特許 7700076 車両管理システム

(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】2025-06-20

(45)【発行日】2025-06-30

(54)【発明の名称】車両管理システム

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/00 20060101AFI20250623BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20250623BHJP

   E21C 47/00 20060101ALI20250623BHJP

   B60T 7/16 20060101ALI20250623BHJP

【ＦＩ】

G08G1/00 X

G05D1/43

E21C47/00

B60T7/16

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022054836

(22)【出願日】2022-03-30

(65)【公開番号】P2023147378

(43)【公開日】2023-10-13

【審査請求日】2024-07-24

(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】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】金井 政樹

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 真二郎

(72)【発明者】

【氏名】岩永 東祐

【審査官】山田 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／０９００９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平８－２６３１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８６７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

Ｇ０５Ｄ １／００ － １／８７

Ｅ２１Ｃ ２５／００ － ５１／００

Ｂ６０Ｔ ７／１２ － ８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運搬対象物を運搬する自律走行可能な少なくとも第１無人車両および第２無人車両を含む複数の無人車両と、前記複数の無人車両のそれぞれに対して前記運搬対象物を積み込む積込作業を行う積込機械と、前記積込機械と前記複数の無人車両とを管制制御する管制局とが相互に通信可能に無線接続された車両管理システムであって、
前記複数の無人車両の作業現場における位置を示す位置情報と向きを示す方位情報とを含む車体情報を取得し、前記複数の無人車両に対する走行許可に基づいて前記複数の無人車両の自律走行をそれぞれ制御するとともに、前記複数の無人車両が走行する走行経路を成す複数の走行区間のうち、前記複数の無人車両のそれぞれについて所定の走行区間における走行許可を要求する走行許可要求を出力する無人車両制御装置と、
前記積込機械によって前記運搬対象物を前記無人車両に積み込む積込作業を行う位置として前記走行経路に予め設定されている積込位置に停止している前記無人車両への積込作業が完了した旨を示す積込完了通知を前記積込機械のオペレータの入力操作に応じて出力する積込完了通知入力装置と、
前記作業現場に予め定められた作業計画および複数の走行経路の位置および制限速度の情報を含む地図情報に基づいて前記複数の無人車両が走行する走行経路を設定し、前記無人車両制御装置からの走行許可要求に基づいて、前記複数の無人車両に設定された走行経路の所定の走行区間の走行許可を出力する管制制御装置とを備え、
前記管制制御装置は、
前記積込位置を含む走行区間であって前記無人車両が同時に１台のみ進入可能な積込区間と、前記積込区間に隣接する走行区間であって前記積込区間に向かう無人車両が待機する待機区間とが設定され、
前記待機区間に停止している第１無人車両の前記待機区間における走行許可要求を受信した場合に、
前記第１無人車両が発進してから前記積込区間に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を算出し、
前記積込区間に位置する前記第２無人車両に対する前記積込完了通知を受信して前記第２無人車両が発進してから前記積込区間の外に到達するまでの時間である積込区間解放位置到達時間を算出し、
前記減速開始位置到達時間と前記積込区間解放位置到達時間とに基づいて、前記第１無人車両が前記減速開始位置に到達するよりも予め定めた余裕時間だけ前に前記第２無人車両が前記積込区間の外に到達するような前記第１無人車両と前記第２無人車両の発進時差を算出し、
前記第２無人車両に対する前記積込完了通知の受信時刻と前記発進時差とに基づいて、前記第１無人車両の発進時刻を算出し、
前記発進時刻を過ぎてから前記第１無人車両に対する前記待機区間における走行許可を出力することを特徴とする車両管理システム。

【請求項2】

請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記複数の無人車両は、前記無人車両制御装置をそれぞれ有し、
前記積込機械は、前記積込完了通知入力装置を有し、
前記管制局は、前記管制制御装置を有することを特徴とする車両管理システム。

【請求項3】

請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、
前記積込機械の１回の積込動作で前記第２無人車両に積み込まれる前記運搬対象物の積込量と、前記第２無人車両の積載予定量とに基づいて、前記第２無人車両に対する積込作業が完了するまでに必要な積込動作回数を算出し、
前記発進時差が負である場合に、前記積込動作回数と積込動作の開始時刻とに基づいて、前記積込完了通知の受信時刻を推定し、
推定した前記積込完了通知の受信時刻と前記発進時差とに基づいて、前記第１無人車両の発進時刻を算出し、
前記発進時刻を過ぎてから前記第１無人車両に対する前記待機区間における走行許可を出力することを特徴とする車両管理システム。

【請求項4】

請求項３記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、予め学習した積込時刻と積込完了通知の受信時刻との時間差に基づいて、前記積込完了通知の受信時刻を推定することを特徴とする車両管理システム。

【請求項5】

請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、前記第１無人車両の前記積込区間への進入速度を設定することを特徴とする車両管理システム。

【請求項6】

請求項５記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、前記積込区間の距離に基づいて、前記第１無人車両の前記積込区間への前記進入速度を設定することを特徴とする車両管理システム。

【請求項7】

請求項５記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、前記積込区間の走行時間が最短となるように、前記第１無人車両の前記積込区間への前記進入速度を設定することを特徴とする車両管理システム。

【請求項8】

請求項１記載の車両管理システムにおいて、
前記管制制御装置は、
前記積込位置を含む走行区間であって前記無人車両が同時に１台のみ進入可能な積込区間と、前記積込区間に隣接する走行区間であって前記積込区間に向かう無人車両が待機する待機区間とが設定され、
前記待機区間に停止している第１無人車両の前記待機区間における走行許可要求を受信した場合に、
前記第１無人車両が発進してから前記積込区間に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を算出し、
前記積込区間に位置する前記第２無人車両に対する前記積込完了通知を受信して前記第２無人車両が発進してから前記積込区間の外に到達するまでの時間である積込区間解放位置到達時間を算出し、
前記減速開始位置到達時間と前記積込区間解放位置到達時間とに基づいて、前記第１無人車両が前記減速開始位置に到達するよりも予め定めた余裕時間だけ前に前記第２無人車両が前記積込区間の外に到達するような前記第１無人車両と前記第２無人車両の発進時差を算出し、
前記発進時差の間に前記第２無人車両が到達する目標到達位置を算出し、
前記第２無人車両が前記目標到達位置に到達したときに前記第１無人車両に対する前記待機区間における走行許可を出力することを特徴とする車両管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

露天掘り鉱山等において、オペレータが搭乗することなく自律走行するダンプトラック（すなわち、無人車両）と、無線通信回線を介して無人車両と通信する管制局とを備える車両管理システムが用いられている。

【0003】

車両管理システムに関する技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、積込場の入口点から積込機が存在する積込点まで車両が走行する車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って車両を走行させる車両の走行システムにおいて、積込点の位置情報と入口点の位置情報に基づき、入口点から積込点の近傍の待機点を経由して積込点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、入口点から待機点まで走行させる第１の走行制御手段と、車両を待機点で積込機から許可を得るまで待機させる待機手段と、車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示があった場合に、当該位置変更後の積込点の位置情報と積込点が移動する前の前記走行経路上の待機点の位置情報に基づき、待機点から当該位置変更後の積込点までの部分走行経路を生成する部分走行経路生成手段と、車両が待機点で待機中に、および入口点から待機点までの間を走行中に、積込機から管制装置または／および車両に積込点の位置変更の指示がなかった場合には、走行経路生成手段によって生成された走行経路の情報に基づき車両を走行経路に沿って、待機点から積込点まで走行させるとともに、車両が待機点で待機中に、あるいは入口点から待機点までの間を走行中に、積込点の位置変更の指示があった場合には、部分走行経路生成手段によって生成された部分走行経路の情報に基づき車両を部分走行経路に沿って待機点から位置変更後の積込点まで走行させる第２の走行制御手段とを備えた車両の走行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】国際公開第２０１１／０９００９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術においては、無人車両の走行経路上に、車両が積込機から許可を得るまで待機すべき点としてスイッチバック点のような待機点を積込点の近くに設定し、無人車両をこの待機点まで、すなわち、積込機の近くまで極力停止させることなく走行させ続けることで、生産効率の向上を図っている。

