JP6195040B1 - 作業車両システム及び磁気マーカの作業方法 - Google Patents

Abstract

磁気マーカに関する作業を効率良く実施できる作業車両システム及び作業方法を提供する。車両の底面側に取り付けられた磁気センサで検出できるように路面に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転のための車両側の制御を実現するための磁気マーカに関する作業を実施する複数台の作業車両（４Ａ〜４Ｄ）により構成される作業車両システム（４Ｓ）は、磁気マーカ（１）を敷設する敷設ラインに沿って走行するための制御目標を取得する目標取得装置（４８１）と、制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御により自動操舵を実現する自動操舵装置（４８５）と、磁気マーカ（１）に関する作業を担う作業装置と、を備えている。

Description

本発明は、磁気マーカを道路に敷設する際の作業効率化に貢献できる作業車両システム及びそれを用いた作業方法に関する。

従来、車両に取り付けた磁気センサにより道路に敷設された磁気マーカを検出する車両用の磁気マーカ検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような磁気マーカ検出システムによれば、例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを利用する自動操舵制御や車線逸脱警報などの各種の運転支援のほか、自動運転を実現できる可能性がある。

特開２００５−２０２４７８号公報

しかしながら、前記従来の磁気マーカでは、次のような問題がある。例えば車線逸脱警報の運転支援を実現するためには比較的短い間隔で多数の磁気マーカを敷設する必要があり、そのため、各磁気マーカを敷設する際、あるいは敷設済みの磁気マーカについての保守作業を実施する際の作業効率が十分でないと、敷設コストの上昇を回避できなくなるおそれがある。

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、磁気マーカに関する作業を効率良く実施できる作業車両システム及び作業方法を提供するものである。

本発明の一態様は、車両の底面側に取り付けられた磁気センサで検出できるように路面に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転のための車両側の制御を実現するための磁気マーカに関する作業を実施する１台又は複数台の作業車両により構成される作業車両システムであって、
前記磁気マーカを一列に敷設する仮想的なライン、あるいは前記磁気マーカが一列に敷設された仮想的なラインである敷設ラインに沿って走行するための制御目標を取得する目標取得装置と、
該制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御を実現するための手段と、
前記磁気マーカに関する作業を担う作業装置と、を備える作業車両システムにある。

本発明の一態様は、前記磁気マーカに関する作業を複数台の作業車両で実施する方法であって、
前記磁気マーカを一列に敷設する仮想的なライン、あるいは前記磁気マーカが一列に敷設された仮想的なラインである敷設ラインに沿って走行するための制御目標を取得する目標取得装置と、該制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御を実現するための手段と、を備える先頭の作業車両に対して、
先行する作業車両に追従して走行するための追従走行装置と、前記磁気マーカに関する作業を担う作業装置と、を備える後続の作業車両を、組み合わせて複数台の作業車両を構成して当該複数台の作業車両の隊列走行により前記磁気マーカに関する作業を実施し、
前記作業装置の種類が異なる複数種類の作業車両の中から、実施する作業内容に応じて前記後続の作業車両を選択する磁気マーカの作業方法にある。

本発明の作業車両システムでは、１台あるいは複数台の作業車両が前記敷設ラインに沿って走行する。前記敷設ラインに沿って走行しながら前記磁気マーカに関する作業を実施すれば、前記磁気マーカに関する作業を効率良く実施できる。

本発明の作業方法は、複数台の作業車両を組み合わせて前記磁気マーカを敷設あるいは保守する方法である。この作業方法では、前記敷設ラインに沿って走行する作業車両を先頭にし、前記磁気マーカに関する作業を担う前記作業装置を搭載した作業車両が後続する隊列走行により前記磁気マーカの敷設や保守等の作業を実施する。

この作業方法では、実施する作業内容に応じて選択した作業車両を前記先頭の作業車両に組み合わせて隊列走行させることで、前記磁気マーカに関する作業を効率良く実施できる。さらに、前記先頭の作業車両に組み合わせる作業車両を入れ替えれば、前記磁気マーカに関する様々な作業を汎用性高く実施できる。

以上のように、本発明の作業車両システム及び磁気マーカの作業方法によれば、効率良く磁気マーカに関する作業を実施でき、作業効率を向上できる。

車両の磁気センサで磁気マーカを検出する様子を例示する説明図。 磁気マーカが敷設された車線を例示する説明図。 磁気マーカの上面図及び側面図。 磁気マーカの断面構造を示す断面図。 磁気マーカの鉛直方向の磁界分布を示すグラフ。 磁気マーカを作製する工程を示す説明図。 作業車両システムを示す説明図。 磁気マーカの施工の手順を示すフローチャート図。 作業車両システムによる作業の説明図。

本発明の好適な態様を説明する。
前記磁気マーカに関する作業としては、敷設、敷設済みの磁気マーカの点検や着磁や清掃や取り外し等、様々な作業がある。
なお、前記磁気マーカに関する上記の作業を実施するタイミングとしては、前記作業車両が作業する位置に到達したことを検出したタイミングであっても良い。この場合には、前記作業車両が作業を自動的あるいは半自動的に実施でき、作業員等の負担を一層軽減できる。一方、前記作業車両が作業する位置に到達したことを作業員等が確認し、確認した旨の操作に応じて作業を開始するように構成しても良い。この場合には、作業員等が位置の確認を担うことで作業の確実性を向上できる。

