JP6693904B2 - 作業機械及び作業機械の制動方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械、特に自律走行する鉱山用作業機械の制動技術に関する。

特許文献１には、「運転者が乗車して運転者の操作により走行する有人運転と、運転者が乗車しないで自動走行する無人運転と、を切り替える切替手段を有する車両であり、エンジンからの動力伝達系に配置された非通電時に制動する電磁ブレーキ装置と、手動操作により作動する非常停止スイッチと、送信される非常停止信号を受信して作動する非常停止レシーバと、自己診断機能を有するシステムと、無人運転時に少なくとも非常停止スイッチ、非常停止レシーバ、システムのいずれか１つからの信号に基づいて電磁ブレーキ装置を制動状態にする非常停止制御部とを備える（要約抜粋）」有人無人運転切替走行車両が開示されている。

特開２００６−４４６２０号公報

砕石現場、鉱山などの広域の作業現場では、省人化や生産性の向上を目的として自律走行鉱山用車両（特にダンプトラック）を導入したいという要望がある。しかし、自律走行鉱山用車両といっても常に自律走行で走行するのではなく、オペレータが搭乗して例えば駐機場から整備場に向けて走行させることがある。よって、自律走行鉱山用車両は自律走行制御装置からの指示による制御系と、車両に搭乗したオペレータの操作による操作系との大きくは二つのブレーキ系統があるので、これらを安全上の観点から適切に動作させる工夫が必要となる。この点に関し、特許文献１に記載の技術では複数のブレーキ系統を備えるものの、どれか一つに基づいて制動をかけるのみで、制御系及び操作系のどちらのブレーキ系統を優先的に動作させるかという観点については考慮されていない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、自律走行車両における制御系及び操作系ブレーキを自律走行車両の動作状況に応じて効率的に動作させる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る作業機械は、エンジンと、作動油を貯留する作動油タンクと、前記エンジンにより駆動され前記作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される標準機ブレーキバルブと、前記標準機ブレーキバルブを開閉させるブレーキペダルと、前記標準機ブレーキバルブから供給される圧油で動作する油圧ブレーキ装置と、を備える作業機械であって、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される自律ブレーキ制御バルブと、前記標準機ブレーキバルブから前記油圧ブレーキ装置に圧油を供給する流路上に設けられ、前記標準機ブレーキバルブから供給される圧油と前記自律ブレーキ制御バルブから供給される圧油とのうち圧力が高い方を選択して、選択した圧油を前記油圧ブレーキ装置に供給する高圧選択弁と、前記自律ブレーキ制御バルブと前記高圧選択弁とを接続する流路と、前記油圧ポンプから前記標準機ブレーキバルブに圧油を供給する第２の供給流路の流路上に設けられた第２の二位置切替弁と、前記第２の二位置切替弁から供給される圧油が流れる方向の切替操作を行う第２の手動操作装置と、を備え、前記第２の二位置切替弁の上流側は前記第２の供給流路を介して前記油圧ポンプに接続され、前記第２の二位置切替弁の下流側の一方の排出口は前記第２の供給流路を介して前記標準機ブレーキバルブに接続され、前記第２の二位置切替弁の下流側の他方の排出口は第２の排出流路を介して前記作動油タンクに接続され、前記作業機械を自律走行させるための制御を実行する自律走行制御装置と、前記自律走行制御装置からの制動指令に応じて前記自律ブレーキ制御バルブの開閉制御を行う自律ブレーキ制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、自律走行車両における制御系及び操作系ブレーキを自律走行車両の動作状況に応じて効率的に動作させる技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図 第１実施形態に係る自律走行車両の制動方法を示すフローチャート 第１実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１） 第１実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２） 第２実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図 第２実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１） 第２実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２） 第３実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図 第３実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１） 第３実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２）

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一又は関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図である。また図２は、第１実施形態に係る自律走行車両の制動方法を示すフローチャートである。

図１に示す自律管制システム１０は、鉱山などの作業現場で作業を行う複数台の自律走行車両１や有人車両（図示せず）からなる作業機械の作業内容や走行位置、走行状態を管理し、作業現場における作業工程にあわせて、自律走行車両１や有人車両に対して今後行うべき行動を指示する役割を担っているシステムである。管制オペレータが、自律管制システム１０の指令等を無線通信ネットワーク１１を介して、複数台の自律走行車両１や有人車両等に送信している。

自律走行車両１は、オペレータが搭乗して運転操作を行う、所謂有人車両に、自律管制システム１０からの管制指示に従って自律走行させるための自律走行システムを搭載する改造(retrofit)を施すことにより、有人車両に自律走行機能を追加した車両である。本実施形態では、自律走行車両の例として鉱山用のダンプトラックを例に挙げて説明するが、本実施形態に係る自律走行車両の種類はダンプトラックに限らず、散水車や航測車であってもよい。