【0006】

しかしながら、待機点は、無人車両同士の接触等が生じないように積込点から余裕をもった位置に設定する必要がある。特に、露天掘り鉱山等においては超大型の無人車両を稼働させることが多く、無人車両の加減速等の動作変更に要する移動距離を考慮するため、待機点は積込点からある程度離れた位置に設定される。また、上記従来技術のように無人車両の待機点からの発進タイミングを考慮しない場合には、積込点における無人車両の入れ換えに要する時間が長くなり、生産性が低下してしまう。

【0007】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる車両管理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、運搬対象物を運搬する自律走行可能な少なくとも第１無人車両および第２無人車両を含む複数の無人車両と、前記複数の無人車両のそれぞれに対して前記運搬対象物を積み込む積込作業を行う積込機械と、前記積込機械と前記複数の無人車両とを管制制御する管制局とが相互に通信可能に無線接続された車両管理システムであって、前記複数の無人車両の作業現場における位置を示す位置情報と向きを示す方位情報とを含む車体情報を取得し、前記複数の無人車両に対する走行許可に基づいて前記複数の無人車両の自律走行をそれぞれ制御するとともに、前記複数の無人車両が走行する走行経路を成す複数の走行区間のうち、前記複数の無人車両のそれぞれについて所定の走行区間における走行許可を要求する走行許可要求を出力する無人車両制御装置と、前記積込機械によって前記運搬対象物を前記無人車両に積み込む積込作業を行う位置として前記走行経路に予め設定されている積込位置に停止している前記無人車両への積込作業が完了した旨を示す積込完了通知を前記積込機械のオペレータの入力操作に応じて出力する積込完了通知入力装置と、前記作業現場に予め定められた作業計画および複数の走行経路の位置および制限速度の情報を含む地図情報に基づいて前記複数の無人車両が走行する走行経路を設定し、前記無人車両制御装置からの走行許可要求に基づいて、前記複数の無人車両に設定された走行経路の所定の走行区間の走行許可を出力する管制制御装置とを備え、前記管制制御装置は、前記積込位置を含む走行区間であって前記無人車両が同時に１台のみ進入可能な積込区間と、前記積込区間に隣接する走行区間であって前記積込区間に向かう無人車両が待機する待機区間とが設定され、前記待機区間に停止している第１無人車両の前記待機区間における走行許可要求を受信した場合に、前記第１無人車両が発進してから前記積込区間に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を算出し、前記積込区間に位置する前記第２無人車両に対する前記積込完了通知を受信して前記第２無人車両が発進してから前記積込区間の外に到達するまでの時間である積込区間解放位置到達時間を算出し、前記減速開始位置到達時間と前記積込区間解放位置到達時間とに基づいて、前記第１無人車両が前記減速開始位置に到達するよりも予め定めた余裕時間だけ前に前記第２無人車両が前記積込区間の外に到達するような前記第１無人車両と前記第２無人車両の発進時差を算出し、前記第２無人車両に対する前記積込完了通知の受信時刻と前記発進時差とに基づいて、前記第１無人車両の発進時刻を算出し、前記発進時刻を過ぎてから前記第１無人車両に対する前記待機区間における走行許可を出力するものとする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車両管理システムの全体構成を示す図である。

【図2】積込機械の一例として示す油圧ショベルの外観を示す図である。

【図3】運転室内に設置された運転席の概観を示す図である。

【図4】無人車両の一例として示すダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。

【図5】車両管理システムを示す機能ブロック図である。

【図6】配車管理情報のテーブルの一例を示す図である。

【図7】管制情報記憶部に記憶された管制情報のテーブルの一例を示す図である。

【図8】積込作業を行う作業エリアに設定される走行経路の一例を示す図である。

【図9】管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図10】積込区間開放時間推定処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図11】積込区間開放時間推定処理の処理原理を説明する図である。

【図12】減速開始位置到達時間推定処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図13】減速開始位置到達時間推定処理の処理原理を説明する図である。

【図14】発進時刻決定処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図15】発進時刻決定処理の処理原理を説明する図である。

【図16】発進時刻決定処理の処理原理を説明する図である。

【図17】発進時刻決定処理の処理原理を説明する図である。

【図18】車両管理の様子を示す図である。

【図19】無人車両の位置と速度の変化を示す図である。

【図20】対比例として示す従来技術における車両管理の様子を示す図である。

【図21】無人車両の位置と速度の変化を示す図である。

【図22】第２の実施の形態の管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図23】第２の実施の形態における最適走行速度の算出原理を説明する図である。

【図24】第２の実施の形態の変形例における最適走行速度の算出原理を説明する図である。

【図25】第３の実施の形態の管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図26】第４の実施の形態における走行許可出力の処理原理について説明する図である。

【図27】第４の実施の形態の車両管理の様子を示す図である。

【図28】第５の実施の形態における走行経路の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、車両管理システムの管理対象となる運搬車両の一例としてダンプトラックを、積込機械の一例として油圧ショベルをそれぞれ示して説明するが、他の運搬車両や積込機械を管理対象とする車両管理システムにおいても本発明の適用が可能である。

【0012】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図２１を参照しつつ説明する。

【0013】

図１は、本実施の形態に係る車両管理システムの全体構成を示す図である。

【0014】

図１に示すように、車両管理システム１００は、露天掘り鉱山等の作業現場に用いられるシステムであり、掘削作業及び積込作業を行う１台以上の積込機械１０と、積込機械１０から積み込まれた土砂等の運搬対象物を搬送する１台以上の無人車両２０（無人車両２０－１、無人車両２０－２）と、無人車両２０の配車管理及び交通管制を行う管制局３０とを含む。積込機械１０、無人車両２０及び管制局３０は、無線通信回線４０によって互いに通信可能に構成されている。具体的には、露天掘り鉱山内等には複数の無線基地局４１が設置されており、積込機械１０、無人車両２０及び管制局３０は、これらの無線基地局４１を介して互いに送受信を行っている。

【0015】

本実施の形態では、管制局３０の交通管制方式として、搬送経路６０を示す地図データ上でノードにより分割された搬送経路６０の部分区間（走行区間）を、各無人車両２０の位置に基づいて排他的に走行許可する制御方式（いわゆる走行許可区間制御方式）が用いられている。走行許可区間制御方式では、例えば自車の前方の走行区間の走行許可を要求した際に、走行許可を要求した前方の走行区間が他の無人車両に対して走行許可がなされている場合又は進入禁止として設定されている場合には、自車に当該前方の走行区間の走行許可はなされない。従って、自車は、現在許可されている区間内の例えば終端で停止し、前方の走行区間の走行許可がなされるまで待機する。

【0016】

図２は、積込機械の一例として示す油圧ショベルの外観を示す図である。なお、積込機械１０は、油圧ショベルに限定されず、例えばホイールローダ等であっても良い。

【0017】

図２に示すように、油圧ショベル（積込機械）１０は、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１９１、アーム１９２、およびバケット１９３を連結して構成された多関節型のフロント装置１０Ａと、上部旋回体１０Ｂと、下部走行体１０Ｃとで構成されている。また、上部旋回体１０Ｂの上部前方には、オペレータが搭乗する運転室１９７が配置されている。

