電気駆動ダンプトラック
【課題】すり板の偏摩耗を防ぐとともにトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供する。
【解決手段】車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバータ制御装置３０と、操舵制御装置３２は、カメラ１５により取得した画像情報に基づいて、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心として蛇行して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置を構成する。また、この制御装置は、カメラ１５により取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて車両本体１の少なくとも１つの代表点とトロリー線３Ｌ，３Ｒ上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつこの目標点を基準にして変動する変動点を設定し、代表点が変動点に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【解決手段】車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバータ制御装置３０と、操舵制御装置３２は、カメラ１５により取得した画像情報に基づいて、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心として蛇行して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置を構成する。また、この制御装置は、カメラ１５により取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて車両本体１の少なくとも１つの代表点とトロリー線３Ｌ，３Ｒ上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつこの目標点を基準にして変動する変動点を設定し、代表点が変動点に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気駆動ダンプトラックに関わり、特に、トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山を走行するダンプトラックには、エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を後輪のモータに供給し、後輪を駆動するシリーズハイブリッド型のものが知られている。また、この電気的な構成を利用して、所定の上り坂区間にて、エンジン−発電機による電力供給ではなく、一般的には電車に見られるトロリー線を設置し、車両本体に設けた昇降可能な集電装置のすり板を上げてトロリー線に接触させ、電力を得て走行する（以下トロリー走行という）トロリー方式の走行技術が実現されている。このトロリー方式の走行技術は例えば特許文献１に記載されている。この場合、エンジンによって発電した電力よりもトロリー線から供給される電力の方が大きいため、トロリー走行が可能な上り坂区間での走行速度低下を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許４，４８３，１４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のようなトロリー方式のダンプトラックにおいて、トロリー走行中は、ドライバはトロリー線を目視しながら、トロリー線に沿うように操舵する。このとき、トロリー線とすり板の接点の位置がすり板の中心付近に集中する場合がある。ダンプトラックの大きさに対してすり板は小さいため、ドライバはすり板の中央付近にトロリー線が位置するように操舵することはできても、すり板の偏磨耗にまで配慮することは困難であり、操作負担が増大する。しかし、このようなすり板の偏摩耗や偏磨耗による発熱の集中は、すり板の寿命の短命化や、すり板の破壊、あるいはすり板の破壊に伴うトロリー線の破損を招く原因となる。
【０００５】
本発明の目的は、すり板の偏摩耗を防ぐとともにトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータと、操舵装置と、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて、前記トロリー線を中心として蛇行して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、車両制御装置と、コントローラと、インバータ制御装置と、操舵制御装置とを備え、前記車両制御装置は、前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバータ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御するものとする。
【０００７】
このように構成した本発明においては、トロリー線の下方からトロリー線を検出し、車体蛇行制御を行うために車両を進行方向に対して垂直方向に振動させるためのヨーモーメントを付加する。これにより車両はトロリー線を中心にして蛇行しながら走行し、トロリー線とすり板の接点がすり板の中心に集中せず、トロリー線とすり板を均等に接触させながらダンプトラックを走行させることができる。よってドライバがすり板の偏摩耗に気を配ることなくすり板の偏摩耗を防ぐことができ、操作負担が軽減する。
また、車両制御装置とコントローラを別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラが既存のコントローラであっても、車両制御装置を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつ前記目標点を基準にして変動する変動点を設定し、前記代表点が前記変動点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【０００９】
これにより車両本体はトロリー線に対して高い精度で蛇行して走行するようになり、すり板の偏摩耗をより正確に防ぐことができる。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記車両の車体速を計測する車体速検出装置を更に備え、前記制御装置は、予め記憶しておいたトロリー走行を行う区間の距離、前記車体速検出装置で計測される車両の車体速の少なくとも一方に応じて決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させる。
【００１１】
これにより、トロリー走行区間や車両本体の状況の状況に応じてすり板とトロリー線を均一に接触させることができ、よってすり板の偏磨耗を確実に防ぐことができる。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー走行区間距離、前記車体速の少なくとも一方に応じた正弦波関数、台形波関数、三角波関数のいずれか一つに従って決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させる。
【００１３】
これにより、すり板をトロリー線に対して周期的により均一に接触させることができ、すり板の偏磨耗をより確実に防ぐことができる。
【００１４】
また請求項５記載の発明は、請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記変動点を周期的に変動させる際に、前記変動点を前記トロリー走行区間を走行する間に少なくとも半周期以上変動させる。
【００１５】
これにより、トロリー走行区間では蛇行制御が少なくとも半周期以上行われるため、周期が少ないためにトロリー線とすり板が接触しない個所が発生することを確実に抑制することができ、すり板とトロリー線がより平均的に接触することになり、すり板の偏磨耗をより確実に防ぐことができる。
【００１６】
また請求項６記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、ドライバによるハンドルの操作角とタイヤの転舵角のいずれか一方を計測する角度センサと、前記車両のヨーレイトを計測するヨーレイト検出装置とを更に備え、前記制御装置は、前記車両が直進走行区間を走行しているかどうかを、前記角度センサによって計測される操舵角と転舵角のいずれか一方と、前記ヨーレイト検出装置で計測されるヨーレイトの少なくとも一方が所定の値以下になっている時間が所定時間以上持続するかどうかで判断し、車両がこの直進走行区間を走行していると判断されるときに、前記変動点を設定する。
【００１７】
これにより、簡易に直進走行区間を走行しているかどうかを判別することができ、またトロリー線が直線に設置されている区間で蛇行制御が行われるようになり、安定して車両本体をトロリー線に対して蛇行して走行させることができる。
【００１８】
また請求項７記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー走行区間を走行する回数を記憶し、その走行回数に応じて、前記変動点の変動方向を前記トロリー走行区間を走行する毎に逆転させる。
【００１９】
これにより、トロリー走行区間の長さが周期に満たない場合であっても、蛇行制御が開始される際の振幅の方向が入れ替わり、すり板の片側だけが偏摩耗する問題を簡単かつ確実に解決することができる。
【００２０】
また請求項８記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記トロリー線検出装置は、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有する。
【００２１】
このようにトロリー線検出装置としてカメラを用いた場合でも、照明装置でトロリー線を照らすことで、空に対するトロリー線のコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線と空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線に対して蛇行して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電気駆動ダンプトラックによれば、電気駆動ダンプトラックにおいて、すり板の偏摩耗を防ぐとともにトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【図２】ダンプトラックの後部外観を示す背面図である。
【図３】本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す図である。
【図４】トロリー線から電力を受ける集電装置の構成を示す図である。
【図５】操舵制御装置と操舵装置とから構成される操舵システムを示す図である。
【図６】操舵制御装置が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。
【図７】コントローラの車体速制御部の機能の説明を示すブロック図である。
【図８】コントローラのヨーモーメント制御部の機能の詳細を示すブロック図である。
【図９】モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。
【図１０】モータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】車両制御装置の構成及び車両制御装置とコントローラとの入出力関係を示す図である。
【図１２】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を車両の側面からみた場合の図である。
【図１３】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を上空（車両の上方）から見た場合の図である。
【図１４】カメラで撮像された画面を示す図である。
【図１５】撮像した画面の処理（エッジ抽出）を示す図である。
【図１６】撮像した画面の処理（中心線の抽出）を示す図である。
【図１７】トロリー線に対して車両が左にずれた場合のカメラの画面を示す図である。
【図１８】トロリー線に対して車両が斜めに走行している場合のカメラの画面を示す図である。
【図１９】本発明の一実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【図２０】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、目標位置に対する現位置の偏差をヨーモーメント補正値にする計算の流れを示す図である。
【図２１】不感帯を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図１９と同様な図である。
【図２２】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、代表点を変動点に一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する流れを示す図である。
【図２３】車両制御装置の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】図２３に示すトロリー線追従・蛇行制御ステップ３００の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２５】図２４のステップ３２０の処理でのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２６】トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図１９及び図２２と同様な図である。
【図２７】車両制御装置の他の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】図２７のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正するときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２９】図２７のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正するときの目標車速補正値の算出方法の他の一例を示す図である。
【図３０】目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。
【図３１】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３２】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３３】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３４】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３５】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３６】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３７】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３８】車体蛇行制御を行っているときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂの位置関係を示す図である。
【図３９】車体蛇行制御を行っているときの車両本体とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図４０】電気駆動ダンプトラックの作業状態の一例を説明する図である。
【図４１】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の一例を示す図である。
【図４２】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図である。
【図４３】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図である。
【図４４】車体蛇行制御の開始トリガの他の例における、直進走行区間を走行していると判断するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４５】車体蛇行制御の開始トリガの他の例における、直進走行区間を走行していると判断するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４６】判別のハンチングを防ぐためのカウンタ処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。
【図４７】車両制御装置の他の実施形態におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４８】カメラで撮像する方向をさらに前方に向けた場合の、図１２と同様な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２５】
（車両−ダンプトラック−の構成に関して）
図１は、本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【００２６】
図１において、ダンプトラックは、車両本体１、土砂等を積載するためのベッセル２、左右２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒ（片方が高電圧、もう片方がアースに接続）から電力を受けるための昇降可能なすり板４Ｌａ，４Ｒａを備えた左右の集電装置４Ｌ，４Ｒ、受けた電力により駆動する左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒで構成されている。集電装置４Ｌ，４Ｒは車両本体１の前部に設けられている。また、ダンプトラックは、車両本体１の前部に設けられ、走行中に前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを連続的に検出するトロリー線検出装置１５を備えている。トロリー線検出装置１５は、本発明によって新たに取り付けられたものである。トロリー線検出装置１５は、図示の例では車両本体１の前部に配置されているが、車両本体１の屋根等に設置しても構わない。
【００２７】
図２はダンプトラックの後部外観を示す背面図である。後輪５Ｌ，５Ｒはベッセル２に積載される土砂等の荷重に耐えるため、ダブルタイヤの構造になっている。このダブルタイヤを、左右の電動モータ（例えば誘導モータ）６Ｌ，６Ｒにより制駆動する。
【００２８】
図３に本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す。
図３において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル１１、リタードペダル１２、シフトレバー１３、前後加速度と横加速度とヨーレイトをセンシングするヨーレイト検出装置としてのコンバインセンサ１４、エンジン２１、交流発電機２２、その他のエンジン負荷２８、整流回路２３、検出抵抗２４、コンデンサ２５、チョッパ回路２６、グリッド抵抗２７、上記集電装置４Ｌ，４Ｒ、上記後輪５Ｌ，５Ｒ及び電動モータ６Ｌ，６Ｒ、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力軸６Ｌａ，６Ｒａに接続された減速機７Ｒ，７Ｌ、制御装置２００を備えている。電磁ピックアップセンサ１６Ｌ，１６Ｒはそれぞれ左右後輪の車輪速を計測する。また後輪５Ｌ，５Ｒと同様に、左右の前輪３５Ｌ，３５Ｒの車輪速を計測する電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒを設け、この電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒによって前輪車輪速を左右それぞれ計測する。ここで、後輪５Ｌ，５Ｒは駆動輪であり、駆動、制動によってタイヤが変形するため、大抵の場合は問題ないが、車体速の計測には厳密にはふさわしくない。従動輪である前輪は駆動、制動の影響を受けにくいため、電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒの計測値を用いた車体速の演算のほうがより実際の車体速に近い値を演算できると言える。なお、車両の運動を制御する際は、前輪車輪速、後輪車輪速よりも車両本体１の重心の対地速度（車体速）を論じた方が好適な場合がある。そこで、対地車速センサ３７のように対地車速そのものを計測するセンサを設置し、車体速の計測に用いても良い。これらは一般的にはミリ波レーダセンサ、光学センサ等が挙げられる。
【００２９】
制御装置２００は、トルク指令の入力で電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御するインバータ制御装置３０、ドライバのボタン操作や外部からの入力で集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を行う昇降制御装置３１、ドライバの操舵操作を電気信号に変換し前輪の操舵を制御する操舵制御装置３２、本発明の特徴部である車両制御装置５０と、コントローラ１００とを有している。
【００３０】
インバータ制御装置３０は、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのそれぞれに対する公知のトルク指令演算部３０ａ、モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを有している。集電装置４Ｌ，４Ｒは、昇降制御装置３１の昇降指令信号ですり板４Ｌａ，４Ｒａを昇降させる昇降装置を備えている。集電装置４Ｌ，４Ｒ、昇降制御装置３１、操舵制御装置３２を含む操舵システム、車両制御装置５０の詳細は後述する。
【００３１】
（走行を含む基本動作）
アクセルペダル１１の踏込み量Ｐとリタードペダル１２の踏込み量Ｑはコントローラ１００の入力となり、それぞれ駆動力やリタード力（ブレーキ力）の大きさを制御する信号となる。例えばドライバがアクセルペダル１１を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、コントローラ１００からエンジン２１に対して目標回転数Ｎｒの指令を出力する。これはアクセル開度に対する目標エンジン回転数Ｎｒのテーブルが予め設定されており、これに基づいて出力される。エンジン２１は電子ガバナ２１ａを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ２１ａは目標回転数Ｎｒの指令を受け取ると、エンジン２１が目標回転数Ｎｒで回転するように燃料噴射量を制御する。
【００３２】
エンジン２１には交流発電機２２が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路２３によって整流され、コンデンサ２５に蓄電され、直流電圧値はＶとなる。交流発電機２２は直流電圧Ｖを検出抵抗２４で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧Ｖ０となるようにコントローラ１００によって制御される。
【００３３】
交流発電機２３により発生した電力はインバータ制御装置３０を介して左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒに供給される。コントローラ１００は、整流回路２３によって整流された直流電圧Ｖが所定の一定電圧Ｖ０となるように交流発電機２２を制御することで、電動モータ６Ｌ，６Ｒに必要な電力が供給されるよう制御している。一方、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａがトロリー線３Ｌ，３Ｒに接触した場合、直流電圧Ｖ０が直接トロリー線３Ｌ，３Ｒからインバータ制御装置３０に供給される。
【００３４】
コントローラ１００は、アクセルペダル１１及びリタードペダル１２の操作量に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａを演算し、このトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと、車体速制御のトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ及びヨーモーメント制御のモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙに基づいて左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを生成し、出力する（後述）。この左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲと電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＬ，ωＲとはインバータ制御装置３０に入力され、インバータ制御装置３０は、トルク指令演算部３０ａ，モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを介して各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動する。
【００３５】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒにはそれぞれ減速機７Ｌ，７Ｒを介して左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒが接続されている。電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒは通常は減速機７Ｌ，７Ｒ内のギアの１枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ６Ｒ内部の駆動軸や減速機７Ｒとタイヤ５Ｒを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
【００３６】
走行中にアクセルペダル１１を戻し、リタードペダル１２を踏み込んだときは、交流発電機２２が発電しないようコントローラ１００は制御する。また、コントローラ１００からのトルク指令Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａは負となり、インバータ制御装置３０は各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動して走行するダンプトラックにブレーキ力を与える。この時、各電動モータ６Ｌ，６Ｒは発電機として作用し、インバータ制御装置３０に内蔵された整流機能によってコンデンサ２５を充電するように働く。直流電圧値Ｖは予め設定された直流電圧値Ｖ１以下になるようにチョッパ回路２６が作動し、電流をグリッド抵抗２７に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
【００３７】
（集電装置のすり板の昇降）
