JP7710088B2 - 作業機械のパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システム - Google Patents

Description

本開示は、作業機械のパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムに関する。

従来から所定の走行経路を走行する際の車両のエネルギー消費量を予測する車両のエネルギー消費量予測装置に関する発明が知られている。下記特許文献１に記載された従来の装置は、燃料換算勾配データ記憶手段と、消費量演算手段とを具備している。前記燃料換算勾配データ記憶手段は、道路勾配データ作成装置により作成された各リンクの燃料換算勾配データを、道路地図データと関連付けて記憶する。前記消費量演算手段は、前記燃料換算勾配データ記憶手段に記憶された前記各リンクの燃料換算勾配データを用いて、前記走行経路を走行する際に予測される車両のエネルギー消費量を算出する（特許文献１、第００１９段落および請求項７）。

特許文献１に記載された前記道路勾配データ作成装置は、道路をノードおよびリンクの組合せで表現した道路地図データにおける、前記各リンクの勾配度合を表すデータを作成する。この装置は、リンクデータ入力手段と、標高データ入力手段と、勾配データ作成手段とを具備している（特許文献１、第０００８段落および請求項１）。前記リンクデータ入力手段は、前記道路地図データを記録した地図データベースから、前記各リンクの始点、終点の位置および道路種別を含むリンクデータを入力する。

前記標高データ入力手段は、地形図を所定間隔のメッシュで区切った各位置についての標高を記録した標高データベースから、標高データを入力する。前記勾配データ作成手段は、前記リンクデータおよび標高データに基づいて、前記各リンクにおける前記始点から終点までの間がどれくらいの勾配であるかを示す指標となる勾配のデータを、当該リンクを車両が走行した際のエネルギー消費量に換算して評定した燃料換算勾配データとして作成する。

また、従来から運搬車両の運転解析装置に関する発明が知られている。特許文献２に記載された従来の装置は、同一の経路を繰り返し走行する運搬車両の運転解析装置である（同文献、第０００７段落および請求項１）。この従来の装置は、データ蓄積部と、データ抽出部と、区間抽出部と、運転情報出力部と、を備えている。前記データ蓄積部は、前記運搬車両の走行中の位置情報と、燃料消費量および積載量の情報を含む運転情報とを、前記経路を１往復した際のデータを１サイクル分のデータとして取得して記憶装置に蓄積する。

前記データ抽出部は、前記記憶装置に蓄積された複数サイクルのデータから、基準サイクルデータおよび解析対象サイクルデータを抽出する。前記区間抽出部は、前記位置情報を用いて前記経路を分割して設定される複数の区間から解析対象区間を抽出する。前記運転情報出力部は、前記解析対象区間における前記基準サイクルデータおよび前記解析対象サイクルデータの運転情報を出力する。

特開２０１２－２４２１１０号公報 国際公開第２０１５／１３６６４７号

たとえば、鉱山現場などの作業現場では、ダンプトラック等の作業機械が走行可能な経路や、作業機械が走行する経路の勾配が、作業の進行に伴って刻々と変化する。前記特許文献１に記載された従来の装置は、前述のように、地図データベースに記録されたリンクデータと、標高データベースに記録された標高データとに基づいて燃料換算勾配データを作成する。そのため、この従来の装置は、走行経路や勾配が刻々と変化する作業現場において、地図データベースと標高データベースを常に最新の状態に更新することは困難である。

また、前記特許文献２に記載された従来の装置は、同一の経路を繰り返し走行する運搬車両を解析対象としている。そのため、走行経路や勾配が刻々と変化する作業現場では、運搬車両の運転解析が困難である。

本開示は、走行経路や斜度が刻々と変化する作業現場で作業機械を効率よく走行させることが可能な作業機械のパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムを提供する。