前記操舵輪の舵角の制御を実現するための手段として、前記制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御により自動操舵を実現する自動操舵装置を備えていることも良い。
この場合には、自動操舵により作業の省力化を図ることができる。
なお、前記操舵輪の舵角の制御を実現するための手段としては、前記制御目標を運転者等に提示する装置であっても良い。例えば制御目標を画面上で表示する装置を採用すれば、作業車両の運転者が制御目標を確認しながらステアリングを操作することで、前記敷設ラインに沿う作業車両の走行を実現できる。

発進及び停止を含めて走行速度を制御する速度制御装置を備えていると良い。
この場合には、速度制御が可能となり、一層の省力化を実現でき作業効率を向上できる。なお、前記自動操舵装置を備える一方、オペレータが走行速度の調節を行う構成を採用しても良い。前記自動操舵装置を備える作業車両であれば、オペレータが運転する場合と比べて前記敷設ラインに沿って走行する際の精度を向上でき、これにより作業の精度を高めることができる。

前記磁気マーカの敷設を予定する位置、あるいは前記磁気マーカが敷設された位置である敷設位置に前記作業車両が到達したか否かを検知するための敷設位置検知装置を備え、前記作業装置は、該敷設位置検知装置により前記敷設位置への到達が検知された場合に前記磁気マーカに関する作業を実施すると良い。
この場合には、前記敷設位置に到達する毎に前記磁気マーカに関する作業を自動的に実施できるようになる。前記敷設位置に到達する毎の人手による操作の必要性を低くでき作業効率を向上できる。

前記目標取得装置は、複数の衛星から送信されて来る電波を受信して作業車両の絶対位置を計測する測位部と、前記敷設ラインの絶対位置を記憶する記憶部と、を有しており、前記作業車両の絶対位置と前記敷設ラインの絶対位置との比較により前記制御目標を生成して取得しても良い。
この場合には、前記作業車両を基準とした前記敷設ラインの相対位置を演算等でき、この相対位置に基づいて前記制御目標を生成できる。

前記目標取得装置は、車両が走行する道路上の区分である車線を認識することで該車線に沿って延在する前記敷設ラインの相対位置を計測し、当該相対位置に基づいて前記制御目標を生成して取得しても良い。
車線を認識する方法としては、例えば光や電波を利用するレーダ装置により車線を区画する白線等のレーンマークを検出して車線を認識する方法や、前方道路をカメラで撮像して得られた画像から白線等のレーンマークを検出して車線を認識する方法等がある。

複数台が連なって走行して磁気マーカに関する作業を実施する作業車両システムであって、先頭の作業車両が前記目標取得装置を備えており、
後続の作業車両は、先行する作業車両に追従して走行するための追従走行装置と、作業車両毎に異なる担当作業を担う作業装置と、を備えていても良い。
この場合には、複数台の作業車両の隊列走行により前記磁気マーカに関する作業を効率良く実施できる。作業車両を入れ替えれば異なる作業に対応できるようになり、汎用性が高くなる。

（実施例１）
本例は、車両の運転操作の支援や自動運転や情報提供等を目的として道路に敷設される磁気マーカ１に関する例である。この内容について、図１〜図９を参照して説明する。

図１及び図２の磁気マーカ１は、例えば、車両５が走行する車線５３０の中央に沿う仮想的なラインである敷設ライン５３０Ｌに沿って一列に敷設される。このように路面５３に敷設された磁気マーカ１は、例えば車両５の底面５０に取り付けた磁気センサ２等により検出できる。磁気センサ２による磁気マーカ１の検出信号は、例えば車両５側の図示しないＥＣＵ等に入力され、車線維持のための自動操舵制御や、車線逸脱警報などの運転支援制御や、自動走行制御など、各種の車両側の制御に利用できる。

磁気マーカ１は、図３及び図４のごとく、直径１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの扁平な円形シート状のマーカである。この磁気マーカ１では、磁気を発生する磁性層１１の表裏両面に、ガラス繊維の繊維シートであるガラスクロス１２Ｇ（図６）を含む保護層１２が積層されている。さらに、各保護層１２の外側には、舗装用材料であるアスファルトを主体とした層が積層され、これにより磁気マーカ１は５層構造を呈している。

磁性層１１は、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ³の等方性マグネットよりなる層である。この磁性層１１は、基材としてのアスファルトの中に酸化鉄の粉末である磁粉を分散させて形成されている。
保護層１２は、母材（マトリクス）としてのアスファルトをガラスクロス１２Ｇに含浸させた複合材料（繊維強化複合材料）の層である。
保護層１２の外側の層のうち、敷設時に路面５３に面することになる層は、アスファルトよりなる接合層１６である。この接合層１６をなすアスファルトは、路面５３に接合する際に接着材として機能する。
保護層１２の外側の層のうち、接合層１６とは反対側の層は、砂等の骨材をアスファルトに混ぜた防滑層１５である。