自律走行車両１は、有人車両として備えられた標準機構成部３０と、アドオンする形で搭載された自律機構成部２０とを含んで構成されている。

標準機構成部３０は、イグニッションキーからなるエンジンスイッチ（ＳＷ）３１、エンジン３２、ＣＡＮ(Control Area Network)車載ネットワーク３３、ＧＰＳやＩＭＵなどの自己位置推定装置３４、ミリ波レーダやＬＩＤＡＲからなる障害物検知装置３５、電気ブレーキ４１、電気ブレーキペダル４２、油圧ポンプ４３、機械ブレーキペダル４４、標準機ブレーキバルブ４５、標準機車載システム４６、油圧ブレーキ装置４７、及び作動油を貯留する作動油タンク４８、障害物検知装置３５、及び自己位置推定装置３４を含んで構成される。

一方、自律機構成部２０は、自律走行システム電源スイッチ（ＳＷ）２１、自律機車載システム２２及びそれに含まれる自律走行制御装置２３、自律ブレーキ制御装置２４、及び自律ブレーキ制御バルブ２５を含む。

自律機車載システム２２はＣＡＮ３３に接続され、ＣＡＮ３３を介して自己位置推定装置３４及び障害物検知装置３５の検知信号を取得する。自律機車載システム２２は、これらの検知信号を基に予め定められた走行ルートに自律走行車両１を追従させて走行させるための自律走行制御や、走行ルート上に障害物がある場合の回避動作の実行制御を行う。

自律走行制御装置２３は、自律機車載システム２２の一部に含まれ、上記自律走行制御や回避動作に必要がある場合には、自律ブレーキ制御装置２４に対して停止指令や制動指令を出力する。

自律ブレーキ制御装置２４は、停止指令や制動指令に応じて自律ブレーキ制御バルブ２５の開閉制御を行う。

油圧ポンプ４３と標準機ブレーキバルブ４５とは第１流路で接続される。また標準機ブレーキバルブ４５と油圧ブレーキ装置４７とは第２流路で接続される。この第２流路上に高圧選択弁５０が配置される。

更に油圧ポンプ４３と自律ブレーキ制御バルブ２５とは第３流路（「第１の供給流路」に相当する）で接続され、自律ブレーキ制御バルブ２５と高圧選択弁５０とは第４流路で接続される。すなわち、高圧選択弁５０を介して標準機ブレーキバルブ４５から油圧ブレーキ装置４７へと圧油が流れる第２流路に、自律ブレーキ制御バルブ２５から油圧ブレーキ装置４７へと向かう流路が接続される。なお、各流路は油圧配管により構成される。

標準機構成部３０において、オペレータがエンジンＳＷ３１を用いてエンジン起動操作を行うと、エンジン３２が起動し、エンジン３２により油圧ポンプ４３が駆動して作動油タンク４８から作動油をくみ上げて吐出する。油圧ポンプ４３から吐出された圧油は、第１流路を通過して標準機ブレーキバルブ４５に供給される。ここで図２に示すようにオペレータが機械ブレーキペダル４４を踏み込むと（ステップＳ１／Ｙｅｓ）、その踏込み操作量（踏込量）に応じ開度で標準機ブレーキバルブ４５が開き、圧油が第２流路を通過して高圧選択弁５０へと流入する。

高圧選択弁５０は第２流路と第４流路とのうち、流路内の圧力が高い方を開放するので、オペレータが機械ブレーキペダル４４を踏み込むと、標準機ブレーキバルブ４５を経由した圧油が高圧選択弁５０に向かって流れ、油圧ブレーキ装置４７に供給される（ステップＳ２）。これにより、オペレータのブレーキ操作により油圧ブレーキ装置４７を動作させることができる。

また自律機構成部２０において、油圧ポンプ４３が作動油タンク４８からくみ上げた作動油は、第３流路を経由して自律ブレーキ制御バルブ２５に供給される。自律ブレーキ制御装置２４は、自律走行制御装置２３からの停止指令又は減速指令に基づいて自律ブレーキ制御バルブ２５の開閉制御、即ち開度を決定し、その開度を示すバルブ制御信号を自律ブレーキ制御バルブ２５に出力すると（ステップＳ１／Ｎｏ、ステップＳ３／Ｙｅｓ）、自律ブレーキ制御バルブ２５の開度に応じた量の圧油が第４流路を通過して高圧選択弁５０へと流れる。