本開示の一態様は、作業機械の走行日時、走行経路の斜度、走行速度、積載物の重量、エンジンの制御用のパラメータ設定、および、単位時間あたりの燃料消費量を含む走行履歴データに基づいて、前記エンジンの推奨パラメータ設定を選定するパラメータ選定装置であって、前記作業機械が、前記積載物を積載し、前記積載物の積載後に積荷走行し、前記積荷走行の後に前記積載物を投下し、前記積載物の投下後に空車走行し、再び前記積載物を積載するまでを１サイクルとし、前記走行履歴データに基づいて前記１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出し、前記走行履歴データに基づいて、前記積荷走行における前記作業機械の総走行距離に対する前記斜度ごとの累計走行距離の割合である斜度毎走行割合を算出し、前記平均積荷走行距離に前記斜度毎走行割合を乗じて前記１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を算出し、前記走行履歴データに基づいて、前記作業機械の前記積荷走行における前記斜度ごとに、前記燃料消費量の平均値である斜度毎平均燃料消費量と、前記走行速度の平均値である斜度毎平均速度とを算出し、前記斜度毎平均燃料消費量を前記斜度毎平均速度で除した斜度毎平均燃費に前記斜度毎仮想走行距離を乗じて前記１サイクルあたりの斜度毎予測燃料消費量を算出し、前記斜度毎仮想走行距離を前記斜度毎平均速度で除して前記１サイクルあたりの斜度毎走行時間を算出し、前記走行履歴データに基づいて、前記パラメータ設定ごとに、前記斜度毎予測燃料消費量の合計である前記１サイクルあたりの予測燃料消費量を前記作業機械の規定積載重量で除して単位積載重量あたりの予測燃料消費量を算出し、前記走行履歴データに基づいて、前記パラメータ設定ごとに、前記規定積載重量を前記斜度毎走行時間の合計である前記１サイクルあたりの仮想走行時間で除して前記１サイクルあたりの予測生産量を算出し、前記パラメータ設定ごとの前記１サイクルあたりの前記予測燃料消費量と前記予測生産量とに基づいて、前記推奨パラメータ設定を選定する、パラメータ選定部を備えることを特徴とするパラメータ選定装置である。

また、本開示の別の一態様は、前記パラメータ選定装置と、前記作業機械に搭載された制御装置と、を備えたパラメータ推奨システムであって、前記制御装置は、前記パラメータ設定に基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御部と、前記作業機械に搭載されたセンサの検出結果に基づいて、前記走行履歴データを取得する走行記録取得部と、前記走行記録取得部から入力された前記走行履歴データを前記作業機械に搭載された通信装置を介して前記パラメータ選定装置に送信する走行記録送信部と、を有することを特徴とするパラメータ推奨システムである。

本開示の上記態様によれば、走行経路や斜度が刻々と変化する作業現場で作業機械を効率よく走行させることが可能な作業機械のパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムを提供することができる。

本開示に係るパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムの実施形態を示すブロック図。 図１のパラメータ選定装置に記録される走行履歴データの一例を示す表。 図２のパラメータ設定の一例を示す表。 図１のパラメータ選定装置の動作を示すフロー図。 図４の平均積荷走行距離を算出する処理の詳細を示すフロー図。 図４の斜度毎走行割合を算出する処理の詳細を示すフロー図。 図４の斜度毎仮想走行距離を算出する処理の結果の一例を示す表。 図４の推奨パラメータ設定の出力結果の一例を示す画像図。

以下、図面を参照して本開示に係るパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムの実施形態を説明する。

本開示では、作業機械として鉱山等で使用される運搬機としてのダンプトラックを想定し、パラメータは、動力源としてのエンジンの制御パラメータ（変数）を例として説明する。図１は、本開示に係るパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムの実施形態を示すブロック図である。本実施形態のパラメータ選定装置１００は、たとえば、インターネットなどのネットワークＮＷに接続されたコンピュータである。パラメータ選定装置１００は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、タイマ、および入出力部などを備えている。

パラメータ選定装置１００は、作業機械２００の走行履歴データＲＤに基づいて、作業機械２００のエンジン２０１の推奨パラメータ設定を選定する装置である。詳細については後述するが、作業機械２００の走行履歴データＲＤは、たとえば、作業機械２００の走行日時ＤＡＴ、走行経路の斜度θ［°］、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］、エンジン２０１のパラメータ設定ＰＳ、および、単位時間あたりの燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］を含む（図２を参照）。