【0018】

フロント装置１０Ａのブーム１９１の基端は上部旋回体１０Ｂの前部に回動可能に支持されており、アーム１９２の一端はブーム１９１の基端とは異なる端部（先端）に回動可能に支持されており、アーム１９２の他端にはバケット１９３が回動可能に支持されている。ブーム１９１、アーム１９２、バケット１９３、上部旋回体１０Ｂ、及び下部走行体１０Ｃはそれぞれブームシリンダ１９４、アームシリンダ１９５、バケットシリンダ１９６、及び、図示しない旋回モータや左右の走行モータにより駆動される。以降、ブームシリンダ１９４、アームシリンダ１９５、バケットシリンダ１９６、旋回モータおよび左右の走行モータをまとめて車体駆動装置１８０（後の図５参照）と称することがある。

【0019】

図３は、運転室内に設置された運転席の概観を示す図である。

【0020】

図３に示すように、運転室１９７に設置された運転席１７２には、油圧アクチュエータ１９４～１９６等を操作するための操作信号を出力する操作レバー１７１（右操作レバー１７１－１、左操作レバー１７１－２）が設けられている。操作レバー１７１は前後左右に傾倒可能であり、操作信号であるレバーの傾倒量、すなわちレバー操作量を電気的に検知する図示しない検出装置を含み、検出装置が検出したレバー操作量を電気配線を介して出力する。つまり、操作レバー１７１の前後方向または左右方向に、油圧アクチュエータ１９４～１９６等の操作がそれぞれ割り当てられている。以降、右操作レバー１７１－１及び左操作レバー１７１－２を含む操作レバー１７１を車体操作入力装置１７１（後の図５参照）と称することがある。

【0021】

また、操作レバー１７１（例えば、右操作レバー１７１－１）の上部には、操作レバー１７１を把持している間、例えば右手親指によって常時素早い操作が可能なスイッチとして積込完了通知入力装置１７０が配置されている。

【0022】

積込完了通知入力装置１７０は、積込機械（油圧ショベル１０）によって運搬対象物を無人車両２０に積み込む積込作業を行う位置として走行経路に予め設定されている積込位置に停止している無人車両２０への積込作業が完了した旨を示す積込完了通知を積込機械のオペレータの入力操作に応じて出力するものである。

【0023】

なお、積込完了通知入力装置１７０は、オペレータが容易に操作できるように、例えば運転席１７２に配置されたスイッチ等であればよく、必ずしも操作レバー１７１の上部に配置されるスイッチである必要はない。例えば、オペレータが積込等の通常操作を行いながら入力操作ができるものであれば、スイッチ以外のものであっても良く、操作レバー１７１の上部に配置されたものでなくても良い。

【0024】

図４は、無人車両（運搬車両）の一例として示すダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。なお、図４においては、従動輪、駆動輪、及び、走行モータ等は、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方については図中に括弧書きで符号のみを示して図示を省略する。

【0025】

図４に示すように、無人車両であるダンプトラック２０は、例えば、電気駆動ダンプトラックであり、前後方向に延在して支持構造体を形成する車体フレーム２８１と、車体フレーム２８１の上部に前後方向に延在するように配置され、その後端下部をピン結合部２８５ａを介して車体フレーム２８１に傾動可能に設けられた荷台（ベッセル）２８５と、車体フレーム２８１の下方前側左右に設けられた一対の従動輪（前輪）２８２Ｌ，２８２Ｒと、車体の下方後側左右に設けられた一対の駆動輪（後輪）２８３Ｌ，２８３Ｒと、車体フレーム２８１の上方前側に設けられた運転室２８４と、車体フレーム２８１の下方に設けられた燃料タンク２８９と、車体フレーム２８１上に配置され、燃料タンク２８９から供給される燃料により駆動するエンジン（図示せず）と、エンジンに接続されて駆動される発電機から出力される電力を用いて車輪（駆動輪２８３Ｌ，２８３Ｒ）を駆動する走行モータ２９０Ｌ，２９０Ｒ等を有する電気駆動システムとから概略構成されている。走行モータ２９０Ｌ，２９０Ｒは、図示しない減速機とともに駆動輪２８３Ｌ，２８３Ｒの回転軸部に収められている。車体フレーム２８１と荷台２８５とはホイストシリンダ２８６により接続されており、ホイストシリンダ２８６の伸縮によって荷台２８５がピン結合部２８５ａを中心に回動される。

【0026】

図５は、車両管理システムを示す機能ブロック図である。

【0027】

図５に示すように、車両管理システム１００は、土砂等の運搬対象物を運搬する自律走行可能な複数の無人車両２０と、複数の無人車両２０のそれぞれに対して運搬対象物を積み込む積込作業を行う積込機械１０と、積込機械１０と複数の無人車両２０とを管制制御する管制局３０とが相互に通信可能に無線接続されて構成されている。

【0028】

複数の無人車両２０には、それぞれ、無人車両２０の作業現場における位置を示す位置情報と向きを示す方位情報とを含む車体情報を取得し、無人車両２０に対する走行許可に基づいて無人車両２０の自律走行を制御するとともに、無人車両２０が走行する走行経路を成す複数の走行区間のうち、所定の走行区間における走行許可を要求する走行許可要求を出力する無人車両制御装置２００が配置されている。

【0029】

積込機械１０には、積込機械１０によって運搬対象物を無人車両２０に積み込む積込作業を行う位置として走行経路に予め設定されている積込位置に停止している無人車両２０への積込作業が完了した旨を示す積込完了通知を積込機械１０のオペレータの入力操作に応じて出力する積込完了通知入力装置１７０が配置されている。

【0030】

管制局３０には、作業現場に予め定められた作業計画および複数の走行経路の位置および制限速度の情報を含む地図情報に基づいて複数の無人車両２０が走行する走行経路を設定し、無人車両制御装置２００からの走行許可要求に基づいて、複数の無人車両２０に設定された走行経路の所定の走行区間の走行許可を出力する管制制御装置３１０が配置されている。

【0031】

なお、図５においては、積込機械１０と無人車両２０とがそれぞれ１台ずつ示されているが、２台以上存在する場合についてもそれぞれ同様の構成を有している。

【0032】

（積込機械１０）
積込機械１０は、車体操作入力装置１７１、車体駆動装置１８０、積込完了通知入力装置１７０、及び無線通信装置１４０を備えている。

【0033】

無線通信装置１４０は、例えば無線通信回線４０に接続するための無線機である。この無線通信装置１４０は、無線通信回線４０を介して無人車両２０又は管制局３０との間で情報の送受信を行う。

【0034】

車体操作入力装置１７１は、操作レバー１７１－１，１７１－２であり、運転席１７２に設けられている。

【0035】

車体駆動装置１８０は、ブームシリンダ１９４、アームシリンダ１９５、バケットシリンダ１９６、旋回モータおよび左右の走行モータであり、車体操作入力装置１７１からの操作信号に応じて駆動される。また、車体駆動装置１８０には、図示しない慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）が設けられており、車体駆動装置１８０の姿勢情報、或いは、姿勢情報から得られる積込回数を無線通信装置１４０を介して無人車両２０や管制局３０に送信可能である。

【0036】

積込完了通知入力装置１７０は、積込機械（油圧ショベル１０）によって運搬対象物を無人車両２０に積み込む積込作業を行う位置として走行経路に予め設定されている積込位置に停止している無人車両２０への積込作業が完了した旨を示す積込完了通知を積込機械のオペレータの入力操作に応じて出力するものである。積込完了通知入力装置１７０からの積込完了通知は、無線通信装置１４０を介して無人車両２０や管制局３０に送信される。

【0037】

積込機械１０は、図示しない制御装置により全体の動作を制御されている。積込機械１０の制御装置は、例えば演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって積込機械１０の動作を制御する。