磁気マーカ１は、接合層１６を形成するアスファルトを接着材として路面５３に接着される（図４）。厚さ２．５ｍｍという磁気マーカ１の厚さは、路面５３にプリントされる白線や制限速度表示等の路面標識の厚さと同程度となっている。また、表面側の防滑層１５は、周囲の路面５３と同様、アスファルトにより形成されているうえ、滑り止めを目的とした骨材が含まれている。それ故、車両タイヤが磁気マーカ１を踏んだときにも運転者が違和感を感じるおそれが少なく、スリップ等が生じるおそれが少なくなっている。

ここで、作製する磁気マーカ１の仕様の一部を表１に示す。

有限要素法を用いた軸対称３次元静磁場解析によるコンピュータシミュレーションによれば、表面磁束密度Ｇｓが１ｍＴで直径１００ｍｍの磁気マーカ１の鉛直方向の磁界分布が図５のように求まる。同図は、鉛直方向に作用する磁気の磁束密度の対数目盛を縦軸に設定し、磁気マーカ１の表面を基準とした鉛直方向の高さ（マーカ表面からの高さ）を横軸に設定した片対数グラフである。同図によれば、車両５側の磁気センサ２の取り付け高さの想定範囲である１００〜２５０ｍｍの上限に当たる２５０ｍｍの位置について、磁気マーカ１が作用する磁束密度が８マイクロテスラ（０．０８×１０^-4テスラ）となることを把握できる。なお、利用したコンピュータシミュレーションについては、発明者らが実証実験により精度を予め確認済みである。

例えば、磁束密度の測定レンジが±０．６ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２マイクロテスラの高感度のマグネトインピーダンス（ＭＩ：Magneto Impedance）センサを採用すれば、磁気マーカ１が作用する８マイクロテスラの磁界を確実性高く検出できる。
マグネトインピーダンス（ＭＩ：Magneto Impedance）センサは、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する感磁体を含むマグネトインピーダンス素子を利用した磁気センサである。マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）は、パルス電流あるいは高周波電流等が感磁体を流れるときに表皮層の電流密度が高くなる表皮効果に起因し、外部磁界によって表皮層の深さ（厚さ）が変動して感磁体のインピーダンスが敏感に変化するというマグネトインピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用して磁気を検出する素子である。このようなＭＩ効果を利用するＭＩ素子によれば、高感度な磁気計測が可能である。ＭＩ素子を利用すれば、例えば０．５〜１０μＴ程度の微弱な磁気を検出できる低コストかつ小型の磁気センサを実現できる。なお、ＭＩ素子を利用したＭＩセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００５／１９８５１号公報、ＷＯ２００９／１１９０８１号公報、特許４６５５２４７号公報などに詳細な記載がある。

次に、磁気マーカ１の作製方法について説明する。本例では、図６のごとく、磁性層１１をなす磁性シート１０４Ａを形成した後、その表裏両面に保護層１２等をなす層を積層した打抜き用の中間シート１０４Ｂを中間加工品として得ている。そして、この中間シート１０４Ｂを対象とした打抜き加工により着磁前の磁気マーカ１を作製している。

磁性シート１０４Ａは、基材となる溶融状態のアスファルトの中に磁粉（本例では酸化鉄の粉末）を混練したスラリーをシート状に薄く引き延ばして乾燥させたシートである。この磁性シート１０４Ａは、磁気マーカ１の磁性層１１（図４参照。）となる第１の層をなす。

表面を覆うようにガラスクロス（ガラス繊維の織布）１２Ｇを配置した磁性シート１０４Ａ（図６）に対して、アスファルトを主体とした溶融材料を塗布してガラスクロス１２Ｇにアスファルトを含浸させる。これにより母材（マトリクス）であるアスファルトがガラスクロス１２Ｇにより強化された複合材料が形成され、複合材料よりなる上記の保護層１２（図４）となる第２の層を形成できる。

ガラスクロス１２Ｇにアスファルトが含浸できる量を超えて、さらに上記の溶融材料を供給すると、複合材料よりなる上記の第２の層の外側にアスファルトを主体とした層を形成できる。この層が、上記の防滑層１５あるいは接合層１６となる層である。接合層１６をなす層を形成する側に塗布する溶融材料の成分はほぼ全てアスファルトである一方、防滑層１５をなす側に塗布する溶融材料は、アスファルトに砂等の骨材を混ぜた材料である。

以上の手順により上記の磁気マーカ１と同様の５層構造（図４参照。）の中間シート１０４Ｂを準備できる。この中間シート１０４Ｂは、実線円１Ｒで打ち抜き済みの位置を示し、破線円１Ｄで打ち抜き予定位置を示す通り、複数の磁気マーカ１を打ち抜き可能な大判シートである。

磁気マーカ１の保管や運搬等には、例えばロール体１０（図７参照。）に磁気マーカ１を保持させると便利である。ロール体１０は、一定間隔で磁気マーカ１を配置した長い帯状のポリエチレン製のキャリアシート４００をロール状に巻き取ったものである。なお、ロール体１０では、防滑層１５がキャリアシート４００側に位置し、接合層１６が反対側に位置する状態で磁気マーカ１が保持される。