パラメータ選定装置１００は、たとえば、データ入出力部１０１と、走行履歴記録部１０２と、走行履歴データベース１０３と、パラメータ選定部１０４と、分析データベース１０５とを有している。図１に示すパラメータ選定装置１００の各部は、たとえば、パラメータ選定装置１００のメモリに記憶されたプログラムを、パラメータ選定装置１００のＣＰＵによって実行することで実現されるパラメータ選定装置１００の各機能を表している。

本実施形態のパラメータ推奨システム５００は、たとえば、パラメータ選定装置１００と、作業機械２００に搭載された制御装置２２０と、を備えている。なお、図１では１台の作業機械２００と、その作業機械２００に搭載された一つの制御装置２２０を示しているが、パラメータ推奨システム５００は、複数の作業機械２００に搭載された複数の制御装置２２０を備えていてもよい。また、パラメータ推奨システム５００は、たとえば、ネットワークＮＷに接続された無線基地局３００や、ユーザの事業所などに設置されてネットワークＮＷに接続されたユーザ端末４００を含んでもよい。

作業機械２００は、たとえば、土砂や砕石などの積載物を搬送するダンプトラックである。また、作業機械２００は、たとえば、鉱山において鉱物などの積載物を搬送する超大型のリジッドダンプトラックである。なお、作業機械２００は、ダンプトラックに限定されず、たとえば、ホイールローダや油圧ショベルなど、搬送物を搬送可能な他の機械であってもよい。

作業機械２００は、たとえば、エンジン２０１と、発電機２０２と、モータ２０３と、通信装置２０４と、センサ２１０と、制御装置２２０とを備えている。エンジン２０１は、たとえば、軽油などを燃料とする内燃機関である。エンジン２０１の出力軸は、たとえば、発電機２０２のシャフトに接続され、発電機２０２のシャフトを回転させる。発電機２０２は、たとえば、エンジン２０１の出力軸の回転によってシャフトが回転させられて発電する。エンジン２０１は、不図示のアクセルにより回転数が制御され、有人運転車両の場合は、アクセルペダルの操作により回転数が上昇および減少するように制御される。

モータ２０３は、たとえば、発電機２０２から供給される電力によって回転し、作業機械２００を走行させる動力を発生する。より具体的には、作業機械２００がダンプトラックである場合、モータ２０３は、ダンプトラックのホイールを回転させる走行モータである。なお、モータ２０３は、図示を省略する作業機械２００のバッテリーから供給された電力によって回転してもよい。また、モータ２０３は、たとえば、回生ブレーキによって発電した回生電力をバッテリーへ供給するようにしてもよい。

通信装置２０４は、たとえば、作業機械２００に搭載された無線通信機である。通信装置２０４は、たとえば、無線基地局３００に無線通信によって接続され、無線基地局３００を介してネットワークＮＷに接続される。また、通信装置２０４は、たとえば、アンテナ、通信衛星、およびゲートウェイを介した衛星通信によってネットワークＮＷに接続されてもよい。

センサ２１０は、たとえば、作業機械２００に搭載され、作業機械２００に関する物理量を検出する。センサ２１０は、たとえば、位置センサ２１１と、速度センサ２１２と、斜度センサ２１３と、積載量センサ２１４と、燃料センサ２１５と、エンジンセンサ２１６とを含む。

位置センサ２１１は、たとえば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信機を含み、作業機械２００の緯度や経度などの位置情報を検出する。速度センサ２１２は、たとえば、車輪速センサを含み、作業機械２００の速度を検出する。斜度センサ２１３は、たとえば、傾斜センサ、慣性センサ、または加速度センサを含み、作業機械２００の水平面に対する傾斜角度を検出する。

積載量センサ２１４は、たとえば、作業機械２００の車輪を支持するサスペンションに作用する荷重に基づいて作業機械２００の積載量を検出する。燃料センサ２１５は、たとえば、燃料タンク内のフロートの位置に基づいて、燃料タンク内の燃料の残量を検出する。エンジンセンサ２１６は、たとえば、作業機械２００のエンジン２０１の回転数および反応速度（アクセルペダルの踏込量に対するエンジン回転数の変化割合）を検出する。