【0038】

（無人車両２０）
無人車両２０は、無人車両制御装置２００、走行駆動装置２１０、位置・方位センサ２２０、速度センサ２３０、積載センサ２７０、記憶装置２５０、及び無線通信装置２４０を備えている。

【0039】

走行駆動装置２１０は、無人車両制御装置２００の制御信号に基づいて無人車両２０の走行を駆動するものであり、例えば、無人車両２０の操舵角を変更するための操舵モータ、無人車両２０を走行させるための走行モータ２９０Ｌ，２９０Ｒ、及びブレーキ等を含む。

【0040】

位置・方位センサ２２０は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）装置や磁気を用いたセンサ等であり、自車の位置および方位を計測し、計測した位置および方位を無人車両制御装置２００に出力する。なお、位置・方位センサ２２０は、ＧＰＳと慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）とを組み合わせたもの、あるいは地上に設置された基地局からの電波を用いて位置を特定するものであっても良い。

【0041】

積載センサ２７０は、無人車両２０に積載された積荷の重量（すなわち、積載量）を計測するものであり、ベッセル（荷台）２８５の着座部分に備えられた重量センサであっても良く、ベッセル２８５を動作させるホイストシリンダ２８６の圧力に基づいて重量を推定するものであっても良い。この積載センサ２７０は、計測した積載量を無人車両制御装置２００に出力する。

【0042】

記憶装置２５０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Operating System）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム、データベース等が格納されている。また、記憶装置２５０には、作業現場に予め定められた作業計画および複数の走行経路の位置および制限速度の情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部２５１としての記憶領域が形成されている。

【0043】

無線通信装置２４０は、例えば無線通信回線４０に接続するための無線機である。この無線通信装置２４０は、無線通信回線４０を介して積込機械１０又は管制局３０との間で情報の送受信を行う。

【0044】

無人車両制御装置２００は、例えば、演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって無人車両２０の動作を制御する。

【0045】

無人車両制御装置２００は、自律走行制御部２０１、車体情報管理部２０２、及び走行許可要求部２０３を有している。車体情報管理部２０２は、位置・方位センサ２２０から出力された位置および方位の情報と、積載センサ２７０から出力された積載量の情報とを管理するとともに、これらの情報を無線通信装置２４０を介して管制局３０に送信する。また、車体情報管理部２０２は、位置、方位及び積載量の情報を自律走行制御部２０１に出力する。更に、車体情報管理部２０２は、管制局３０の管制制御部３１２（後述する）から自車に対する走行経路及び走行許可区間の情報を受信した場合、受信した情報を自律走行制御部２０１に出力する。

【0046】

自律走行制御部２０１は、車体情報管理部２０２から出力された位置、方位、積載量、走行経路及び走行許可区間の情報に基づいて、走行許可されている経路に追従しつつ、走行許可区間から逸脱しないように無人車両２０を走行させるための加減速制御信号や操舵制御信号などの制御信号を生成する。更に、自律走行制御部２０１は、生成したこれらの制御信号を走行駆動装置２１０に出力する。

【0047】

（管制局３０）
管制局３０は、管制制御装置３１０、管制記憶装置３５０、及び無線通信装置３４０を備えている。

【0048】

管制記憶装置３５０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Operating System）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム、データベース等が格納されている。管制記憶装置３５０には、配車管理情報記憶部３５１、管制情報記憶部３５２、及び地図情報記憶部３５３としての記憶領域がそれぞれ形成されている。

【0049】

無線通信装置３４０は、例えば、無線通信回線４０に接続するための無線機であり、無線通信回線４０を介して積込機械１０又は無人車両２０との間で情報の送受信を行う。

【0050】

管制制御装置３１０は、例えば、演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって管制局３０の動作を制御する。

【0051】

管制制御装置３１０は、配車管理部３１１と、管制制御部３１２と、交代車両発進時刻算出部３１３とを有している。

【0052】

配車管理部３１１は、無人車両２０の目的地までの走行経路を設定する。例えば無人車両２０が積込位置にいる場合、配車管理部３１１は、放土位置までの走行経路を設定する。一方、無人車両２０が放土位置にいる場合、配車管理部３１１は、積込位置までの走行経路を設定する。そして、配車管理部３１１によって設定された走行経路は、配車管理情報として、例えばテーブルの形式で配車管理情報記憶部３５１に記憶されている。

【0053】

図６は、配車管理情報のテーブルの一例を示す図である。

【0054】

図６に示すように、配車管理情報では、無人車両２０を固有に識別する車両ＩＤ毎に、配車管理部３１１によって設定された走行経路が目標経路としてそれぞれ記録されている。目標経路は、積込位置（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）から放土位置（ｎｏｄｅ＿ＤＰ）まで、あるいは放土位置（ｎｏｄｅ＿ＤＰ）から積込位置（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）までの経路を示している。

【0055】

目標経路のうち、積込作業や放土作業を行う作業エリア間の搬送路のように予め走行経路として設定することが可能な地図情報については、予め搬送路の形状に合わせた形式で地図情報記憶部３５３に記憶されている。一方、積込位置や待機位置、放土位置などの作業地点を含む走行区間のように、走行経路として予め設定することができない地図情報については、作業地点である積込位置又は放土位置が指定されたときに管制制御部３１２によって生成され、地図情報記憶部３５３に記憶される。なお、管制制御部３１２によって生成される地図情報は１つのみ生成されても良く、複数生成されても良い。複数生成された場合、配車管理部３１１は、無人車両２０に対して走行経路を設定する際に、複数の地図情報のうちの一つを選択する。

【0056】

また、配車管理部３１１は、無人車両２０に対して走行経路を設定する際に、目的地の作業エリアに対して生成済みの地図情報が存在した場合、作業エリア間の走行経路と作業エリア内での走行経路とを同時に設定する。一方、目的地の作業エリアに対して生成済みの地図情報が存在しない場合、配車管理部３１１は、まず目的地となる作業エリアの入口点までの走行経路を設定し、当該作業エリアにおける積込位置や待機位置、放土位置などの作業地点が指定された時点で作業エリア内の走行経路を設定すれば良い。

【0057】

管制制御部３１２は、管制情報記憶部３５２に記憶された交通管制の情報（以降、単に「管制情報」と称する）に基づいて、無人車両２０の走行経路に設定された複数の走行区間をそれぞれ、複数の無人車両２０の何れかについてのみ走行許可を付与した走行許可区間として設定する。すなわち、複数の走行区間について、各走行区間に走行許可が付与される無人車両２０は１台のみとなり、１つの走行区間に複数の無人車両２０の走行許可が付与されることはない。

【0058】

図７は、管制情報記憶部に記憶された管制情報のテーブルの一例を示す図である。

【0059】

管制情報では、ノードＩＤと、各ノードＩＤで示される走行区間（経路上の次のノードまでの走行区間）に対して走行許可を付与した無人車両を示す「走行許可車両」とが関連付けられている。管制制御部３１２は、無人車両２０の位置に応じて、走行許可可能な前方区間を当該無人車両２０に対する走行許可区間として設定する。無人車両２０は、その設定された区間のノードに従って走行する。

【0060】

本実施の形態においては、走行許可区間制御方式が採用されている。従って、ある無人車両２０－１に設定済みの走行許可区間の前方の走行区間が他の無人車両２０－２に対する走行許可区間として設定されている場合、管制制御部３１２は、無人車両２０－１に対して当該前方の走行区間は走行許可しない。この場合、無人車両２０－１は現在許可されている走行許可区間の終端ノードを超えないように停止し、前方区間が走行許可されるまで待機する。