高圧選択弁５０は、第４流路の圧力が第２流路の圧力よりも高ければ第４流路からの圧油が油圧ブレーキ装置４７に流れる方向に流路を切り替える。これにより、自律機車載システム２２が停止指令又は減速指令を出力すると、自律ブレーキ制御バルブ２５が開き、圧油が高圧選択弁５０を介して油圧ブレーキ装置４７に供給され、制動動作が行われる（ステップＳ４）。機械ブレーキペダル４４が踏み込まれず（ステップＳ１／Ｎｏ）、自律走行制御装置２３が停止指令を出力しない場合は（ステップＳ３／Ｎｏ）、油圧ブレーキ装置４７は動作することなく処理を終了する。

次に図３、図４を参照して自律走行車両１の作業モードについて説明する。図３は、第１実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１）である。図４は、第１実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２）である。

自律走行車両１は、自律管制システム１０からの指令によって、基本的に無人で自律的に、鉱山作業現場で土砂運搬作業（走行、旋回、停止等の）を行う。しかし、自律走行車両１が自律的に走行する状態においても、必ずしも無人で走行するわけではなく、地図データを作成するための走行、自律走行時の稼働データ測定のための走行、事前確認試験のための走行、メンテナンスや給油作業時の走行等々、有人で走行するシーンがある。そのため、単純に、有人運転と自律走行運転を切り替えると不安全な状況に陥る場合がある。

それらに対応するために、図３に示すように自律走行車両１には大きくは非自律モード(non-autonomous mode)Ｍ１００及び自律モード(autonomous mode)Ｍ１１０がある。

非自律モードＭ１００は、自律走行車両１の自律走行システム電源ＳＷ２１が入っていない状態で、人が操作して作動させる通常の有人操作モードである。

自律モードＭ１１０は、自律走行システム電源ＳＷ２１が入っている状態で、その中には、マニュアルモード(Manual mode) Ｍ１１１、遷移モードＭ１１２、及び自律走行モードＭ１１３の３つのモードが存在する。

自律走行車両１は、停止状態からオペレータがエンジンＳＷ３１を入れてエンジン３２を起動する。そして、非自律モードＭ１００の状態で立ち上がる。

次に、自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、自律モードＭ１１０に移行し、その自律モードＭ１１０の中のマニュアルモードＭ１１１の状態で起動する。この状態では、自律走行ができる状態ではない。

その次に、自律走行モードＭ１１３に移行する準備段階である遷移モードＭ１１２に移行する。遷移モードＭ１１２に移行した段階で、オペレータは、自律走行車両１から離れる。オペレータが安全な位置に移動した後に、管理者権限を持った人間（以下「管制オペレータ」という）が自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態になって始めて自律走行車両１は、自律的に動作することができる。

また、自律走行モードＭ１１３において、オペレータが運転席に乗る場合が存在する。その際は、オペレータが自律走行車両１に搭乗した状態で、管制オペレータと連絡を取り合い、自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行ってもらい、自律的に動作することができる。

以上のように、自律走行車両１では、４つの作動モードを持ち、様々なシーンに対応できるようにしている。

自律走行車両１といっても、上記の４つの作業モード全てにおいて、自律走行車両１に搭乗したオペレータが操作する可能性があるので、全ての作業モードにおいてオペレータがブレーキ操作を行えるようにしておく必要がある。

非自律モードＭ１００では、自律走行車両１の自律機構成部２０の自律走行システム電源ＳＷ２１が入っていないため、自律機車載システム２２、自律走行制御装置２３及び自律ブレーキ制御装置２４が起動しておらず、自律管制システム１０からの指令を受け付けることができない。そのため、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作し、標準機ブレーキバルブ４５から高圧選択弁５０を経由して油圧ブレーキ装置４７に圧油が送られ、自律走行車両１を停止させる。

自律モードＭ１１０は、マニュアルモードＭ１１１、遷移モードＭ１１２、自律走行モードＭ１１３の３つのモードが存在し、これは、自律のモードチェンジで、この順番でモードを変更することで自律走行が可能となる。そして、そのモードチェンジを運転席で行う場合（図３）と地上で行う場合（図４）がある。

運転席で行う場合（図１、３）は、自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、自律モードＭ１１０の中のマニュアルモードＭ１１１の状態で起動し遷移モードＭ１１２に移行する。この２つの状態では、自律走行ができる状態ではないので、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作して、標準機ブレーキバルブ４５を動かし、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。そして、自律走行モードＭ１１３に移行すると、自律ブレーキ制御が可能となる。

