特開 2025-5537 連結車両の走行シミュレーション方法及び走行シミュレーションシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005537

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】連結車両の走行シミュレーション方法及び走行シミュレーションシステム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20250109BHJP

   B62D 12/02 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

G05D1/02 Y

B62D12/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105741

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000116655

【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129654

【弁理士】

【氏名又は名称】大池 達也

(72)【発明者】

【氏名】安藤 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】番場 達也

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301BB05

5H301CC03

5H301CC06

5H301HH18

(57)【要約】

【課題】連結車両を構成する牽引車や台車の軌跡を効率良く予測するためのシミュレーション方法を提供すること。
【解決手段】操舵輪である前輪と固定舵の後輪とを備える牽引車２１を先頭にして２台の台車２２Ａ・Ｂが直列で連なる連結車両２の走行をシミュレーションする方法においては、牽引車２１の後輪の軸の中点である後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線１０Ｌを経路に設定する処理と、後軸中心ＲＣが走行計画線１０Ｌに沿うように牽引車２１を走行させるときの牽引車２１の前軸中心ＦＣの軌跡を求める処理と、前軸中心ＦＣの軌跡に基づき各台車２２Ａ・Ｂの軌跡を求める処理と、を実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵輪である前輪と固定舵の後輪とを備える牽引車を先頭にして１台または２台以上の複数の台車が直列で連なる連結車両の走行をシミュレーションする方法であって、
前記牽引車の後輪の軸の中点である後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線を経路に設定する処理と、
前記後軸中心ＲＣが前記走行計画線に沿うように前記牽引車を走行させるときの該牽引車の前輪の軸の中点である前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位を求める処理と、
前記前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位に基づき、前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理と、を含む連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項2】

請求項１において、前記連結車両のうちの進行方向前側の前記牽引車あるいは台車の方位を基準として、当該牽引車あるいは当該台車により直接、牽引される台車の方位を求める処理を含み、
前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理において、
前記牽引車を起点として進行方向前側の前記牽引車または台車から進行方向後ろ側の台車に向かって順次、前記方位を求める処理を実行することにより、前記１台または２台以上の複数の台車の方位を求め、
前記前軸中心ＦＣの軌跡、前記牽引車の方位、および前記１台または２台以上の複数の台車の方位、に基づいて当該１台または２台以上の複数の台車の軌跡を求める、連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項3】

請求項１において、前記走行計画線は、直線の軌跡、円弧の軌跡、及びレーンチェンジの軌跡によって構成される軌跡であり、
前記レーンチェンジの軌跡は、当該レーンチェンジの前後で進路の方向を変更することなく幅方向における進路の位置を変更する軌跡である、連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項4】

請求項１において、前記牽引車及び前記１台または２台以上の複数の台車が通過する領域を、前記連結車両の通過領域として求める処理を含む連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項5】

請求項４において、前記連結車両のはみ出しが禁止される禁止領域が設定されており、
前記連結車両の通過領域の中に前記禁止領域と重なる領域が有るか否かを判定する処理を含む、連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項6】

請求項１または５において、前記牽引車の操舵角が最大値を超えるか否かの閾値処理と、
前記連結車両のうちの進行方向前側の前記牽引車あるいは台車の方位と、当該牽引車あるいは当該台車により直接、牽引される台車の方位と、の間の角度的な偏差である牽引折れ角が最大値を超えるか否かの閾値処理と、を含む連結車両の走行シミュレーション方法。

【請求項7】

操舵輪である前輪と固定舵の後輪とを備える牽引車を先頭にして１台または２台以上の複数の台車が直列で連なる連結車両の走行をシミュレーションするシステムであって、
前記連結車両を移動させる経路に対し、前記牽引車の後輪の軸の中点である後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線を設定する処理部と、
前記後軸中心ＲＣが前記走行計画線に沿うように前記牽引車を走行させるときの該牽引車の前輪の軸の中点である前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位を求める処理部と、
前記前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位に基づき、前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理部と、を含む連結車両の走行シミュレーションシステム。

【請求項8】

請求項７において、前記連結車両のうちの進行方向前側の前記牽引車あるいは台車の方位を基準として、当該牽引車あるいは当該台車により直接、牽引される台車の方位を求める処理部を含み、
前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理部は、
前記牽引車を起点として進行方向前側の前記牽引車または台車から進行方向後ろ側の台車に向かって順次、前記方位を求める処理を実行することにより、前記１台または２台以上の複数の台車の方位を求め、
前記前軸中心ＦＣの軌跡、前記牽引車の方位、および前記１台または２台以上の複数の台車の方位、に基づいて当該１台または２台以上の複数の台車の軌跡を求めるように構成されている、連結車両の走行シミュレーションシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連結車両の走行軌跡のシミュレーションに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、製品や部品の搬送効率を向上するため、牽引車が台車を牽引する連結車両が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。連結車両によれば、１台の車両だけでは運びきれない大量の製品や部品を同時に搬送できる。連結車両の運用に当たっては、牽引車に連結された各台車が通路からはみ出さないよう、牽引車の軌跡を設定する必要がある。

