(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-07
(45)【発行日】2022-11-15
(54)【発明の名称】運搬車両
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20221108BHJP
B60W 30/02 20120101ALI20221108BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 X
G05D1/02 R
B60W30/02 310
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019168589
(22)【出願日】2019-09-17
(65)【公開番号】P2021047528
(43)【公開日】2021-03-25
【審査請求日】2022-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】板東 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】魚津 信一
【審査官】大古 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－５１３１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－７９４３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１７５５６７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１３８９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／００ － １／１２
Ｂ６０Ｗ ３０／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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し、
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運搬車両。
【請求項2】
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し、
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運搬車両。
【請求項3】
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し、
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運搬車両。
【請求項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２に記載の運搬車両。
【請求項5】
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２に記載の運搬車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－１９６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【0008】
なお、本明細書および特許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。
【発明の効果】
【0009】
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。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態によるダンプトラックの側面図。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】車輪速度ベクトル算出フローを示す図。
【図5】慣性速度ベクトル算出フローを示す図。
【図6A】スリップ率算出フローを示す図。
【図6B】スリップ限界値算出フローを示す図。
【図7】スリップ限界典型値決定フローを示す図。
【図8】計測情報テーブルを示す図。
【図9】走行経路を複数の計測区間に区分けした状態を示す図。
【図10】計測区間情報テーブルを示す図。
【図11】計測区間テーブルを示す図。
【図12】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。
【図13】路面情報テーブルを示す図。
【図14】路面情報生成フローを示す図。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】スリップ限界系列を示す図。
【図18】最大加減速度算出フローを示す図。
【図19】最大加減速度系列を示す図。
【図20】目標走行速度設定フローを示す図。
【図21】目標走行速度系列を示す図。
【図22】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。
【図23】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。
【図24】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。
【図25】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。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
（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～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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
【数1】
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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ｖｉとして設定し、ステップＳ５０９に移行する。
【0033】
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ｖｉは以下の式（２）、座標変換行列Ｃｅｂは以下の式（３）で表される。
【0034】
【数2】
【0035】
【数3】
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
【数4】
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
【数5】
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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算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。
【0050】
【数6】
【0051】
【数7】
【0052】
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。
【0053】
【数8】
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
【数9】
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
【数10】
【0070】
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。
【0071】
【数11】
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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）。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
【数12】
【0084】
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。
【0085】
【数13】
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
（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。
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【符号の説明】
【0124】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】