制御装置２２０は、たとえば、作業機械２００に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置２２０は、たとえば、ＣＰＵ、メモリ、タイマ、および入出力部を含む一つ以上のマイクロコントローラによって構成することができる。制御装置２２０は、たとえば、走行記録取得部２２１と、走行記録送信部２２２と、エンジン制御部２２３と、を有している。これら制御装置２２０の各部は、たとえば、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって実現される制御装置２２０の各機能を表している。

走行記録取得部２２１は、作業機械２００に搭載されたセンサ２１０の検出結果に基づいて、走行履歴データＲＤを取得する。より具体的には、走行記録取得部２２１は、たとえば、位置センサ２１１、速度センサ２１２、斜度センサ２１３、積載量センサ２１４、および燃料センサ２１５の検出結果を取得する。これにより、走行記録取得部２２１は、たとえば、作業機械２００の走行日時ＤＡＴ、走行経路の斜度θ、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］、および、単位時間あたりの燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］を取得する。また、走行記録取得部２２１は、たとえば、エンジン制御部２２３からエンジン２０１のパラメータ設定を取得する。

走行記録送信部２２２は、走行記録取得部２２１から入力された走行履歴データＲＤを作業機械２００に搭載された通信装置２０４を介してパラメータ選定装置１００に送信する。エンジン制御部２２３は、たとえば、後述するエンジン２０１の制御用のパラメータ設定ＰＳと、エンジンセンサ２１６の検出結果とに基づいて、不図示のアクセルペダルからの入力に対して作業機械２００のエンジン２０１を制御する。

パラメータ選定装置１００は、たとえば、作業機械２００に搭載された制御装置２２０の走行記録送信部２２２から通信装置２０４を介して送信された作業機械２００の走行履歴データＲＤを、ネットワークＮＷに接続されたデータ入出力部１０１によって受信する。走行履歴記録部１０２は、データ入出力部１０１によって受信された走行履歴データＲＤを、走行履歴データベース１０３に記録する。

図２は、図１のパラメータ選定装置１００の走行履歴データベース１０３に記録される走行履歴データＲＤの一例を示す表である。作業機械２００の走行履歴データＲＤは、たとえば、作業機械２００の走行日時ＤＡＴ、走行経路の斜度θ［°］、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］、エンジン２０１のパラメータ設定ＰＳ、および、単位時間あたりの燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］を含む。また、走行履歴データＲＤは、作業機械２００の位置情報を含んでもよい。パラメータ選定装置１００の走行履歴記録部１０２は、たとえば、複数の作業機械２００から受信した走行履歴データＲＤを、個々の作業機械２００の識別情報とともに、走行履歴データベース１０３に記録する。

作業機械２００の走行日時ＤＡＴは、たとえば、速度センサ２１２が作業機械２００の速度を検出した日時である。斜度θは、たとえば、斜度センサ２１３によって検出された作業機械２００の水平面に対する傾斜角度である。走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］は、たとえば、速度センサ２１２によって検出された作業機械２００の速度である。積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］は、たとえば、積載量センサ２１４によって検出された作業機械２００の積載量である。燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］は、たとえば、燃料センサ２１５によって検出された燃料の残量に基づいて算出された単位時間当たりの燃料の消費量である。位置情報は、たとえば、位置センサ２１１によって検出された作業機械２００の緯度や経度などの情報である。

図３は、図２の走行履歴データＲＤに含まれるエンジン２０１のパラメータ設定ＰＳの一例を示す表である。エンジン２０１のパラメータ設定ＰＳは、たとえば、作業機械２００のエンジン制御部２２３においてあらかじめ設定されたエンジン２０１の制御パラメータの組合せである。表に示されるように、制御パラメータは低回転時の回転数ＮＲＬ［ｒｐｍ］と、高回転時の回転数ＮＲＨ［ｒｐｍ］と、反応速度ＲＳの各データを持っており、それらの組合せに応じて複数の異なる設定を含んでいる。ここでは低回転時の回転数ＮＴＬは、アクセルペダルを踏込み操作しないアイドリング回転数であり、高回転時の回転数ＮＲＨは、アクセルペダルを完全に踏み込んだ状態（いわゆるフル操作）まで操作したときの最高回転数としている。