次に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降装置について説明する。図４にトロリー線３Ｌ，３Ｒから電力を受ける集電装置４Ｌ，４Ｒの構成を示す。集電装置４Ｌ，４Ｒは同じ構成を有しており、その構成を集電装置４Ｌで代表して説明する。集電装置４Ｌは、昇降装置として車両本体１に筐体を固定した油圧ピストン装置４ａを備え、油圧ピストン装置４ａの油圧ピストン４ｂのロッド４ｃの先端にすり板４Ｌａが取り付けられている。このすり板４Ｌａは、油圧配管４ｄを介して油圧ポンプを含む油圧機器４ｅから送られた油で油圧ピストン４ｂを上下させることで、トロリー線３Ｌとの接触、乖離を制御される。油圧ピストン４ｂのロッド４ｃとすり板４Ｌａは絶縁体４ｆによって絶縁されている。トロリー線３Ｌの電力はすり板４Ｌａ、電線４ｇを介して、図３に示したモータ駆動のためのインバータ制御装置３０の電源系統へ接続されている。昇降制御装置３１は、ドライバの昇降スイッチ操作や本発明の車両制御装置５０などの外部からのスイッチ（フラグ）操作や制御の指令信号に基づいて、油圧機器４ｅに昇降指令信号４ｈを送る仕組みとなっている。当然、油圧ピストン装置４ａによりすり板４Ｌａの昇降装置を構成する他に、一般的には電車で見られるような平行リンク、ばね、モータ等を利用したパンタグラフと呼ばれるシステムで昇降装置を構成してもよい。
【００３８】
（操舵システム）
次に図５を用いて操舵システムについて説明する。
【００３９】
操舵システムは、前述した操舵制御装置３２と操舵装置４０とから構成されている。操舵装置４０は、ハンドル４１、操舵角センサ付反力モータ４２、転舵角センサ付転舵モータ４３、ラック＆ピニオンギア４４を有している。
【００４０】
ドライバはハンドル４１を操作したとき、ハンドル４１の操作量を操舵角センサ付反力モータ４２の操舵角センサが計測し、これを操舵制御装置３２に送信する。操舵制御装置３２は現在の転舵角がドライバの操舵角に対応する転舵角になるようにタイヤ５Ｌ，５Ｒの転舵角を計測する転舵角センサを有する転舵角センサ付転舵モータ４３にトルク信号を送り、転舵角センサ付転舵モータ４３が生成する転舵トルクによって、ラック＆ピニオンギア４４を介し前輪４５Ｌ，４５Ｒを転舵する。また、この時のトルクの大きさに応じて、操舵角センサ付反力モータ４２に反力トルクを送信し、ハンドル４１に反力を伝える。またこのとき、操舵制御装置３２はコントローラ１００へ操舵角を送信する。一方、操舵制御装置３２は、コントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、これに応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる機能も持つ。同様に操舵制御装置３２が操舵角センサ付反力モータ４２に、反力を送信するかどうかは、そのときのモード（後述）やコントローラ１００からの指令によって任意に変更できる。例えば、操舵制御装置３２がコントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、この補正値に応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる一方で、操舵角センサ付反力モータ４２に反力指令値を送らなければ、車両（ダンプトラック）は操舵角に応じて旋回をするが、ドライバはそのときの操舵感覚がない状態になる。逆に、ドライバが操舵をしても、転舵角センサ付転舵モータ４３に指令を送らなければ、ハンドル４１を切っても曲がらないという現象となる。例えば、コントローラ１００が何らかの判断で、ハンドル４１を操作してはならない場合には、この手段は有効となる。さらにはこのときハンドル４１の操作をしてはならないということをドライバに報知する手段としては、操舵制御装置３２がドライバ４１が操舵をしている方向と逆方向にトルクを生成させることで、ドライバは一般的にはハンドル４１が重いと感じ、これによってドライバはその方向へハンドル操作をしてはならないと判断することができるようになるものもある。
【００４１】
本実施の形態では、ハンドル４１が前輪４５Ｌ，４５Ｒと直結していないステアバイワイヤ方式に関して説明したが、これに限らず、操舵角センサ付反力モータ４２と転舵角センサ付転舵モータ４３を一体化して直結させた電気式のパワーステアリング方式でも構わない。また、転舵角センサ付転舵モータ４３は油圧サーボ式のものでも構わない。さらにコントローラ１００から送られる補正値はトルクではなく補正角度でも良い。この場合、操舵制御装置３２は、転舵角センサで検知した角度と補正角度との偏差をなくすようトルクのフィードバック制御を行うものでもよい。
【００４２】
図６は、操舵制御装置３２が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。操舵制御装置３２は、変換部３２ａにおいて操舵角センサ付反力モータ４２から受信したドライバの操舵角にゲインをかけてドライバの転舵角に変換し、演算部３２ｂにおいてそのドライバの転舵角から現在の転舵角を減算し、変換部３２ｃにおいてその減算結果にゲインをかけてドライバ要求転舵トルクに変換する。次いで、演算部３２ｄにおいてそのドライバ要求転舵トルクにコントローラ１００から受け取った転舵トルク補正値を加算して転舵トルク指令値を求め、この転舵トルク指令値を転舵角センサ付転舵モータ４３に出力する。
【００４３】
（車体速制御）
図３に戻り、コントローラ１００は、車体速制御モードが選択された場合に、車体速制御モードで設定される目標車体速に対する現在の車体速のフィードバック制御を行い、車体速制御モードにて車体速を制御することを可能とする車体速制御部１０１を備えている。図７は車体速制御部１０１の機能の説明を示すブロック図である。図７に示すように、車体速制御部１０１は、車体速制御モードがＯｎ（１）（スイッチ部１０１ｃがＯｎ）のとき、目標車体速と現在の車体速を入力して演算部１０１ａにおいて減算し、変換部１０１ｂにおいてその減算値にゲインをかけてトルクに変換することで現車速を目標車体速にするためのトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖを求めて出力する。車体速制御部１０１は、電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＬ，ωＲを入力し、この回転速度から車体速を演算するが、車体速の演算には前述のように電磁ピックアップ３６Ｌ，３６Ｒの検出値を用いてもよいし、対地車速センサ３７の測定値を用いてもよい。すなわち、車体速制御部１０１及び後輪の電磁ピックアップセンサ１６Ｌ，１６Ｒや前輪の電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒ、対地車速センサ３７によって車体速検出装置は構成される。車体速制御モードに入るか否かの指令は、例えば車両制御装置５０にスイッチを設け、ドライバからのスイッチ操作でも良いし、外部からの入力によってなされるものでも良い。車体速制御モードの解除は、ドライバがリタードペダルを踏むことで行ってもよいし、外部からの入力によって行ってもよい。車体速制御モードを解除した場合、車体速制御モードの指令をＯｆｆ（０）（スイッチ部１０１ｃをＯｆｆ）とし、ゼロ出力部１０１ｄから車体制御トルク指令値０を出力する。またコントローラ１００は、トルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖに応じたエンジン回転数指令値のテーブルがあらかじめ設定されており、このテーブルに基づいてエンジン回転数指令値をエンジン２１に対して出力する。
【００４４】
（ヨーモーメント制御）
さらに、コントローラ１００は、図３に示すように、車体の旋回方向を制御するためのヨーモーメント制御部１０２を備えている。図８はヨーモーメント制御部１０２の機能の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ヨーモーメント制御部１０２に対する入力信号として、例えば横滑り防止制御といった他のヨーモーメント制御によって生成されるヨーモーメント制御値、本発明によって生成されるヨーモーメント補正値、車体速、前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角、ヨーモーメント制御モードの指令がある。出力信号は転舵トルク補正値とモータへのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｙである。ヨーモーメント制御値とヨーモーメント補正値は演算部１０２ａにおいて加算され、ヨーモーメント指令値となる。このヨーモーメント指令値は操舵トルク制御部１０２ｂ、モータトルク制御部１０２ｃ、最適配分制御部１０２ｄに入力される。操舵トルク制御部１０２ｂ及びモータトルク制御部１０２ｃは、それぞれ入力されたヨーモーメント指令値に基づいて転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。また、最適配分制御部１０２ｄは入力されたヨーモーメント指令値、車体速、ヨーレイト、操舵角、前後加速度、横加速度に基づいてヨーモーメントの配分比を計算し、その配分比に応じた転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。ヨーモーメント制御モードの指令はスイッチ部１０２ｅに入力され、スイッチ部１０２ｅは、ヨーモーメント制御モードが１のときには操舵トルク制御部１０２ｂで演算した転舵トルク補正値を出力し、２のときにはモータトルク制御部１０２ｃで演算したモータトルク補正値を出力し、３のときには最適配分制御部１０２ｄで演算した操舵トルク補正値と左右モータへのトルク補正値を出力する。
【００４５】
（ヨーモーメント制御モードの設定）
ところで、ダンプが走行する鉱山では土砂等を運ぶ時間の短縮の要求が高い。かかる時間が短ければそれだけ一台当りの土砂を運ぶインターバルが短くなり、回数をこなせるからである。時間短縮に直接影響するのは車両速度であり、従って、車両速度が低くなるような制御を行うことは避けることが望ましい。
【００４６】
図９は、モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。例えば図９のａ側に示すように、車両が今駆動力を１００％の状態で、ある速度を保って走行しているものとする。この場合、車両の駆動力の合計は、走行抵抗（空気抵抗、摩擦抵抗、傾斜等）と釣り合っている。１００％というのは、本実施の形態の構成で言えば後輪のモータの出力限界であり、その速度で出力できるモータの駆動力の最大値を意味する。ここで、車両に制駆動力を与えてヨーモーメントを生成することを考える。この場合ヨーモーメントを生成するには、先に上げたように、モータが出力限界であるため、図９のｂ側に示すように、左右のどちらか片方のモータ駆動力を下げることでしかヨーモーメント生成を達成できない。この下げた分だけ車両にヨーモーメントが生成される一方で、駆動力が低下するため車速が低下する。これは先に述べたように、時間短縮の要求に反することになる。従って、このときヨーモーメントを生成すべきアクチュエータとしては、動作しても比較的速度低下が小さい操作が望ましく、図８に示すようにヨーモーメント制御モードを１にすることが適切である。一方、車両の駆動力が１００％よりも小さい場合は、その程度やその他の車両状態量に応じて、モータトルク制御（ヨーモーメント制御モード２）或いは最適配分制御（ヨーモーメント制御モード３）に切り換える。
【００４７】
（各部で生成したモータトルクの合成）
コントローラ１００におけるモータトルク指令の算出方法に関して図１０を用いて説明する。図１０はモータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。まず、前述のとおりドライバのアクセルペダル・リタードペダル操作に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと車体速制御によって生成されたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖの一方を処理部１００ａで選択する。例えば、ドライバのトルク指令が有る場合はドライバのトルク指令、それ以外は車体速制御のトルク指令を処理部１００ａで選択する。その後、処理部１００ａで選択したトルク指令値に、ヨーモーメント制御部１０２によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを演算部１００ｂにおいて加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。なお、このモータトルクの合成方法は一例であり、公知の手法など、本実施の形態に示した手法以外の様々な手法を用いることができる。
【００４８】
（特徴部の全体構成）
次に、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの特徴部の全体構成を図１１を用いて説明する。
【００４９】
前述したように、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、トロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するトロリー線検出装置１５と、車両制御装置５０を有している。
【００５０】
トロリー線検出装置１５としては、代表的にはレーザレーダ、ミリ波レーダ、カメラ等のセンサが考えられる。車体の進行方向（車軸方向）をＸ軸、車体の横方向（車軸に対し鉛直方向）をＹ軸としたＸＹ平面において、本発明では、いずれのセンサでも車体とトロリー線の相対位置関係を検出する手段となる。レーザレーダの場合、好適には車体Ｘ軸方向に沿って探査する方が、トロリー線をより正確に検出することができる。またミリ波レーダの場合は、他のセンサより霧や雨といった天候の影響が小さくて済む。これらのレーダセンサはＸＹ方向だけでなく、車体とトロリー線の高さであるＺ軸方向も検出することができる。従って、高さ方向の検出が必要な他のシステムと本発明のシステムを併用する場合では、レーダセンサが好適な場合がある。
【００５１】
カメラの場合、トロリー線の下方からトロリー線を撮像するため、昼間で天候の良いときはトロリー線と空との高いコントラストが得られ、トロリー線を正確に検出することができる。また、車両本体１にトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らす照明装置５１を設けてもよい。この場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線を正確に検出することができる。
【００５２】
また、いずれか２つ以上のセンサを組み合わせてシステムを構築しても良い。
【００５３】
図１１は、車両制御装置５０の構成及び車両制御装置５０とコントローラ１００との入出力関係を示す図である。車両制御装置５０は、図１１に示すように、トロリー線検出装置１５によって検出された情報を処理して車体とトロリー線の相対位置関係に係わる情報を取得するトロリー線検出情報処理部５０ａ、トロリー線検出情報処理部５０ａによって得られた情報を元に車両の状態量を算出する車両状態量算出部５０ｂ、この結果に基づき車両状態量を制御する車両状態量制御部５０ｃによって構成される。トロリー線３Ｌ、３Ｒは、絶縁体５２を介して支柱５３によって支えられる。また車両制御装置５０は、目標速度補正値、ヨーモーメント補正値、ヨーモーメント制御モード、昇降制御装置昇降指令、制御・検知状態情報などを出力する。
【００５４】
本実施の形態では、トロリー線検出装置１５としてカメラを用い、画像処理を行ってＸＹ平面での車体との相対位置関係を検出する場合を説明する。すなわち、トロリー線検出装置１５はカメラとなり、トロリー線検出情報処理部５０ａは、カメラ１５によって撮像された画像情報を処理する画像情報処理部となる。
【００５５】
（カメラ１５及び画像情報処理部５０ａ）
カメラ１５はトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像する。この二本のトロリー線３Ｌ，３Ｒをカメラ一台で撮像する場合は、カメラ１５を左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央に配置することが好ましい。カメラ１５の構成としては、左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒをそれぞれ一台のカメラで撮像してもよい。カメラ１５により撮像された画像情報は、車両制御装置５０の画像情報処理部５０ａに送られる。画像情報は、カメラ１５が撮像した範囲のピクセル配列であり、画像情報処理部５０ａはその画像情報を必要な情報に変換する。
【００５６】
カメラ１５の撮像方向に強い光源がある場合、画像情報処理部５０ａに送られる画像はハレーションと呼ばれる白くぼやける現象が発生し、検知すべき対象を認識できなくなることがある。これに対応する方法として、カメラ１５を設置する箇所を、車両前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラと、車両後方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラの２箇所とし、一方が画像情報処理部５０ａによってハレーションを起こしたと判断できる場合、もう一方のカメラにより補正する手法も考えられる。ハレーションの検知方法に関しては公知の手法に依る。また、ハレーションに限らず、画像情報処理部５０ａによって埃や泥等で片方のカメラの視界が遮られたと判断できる場合には、同様に他方のカメラで補正することもできる。また、カメラ１５を筐体で囲み、ガラス越しにトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像し、画像情報処理部５０ａによりガラスが埃や泥等で視界が悪くなったと判断できる場合には、ワイパーやウォッシャー液等によって洗浄してもよい。
【００５７】
また，薄暮時や暗闇において、画像情報処理部５０ａによってトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知するのに十分な光量がないと判断される場合には、画像情報処理部５０ａは照明装置５１へ明滅指令を出し、トロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストを維持してもよい。
【００５８】
本実施の形態では、図１１のように斜め方向を撮像するのではなく、簡単のために、図１２のようにカメラ１５が車両の真上方向を撮像する場合を考える。このとき、図１３に示すように、車両の前方がカメラ１５の撮像領域（トロリー線検出装置の検出領域）ａ，ｂ，ｃ，ｄとなる。図１４は、その場合のカメラ１５が取得する画像を示す図である。図１４では、カメラ１５がトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から見上げるように撮像しているため、図１３に示すトロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た画像の撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して、前後関係（ａ−ｄとｂ−ｃの図示上下方向における位置関係）と車両の進行方向が逆に現れる。
【００５９】
図１４に示すように、カメラ１５が取得する画像情報は画面に対してトロリー線３Ｌ，３Ｒが縦方向に進行方向に平行に現れる。これを図１５に示すようにエッジ部を抽出する処理（エッジ処理）を行う。これにより、左側のトロリー線３ＬはエッジＬＬとエッジＬＲを、右側のトロリー線３ＲはエッジＲＬとエッジＲＲ部に分かれる。次に図１６において、左右のトロリー線３Ｌ、３Ｒにおいてそれぞれのエッジの中心線（左トロリー線３Ｌの中心線をＬＭ、右トロリー線３Ｒの中心線をＲＭ）を求める。このとき、画面の上部中央のＯｃを原点とするピクセル数に関する座標系（Ｙ軸をｄａ方向、Ｘ軸をａｂ方向）をとる。Ｏｃを原点として、ＬＭとａｄの交点Ｐ（０，Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのａｄとの交点Ｑ（０，Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）、ＬＭとｂｃとの交点Ｒ（ｍ，Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのｂｃとの交点Ｓ（ｍ，Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ）をとる。そして、これらＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓの各点はトロリー線３Ｌ、３Ｒ上に位置する点であり、これらを目標点と定義する。また、ｍは縦方向のピクセル数、ｎは横方向のピクセル数を示す。
【００６０】
ここで、２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央をトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して平行して直進しているとき、トロリー線３Ｌ，３Ｒがすり板４Ｌａ，４Ｒａの中央に位置する場合、左右の設置ずれや車両のゆれによるずれに対してロバストになる。従って車両はそのような状態で走行することが望ましい。
【００６１】
図１７に、トロリー線に対して左に車両がずれた場合を示す。すり板４Ｌａ，４Ｒａの中央を通るＸ軸に平行な直線（車両本体１の進行方向の直線）と撮像領域のａｄ及びｂｃとの交点に車両本体１の代表点を設定すると、代表点は図１７の点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。この代表点は、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対する車両の位置を制御するために用いる点である。したがって、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’は制御点であると言うこともできる。各代表点の座標は、Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔと定義する。
【００６２】
図１８に車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合を示す。この場合も、代表点は点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。
【００６３】
画像情報処理部５０ａはこれら座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
【００６４】
（車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃ）
車両状態量算出部５０ｂは、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜トロリー線追従制御という）を行うためのヨーモーメント補正値、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心に蛇行して走行するように車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜車体蛇行制御という）を行うためのヨーモーメント補正値、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａの昇降制御（以下、適宜すり板昇降制御という）を行うための昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成するための車両状態量を算出する部分であり、車両状態量制御部５０ｃはその算出結果に基づいてヨーモーメント補正値、昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成し出力する部分である。
【００６５】
（トロリー線検出領域と座標系）
まず、車両状態量算出部５０ｂで用いるトロリー線検出領域と座標系について説明する。
【００６６】
図１９は、本実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【００６７】
車両状態量算出部５０ｂは、画像情報処理部５０ａにおいてカメラ１５により取得した図１６〜図１８に示すような撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報から図１９のａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に示すような領域をトロリー線検出領域として切り出して取得する。辺ａ１−ｄ１は、図１６〜図１８に示す撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ａ−ｄの一部に対応し、辺ｂ１−ｃ１は、撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ｂ−ｃの一部に対応する。トロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は、トロリー線３Ｌ又は３Ｒを上から見た場合のすり板とトロリー線の位置関係を示しており、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの左右の中心を通り車両の進行方向に伸びる直線が、辺ａ１−ｄ１の中心と辺ｂ１−ｃ１の中心を通る領域である。前述したように、カメラ１５が取得する撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報はトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から撮像した画像情報であり、トロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た場合のトロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄとは前後関係（図面では上下方向）が逆に現れる。
【００６８】
また、車両状態量算出部５０ｂは、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心を原点Ｏｐとし、進行方向をＸ軸、進行方向左をＹ軸とする座標系を設定し、Ｘ軸と辺ｂ１−ｃ１の交点Ｚに代表点を設定し、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ｂ１−ｃ１との交点Ｔと、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ａ１−ｄ１との交点Ｕに２つの目標点を設定する。ここで、カメラ１５と集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａは共に車両本体に取り付けられ、両者の位置関係は既知であるので、図１６〜図１８に示すＯｃ点を原点とする座標系における点Ｐ’，Ｐ，Ｒの値を図１９のＯｐ点を原点とする座標系の値に座標変換することにより、交点Ｚ，Ｔ，Ｕの座標は容易に求めることができる。
【００６９】
（トロリー線追従制御）
車両状態量算出部５０ｂは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差を算出する。ここで、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しいため、車両状態量算出部５０ｂは目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃを代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差とする。偏差Ｙ＿Ｃｂｃは、車両がトロリー線に対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７０】
