JP3826805B2

JP3826805B2 - 自立走行車の衝突防止方法

Info

Publication number: JP3826805B2
Application number: JP2002031067A
Authority: JP
Inventors: 和弘横山; 修藤田; 昭浩永廣
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2003233423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自立走行する車両の衝突防止方法、特に路線情報に基づいて障害物検知範囲を変更可能な自立走行車の衝突防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自立走行する車両に非接触で障害物を検知するセンサを搭載し、障害物検出時に車両を自動停止させるようにしたシステムは知られている。
【０００３】
例えば特開平９−２６９８２９号公報（以下、従来例という）には、車両の車両本体におけるフロント側に光電式の障害物センサを取付けて、車両進行方向前方の障害物を検出するようにしたものが開示されている。
【０００４】
また、この従来例においては、走行ルートのコーナ部手前側にセンサ動作チェック用の番地板を敷設し、この位置をセンサ動作チェック用の定位置に設定し、動作確認時に車両がこの定位置に位置した条件下において、障害物センサの感度をＵＰさせ、通常の障害物検出エリア感度では到達しない範囲に配置した反射板を検出させることで、障害物センサの動作確認を自動的に行なえるようにしているとともに、カーブ等の非定常部では障害物センサの感度をＤｏｗｎさせて、干渉エリア外にある異物を検出しないようにしている。
【０００５】
なおまた、この従来例には、障害物センサとして、光電式以外に超音波やレーザの採用も可能であることについての記述もあるが、超音波やレーザの場合における検出エリアの設定方法や動作確認用の反射板の影響について全く触れられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は光電式の障害物センサにより障害物を検出するようにしている。しかしながら、光電式の障害物センサは、一般に検出距離３ｍ（Max）、視野幅２ｍ（Max）であり、検出距離、視野幅に限界がある。ちなみに、超音波式の障害物センサの場合、一般に検出距離１０ｍ（Max）、視野幅２．５ｍ（Max）が限界である。
【０００７】
また、光電式の障害物センサは、任意に検出距離、視野幅を設定することが不可能で、曲率の異なるカーブ等の路線部分での検出に限界がある。
【０００８】
本発明の技術的課題は、路線情報に基づいて、障害物検出センサの視野長、視野幅、視野角度を設定または変更できて、障害物の検出精度を向上させうるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自立走行車の衝突防止方法は、有軌道の路線上を自立走行する車両の衝突防止方法であって、初期視野長と初期視野幅を設定し、行先を登録する第１工程と、車両の走行を開始させる第２工程と、障害物の検索を開始させる第３工程と、障害物が検出されると、車両を減速・停止させるとともに警報を発する第４工程と、障害物が検出されなければ、ＩＣタグが検出されたか否かを判断し、ＩＣタグが検出されなければ第３工程に戻す第５工程と、ＩＣタグが検出され、このＩＣタグから路線情報が取得されると、路線が直線部、カーブ、終点部のいずれにさしかかるのかを判断する第６工程と、直線部と判定されると、この直線部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最長となるように変更した後に第３工程に戻す第７工程と、カーブと判定されると、このカーブの路線情報に基づき、カーブの曲率が大曲率か小曲率かを判断する第８工程と、小曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、小曲率カーブに沿う大視野角度で短視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第９工程と、大曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、大曲率カーブに沿う小視野角度で長視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第１０工程と、終点部と判定されると、この終点部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最短となるように変更する第１１工程と、視野長が最短となるように変更されると、車両が目的位置に到達したか否かを判断し、目的位置に到達していなければ第３工程に戻し、目的位置に到達していれば車両を停止させる第１２工程と、を有することを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る自立走行車の衝突防止方法および装置を図１乃至図９により説明する。図１は本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置を示すブロック図、図２はその路線の直線部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図、図３はその路線の小曲率カーブ部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図、図４はその路線の大曲率カーブ部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図、図５はその路線の終点部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図、図６乃至図８は障害物検出センサであるレーザスキャナの検出データ（極座標）を直交座標に変換する手法の説明図、図９はその衝突防止方法を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