図３に示す例において、パラメータ設定ＰＳの設定Ａでは、エンジン２０１の低回転時の回転数ＮＲＬ［ｒｐｍ］が１３００［ｒｐｍ］に設定され、高回転時の回転数ＮＲＨ［ｒｐｍ］が１９００［ｒｐｍ］に設定され、反応速度ＲＳが「高」に設定されている。また、パラメータ設定ＰＳの設定Ｃでは、エンジン２０１の低回転時の回転数ＮＲＬ［ｒｐｍ］が１２００［ｒｐｍ］に設定され、高回転時の回転数ＮＲＨ［ｒｐｍ］が１８００［ｒｐｍ］に設定され、反応速度ＲＳが「中」に設定されている。

作業機械２００に搭載された制御装置２２０のエンジン制御部２２３では、たとえば、図３に示すような複数のパラメータ設定ＰＳのうちの一つが、あらかじめ選択されて規定されている。エンジン制御部２２３は、たとえば、規定されたパラメータ設定ＰＳと、エンジンセンサ２１６の検出結果に基づいて、エンジン２０１を制御する。

図１に示す無線基地局３００は、作業機械２００の通信装置２０４と無線通信回線を介して情報通信可能に接続されるとともに、ネットワークＮＷを介してパラメータ選定装置１００に情報通信可能に接続されている。また、図１に示すユーザ端末４００は、たとえば、ユーザの事業所などに設置され、ネットワークＮＷを介してパラメータ選定装置１００に情報通信可能に接続されている。また、ユーザ端末４００は、たとえば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などによって構成された表示部４０１を有している。

以下、図４を参照して、本実施形態のパラメータ選定装置１００の動作を説明する。図４は、図１のパラメータ選定装置１００の動作の一例を示すフロー図である。

本実施形態のパラメータ推奨システム５００において、たとえば、特定の作業機械２００のエンジン２０１の推奨パラメータ設定の選定を希望する作業機械２００のユーザは、対象となる作業機械２００の識別情報をユーザ端末４００に入力する。ユーザ端末４００に入力された作業機械２００の識別情報は、たとえば、ユーザ端末４００からネットワークＮＷを介してパラメータ選定装置１００へ送信される。

パラメータ選定装置１００は、たとえば、ユーザ端末４００から送信された特定の作業機械２００の識別情報を、データ入出力部１０１によって受信すると、図４に示す処理フローを開始する。パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理フローを開始すると、まず、解析対象となる特定の作業機械２００の走行履歴データＲＤに基づいて、１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出する処理Ｐ１を実行する。ここでは、作業機械２００が積載物を積載し、積載物の積載後に積荷走行し、積荷走行の後に積載物を投下し、積載物の投下後に空車走行し、再び積載物を積載するまでを１サイクルとする。

図５は、図４の１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出する処理Ｐ１の詳細を示すフロー図である。パラメータ選定装置１００は、図５に示す処理Ｐ１を開始すると、まず、解析対象となる特定の作業機械２００の走行履歴データＲＤを、走行履歴データベース１０３から抽出する処理Ｐ１１を実行する。より具体的には、この処理Ｐ１１において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、データ入出力部１０１から解析対象となる特定の作業機械２００の識別情報を取得する。さらに、パラメータ選定部１０４は、たとえば、データ入出力部１０１から取得した識別情報に一致する識別情報を含む作業機械２００の走行履歴データＲＤを、走行履歴データベース１０３から抽出する。

次に、パラメータ選定装置１００は、抽出した走行履歴データＲＤに基づいて、サイクル数を集計する処理Ｐ１２を実行する。この処理Ｐ１２において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、作業機械２００の積載物の有無を判定するための積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］のしきい値と、走行履歴データＲＤに含まれる積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］とを比較して、走行履歴データＲＤの時系列における積載物の有無を判定する。