車両がトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対して斜めに走行している場合は、車両の傾きに対しても同様にずれ量を定義する。このとき、ある時間ｔにおけるトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対する車両の傾きθ＿ｔは、２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて次の式で表される。
θ＿ｔ＝（Ｙ＿Ｃｂｃ−Ｙ＿Ｃａｄ）／（Ｘ＿Ｃｂｃ−Ｘ＿Ｃａｄ） ・・・（１）
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは車両の傾きθ＿ｔを用いて代表点Ｚを目標点Ｔに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。
【００７１】
偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは傾きθ＿ｔを用いてヨーモーメント補正値を算出する処理を図２０にブロック図で示す。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ１において偏差Ｙ＿Ｃｂｃにゲインをかけて偏差Ｙ＿Ｃｂｃをヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ２において、傾きθ＿ｔにゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ３において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００７２】
図２１は、トロリー線追従制御の不感帯を設定した図１９と同様な図である。前述したように、検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に対して目標点Ｔ，Ｕ及び代表点Ｚが設定されている。また、代表点Ｚから所定の距離Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ（第１のしきい値）だけ離れた位置にトロリー線追従制御の不感帯を規定する点Ａ及び点Ｂが設定されている。
【００７３】
車両状態量算出部５０ｂは、トロリー線追従制御を行うとき、代表点Ｚと目標点Ｙの偏差Ｙ＿Ｃｂｃに不感帯を設け、偏差が不感帯を超えた場合のみトロリー線追従制御の状態量を算出し、車両状態量制御部５０ｃは、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。
【００７４】
また、車両状態量制御部５０ｃは、図８を用いて説明したヨーモーメント制御モードを決定する。そしてコントローラ１００の前述したヨーモーメント制御部１０２は、この車両状態量制御部５０ｃで決定されたヨーモーメント補正値とヨーモーメント制御モードに基づいて、モータトルク指令値と転舵トルク補正値とを演算し、インバータ制御装置３０と操舵制御装置３２にそれぞれ出力する。
【００７５】
これにより車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバータ制御装置３０と、操舵制御装置３２とで構成される制御装置は、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行うものとなる。また、そのとき、制御装置は代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。更に、制御装置は傾きθ＿ｔが小さくなるように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００７６】
なお、図２０に示すような単純なゲインの制御に限らず、積分制御や微分制御等を加えても良い。
【００７７】
（車体蛇行制御）
また、車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｙの偏差Ｙ＿Ｃｂｃがトロリー線追従制御の不感帯（点Ａ及び点Ｂの間）にあるとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａに発生する摩耗を分散するための車体蛇行制御を行う。この車体蛇行制御では、図２１に符号Ｆで示す変動点を新たに定義し、代表点Ｚが変動点Ｆに一致するようにヨーモーメント制御を行うものである。
【００７８】
車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のため、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差を演算する。ここで、変動点ＦのＹ座標値をＹ＿ｃとすると、このＹ座標値Ｙ＿ｃは代表点Ｚと変動点Ｆの偏差に等しいため、車両状態量算出部５０ｂは変動点ＦのＹ座標値Ｙ＿ｃを代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差とする。偏差Ｙ＿ｃは、車両が変動点Ｆに対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７９】
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差Ｙ＿ｃを用いて代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。このとき、ヨーモーメント補正値は次のように算出できる。
ヨーモーメント補正値＝ゲイン×Ｙ＿ｃ ・・・（２）
つまり、代表点Ｚを式（２）に従って、常に変動点Ｆと一致するように動作させる。これをブロック図にしたものを図２２に示す。変換部５０ｃ４において偏差Ｙ＿ｃにゲインをかけてヨーモーメント補正値に変換し、このヨーモーメント補正値はヨーモーメント制御部１０２に出力され、車体にヨーモーメントが付加される。車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚが変動点Ｆに一致していない限り、ヨーモーメント補正値を出力し続ける。
【００８０】
また、車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のための変動点Ｆを目標点Ｔ（Ｙ＿Ｃｂｃ）に対して次のように設定する。
Ｙｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ＋ｊ×ｓｉｎ（θ） ・・・（３）
式（３）の第二項は車両を進行方向に対して垂直方向に変動させるための項であり、変動点Ｆは目標点Ｔ（Ｙ＿Ｃｂｃ）を中心にして変動するようになる。このように変動点Ｆを設定し、上記のように代表点Ｚが変動点Ｆに一致するようにヨーモーメントを付加するので、結果的には車両はトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心にして蛇行するようになる。
【００８１】
本実施の形態では、式（３）の第二項を正弦波としているが、もちろんこれは、すり板４Ｌａ，４Ｒａとトロリー線３Ｌ，３Ｒの偏磨耗を防ぐために均一に接触させることを目的としており、この目的が達成できる関数としては、三角関数以外にも、台形波、三角波などが考えられ、所定の周期を有する関数であればどのような関数にしても構わない。また、偏差Ｙ＿ｃの急峻な変化を防止するために一次のローパスフィルタを用い、ヨーモーメントに対する車両のヨー角応答速度以上にならないような時定数に設定して構築してもよい。
【００８２】
（すり板昇降制御）
車両状態量算出部５０ｂは、ある時間ｔにおける車両の傾きθ＿ｔを計算する。この傾きθ＿ｔは、前述したように、図１９に示す２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて上述した式（１）にて計算することができる。
【００８３】
また、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒとの交点をＷとすると、車両状態量算出部５０ｂは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔを計算する。
【００８４】
点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔは次のように近似できる。
Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃｂｃ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃｂｃ もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃａｄ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃａｄ ・・・（４）
ここで、Ｙ＿ｐ＿ｔの１ステップ後（時間Δ後）の値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１は車両速度Ｖを用いて、次のように表される。
Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＝Ｙ＿ｐ＿ｔ＋Ｖ×ｔａｎθ＿ｔ ・・・（５）
すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲を点Ｃと点Ｄの間のＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＜Ｙ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）とすると、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても差し支えないと言える。
【００８５】
車両状態量算出部５０ｂは、現在時間ｔのときに、次の制御ステップｔ＋１のときに点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるかどうかを判定し、その判定結果を車両状態量制御部５０ｃに出力する。車両状態量制御部５０ｃは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるときは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるもしくは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する指令信号を出力する。逆に、範囲内にあるときにはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる、もしくはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する指令信号を出力する。また、このＹ＿ｐ＿ｔの位置に応じて車両状態量制御部５０ｃは操舵装置４０の反力用モータ４２（図５）に反力の補正をかけても良い。この補正量は、例えば、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を小さく、Ｙ＿ｍｉｎ≧Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≧Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を大きくしてもよい。
【００８６】
ここで、車両制御装置５０は、トロリー線追従制御とすり板昇降制御の両方を行っている。トロリー線追従制御では、車両状態量制御部５０ｃは偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔにゲインをかけたヨーモーメント補正値を出力する。このヨーモーメント補正値は偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔがゼロになるまで出力されるため、いずれすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔや車両の傾きθ＿ｔはゼロに収束する傾向になる。
【００８７】
（車両制御装置５０の制御処理の詳細）
上述したすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御を含む車両制御装置５０の制御処理の詳細を図２３及び図２４に示すフローチャートを用いて説明する。図２３は、カメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。図２４は、図２３に示すトロリー線追従・蛇行制御のステップ３００の処理の詳細を示すフローチャートである。カメラは図１２のように車軸の延長線上で車両本体１の前方に設置し、撮像するトロリー線は一本とする。
【００８８】
まず、図２３のステップ２００で、画像情報処理部５０ａは、カメラによって車両本体１の上方を撮像する。ステップ２０１にて撮像した画像の中からトロリー線３Ｌ又は３Ｒを探索する。ステップ２０１で探索する際、初めてトロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知する場合は撮像画面の全領域から探索するが、一度トロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知した場合、再度全領域から探索する必要はなく、検知していたトロリー線３Ｌ又は３Ｒの座標付近を探索することは、探索時間の短縮につながるため有効となる。ステップ２０２にて撮像画面内にトロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものが存在するかを判断する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがない場合は処理を終了する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがある場合は、画像情報処理部５０ａは、ステップ２０３Ａにてエッジ抽出して、トロリー線３Ｌ又は３Ｒの中線を算出する画像処理を行う。
【００８９】
その後の処理は車両状態量算出部５０ｂに移り、ステップ２０３Ｂにて、車両状態量算出部５０ｂは、前述した目標点Ｔ、Ｕを設定し、それらの座標を算出する。ここで目標点Ｔ、Ｕの座標情報を用いた処理がトロリー線３Ｌ，３Ｒへのトロリー線追従・蛇行制御ステップ３００と、すり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御ステップ４００の二系統に分かれる。
【００９０】
（トロリー線追従・蛇行制御）
まず、図２４を用いてトロリー線追従・蛇行制御のステップ３００に関して説明する。
【００９１】
ステップ３１０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点Ｔが、図２１で示した代表点Ｚから所定の距離（Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ）だけ離れた位置に設定された点Ａと点Ｂの間（Ｙ＿ｌ≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定する。点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合、すなわち、偏差Ｙ＿Ｃｂｃが不感帯を超えた場合、トロリー線追従制御ステップ３０１の処理を行い、点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがある場合、すなわち、偏差Ｙ＿Ｃｂｃが不感帯の範囲内にある場合、車体蛇行制御ステップ３０２の処理を行う。
【００９２】
（トロリー線追従制御）
トロリー線追従制御ステップ３０１では、現在のまま不感帯を超えた状態で走行を続けると車両がトロリー走行路から外れる可能性があるので、このような事態を避けるために車両本体１がトロリー線に追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行い、目標点Ｔが点Ａと点Ｂの間に位置するように制御する。
【００９３】
まず、ステップ３１１で、車両状態量算出部５０ｂは、目標点ＴのＹ座標Ｙ＿Ｃｂｃが点ＡＢ間に存在する時間をカウントするＣｏｕｎｔｅｒを０にリセットする。また蛇行制御フラグをＯｆｆにセットする。
【００９４】
その後ステップ３２０に移行して、車両状態量制御部５０ｃは、ヨーモーメント補正値を算出し出力する。
【００９５】
図２５は、このステップ３２０でのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。前述したようにすり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しい。図２５の点Ａと点Ｂの外側の特性線の傾きは図２０の変換部５０ｃ２のゲインに相当する。
【００９６】
図２５及び図２０に示すように、点Ａと点Ｂの外側において、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。すなわち、点Ａの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがってヨーモーメント補正値を大きくする。点Ｂの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがってヨーモーメント補正値を小さくする。これにより点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第１のしきい値である点ＡのＹ座標値Ｙ＿ｌ或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒの絶対値よりも大きいときは）、代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御が行われる。また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御される。ヨーモーメント補正値が最大補正値或いは最小補正値に達すると、急激な旋回を防ぐために、ヨーモーメント補正値は一定とする。なお、このように点Ａと点Ｂ間に目標点Ｔがない場合に、ヨーモーメント補正値を可変値として算出して出力する代わりに、一定のヨーモーメント補正値を出力してもよい。
【００９７】
ここで、図２５に示す点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とする意図に関して説明する。目標点Ｔと代表点Ｚが一致させるように制御することで、車両本体１が前方に走行していれば点Ｗはすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心に位置するようになる。しかしこの場合、点Ｗがすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心から少しずれただけでもヨーモーメント補正値が算出されるため、これによってヨーモーメント補正を実現するアクチュエータ（本実施の形態の場合、操舵装置４０の反力用モータ４２や転舵モータ４３（図５）、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒ（図３））の動作頻度が増すことになる。点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とすることで、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒの動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。このヨーモーメント補正をする必要のない点ＡＢの範囲は、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの幅に応じて決定すればよい。
【００９８】
また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御することにより、走行中にトロリー線３Ｌ，３Ｒからすり板４Ｌａ，４Ｒａが横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体１はすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線３Ｌ，３Ｒの走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００９９】
次いで、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択し出力する。このとき、通常の走行では、車体速を落とす要求（ドライバのリタード操作や他の制御による減速）がないため、ヨーモーメント制御モードとして「１」を選択する。
【０１００】
（トロリー線追従制御の他の例）
次に、トロリー線への追従制御の他の例を図２６〜図２９を用いて説明する。図２６は、トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図１９及び図２２と同様な図である。図２７は、図２４に示したフローチャートのうち、トロリー線追従制御ステップ３０１に代わるトロリー線追従制御ステップ３０１’を示すフローチャートである。
【０１０１】
図２６に示すように、トロリー線追従制御の逸脱監視点として、点Ａの外側（Ｙ座標の大きい側）のＹ座標値Ｙ＿ｌ’の位置に点Ａ’（第２のしきい値）、点Ｂの外側（Ｙ座標の負の値の小さい側）のＹ座標値Ｙ＿ｒ’の位置に点Ｂ’（第２のしきい値）が設定されている。
【０１０２】
図２７において、ヨーモーメント補正値を算出するステップ３２０までの処理は、先に説明した図２３，図２４と同じである。ステップ３２０の処理後、ステップ３２１にて目標点Ｔの位置がさらに、目標点Ｔが点Ａ’と点Ｂ’の間（Ｙ＿ｌ’≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ’≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定し、真の場合は車両がトロリー走行路から外れる可能性があるため、ステップ３２２にて修正操舵を行うよう、音声かつ／または表示でドライバに警告する。
【０１０３】
次のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正する。図２８はそのときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。この図に示すように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は、点Ａ’と点Ｂ’からの逸脱度合いに応じて目標車速を小さくするよう目標車速の補正値を算出する。すなわち、点Ａ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を大きくする。点Ｂ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも大きいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって走行速度が小さくなるよう制御される。このように車速を低くすることは、ドライバへの操作負担量軽減と、安心感付与の効果がある。
【０１０４】
図２９は目標車速補正値の算出方法の他の例を示す図である。図２９のように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は、目標点Ｔが代表点Ｚに近づくにつれて目標車速を増大する補正をしてもよい。すなわち、点Ａ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を大きくする。点Ｂ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも小さいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が小さくなるにしたがって走行速度が大きくなるよう制御される。このように車速を大きくすることは、作業効率向上の効果がある。
【０１０５】
図３０は、目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。図３０に示すように、上記のように算出した目標車速の補正値に変換部１００ｃにおいてゲインをかけてモータトルク指令値に変換する。次いで、演算部１００ｄにおいて算出されたモータトルク指令値（ヨーモーメント制御部１０２（図８）によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを処理部１００ａで選択したトルク指令値に加算した値）に変換部１００ｃで算出した目標車速の補正値に応じたモータトルク指令値を加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。
【０１０６】
次に、図２８に示す目標車速の補正値により目標車速が低く補正される場合におけるヨーモーメント制御モードに関して説明する。図９に示したように、モータトルクが１００％で出力されているような場合で、ヨーモーメントを生成する場合は、左右のどちらか一方のモータトルクを小さくする必要がある。これによって車両はそのとき出していた車体速を維持できなくなるので、速度の低下が起きる。つまり、目標車速を低くするよう補正される場合は、転舵トルク補正によりヨーモーメント補正を行うのではなく、モータトルクの補正によってヨーモーメント補正を行えば、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御することで車両本体１にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方が行われる。これによりヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
【０１０７】
（車体蛇行制御）
車体蛇行制御ステップ３０２では、すり板とトロリー線との接触箇所が同じ箇所に集中してすり板が摩耗してしまうことを防止するために、車両本体をトロリー線に対して蛇行しながら走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【０１０８】
まず、トロリー走行区間の中でも、トロリー線が直線に設置され、かつ車両がそのトロリー線に対して直進している際に蛇行制御の条件設定を行うことが蛇行制御の精度を高めることにつながるため、車両がトロリー線に対して直進しているかどうかを判断するための処理を行う。
【０１０９】
最初に、直進走行区間判断ステップ３０３のステップ３４０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃが点Ａと点Ｂとの間に存在する時間をカウントし、これをＣｏｕｎｔｅｒに追加して、ステップ３５０に移行する。例えば図２４に示すような制御フローを行っている場合、この処理を１０ｍｓｅｃごとに行っているとすれば、目標点Ｔが２秒以上点Ａと点Ｂとの間にいるかどうかを判断するにはＣｏｕｎｔｅｒが２００以上になるまで処理を繰り返す。
【０１１０】
次のステップ３５０では、Ｃｏｕｎｔｅｒが２００以上になったかどうかを判定し、Ｃｏｕｎｔｅｒが２００以上となったとき、直進走行区間をしていると判断してステップ３６０に移行し、具体的な蛇行制御ステップを開始する。ステップ３５０で判定するＣｏｕｎｔｅｒは３００以上としても良いし、もっとＣｏｕｎｔｅｒを小さくする、すなわち早いタイミングで直進走行区間を走行していると判断しても良い。なお、このステップ３５０でＣｏｕｎｔｅｒが２００未満であった場合、直進走行区間を走行している時間が蛇行制御の条件設定をして蛇行制御を開始するには不十分であると判断してステップ３３０に移行する。