次に、磁気マーカ１を道路に敷設する作業を実施する作業車両システム４Ｓの構成を説明する。
図７の作業車両システム４Ｓは、４台の作業車両４Ａ〜Ｄにより構成されている。各作業車両４Ａ〜Ｄは自動操舵装置４８５や全速度域の車速制御装置（速度制御装置）４８６やＧＰＳ測位ユニット（測位部）等を備えている一方、担当する作業内容や役割に応じて異なる作業装置を備えている。

（先頭の作業車両）
先頭の作業車両４Ａは、敷設ライン５３０Ｌに追従して走行するための制御目標を取得する目標取得装置４８１、自動操舵装置４８５、及び車速制御装置４８６を備えている。先頭の作業車両４Ａでは、目標取得装置４８１、自動操舵装置４８５、車速制御装置４８６の組み合わせにより自動走行装置４８Ａが構成されている。ここで、敷設ライン５３０Ｌは、車線５３０（図２参照。）に沿って一列に磁気マーカ１を敷設する仮想的なラインである。

目標取得装置４８１は、ＧＰＳ測位ユニット（測位部）を備えていると共に、敷設ライン５３０Ｌ（図２）の絶対位置を記憶する記憶手段（記憶部）を備えている。目標取得装置４８１は、ＧＰＳ測位ユニットが測位した作業車両４Ａの絶対位置と、敷設ライン５３０Ｌの絶対位置との位置的な偏差（相対位置）を計算し、この偏差に基づいて制御目標を生成して取得する。

なお、絶対位置の測位は、ＤＧＰＳ（Differencial Global Positioning System）による測位であると良い。ＤＧＰＳによれば、測位の精度を向上できる。敷設ライン５３０Ｌの絶対位置としては、磁気マーカ１の敷設を予定する各敷設位置の絶対位置よりなる離散的なデータであっても良く、隣り合う敷設位置の中間的な位置の絶対位置を含めたデータであっても良い。さらに、敷設ライン５３０Ｌを関数等で表した連続的なデータであっても良い。

自動走行装置４８Ａは、磁気マーカ１を敷設する敷設ライン５３０Ｌに沿って一定速度で走行できるように操舵輪の舵角、エンジンスロットル等を制御する装置である。自動走行装置４８Ａは、上記の制御目標のひとつである操舵輪の舵角目標値を演算し、自動操舵装置４８５を構成するステアリングアクチュエータ（図示略）を駆動する。また、自動走行装置４８Ａは、予め設定された速度で走行できるように車速制御装置４８６を構成するエンジンスロットル（図示略）等を制御する。

（２台目の作業車両）
２台目の作業車両４Ｂは、磁気マーカ１を配置する路面５３を洗浄等する作業車両である。この作業車両４Ｂは、先頭の作業車両４Ａに追従して走行するための追従走行装置４８Ｂに加えて、磁気マーカ１を敷設する路面５３を洗浄する洗浄装置４１０、及び路面５３を加熱する加熱装置４１１を備えている。

洗浄装置４１０は、路面５３に向けて高圧水流を噴射する噴射ノズルを含む装置である。
加熱装置４１１は、火炎を放射するバーナーを含み、路面５３に対面するように火炎放射口を設けた装置である。加熱装置４１１は、後続する作業車両４Ｃが配置する磁気マーカ１が路面５３に密着できるよう、配置する前の路面５３を予め加熱する。

追従走行装置４８Ｂは、レーダ計測装置４８３と、自動操舵装置４８５と、車速制御装置４８６と、の組み合わせにより構成される装置である。
レーダ計測装置４８３は、ミリ波帯の電波を発信した後、反射されて返って来た電波を受信するまでの遅延時間を計測して対象物までの距離・方位を計測する装置である。レーダ計測装置４８３は、電波の発信方向を変更することで前方の２次元領域をスキャン可能である。レーダ計測装置４８３は、反射されて返って来た電波強度の２次元分布から先行車両（先行する作業車両）を検出すると共に、自車両を原点とした座標空間における先行車両の位置を特定する。

追従走行装置４８Ｂは、先行車両に追従するための操舵輪の舵角を演算し、自動操舵装置４８５のステアリングアクチュエータを駆動する。また、追従走行装置４８Ｂは、予め設定された速度で走行できるように車速制御装置４８６を構成するエンジンスロットル（図示略）等を制御する。

なお、先頭の作業車両４Ａに後続する各作業車両４Ｂ〜ＤもＧＰＳ測位ユニットを備えており、磁気マーカ１の敷設位置（絶対位置）を予め記憶している。後続する各作業車両４Ｂ〜Ｄは、磁気マーカ１の敷設位置に到達したときに担当する作業を実施する。後続する作業車両Ｂ〜Ｄでは、磁気マーカ１の敷設を予定する位置、あるいは磁気マーカが敷設された位置である敷設位置に作業車両が到達したか否かを検知するための敷設位置検知装置が、ＧＰＳ測位ユニット及び敷設位置を記憶する記憶手段の組み合わせにより構成されている。