ここで、遷移モードＭ１１２に移行後、人が自律走行車両１から離れる場合と自律走行車両１に搭乗したままの場合とがある。

オペレータが自律走行車両１から離れる場合は、オペレータが安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態で自律走行車両１は、無人で自律的に動作し、自律ブレーキ制御装置２４が、自律ブレーキ制御バルブ２５を開いて、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。

オペレータが運転席に乗ったままの場合は、管制オペレータに連絡して、自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態で自律走行車両１は、有人、即ち運転席にオペレータが搭乗しているが自律的に動作する。その際は、自律的にブレーキを作動させ、自律走行車両１を停止させることもできるし、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作して、自律走行車両１を停止させることもできる。

地上で行う場合（図１、図４）は、自律走行車両１の下部に設置された起動装置（図示せず）で、自律のモードチェンジを行う。そして、自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、自律モードＭ１１０の中のマニュアルモードＭ１１１の状態で起動し、遷移モードＭ１１２に移行する。この状態では、運転席にオペレータが搭乗していないことから機械ブレーキペダル４４を操作して、車両を停止させることはできないため、遠隔停止を用いて、自律的にブレーキを作動させ、自律走行車両１を停止させる。自律管制システム１０は、自律走行制御装置２３に遠隔停止信号を送信し、自律走行制御装置２３から自律ブレーキ制御装置２４に停止指令を出し、自律ブレーキ制御装置２４がバルブ制御信号を自律ブレーキ制御バルブ２５に出力してバルブを開く。これにより、油圧ポンプ４３からの圧油が高圧選択弁５０を経由して油圧ブレーキ装置４７に送られ、自律走行車両１を停止させる。

次に、自律走行モードＭ１１３に移行すると、自律ブレーキ制御が可能となる。ここで、遷移モードＭ１１２に移行後、オペレータが自律走行車両１から離れ、安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態で自律走行車両１は、無人で自律的に動作し、自律ブレーキ制御装置２４が、自律ブレーキ制御バルブ２５を開いて、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。

本実施形態における自律走行車両１は、高圧選択弁５０を介して標準機構成部３０と自律機構成部２０とは油圧配管を介して連結される。そして、自律走行車両１に搭乗したオペレータの操作によるブレーキ動作（操作系）と、自律機構成部２０によるブレーキ動作（制御系）とを自律走行車両１に搭載させ、自律機構成部２０が油圧ブレーキ装置４７を動作させていないときでもオペレータが機械ブレーキペダル４４を踏み込むことで油圧ブレーキ装置４７を動作させることができる。これにより、油圧ブレーキ装置４７を動作させる際に、操作系のブレーキ動作を制御系のブレーキ動作よりも優先させることができる。

また本実施形態によれば、自律走行車両１の全ての作動モード状態において、ブレーキペダル操作でブレーキ装置を作動させることができるため、自律管制システム１０からの指示に従って、走行、旋回、停止等の動作を自律的に行う自律走行モードＭ１１３において、人が搭乗して運行する状況の場合に、人の判断で、ブレーキ操作を行うことが可能となり、安全に車両を停止させることができる。その他の作動モードである非自律モードＭ１００、自律モードＭ１１０のマニュアルモードＭ１１１と、人が搭乗して操作する自律走行モードＭ１１３に移行する場合の遷移モードＭ１１２においては、人が搭乗して操作するので、ブレーキ操作して安全に停止することがもちろん可能である。

また、本実施形態に係る自律走行車両１は、標準機構成部３０のみを搭載した標準機の第２流路（標準機ブレーキバルブ４５から油圧ブレーキ装置４７に圧油を供給する流路）場に高圧選択弁５０を後付し、これを介して自律ブレーキ制御バルブ２５を油圧ブレーキ装置４７に接続すると共に自律ブレーキ制御バルブ２５の上流側を油圧ポンプ４３に接続することで、自律機車載システム２２、自律走行制御装置２３、自律ブレーキ制御装置２４、及び自律ブレーキ制御バルブ２５を含む自律走行システムを用いて標準機に搭載された油圧ブレーキ装置４７を動作させることができる。すなわち、標準機に自律機構成部２０を後付することができる。これにより、既に鉱山で稼働している標準機を自律走行車両に改修することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図である。

