶部313および一時記憶部327に替えて、管制システム500にスリップ限界典型値決定部501、スリップ限界典型値記憶部502および一時記憶部503が設けられている。なお、スリップ限界典型値決定部501、スリップ限界典型値記憶部502および一時記憶部503は、それぞれ、スリップ限界典型値決定部311、スリップ限界典型値記憶部313および一時記憶部327と同様の機能を有する。
 ダンプトラック100は、通信装置210を有し、管制システム500は、通信装置210との間で通信可能な通信装置510を有する。なお、複数のダンプトラック100は全て同じ構成であるとし、図22では2台目以降のダンプトラック100については構成を省略している。
 以下、本実施形態におけるダンプトラック100が路面のスリップのしやすさから最大加減速度を算出し、この最大加減速度を超えないように速度制御する方法を図23に示すフローにしたがって説明する。なお、図3と同様の処理については、図3の符号を付している。
 ステップS301からステップS306までの処理は、上記第1実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、スリップ限界値、加減速度、車重、現在位置等のデータは、例えば路面情報記憶部318に記憶されるが、これらのデータを記憶するための一時記憶部を別途設けてもよい。ステップS306の処理が終了すると、ステップS2101に移行する。
 ステップS2101において、管制システム500へ計測情報を送信する。計測情報には、ダンプトラック100の位置、加減速度、車重、スリップ限界値等が含まれる。計測情報の送信が終了すると、ステップS2102において、管制システム500から路面情報を受信する。ステップS2103において、受信した路面情報を路面情報記憶部318に記憶する。次のステップS309からステップS313までの処理は上記第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
 本実施形態では、上記第1実施形態においてダンプトラック100が実行していたステップS307およびS308の処理を管制システム500が実行する。図24に管制システム500が実行する処理フローを示す。
 ステップS2401において、予め設定された周期で各ダンプトラック100から計測情報を取得する。取得した計測情報は、計測情報テーブル(図8参照)としてダンプトラック100毎に一時記憶部503に記憶される。
 ステップS2402において、図25に示す計測区間情報を一時記憶部503に記憶する。計測区間情報は、各ダンプトラック100について、上記第1実施形態のステップS702で記憶した情報を全て収集したものである。
 ステップS2403において、スリップ限界典型値記憶部(以下、典型値記憶部ともいう)502から路面状態フラグを取得する。典型値記憶部502には、上記第1実施形態の典型値記憶部313と同様、各計測区間(ID)に対応した始点位置、終点位置、勾配、旋回半径、スリップ限界典型値、路面状態フラグを含む計測区間テーブルが記憶されている。
 ステップS2404において、降雨・散水情報を取得する。管制システム500は、散水車等により路面に水がまかれたか否かの散水情報や、降雨の量および位置に関する降雨情報を取得可能に構成されている。
 ステップS2405において、散水車が水をまいた経路や、所定量以上の降雨があった経路について、路面状態フラグを“変化(0)”に設定する。ステップS704~S707までの処理は上記第1実施形態と同様である。
 ステップS706またはS707の処理が終了すると、ステップS2406において、各計測区間における路面情報を生成し、各ダンプトラック100に送信する。
 本実施形態では、上記のように、車両制御装置300は、複数のダンプトラック100によって得られた複数の位置におけるスリップ限界値から、最大加減速度を算出する。このように、複数のダンプトラック100を用いて複数の位置におけるスリップ限界値を検出することによって、走行経路の路面情報を短時間で効率良く生成することができる。
 第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
 なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
 例えば、上記実施形態では、運搬車両として、ダンプトラック100を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばホイールローダ等にも本発明を適用可能である。
 また、上記実施形態では、運搬車両として、無人ダンプトラックを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、運転手を必要とする運搬車両にも本発明を適用可能である。
 また、上記実施形態では、車輪103が路面に対してグリップ状態を維持できる最大加速度および最大減速度の両方を算出する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、ダンプトラック100のように車重が非常に重い場合、減速時にはスリップ状態(制動不能状態)になりやすく、加速時にはスリップ状態になりにくい。この場合、ダンプトラック100の加速性能の上限まで加速したとしてもスリップ状態になりにくいため、最大加速度を算出せずに最大減速度のみを算出して、各走行位置における目標走行速度を設定してもよい。
 また、上記第2実施形態では、スリップ率およびスリップ限界値の算出、及び最大加減速度の算出等を各ダンプトラック100が行う例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、スリップ率およびスリップ限界値及び最大加減速度等の算出に必要なデータを各ダンプトラック100から管制システム500に送信し、全てのダンプトラック100についてのスリップ率およびスリップ限界値及び最大加減速度等の算出を管制システム500が行ってもよい。
 また、上記第2実施形態では、複数のダンプトラック100が全て同じ構成である例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、一部のダンプトラック100のみがスリップ率やスリップ限界値を算出するように構成してもよい。そして、残りのダンプトラック100は、管制システム500からの路面情報等に基づいて速度を制御してもよい。この場合、スリップ率やスリップ限界値を算出するためのセンサ等を全てのダンプトラック100に設ける必要がない。
 また、上記実施形態では、スリップ率毎にスリップ限界値を算出する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、同一の計測区間で複数のスリップ率を算出した場合、スリップ率の平均および加減速度の平均等を用いてスリップ限界値を算出してもよい。
 100   ダンプトラック(運搬車両)
 101   車体
 103   車輪
 103a  前輪(従動輪)
 103b  後輪(駆動輪)
 210   通信装置
 300   車両制御装置
 500   管制システム