【０１１１】
次のステップ３６０では、蛇行制御フラグがＯｎかどうかの判断を行う。蛇行制御フラグがＯｎ（Ｙｅｓ）の場合は、既に蛇行制御中であるため、ステップ３９０に移行する。Ｏｎでない場合（Ｎｏ）はステップ３７０へ移行し、警告を表示する。この警告は変動点Ｆを目標点Ｔに設定することによって、車両の方向が自動的に制御される（車体蛇行制御を行う）ことをドライバへ注意するように促すための警告である。この警告と同時に、変動点Ｆを目標点Ｔに動かし、すり板の中央をトロリー線が通るように車両を移動させる。このステップ３７０の変動点Ｆを目標点Ｔに動かす制御は以下のようにして実施される。
【０１１２】
まず変動点ＦのＹ座標Ｙ＿ｃを目標点ＴのＹ座標Ｙ＿Ｃｂｃと等しく（Ｙ＿ｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ）設定する。ここで、上述のように、車両状態量制御部５０ｃによって、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差Ｙ＿ｃを用いて代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるためのヨーモーメント補正値が算出されているため、式（２）に従って代表点Ｚは目標点Ｔに一致するようにヨーモーメント制御される。このときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆの一連の動きを図３１−図３６に示す。図３１−図３６は、このステップ３７０における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
まず、図３１は、代表点Ｚと変動点Ｆは一致していて、目標点Ｔはそれらから離れているが区間ＡＢ間の中には位置する状態を示している。図３１に示す通り、車両本体１はトロリー線に対して平行の状態で走行している。ここで、図３２のように変動点Ｆを目標点Ｔに一致させると、制御装置２００によって式（２）に従って車両にヨーモーメントが付加され、代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるように制御される。このため、図３３及び図３４に示すように、代表点Ｚが目標点Ｔに徐々に近づき、図３５で一旦一致するようになる。この段階では、代表点Ｚが変動点Ｆに一致（目標点Ｔにも一致）しているので、一時的にヨーモーメント補正値は０になる。しかしトロリー線に対して車両本体１が傾いているため、この状態で走行し続ければ当然図３６のように右側に目標点Ｔが移動してしまう。このような式（２）に基づくゲインをかけたのみではハンチングをおこすことになる。そこで、式（２）に積分制御や微分制御等の因子を組み込み、目標点Ｔに対して代表点Ｚを収束させて、収束性を高めるのが一般的である。これによって、車両本体１の中心がトロリー線の直下に来て、かつ車両本体がトロリー線に対して平行に走行することになり、安定した蛇行制御を開始することが可能となる。
【０１１３】
次のステップ３８０にて、図３７に示すように、代表点Ｚ、目標点Ｔ、変動点Ｆが一致している状態になって、かつ車両本体がトロリー線に対して平行であるかどうかを判定する。図３７は、代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す、図３１−図３６と同様の図である。Ｎｏの場合ステップ３９５に移行する。Ｙｅｓの場合、車体蛇行制御を行う条件を十分に満たしていると判断してステップ３８５に移行し、このステップ３８５にて蛇行制御フラグをＯｎにしてステップ３９０に移行する。
【０１１４】
ステップ３９０では、車体蛇行制御のための変動点Ｆを式（３）のように設定し、この変動点Ｆの座標値を車両状態量制御部５０ｃへ出力し、ステップ３９５に移行する。
【０１１５】
ステップ３９５にて、車両状態量制御部５０ｃは、変動点Ｆと代表点Ｚを一致させるように式（２）に従ってヨーモーメント補正値を算出し出力する。ここで、制御装置２００によって代表点Ｚは変動点Ｆに一致するようにヨーモーメントを付加されているので、車両本体１を代表する代表点Ｚが目標点Ｔを中心に変動している変動点Ｆに近づくように制御される。このため、車両はトロリー線を中心にして周期的に変動しながら走行するようになり、結果的に車両はトロリー線を中心にして蛇行するようになる。このように、車体蛇行制御を行う場合、目標点Ｔ、代表点Ｚ、変動点Ｆの関係は図３８の左上から右下に示すように遷移する。図３８は車体蛇行制御を行っているときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂの位置関係を示す図であり、図示するように、式（３）の振幅ｊは区間ＡＢ間に目標点Ｔが収まる範囲で決定することが望まれる。また図３９に示すように、トロリー線に対する車両の動作は、トロリー線の上空から見るとトロリー線に対して蛇行する。
【０１１６】
次に、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択して出力する。ここで、蛇行制御時は、操舵によるヨーモーメントを生成することが車速の低下を比較的抑えることができる点で望ましい。従って蛇行制御フラグがＯｎである場合には、ヨーモーメント制御モードを「１」にして、操舵によるヨーモーメント補正をする。車両の構成によっては、操舵角を補正できる機構がない場合があるが、このときには左右の駆動力差によってヨーモーメントを生成してもよい。
【０１１７】
以上のようにして、一連の動作を完了する。
【０１１８】
（車体蛇行制御の他の例）
次に、車体蛇行制御の他の例を図４０〜図４５を用いて説明する。
まず、式（３）のθに関して説明する。図４０は電気駆動ダンプトラックの作業状態の一例の説明図であり、図４１はトロリー走行を行う区間の長さと振幅の好適な関係の一例を示す図である。
【０１１９】
図４０に示すように、一般的にトロリー線が設置される区間は上り坂であり、往路でトロリー走行を行っても、復路の下り坂ではトロリー走行せずに通常走行で下る場合が多い。この他にもトロリー走行を行う区間が一方通行である場合も考えられる。このような場合、図４１のようにトロリー走行区間でＸ周期（Ｘは自然数）となるように走行すると、すり板の中心の両側をトロリー線が平均的に接触することになり、より確実にすり板の偏磨耗を防ぐことができる。この場合、θは例えば次式（６）で表すことができる。
θ＝２×π×（ｖ×ｔ／Ｌ）×ｓ ・・・（６）
ここで、ｖは車体速度、ｔは蛇行制御が開始してからの時間、Ｌはトロリー走行を行う区間の長さである。このようにθを表すと、区間長さＬの間にｓ周期分だけ車体を蛇行させることができる。区間長さＬが長い場合は、周期ｓを増加させても良い。区間長さＬが長いときに周期ｓを小さくすると、周期が小さくなり、すり板とトロリー線との摩擦による熱が集中することになるので、区間長さＬに対し適当な周期ｓとなるよう調整することがよい。
【０１２０】
一方、トロリー走行区間の長さがＸ周期にならない場合、例えばトロリー走行区間が短く、一周期分にも満たない場合（これは車両にヨーモーメントを付加しても運動が急峻に変化しないため、走行速度にも依存するが、一般的には所定の区間以上の長さが必要になる）、例えば図４２のように０．５周期分しかトロリー走行区間（長さＬ’）を確保できない場合は、単純に式（３）で動作させると、常にすり板の片側だけがトロリー線と接触して一方のみ磨耗することになる。なお、図４２はトロリー走行区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図、また図４３はトロリー走行区間の長さと振幅の好適な関係の他の好適な一例を示す図である。
そこで図４３に示すように、トロリー走行区間が例えば０．５周期になる場合は、すり板の片側のみの磨耗を避けるため、例えば車両制御装置５０内に設けた記憶部にてトロリー走行区間を通過する回数をカウントし、偶数回目と奇数回目の蛇行する方向を交互に変える、すなわち変動を開始する方向を逆転させるように振幅ｊの符号を逆転させることが望ましい。つまり、トロリー走行区間を通過する回数をｉとすれば、変動点ＦのＹ座標Ｙ＿ｃを、前述の式（３）のように設定するのではなく、次式
Ｙ＿ｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ＋ｊ×（−１）ｉ×ｓｉｎ（θ） ・・・（７）
のように設定することで、蛇行制御が開始される際の振幅の方向が入れ替わり、すり板の片側だけが偏摩耗する問題を簡単かつ確実に解決することができる。なお、実際走行する場合は、ちょうどＸ周期走行したときにトロリー走行区間が終了するとは限らない場合もあるが、ほぼ誤差とみなしても差し支えない。
【０１２１】
また、変動点Ｆを、トロリー走行区間を走行する間に少なくとも０．５周期以上変動させると、式（６）のようにトロリー走行区間でＸ周期となるように制御することや、トロリー走行区間が０．５周期程度しか確保できない場合であっても式（７）のように変動を開始する方向を逆転させる制御を行うことができ、トロリー線とすり板が接触しない個所が生じることを防ぐことができ、すり板とトロリー線がより平均的に接触し、すり板の片側が偏摩耗することが防止される。
【０１２２】
（車体蛇行制御の開始トリガの他の例）
上述の直進走行区間を走行していると判断する直進走行区間判断ステップ３０３のトリガの具体例はステップ３４０，ステップ３５０に示す態様に限られず、例えば次のようなものが考えられる。
【０１２３】
その一例として、ヨーレイトや転舵角が所定の値以下である場合に直進走行区間を走行していると判断するようにしてもよい。この場合の処理フローを図４４に示す。図示するように、ステップ３１０で点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがあると判定された時に、直進走行区間判断ステップ３０３−２におけるステップ３５２にてヨーレイト，転舵角が所定の値以下かどうかを判定し、Ｙｅｓの場合はステップ３６０に移行し、Ｎｏの場合はステップ３３０に移行する。
【０１２４】
更には、図４５のように、図２４，図４４に示した直進走行区間判断ステップの処理と同様の処理を組み合わせて、いずれの条件も満たす場合のみ直進走行区間と判断するようにしても良い。図４５は、車体蛇行制御を開始するトリガの処理のフローの他の一例を示す図である。
この場合、ステップ３１０において点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがあると判定された時に、直進走行区間判断ステップ３０３−３におけるステップ３５２で、転舵角，ヨーレイトが所定の値以下かどうかを判定し、Ｙｅｓの場合はステップ３４０に移行し、Ｎｏの場合はステップ３３０に移行する。ステップ３４０ではＣｏｕｎｔｅｒを１追加してステップ３５０に移行し、ステップ３５０ではＣｏｕｎｔｅｒが２００以上になったかどうかを判定する。
【０１２５】
（すり板昇降制御）
次にすり板の昇降制御ステップ４００に関して説明する。
【０１２６】
図１９、図２１及び図２６に示すように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲として点Ｃと点Ｄが設定される。
【０１２７】
図２３のステップ４１０にて、式（１）に従って目標点Ｔ、Ｕからトロリー線３Ｌ又は３Ｒの傾きを算出する。この傾きと目標点Ｔの座標から、ステップ４２０にてすり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒの交点Ｗの座標を算出する。これは式（４）に従って算出する。次に、ステップ４３０にて交点ＷのＹ座標の次ステップにおける推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１を式（５）に従って算出する。そして、ステップ４４０にて、この推定値が所定の範囲である点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態の継続時間をカウンタにて計測し、その状態が、例えば１秒以上続いたかを判別する。
【０１２８】
ステップ４４０にて、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にある状態が１秒以上続いた場合、ステップ４５０に処理を移行し、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良いことを音声かつ／または表示で知らせてもよい。ドライバがスイッチ操作を行うと、車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。また、例えば、すり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている場合は、ドライバに昇降の操作を委ねるのではなく、自動的にすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良い。車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で上昇することを音声かつ／または表示で知らせてもよい。
【０１２９】
一方、ステップ４４０にて所定の範囲にある状態が１秒以下だった場合は、処理はステップ４６０へ移行し、もしすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっていれば下げるようドライバに音声或いは表示で示唆する。また自動的に下げても良い。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で下がることを音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。さらにすり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている状態であれば、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する。このとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることが禁止状態であることをドライバに音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。これらの場合も、ドライバのスイッチ操作あるいは自動で車両制御装置５０は指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを下降制御する。これによりダンプトラックがトロリー走行区間に入ってすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げ下げするときのオペレータの負担を軽減することができる。
【０１３０】
図２３のステップ４４０では、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態が、例えば１秒以上続いたかを判別したが、そのような判別をせず、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行し、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にない場合は、直ちにステップ４６０の処理に移行してもよい。しかし、ステップ４４０の処理は、路面のでこぼこや、画像処理におけるノイズの影響でＹ＿ｐ＿ｔが安定しないとき、所定の範囲を超えたり、範囲内になったりを繰り返すことによる判別のハンチングを防ぐ目的としては有効である。
【０１３１】
図４６は、ステップ４４０のカウンタを用いた処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。図４６に示すように、点Ｃと点Ｄ間に点Ｗがあるときは、点Ｃと点Ｄ間の距離を大きくするように点Ｃと点Ｄの設定を変更する。一方、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にないときは、点Ｃと点Ｄ間距離を小さくするよう。このように点Ｃと点Ｄ間の距離にヒステリシスを設けても、ステップ４４０のカウンタ処理と同様の効果が得られる。
【０１３２】
（効果）
以上のように構成した本実施の形態によれば、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出し、車両を進行方向に対して垂直方向に変動させるためのヨーモーメントが付加される。このため、車両はトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心にして蛇行しながら走行するので、トロリー線とすり板の接点の位置がすり板の中心に集中せず、ドライバが特別の配慮をすることなしにトロリー線とすり板を均等に接触させながらダンプトラックを走行させることができる。よってドライバがすり板の偏摩耗に気を配ることなくすり板の偏摩耗を防ぐことができ、ドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３３】
また、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。このように検出した情報に基づいて、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を制御することにより、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れた場合でも、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる操作を禁止する、或いはすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっている場合はすり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるなどの措置をとることができ、これによりトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３４】
また、トロリー線３Ｌ，３Ｒの検知精度が向上することで、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対して蛇行または追従して走行するようヨーモーメント制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れにくくなり、この点でも、トロリー走行区間を走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３５】
また、トロリー線検出装置としてカメラ１５を用いた場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線３Ｌ，３Ｒに蛇行または追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【０１３６】
更に、制御装置２００は、車両制御装置５０とコントローラ１００を別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラ１００が既存のコントローラであっても、車両制御装置５０を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置５０の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【０１３７】
（その他）
本実施の形態では、図２１、図２３及び図２４に示すように、目標点Ｔが不感帯の間（点Ａと点Ｂの間）にあるときのみトロリー線付近で蛇行する車体蛇行制御を実施する例を示したが、必ずしも区間ＡＢの間でのみ車体蛇行制御のステップを動作させる必要はない。不感帯を設けず、トロリー線に追従する制御を行わない場合でも、変動点Ｆを設定し、この変動点Ｆを目標点Ｔに対して式（３）や式（７）のように設定し、代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるようにヨーモーメント補正値を算出し、このヨーモーメント補正値に従って車体を制御すれば、車両はいずれトロリー線を中心にしてトロリー線に対して蛇行して走行するようになる。その場合の制御フローは図４７に示すようになる。
【０１３８】
図４７のフローは、ステップ２０３Ｂまでは図２３と共通である。
ステップ２０３Ｂからすり板昇降制御４００に移行し、更にすり板昇降制御ステップ４００のステップ４５０の後に、すり板を上げた状態でトロリー線に対する蛇行制御ステップ３００’のステップ３９０に移行して、車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のための変動点Ｆを式（３）や式（７）のように設定し、この変動点Ｆの座標値を出力し、ステップ３９５に移行する。そしてステップ３９５にて、車両状態量制御部５０ｃは、変動点Ｆと代表点Ｚを一致させるように式（２）に従ってヨーモーメント補正値を算出し、出力する。
【０１３９】
これによっても、車両は最終的にはトロリー線に対して蛇行しながら追従して走行するようになる。なお、ステップ４４０でＮｏとなり、ステップ４６０に移行した場合、トロリー走行を行う区間ではないと判断し、処理を終了する。
【０１４０】
また、図４７に示す処理に、図４４に示すような直進走行区間判断ステップに相当する処理を加えることができる。この場合、ドライバによってハンドルが操作されていることになるため、転舵角の代わりに操舵角を計測し、ステップ３５２に相当する処理で、ヨーレイト，操舵角が所定の値以下かどうかを判定することができる。
【０１４１】
上述の実施の形態では、トロリー線検出装置としてカメラを用いる場合、カメラの向いている方向を真上としたが、図４８に示すように、車両の前方上方を撮像するようにしても良い。このようにすることで、車両の進行方向に撮像されるトロリー線が長いため、対象とするトロリー線を判別しやすくなる。一方で、前方に撮像範囲を移すほど、撮像範囲に入る景色によるノイズが増大する。本発明を用いる環境に応じて、カメラの撮像範囲は調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４２】
１ 車両本体
２ ベッセル
３Ｌ，３Ｒ トロリー線
４Ｌ，４Ｒ 集電装置
４Ｌａ，４Ｒａ すり板
４ａ 油圧ピストン装置
４ｂ 油圧ピストン
４ｃ ロッド
４ｄ 油圧配管
４ｅ 油圧機器
４ｆ 絶縁体
４ｇ 電線
４ｈ 昇降指令信号
５Ｌ，５Ｒ 後輪
６Ｌ，６Ｒ 電動モータ
６Ｌａ，６Ｒａ 出力軸
７Ｌ，７Ｒ 減速機
１１ アクセルペダル
１２ リタードペダル
１３ シフトレバー
１４ コンバインセンサ
１５ カメラ
１６Ｌ，１６Ｒ 後輪の電磁ピックアップセンサ
２１ エンジン
２１ａ 電子ガバナ
２２ 交流発電機
２３ 整流回路
２４ 検出抵抗
２５ コンデンサ
２６ チョッパ回路
２７ グリッド抵抗
２８ その他のエンジン負荷
３０ インバータ制御装置
３０ａ トルク指令演算部
３０ｂ モータ制御演算部
３０ｃ インバータ（スイッチング素子）
３１ 昇降制御装置
３２ 操舵制御装置
３２ａ 変換部
３２ｂ 演算部
３２ｃ 変換部
３２ｄ 演算部
３５Ｌ，３５Ｒ 前輪
３６Ｌ，３６Ｒ 前輪の電磁ピックアップセンサ
３７ 対地車速センサ
４０ 操舵装置
４１ ハンドル
４２ 操舵角センサ付反力モータ
４３ 転舵角センサ付転舵モータ
４４ ラック＆ピニオンギア
４５Ｌ，４５Ｒ 前輪
５０ 車両制御装置
５０ａ 画像情報処理部
５０ｂ 車両状態量算出部
５０ｃ 車両状態量制御部
５０ｃ１ 演算部
５０ｃ２ 変換部
５０ｃ３ 変換部
５０ｃ４ 変換部
５１ 照明装置
５２ 絶縁体
５３ 支柱
１００ コントローラ
１００ａ 処理部
１００ｂ 演算部
１０１ 車体速制御部
１０１ａ 演算部
１０１ｂ 変換部
１０１ｃ スイッチ部
１０１ｄ ゼロ出力部
１０２ ヨーモーメント制御部
１０２ａ 演算部
１０２ｂ 操舵トルク制御部
１０２ｃ モータトルク制御部
１０２ｄ 最適配分制御部
１０２ｅ スイッチ部
２００ 制御装置
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ 目標点
Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’ 代表点
Ｔ 目標点
Ｚ 代表点（制御点）
Ｆ 変動点
ｅ＿Ｌａｄ 偏差
θ＿Ｌ 傾き
Ｙ＿Ｃｂｃ 偏差
θ＿ｔ 傾き
Ｙ＿ｌ，Ｙ＿ｒ 点Ａ，ＢのＹ座標値（第１のしきい値）
Ｙ＿ｌ’，Ｙ＿ｒ 点Ａ’，Ｂ’のＹ座標値（第２のしきい値）
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気駆動ダンプトラックに関わり、特に、トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山を走行するダンプトラックには、エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を後輪のモータに供給し、後輪を駆動するシリーズハイブリッド型のものが知られている。また、この電気的な構成を利用して、所定の上り坂区間にて、エンジン−発電機による電力供給ではなく、一般的には電車に見られるトロリー線を設置し、車両本体に設けた昇降可能な集電装置のすり板を上げてトロリー線に接触させ、電力を得て走行する（以下トロリー走行という）トロリー方式の走行技術が実現されている。このトロリー方式の走行技術は例えば特許文献１に記載されている。この場合、エンジンによって発電した電力よりもトロリー線から供給される電力の方が大きいため、トロリー走行が可能な上り坂区間での走行速度低下を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許４，４８３，１４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のようなトロリー方式のダンプトラックにおいて、トロリー走行中は、ドライバはトロリー線を目視しながら、トロリー線に沿うように操舵する。このとき、トロリー線とすり板の接点の位置がすり板の中心付近に集中する場合がある。ダンプトラックの大きさに対してすり板は小さいため、ドライバはすり板の中央付近にトロリー線が位置するように操舵することはできても、すり板の偏磨耗にまで配慮することは困難であり、操作負担が増大する。しかし、このようなすり板の偏摩耗や偏磨耗による発熱の集中は、すり板の寿命の短命化や、すり板の破壊、あるいはすり板の破壊に伴うトロリー線の破損を招く原因となる。
【０００５】
本発明の目的は、すり板の偏摩耗を防ぐとともにトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータと、操舵装置と、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて、前記トロリー線を中心として蛇行して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、車両制御装置と、コントローラと、インバータ制御装置と、操舵制御装置とを備え、前記車両制御装置は、前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバータ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御するものとする。
【０００７】
このように構成した本発明においては、トロリー線の下方からトロリー線を検出し、車体蛇行制御を行うために車両を進行方向に対して垂直方向に振動させるためのヨーモーメントを付加する。これにより車両はトロリー線を中心にして蛇行しながら走行し、トロリー線とすり板の接点がすり板の中心に集中せず、トロリー線とすり板を均等に接触させながらダンプトラックを走行させることができる。よってドライバがすり板の偏摩耗に気を配ることなくすり板の偏摩耗を防ぐことができ、操作負担が軽減する。