【0003】

下記の特許文献１には、スタート地点からゴール地点に至る経路が複数、存在している場合に、最も効率良く車両が走行するための経路を探索するためのシステムが記載されている。このシステムは、複数の経路のコスト比較により、最適な経路を探索しようとしている。

【0004】

特許文献１のシステムでは、経路を構成する区間毎に、牽引車の単独走行の軌跡および牽引走行の軌跡が予め決定されている。そして、各区間における単独走行の軌跡および牽引走行の軌跡には、それぞれ、コストが設定されている。このシステムでは、経路を構成する各区間につき、単独走行であるか牽引走行であるかに応じたコストが選択されて積算され、これにより、経路毎のコストが経路コストとして求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－１１４１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記従来の連結車両では、次のような課題がある。すなわち、牽引車の単独軌跡の決定は比較的容易である一方、牽引車に台車が連結された連結車両の場合、牽引車と台車とで走行軌跡が異なる等の特有の事情が生じるため、各区間における牽引走行の軌跡をどのように決定するか、いかにして効率良く牽引走行の軌跡を決定するか、に技術的な課題がある。

【0007】

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、連結車両を構成する牽引車や台車の軌跡を効率良く予測するためのシミュレーション方法及びシステムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、操舵輪である前輪と固定舵の後輪とを備える牽引車を先頭にして１台または２台以上の複数の台車が直列で連なる連結車両の走行をシミュレーションする方法であって、
前記牽引車の後輪の軸の中点である後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線を経路に設定する処理と、
前記後軸中心ＲＣが前記走行計画線に沿うように前記牽引車を走行させるときの該牽引車の前輪の軸の中点である前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位を求める処理と、
前記前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位に基づき、前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理と、を含む連結車両の走行シミュレーション方法にある。

【0009】

本発明の一態様は、操舵輪である前輪と固定舵の後輪とを備える牽引車を先頭にして１台または２台以上の複数の台車が直列で連なる連結車両の走行をシミュレーションするシステムであって、
前記連結車両を移動させる経路に対し、前記牽引車の後輪の軸の中点である後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線を設定する処理部と、
前記後軸中心ＲＣが前記走行計画線に沿うように前記牽引車を走行させるときの該牽引車の前輪の軸の中点である前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位を求める処理部と、
前記前軸中心ＦＣの軌跡及び該牽引車の方位に基づき、前記１台または２台以上の複数の台車の軌跡及び方位を求める処理部と、を含む連結車両の走行シミュレーションシステムにある。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、連結車両の走行をシミュレーションする際、まず、後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線が設定される。本発明においては、走行計画線に基づいて前軸中心ＦＣの軌跡が求められ、さらに、１台または２台以上の複数の台車の軌跡が求められる。

【0011】

走行計画線は、後軸中心ＲＣの軌跡となり得る線である。後軸中心ＲＣの軌跡をなす走行計画線を基準にすれば、牽引車を操舵する際の制御目標として好適な前軸中心ＦＣの軌跡を効率良く求めることができる。また、後軸中心ＲＣは、台車を牽引する際の支点に近く位置している。このような後軸中心ＲＣの軌跡をなす走行計画線を基準にすれば、台車の軌跡を効率良く求めることができる。

【0012】

このように本発明の連結車両の走行シミュレーション方法及び走行シミュレーションシステムによれば、後軸中心ＲＣを沿わせるための走行計画線を設定することにより、連結車両の軌跡を効率良く求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】走行シミュレーションシステムの概要を示す説明図。

【図2】連結車両の説明図。

【図3】連結車両の構成を示すシステム図。

【図4】車両仕様の説明図。

【図5】走行計画線を入力するための表示画面の正面図。

【図6】経路に設定された走行計画線（走行計画線座標）を例示する説明図。

【図7】走行シミュレーションの流れを示す説明図。

【図8】前軸中心ＦＣの軌跡を例示する説明図。

【図9】後軸中心ＲＣが走行計画線に沿うように走行する連結車両を例示する説明図。

【図10】連結車両の通過領域を例示する説明図。

【図11】連結車両の通過が推奨されない非推奨領域を例示する説明図。

【図12】磁気センサモジュールの通過領域を例示する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、前輪操舵の牽引車２１が台車２２Ａ・Ｂを牽引する連結車両２の走行シミュレーション方法、及び走行シミュレーションシステム１Ｓに関する例である。この内容について、図１～図１２を用いて説明する。