【0061】

また、管制制御部３１２は、作業エリアにおいて指定された作業地点に基づいて地図情報を生成し、生成した地図情報を地図情報記憶部３５３に記憶させる。

【0062】

図８は、積込作業を行う作業エリアに設定される走行経路の一例を示す図である。

【0063】

図８に示すように、積込位置（ＬＰ：Loading Point）（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）が指定された場合、管制制御部３１２は作業エリア内の走行経路６０を生成する。走行経路６０は、走行区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を含む複数の走行区間により形成されている。

【0064】

積込位置（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）は、例えば、積込機械１０の位置情報等に基づいて管制制御部３１２によって指定される。また、積込位置との位置関係に応じて、積込位置に他の無人車両２０－１が位置している場合に後続の無人車両２０－２が待機する待機位置（ｎｏｄｅ＿ＲＰ）が管制制御部３１２によって指定される。なお、本実施の形態において、積込位置及び待機位置は、無人車両２０の前進又は後進を切り換える切り返し位置として設定されている場合を例示している。

【0065】

管制制御部３１２によって積込位置（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）および待機位置（ｎｏｄｅ＿ＲＰ）が指定されると、管制制御部３１２は、作業エリアの入口や出口に設定された図示しないノード、待機位置（ｎｏｄｅ＿ＲＰ）及び積込位置（ｎｏｄｅ＿ＬＰ）に基づき、無人車両２０が走行するための地図情報を生成する。

【0066】

図８に示す走行経路６０において、待機位置を含む走行区間Ｓ１は積込位置に向かう無人車両２０－２が待機する待機区間Ｓ１であり、折り返し位置として設定された待機位置ＲＰを含んでいる。また、走行区間Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ、待機区間から積込位置へ至る積込区間および無人車両２０－１が積込位置から退出するための退出区間であり、積込区間Ｓ２と退出区間Ｓ３の間の折り返し位置として設定された積込位置ＬＰを含んでいる。すなわち、積込区間Ｓ２と退出区間Ｓ３は積込位置において重複しており、走行許可の付与については一体として考える。すなわち、走行区間Ｓ２，Ｓ３には、同時に１台のみが侵入可能である。したがって、特に区別しない場合には、積込区間Ｓ２は退出区間Ｓ３を含むものとして考える。

【0067】

なお、地図情報の生成方法については種々の方法が考えられるが、例えば、作業エリアのうち走行経路の生成が許容された範囲内で、走行経路の部分要素である直線や円弧の組み合わせによる候補の中から、経路長最短などの指標に基づき適切な経路を探索することにより行われる。

【0068】

また、放土作業を行う作業エリアにおいても、管制制御部３１２は、指定された放土位置に基づいて同様に地図情報を生成する。その場合、放土位置は、作業エリアで作業するブルドーザなどのオペレータ、あるいは管制局３０で遠隔操作を行うオペレータによって指定されても良い。

【0069】

交代車両発進時刻算出部３１３は、待機区間Ｓ１の待機位置に停止して待機している無人車両２０－２から待機区間Ｓ２についての走行許可要求を受信した場合に、以下のような手順により無人車両２０－２に待機区間Ｓ１の走行許可を出力する。

【0070】

まず、交代車両発進時刻算出部３１３は、無人車両２０－２（第１無人車両）が待機位置を発進してから積込区間Ｓ２に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を算出する。

【0071】

また、積込区間Ｓ２に位置する無人車両２０－１（第２無人車両）に対する積込完了通知を受信して無人車両２０－１が積込位置を発進してから退出区間Ｓ３の外に到達するまでの時間である積込区間解放位置到達時間を算出する。

【0072】

続いて、減速開始位置到達時間と積込区間解放位置到達時間とに基づいて、無人車両２０－２が減速開始位置に到達するよりも予め定めた余裕時間だけ前に無人車両２０－１が退出区間Ｓ３の外に到達するような無人車両２０－１と無人車両２０－２の発進時差を算出する。

【0073】

そして、無人車両２０－１に対する積込完了通知の受信時刻と発進時差とに基づいて、無人車両２０－２の発進時刻を算出し、この発進時刻を過ぎてから無人車両２０－２に対する待機区間Ｓ１の走行許可（ここでは、待機位置からの発進許可を含んでいるといえる）を出力する。

【0074】

なお、後続の無人車両２０－２からは待機区間Ｓ１についての走行許可要求と同時に積込区間Ｓ２についての走行許可要求も出されており、先行の無人車両２０－１が退出区間Ｓ３の外に到達するのと同時に無人車両２０－２の積込区間Ｓ２についての走行許可（ここでは、待機区間Ｓ１から積込区間Ｓ２への進入許可を含んでいるといえる）が出力される。

【0075】

以下、管制制御装置３１０による処理の詳細について詳細に説明する。

【0076】

図９は、管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0077】

図９において、管制制御装置３１０は、待機区間Ｓ１の待機位置に停止している無人車両２０－２から待機区間Ｓ１についての走行許可要求を受信すると（ステップＳ１００１）、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在するか否かを判定し（ステップＳ１００２）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、積込区間に先行する無人車両２０－１が存在しない場合には、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0078】

また、ステップＳ１００２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在する場合には、交代車両発進時刻算出部３１３は、先行する無人車両２０－１が退出区間Ｓ３の外に到達して積込区間Ｓ２が開放される積込区間開放時間を推定する積込区間開放時間推定処理を実施し（ステップＳ１００３）、無人車両２０－２が待機位置を発進してから積込区間Ｓ２に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を推定する減速開始位置到達時間推定処理を実施し（ステップＳ１００４）、無人車両２０－１に対する積込完了通知の受信時刻と発進時差とに基づいて、無人車両２０－２の発進時刻を決定する発進時刻決定処理を実施する（ステップＳ１００５）。

【0079】

続いて、管制制御装置３１０は、ステップＳ１００５で算出した発進時刻を過ぎたか否かを判定し（ステップＳ１００６）、判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまで、すなわち、発進時刻を超過するまでステップＳ１００６の処理を繰り返す。また、ステップＳ１００６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、発進時刻を超過した場合には、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0080】

図１０は、積込区間開放時間推定処理の処理内容を示すフローチャートである。また、図１１は、積込区間開放時間推定処理の処理原理を説明する図である。

【0081】

図１０及び図１１に示すように、積込区間開放時間推定処理では、積込区間開放位置Ｘｒｅｌを算出し（ステップＳ１２０１）、積込区間開放位置ＸｒｅｌまでのΔｘ刻みの位置ｘ（ｋ＝１，…，Ｎ）を生成し（ステップＳ１２０２）、各位置ｘｋにおける速度ｖｋを計算し（ステップＳ１２０３）、各分割位置ｘｋ間毎に平均速度から走行時間を計算し（ステップＳ１２０４）、積込区間開放位置への到達時間Ｔｒｅｌ、すなわち、積込区間開放時間を算出し（ステップＳ１２０５）、処理を終了する。

【0082】

なお、加速度（一定とする）をα、ＬＰ発進時遅延時間をＴＬＰｄｅｌ、走行許可開放マージンをＬｒｅｌ、制限速度をｖｌｉｍ（ｘ）とすると、各数値は以下のように計算される。
・積込区間開放位置：ｘｒｅｌ＝ｄ＋Ｌｒｅｌ
・距離Δｘ毎の位置：ｋΔｘ（ｋ＝０，…，Ｎ、Ｎ＝ｘｒｅｌ／Δｘ（切り上げ）
・各ｘｋにおける速度：ｖｋ＝ｍｉｎ（√２αｘｋ，ｖｌｉｍ（ｘｋ））
・ｘｒｅｌ到達時間：Ｔｒｅｌ＝ＴＬＰｄｅｌ＋Σ（２Δｘ／（ｖｋ＋ｖ（ｋ＋１）））（ｋ＝０，…，Ｎ―１）