また、車両制御装置とコントローラを別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラが既存のコントローラであっても、車両制御装置を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつ前記目標点を基準にして変動する変動点を設定し、前記代表点が前記変動点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【０００９】
これにより車両本体はトロリー線に対して高い精度で蛇行して走行するようになり、すり板の偏摩耗をより正確に防ぐことができる。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記車両の車体速を計測する車体速検出装置を更に備え、前記制御装置は、予め記憶しておいたトロリー走行を行う区間の距離、前記車体速検出装置で計測される車両の車体速の少なくとも一方に応じて決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させる。
【００１１】
これにより、トロリー走行区間や車両本体の状況の状況に応じてすり板とトロリー線を均一に接触させることができ、よってすり板の偏磨耗を確実に防ぐことができる。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー走行区間距離、前記車体速の少なくとも一方に応じた正弦波関数、台形波関数、三角波関数のいずれか一つに従って決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させる。
【００１３】
これにより、すり板をトロリー線に対して周期的により均一に接触させることができ、すり板の偏磨耗をより確実に防ぐことができる。
【００１４】
また請求項５記載の発明は、請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記変動点を周期的に変動させる際に、前記変動点を前記トロリー走行区間を走行する間に少なくとも半周期以上変動させる。
【００１５】
これにより、トロリー走行区間では蛇行制御が少なくとも半周期以上行われるため、周期が少ないためにトロリー線とすり板が接触しない個所が発生することを確実に抑制することができ、すり板とトロリー線がより平均的に接触することになり、すり板の偏磨耗をより確実に防ぐことができる。
【００１６】
また請求項６記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、ドライバによるハンドルの操作角とタイヤの転舵角のいずれか一方を計測する角度センサと、前記車両のヨーレイトを計測するヨーレイト検出装置とを更に備え、前記制御装置は、前記車両が直進走行区間を走行しているかどうかを、前記角度センサによって計測される操舵角と転舵角のいずれか一方と、前記ヨーレイト検出装置で計測されるヨーレイトの少なくとも一方が所定の値以下になっている時間が所定時間以上持続するかどうかで判断し、車両がこの直進走行区間を走行していると判断されるときに、前記変動点を設定する。
【００１７】
これにより、簡易に直進走行区間を走行しているかどうかを判別することができ、またトロリー線が直線に設置されている区間で蛇行制御が行われるようになり、安定して車両本体をトロリー線に対して蛇行して走行させることができる。
【００１８】
また請求項７記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記トロリー走行区間を走行する回数を記憶し、その走行回数に応じて、前記変動点の変動方向を前記トロリー走行区間を走行する毎に逆転させる。
【００１９】
これにより、トロリー走行区間の長さが周期に満たない場合であっても、蛇行制御が開始される際の振幅の方向が入れ替わり、すり板の片側だけが偏摩耗する問題を簡単かつ確実に解決することができる。
【００２０】
また請求項８記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記トロリー線検出装置は、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有する。
【００２１】
このようにトロリー線検出装置としてカメラを用いた場合でも、照明装置でトロリー線を照らすことで、空に対するトロリー線のコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線と空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線に対して蛇行して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電気駆動ダンプトラックによれば、電気駆動ダンプトラックにおいて、すり板の偏摩耗を防ぐとともにトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【図２】ダンプトラックの後部外観を示す背面図である。
【図３】本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す図である。
【図４】トロリー線から電力を受ける集電装置の構成を示す図である。
【図５】操舵制御装置と操舵装置とから構成される操舵システムを示す図である。
【図６】操舵制御装置が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。
【図７】コントローラの車体速制御部の機能の説明を示すブロック図である。
【図８】コントローラのヨーモーメント制御部の機能の詳細を示すブロック図である。
【図９】モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。
【図１０】モータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】車両制御装置の構成及び車両制御装置とコントローラとの入出力関係を示す図である。
【図１２】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を車両の側面からみた場合の図である。
【図１３】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を上空（車両の上方）から見た場合の図である。
【図１４】カメラで撮像された画面を示す図である。
【図１５】撮像した画面の処理（エッジ抽出）を示す図である。
【図１６】撮像した画面の処理（中心線の抽出）を示す図である。
【図１７】トロリー線に対して車両が左にずれた場合のカメラの画面を示す図である。
【図１８】トロリー線に対して車両が斜めに走行している場合のカメラの画面を示す図である。
【図１９】本発明の一実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【図２０】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、目標位置に対する現位置の偏差をヨーモーメント補正値にする計算の流れを示す図である。
【図２１】不感帯を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図１９と同様な図である。
【図２２】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、代表点を変動点に一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する流れを示す図である。
【図２３】車両制御装置の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】図２３に示すトロリー線追従・蛇行制御ステップ３００の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２５】図２４のステップ３２０の処理でのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２６】トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図１９及び図２２と同様な図である。
【図２７】車両制御装置の他の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】図２７のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正するときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２９】図２７のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正するときの目標車速補正値の算出方法の他の一例を示す図である。
【図３０】目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。
【図３１】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３２】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３３】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３４】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３５】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３６】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３７】図２４のステップ３７０の処理における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図３８】車体蛇行制御を行っているときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂの位置関係を示す図である。
【図３９】車体蛇行制御を行っているときの車両本体とトロリー線との位置関係を示す図である。
【図４０】電気駆動ダンプトラックの作業状態の一例を説明する図である。
【図４１】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の一例を示す図である。
【図４２】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図である。
【図４３】トロリー走行を行う区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図である。
【図４４】車体蛇行制御の開始トリガの他の例における、直進走行区間を走行していると判断するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４５】車体蛇行制御の開始トリガの他の例における、直進走行区間を走行していると判断するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４６】判別のハンチングを防ぐためのカウンタ処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。
【図４７】車両制御装置の他の実施形態におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４８】カメラで撮像する方向をさらに前方に向けた場合の、図１２と同様な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２５】
（車両−ダンプトラック−の構成に関して）
図１は、本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【００２６】
図１において、ダンプトラックは、車両本体１、土砂等を積載するためのベッセル２、左右２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒ（片方が高電圧、もう片方がアースに接続）から電力を受けるための昇降可能なすり板４Ｌａ，４Ｒａを備えた左右の集電装置４Ｌ，４Ｒ、受けた電力により駆動する左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒで構成されている。集電装置４Ｌ，４Ｒは車両本体１の前部に設けられている。また、ダンプトラックは、車両本体１の前部に設けられ、走行中に前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを連続的に検出するトロリー線検出装置１５を備えている。トロリー線検出装置１５は、本発明によって新たに取り付けられたものである。トロリー線検出装置１５は、図示の例では車両本体１の前部に配置されているが、車両本体１の屋根等に設置しても構わない。
【００２７】
図２はダンプトラックの後部外観を示す背面図である。後輪５Ｌ，５Ｒはベッセル２に積載される土砂等の荷重に耐えるため、ダブルタイヤの構造になっている。このダブルタイヤを、左右の電動モータ（例えば誘導モータ）６Ｌ，６Ｒにより制駆動する。
【００２８】
図３に本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す。
図３において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル１１、リタードペダル１２、シフトレバー１３、前後加速度と横加速度とヨーレイトをセンシングするヨーレイト検出装置としてのコンバインセンサ１４、エンジン２１、交流発電機２２、その他のエンジン負荷２８、整流回路２３、検出抵抗２４、コンデンサ２５、チョッパ回路２６、グリッド抵抗２７、上記集電装置４Ｌ，４Ｒ、上記後輪５Ｌ，５Ｒ及び電動モータ６Ｌ，６Ｒ、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力軸６Ｌａ，６Ｒａに接続された減速機７Ｒ，７Ｌ、制御装置２００を備えている。電磁ピックアップセンサ１６Ｌ，１６Ｒはそれぞれ左右後輪の車輪速を計測する。また後輪５Ｌ，５Ｒと同様に、左右の前輪３５Ｌ，３５Ｒの車輪速を計測する電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒを設け、この電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒによって前輪車輪速を左右それぞれ計測する。ここで、後輪５Ｌ，５Ｒは駆動輪であり、駆動、制動によってタイヤが変形するため、大抵の場合は問題ないが、車体速の計測には厳密にはふさわしくない。従動輪である前輪は駆動、制動の影響を受けにくいため、電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒの計測値を用いた車体速の演算のほうがより実際の車体速に近い値を演算できると言える。なお、車両の運動を制御する際は、前輪車輪速、後輪車輪速よりも車両本体１の重心の対地速度（車体速）を論じた方が好適な場合がある。そこで、対地車速センサ３７のように対地車速そのものを計測するセンサを設置し、車体速の計測に用いても良い。これらは一般的にはミリ波レーダセンサ、光学センサ等が挙げられる。
【００２９】
制御装置２００は、トルク指令の入力で電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御するインバータ制御装置３０、ドライバのボタン操作や外部からの入力で集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を行う昇降制御装置３１、ドライバの操舵操作を電気信号に変換し前輪の操舵を制御する操舵制御装置３２、本発明の特徴部である車両制御装置５０と、コントローラ１００とを有している。
【００３０】
インバータ制御装置３０は、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのそれぞれに対する公知のトルク指令演算部３０ａ、モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを有している。集電装置４Ｌ，４Ｒは、昇降制御装置３１の昇降指令信号ですり板４Ｌａ，４Ｒａを昇降させる昇降装置を備えている。集電装置４Ｌ，４Ｒ、昇降制御装置３１、操舵制御装置３２を含む操舵システム、車両制御装置５０の詳細は後述する。
【００３１】
（走行を含む基本動作）
アクセルペダル１１の踏込み量Ｐとリタードペダル１２の踏込み量Ｑはコントローラ１００の入力となり、それぞれ駆動力やリタード力（ブレーキ力）の大きさを制御する信号となる。例えばドライバがアクセルペダル１１を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、コントローラ１００からエンジン２１に対して目標回転数Ｎｒの指令を出力する。これはアクセル開度に対する目標エンジン回転数Ｎｒのテーブルが予め設定されており、これに基づいて出力される。エンジン２１は電子ガバナ２１ａを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ２１ａは目標回転数Ｎｒの指令を受け取ると、エンジン２１が目標回転数Ｎｒで回転するように燃料噴射量を制御する。
【００３２】
エンジン２１には交流発電機２２が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路２３によって整流され、コンデンサ２５に蓄電され、直流電圧値はＶとなる。交流発電機２２は直流電圧Ｖを検出抵抗２４で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧Ｖ０となるようにコントローラ１００によって制御される。
【００３３】
交流発電機２３により発生した電力はインバータ制御装置３０を介して左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒに供給される。コントローラ１００は、整流回路２３によって整流された直流電圧Ｖが所定の一定電圧Ｖ０となるように交流発電機２２を制御することで、電動モータ６Ｌ，６Ｒに必要な電力が供給されるよう制御している。一方、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａがトロリー線３Ｌ，３Ｒに接触した場合、直流電圧Ｖ０が直接トロリー線３Ｌ，３Ｒからインバータ制御装置３０に供給される。
【００３４】
コントローラ１００は、アクセルペダル１１及びリタードペダル１２の操作量に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａを演算し、このトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと、車体速制御のトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ及びヨーモーメント制御のモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙに基づいて左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを生成し、出力する（後述）。この左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲと電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＬ，ωＲとはインバータ制御装置３０に入力され、インバータ制御装置３０は、トルク指令演算部３０ａ，モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを介して各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動する。
【００３５】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒにはそれぞれ減速機７Ｌ，７Ｒを介して左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒが接続されている。電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒは通常は減速機７Ｌ，７Ｒ内のギアの１枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ６Ｒ内部の駆動軸や減速機７Ｒとタイヤ５Ｒを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
【００３６】
走行中にアクセルペダル１１を戻し、リタードペダル１２を踏み込んだときは、交流発電機２２が発電しないようコントローラ１００は制御する。また、コントローラ１００からのトルク指令Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａは負となり、インバータ制御装置３０は各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動して走行するダンプトラックにブレーキ力を与える。この時、各電動モータ６Ｌ，６Ｒは発電機として作用し、インバータ制御装置３０に内蔵された整流機能によってコンデンサ２５を充電するように働く。直流電圧値Ｖは予め設定された直流電圧値Ｖ１以下になるようにチョッパ回路２６が作動し、電流をグリッド抵抗２７に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
【００３７】
（集電装置のすり板の昇降）
次に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降装置について説明する。図４にトロリー線３Ｌ，３Ｒから電力を受ける集電装置４Ｌ，４Ｒの構成を示す。集電装置４Ｌ，４Ｒは同じ構成を有しており、その構成を集電装置４Ｌで代表して説明する。集電装置４Ｌは、昇降装置として車両本体１に筐体を固定した油圧ピストン装置４ａを備え、油圧ピストン装置４ａの油圧ピストン４ｂのロッド４ｃの先端にすり板４Ｌａが取り付けられている。このすり板４Ｌａは、油圧配管４ｄを介して油圧ポンプを含む油圧機器４ｅから送られた油で油圧ピストン４ｂを上下させることで、トロリー線３Ｌとの接触、乖離を制御される。油圧ピストン４ｂのロッド４ｃとすり板４Ｌａは絶縁体４ｆによって絶縁されている。トロリー線３Ｌの電力はすり板４Ｌａ、電線４ｇを介して、図３に示したモータ駆動のためのインバータ制御装置３０の電源系統へ接続されている。昇降制御装置３１は、ドライバの昇降スイッチ操作や本発明の車両制御装置５０などの外部からのスイッチ（フラグ）操作や制御の指令信号に基づいて、油圧機器４ｅに昇降指令信号４ｈを送る仕組みとなっている。当然、油圧ピストン装置４ａによりすり板４Ｌａの昇降装置を構成する他に、一般的には電車で見られるような平行リンク、ばね、モータ等を利用したパンタグラフと呼ばれるシステムで昇降装置を構成してもよい。
【００３８】
（操舵システム）
次に図５を用いて操舵システムについて説明する。
【００３９】
操舵システムは、前述した操舵制御装置３２と操舵装置４０とから構成されている。操舵装置４０は、ハンドル４１、操舵角センサ付反力モータ４２、転舵角センサ付転舵モータ４３、ラック＆ピニオンギア４４を有している。
【００４０】
ドライバはハンドル４１を操作したとき、ハンドル４１の操作量を操舵角センサ付反力モータ４２の操舵角センサが計測し、これを操舵制御装置３２に送信する。操舵制御装置３２は現在の転舵角がドライバの操舵角に対応する転舵角になるようにタイヤ５Ｌ，５Ｒの転舵角を計測する転舵角センサを有する転舵角センサ付転舵モータ４３にトルク信号を送り、転舵角センサ付転舵モータ４３が生成する転舵トルクによって、ラック＆ピニオンギア４４を介し前輪４５Ｌ，４５Ｒを転舵する。また、この時のトルクの大きさに応じて、操舵角センサ付反力モータ４２に反力トルクを送信し、ハンドル４１に反力を伝える。またこのとき、操舵制御装置３２はコントローラ１００へ操舵角を送信する。一方、操舵制御装置３２は、コントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、これに応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる機能も持つ。同様に操舵制御装置３２が操舵角センサ付反力モータ４２に、反力を送信するかどうかは、そのときのモード（後述）やコントローラ１００からの指令によって任意に変更できる。例えば、操舵制御装置３２がコントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、この補正値に応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる一方で、操舵角センサ付反力モータ４２に反力指令値を送らなければ、車両（ダンプトラック）は操舵角に応じて旋回をするが、ドライバはそのときの操舵感覚がない状態になる。逆に、ドライバが操舵をしても、転舵角センサ付転舵モータ４３に指令を送らなければ、ハンドル４１を切っても曲がらないという現象となる。例えば、コントローラ１００が何らかの判断で、ハンドル４１を操作してはならない場合には、この手段は有効となる。さらにはこのときハンドル４１の操作をしてはならないということをドライバに報知する手段としては、操舵制御装置３２がドライバ４１が操舵をしている方向と逆方向にトルクを生成させることで、ドライバは一般的にはハンドル４１が重いと感じ、これによってドライバはその方向へハンドル操作をしてはならないと判断することができるようになるものもある。
【００４１】
本実施の形態では、ハンドル４１が前輪４５Ｌ，４５Ｒと直結していないステアバイワイヤ方式に関して説明したが、これに限らず、操舵角センサ付反力モータ４２と転舵角センサ付転舵モータ４３を一体化して直結させた電気式のパワーステアリング方式でも構わない。また、転舵角センサ付転舵モータ４３は油圧サーボ式のものでも構わない。さらにコントローラ１００から送られる補正値はトルクではなく補正角度でも良い。この場合、操舵制御装置３２は、転舵角センサで検知した角度と補正角度との偏差をなくすようトルクのフィードバック制御を行うものでもよい。
【００４２】
図６は、操舵制御装置３２が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。操舵制御装置３２は、変換部３２ａにおいて操舵角センサ付反力モータ４２から受信したドライバの操舵角にゲインをかけてドライバの転舵角に変換し、演算部３２ｂにおいてそのドライバの転舵角から現在の転舵角を減算し、変換部３２ｃにおいてその減算結果にゲインをかけてドライバ要求転舵トルクに変換する。次いで、演算部３２ｄにおいてそのドライバ要求転舵トルクにコントローラ１００から受け取った転舵トルク補正値を加算して転舵トルク指令値を求め、この転舵トルク指令値を転舵角センサ付転舵モータ４３に出力する。
【００４３】
（車体速制御）