Claims (6)

  1.  車輪が設けられた車体と、車両制御装置とを備え、走行経路上を走行する運搬車両であって、
     前記車両制御装置は、
     前記走行経路上の複数の位置における前記車輪のスリップ率を算出し、
     前記各スリップ率から、前記複数の位置における、前記車輪の路面に対するグリップ状態とスリップ状態との境界での前記路面と前記車輪との間の摩擦係数値であるスリップ限界値を算出して記憶し、
     前記スリップ限界値を読み出して、前記複数の位置における、前記車輪が路面に対して前記グリップ状態を維持できる前記運搬車両の最大加速度および最大減速度の少なくとも一方を算出し、
     前記走行経路上の目標位置まで走行する際に、自車両から前記目標位置までの間の走行位置における目標走行速度を、前記目標位置における目標速度と、前記運搬車両が前記走行位置を走行した際の前記スリップ限界値から算出される前記最大加速度および前記最大減速度の少なくとも一方とに応じて設定することを特徴とする運搬車両。
  2.  前記車輪は、駆動輪および従動輪を含み、
     前記スリップ率は、前記従動輪のスリップ率であることを特徴とする請求項1に記載の運搬車両。
  3.  前記車両制御装置は、
     前記運搬車両が前記複数の位置を繰り返し通過することにより、前記スリップ限界値を更新し、
     更新による前記スリップ限界値の変化から前記路面の滑りやすさの変化を検出し、
     前記路面の滑りやすさの変化に応じて前記最大加速度および前記最大減速度の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項1に記載の運搬車両。
  4.  前記車両制御装置は、
     前記走行経路を複数の区間に区分けし、
     前記各区間において、複数の前記スリップ限界値から1つの前記最大加速度および1つの前記最大減速度の少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項1に記載の運搬車両。
  5.  前記車両制御装置は、
     前記自車両から前記目標位置までの間の複数の前記走行位置における前記目標走行速度を設定する場合、前記目標位置に近い前記走行位置から順に前記目標走行速度を設定することを特徴とする請求項1に記載の運搬車両。
  6.  管制システムとの間で通信可能な通信装置をさらに備え、
     前記車両制御装置は、
     複数の運搬車両によって得られた複数の位置におけるスリップ限界値から、前記最大加速度および前記最大減速度の少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項1に記載の運搬車両。
     
     
PCT/JP2020/022548 2019-09-17 2020-06-08 運搬車両 WO2021053897A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080063038.7A CN114423661B (zh) 2019-09-17 2020-06-08 搬运车辆
US17/641,721 US11834041B2 (en) 2019-09-17 2020-06-08 Conveying vehicle
EP20865324.6A EP4033323A4 (en) 2019-09-17 2020-06-08 TRANSPORT VEHICLE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019168589A JP7171528B2 (ja) 2019-09-17 2019-09-17 運搬車両
JP2019-168589 2019-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021053897A1 true WO2021053897A1 (ja) 2021-03-25

Family

ID=74878417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/022548 WO2021053897A1 (ja) 2019-09-17 2020-06-08 運搬車両