図１において、１は有軌道の路線すなわち線路、２は線路１内に敷設した物体感知・送信機すなわちコイン状のＩＣタグ、３は線路１上を自立走行する車両、４は車両３に搭載された車載装置である。
【００１９】
ＩＣタグ２は、車両３が走行する時、車両に搭載されたＩＣタグ用アンテナ５から発信する電磁界により起電力を発生し、このタグに書き込まれている路線情報（タグＮｏ、位置（定点位置）情報、ルート情報、カーブ情報、終点情報、ヤード情報等）を数百ＫＨｚの周波数の電波信号により発信する機能を有するもので、種々のものが市販されており、図１乃至図５のように線路１に沿って定ピッチ（または不定ピッチ）で固定設置されている。これにより、車両位置や障害物検知のエリア情報の判定と起点を知ることができる。なお、ＩＣタグ２は上部を通過する車両から発信される電磁界内に配置すればよいものであって、必ずしも線路１内に配置する必要はなく、外側に配置してもよい。
【００２０】
車載装置４は、磁界を発生可能で、かつＩＣタグ２より電波信号（路線情報）が発信されると、これを受信するＩＣタグ用アンテナ５及びＩＣタグ制御装置６と、車両駆動用モータ７と、このモータ７の回転を検出することで車両３の移動量を検出するセンサ（例えばＰＬＧ：Pulse Generater ）８と、障害物検知範囲となる視野長、視野幅、視野角度を設定可能で、車両３の前面部に取り付けられて車両進行方向前方の障害物を検出する障害物検出センサすなわちレーザスキャナ９と、ＩＣタグ制御装置６で取得した路線情報に基づいて、レーザスキャナ９の視野長、視野幅、視野角度を設定または変更する障害物検出センサ用コントローラすなわちレーザスキャナコントローラ１１と、レーザスキャナ９の出力に基づいて障害物検知範囲内に障害物が観測されたか否かを判定する障害物判定手段１２と、ＩＣタグ制御装置６で取得した路線情報（定点位置情報）とＰＬＧ８により検出された連続位置に基づいて、速度制御など車両全般の制御を行うとともに、障害物判定手段１２から障害物検知信号が入力すると、車両３を減速・停止させ、同時にアラーム１４に対し異常信号を出力して報知させる車両コントローラ１３と、取得した定点位置と連続位置の情報ならびに障害物検知情報を、比較的電波が安定している業務用無線等を利用して図示しない監視センターに送信する車載無線装置１５とから構成されている。
【００２１】
レーザスキャナ９は、３６０度、長視野（４０〜１００ｍ）で検出が可能で、レーザ光のパルスの伝播時間を計測することにより距離を測定するもので、レーザ光のパルスの伝播時間を設定することにより視野長、視野幅、視野角度が任意に設定できるものであり、そのような機能を有するものは市販されている（例えばＳＩＣＫ社製の反射型レーザスキャナ、製品名「ＬＭＳ２００−３０１０６（登録商標）」）。なお、レーザスキャナ９は、車両３の前後にそれぞれ配置してもよい。
【００２２】
監視センターでは、車載装置４から送信された定点位置、連続位置ならびに障害物検知情報を受信して、予め登録された線路地図情報および前記定点位置情報から車両３が走行中の線路区間を割り出し、更に前記連続位置情報から前記線路区間内に限定して車両の現在位置を特定し、これら位置情報を表示し、常時監視している。したがって、障害物が検知されて車両３が減速・停止した場合、その原因と停止位置を特定することができるようになっている。
【００２３】
本実施形態の自立走行車の衝突防止装置において、使用したレーザスキャナの仕様は以下のとおりである。
分解能１０mm
精度 ±５mm（１σ）≦８ｍ
角度検出０.５゜〜１８０゜スキャン
スキャニング７７Ｈｚ
光源９５０ｎｍクラスＩ
Ｉ／F ＲＳ４２２５００kbps
電源ＤＣ２４Ｖ
サイズ１５６×１５５×２１０
重量４.５kg
１０ｍ先での分解能（０．５゜分割）８７.３mm
１０ｍ先でのレーザースポット径６０mm
【００２４】
そして、このような仕様のレーザスキャナ９からレーザ光が例えば０．２５°毎、あるいは０．５°毎、又は１°毎に発射され、レーザ光のパルスの伝播時間を計測および設定することで、障害物との距離測定および障害物検出範囲の設定がなされるようになっている。
【００２５】
ところで、レーザスキャナ９の計測データは、角度データと検出距離データつまり極座標である。よって障害物の検出上、直行座標に変換し、警戒エリアの内外判断を行う。極座標から直行座標への変換は、図６のように検出データ（極座標）を直交座標に変換する。すなわち、極座標の角度をθ、極座標の測定距離をＬとすると、直行座標はｘ＝Ｌ×cosθ、ｙ＝Ｌ×sinθのように求められる。
【００２６】