パラメータ選定部１０４は、たとえば、作業機械２００の積載物の有無の判定結果と、作業機械２００の位置情報とに基づいて、走行履歴データＲＤから作業機械２００のサイクル数を集計する。ここで、作業機械２００のサイクル数とは、たとえば、前述のように、作業機械２００が積載物を積載し、積載物の積載後に積荷走行し、積荷走行の後に積載物を投下し、積載物の投下後に空車走行し、再び積載物を積載するまでを１サイクルとするサイクル数である。

次に、パラメータ選定装置１００は、作業機械２００が積載物を積載して走行した積荷走行距離を集計する処理Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５を実行する。より具体的には、処理Ｐ１３において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、走行履歴データＲＤの時系列の中から、日時が最も古いデータを抽出する。さらに、パラメータ選定部１０４は、抽出したデータの積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］としきい値との比較に基づいて、作業機械２００が積荷走行をしているか否かを判定する。

パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ１３において、作業機械２００が積荷走行をしていること（ＹＥＳ）を判定すると、総積荷走行距離を集計する処理Ｐ１４を実行する。この処理Ｐ１４において、パラメータ選定部１０４は、作業機械２００の走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］と走行時間を乗じて積荷走行距離を算出し、算出した積荷走行距離を前回の処理Ｐ１４で算出した総積荷走行距離に加算することで、総積荷走行距離を集計する。なお、処理Ｐ１を開始した後の最初の処理Ｐ１４では、たとえば、算出した積荷走行距離を、総積荷走行距離の初期値であるゼロに加算する。

その後、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤから抽出したデータが最終データであるか否かを判定する処理Ｐ１５を実行する。パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ１５において、走行履歴データＲＤから抽出したデータが最終データではないこと（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ１３に戻り、走行履歴データＲＤの次のデータを抽出して、積荷走行か否かを判定する。

一方、パラメータ選定部１０４は、前述の処理Ｐ１３で作業機械２００が積載物を積載していない空車走行を行っていること、すなわち、作業機械２００が積荷走行を行っていないこと（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ１４を実行することなく処理Ｐ１５を実行する。また、パラメータ選定部１０４は、前述の処理Ｐ１５において、走行履歴データＲＤから抽出したデータが最終データであること（ＹＥＳ）を判定すると、次の処理Ｐ１６を実行する。

パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ１６において、処理Ｐ１４で集計した総積荷走行距離を、処理Ｐ１２で集計したサイクル数で除して、１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出する。以上により、図５に示す処理Ｐ１が終了する。その後、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ２を実行し、走行履歴データＲＤに基づいて、積荷走行における作業機械２００の総走行距離に対する斜度θごとの累計走行距離の割合である斜度毎走行割合を算出する。

図６は、図４の斜度毎走行割合を算出する処理Ｐ２の詳細を示すフロー図である。パラメータ選定装置１００は、図６に示す処理Ｐ２を開始すると、走行履歴データベース１０３から解析対象の作業機械２００の走行履歴データＲＤを抽出する処理Ｐ２１を実行する。より具体的には、パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２１において、前述の処理Ｐ１１と同様に、データ入出力部１０１から取得した作業機械２００の識別情報に一致する識別情報を含む走行履歴データＲＤを、走行履歴データベース１０３から抽出する。

次に、パラメータ選定部１０４は、たとえば、抽出した走行履歴データＲＤの時系列に含まれる斜度θのスムージング処理Ｐ２２を実行し、斜度センサ２１３の検出結果に含まれるノイズを除去する。次に、パラメータ選定部１０４は、たとえば、前述の処理Ｐ１３と同様に、走行履歴データＲＤから抽出したデータにおいて、作業機械２００が積荷走行をしているか否かを判定する処理Ｐ２３を実行する。

パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２３において、作業機械２００が積荷走行をしていること（ＹＥＳ）を判定すると、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］が規定積載重量と同等（例えば、規定積載重量の±５％以内）であるか否かを判定する処理Ｐ２４を実行する。なお、作業機械２００がリジッドダンプトラックである場合、作業機械２００の規定積載重量は、たとえば、３００［ｔ］程度である。

パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２４において、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］が規定積載重量の±５％の範囲内であること（ＹＥＳ）を判定すると、斜度毎累計走行距離を集計する処理Ｐ２５を実行する。この処理Ｐ２５において、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに含まれる特定の斜度θと、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］と、走行時間に基づいて、その特定の斜度θにおける走行距離を算出する。