図３に戻り、コントローラ１００は、車体速制御モードが選択された場合に、車体速制御モードで設定される目標車体速に対する現在の車体速のフィードバック制御を行い、車体速制御モードにて車体速を制御することを可能とする車体速制御部１０１を備えている。図７は車体速制御部１０１の機能の説明を示すブロック図である。図７に示すように、車体速制御部１０１は、車体速制御モードがＯｎ（１）（スイッチ部１０１ｃがＯｎ）のとき、目標車体速と現在の車体速を入力して演算部１０１ａにおいて減算し、変換部１０１ｂにおいてその減算値にゲインをかけてトルクに変換することで現車速を目標車体速にするためのトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖを求めて出力する。車体速制御部１０１は、電磁ピックアップ１６Ｌ，１６Ｒにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＬ，ωＲを入力し、この回転速度から車体速を演算するが、車体速の演算には前述のように電磁ピックアップ３６Ｌ，３６Ｒの検出値を用いてもよいし、対地車速センサ３７の測定値を用いてもよい。すなわち、車体速制御部１０１及び後輪の電磁ピックアップセンサ１６Ｌ，１６Ｒや前輪の電磁ピックアップセンサ３６Ｌ，３６Ｒ、対地車速センサ３７によって車体速検出装置は構成される。車体速制御モードに入るか否かの指令は、例えば車両制御装置５０にスイッチを設け、ドライバからのスイッチ操作でも良いし、外部からの入力によってなされるものでも良い。車体速制御モードの解除は、ドライバがリタードペダルを踏むことで行ってもよいし、外部からの入力によって行ってもよい。車体速制御モードを解除した場合、車体速制御モードの指令をＯｆｆ（０）（スイッチ部１０１ｃをＯｆｆ）とし、ゼロ出力部１０１ｄから車体制御トルク指令値０を出力する。またコントローラ１００は、トルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖに応じたエンジン回転数指令値のテーブルがあらかじめ設定されており、このテーブルに基づいてエンジン回転数指令値をエンジン２１に対して出力する。
【００４４】
（ヨーモーメント制御）
さらに、コントローラ１００は、図３に示すように、車体の旋回方向を制御するためのヨーモーメント制御部１０２を備えている。図８はヨーモーメント制御部１０２の機能の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ヨーモーメント制御部１０２に対する入力信号として、例えば横滑り防止制御といった他のヨーモーメント制御によって生成されるヨーモーメント制御値、本発明によって生成されるヨーモーメント補正値、車体速、前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角、ヨーモーメント制御モードの指令がある。出力信号は転舵トルク補正値とモータへのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｙである。ヨーモーメント制御値とヨーモーメント補正値は演算部１０２ａにおいて加算され、ヨーモーメント指令値となる。このヨーモーメント指令値は操舵トルク制御部１０２ｂ、モータトルク制御部１０２ｃ、最適配分制御部１０２ｄに入力される。操舵トルク制御部１０２ｂ及びモータトルク制御部１０２ｃは、それぞれ入力されたヨーモーメント指令値に基づいて転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。また、最適配分制御部１０２ｄは入力されたヨーモーメント指令値、車体速、ヨーレイト、操舵角、前後加速度、横加速度に基づいてヨーモーメントの配分比を計算し、その配分比に応じた転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。ヨーモーメント制御モードの指令はスイッチ部１０２ｅに入力され、スイッチ部１０２ｅは、ヨーモーメント制御モードが１のときには操舵トルク制御部１０２ｂで演算した転舵トルク補正値を出力し、２のときにはモータトルク制御部１０２ｃで演算したモータトルク補正値を出力し、３のときには最適配分制御部１０２ｄで演算した操舵トルク補正値と左右モータへのトルク補正値を出力する。
【００４５】
（ヨーモーメント制御モードの設定）
ところで、ダンプが走行する鉱山では土砂等を運ぶ時間の短縮の要求が高い。かかる時間が短ければそれだけ一台当りの土砂を運ぶインターバルが短くなり、回数をこなせるからである。時間短縮に直接影響するのは車両速度であり、従って、車両速度が低くなるような制御を行うことは避けることが望ましい。
【００４６】
図９は、モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。例えば図９のａ側に示すように、車両が今駆動力を１００％の状態で、ある速度を保って走行しているものとする。この場合、車両の駆動力の合計は、走行抵抗（空気抵抗、摩擦抵抗、傾斜等）と釣り合っている。１００％というのは、本実施の形態の構成で言えば後輪のモータの出力限界であり、その速度で出力できるモータの駆動力の最大値を意味する。ここで、車両に制駆動力を与えてヨーモーメントを生成することを考える。この場合ヨーモーメントを生成するには、先に上げたように、モータが出力限界であるため、図９のｂ側に示すように、左右のどちらか片方のモータ駆動力を下げることでしかヨーモーメント生成を達成できない。この下げた分だけ車両にヨーモーメントが生成される一方で、駆動力が低下するため車速が低下する。これは先に述べたように、時間短縮の要求に反することになる。従って、このときヨーモーメントを生成すべきアクチュエータとしては、動作しても比較的速度低下が小さい操作が望ましく、図８に示すようにヨーモーメント制御モードを１にすることが適切である。一方、車両の駆動力が１００％よりも小さい場合は、その程度やその他の車両状態量に応じて、モータトルク制御（ヨーモーメント制御モード２）或いは最適配分制御（ヨーモーメント制御モード３）に切り換える。
【００４７】
（各部で生成したモータトルクの合成）
コントローラ１００におけるモータトルク指令の算出方法に関して図１０を用いて説明する。図１０はモータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。まず、前述のとおりドライバのアクセルペダル・リタードペダル操作に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと車体速制御によって生成されたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖの一方を処理部１００ａで選択する。例えば、ドライバのトルク指令が有る場合はドライバのトルク指令、それ以外は車体速制御のトルク指令を処理部１００ａで選択する。その後、処理部１００ａで選択したトルク指令値に、ヨーモーメント制御部１０２によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを演算部１００ｂにおいて加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。なお、このモータトルクの合成方法は一例であり、公知の手法など、本実施の形態に示した手法以外の様々な手法を用いることができる。
【００４８】
（特徴部の全体構成）
次に、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの特徴部の全体構成を図１１を用いて説明する。
【００４９】
前述したように、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、トロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するトロリー線検出装置１５と、車両制御装置５０を有している。
【００５０】
トロリー線検出装置１５としては、代表的にはレーザレーダ、ミリ波レーダ、カメラ等のセンサが考えられる。車体の進行方向（車軸方向）をＸ軸、車体の横方向（車軸に対し鉛直方向）をＹ軸としたＸＹ平面において、本発明では、いずれのセンサでも車体とトロリー線の相対位置関係を検出する手段となる。レーザレーダの場合、好適には車体Ｘ軸方向に沿って探査する方が、トロリー線をより正確に検出することができる。またミリ波レーダの場合は、他のセンサより霧や雨といった天候の影響が小さくて済む。これらのレーダセンサはＸＹ方向だけでなく、車体とトロリー線の高さであるＺ軸方向も検出することができる。従って、高さ方向の検出が必要な他のシステムと本発明のシステムを併用する場合では、レーダセンサが好適な場合がある。
【００５１】
カメラの場合、トロリー線の下方からトロリー線を撮像するため、昼間で天候の良いときはトロリー線と空との高いコントラストが得られ、トロリー線を正確に検出することができる。また、車両本体１にトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らす照明装置５１を設けてもよい。この場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線を正確に検出することができる。
【００５２】
また、いずれか２つ以上のセンサを組み合わせてシステムを構築しても良い。
【００５３】
図１１は、車両制御装置５０の構成及び車両制御装置５０とコントローラ１００との入出力関係を示す図である。車両制御装置５０は、図１１に示すように、トロリー線検出装置１５によって検出された情報を処理して車体とトロリー線の相対位置関係に係わる情報を取得するトロリー線検出情報処理部５０ａ、トロリー線検出情報処理部５０ａによって得られた情報を元に車両の状態量を算出する車両状態量算出部５０ｂ、この結果に基づき車両状態量を制御する車両状態量制御部５０ｃによって構成される。トロリー線３Ｌ、３Ｒは、絶縁体５２を介して支柱５３によって支えられる。また車両制御装置５０は、目標速度補正値、ヨーモーメント補正値、ヨーモーメント制御モード、昇降制御装置昇降指令、制御・検知状態情報などを出力する。
【００５４】
本実施の形態では、トロリー線検出装置１５としてカメラを用い、画像処理を行ってＸＹ平面での車体との相対位置関係を検出する場合を説明する。すなわち、トロリー線検出装置１５はカメラとなり、トロリー線検出情報処理部５０ａは、カメラ１５によって撮像された画像情報を処理する画像情報処理部となる。
【００５５】
（カメラ１５及び画像情報処理部５０ａ）
カメラ１５はトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像する。この二本のトロリー線３Ｌ，３Ｒをカメラ一台で撮像する場合は、カメラ１５を左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央に配置することが好ましい。カメラ１５の構成としては、左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒをそれぞれ一台のカメラで撮像してもよい。カメラ１５により撮像された画像情報は、車両制御装置５０の画像情報処理部５０ａに送られる。画像情報は、カメラ１５が撮像した範囲のピクセル配列であり、画像情報処理部５０ａはその画像情報を必要な情報に変換する。
【００５６】
カメラ１５の撮像方向に強い光源がある場合、画像情報処理部５０ａに送られる画像はハレーションと呼ばれる白くぼやける現象が発生し、検知すべき対象を認識できなくなることがある。これに対応する方法として、カメラ１５を設置する箇所を、車両前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラと、車両後方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラの２箇所とし、一方が画像情報処理部５０ａによってハレーションを起こしたと判断できる場合、もう一方のカメラにより補正する手法も考えられる。ハレーションの検知方法に関しては公知の手法に依る。また、ハレーションに限らず、画像情報処理部５０ａによって埃や泥等で片方のカメラの視界が遮られたと判断できる場合には、同様に他方のカメラで補正することもできる。また、カメラ１５を筐体で囲み、ガラス越しにトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像し、画像情報処理部５０ａによりガラスが埃や泥等で視界が悪くなったと判断できる場合には、ワイパーやウォッシャー液等によって洗浄してもよい。
【００５７】
また，薄暮時や暗闇において、画像情報処理部５０ａによってトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知するのに十分な光量がないと判断される場合には、画像情報処理部５０ａは照明装置５１へ明滅指令を出し、トロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストを維持してもよい。
【００５８】
本実施の形態では、図１１のように斜め方向を撮像するのではなく、簡単のために、図１２のようにカメラ１５が車両の真上方向を撮像する場合を考える。このとき、図１３に示すように、車両の前方がカメラ１５の撮像領域（トロリー線検出装置の検出領域）ａ，ｂ，ｃ，ｄとなる。図１４は、その場合のカメラ１５が取得する画像を示す図である。図１４では、カメラ１５がトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から見上げるように撮像しているため、図１３に示すトロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た画像の撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して、前後関係（ａ−ｄとｂ−ｃの図示上下方向における位置関係）と車両の進行方向が逆に現れる。
【００５９】
図１４に示すように、カメラ１５が取得する画像情報は画面に対してトロリー線３Ｌ，３Ｒが縦方向に進行方向に平行に現れる。これを図１５に示すようにエッジ部を抽出する処理（エッジ処理）を行う。これにより、左側のトロリー線３ＬはエッジＬＬとエッジＬＲを、右側のトロリー線３ＲはエッジＲＬとエッジＲＲ部に分かれる。次に図１６において、左右のトロリー線３Ｌ、３Ｒにおいてそれぞれのエッジの中心線（左トロリー線３Ｌの中心線をＬＭ、右トロリー線３Ｒの中心線をＲＭ）を求める。このとき、画面の上部中央のＯｃを原点とするピクセル数に関する座標系（Ｙ軸をｄａ方向、Ｘ軸をａｂ方向）をとる。Ｏｃを原点として、ＬＭとａｄの交点Ｐ（０，Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのａｄとの交点Ｑ（０，Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）、ＬＭとｂｃとの交点Ｒ（ｍ，Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのｂｃとの交点Ｓ（ｍ，Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ）をとる。そして、これらＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓの各点はトロリー線３Ｌ、３Ｒ上に位置する点であり、これらを目標点と定義する。また、ｍは縦方向のピクセル数、ｎは横方向のピクセル数を示す。
【００６０】
ここで、２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央をトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して平行して直進しているとき、トロリー線３Ｌ，３Ｒがすり板４Ｌａ，４Ｒａの中央に位置する場合、左右の設置ずれや車両のゆれによるずれに対してロバストになる。従って車両はそのような状態で走行することが望ましい。
【００６１】
図１７に、トロリー線に対して左に車両がずれた場合を示す。すり板４Ｌａ，４Ｒａの中央を通るＸ軸に平行な直線（車両本体１の進行方向の直線）と撮像領域のａｄ及びｂｃとの交点に車両本体１の代表点を設定すると、代表点は図１７の点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。この代表点は、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対する車両の位置を制御するために用いる点である。したがって、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’は制御点であると言うこともできる。各代表点の座標は、Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔと定義する。
【００６２】
図１８に車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合を示す。この場合も、代表点は点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。
【００６３】
画像情報処理部５０ａはこれら座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
【００６４】
（車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃ）
車両状態量算出部５０ｂは、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜トロリー線追従制御という）を行うためのヨーモーメント補正値、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心に蛇行して走行するように車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜車体蛇行制御という）を行うためのヨーモーメント補正値、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａの昇降制御（以下、適宜すり板昇降制御という）を行うための昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成するための車両状態量を算出する部分であり、車両状態量制御部５０ｃはその算出結果に基づいてヨーモーメント補正値、昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成し出力する部分である。
【００６５】
（トロリー線検出領域と座標系）
まず、車両状態量算出部５０ｂで用いるトロリー線検出領域と座標系について説明する。
【００６６】
図１９は、本実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【００６７】
車両状態量算出部５０ｂは、画像情報処理部５０ａにおいてカメラ１５により取得した図１６〜図１８に示すような撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報から図１９のａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に示すような領域をトロリー線検出領域として切り出して取得する。辺ａ１−ｄ１は、図１６〜図１８に示す撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ａ−ｄの一部に対応し、辺ｂ１−ｃ１は、撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ｂ−ｃの一部に対応する。トロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は、トロリー線３Ｌ又は３Ｒを上から見た場合のすり板とトロリー線の位置関係を示しており、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの左右の中心を通り車両の進行方向に伸びる直線が、辺ａ１−ｄ１の中心と辺ｂ１−ｃ１の中心を通る領域である。前述したように、カメラ１５が取得する撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報はトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から撮像した画像情報であり、トロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た場合のトロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄとは前後関係（図面では上下方向）が逆に現れる。
【００６８】
また、車両状態量算出部５０ｂは、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心を原点Ｏｐとし、進行方向をＸ軸、進行方向左をＹ軸とする座標系を設定し、Ｘ軸と辺ｂ１−ｃ１の交点Ｚに代表点を設定し、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ｂ１−ｃ１との交点Ｔと、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ａ１−ｄ１との交点Ｕに２つの目標点を設定する。ここで、カメラ１５と集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａは共に車両本体に取り付けられ、両者の位置関係は既知であるので、図１６〜図１８に示すＯｃ点を原点とする座標系における点Ｐ’，Ｐ，Ｒの値を図１９のＯｐ点を原点とする座標系の値に座標変換することにより、交点Ｚ，Ｔ，Ｕの座標は容易に求めることができる。
【００６９】
（トロリー線追従制御）
車両状態量算出部５０ｂは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差を算出する。ここで、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しいため、車両状態量算出部５０ｂは目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃを代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差とする。偏差Ｙ＿Ｃｂｃは、車両がトロリー線に対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７０】
車両がトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対して斜めに走行している場合は、車両の傾きに対しても同様にずれ量を定義する。このとき、ある時間ｔにおけるトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対する車両の傾きθ＿ｔは、２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて次の式で表される。
θ＿ｔ＝（Ｙ＿Ｃｂｃ−Ｙ＿Ｃａｄ）／（Ｘ＿Ｃｂｃ−Ｘ＿Ｃａｄ） ・・・（１）
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは車両の傾きθ＿ｔを用いて代表点Ｚを目標点Ｔに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。
【００７１】
偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは傾きθ＿ｔを用いてヨーモーメント補正値を算出する処理を図２０にブロック図で示す。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ１において偏差Ｙ＿Ｃｂｃにゲインをかけて偏差Ｙ＿Ｃｂｃをヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ２において、傾きθ＿ｔにゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ３において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００７２】
図２１は、トロリー線追従制御の不感帯を設定した図１９と同様な図である。前述したように、検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に対して目標点Ｔ，Ｕ及び代表点Ｚが設定されている。また、代表点Ｚから所定の距離Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ（第１のしきい値）だけ離れた位置にトロリー線追従制御の不感帯を規定する点Ａ及び点Ｂが設定されている。
【００７３】
車両状態量算出部５０ｂは、トロリー線追従制御を行うとき、代表点Ｚと目標点Ｙの偏差Ｙ＿Ｃｂｃに不感帯を設け、偏差が不感帯を超えた場合のみトロリー線追従制御の状態量を算出し、車両状態量制御部５０ｃは、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。
【００７４】
また、車両状態量制御部５０ｃは、図８を用いて説明したヨーモーメント制御モードを決定する。そしてコントローラ１００の前述したヨーモーメント制御部１０２は、この車両状態量制御部５０ｃで決定されたヨーモーメント補正値とヨーモーメント制御モードに基づいて、モータトルク指令値と転舵トルク補正値とを演算し、インバータ制御装置３０と操舵制御装置３２にそれぞれ出力する。
【００７５】
これにより車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバータ制御装置３０と、操舵制御装置３２とで構成される制御装置は、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行うものとなる。また、そのとき、制御装置は代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。更に、制御装置は傾きθ＿ｔが小さくなるように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００７６】
なお、図２０に示すような単純なゲインの制御に限らず、積分制御や微分制御等を加えても良い。
【００７７】
（車体蛇行制御）
また、車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｙの偏差Ｙ＿Ｃｂｃがトロリー線追従制御の不感帯（点Ａ及び点Ｂの間）にあるとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａに発生する摩耗を分散するための車体蛇行制御を行う。この車体蛇行制御では、図２１に符号Ｆで示す変動点を新たに定義し、代表点Ｚが変動点Ｆに一致するようにヨーモーメント制御を行うものである。
【００７８】
車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のため、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差を演算する。ここで、変動点ＦのＹ座標値をＹ＿ｃとすると、このＹ座標値Ｙ＿ｃは代表点Ｚと変動点Ｆの偏差に等しいため、車両状態量算出部５０ｂは変動点ＦのＹ座標値Ｙ＿ｃを代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差とする。偏差Ｙ＿ｃは、車両が変動点Ｆに対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７９】
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差Ｙ＿ｃを用いて代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。このとき、ヨーモーメント補正値は次のように算出できる。