【0083】

図１２は、減速開始位置到達時間推定処理の処理内容を示すフローチャートである。また、図１３は、減速開始位置到達時間推定処理の処理原理を説明する図である。

【0084】

図１２及び図１３に示すように、減速開始位置到達時間推定処理では、減速開始位置ｘｄｅｃを計算し（ステップＳ１４０１）、減速開始位置ｘｄｅｃまでのΔｘ刻みの位置ｘｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）を生成し（ステップＳ１４０２）、各位置ｘｋにおける速度ｖｋを計算し（ステップＳ１４０３）、各分割位置ｘｋ間毎に平均速度から走行時間を計算し（ステップＳ１４０４）、減速開始位置到達時間Ｔｄｅｃを計算し（ステップＳ１４０５）、処理を終了する。

【0085】

なお、加速度（一定とする）をα、ＲＰ発進時遅延時間をＴＲＰｄｅｌ、積込区間進入速度をｖ０、減速度（一定とする）をβ、停止マージンをＬｍａｒｇｉｎ、制限速度をｖｌｉｍ（ｘ）とすると、各数値は以下のように計算される。
・減速開始位置：ｘｄｅｃ＝ｄｆ－（ｖ０＾２／２β＋Ｌｍａｒｇｉｎ）
・距離Δｘ毎の位置：ｋΔｘ（ｋ＝０，…，Ｎ、Ｎ＝ｘｒｅｌ／Δｘ（切り上げ）
・各ｘｋにおける速度：ｖｋ＝ｍｉｎ（√２ａｘｋ，ｖｌｉｍ（ｘｋ））
・ｘｄｅｃ到達時間：Ｔｄｅｃ＝ＴＲＰｄｅｌ＋Σ（２Δｘ／（ｖｋ＋ｖ（ｋ＋１）））（ｋ＝０，…，Ｎ―１）

【0086】

図１４は、発進時刻決定処理の処理内容を示すフローチャートである。また、図１５～図１７は、発進時刻決定処理の処理原理を説明する図である。

【0087】

図１４～図１７に示すように、発進時刻決定処理では、発進時差を算出し（ステップＳ１５０１）、発進時差が０（ゼロ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０２）。

【0088】

ステップＳ１５０２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、発進時差が正である場合には、先行する無人車両が発進したか否かを判定し（ステップＳ１５０３）、判定結果がＮＯの場合には、先行する無人車両が発進するまで、すなわち、判定結果がＹＥＳとなるまでステップＳ１５０３の処理を繰り返す。また、ステップＳ１５０３での判定結果がＹＥＳの場合には、発進時刻に基づいて最適発進時刻を決定し（ステップＳ１５０４）、処理を終了する。

【0089】

また、ステップＳ１５０２での判定結果がＮＯの場合、すなわち、発進時差が負の場合には、先行する無人車両に所定回数の積込動作を行ったか否かを判定し（ステップＳ１５０５）、判定結果がＮＯの場合には、判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ１５０５の処理を繰り返す。また、ステップＳ１５０５での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、所定回数の積込動作を行った場合には、先行する無人車両の発進時刻を推定し（ステップＳ１５０６）、推定した発進時刻に基づいて最適発進時刻を決定し（ステップＳ１５０４）、処理を終了する。

【0090】

なお、発進時差が正の場合には、図１５に示すように、先行車発進時刻をｔ０、積込区間開放時間をＴｒｅｌ、減速開始時間をＴｄｅｃ、発進時差をＴｄｉｆｆ、積込区間開放時刻をｔＡ＝ｔ０＋Ｔｒｅｌ、減速開始時刻をｔＢ＝ｔ０＋Ｔｄｉｆｆ＋Ｔｄｅｃとすると、発進時差が満たすべき条件であるｔＡ＜ｔＢから、ｔ０＋Ｔｒｅｌ＜ｔＢ＝ｔ０＋Ｔｄｉｆｆ＋Ｔｄｅｃが成り立ち、Ｔｄｉｆｆ＞Ｔｒｅｌ－Ｔｄｅｃが導かれる。ここで、マージン時間Ｔｍを定義すると、発進時差Ｔｄｉｆｆ＝Ｔｒｅｌ－Ｔｄｅｃ＋Ｔｍで求められる。また、発進時差が負の場合には、図１６に示すように、先行車発進時刻に推定時刻ｔ０１を用いることで、発進時差Ｔｄｉｆｆ＝Ｔｒｅｌ－Ｔｄｅｃ＋Ｔｍを求めることができる。

【0091】

また、図１７に示すように、発進時差が負の場合に推定する発進時刻は、油圧ショベル（積込機械１０）とダンプトラック（無人車両２０）との車格（各容量は予め記憶されている）に基づいて、積込回数を算出することにより求めることができる。具体的には、必要積込回数Ｎ＿Ｌ＝トラック積載容量／ショベルバケット容量（切上げ）を求め、最終積込開始時刻（Ｎ＿Ｌ－１回目の積込完了時刻）と積込完了通知予測時間（最終積込開始時刻から積込完了通知時刻までの時間）を定義することで、積込完了通知推定時刻ｔ０１＝最終積込開始時刻＋積込完了通知予測時間を算出する。積込完了通知予測時間は、実際の最終積込開始時刻と積込完了通知時刻のデータに基づき学習し、予め設定した初期値を実績値の移動平均値で更新する。なお、積込完了通知予測時間は、オペレータと油圧ショベルの車格の組合せ毎に独立で学習してもよい。

【0092】

以上のように構成した本実施の形態における効果を従来技術と対比しつつ説明する。

【0093】

図２０は、対比例として示す従来技術における車両管理の様子を示す図であり、図２１は無人車両の位置と速度の変化を示す図である。

【0094】

図２０及び図２１に示すように、従来技術においては、積込区間Ｓ２にて先行する無人車両と待機区間Ｓ１の待機位置で停止している後続の無人車両とが同時に発進した場合（状態ａ）、先行の無人車両が退出区間Ｓ３の外に到達する前（すなわち、後続の無人車両の積込区間Ｓ２についての走行許可が取得される前）に後続の無人車両が待機区間Ｓ１と積込区間Ｓ２の境界に到達してしまうため、後続の無人車両は積込区間Ｓ２の走行許可が得られるまで待機区間Ｓ１において一時停止する必要が生じる（状態ｂ）。そして、先行の無人車両が退出区間Ｓ３の外に到達すると、後続の無人車両は積込区間Ｓ２についての走行許可を取得し（状態ｃ）、待機区間Ｓ１から積込区間Ｓ２に加速しながら進入し（状態ｄ）、すぐさま減速して積込位置に到着する（状態ｅ）。すなわち、従来技術においては、後続の無人車両の加速や減速の頻度が増加するために平均速度が下がって作業効率が低下すると共に、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間が長くなり、生産性が低下してしまう。

【0095】

図１８は、本実施の形態における車両管理の様子を示す図であり、図１９は無人車両の位置と速度の変化を示す図である。

【0096】

図１８及び図１９に示すように、本実施の形態においては、積込区間Ｓ２にて先行する無人車両が積込位置から発進し、後続の無人車両が待機区間Ｓ１の待機位置で停止を維持している状態において（状態ａ）、後続の無人車両からの待機区間についての走行許可要求に応じて、先行する無人車両の発進から時間差をもって待機区間Ｓ１についての走行許可が出され、後続の無人車両が発進する（状態ｂ）。このとき、先行する無人車両の発進と後続の無人車両の発進の時間差は、本実施の形態における車両管理システムにより最適に設定され、先行の無人車両は、後続の無人車両が待機区間Ｓ１の走行中であって減速開始位置に到達する前に退出区間Ｓ３の外に到達する。すなわち、言い換えると、後続の無人車両は待機区間Ｓ１の走行中であって減速開始位置に到達する前に積込区間Ｓ２についての走行許可を取得する（状態ｃ）。そして、これにより、後続の無人車両は、積込区間Ｓ２の走行許可の解放からより短い時間で、かつ、待機区間Ｓ１で減速することなく最高速度（制限速度）で積込区間Ｓ２に進入し、積込位置に到着することができるので（状態ｄ、状態ｅ）、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。