第２実施形態に係るダンプトラックが第１実施形態と異なる点は、油圧ポンプ４３と自律ブレーキ制御バルブ２５とをつなぐ油圧配管からなる第３流路上に二位置切替弁Ａ５１（第１の二位置切替弁に相当する）を配置し、二位置切替弁Ａ５１から供給される圧油が流れる方向の切替操作を行う第１手動切替ＳＷ５２（第１の手動操作装置に相当する）を備える点である。二位置切替弁Ａ５１の上流側は油圧ポンプ４３に接続され、一方の下流側の排出口は自律ブレーキ制御バルブ２５に接続され、他方の下流側の排出口は作動油タンク４８に接続される。この作動油タンク４８に接続する流路を第５流路（「第１の排出流路」に相当する）という。つまり、二位置切替弁Ａ５１は、油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流すか作動油タンク４８に戻すかを切り替える弁である。流路の切替は、自律ブレーキ制御装置２４による制御ではなく、オペレータが第１手動切替ＳＷ５２を手動で操作することにより行う。これにより、自律制御系がオペレータの意思に反して二位置切替弁Ａ５１を切り替えることを抑止する。

二位置切替弁Ａ５１は油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す流路と、油圧ポンプ４３からの圧油を作動油タンク４８に流す流路（第５流路）とに切り替える。前者の場合は、自律管制システム１０から自律走行制御装置２３を経由して自律ブレーキ制御装置２４に停止指令が来ると、自律ブレーキ制御バルブ２５が開いて油圧ポンプ４３からの圧油が高圧選択弁５０を介して油圧ブレーキ装置４７に送られ、自律走行車両１が停止する。

後者の場合は、油圧ポンプ４３からの圧油が作動油タンク４８に流れるので、自律ブレーキ制御バルブ２５には圧油は流れない。そのため自律ブレーキ制御バルブ２５からの圧油が高圧選択弁５０を介して油圧ブレーキ装置４７に送られないため、自律走行制御装置２３は自律走行車両１を停止させることができない。つまり、自律走行車両１において、二位置切替弁Ａ５１を切り替えることによって、自律制御ブレーキを無効化、即ち、積極的に作動させないようにすることができる。

ここで、本実施形態におけるブレーキ制御装置の動作概要について図５，６，７を用いて説明する。非自律モードＭ１００は、第１実施形態と同様なので説明は省略する。図６は第２実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１）である。図７は、第２実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２）である。

自律モードＭ１１０は、モードチェンジをマニュアルモードＭ１１１、遷移モードＭ１１２、自律走行モードＭ１１３の順番で変更することで自律走行が可能となる。そして、そのモードチェンジを運転席で行う場合（図６）と地上で行う場合（図７）とがある。

運転席で行う場合（図５、６）は、自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、マニュアルモードＭ１１１で起動し、次に遷移モードＭ１１２に移行する。この２つの状態では、自律走行ができる状態ではないので、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作して、標準機ブレーキバルブ４５を動かし、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＦＦ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油を作動油タンク４８に流す方向（第５流路）に切り替えることにより、自律ブレーキ制御バルブ２５に油圧ポンプ４３からの圧油が供給されないので、自律ブレーキ制御を作動できない状態にする。そして、自律走行モードＭ１１３に移行すると、自律ブレーキ制御が可能となる。

ここで、遷移モードＭ１１２に移行後、オペレータが自律走行車両１から離れる場合と自律走行車両１に搭乗したままの場合とがある。

オペレータが離れる場合は、第１手動切替ＳＷ５２をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油が自律ブレーキ制御バルブ２５に流れる方向（第３流路のうち、二位置切替弁Ａ５１よりも下流側の流路）に切り替えてから安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。

この無人状態Ｍ１１５で自律走行車両１は、無人で自律的に動作し、自律ブレーキ制御装置２４が、自律ブレーキ制御バルブ２５を開いて、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＮなので、自律ブレーキ制御が可能となる。そのあとの自律ブレーキ制御の作動は、第１実施形態と同様なので説明は省略する。

オペレータが運転席に乗ったままの場合は、管制オペレータに連絡して、自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この有人状態Ｍ１１４では、自律走行車両１は、有人ではあるが自律的に動作する。その際は、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を、油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す方向（第３流路のうち、二位置切替弁Ａ５１よりも下流側の流路）に切り替えて帰ることにより、自律的にブレーキを作動させ、自律走行車両１を停止させることもできるし、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作して、自律走行車両１を停止させることもできる。

地上で行う場合（図５、７）は、自律走行車両１の下部に設置された起動装置（図示せず）で、自律のモードチェンジを行う。自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、マニュアルモードＭ１１１で起動し、次に遷移モードＭ１１２に移行する。この２つの状態では、オペレータが運転席に乗っていないので、機械ブレーキペダル４４を操作して、自律走行車両１を停止させることはできない。そこで、自律管制システム１０を用いて、自律的にブレーキを作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を、油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す方向（第３流路のうち、二位置切替弁Ａ５１よりも下流側の流路）に切り替えることにより、自律ブレーキ制御が可能となる。そのあとの自律ブレーキ制御の作動は、第１実施形態と同様なので説明は省略する。