（３台目の作業車両）
３台目の作業車両４Ｃは、路面５３に磁気マーカ１を配置する作業車両である。この作業車両４Ｃは、２台目の作業車両４Ｂと同じ仕様の追従走行装置４８Ｂに加えて、磁気マーカ１を供給する供給装置４２、供給装置４２から供給された磁気マーカ１を路面５３に配置する配置装置４３、路面５３を加熱する加熱装置４１２、路面５３を加圧する加圧装置４４を備えている。

供給装置４２は、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を配置装置４３に供給する装置である。供給装置４２は、上記のロール体１０を取り扱い、キャリアシート４００を巻き出して磁気マーカ１を取り外し可能とする。供給装置４２は、ロール体１０をセットするための巻出し軸４２１と、ロール体１０から巻き出したキャリアシート４００を巻き取る巻取り軸４２２と、を備えている。ロール体１０から巻き出され、巻取り軸４２２に巻き取られる前のキャリアシート４００は、保持する磁気マーカ１を外側にした状態で配置装置４３を構成する加圧ローラ４３１の外周に巻き付けられる。

配置装置４３は、磁気マーカ１を路面５３に配置する装置である。配置装置４３は、キャリアシート４００を巻き付けた状態で路面５３を加圧しながら転動する加圧ローラ４３１を備えている。加圧ローラ４３１は、路面５３を転動しながらキャリアシート４００を路面５３に押し付けることにより、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を路面５３に移載する。

加熱装置４１２は、火炎を放射するバーナーを含み、路面５３に対面するように火炎放射口を設けた装置である。加熱装置４１２は、磁気マーカ１を配置済みの路面５３を加熱する。
加圧装置４４は、路面５３を転動しながら加圧する加圧ローラ４４１を含み、この加圧ローラ４４１の重みにより路面５３を均す装置である。加圧装置４４は、磁気マーカ１を加熱した後の路面５３を均すことができるよう、加熱装置４１２よりも後ろ側に配置されている。

（４台目の作業車両）
４台目の作業車両４Ｄは、２台目、３台目の作業車両４Ｂ、Ｃと同じ仕様の追従走行装置４８Ｂに加えて、敷設された磁気マーカ１を着磁する着磁装置４５、磁気マーカ１の磁気を検出する検出装置４７を備えている。

着磁装置４５は、路面５３に敷設された磁気マーカ１に対して磁界を作用し、磁気マーカ１が磁極性を持つように着磁する装置である。着磁装置４５は、電線を巻回した円筒状のコイル４５１と、コイル４５１の内側に内挿配置される強磁性材料よりなる鉄芯４５２と、の組み合わせを含む磁界発生部、コイル４５１に対する通電を制御する電力供給部（図示略）等を備えている。

以上のような４台の作業車両４Ａ〜Ｄを組み合わせた作業車両システム４Ｓによる磁気マーカ１の施工方法（図８）について説明する。この施工方法では、路面５３を洗浄する洗浄工程Ｐ１０１と、路面５３を予め加熱する第１の加熱工程Ｐ１０２と、路面５３に磁気マーカ１を配置する配置工程Ｐ１０３と、磁気マーカ１を配置した路面５３を加熱する第２の加熱工程Ｐ１０４と、磁気マーカ１を配置した路面５３を加圧する加圧工程Ｐ１０５と、路面５３に配置された磁気マーカ１に磁界を作用して着磁する着磁工程Ｐ１０６と、磁気マーカ１が発生する磁気を検出する検出工程Ｐ１０７と、をこの順番で実施する。なお、各作業車両４Ａ〜Ｄは、ＧＰＳ測位ユニットが計測した絶対位置を利用して磁気マーカ１の敷設位置を特定する。

図８の施工方法は、敷設ライン５３０Ｌ（図２参照。）に沿って自動走行する先頭の作業車両４Ａの先導により３台の作業車両４Ｂ〜Ｄを追従走行させることで実施できる（図９）。２台目の作業車両４Ｂが洗浄工程Ｐ１０１及び第１の加熱工程Ｐ１０２を実施し、３台目の作業車両４Ｃが配置工程Ｐ１０３、第２の加熱工程Ｐ１０４、及び加圧工程Ｐ１０５を実施し、４台目の作業車両４Ｄが着磁工程Ｐ１０６、及び検出工程Ｐ１０７を実施する。

上記の洗浄工程Ｐ１０１は、２台目の作業車両４Ｂが備える噴射ノズル（洗浄装置４１０）から高圧水流を噴射することにより、路面５３のゴミや汚れを除去して磁気マーカ１の敷設位置を洗浄する工程である。

第１の加熱工程Ｐ１０２は、磁気マーカ１の敷設位置に当たる路面５３を、作業車両４Ｂの加熱装置４１１のバーナーにより予め加熱する予加熱工程である。この工程は、作業車両４Ｂが車線に沿って移動する際、加熱装置４１１による加熱範囲内に磁気マーカ１の敷設位置が含まれたときに実施される。この第１の加熱工程Ｐ１０２によれば、バーナーから放射した火炎により路面５３をなす舗装用材料であるアスファルトを加熱し、軟化できる。