【0097】

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図２２及び図２３を参照しつつ説明する。ただし、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成等には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

【0098】

本実施の形態は、後続の無人車両に積込区間における走行時間が最短（極小）となるような最適走行速度（制限速度）を適用する場合を示すものである。

【0099】

図２２は、本実施の形態の管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。また、図２３は、本実施の形態における最適走行速度の算出原理を説明する図である。

【0100】

図２２において、管制制御装置３１０は、待機区間Ｓ１の待機位置に停止している無人車両２０－２から待機区間Ｓ１についての走行許可要求を受信すると（ステップＳ１００１）、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在するか否かを判定し（ステップＳ１００２）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、積込区間に先行する無人車両２０－１が存在しない場合には、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0101】

また、ステップＳ１００２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在する場合には、交代車両発進時刻算出部３１３は、積込区間Ｓ２の距離（長さ）に基づいて後続の無人車両２０－２の最適な走行速度（最適走行速度）を決定する最適走行速度決定処理を実施し（ステップＳ１９０１）、先行する無人車両２０－１が退出区間Ｓ３の外に到達して積込区間Ｓ２が開放される積込区間開放時間を推定する積込区間開放時間推定処理を実施し（ステップＳ１００３）、無人車両２０－２が待機位置を発進してから積込区間Ｓ２に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を推定する減速開始位置到達時間推定処理を実施し（ステップＳ１００４）、無人車両２０－１に対する積込完了通知の受信時刻と発進時差とに基づいて、無人車両２０－２の発進時刻を決定する発進時刻決定処理を実施する（ステップＳ１００５）。

【0102】

続いて、管制制御装置３１０は、ステップＳ１００５で算出した発進時刻を過ぎたか否かを判定し（ステップＳ１００６）、判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまで、すなわち、発進時刻を超過するまでステップＳ１００６の処理を繰り返す。また、ステップＳ１００６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、発進時刻を超過した場合には、最適走行速度を対象となる無人車両２０の制限速度として適用し（ステップＳ１９０２）、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0103】

図２３に示すように、後続の無人車両２０－２の走行速度ｖ（制限速度）と、積込区間Ｓ２を走行する無人車両２０－２が減速開始位置から停止位置である積込位置ＬＰに到達するまでの走行時間Ｔとは、トレードオフの関係となる。これは、無人車両２０－２の走行速度ｖが大きいほど減速開始距離Ｌｓｔｏｐ（減速開始位置から積込位置ＬＰまでの距離）が大きくなり、無人車両２０－２が減速及び停止に要する走行距離が伸びるためである。一方で、図２３に示すように、走行時間Ｔが極小となる無人車両の走行速度（最適走行速度）が存在する。

【0104】

ここで、後続の無人車両２０－２の待機区間Ｓ１から積込区間Ｓ２への侵入速度をｖ０、減速開始位置から積込位置までの間の減速度をβ、停止マージンをＬｍａｒｇｉｎ、積込区間Ｓ１の距離（長さ）をＬＳ２とすると、最適走行速度は以下のように求められる。
・減速開始位置から積込位置までの距離（減速開始距離）：Ｌ（ｖ０）
Ｌ（ｖ０）＝ｖ０＾２／２β＋Ｌｍａｒｇｉｎ＋ＬＳ２
・減速開始距離における走行時間：Ｔ（ｖ０）
Ｔ（ｖ０）＝Ｌ（ｖ０）／ｖ０＋ｖ０／２β＝ｖ０／β＋（Ｌｍａｒｇｉｎ＋ＬＳ２）／ｖ０
・最適走行速度：ｖ０１
ｖ０１＝√β（Ｌｍａｒｇｉｎ＋ＬＳ２） （Ｔ（ｖ０）の変曲点より）
・最短走行時間：ｖ０１
Ｔ（ｖ０１）＝２√（（Ｌｍａｒｇｉｎ＋ＬＳ２）／β）

【0105】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0106】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0107】

また、最適走行速度を制限速度として適用することにより、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間をさらに短縮することができ、生産性を向上することができる。

【0108】

＜第２の実施の形態の変形例＞
本発明の第２の実施の形態の変形例を図２４を参照しつつ説明する。ただし、本変形例において、第２の実施の形態と同様の構成等には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

【0109】

本実施の形態は、後続の無人車両に積込区間における燃料消費量が最小（極小）となるような最適走行速度（制限速度）を適用する場合を示すものである。

【0110】

図２４は、本変形例における最適走行速度の算出原理を説明する図である。

【0111】

図２４に示すように、後続の無人車両２０－２の走行速度ｖ（制限速度）と、積込区間Ｓ２を走行する無人車両２０－２が減速開始位置から停止位置である積込位置ＬＰに到達するまでの燃料消費量Ｆとは、トレードオフの関係となる。これは、無人車両２０－２の走行速度ｖが大きいほど短時間で走行できるものの燃費が悪化し、走行速度ｖが小さいほど燃費は改善するものの、無人車両２０－２の走行時間が伸びるためである。一方で、図２４に示すように、燃料消費量Ｆが極小となる無人車両の走行速度（最適走行速度）が存在する。本変形例では、この最適走行速度を後続の無人車両２０－２の制限速度として適用する。

【0112】

その他の構成は第２の実施の形態と同様である。

【0113】

以上のように構成した本変形例においても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0114】

また、最適走行速度を制限速度として適用することにより、燃費を向上することができる。

【0115】

なお、本変形例においては、走行速度と燃料消費量の関係に基づいて最適走行速度を算出したが、これに限られず、例えば、速度ｖ０に関する走行時間の関数Ｔ（ｖ０）と、燃料消費量の関数Ｆ（ｖ０）とに重み付けしたものを評価関数とし、それらを最小化（極小化）するような最適走行速度を計算してもよい。また、燃料消費量を極小化するようなエンジンの最適回転数を算出するように構成しても良い。

【0116】

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図２５を参照しつつ説明する。ただし、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成等には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

【0117】

本実施の形態は、先行の無人車両の位置や速度などの走行状態に応じて積込区間開放時間を更新し、更新した積込区間開放時間に応じて発進時差Ｔｄｉｆｆを更新する場合を示すものである。

【0118】

図２５は、本実施の形態の管制制御装置における走行許可発進処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0119】

図２５において、管制制御装置３１０は、待機区間Ｓ１の待機位置に停止している無人車両２０－２から待機区間Ｓ１についての走行許可要求を受信すると（ステップＳ１００１）、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在するか否かを判定し（ステップＳ１００２）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、積込区間に先行する無人車両２０－１が存在しない場合には、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0120】

また、ステップＳ１００２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、積込区間Ｓ２に先行する無人車両２０－１が存在する場合には、先行する無人車両２０－１が退出区間Ｓ３の外に到達して積込区間Ｓ２が開放される積込区間開放時間を推定する積込区間開放時間推定処理を実施し（ステップＳ１００３）、無人車両２０－２が待機位置を発進してから積込区間Ｓ２に進入する前に停止するために減速開始すべき減速開始位置に到達するまでの時間である減速開始位置到達時間を推定する減速開始位置到達時間推定処理を実施し（ステップＳ１００４）、無人車両２０－１に対する積込完了通知の受信時刻と発進時差とに基づいて、無人車両２０－２の発進時刻を決定する発進時刻決定処理を実施する（ステップＳ１００５）。