遷移モードＭ１１２に移行後、オペレータが第１手動切替ＳＷ５２をＯＮに操作してからオペレータが自律走行車両１から離れ、安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態で自律走行車両１は、無人で自律的に動作することが可能となる。そして、自律ブレーキ制御装置２４が、自律ブレーキ制御バルブ２５を開いて、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油が自律ブレーキ制御バルブ２５に流す方向に切り替えることにより、自律ブレーキ制御が可能となる。そのあとの作動は、第１実施形態と同様なので説明は省略する。

本実施形態におけるブレーキ制御装置は、第１実施形態の構成に加え、油圧ポンプ４３と自律ブレーキ制御バルブ２５をつなぐ油圧配管（第３流路）に二位置切替弁Ａ５１を追加し、一方の下流側を作動油タンク４８に接続する第５流路を増設する。この二位置切替弁Ａ５１を切り替えることによって、自律ブレーキ制御の機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

本実施形態によれば、自律走行車両１においてオペレータが操作する場合、自律的（自動的）にブレーキ装置を作動させるシステムを無効にできるため、自律走行システムの電源が入っている状態ではあるが、人が操作するモードのマニュアルモードＭ１１１において、自律的（自動的）にブレーキ装置を作動して、不安全な状態になることを防止できる。特にマニュアルモードＭ１１１は、自律走行システム電源ＳＷ２１が入っている状態のため、自律機構成部２０へも電源供給されている。よって、自律機構成部２０は起動しているが、二位置切替弁Ａ５１が油圧の供給を遮断する遮断弁として機能することで、自動ブレーキを作動させることができない。もちろん、この遮断弁は、非自律モードＭ１００の状態でも有効で、自動ブレーキ側の油圧供給を絶つことができるため、人の意に反して、ブレーキが作動して、不安全な状態になることを防止することができる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態に係る自律走行車両の概略構成を示す図である。

第３実施形態に係る自律走行車両１が第２実施形態と異なる部分は、油圧ポンプ４３と標準機ブレーキバルブ４５とをつなぐ油圧配管からなる第１流路（「第２の供給流路」に相当する）上に、二位置切替弁Ｂ５３（第２の二位置切替弁に相当する）を配置し、二位置切替弁Ｂ５３から供給される圧油が流れる方向の切替操作を行う第２手動切替ＳＷ５４（第２の手動操作装置に相当する）を備える点である。

この二位置切替弁Ｂ５３は、油圧ポンプ４３からの圧油を標準機ブレーキバルブ４５に流すか作動油タンク４８に戻すかを切り替える弁である。流路の切替は、自律ブレーキ制御装置２４による制御ではなく、オペレータが第２手動切替ＳＷ５４を手動で操作することにより行う。これにより、自律制御系がオペレータの意思に反して二位置切替弁Ｂ５３を切り替えることを抑止する。

二位置切替弁Ｂ５３が油圧ポンプ４３からの圧油を標準機ブレーキバルブ４５に流す流路と、油圧ポンプ４３からの圧油を作動油タンク４８に流す第６流路（「第２の排出流路」に相当する）に切り替える。前者の場合は、機械ブレーキペダル４４の操作により、油圧ポンプ４３からの圧油が高圧選択弁５０を介して油圧ブレーキ装置４７に送られ、自律走行車両１が停止する。

後者の場合は、油圧ポンプ４３からの圧油が作動油タンク４８に流れるので、標準機ブレーキバルブ４５には圧油は流れない。そのため、機械ブレーキペダル４４を操作して油圧ブレーキ装置４７を作動させて、自律走行車両１を停止させることができない。つまり、自律走行車両１において、二位置切替弁Ｂ５３を切り替えることによって、オペレータが機械ブレーキペダル４４を使って油圧ブレーキ装置４７を作動できないようにすることを選択できる構成としている。

ここで、本実施形態におけるブレーキ制御装置の動作概要について図８、９、１０を用いて説明する。図９は、第３実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（１）である。図１０は、第３実施形態に係る自律走行車両のブレーキ制御装置の作動説明図（２）である。非自律モードＭ１００は、第１、２実施形態と同様なので説明は省略する。

自律モードＭ１１０は、モードチェンジをマニュアルモードＭ１１１、遷移モードＭ１１２、自律走行モードＭ１１３の順番で変更することで自律走行が可能となる。そして、そのモードチェンジを運転席で行う場合（図９）と地上で行う場合（図１０）とがある。