【0015】

連結車両２の走行環境は、例えば、工場や物流倉庫などの屋内環境や、工場などの敷地内の屋外環境、等である。走行環境では、図１のごとく、連結車両２が走行可能な通路１２によって経路１０が構成されている。なお、本例の説明において、通路１２は、車両が走行可能な領域を意味している。一方、経路１０は、連結車両２が移動する道筋であって幅や面積などを持たない概念である。

【0016】

経路１０（図１）は、左右を逆転した略Ｃ字状の通路１２により形成された道筋である。通路１２は、幅４ｍの一定幅の領域である。通路１２は、車両の進入・はみ出しが禁止されている禁止領域１３により囲まれて形成されている。横長の長方形の４辺のうちの左辺（縦方向の短辺）を除く３辺よりなる略Ｃ字状の通路１２のうち、横方向の上辺に相当する通路１２Ａ及び下辺に相当する通路１２Ｃの長さが２０ｍで、縦方向の右辺に相当する通路１２Ｂの長さが１０ｍとなっている。

【0017】

経路１０は、上辺の通路１２Ａに設けられたスタート地点ＳＴから出発し、右辺の通路１２Ｂを通過して下辺の通路１２Ｃに設けられたゴール地点ＧＬに至る道筋である。スタート地点ＳＴ及びゴール地点ＧＬは、スタート時あるいはゴール時における牽引車２１の位置を示している。連結車両２の全長のため、スタート地点ＳＴとゴール地点ＧＬとの間には、通路１２Ａ・Ｃの長手方向における位置的なずれが生じている。上辺の通路１２Ａの途中にスタート地点ＳＴが位置しているのに対して、ゴール地点ＧＬは下辺の通路１２Ｃの端部近くに位置している。

【0018】

実際の経路１０には、連結車両２の走行をガイドするための個片状の磁気マーカ（図示略）が間隔を空けて配設される。連結車両２の走行軌跡のシミュレーション結果は、経路１０上の磁気マーカの配設位置を計画する際の有用な情報となる。牽引車２１に取り付けられる後述の磁気センサモジュールが真上を通過するよう、磁気マーカを配置する必要があるからである。

【0019】

連結車両２は、図２のごとく、駆動輪を備える先頭の牽引車２１と、２台の台車２２（台車２２Ａ・Ｂ）と、により構成されている。連結車両２では、２台の台車２２Ａ・Ｂが牽引車２１に対して直列に接続されている。牽引車２１は、長さ２ｍ、幅１ｍであり、台車２２Ａ・Ｂは、長さ１．８ｍ、幅１ｍである。連結車両２の全長は、およそ６ｍである。

【0020】

牽引車２１は、操舵輪である左右一対の前輪２１１と、駆動輪である後輪２１２と、を有している。前輪２１１の最大操舵角は６０度である。後輪２１２は、回転軸の軸方向が固定された固定舵の車輪である。牽引車２１の後部には、連結フック２１９が後方に向けて延設されている。また、牽引車２１の最後尾には、磁気マーカを検出するための磁気センサモジュール３が取り付けられている。台車２２を牽引する牽引車２１は、例えば角を回り込む際に大回りを要する傾向がある。牽引車２１の最後尾は、牽引車２１の大回りの影響が少ないため、磁気センサモジュール３の取付位置として好適である。

【0021】

磁気センサモジュール３は、磁気センサ（図示略）が間隔を空けて複数、組み込まれている棒状のセンサユニットである。磁気センサモジュール３は、その長手方向が車幅方向に沿うよう、牽引車２１に取り付けられている。棒状の磁気センサモジュール３の長さは、牽引車２１の車幅に近い長さである。車幅方向に沿って延設された棒状の磁気センサモジュール３であれば、磁気マーカに対する牽引車２１の車幅方向の位置的なずれに依らず、磁気マーカを確実性高く検出できる。

【0022】

台車２２（２２Ａ・Ｂ）は、自在輪である前輪２２１と、固定舵の後輪２２２と、を備える四輪の車両である。台車２２は、牽引車２１あるいは先行する台車２２に連結するための連結バー２２０を有すると共に、後続する台車２２を連結するための連結フック２２９を備えている。連結バー２２０及び連結フック２２９は、車両の前後方向に沿うように延設されている。連結フック２２９は、牽引車２１の連結フック２１９と同じ仕様のものである。

【0023】

連結バー２２０は、連結フック２１９、２２９を係止するための孔（図示略）を備えている。牽引車２１の連結フック２１９と、前側の台車２２Ａの連結バー２２０と、の組合せにより連結部２８Ａが形成されている。また、前側の台車２２Ａの連結フック２２９と、後ろ側の台車２２Ｂの連結バー２２０と、の組合せにより連結部２８Ｂが形成されている。