配置工程Ｐ１０３は、ロール体１０から巻き出したキャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を路面５３に移載して配置する工程である。ロール体１０からのキャリアシート４００の巻き出しは、図示しない減速機構を介して作業車両４Ｃの駆動輪の回転に従動して行われる。減速機構による減速度合いは、磁気マーカ１の敷設位置に到達する毎に、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１が加圧ローラ４３１と路面５３との間隙に位置するように調整されている。加圧ローラ４３１と路面５３との間隙に位置した磁気マーカ１は、加圧ローラ４３１により路面５３に押し付けられて圧着される。

上記のようにキャリアシート４００では、防滑層１５（図４）を内側（シート側）にして磁気マーカ１が保持され、接合層１６が外側となっている。キャリアシート４００の裏側から加圧すれば、路面５３に対して接合層１６が押し付く状態で磁気マーカ１を配置できる。磁気マーカ１を配置する際、路面５３は加熱されて高温状態にあるため、接合層１６を形成するアスファルトが暖められて軟化し、路面５３側のアスファルトと一体化する。これによりアスファルトが接着材として機能し、磁気マーカ１を接着できる。

第２の加熱工程Ｐ１０４では、路面５３に配置された磁気マーカ１を周囲の路面５３と共に加熱する後加熱工程である。この加熱工程Ｐ１０４によれば、周囲の路面５３のアスファルトと共に、磁気マーカ１の表面をなす防滑層１５（図４）のアスファルトを加熱して軟化できる。
加圧工程Ｐ１０５は、磁気マーカ１及び周囲を加熱した後で加圧する工程である。道路の路面５３を舗装する工程に似通ったこの工程を実施すれば、磁気マーカ１を敷設した路面５３を均一性高く均すことができると共に、磁気マーカ１の表面側の防滑層１５のアスファルトと周囲のアスファルトとを渾然一体に近づけて境界をなくすことができる。

着磁工程Ｐ１０６は、敷設した磁気マーカ１に対して磁界を作用して着磁する工程である。
検出工程Ｐ１０７は、磁気マーカ１が発生する磁気を検出することで、着磁により所望の磁気特性が実現されているかどうかの検査を行う工程である。この検出工程Ｐ１０７による検査に合格すれば、磁気マーカ１の敷設が完了する。

以上の通り、作業車両システム４Ｓによれば、４台の作業車両４Ａ〜Ｄを隊列走行させることで磁気マーカ１の敷設作業を効率良く実施できる。後続する作業車両の構成を入れ替えれば、例えば敷設済みの磁気マーカの点検作業や再着磁作業等を実施することも可能である。

本例では、磁気マーカ１の接合層１６をなすアスファルトを接着材のように利用している。これに代えて、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の接着材を利用して磁気マーカを接合することもできる。この場合には、加熱装置を備える２台目の作業車両４Ｂに代えて、路面に接着材を塗布する塗布装置を備える作業車両を組み合わせると良い。
先頭の作業車両として自動走行装置４８Ａを備える作業車両４Ａを例示したが、これに代えて、自動走行装置４８Ａに加えて、洗浄装置４１０や加熱装置４１１等の作業装置を搭載する作業車両を先頭の作業車両としても良い。

ＧＰＳ計測ユニットで絶対位置を計測し、絶対位置が既知の敷設ライン５３０Ｌに沿って自動走行する構成を例示した。これに代えて、先頭の作業車両が、前方の道路画像を撮像するカメラと、撮像画像について画像処理を施して白線等のレーンマークを検出することで車線を認識する構成と、を備えることも良い。車線の区画線である左右のレーンマークを検出して車線を認識できれば、その中央線を敷設ラインとして特定できる。これにより、作業車両を基準とした敷設ラインの相対位置を特定できるようになり、例えば、２０ｍ先の敷設ラインの相対位置を制御目標とした自動操舵制御が可能になる。白線等のレーンマークは、例えば微分フィルタを適用してエッジ成分を強調した画像中において、水平方向の両側にアップエッジ（路面の暗から白線の明へ切り替わる境界）とダウンエッジ（明から暗へ切り替わる境界）との組み合わせが生じるという白線の画像的な特徴を利用して検出可能である。

なお、レーンマークの白色の塗料の中に雲母等の反射物が含まれている場合には、ミリ波やレーザー光によるレーダ装置等によりレーンマークを検出することも可能である。
さらに、磁気マーカの敷設位置に印やマーカ等を付しておき、カメラによる撮像画像の中から印等を検出することで敷設位置を認識することも良い。順次、敷設位置を認識しながら作業車両を自動走行させることもできる。

敷設済みの磁気マーカに関する作業を実施する場合には、磁気マーカを伝うように作業車両を隊列走行させることも良い。先頭の作業車両の自動走行装置について、敷設された磁気マーカを検出することで磁気マーカに対する作業車両の横ずれを計測し、この横ずれに基づく自動操舵制御を実施すれば、磁気マーカを伝う隊列走行を実現できる。

本例は、操舵輪の舵角の制御を実現するための手段として自動操舵装置４８５を採用した例である。操舵輪の舵角の制御を実現するための手段としては、目標取得装置４８１が取得した制御目標を運転者等に提示する装置を採用することもできる。例えば制御目標を画面上で表示する装置があれば、作業車両の運転者が制御目標を確認しながらステアリングを操作することで、上記の敷設ラインに沿う作業車両の走行を実現できる。