運転席で行う場合（図８、９）は、自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、マニュアルモードＭ１１１で起動し、次に遷移モードＭ１１２に移行する。この２つの状態では、自律走行ができる状態ではないので、オペレータが機械ブレーキペダル４４を操作して、標準機ブレーキバルブ４５を動かし、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＦＦ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油を作動油タンク４８に流す方向に切り替えることと、二位置切替弁Ｂ５３をＯＮ、つまり二位置切替弁Ｂ５３を油圧ポンプ４３からの圧油が標準機ブレーキバルブ４５に流す方向（第１流路における二位置切替弁Ｂ５３より下流側の流路）に切り替えることにより、自律ブレーキ制御バルブ２５に圧油が供給されないので、自律ブレーキ制御を作動できない状態にすると共に機械ブレーキペダル４４を操作して油圧ブレーキ装置４７が作動する状態にする。そして、次に、自律走行モードＭ１１３に移行すると、自律走行車両１は、無人で自律的に動作が可能となる。

ここで、遷移モードＭ１１２に移行後、オペレータが自律走行車両１から離れる場合と自律走行車両１に搭乗したままの場合とがある。

オペレータが離れる場合は、第１手動切替ＳＷ５２をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油が自律ブレーキ制御バルブ２５に流す方向（第３流路のうち、二位置切替弁Ａ５１よりも下流側の流路）に切り替えると共に、第２手動切替ＳＷ５４をＯＦＦ、つまり二位置切替弁Ｂ５３を油圧ポンプ４３からの圧油が作動油タンク４８に流れる方向（第６流路）に切り替えてから安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。

この無人状態Ｍ１１５で自律走行車両１は、無人で自律的に動作し、自律ブレーキ制御装置２４が、自律ブレーキ制御バルブ２５を開いて、油圧ブレーキ装置４７を作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１がＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す流路に切り替えることと、二位置切替弁Ｂ５３をＯＦＦ、つまり二位置切替弁Ｂ５３を油圧ポンプ４３からの圧油が作動油タンク４８に戻る第６流路に切り替えることとにより、自律ブレーキ制御のみが可能となる。そのあとの自律ブレーキ制御の作動は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。

オペレータが運転席に乗ったままの場合は、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この有人状態Ｍ１１４で自律走行車両１は、有人ではあるが自律的に動作が可能である。この状態では、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す流路に切り替えることと、二位置切替弁Ｂ５３をＯＮ、つまり二位置切替弁Ｂ５３を油圧ポンプ４３からの圧油を標準機ブレーキバルブ４５に流す流路に切り替えることにより、自律ブレーキ制御と機械ブレーキペダル４４操作のブレーキ制御との両方が可能となる。

地上で行う場合（図８、１０）は、自律走行車両１の下部に設置された起動装置（図示せず）で、自律のモードチェンジを行う。自律走行システム電源ＳＷ２１を入れると、マニュアルモードＭ１１１で起動し、次に遷移モードＭ１１２に移行する。この２つの状態では、オペレータが運転席に乗っていないので、機械ブレーキペダル４４を操作して、自律走行車両１を停止させることはできない。そこで、自律管制システム１０を用いて、自律的にブレーキを作動させ、自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、つまり二位置切替弁Ａ５１を油圧ポンプ４３からの圧油を自律ブレーキ制御バルブ２５に流す方向に切り替えることと、二位置切替弁Ｂ５３をＯＦＦ、つまり二位置切替弁Ｂ５３を油圧ポンプ４３からの圧油を作動油タンク４８に戻す流路に切り替えることとにより、自律ブレーキ制御のみが可能となる。そのあとの自律ブレーキ制御の作動は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。

遷移モードＭ１１２に移行後、オペレータが第１手動切替ＳＷ５２をＯＮ、第２手動切替ＳＷ５４をＯＦＦに操作してから自律走行車両１から離れ、安全な位置に移動した後に、管制オペレータが自律管制システム１０から自律走行モードＭ１１３への移行を行う。この状態で自律走行車両１は、無人で自律的に動作することが可能となる。そして、自律ブレーキ制御により自律走行車両１を停止させる。その際に、二位置切替弁Ａ５１をＯＮ、かつ二位置切替弁Ｂ５３をＯＦＦに切り替えることにより、自律ブレーキ制御のみが可能となる。そのあとのブレーキ制御の作動は、第１の実施形態と同様なので説明は省略する。

本実施形態におけるブレーキ制御装置は、第２実施形態に加え、油圧ポンプ４３と標準機ブレーキバルブ４５とをつなぐ油圧配管（第１流路）に二位置切替弁Ｂ５３を追加する。この二位置切替弁Ｂ５３を切り替えることによって、標準機ブレーキバルブ４５の機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