また、カーブにおける障害物検出範囲の設定は、図７及び図８に示す如く、各種カーブの曲率に対応させてそれぞれの曲率半径の円弧の弦の部分が定ピッチ（例えば５００mmピッチ）となるようにつくった予め登録してある軌跡座標の中から、ＩＣタグ２からのカーブ情報に基づいて該当する軌跡座標を読み出し、車両の進行状況（トラッキング位置）に合わせてエリア換算とレーザスキャナ９の位置座標点の角度を求め、車両上の座標を地上座標に直し、エリア判定を行うようにしている。具体的には、例えば視野幅を４５００mmで固定し、前記該当軌跡座標の左右２２５０mmのところをエリア設定することで、障害物検出範囲の座標を決めていく。その結果、小曲率カーブでは、図３のようにこの小曲率カーブに沿う大視野角度が自動的に設定され、大曲率カーブでは、図４のようにこの大曲率カーブに沿う小視野角度が自動的に設定される。視野長については、図３の小曲率カーブでは短視野長とし、図４の大曲率カーブでは小曲率カーブよりも長視野長となるように設定する。これらの設定は、既述したようにレーザ光のパルスの伝播時間を設定（制限）することにより可能で、これにより設定した視野長よりも遠くの障害物などの観測データはキャンセルされる。
【００２７】
また、直線部の障害物検出範囲すなわち視野長は、図２のように最長となるように設定し、終点部での視野長は、図５のように最短となるように設定する。終点部で視野長を短く設定するのは、終点には車止めや壁が存在する可能性が高く、これらを遠くの段階から障害物と判定するのを防止するためである。
【００２８】
カーブにおける障害物検知の演算は次のように行われる。まず、レーザスキャナ９の計測データ（極座標）を直行座標に変換する。すなわち、図６及び図８（ａ）のように極座標の角度をθ、極座標の測定距離をＬとすると、直行座標は
ｘ＝Ｌ×cosθ
ｙ＝Ｌ×sinθ
となる。
次に、これを図８（ｂ）のように基準面に対する絶対座標系
Ｘ＝ｘ×cosα
Ｙ＝ｙ×sinα
に変換する。
次いで、基準面からの距離成分を取入れる。
Ｘｎ＝Ｘ±Ｄｘｎ
Ｙｎ＝Ｙ＋Ｄｙｎ
ここで、Ｄｘｎ：ｎ番目のエリアにおける基準面中心線からのずれ量であり、右傾斜、左傾斜により加算式か減算式かに別れる。
Ｄｙｎ：ｎ番目のエリアにおける基準面からの距離である。
【００２９】
次に、本実施形態装置による自立走行車の衝突防止方法について図９に基づき図１乃至図８を参照しながら説明する。まず初期設定として、レーザスキャナコントローラにより初期視野長と初期視野幅を設定し、かつ行先を登録する（ステップ１１１）。次いで、車両の走行モードを自立走行モードにしてスイッチをＯＮし、ＩＣタグ用アンテナより電磁界を発生させながら車両の走行を開始させるとともに（ステップ１１２）、障害物の検索を開始させる（ステップ１１３）。
【００３０】
次に、障害物を検出したか否かをみて（ステップ１１４）、障害物が検出されていなければ、ＩＣタグを検出したか否か、つまり路線情報（タグＮｏ、位置（定点位置）情報、ルート情報、カーブ情報、終点情報、ヤード情報等）を取得したか否かが判断され（ステップ１１５）、ＩＣタグが検出されなければステップ１１４に戻り、ＩＣタグの検出すなわち路線情報が取得されれば、取得した路線情報に基づき、このＩＣタグの検出位置を起点として、路線が直線部、カーブ、終点部のいずれにさしかかるのかが判断され（ステップ１１６）、直線部と判定されれば、この直線部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長と視野幅を、直線部の視野長と視野幅に変更し（ステップ１１７）、ステップ１１４に戻る。
【００３１】
また、ステップ１１６にてカーブと判定されれば、このカーブの曲率が判断され（ステップ１１８）、大曲率と判定されれば、この大曲率カーブの路線情報に基づき、現在設定されている視野長と視野幅を、大曲率カーブの視野長と視野幅に変更するとともに、大曲率カーブの視野角度を設定し（ステップ１１９）、ステップ１１４に戻る。ステップ１１８にて小曲率と判定されれば、この小曲率カーブの路線情報に基づき、現在設定されている視野長と視野幅を、小曲率カーブの視野長と視野幅に変更するとともに、小曲率カーブの視野角度を設定し（ステップ１２０）、ステップ１１４に戻る。
【００３２】
また、ステップ１１６て終点部と判定されれば、この終点部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長と視野幅を、終点部の視野長と視野幅に変更し（ステップ１２１）、次いで停止位置すなわち登録された目的位置に到達したか否かが判断され（ステップ１２２）、目的位置に到達していなければ、処理をステップ１１４に戻し、目的位置に到達したと判定されれば、車両を停止させ（ステップ１２３）、処理を終了する。
【００３３】
また、ステップ１１４にて障害物を検出したと判定されれば、車両を減速・停止させ、同時にアラームに対し異常信号を出力して報知させ（ステップ１２４）、処理を終了する。
【００３４】