【0121】

続いて、管制制御装置３１０は、ステップＳ１００５で算出した発進時刻を過ぎたか否かを判定し（ステップＳ１００６）、判定結果がＮＯの場合には、先行車両の位置や速度に基づいて積込区間開放時間Ｔｒｅｌを更新し、更新した積込区間開放時間Ｔｒｅｌに応じて算出した発進時差Ｔｄｉｆｆが前回更新した発進時座Ｔｄｉｆｆよりも小さい場合には、その発進時差Ｔｄｉｆｆに基づいた算出値で最適発進時刻を更新し（ステップＳ２００１）、ステップＳ１００６の処理に戻る。

【0122】

また、ステップＳ１００６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、発進時刻を超過した場合には、最適走行速度を対象となる無人車両２０の制限速度として適用し（ステップＳ１９０２）、待機区間Ｓ１の走行許可を無人車両２０－２に送信し（ステップＳ１００７）、処理を終了する。

【0123】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0124】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0125】

また、最適発進時刻が最適となるように更新することにより、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間をさらに短縮することができ、生産性を向上することができる。

【0126】

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図２６及び図２７を参照しつつ説明する。ただし、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成等には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

【0127】

本実施の形態は、先行の無人車両の積込区間における位置に基づいて後続の無人車両の待機区間における走行許可（発進許可）を出す場合を示すものである。

【0128】

図２６は、本実施の形態における走行許可出力の処理原理について説明する図である。

【0129】

図２６に示すように、積込区間Ｓ２の先行の無人車両２０－１が発進してから「発進時差」だけ遅れて待機区間Ｓ１の後続の無人車両２０－２が発進することから、先行の無人車両２０－１が「発進時差」の間に到達する位置（目標到達位置）を特定することができる。そして、先行の無人車両２０－１の目標到達位置への到達をトリガとして後続の無人車両２０－２を発進させれば（言い換えると、走行許可を出せば）、第１の実施の形態と同様の動作を実現することができる。すなわち、本実施の形態では、時間（時刻）に代えて先行の無人車両の位置をトリガとすることで、第１の実施の形態と同様の動作を実現する。

【0130】

ここで、先行の無人車両２０－１の加速度をαＬ、最大速度をｖｍａｘとすると、発進時差Ｔｄｉｆｆ＝Ｔｒｅｌ－Ｔｄｅｃ＋Ｔｍに応じて目標到達位置は以下のように算出される。

【0131】

すなわち、図２６の（１）Ｔｄｉｆｆ≦ｖｍａｘ／αＬの場合には、目標到達位置はαＬ×Ｔｄｉｆｆ＾２となる。また、（２）Ｔｄｉｆｆ＞ｖｍａｘ／αＬの場合には、目標到達位置はｖｍａｘ×Ｔｄｉｆｆ－ｖｍａｘ＾２／２αＬとなる。

【0132】

図２７は、本実施の形態の車両管理の様子を示す図である。

【0133】

図２７に示すように、本実施の形態においては、積込区間Ｓ２にて先行する無人車両が積込位置から発進し、後続の無人車両が待機区間Ｓ１の待機位置で停止を維持している状態において（状態ａ）、先行の無人車両が退出区間Ｓ３の目標到達位置に到達したら後続の無人車両に待機区間Ｓ１の走行許可が出され、後続の無人車両が発進する（状態ｂ）。このとき、先行する無人車両の発進と後続の無人車両の発進の時間差は、第１の実施の形態と同様に車両管理システムにより最適となるように設定され、先行の無人車両は、後続の無人車両が待機区間Ｓ１の走行中であって減速開始位置に到達する前に退出区間Ｓ３の外に到達する。すなわち、言い換えると、後続の無人車両は待機区間Ｓ１の走行中であって減速開始位置に到達する前に積込区間Ｓ２についての走行許可を取得する（状態ｃ）。そして、これにより、後続の無人車両は、積込区間Ｓ２の走行許可の解放からより短い時間で、かつ、待機区間Ｓ１で減速することなく最高速度（制限速度）で積込区間Ｓ２に進入し、積込位置に到着することができるので（状態ｄ、状態ｅ）、積込位置における無人車両の入れ換えに要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。

【0134】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0135】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0136】

＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態を図２８を参照しつつ説明する。ただし、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成等には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

【0137】

本実施の形態は、積込位置及び待機位置が、無人車両２０の前進又は後進を切り換える切り返し位置ではなく、無人車両２０が一方から侵入して他方に退出する停止通過位置として設定される場合を示すものである。

【0138】

図２８は、本実施の形態における走行経路の一例を示す図である。

【0139】

図２８に示すように、走行経路６０において、走行区間Ｓ０は、積込位置に向かう無人車両２０－２が待機する待機区間Ｓ０であり、終端部に停止通過位置として設定された待機位置（ＱＰ：Queuing Point）が配置されている。また、走行区間Ｓ１は、待機区間Ｓ０の待機位置ＱＰから発進した後続の無人車両２０－２が積込退出区間Ｓ２，Ｓ３への進入に際して走行する助走区間Ｓ１である。また、走行区間Ｓ２，Ｓ３は、第１の実施の形態における積込区間Ｓ２と退出区間Ｓ３の両方の特徴を合わせた積込退出区間Ｓ２，Ｓ３であり、停止通過位置として設定された積込位置（ＬＰ：Loading Point）を含んでいる。積込退出区間Ｓ２，Ｓ３は、走行許可の付与については一体として考えられ、同時に１台のみが侵入可能である。

【0140】

以上のように構成した本実施の形態において、助走区間Ｓ１と積込退出区間Ｓ２，Ｓ３とを合わせて第１の実施の形態の積込区間Ｓ２及び退出区間Ｓ３と同様に扱うことにより、第１の実施の形態と同様の動作を行うことができる。

【0141】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0142】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0143】

なお、図２８に示す積込作業を行う作業エリアにおいて、入口位置～積込位置ＬＰの経路と、積込経路ＬＰ～出口位置の経路とを別々のものとして考え、走行区間Ｓ２と走行区間Ｓ３とを独立に生成し、走行区間Ｓ２と走行区間Ｓ３の重なった位置に積込位置ＬＰを設定してもよい。

【0144】

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

【符号の説明】

【0145】

１０…積込機械（油圧ショベル）、１０Ａ…フロント装置、１０Ｂ…上部旋回体、１０Ｃ…下部走行体、２０…無人車両（ダンプトラック）、３０…管制局、４０…無線通信回線、４１…無線基地局、６０…走行経路（搬送経路）、１００…車両管理システム、１４０…無線通信装置、１７０…積込完了通知入力装置、１７１…車体操作入力装置（操作レバー）、１７２…運転席、１８０…車体駆動装置、１９１…ブーム、１９２…アーム、１９３…バケット、１９４…ブームシリンダ、１９５…アームシリンダ、１９６…バケットシリンダ、１９７…運転室、２００…無人車両制御装置、２０１…自律走行制御部、２０２…車体情報管理部、２０３…走行許可要求部、２１０…走行駆動装置、２２０…位置・方位センサ、２３０…速度センサ、２４０…無線通信装置、２５０…記憶装置、２５１…地図情報記憶部、２７０…積載センサ、２８１…車体フレーム、２８２Ｌ，２８２Ｒ…従動輪、２８３Ｌ，２８３Ｒ…駆動輪、２８４…運転室、２８５…荷台（ベッセル）、２８５ａ…ピン結合部、２８６…ホイストシリンダ、２８９…燃料タンク、２９０Ｌ，２９０Ｒ…走行モータ、３１０…管制制御装置、３１１…配車管理部、３１２…管制制御部、３１３…交代車両発進時刻算出部、３４０…無線通信装置、３５０…管制記憶装置、３５１…配車管理情報記憶部、３５２…管制情報記憶部、３５３…地図情報記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【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】

【図26】

【図27】

【図28】