本実施形態によれば、自律走行車両（自律走行ダンプトラック）において、人が運転しない（無人）の場合、ブレーキペダル操作でブレーキ装置を作動させることができないように構成としたため、自律管制システム１０からの指示に従って、走行、旋回、停止等の動作を自律的に行う自律走行モードＭ１１３において、人が搭乗しない無人運転の状況の場合に、何らかの要因で（例えば、ブレーキペダルに何か物が落ちてきて、ペダルを押す等）、ブレーキペダルが操作され、自律管制システム１０からの指示等とは異なるブレーキ動作が行われて、不安全な状況になることを防止できる。

つまり、自律走行車両は、全ての作動モード状態において、ブレーキペダル操作でブレーキ装置を作動させることができる構成となっているため、何らかの要因で、ブレーキペダルが操作され、急停止することによって、かえって不安全な状態になる可能性がある。そこで、本実施形態のように、ブレーキペダルで動作する標準機側の油圧回路への圧油の供給を遮断する遮断弁として機能する二位置切替弁Ｂ５３を設置することにより、ペダル操作で作動するブレーキを無効化し、管制の指令に反して、ブレーキが作動して不安全な状態になることを防止することができる。

上記実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更態様は、本発明に含まれるものとする。例えば、第３実施形態は、第２実施形態に二位置切替弁Ｂ５３を追加する構成として説明したが、第１実施形態に二位置切替弁Ｂ５３を追加する構成、即ち二位置切替弁Ａ５１はなく二位置切替弁Ｂ５３がある態様であってもよい。

また、本実施形態は、標準機にレトロフィットで自律機能部分を改修して自律走行車両を製造する例を説明したが、工場出荷時から標準機と自律走行機能とを搭載した自律走行車両を製造する場合にも、本発明を適用することができる。

１：自律走行車両、１０：自律管制システム、３０：自律機構成部、３７：自律ブレーキ制御バルブ、３８：二位置切替弁Ａ、３９：高圧選択弁、４０：標準機構成部、４５：標準機ブレーキバルブ、４７：油圧ブレーキ装置、４８：二位置切替弁Ｂ

Claims (2)

1. エンジンと、作動油を貯留する作動油タンクと、前記エンジンにより駆動され前記作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される標準機ブレーキバルブと、前記標準機ブレーキバルブを開閉させるブレーキペダルと、前記標準機ブレーキバルブから供給される圧油で動作する油圧ブレーキ装置と、を備える作業機械であって、
   前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される自律ブレーキ制御バルブと、
   前記標準機ブレーキバルブから前記油圧ブレーキ装置に圧油を供給する流路上に設けられ、前記標準機ブレーキバルブから供給される圧油と前記自律ブレーキ制御バルブから供給される圧油とのうち圧力が高い方を選択して、選択した圧油を前記油圧ブレーキ装置に供給する高圧選択弁と、
   前記自律ブレーキ制御バルブと前記高圧選択弁とを接続する流路と、
   前記油圧ポンプから前記標準機ブレーキバルブに圧油を供給する第２の供給流路の流路上に設けられた第２の二位置切替弁と、
   前記第２の二位置切替弁から供給される圧油が流れる方向の切替操作を行う第２の手動操作装置と、を備え、
   前記第２の二位置切替弁の上流側は前記第２の供給流路を介して前記油圧ポンプに接続され、前記第２の二位置切替弁の下流側の一方の排出口は前記第２の供給流路を介して前記標準機ブレーキバルブに接続され、前記第２の二位置切替弁の下流側の他方の排出口は第２の排出流路を介して前記作動油タンクに接続され、
   前記作業機械を自律走行させるための制御を実行する自律走行制御装置と、
   前記自律走行制御装置からの制動指令に応じて前記自律ブレーキ制御バルブの開閉制御を行う自律ブレーキ制御装置と、を備えることを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記油圧ポンプから前記自律ブレーキ制御バルブに圧油を供給する第１の供給流路の流路上に設けられた第１の二位置切替弁と、
   前記第１の二位置切替弁から供給される圧油が流れる方向の切替操作を行う第１の手動操作装置と、を更に備え、
   前記第１の二位置切替弁の上流側は前記第１の供給流路を介して前記油圧ポンプに接続され、前記第１の二位置切替弁の下流側の一方の排出口は前記第１の供給流路を介して前記自律ブレーキ制御バルブに接続され、前記第１の二位置切替弁の下流側の他方の排出口は第１の排出流路を介して前記作動油タンクに接続される、
   ことを特徴とする作業機械。