【0024】

連結部２８Ａ・Ｂでは、鉛直方向の仮想軸である牽引軸２８０が形成されている。牽引軸２８０は、前側の車両の方位（向き）に相対して後ろ側の車両の方位が回動する際の中心をなす軸である。前側の車両の方位と、後ろ側の車両の方位と、の角度偏差である折れ角（牽引折れ角）の最大値は４５度である。牽引軸２８０は、前側の車両と後ろ側の車両との間隙に位置している。牽引軸２８０と、被牽引車両である台車２２Ａ・Ｂの後輪の軸（後軸２２２Ａ）との距離（牽引軸間距離）は１．３ｍである。

【0025】

ここで参考のため、牽引車２１のシステム構成を説明する。牽引車２１は、図３の通り、磁気センサモジュール３、連結車両２の走行を制御する制御ユニット４０、慣性航法を実現するためのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）４２、後輪２１２を回転駆動するモータユニット４４、操舵輪である前輪２１１を操舵する操舵ユニット４６、等を含んで構成されている。

【0026】

制御ユニット４０は、牽引車２１の走行を制御するユニットである。制御ユニット４０は、操舵ユニット４６やモータユニット４４を介して前輪２１１の舵角や後輪２１２の回転角速度を制御する。制御ユニット４０は、各種の演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）のほか、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ素子等を含めて構成された電子回路（図示略）を備えている。

【0027】

制御ユニット４０には、磁気センサモジュール３、操舵ユニット４６、モータユニット４４、に加えて、地図データベース４８を構成するメモリ装置や後輪２１２の回転に応じてパルスを出力する車輪速ユニット４４２が接続されている。制御ユニット４０は、車輪速ユニット４４２が出力するパルスを利用して車速を特定する。

【0028】

地図データベース４８は、通路１２や経路１０の形状を表す走行用マップデータを記憶するデータベースである。走行用マップデータが表す地図上では、経路１０上に配設された磁気マーカがひも付けられている。走行用マップデータを参照すれば、磁気マーカの位置を特定可能である。走行用マップデータには、連結車両２が走行する際の目標の軌跡を割り付け可能である。走行用マップデータを参照することで、目標の軌跡を読み出し可能である。

【0029】

目標の軌跡は、例えば、牽引車２１の前輪２１１の軸の中心である前軸中心ＦＣの軌跡である。連結車両２が経路１０を移動する際、磁気センサモジュール３が磁気マーカを検出し、さらに、検出された磁気マーカに対する横偏差（牽引車２１の横ずれ量）が特定される。磁気マーカに対する横偏差は、牽引車２１の方位を考慮して目標の軌跡に対する前軸中心ＦＣの横偏差に変換される。目標の軌跡に対する前軸中心ＦＣの横偏差は、牽引車２１の操舵制御の対象となり得る。例えば前軸中心ＦＣの横偏差を抑制する操舵制御を含む走行制御が牽引車２１に適用され、これにより連結車両２が経路１０を移動できる。

【0030】

次に、本例の走行シミュレーションシステム１Ｓを構成するコンピュータ装置であって、本例の走行シミュレーション方法を実行するシミュレーション装置１（図１）について説明する。シミュレーション装置１は、演算処理機能を有する本体１５３、液晶ディスプレイ１５１やプリンタなどの出力デバイス、キーボード１５５やマウスなどの入力デバイス、を含む装置である。本体１５３には、ＣＰＵを利用する電子回路が形成された電子基板や、ソリッドステートドライブやハードディスクドライブ等の記憶装置、等が収容されている。

【0031】

シミュレーション装置１には、走行計画線１０Ｌを入力するためのアプリケーションプログラムがインストールされている。走行計画線１０Ｌは、スタート地点ＳＴからゴール地点ＧＬに至る経路１０を連結車両２が移動する際、牽引車２１の後軸の中心である後軸中心ＲＣを通過させる軌跡をなす線である。このアプリケーションプログラムは、液晶ディスプレイ１５１等の表示画面上で走行計画線１０Ｌを入力するためのユーザーインタフェースを提供する。オペレータは、表示画面上のグラフィカルな操作によって走行計画線１０Ｌを入力可能である。なお、グラフィカルな操作の内容については、図５を参照して後述する。

【0032】

本体１５３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ポートやＵＳＢポート等を備えており、これらのポートを介して各種データの入出力が可能である。本体１５３が外部から取得するデータには、例えばマップデータや車両仕様などがある。マップデータは、図１に例示する経路１０、通路１２、禁止領域１３の２次元的な座標を表すデータである。シミュレーション装置１が取得するマップデータは、地図データベース４８（図３参照。）が記憶する上記の走行用マップデータと共用しても良く、異なる仕様のデータであっても良い。

【0033】

本体１５３が外部に出力するデータとしては、連結車両２が経路１０を移動する際の軌跡を表すデータや走行可否の判定結果などがある。走行可否の判定結果は、入力された走行計画線１０Ｌに基づき、連結車両２が通路１２を走行できるか否かの判定結果である。判定結果の出力態様は、例えば液晶ディスプレイ１５１の表示画面上での表示であっても良く、プリンタ等による印字出力であっても良い。