ヨーモーメント補正値＝ゲイン×Ｙ＿ｃ ・・・（２）
つまり、代表点Ｚを式（２）に従って、常に変動点Ｆと一致するように動作させる。これをブロック図にしたものを図２２に示す。変換部５０ｃ４において偏差Ｙ＿ｃにゲインをかけてヨーモーメント補正値に変換し、このヨーモーメント補正値はヨーモーメント制御部１０２に出力され、車体にヨーモーメントが付加される。車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚが変動点Ｆに一致していない限り、ヨーモーメント補正値を出力し続ける。
【００８０】
また、車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のための変動点Ｆを目標点Ｔ（Ｙ＿Ｃｂｃ）に対して次のように設定する。
Ｙｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ＋ｊ×ｓｉｎ（θ） ・・・（３）
式（３）の第二項は車両を進行方向に対して垂直方向に変動させるための項であり、変動点Ｆは目標点Ｔ（Ｙ＿Ｃｂｃ）を中心にして変動するようになる。このように変動点Ｆを設定し、上記のように代表点Ｚが変動点Ｆに一致するようにヨーモーメントを付加するので、結果的には車両はトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心にして蛇行するようになる。
【００８１】
本実施の形態では、式（３）の第二項を正弦波としているが、もちろんこれは、すり板４Ｌａ，４Ｒａとトロリー線３Ｌ，３Ｒの偏磨耗を防ぐために均一に接触させることを目的としており、この目的が達成できる関数としては、三角関数以外にも、台形波、三角波などが考えられ、所定の周期を有する関数であればどのような関数にしても構わない。また、偏差Ｙ＿ｃの急峻な変化を防止するために一次のローパスフィルタを用い、ヨーモーメントに対する車両のヨー角応答速度以上にならないような時定数に設定して構築してもよい。
【００８２】
（すり板昇降制御）
車両状態量算出部５０ｂは、ある時間ｔにおける車両の傾きθ＿ｔを計算する。この傾きθ＿ｔは、前述したように、図１９に示す２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて上述した式（１）にて計算することができる。
【００８３】
また、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒとの交点をＷとすると、車両状態量算出部５０ｂは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔを計算する。
【００８４】
点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔは次のように近似できる。
Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃｂｃ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃｂｃ もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃａｄ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃａｄ ・・・（４）
ここで、Ｙ＿ｐ＿ｔの１ステップ後（時間Δ後）の値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１は車両速度Ｖを用いて、次のように表される。
Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＝Ｙ＿ｐ＿ｔ＋Ｖ×ｔａｎθ＿ｔ ・・・（５）
すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲を点Ｃと点Ｄの間のＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＜Ｙ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）とすると、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても差し支えないと言える。
【００８５】
車両状態量算出部５０ｂは、現在時間ｔのときに、次の制御ステップｔ＋１のときに点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるかどうかを判定し、その判定結果を車両状態量制御部５０ｃに出力する。車両状態量制御部５０ｃは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるときは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるもしくは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する指令信号を出力する。逆に、範囲内にあるときにはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる、もしくはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する指令信号を出力する。また、このＹ＿ｐ＿ｔの位置に応じて車両状態量制御部５０ｃは操舵装置４０の反力用モータ４２（図５）に反力の補正をかけても良い。この補正量は、例えば、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を小さく、Ｙ＿ｍｉｎ≧Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≧Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を大きくしてもよい。
【００８６】
ここで、車両制御装置５０は、トロリー線追従制御とすり板昇降制御の両方を行っている。トロリー線追従制御では、車両状態量制御部５０ｃは偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔにゲインをかけたヨーモーメント補正値を出力する。このヨーモーメント補正値は偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔがゼロになるまで出力されるため、いずれすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔや車両の傾きθ＿ｔはゼロに収束する傾向になる。
【００８７】
（車両制御装置５０の制御処理の詳細）
上述したすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御を含む車両制御装置５０の制御処理の詳細を図２３及び図２４に示すフローチャートを用いて説明する。図２３は、カメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。図２４は、図２３に示すトロリー線追従・蛇行制御のステップ３００の処理の詳細を示すフローチャートである。カメラは図１２のように車軸の延長線上で車両本体１の前方に設置し、撮像するトロリー線は一本とする。
【００８８】
まず、図２３のステップ２００で、画像情報処理部５０ａは、カメラによって車両本体１の上方を撮像する。ステップ２０１にて撮像した画像の中からトロリー線３Ｌ又は３Ｒを探索する。ステップ２０１で探索する際、初めてトロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知する場合は撮像画面の全領域から探索するが、一度トロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知した場合、再度全領域から探索する必要はなく、検知していたトロリー線３Ｌ又は３Ｒの座標付近を探索することは、探索時間の短縮につながるため有効となる。ステップ２０２にて撮像画面内にトロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものが存在するかを判断する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがない場合は処理を終了する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがある場合は、画像情報処理部５０ａは、ステップ２０３Ａにてエッジ抽出して、トロリー線３Ｌ又は３Ｒの中線を算出する画像処理を行う。
【００８９】
その後の処理は車両状態量算出部５０ｂに移り、ステップ２０３Ｂにて、車両状態量算出部５０ｂは、前述した目標点Ｔ、Ｕを設定し、それらの座標を算出する。ここで目標点Ｔ、Ｕの座標情報を用いた処理がトロリー線３Ｌ，３Ｒへのトロリー線追従・蛇行制御ステップ３００と、すり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御ステップ４００の二系統に分かれる。
【００９０】
（トロリー線追従・蛇行制御）
まず、図２４を用いてトロリー線追従・蛇行制御のステップ３００に関して説明する。
【００９１】
ステップ３１０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点Ｔが、図２１で示した代表点Ｚから所定の距離（Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ）だけ離れた位置に設定された点Ａと点Ｂの間（Ｙ＿ｌ≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定する。点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合、すなわち、偏差Ｙ＿Ｃｂｃが不感帯を超えた場合、トロリー線追従制御ステップ３０１の処理を行い、点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがある場合、すなわち、偏差Ｙ＿Ｃｂｃが不感帯の範囲内にある場合、車体蛇行制御ステップ３０２の処理を行う。
【００９２】
（トロリー線追従制御）
トロリー線追従制御ステップ３０１では、現在のまま不感帯を超えた状態で走行を続けると車両がトロリー走行路から外れる可能性があるので、このような事態を避けるために車両本体１がトロリー線に追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行い、目標点Ｔが点Ａと点Ｂの間に位置するように制御する。
【００９３】
まず、ステップ３１１で、車両状態量算出部５０ｂは、目標点ＴのＹ座標Ｙ＿Ｃｂｃが点ＡＢ間に存在する時間をカウントするＣｏｕｎｔｅｒを０にリセットする。また蛇行制御フラグをＯｆｆにセットする。
【００９４】
その後ステップ３２０に移行して、車両状態量制御部５０ｃは、ヨーモーメント補正値を算出し出力する。
【００９５】
図２５は、このステップ３２０でのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。前述したようにすり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しい。図２５の点Ａと点Ｂの外側の特性線の傾きは図２０の変換部５０ｃ２のゲインに相当する。
【００９６】
図２５及び図２０に示すように、点Ａと点Ｂの外側において、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。すなわち、点Ａの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがってヨーモーメント補正値を大きくする。点Ｂの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがってヨーモーメント補正値を小さくする。これにより点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第１のしきい値である点ＡのＹ座標値Ｙ＿ｌ或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒの絶対値よりも大きいときは）、代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御が行われる。また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御される。ヨーモーメント補正値が最大補正値或いは最小補正値に達すると、急激な旋回を防ぐために、ヨーモーメント補正値は一定とする。なお、このように点Ａと点Ｂ間に目標点Ｔがない場合に、ヨーモーメント補正値を可変値として算出して出力する代わりに、一定のヨーモーメント補正値を出力してもよい。
【００９７】
ここで、図２５に示す点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とする意図に関して説明する。目標点Ｔと代表点Ｚが一致させるように制御することで、車両本体１が前方に走行していれば点Ｗはすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心に位置するようになる。しかしこの場合、点Ｗがすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心から少しずれただけでもヨーモーメント補正値が算出されるため、これによってヨーモーメント補正を実現するアクチュエータ（本実施の形態の場合、操舵装置４０の反力用モータ４２や転舵モータ４３（図５）、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒ（図３））の動作頻度が増すことになる。点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とすることで、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒの動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。このヨーモーメント補正をする必要のない点ＡＢの範囲は、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの幅に応じて決定すればよい。
【００９８】
また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御することにより、走行中にトロリー線３Ｌ，３Ｒからすり板４Ｌａ，４Ｒａが横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体１はすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線３Ｌ，３Ｒの走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００９９】
次いで、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択し出力する。このとき、通常の走行では、車体速を落とす要求（ドライバのリタード操作や他の制御による減速）がないため、ヨーモーメント制御モードとして「１」を選択する。
【０１００】
（トロリー線追従制御の他の例）
次に、トロリー線への追従制御の他の例を図２６〜図２９を用いて説明する。図２６は、トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図１９及び図２２と同様な図である。図２７は、図２４に示したフローチャートのうち、トロリー線追従制御ステップ３０１に代わるトロリー線追従制御ステップ３０１’を示すフローチャートである。
【０１０１】
図２６に示すように、トロリー線追従制御の逸脱監視点として、点Ａの外側（Ｙ座標の大きい側）のＹ座標値Ｙ＿ｌ’の位置に点Ａ’（第２のしきい値）、点Ｂの外側（Ｙ座標の負の値の小さい側）のＹ座標値Ｙ＿ｒ’の位置に点Ｂ’（第２のしきい値）が設定されている。
【０１０２】
図２７において、ヨーモーメント補正値を算出するステップ３２０までの処理は、先に説明した図２３，図２４と同じである。ステップ３２０の処理後、ステップ３２１にて目標点Ｔの位置がさらに、目標点Ｔが点Ａ’と点Ｂ’の間（Ｙ＿ｌ’≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ’≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定し、真の場合は車両がトロリー走行路から外れる可能性があるため、ステップ３２２にて修正操舵を行うよう、音声かつ／または表示でドライバに警告する。
【０１０３】
次のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正する。図２８はそのときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。この図に示すように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は、点Ａ’と点Ｂ’からの逸脱度合いに応じて目標車速を小さくするよう目標車速の補正値を算出する。すなわち、点Ａ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を大きくする。点Ｂ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも大きいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって走行速度が小さくなるよう制御される。このように車速を低くすることは、ドライバへの操作負担量軽減と、安心感付与の効果がある。
【０１０４】
図２９は目標車速補正値の算出方法の他の例を示す図である。図２９のように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は、目標点Ｔが代表点Ｚに近づくにつれて目標車速を増大する補正をしてもよい。すなわち、点Ａ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を大きくする。点Ｂ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも小さいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が小さくなるにしたがって走行速度が大きくなるよう制御される。このように車速を大きくすることは、作業効率向上の効果がある。
【０１０５】
図３０は、目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。図３０に示すように、上記のように算出した目標車速の補正値に変換部１００ｃにおいてゲインをかけてモータトルク指令値に変換する。次いで、演算部１００ｄにおいて算出されたモータトルク指令値（ヨーモーメント制御部１０２（図８）によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを処理部１００ａで選択したトルク指令値に加算した値）に変換部１００ｃで算出した目標車速の補正値に応じたモータトルク指令値を加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。
【０１０６】
次に、図２８に示す目標車速の補正値により目標車速が低く補正される場合におけるヨーモーメント制御モードに関して説明する。図９に示したように、モータトルクが１００％で出力されているような場合で、ヨーモーメントを生成する場合は、左右のどちらか一方のモータトルクを小さくする必要がある。これによって車両はそのとき出していた車体速を維持できなくなるので、速度の低下が起きる。つまり、目標車速を低くするよう補正される場合は、転舵トルク補正によりヨーモーメント補正を行うのではなく、モータトルクの補正によってヨーモーメント補正を行えば、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御することで車両本体１にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方が行われる。これによりヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
【０１０７】
（車体蛇行制御）
車体蛇行制御ステップ３０２では、すり板とトロリー線との接触箇所が同じ箇所に集中してすり板が摩耗してしまうことを防止するために、車両本体をトロリー線に対して蛇行しながら走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【０１０８】
まず、トロリー走行区間の中でも、トロリー線が直線に設置され、かつ車両がそのトロリー線に対して直進している際に蛇行制御の条件設定を行うことが蛇行制御の精度を高めることにつながるため、車両がトロリー線に対して直進しているかどうかを判断するための処理を行う。
【０１０９】
最初に、直進走行区間判断ステップ３０３のステップ３４０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃが点Ａと点Ｂとの間に存在する時間をカウントし、これをＣｏｕｎｔｅｒに追加して、ステップ３５０に移行する。例えば図２４に示すような制御フローを行っている場合、この処理を１０ｍｓｅｃごとに行っているとすれば、目標点Ｔが２秒以上点Ａと点Ｂとの間にいるかどうかを判断するにはＣｏｕｎｔｅｒが２００以上になるまで処理を繰り返す。
【０１１０】
次のステップ３５０では、Ｃｏｕｎｔｅｒが２００以上になったかどうかを判定し、Ｃｏｕｎｔｅｒが２００以上となったとき、直進走行区間をしていると判断してステップ３６０に移行し、具体的な蛇行制御ステップを開始する。ステップ３５０で判定するＣｏｕｎｔｅｒは３００以上としても良いし、もっとＣｏｕｎｔｅｒを小さくする、すなわち早いタイミングで直進走行区間を走行していると判断しても良い。なお、このステップ３５０でＣｏｕｎｔｅｒが２００未満であった場合、直進走行区間を走行している時間が蛇行制御の条件設定をして蛇行制御を開始するには不十分であると判断してステップ３３０に移行する。
【０１１１】
次のステップ３６０では、蛇行制御フラグがＯｎかどうかの判断を行う。蛇行制御フラグがＯｎ（Ｙｅｓ）の場合は、既に蛇行制御中であるため、ステップ３９０に移行する。Ｏｎでない場合（Ｎｏ）はステップ３７０へ移行し、警告を表示する。この警告は変動点Ｆを目標点Ｔに設定することによって、車両の方向が自動的に制御される（車体蛇行制御を行う）ことをドライバへ注意するように促すための警告である。この警告と同時に、変動点Ｆを目標点Ｔに動かし、すり板の中央をトロリー線が通るように車両を移動させる。このステップ３７０の変動点Ｆを目標点Ｔに動かす制御は以下のようにして実施される。
【０１１２】
まず変動点ＦのＹ座標Ｙ＿ｃを目標点ＴのＹ座標Ｙ＿Ｃｂｃと等しく（Ｙ＿ｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ）設定する。ここで、上述のように、車両状態量制御部５０ｃによって、代表点Ｚと変動点Ｆとの偏差Ｙ＿ｃを用いて代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるためのヨーモーメント補正値が算出されているため、式（２）に従って代表点Ｚは目標点Ｔに一致するようにヨーモーメント制御される。このときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆの一連の動きを図３１−図３６に示す。図３１−図３６は、このステップ３７０における代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す図である。
まず、図３１は、代表点Ｚと変動点Ｆは一致していて、目標点Ｔはそれらから離れているが区間ＡＢ間の中には位置する状態を示している。図３１に示す通り、車両本体１はトロリー線に対して平行の状態で走行している。ここで、図３２のように変動点Ｆを目標点Ｔに一致させると、制御装置２００によって式（２）に従って車両にヨーモーメントが付加され、代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるように制御される。このため、図３３及び図３４に示すように、代表点Ｚが目標点Ｔに徐々に近づき、図３５で一旦一致するようになる。この段階では、代表点Ｚが変動点Ｆに一致（目標点Ｔにも一致）しているので、一時的にヨーモーメント補正値は０になる。しかしトロリー線に対して車両本体１が傾いているため、この状態で走行し続ければ当然図３６のように右側に目標点Ｔが移動してしまう。このような式（２）に基づくゲインをかけたのみではハンチングをおこすことになる。そこで、式（２）に積分制御や微分制御等の因子を組み込み、目標点Ｔに対して代表点Ｚを収束させて、収束性を高めるのが一般的である。これによって、車両本体１の中心がトロリー線の直下に来て、かつ車両本体がトロリー線に対して平行に走行することになり、安定した蛇行制御を開始することが可能となる。
【０１１３】
次のステップ３８０にて、図３７に示すように、代表点Ｚ、目標点Ｔ、変動点Ｆが一致している状態になって、かつ車両本体がトロリー線に対して平行であるかどうかを判定する。図３７は、代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂと辺ａ１−ｄ１の範囲とトロリー線との位置関係を示す、図３１−図３６と同様の図である。Ｎｏの場合ステップ３９５に移行する。Ｙｅｓの場合、車体蛇行制御を行う条件を十分に満たしていると判断してステップ３８５に移行し、このステップ３８５にて蛇行制御フラグをＯｎにしてステップ３９０に移行する。
【０１１４】
ステップ３９０では、車体蛇行制御のための変動点Ｆを式（３）のように設定し、この変動点Ｆの座標値を車両状態量制御部５０ｃへ出力し、ステップ３９５に移行する。
【０１１５】
ステップ３９５にて、車両状態量制御部５０ｃは、変動点Ｆと代表点Ｚを一致させるように式（２）に従ってヨーモーメント補正値を算出し出力する。ここで、制御装置２００によって代表点Ｚは変動点Ｆに一致するようにヨーモーメントを付加されているので、車両本体１を代表する代表点Ｚが目標点Ｔを中心に変動している変動点Ｆに近づくように制御される。このため、車両はトロリー線を中心にして周期的に変動しながら走行するようになり、結果的に車両はトロリー線を中心にして蛇行するようになる。このように、車体蛇行制御を行う場合、目標点Ｔ、代表点Ｚ、変動点Ｆの関係は図３８の左上から右下に示すように遷移する。図３８は車体蛇行制御を行っているときの代表点Ｚ，目標点Ｔ，変動点Ｆ，点Ａ，点Ｂの位置関係を示す図であり、図示するように、式（３）の振幅ｊは区間ＡＢ間に目標点Ｔが収まる範囲で決定することが望まれる。また図３９に示すように、トロリー線に対する車両の動作は、トロリー線の上空から見るとトロリー線に対して蛇行する。
【０１１６】
次に、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択して出力する。ここで、蛇行制御時は、操舵によるヨーモーメントを生成することが車速の低下を比較的抑えることができる点で望ましい。従って蛇行制御フラグがＯｎである場合には、ヨーモーメント制御モードを「１」にして、操舵によるヨーモーメント補正をする。車両の構成によっては、操舵角を補正できる機構がない場合があるが、このときには左右の駆動力差によってヨーモーメントを生成してもよい。
【０１１７】
以上のようにして、一連の動作を完了する。
【０１１８】