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11834041B2 (ja)
EP (1) EP4033323A4 (ja)
JP (1) JP7171528B2 (ja)
CN (1) CN114423661B (ja)
WO (1) WO2021053897A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220334593A1 (en) * 2019-09-30 2022-10-20 Nec Corporation Transport control method, transport control apparatus, and transport control system
JP2022136757A (ja) * 2021-03-08 2022-09-21 本田技研工業株式会社 自律走行体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006079436A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Mitsubishi Electric Corp 移動体の走行制御装置
JP2009051310A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Advics:Kk 車両走行制御装置
JP2011013895A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 道路情報提供システムおよび情報配信装置搭載車両、情報収集装置
JP2013196051A (ja) 2012-03-15 2013-09-30 Komatsu Ltd 鉱山機械の運行管理システム及び鉱山機械の運行管理方法
WO2013175567A1 (ja) * 2012-05-22 2013-11-28 パイオニア株式会社 サーバ装置、端末装置、システム及び路面状態推定方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2600358B2 (ja) * 1989-01-19 1997-04-16 株式会社デンソー 車両速度制御装置
JP4254936B2 (ja) * 2000-06-27 2009-04-15 日産自動車株式会社 車両の警報発生装置
JP3589202B2 (ja) * 2001-07-13 2004-11-17 日産自動車株式会社 4輪駆動車両の駆動力制御装置
JP4421619B2 (ja) 2007-01-25 2010-02-24 本田技研工業株式会社 自動変速機の制御装置
WO2014016946A1 (ja) 2012-07-26 2014-01-30 トヨタ自動車株式会社 制駆動力制御装置
JP6012523B2 (ja) * 2013-03-25 2016-10-25 日立建機株式会社 建設車両
JP2014196096A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 ヤマハ発動機株式会社 アンチスキッド装置、車両及び自動二輪車
JP6201209B2 (ja) 2013-09-12 2017-09-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 駆動力制御装置及び駆動力制御方法
CN109374315B (zh) * 2018-12-18 2019-09-10 中国科学院自动化研究所 车辆车轮瞬时滑转率的获取方法、控制方法、系统、装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006079436A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Mitsubishi Electric Corp 移動体の走行制御装置
JP2009051310A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Advics:Kk 車両走行制御装置
JP2011013895A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 道路情報提供システムおよび情報配信装置搭載車両、情報収集装置
JP2013196051A (ja) 2012-03-15 2013-09-30 Komatsu Ltd 鉱山機械の運行管理システム及び鉱山機械の運行管理方法
WO2013175567A1 (ja) * 2012-05-22 2013-11-28 パイオニア株式会社 サーバ装置、端末装置、システム及び路面状態推定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4033323A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP7171528B2 (ja) 2022-11-15
US11834041B2 (en) 2023-12-05
EP4033323A1 (en) 2022-07-27
CN114423661B (zh) 2023-12-08
CN114423661A (zh) 2022-04-29
JP2021047528A (ja) 2021-03-25
EP4033323A4 (en) 2023-10-04
US20220314986A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3377953B1 (en) Adaptive control method and system in a terrestrial vehicle for tracking a route, particularly in an autonomous driving scenario
US20210402984A1 (en) Independent control of vehicle wheels
US7649331B2 (en) Mobile robot
US10759416B1 (en) Independent control of vehicle wheels
US8150591B2 (en) Vehicle travel speed control method
JP4466717B2 (ja) 走行軌跡生成方法及び走行軌跡生成装置
US10821981B1 (en) Independent control of vehicle wheels
WO2021053897A1 (ja) 運搬車両
US10488172B1 (en) Independent control of vehicle wheels
JP6748619B2 (ja) 車両制御装置、車両制御方法および車両制御システム
WO2014148989A1 (en) Control system for autonomous vehicles, and a method for the control system
JP6898658B2 (ja) 車両の運転支援装置
KR20190009018A (ko) 자율주행 농업기계의 작업안전을 위한 속도제어장치 및 방법
SE536333C2 (sv) Förfarande och anordning för att framföra en gruv- och/elleranläggningsmaskin
WO2022064767A1 (ja) 鉱山機械
JP4911688B2 (ja) 車両管制システム
WO2020122212A1 (ja) 運搬車両の管理システム及び運搬車両の管理方法
CN111348040A (zh) 车辆的行驶控制方法和行驶控制装置
JP4561551B2 (ja) 車両制御装置
WO2022168733A1 (ja) 重心位置判定装置及び方法
WO2014148979A1 (en) Regulating system and method for autonomous vehicles with antispin system
JP2009113524A (ja) 走行軌跡生成方法及び走行軌跡生成装置
JP2006092424A (ja) 軌道追従制御方法および装置
JP2023132045A (ja) 走行状態制御装置
KR102614555B1 (ko) 자율 주행 차량 및 이의 조향 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20865324

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020865324

Country of ref document: EP

Effective date: 20220419