【0034】

シミュレーション装置１は、ソフトウェアプログラムをＣＰＵが実行することで、以下の各部としての機能を実現可能である。
（１）走行計画線設定部：アプリケーションプログラムを利用して例えばオペレータが入力した走行計画線１０Ｌの座標（走行計画線座標）を、経路１０に設定する処理部。走行計画線設定部は、走行計画線座標をマップデータ上に対応付けることにより、走行計画線を経路１０に設定する。
（２）牽引車軌跡推定部：牽引車２１の前輪２１１の軸の中点である前軸中心ＦＣの軌跡及び牽引車２１の方位（姿勢）を求める処理部。牽引車軌跡推定部は、走行計画線１０Ｌに沿って後軸中心ＲＣが移動するための前軸中心ＦＣの軌跡及び牽引車２１の方位を求める。
（３）台車方位推定部：台車２２Ａ・Ｂの方位を推定する処理部。台車方位推定部は、連結車両２のうちの進行方向前側の牽引車２１あるいは台車２２の方位を基準として、牽引車２１あるいは台車２２により直接、牽引される台車２２の方位を求める。
（４）台車軌跡推定部：連結車両２を構成する台車２２Ａ・Ｂの軌跡を求める処理部。
（５）走行可否判定部：連結車両２が通路１２を走行可能か否かを判定する処理部。走行可否判定部は、牽引車軌跡推定部が求めた牽引車２１の軌跡及び方位、台車軌跡推定部が求めた台車２２Ａ・Ｂの軌跡及び方位、に基づき、連結車両２が経路１０を移動する際、各車両が通過する通過領域を求める。そして走行可否判定部は、各車両の通過領域に基づき、連結車両２がスタート地点ＳＴから出発してゴール地点ＧＬに到達できるか否かを判定する。

【0035】

次に、以上の通り構成された走行シミュレーションシステム１Ｓが実行する本例の走行シミュレーション方法を説明する。本例の走行シミュレーション方法を実施する際、牽引車２１の仕様データ、被牽引車両である台車２２の仕様データ、走行計画線１０Ｌのデータ、および通路１２の座標データ、禁止領域１３の座標データ、等が入力データとなる。

【0036】

牽引車２１の仕様データは、例えば表１の通りである。表１中に例示する値は、図４中の各寸法の値等である。

【表1】

【0037】

例えば表１中のＬ０は、牽引車２１の前軸２１１Ａと後軸２１２Ａとの間の距離、すなわちホイールベースである。例えば寸法Ｗ０は、牽引車２１の幅である。例えば寸法Ｈ０は、後軸２１２Ａから後方の牽引軸２８０までの距離である。α_ｍａｘは、寸法ではなく、操舵輪である前輪２１１の最大操舵角度である。α_ｒａｔｅ_ｍａｘは、寸法ではなく、最大操舵角速度である。

【0038】

台車２２の仕様データは、例えば表２の通りである。表２中に例示する値は、図４中の各寸法の値等である。

【表2】

【0039】

例えば表２中のｎｕｍは、寸法ではなく、牽引車２１に牽引される台車２２の台数である。例えばＬ１は、前側の牽引軸２８０から後軸２２２Ａまでの距離（牽引軸間距離）である。例えばＨ１は、後軸２２２Ａから後ろ側の牽引軸２８０までの距離である。例えばβ_ｍａｘは、連結部２８の最大折れ角である。折れ角（牽引折れ角）とは、牽引車２１の方位（向き）と台車２２Ａの方位との角度的な偏差、あるいは前側の台車２２Ａの方位と後ろ側の台車２２Ｂの方位との角度的な偏差である。

【0040】

本例の走行シミュレーション方法では、オペレータが入力した走行計画線１０Ｌに基づき、牽引車２１および台車２２Ａ・Ｂの軌跡及び方位が算出される。そして、牽引車２１および台車２２Ａ・Ｂの軌跡及び方位に基づき、連結車両２の通過領域が特定される。本例の走行シミュレーション方法は、後出の図７を参照して説明する通り、走行計画線設定処理Ｐ１、牽引車軌跡推定処理Ｐ２、台車軌跡推定処理Ｐ３、走行可否判定処理Ｐ４、を含む方法である。

【0041】

以下、オペレータによる走行計画線１０Ｌの入力方法の説明に続いて、走行計画線設定処理Ｐ１、牽引車軌跡推定処理Ｐ２、台車軌跡推定処理Ｐ３、走行可否判定処理Ｐ４、の内容を順番に説明する。