敷設後の経時的な変化や外部磁界の作用等により磁気が減衰した磁気マーカ１を再着磁する作業に作業車両システム４Ｓを適用することも良い。この場合には、減衰した磁気を検出可能な高感度な磁気センサを搭載した作業車両を先頭にして、磁気マーカ１を伝いながら自動走行による隊列走行をさせると良い。
４台目の作業車両４Ｄによれば、着磁済みの磁気マーカ１の磁極性を変更するための再着磁を実行することもできる。この作業車両４Ｄは検出装置４７を備えているので、再着磁した磁気マーカの磁極性の確認や、磁気特性の確認等を併せて実施できる。

各作業車両に車々間通信装置を搭載し、先頭の作業車両の舵角等の走行制御情報を後続する作業車両に伝達することも良い。車々間通信が可能であれば、磁気マーカの敷設位置を後続する作業車両に伝達することもできる。
本例では、車線に沿って磁気マーカ１を連続的に配置する施工を例示しているが、例えば、分岐路や交差点等への接近情報を報知するために分岐路等の手前に磁気マーカ１を配置することも良い。

本例では、磁気マーカとして、シート形状の磁気マーカ１を例示している。磁気マーカの形状は、断面円形状や断面多角形状等の柱状であっても良い。柱状の磁気マーカの高さと外径との組み合わせとしては、外径よりも高さ寸法の方が大きい細長い柱状であっても良いが、高さよりも外径寸法の方が大きい背の低い柱状であっても良い。例えば高さ１０ｍｍ、直径３０ｍｍの円柱状とすると良い。

円柱状の磁気マーカの作製方法としては、例えば溶融状態のアスファルトの中に磁粉を混練した上記のスラリーを所定形状に成型等して作製する方法や、所定形状に成形した後、所定長さに加工して作製する方法等がある。
例えば高さ１０ｍｍ、直径３０ｍｍの円柱状の磁気マーカの場合であれば、本例の場合と同様、この磁気マーカを保持するキャリアシートをロール状に巻回してロール体として保管、運搬することも良い。さらに、この磁気マーカを幅広のキャリアシートに多列配置し、ロール状に巻回しても良い。

さらに、複数の磁気マーカが２次元配置されたトレイあるいは板等の保持部材を採用し、保持部材に保持された状態で磁気マーカを保管、あるいは運搬することも良い。保持部材に保持された磁気マーカの取り扱いについては、例えば左右方向及び鉛直方向に進退可能であって、かつ、磁気マーカを負圧により吸着可能な吸着ヘッドを備えるピック・アンド・プレース機構が有効である。吸着ヘッドが磁気マーカを１つずつ吸着して保持部材から受け取り、順次、道路に配置する構成を採用すると良い。なお、磁気マーカを多列配置したキャリアシートについてもピック・アンド・プレース機構の適用が有効である。

柱状の磁気マーカを敷設する際には、磁気マーカを収容する窪みあるいは孔等の収容スペースを予め道路に形成しておくと良い。例えば図７に例示した作業車両４Ｂについて、加熱装置４１１に代えて、あるいはこの加熱装置４１１の後ろ側（後退側）の位置に、上記の収容スペースを形成するための装置を設けると良い。例えば高さ１０ｍｍ、直径３０ｍｍの背の低い柱状の磁気マーカであれば、ポンチのようなツールを押し当てて路面を凹ませることで上記の収容スペースを形成することも良い。あるいはドリルのようなツールで路面に孔加工を施すことで上記の収容スペースを形成することも良い。

作業車両４Ｃの加圧ローラ４３１については、加圧せずに磁気マーカ１を収容スペースに移載するローラであっても良い。上記の収容スペースを形成するための装置については、作業車両４Ｂに代えて、作業車両４Ｃに設けることも良い。作業車両４Ｃに設ける場合であれば、加圧ローラ４３１よりも前側（前進側）に、収容スペースを形成するための装置を配置すると良い。

上記の収容スペースについては、磁気マーカの高さに対して深さ方向の寸法を大きく確保しておくと良い。この場合、収容スペースに配置した磁気マーカの上端面は、路面よりも低くなるが、例えばメタクリル樹脂系の充填剤を充填することで封止し、周囲の路面との均一性を高めると良い。なお、充填剤としてはアスファルトを採用しても良い。作業車両については、路面側に充填剤を供給する装置を設けると良い。

さらに、充填剤を充填するに当たって、ガラス繊維、カーボン繊維、セルロースナノファイバー等の織布あるいは不織布を磁気マーカの上端面側に配置しておくことも良い。この場合には、織布あるいは不織布に充填剤が含浸することで充填剤の特性を強化できる。織布あるいは不織布の大きさとしては、収容スペースの断面形状よりも小さいものであっても良いが、収容スペースの断面形状よりもひと回り大きなものであっても良い。収容スペースの断面形状よりも大きな織布等であれば、収容スペースの周りの路面と共に磁気マーカを一体的に覆うことができる。この場合には、周囲の路面と一体的に収容スペースの開口部分を保護できる。例えば収容スペースの開口部分の凹み等を抑制でき、道路の長期間に渡る運用において磁気マーカの良好な敷設状態を長く維持できる。