なお、定点位置等の路線情報は取得された時点で、またＩＣタグ間の距離（連続位置）情報はリアルタイムに、さらに障害物検知情報は障害物が検出された時点で、それぞれ無線装置を介して監視センターへ送信され、監視センター側では位置情報を受信する度に表示器の表示内容を更新する。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、有軌道の路線上を自立走行する車両の衝突防止方法であって、初期視野長と初期視野幅を設定し、行先を登録する第１工程と、車両の走行を開始させる第２工程と、障害物の検索を開始させる第３工程と、障害物が検出されると、車両を減速・停止させるとともに警報を発する第４工程と、障害物が検出されなければ、ＩＣタグが検出されたか否かを判断し、ＩＣタグが検出されなければ第３工程に戻す第５工程と、ＩＣタグが検出され、このＩＣタグから路線情報が取得されると、路線が直線部、カーブ、終点部のいずれにさしかかるのかを判断する第６工程と、直線部と判定されると、この直線部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最長となるように変更した後に第３工程に戻す第７工程と、カーブと判定されると、このカーブの路線情報に基づき、カーブの曲率が大曲率か小曲率かを判断する第８工程と、小曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、小曲率カーブに沿う大視野角度で短視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第９工程と、大曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、大曲率カーブに沿う小視野角度で長視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第１０工程と、終点部と判定されると、この終点部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最短となるように変更する第１１工程と、視野長が最短となるように変更されると、車両が目的位置に到達したか否かを判断し、目的位置に到達していなければ第３工程に戻し、目的位置に到達していれば車両を停止させる第１２工程と、を有するように構成したので、障害物の検出精度を向上させることができ、さらに障害物検知範囲となる視野長、視野幅、視野角度の設定または変更が容易となり、かつタグのメンテナンスフリーを図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の路線の直線部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の路線の小曲率カーブ部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の路線の大曲率カーブ部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の路線の終点部における物体感知・送信機（ＩＣタグ）の設置状態と障害物検出範囲を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の障害物検出センサであるレーザスキャナの検出データ（極座標）を直交座標に変換する手法の説明図である。
【図７】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の障害物検出センサであるレーザスキャナの検出データ（極座標）を直交座標に変換する手法の説明図である。
【図８】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止装置の障害物検出センサであるレーザスキャナの検出データ（極座標）を直交座標に変換する手法の説明図である。
【図９】本実施形態に係る自立走行車の衝突防止方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２ＩＣタグ（物体感知・送信機）
３車両
６ＩＣタグ制御装置（路線情報取得手段）
９レーザスキャナ（障害物検出センサ）
１１障害物検出センサ用コントローラ
１３車両コントローラ

Claims

有軌道の路線上を自立走行する車両の衝突防止方法であって、
初期視野長と初期視野幅を設定し、行先を登録する第１工程と、
車両の走行を開始させる第２工程と、
障害物の検索を開始させる第３工程と、
障害物が検出されると、車両を減速・停止させるとともに警報を発する第４工程と、
障害物が検出されなければ、ＩＣタグが検出されたか否かを判断し、ＩＣタグが検出されなければ第３工程に戻す第５工程と、
ＩＣタグが検出され、該ＩＣタグから路線情報が取得されると、路線が直線部、カーブ、終点部のいずれにさしかかるのかを判断する第６工程と、
直線部と判定されると、この直線部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最長となるように変更した後に第３工程に戻す第７工程と、
カーブと判定されると、このカーブの路線情報に基づき、カーブの曲率が大曲率か小曲率かを判断する第８工程と、
小曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、小曲率カーブに沿う大視野角度で短視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第９工程と、
大曲率のカーブ部と判定されると、現在設定されている視野角度と視野長が、大曲率カーブに沿う小視野角度で長視野長となるように変更した後に第３工程に戻す第１０工程と、
終点部と判定されると、この終点部の路線情報に基づき、現在設定されている視野長が最短となるように変更する第１１工程と、
視野長が最短となるように変更されると、車両が目的位置に到達したか否かを判断し、目的位置に到達していなければ第３工程に戻し、目的位置に到達していれば車両を停止させる第１２工程と、
を有することを特徴とする自立走行車の衝突防止方法。