【0042】

（走行計画線の入力方法）
上記のごとく、シミュレーション装置１は、走行計画線１０Ｌを入力するためのアプリケーションプログラムを実行可能である。このアプリケーションプログラムでは、液晶ディスプレイ１５１等の表示画面上で走行計画線１０Ｌの入力が可能である。アプリケーションプログラムの実行に応じて、図５の通り、経路１０や通路１２を表示するメインウィンドウ１５Ｗが表示されると共に、走行計画線１０Ｌを入力するためのツールボックス１５Ｔが表示される。

【0043】

メインウィンドウ１５Ｗ（図５）の経路１０や通路１２は、外部から取得する上記のマップデータに基づいて表示される。ツールボックス１５Ｔには、拡大ボタンや縮小ボタンなどの表示態様を切り替える操作ボタンや、直線ボタン、円弧ボタン、レーンチェンジボタンなど入力モードを切り替える操作ボタン、等が設けられている。

【0044】

直線ボタンは、走行計画線１０Ｌとして直線の軌跡を入力するモードに切り替えるためのボタンである。円弧ボタンは、走行計画線１０Ｌとして円弧の軌跡を入力するモードに切り替えるためのボタンである。レーンチェンジボタンは、走行計画線１０Ｌとしてレーンチェンジの軌跡を入力するモードに切り替えるためのボタンである。ここで、レーンチェンジの軌跡は、当該レーンチェンジの前後で進路の方向を変更することなく幅方向における進路の位置を変更する軌跡である。

【0045】

例えば直線の軌跡を入力するモードに切り替えた状態では、マウス等の操作により直線の軌跡を走行計画線１０Ｌとして入力できる。マウス等により始点と終点とを設定すれば、始点から終点に至る直線の軌跡を走行計画線１０Ｌとして入力できる。図５は、スタート地点ＳＴを始点として設定した後、終点として点Ｐ１を設定したことにより、スタート地点ＳＴから点Ｐ１に至る直線の軌跡を入力した状態である。

【0046】

例えば、図５のごとく円弧の軌跡を入力するモードに切り替えた後、始点として点Ｐ１を設定し、終点として点Ｐ２を設定すれば、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ円弧の軌跡を入力できる。例えばマウス等の入力デバイスを用いてカーソルＣを移動させ、画面上の位置を選択することで、始点や終点を設定できる。このようにして、アプリケーションプログラム上において、直線の軌跡、円弧の軌跡、レーンチェンジの軌跡を適宜、組み合わせてスタート地点ＳＴとゴール地点ＧＬとの間を切れ目なく結ぶことで走行計画線１０Ｌを入力できる。

【0047】

本例のシミュレーション装置１が実行するアプリケーションプログラムを利用すれば、直線の軌跡、円弧の軌跡、レーンチェンジの軌跡を適宜、組み合わせるだけで走行計画線１０Ｌを入力できる（図６参照。）。アプリケーションプログラムを利用すれば、特別な知識や技術がなくても連結車両２の走行計画が可能である。

【0048】

（走行計画線設定処理Ｐ１）
走行計画線設定処理Ｐ１（図７）は、入力された走行計画線１０Ｌを経路１０に設定する処理である。この走行計画線設定処理Ｐ１では、走行計画線１０Ｌの座標である走行計画線座標をマップデータに対応付けることにより、走行計画線１０Ｌが経路１０に設定される。走行計画線設定処理Ｐ１では、走行計画線１０Ｌという線で定義された走行計画が、離散的な座標である走行計画線座標に変換される。走行計画線設定処理Ｐ１を実施した後のマップデータは、経路１０及び通路１２に対する走行計画線１０Ｌ（走行計画線座標）の位置関係が特定されたものとなる。

【0049】

（牽引車軌跡推定処理Ｐ２）
牽引車軌跡推定処理Ｐ２（図７）は、牽引車２１の前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆ（図８）及び牽引車２１の方位を推定するための処理である。この牽引車軌跡推定処理Ｐ２では、離散的な走行計画線座標を通過するように後軸中心ＲＣを移動させる場合の前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆ及び牽引車２１の方位が推定される。前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆ及び牽引車２１の方位（姿勢）は、ホイールベースや操舵角範囲等の牽引車２１の仕様、及び走行計画線座標、に基づいて求められる。

【0050】

具体的には、後軸中心ＲＣと前軸中心ＦＣとの位置的な差分の分だけ、走行計画線座標から牽引車２１の方位に沿って位置的にずらすことで、後軸中心ＲＣが走行計画線座標を通過する場合の前軸中心ＦＣの位置を算出できる。後軸中心ＲＣが走行計画線１０Ｌに沿うように連結車両２が走行する際、前軸中心ＦＣは、例えば図９に例示する軌跡をなす。牽引車軌跡推定処理Ｐ２では、前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆ及び方位（姿勢）に加えて、操舵角（前輪）が経路１０上の各位置で算出される。