本例では、磁気マーカ１を検出する磁気センサ２としてＭＩセンサを例示している。これに代えて、例えばフラックスゲートセンサやＴＭＲ型センサなど他の原理を採用する高感度センサを組み合わせても良い。
フラックスゲートセンサは、軟磁性コアに周期電流を流したときのコア磁束の飽和タイミングが外部磁界に応じて変化することを利用し、飽和のタイミングから磁気強度を計測する高感度な磁気センサである。なお、フラックスゲートセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２０１１／１５５５２７号公報、特開２０１２−１５４７８６号公報などに詳細な記載がある。
ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）型センサは、強磁性層の間に膜厚１ｎｍ程度の絶縁体層を挟み込む構造を備える高感度センサである。ＴＭＲ型センサは、膜面に対して垂直に電圧を印加するとトンネル効果によって絶縁体層に電流が流れ、その際の電気抵抗が外部磁界に応じて大きく変化するトンネル磁気抵抗（TMR）効果を利用して高感度を実現している。なお、ＴＭＲ型センサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００９／０７８２９６号公報、特開２０１３−２４２２９９号公報などに詳細な記載がある。

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。

１ 磁気マーカ
１０ ロール体
４ 作業車両
４Ｓ 作業車両システム
４１１、４１２ 加熱装置
４２ 供給装置
４３ 配置装置
４５ 着磁装置
４７ 検出装置
４８Ａ 自動走行装置
４８Ｂ 追従走行装置
４８１ 目標取得装置
４８３ レーダ計測装置
４８５ 自動操舵装置
４８６ 車速制御装置（速度制御装置）
５ 車両
５３ 路面
５３０ 車線
５３０Ｌ 敷設ライン

Claims (9)

1. 車両の底面側に取り付けられた磁気センサで検出できるように路面に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転のための車両側の制御を実現するための磁気マーカに関する作業を実施する１台又は複数台の作業車両により構成される作業車両システムであって、
   前記磁気マーカを一列に敷設する仮想的なライン、あるいは前記磁気マーカが一列に敷設された仮想的なラインである敷設ラインに沿って走行するための制御目標を取得する目標取得装置と、
   該制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御を実現するための手段と、
   前記磁気マーカに関する作業を担う作業装置と、を備える作業車両システム。
2. 請求項１において、前記操舵輪の舵角の制御を実現するための手段として、前記制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御により自動操舵を実現する自動操舵装置を備える作業車両システム。
3. 請求項１又は２において、発進及び停止を含めて走行速度を制御する速度制御装置を備えている作業車両システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記磁気マーカの敷設を予定する位置、あるいは前記磁気マーカが敷設された位置である敷設位置に前記作業車両が到達したか否かを検知するための敷設位置検知装置を備え、前記作業装置は、該敷設位置検知装置により前記敷設位置への到達が検知された場合に前記磁気マーカに関する作業を実施するように構成されている作業車両システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、前記目標取得装置は、複数の衛星から送信されて来る電波を受信して作業車両の絶対位置を計測する測位部と、前記敷設ラインの絶対位置を記憶する記憶部と、を有しており、前記作業車両の絶対位置と前記敷設ラインの絶対位置との比較により前記制御目標を生成して取得する作業車両システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、前記目標取得装置は、車両が走行する道路上の区分である車線を認識することで該車線に沿って延在する前記敷設ラインの相対位置を計測し、当該相対位置に基づいて前記制御目標を生成して取得する作業車両システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、複数台が連なって走行して磁気マーカに関する作業を実施する作業車両システムであって、先頭の作業車両が前記目標取得装置を備えており、
   後続の作業車両は、先行する作業車両に追従して走行するための追従走行装置と、作業車両毎に異なる担当作業を担う作業装置と、を備える作業車両システム。
8. 車両の底面側に取り付けられた磁気センサで検出できるように路面に敷設され、運転者の運転を支援するための車両側の運転支援制御を実現するための磁気マーカに関する作業を複数台の作業車両で実施する方法であって、
   前記磁気マーカを一列に敷設する仮想的なライン、あるいは前記磁気マーカが一列に敷設された仮想的なラインである敷設ラインに沿って走行するための制御目標を取得する目標取得装置と、該制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御を実現するための手段と、を備える先頭の作業車両に対して、
   先行する作業車両に追従して走行するための追従走行装置と、前記磁気マーカに関する作業を担う作業装置と、を備える後続の作業車両を、組み合わせて複数台の作業車両を構成して当該複数台の作業車両の隊列走行により前記磁気マーカに関する作業を実施し、
   前記作業装置の種類が異なる複数種類の作業車両の中から、実施する作業内容に応じて前記後続の作業車両を選択する磁気マーカの作業方法。
9. 請求項８において、前記先頭の作業車両は、前記操舵輪の舵角の制御を実現するための手段として、前記制御目標に基づく操舵輪の舵角の制御により自動操舵を実現する自動操舵装置を備える磁気マーカの作業方法。

Images