（車体蛇行制御の他の例）
次に、車体蛇行制御の他の例を図４０〜図４５を用いて説明する。
まず、式（３）のθに関して説明する。図４０は電気駆動ダンプトラックの作業状態の一例の説明図であり、図４１はトロリー走行を行う区間の長さと振幅の好適な関係の一例を示す図である。
【０１１９】
図４０に示すように、一般的にトロリー線が設置される区間は上り坂であり、往路でトロリー走行を行っても、復路の下り坂ではトロリー走行せずに通常走行で下る場合が多い。この他にもトロリー走行を行う区間が一方通行である場合も考えられる。このような場合、図４１のようにトロリー走行区間でＸ周期（Ｘは自然数）となるように走行すると、すり板の中心の両側をトロリー線が平均的に接触することになり、より確実にすり板の偏磨耗を防ぐことができる。この場合、θは例えば次式（６）で表すことができる。
θ＝２×π×（ｖ×ｔ／Ｌ）×ｓ ・・・（６）
ここで、ｖは車体速度、ｔは蛇行制御が開始してからの時間、Ｌはトロリー走行を行う区間の長さである。このようにθを表すと、区間長さＬの間にｓ周期分だけ車体を蛇行させることができる。区間長さＬが長い場合は、周期ｓを増加させても良い。区間長さＬが長いときに周期ｓを小さくすると、周期が小さくなり、すり板とトロリー線との摩擦による熱が集中することになるので、区間長さＬに対し適当な周期ｓとなるよう調整することがよい。
【０１２０】
一方、トロリー走行区間の長さがＸ周期にならない場合、例えばトロリー走行区間が短く、一周期分にも満たない場合（これは車両にヨーモーメントを付加しても運動が急峻に変化しないため、走行速度にも依存するが、一般的には所定の区間以上の長さが必要になる）、例えば図４２のように０．５周期分しかトロリー走行区間（長さＬ’）を確保できない場合は、単純に式（３）で動作させると、常にすり板の片側だけがトロリー線と接触して一方のみ磨耗することになる。なお、図４２はトロリー走行区間の長さと振幅の関係の他の一例を示す図、また図４３はトロリー走行区間の長さと振幅の好適な関係の他の好適な一例を示す図である。
そこで図４３に示すように、トロリー走行区間が例えば０．５周期になる場合は、すり板の片側のみの磨耗を避けるため、例えば車両制御装置５０内に設けた記憶部にてトロリー走行区間を通過する回数をカウントし、偶数回目と奇数回目の蛇行する方向を交互に変える、すなわち変動を開始する方向を逆転させるように振幅ｊの符号を逆転させることが望ましい。つまり、トロリー走行区間を通過する回数をｉとすれば、変動点ＦのＹ座標Ｙ＿ｃを、前述の式（３）のように設定するのではなく、次式
Ｙ＿ｃ＝Ｙ＿Ｃｂｃ＋ｊ×（−１）ｉ×ｓｉｎ（θ） ・・・（７）
のように設定することで、蛇行制御が開始される際の振幅の方向が入れ替わり、すり板の片側だけが偏摩耗する問題を簡単かつ確実に解決することができる。なお、実際走行する場合は、ちょうどＸ周期走行したときにトロリー走行区間が終了するとは限らない場合もあるが、ほぼ誤差とみなしても差し支えない。
【０１２１】
また、変動点Ｆを、トロリー走行区間を走行する間に少なくとも０．５周期以上変動させると、式（６）のようにトロリー走行区間でＸ周期となるように制御することや、トロリー走行区間が０．５周期程度しか確保できない場合であっても式（７）のように変動を開始する方向を逆転させる制御を行うことができ、トロリー線とすり板が接触しない個所が生じることを防ぐことができ、すり板とトロリー線がより平均的に接触し、すり板の片側が偏摩耗することが防止される。
【０１２２】
（車体蛇行制御の開始トリガの他の例）
上述の直進走行区間を走行していると判断する直進走行区間判断ステップ３０３のトリガの具体例はステップ３４０，ステップ３５０に示す態様に限られず、例えば次のようなものが考えられる。
【０１２３】
その一例として、ヨーレイトや転舵角が所定の値以下である場合に直進走行区間を走行していると判断するようにしてもよい。この場合の処理フローを図４４に示す。図示するように、ステップ３１０で点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがあると判定された時に、直進走行区間判断ステップ３０３−２におけるステップ３５２にてヨーレイト，転舵角が所定の値以下かどうかを判定し、Ｙｅｓの場合はステップ３６０に移行し、Ｎｏの場合はステップ３３０に移行する。
【０１２４】
更には、図４５のように、図２４，図４４に示した直進走行区間判断ステップの処理と同様の処理を組み合わせて、いずれの条件も満たす場合のみ直進走行区間と判断するようにしても良い。図４５は、車体蛇行制御を開始するトリガの処理のフローの他の一例を示す図である。
この場合、ステップ３１０において点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがあると判定された時に、直進走行区間判断ステップ３０３−３におけるステップ３５２で、転舵角，ヨーレイトが所定の値以下かどうかを判定し、Ｙｅｓの場合はステップ３４０に移行し、Ｎｏの場合はステップ３３０に移行する。ステップ３４０ではＣｏｕｎｔｅｒを１追加してステップ３５０に移行し、ステップ３５０ではＣｏｕｎｔｅｒが２００以上になったかどうかを判定する。
【０１２５】
（すり板昇降制御）
次にすり板の昇降制御ステップ４００に関して説明する。
【０１２６】
図１９、図２１及び図２６に示すように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲として点Ｃと点Ｄが設定される。
【０１２７】
図２３のステップ４１０にて、式（１）に従って目標点Ｔ、Ｕからトロリー線３Ｌ又は３Ｒの傾きを算出する。この傾きと目標点Ｔの座標から、ステップ４２０にてすり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒの交点Ｗの座標を算出する。これは式（４）に従って算出する。次に、ステップ４３０にて交点ＷのＹ座標の次ステップにおける推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１を式（５）に従って算出する。そして、ステップ４４０にて、この推定値が所定の範囲である点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態の継続時間をカウンタにて計測し、その状態が、例えば１秒以上続いたかを判別する。
【０１２８】
ステップ４４０にて、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にある状態が１秒以上続いた場合、ステップ４５０に処理を移行し、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良いことを音声かつ／または表示で知らせてもよい。ドライバがスイッチ操作を行うと、車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。また、例えば、すり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている場合は、ドライバに昇降の操作を委ねるのではなく、自動的にすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良い。車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で上昇することを音声かつ／または表示で知らせてもよい。
【０１２９】
一方、ステップ４４０にて所定の範囲にある状態が１秒以下だった場合は、処理はステップ４６０へ移行し、もしすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっていれば下げるようドライバに音声或いは表示で示唆する。また自動的に下げても良い。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で下がることを音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。さらにすり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている状態であれば、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する。このとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることが禁止状態であることをドライバに音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。これらの場合も、ドライバのスイッチ操作あるいは自動で車両制御装置５０は指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを下降制御する。これによりダンプトラックがトロリー走行区間に入ってすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げ下げするときのオペレータの負担を軽減することができる。
【０１３０】
図２３のステップ４４０では、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態が、例えば１秒以上続いたかを判別したが、そのような判別をせず、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行し、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にない場合は、直ちにステップ４６０の処理に移行してもよい。しかし、ステップ４４０の処理は、路面のでこぼこや、画像処理におけるノイズの影響でＹ＿ｐ＿ｔが安定しないとき、所定の範囲を超えたり、範囲内になったりを繰り返すことによる判別のハンチングを防ぐ目的としては有効である。
【０１３１】
図４６は、ステップ４４０のカウンタを用いた処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。図４６に示すように、点Ｃと点Ｄ間に点Ｗがあるときは、点Ｃと点Ｄ間の距離を大きくするように点Ｃと点Ｄの設定を変更する。一方、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にないときは、点Ｃと点Ｄ間距離を小さくするよう。このように点Ｃと点Ｄ間の距離にヒステリシスを設けても、ステップ４４０のカウンタ処理と同様の効果が得られる。
【０１３２】
（効果）
以上のように構成した本実施の形態によれば、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出し、車両を進行方向に対して垂直方向に変動させるためのヨーモーメントが付加される。このため、車両はトロリー線３Ｌ，３Ｒを中心にして蛇行しながら走行するので、トロリー線とすり板の接点の位置がすり板の中心に集中せず、ドライバが特別の配慮をすることなしにトロリー線とすり板を均等に接触させながらダンプトラックを走行させることができる。よってドライバがすり板の偏摩耗に気を配ることなくすり板の偏摩耗を防ぐことができ、ドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３３】
また、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。このように検出した情報に基づいて、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を制御することにより、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れた場合でも、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる操作を禁止する、或いはすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっている場合はすり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるなどの措置をとることができ、これによりトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３４】
また、トロリー線３Ｌ，３Ｒの検知精度が向上することで、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対して蛇行または追従して走行するようヨーモーメント制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れにくくなり、この点でも、トロリー走行区間を走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【０１３５】
また、トロリー線検出装置としてカメラ１５を用いた場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線３Ｌ，３Ｒに蛇行または追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【０１３６】
更に、制御装置２００は、車両制御装置５０とコントローラ１００を別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラ１００が既存のコントローラであっても、車両制御装置５０を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置５０の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【０１３７】
（その他）
本実施の形態では、図２１、図２３及び図２４に示すように、目標点Ｔが不感帯の間（点Ａと点Ｂの間）にあるときのみトロリー線付近で蛇行する車体蛇行制御を実施する例を示したが、必ずしも区間ＡＢの間でのみ車体蛇行制御のステップを動作させる必要はない。不感帯を設けず、トロリー線に追従する制御を行わない場合でも、変動点Ｆを設定し、この変動点Ｆを目標点Ｔに対して式（３）や式（７）のように設定し、代表点Ｚを変動点Ｆに一致させるようにヨーモーメント補正値を算出し、このヨーモーメント補正値に従って車体を制御すれば、車両はいずれトロリー線を中心にしてトロリー線に対して蛇行して走行するようになる。その場合の制御フローは図４７に示すようになる。
【０１３８】
図４７のフローは、ステップ２０３Ｂまでは図２３と共通である。
ステップ２０３Ｂからすり板昇降制御４００に移行し、更にすり板昇降制御ステップ４００のステップ４５０の後に、すり板を上げた状態でトロリー線に対する蛇行制御ステップ３００’のステップ３９０に移行して、車両状態量算出部５０ｂは、車体蛇行制御のための変動点Ｆを式（３）や式（７）のように設定し、この変動点Ｆの座標値を出力し、ステップ３９５に移行する。そしてステップ３９５にて、車両状態量制御部５０ｃは、変動点Ｆと代表点Ｚを一致させるように式（２）に従ってヨーモーメント補正値を算出し、出力する。
【０１３９】
これによっても、車両は最終的にはトロリー線に対して蛇行しながら追従して走行するようになる。なお、ステップ４４０でＮｏとなり、ステップ４６０に移行した場合、トロリー走行を行う区間ではないと判断し、処理を終了する。
【０１４０】
また、図４７に示す処理に、図４４に示すような直進走行区間判断ステップに相当する処理を加えることができる。この場合、ドライバによってハンドルが操作されていることになるため、転舵角の代わりに操舵角を計測し、ステップ３５２に相当する処理で、ヨーレイト，操舵角が所定の値以下かどうかを判定することができる。
【０１４１】
上述の実施の形態では、トロリー線検出装置としてカメラを用いる場合、カメラの向いている方向を真上としたが、図４８に示すように、車両の前方上方を撮像するようにしても良い。このようにすることで、車両の進行方向に撮像されるトロリー線が長いため、対象とするトロリー線を判別しやすくなる。一方で、前方に撮像範囲を移すほど、撮像範囲に入る景色によるノイズが増大する。本発明を用いる環境に応じて、カメラの撮像範囲は調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４２】
１ 車両本体
２ ベッセル
３Ｌ，３Ｒ トロリー線
４Ｌ，４Ｒ 集電装置
４Ｌａ，４Ｒａ すり板
４ａ 油圧ピストン装置
４ｂ 油圧ピストン
４ｃ ロッド
４ｄ 油圧配管
４ｅ 油圧機器
４ｆ 絶縁体
４ｇ 電線
４ｈ 昇降指令信号
５Ｌ，５Ｒ 後輪
６Ｌ，６Ｒ 電動モータ
６Ｌａ，６Ｒａ 出力軸
７Ｌ，７Ｒ 減速機
１１ アクセルペダル
１２ リタードペダル
１３ シフトレバー
１４ コンバインセンサ
１５ カメラ
１６Ｌ，１６Ｒ 後輪の電磁ピックアップセンサ
２１ エンジン
２１ａ 電子ガバナ
２２ 交流発電機
２３ 整流回路
２４ 検出抵抗
２５ コンデンサ
２６ チョッパ回路
２７ グリッド抵抗
２８ その他のエンジン負荷
３０ インバータ制御装置
３０ａ トルク指令演算部
３０ｂ モータ制御演算部
３０ｃ インバータ（スイッチング素子）
３１ 昇降制御装置
３２ 操舵制御装置
３２ａ 変換部
３２ｂ 演算部
３２ｃ 変換部
３２ｄ 演算部
３５Ｌ，３５Ｒ 前輪
３６Ｌ，３６Ｒ 前輪の電磁ピックアップセンサ
３７ 対地車速センサ
４０ 操舵装置
４１ ハンドル
４２ 操舵角センサ付反力モータ
４３ 転舵角センサ付転舵モータ
４４ ラック＆ピニオンギア
４５Ｌ，４５Ｒ 前輪
５０ 車両制御装置
５０ａ 画像情報処理部
５０ｂ 車両状態量算出部
５０ｃ 車両状態量制御部
５０ｃ１ 演算部
５０ｃ２ 変換部
５０ｃ３ 変換部
５０ｃ４ 変換部
５１ 照明装置
５２ 絶縁体
５３ 支柱
１００ コントローラ
１００ａ 処理部
１００ｂ 演算部
１０１ 車体速制御部
１０１ａ 演算部
１０１ｂ 変換部
１０１ｃ スイッチ部
１０１ｄ ゼロ出力部
１０２ ヨーモーメント制御部
１０２ａ 演算部
１０２ｂ 操舵トルク制御部
１０２ｃ モータトルク制御部
１０２ｄ 最適配分制御部
１０２ｅ スイッチ部
２００ 制御装置
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ 目標点
Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’ 代表点
Ｔ 目標点
Ｚ 代表点（制御点）
Ｆ 変動点
ｅ＿Ｌａｄ 偏差
θ＿Ｌ 傾き
Ｙ＿Ｃｂｃ 偏差
θ＿ｔ 傾き
Ｙ＿ｌ，Ｙ＿ｒ 点Ａ，ＢのＹ座標値（第１のしきい値）
Ｙ＿ｌ’，Ｙ＿ｒ 点Ａ’，Ｂ’のＹ座標値（第２のしきい値）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータと、
操舵装置と、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、
前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて、前記トロリー線を中心として蛇行して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
車両制御装置と、コントローラと、インバータ制御装置と、操舵制御装置とを備え、
前記車両制御装置は、前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、
前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバータ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項２】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつ前記目標点を基準にして変動する変動点を設定し、前記代表点が前記変動点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記車両の車体速を計測する車体速検出装置を更に備え、
前記制御装置は、
予め記憶しておいたトロリー走行を行う区間の距離、前記車体速検出装置で計測される車両の車体速の少なくとも一方に応じて決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項４】
請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー走行区間距離、前記車体速の少なくとも一方に応じた正弦波関数、台形波関数、三角波関数のいずれか一つに従って決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項５】
請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記変動点を周期的に変動させる際に、前記変動点を前記トロリー走行区間を走行する間に少なくとも半周期以上変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項６】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
ドライバによるハンドルの操作角とタイヤの転舵角のいずれか一方を計測する角度センサと、前記車両のヨーレイトを計測するヨーレイト検出装置とを更に備え、
前記制御装置は、
前記車両が直進走行区間を走行しているかどうかを、前記角度センサによって計測される操舵角と転舵角のいずれか一方と、前記ヨーレイト検出装置で計測されるヨーレイトの少なくとも一方が所定の値以下になっている時間が所定時間以上持続するかどうかで判断し、車両がこの直進走行区間を走行していると判断されるときに、前記変動点を設定することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項７】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー走行区間を走行する回数を記憶し、その走行回数に応じて、前記変動点の変動方向を前記トロリー走行区間を走行する毎に逆転させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項８】
請求項１又は２のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記トロリー線検出装置は、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、
前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項１】
車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータと、
操舵装置と、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、
前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて、前記トロリー線を中心として蛇行して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
車両制御装置と、コントローラと、インバータ制御装置と、操舵制御装置とを備え、
前記車両制御装置は、前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、
前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバータ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項２】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した前記電気駆動ダンプトラックと前記トロリー線の相対位置情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、かつ前記目標点を基準にして変動する変動点を設定し、前記代表点が前記変動点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記車両の車体速を計測する車体速検出装置を更に備え、
前記制御装置は、
予め記憶しておいたトロリー走行を行う区間の距離、前記車体速検出装置で計測される車両の車体速の少なくとも一方に応じて決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項４】
請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー走行区間距離、前記車体速の少なくとも一方に応じた正弦波関数、台形波関数、三角波関数のいずれか一つに従って決まる所定の周期にて前記変動点を周期的に変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項５】
請求項３記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記変動点を周期的に変動させる際に、前記変動点を前記トロリー走行区間を走行する間に少なくとも半周期以上変動させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項６】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
ドライバによるハンドルの操作角とタイヤの転舵角のいずれか一方を計測する角度センサと、前記車両のヨーレイトを計測するヨーレイト検出装置とを更に備え、
前記制御装置は、
前記車両が直進走行区間を走行しているかどうかを、前記角度センサによって計測される操舵角と転舵角のいずれか一方と、前記ヨーレイト検出装置で計測されるヨーレイトの少なくとも一方が所定の値以下になっている時間が所定時間以上持続するかどうかで判断し、車両がこの直進走行区間を走行していると判断されるときに、前記変動点を設定することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項７】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー走行区間を走行する回数を記憶し、その走行回数に応じて、前記変動点の変動方向を前記トロリー走行区間を走行する毎に逆転させることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項８】
請求項１又は２のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記トロリー線検出装置は、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、
前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【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】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【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】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【公開番号】特開２０１３−１７３１５（Ｐ２０１３−１７３１５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８７０９（Ｐ２０１１−１４８７０９）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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