【0051】

なお、走行計画線１０Ｌにおける直線と円弧の接続部などにおいて、操舵角の変化が滑らかになるように前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆを調整することがある。上記の接続部においては、牽引車２１の内輪差のため、走行計画線１０Ｌをなす円弧よりも外周側の曲線を前軸中心ＦＣが通過するようになる。走行計画線１０Ｌをなす直線に沿って移動する前軸中心ＦＣが、走行計画線１０Ｌをなす円弧の外周側の曲線に乗り移ったり、この外周側の曲線から走行計画線１０Ｌをなす直線に乗り移ったり、する場合、前軸中心ＦＣの軌跡を調整すると良い。上記のような前軸中心ＦＣの乗り移りの際、例えば、いわゆるレーンチェンジの軌跡となるように前軸中心ＦＣの軌跡を調整すれば操舵角の変化を滑らかにできる。

【0052】

（台車軌跡推定処理Ｐ３）
台車軌跡推定処理Ｐ３は、牽引車２１により牽引される台車２２Ａ・Ｂの軌跡及び方位を推定するための処理である。台車軌跡推定処理Ｐ３では、牽引車軌跡推定処理Ｐ２で算出された前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆ及び操舵角を連結車両モデルに適用することで、後続する２台の台車２２の軌跡及び姿勢（方位）が先頭から順に算出される。台車軌跡推定処理Ｐ３は、いわば、仮想空間であるシミュレーション空間において台車２２Ａ・Ｂを走行させる処理である。

【0053】

連結車両モデルは、牽引軸２８０を介して被牽引車両である台車２２が牽引されるモデルである。本例の連結車両モデルは、各車両の軌跡を算出する多重連結の２輪モデルである。この連結車両モデルでは、牽引車２１の前輪舵角（操舵角）→牽引車２１のヨー角（方位、姿勢）→連結部２８Ａの折れ角→台車２２Ａのヨー角（方位、姿勢）→連結部２２Ｂの折れ角→台車２２Ｂのヨー角（方位、姿勢）、という順番で角度が求められ、各車両の軌跡が算出される。この連結車両モデルでは、遠心力の影響が少ない低速時の多重連結車両の運動を表す関係が定式化されている。車両モデルの定式化に際しては、牽引軸２８０と後軸２２２Ａとの牽引軸間距離や牽引軸２８０周りの折れ角範囲等、被牽引車両の仕様（表２参照。）が反映される。

【0054】

台車軌跡推定処理Ｐ３は、牽引車２１と前側の台車２２Ａ、及び前側の台車２２Ａと後ろ側の台車２２Ｂ、の組合せについて、順番に実行される。牽引車２１と前側の台車２２Ａとの組合せでは、牽引車２１の前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆの座標が連結車両モデルに適用され、牽引軸２８０の軌跡および被牽引車両である台車２２Ａの方位が求められる。

【0055】

前側の台車２２Ａと後ろ側の台車２２Ｂの組合せでは、台車２２Ａの前側の連結部２８Ａの牽引軸２８０の軌跡の座標が連結車両モデルに適用され、被牽引車両である台車２２Ｂの前側の連結部２８Ｂの軌跡及び台車２２Ｂの方位が求められる。さらに、台車軌跡推定処理Ｐ３では、牽引軸２８０周りの連結部２８Ａ・Ｂの折れ角（牽引折れ角）が、経路１０上の各位置で求められる。

【0056】

（走行可否判定処理Ｐ４）
走行可否判定処理Ｐ４は、走行計画線１０Ｌに基づいて連結車両２が通路１２を走行できるか否かを判定する処理である。走行可否判定処理Ｐ４では、連結車両２が通路１２を通過できるか否かに加えて、牽引車２１の操舵角の適否、連結部２８Ａ・Ｂの折れ角の適否が判定される。操舵角の適否は、経路１０上における最大操舵角を超える操舵角の有無により判断される。連結部２８Ａ・Ｂの折れ角の適否は、経路１０上における最大折れ角を超える折れ角の有無により判断される（閾値処理）。

【0057】

走行可否判定処理Ｐ４では、牽引車２１の軌跡及び姿勢（方位）、２台の台車２２Ａ・Ｂの軌跡及び姿勢（方位）、に基づき、連結車両２が通路１２を通過できるか否かが判断される。走行可否判定処理Ｐ４では、連結車両２を構成する各車両（牽引車２１及び２台の台車２２）の通過領域を重ね合わせることで、図１０のごとく、幅方向において最も外側の左右の点が特定される。経路１０上の各位置における、これら左右外側の点は、図１０のごとく、連結車両２の通過領域１０Ｒの幅方向の外縁１０Ｊをなしている。

【0058】

走行可否判定処理Ｐ４では、連結車両２の通過領域１０Ｒが通路１２内に収まっていれば、連結車両２が通路１２を通過可能と判断される。一方、連結車両２の通過領域１０Ｒが、通路１２を領域的に確定する禁止領域１３に入り込んでいる場合には、連結車両２が通路１２を通過不可能と判断される。走行可否判定処理Ｐ４による判定結果は、例えば液晶ディスプレイ１５１等による表示画面上で表示される。

【0059】

以上のように、本例の走行シミュレーション方法は、後軸中心ＲＣの軌跡をなす走行計画線１０Ｌを経路１０に設定して連結車両２の走行をシミュレーションする方法である。この走行シミュレーション方法によれば、走行計画線１０Ｌに基づいて、連結車両２の通過領域１０Ｒや、牽引車２１の操舵角や、被牽引車両である台車２２Ａ・Ｂの牽引折れ角（折れ角）を推定できる。連結車両２の通過領域１０Ｒ、牽引車２１の操舵角、及び台車２２Ａ・Ｂの牽引折れ角、に基づけば、走行計画線１０Ｌに基づいて連結車両２が通路１２を走行可能であるか否か、効率良く判定できる。

【0060】

本例の走行シミュレーション方法により求められる前軸中心ＦＣの軌跡１０Ｆは、連結車両２の先頭車両である牽引車２１を操舵制御する際の目標の軌跡となり得る。目標の軌跡に対する制御対象点を牽引車２１の前部に配置すれば、走行計画線１０Ｌに対する連結車両２の蛇行を抑えて制御安定性を高めることができる。

【0061】

さらに、本例の走行シミュレーション方法における走行計画線１０Ｌは、直線の軌跡と、円弧の軌跡と、レーンチェンジの軌跡と、を適宜、組み合わせたものである。本例のシミュレーション装置１が実行するアプリケーションプログラムを利用すれば、直線の軌跡、円弧の軌跡、レーンチェンジの軌跡を適宜、組み合わせるだけで走行計画線１０Ｌを入力でき、特別な知識や技術がなくても連結車両２の走行計画が可能である。

【0062】

予め複数種類の走行計画線を入力しておき、それぞれ、走行可否を判定すると良い。走行可と判定された走行計画線が複数の場合に、最適な走行計画線を選択する処理を実行することも良い。例えば、経路１０を移動する間の操舵角の最大値が最も小さい走行計画線を、最適な走行計画線１０Ｌとして選択しても良く、経路１０を移動する間の折れ角の最大値が最も小さい走行計画線を、最適な走行計画線１０Ｌとして選択しても良い。連結車両２の通過領域１０Ｒの外縁１０Ｊ（図１０）と、走行計画線１０Ｌと、の間の幅方向の距離の最大値が最も小さい走行計画線を、最適な走行計画線１０Ｌとして選択しても良い。連結車両２の通過領域１０Ｒと禁止領域１３との間の幅方向の距離の最小値が最も大きい走行計画線を、最適な走行計画線１０Ｌとして選択することも良い。さらに、連結車両２の通過が推奨されない非推奨領域１３１を通路１２に設定することも良い。例えば、図１１の通り、非推奨領域１３１は、禁止領域１３に接するように設定できる。連結車両２の通過領域１０Ｒと非推奨領域１３１とが重なる箇所の数、あるいは重なる面積、が最も少ない走行計画線を、最適な走行計画線１０Ｌとして選択することも良い。

【0063】

牽引車２１の軌跡及び方位（姿勢）を求めれば、連結車両２が経路１０を移動する際に磁気センサモジュール３が通過する磁気検知領域１０Ｄ（図１２）を特定できる。磁気検知領域１０Ｄは、連結車両２の移動中に、磁気センサモジュール３により磁気が検出される領域である。磁気検知領域１０Ｄの情報は、連結車両２の走行軌跡のシミュレーション結果として得られる情報のひとつである。磁気検知領域１０Ｄは、経路１０上の磁気マーカの配設位置を計画する際の有用な情報となる。磁気検知領域１０Ｄに磁気マーカを配置すれば、経路１０を移動する連結車両２が確実性高く磁気マーカを検知できる。

【0064】

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

【符号の説明】

【0065】

１ シミュレーション装置
１Ｓ 走行シミュレーションシステム
１０ 経路
１０Ｌ 走行計画線
１０Ｒ 通過領域
１０Ｊ （通過領域の）外縁
１２（１２Ａ～Ｃ） 通路
１３ 禁止領域
２ 連結車両
２１ 牽引車
２１１ 前輪（操舵輪）
２１１Ａ 前軸
２１２ 後輪
２１２Ａ 後軸
２２（２２Ａ・Ｂ） 台車
２２１ 前輪
２２２ 後輪
２２２Ａ 後軸
２８（２８Ａ・Ｂ） 連結部
２８０ 牽引軸
３ 磁気センサモジュール
４０ 制御ユニット
４８ 地図データベース
ＦＣ 前軸中心
ＲＣ 後軸中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】