さらにパラメータ選定部１０４は、算出した特定の斜度θにおける走行距離を、前回の処理Ｐ２５で算出したその特定の斜度θの斜度毎累計走行距離に加算する。なお、処理Ｐ２５で、その特定の斜度θについて最初に走行距離が算出された場合は、その特定の斜度θの走行距離を、その特定の斜度θの斜度毎累計走行距離の初期値であるゼロに加算する。

その後、パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２６を実行し、前述の処理Ｐ１５と同様に、走行履歴データＲＤから抽出したデータが最終データではないこと（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ２３に戻り、走行履歴データＲＤの次のデータを抽出して、積荷走行か否かを判定する。

一方、パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２３において、作業機械２００が空車走行をしていること、すなわち、積荷走行をしていないこと（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ２４および処理Ｐ２５を実行することなく、処理Ｐ２６を実行する。また、パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２４において規定積載重量±５％の範囲外であること（ＮＯ）を判定した場合にも、処理Ｐ２５を実行することなく、処理Ｐ２６を実行する。

このように、前述の処理Ｐ２３および処理Ｐ２４を経て処理Ｐ２５を実行することで、走行履歴データＲＤの中から、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］が同等であるデータを抽出して斜度毎累計走行距離を集計することができる。また、パラメータ選定部１０４は、前述の処理Ｐ２６において、走行履歴データＲＤから抽出したデータが最終データであること（ＹＥＳ）を判定すると、次の処理Ｐ２７を実行する。

パラメータ選定部１０４は、処理Ｐ２７において、処理Ｐ２５で集計した斜度毎累計走行距離を、処理Ｐ１４で集計した総積荷走行距離で除して、積荷走行における斜度毎走行割合を算出する。この処理Ｐ２７により、作業機械２００の総積荷走行距離に対する斜度θごとの累計走行距離の割合を求めることができる。以上により、図６に示す処理Ｐ２が終了する。

その後、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ３を実行する。この処理Ｐ３において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、処理Ｐ１で算出した平均積荷走行距離に、処理Ｐ２で算出した斜度毎走行割合を乗じて、１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を算出する。さらに、パラメータ選定部１０４は、算出した１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を、図１に示す分析データベース１０５に記録する。

図７は、図４の１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を算出する処理Ｐ３の結果、分析データベース１０５に記録された仮想経路テーブルの一例を示す表である。仮想経路テーブルは、たとえば、分析対象の特定の識別情報の作業機械２００について、斜度θごとに、累計走行距離と、総積荷走行距離に対する走行割合と、１サイクルあたりの仮想走行距離すなわち斜度毎仮想走行距離と、を含む。斜度θごとの走行割合は、たとえば、総積荷走行距離を１００とする百分率によって表される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ４を実行する。この処理Ｐ４において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、前述の処理Ｐ２１から処理Ｐ２４までと同様に、走行履歴データＲＤから積荷走行のデータを抽出し、斜度毎平均燃料消費量と、斜度毎平均速度とを算出する。ここで、斜度毎平均燃料消費量は、作業機械２００の積荷走行における斜度θごとの燃料消費量［ｌ／ｈ］の平均値である。また、斜度毎平均速度は、作業機械２００の積荷走行における斜度θごとの走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］の平均値である。なお、以下に示すＰ４－Ｐ８の処理で算出される数値はパラメータ設定ＰＳの設定ごとに算出される。

また、パラメータ選定部１０４は、この処理Ｐ４において、たとえば、算出した斜度毎平均燃料消費量および斜度毎平均速度のスムージングを行う。これにより、各々のパラメータ設定ＰＳに対し、スムージングされた斜度毎平均燃料消費量および斜度毎平均速度が得られる。ここで走行履歴データＲＤに含まれるパラメータ設定ＰＳは、先述のとおり、複数の設定を含んでいる。そのため、斜度毎平均燃料消費量と、斜度毎平均速度は、パラメータ設定ＰＳの設定ごとに算出される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ５を実行する。この処理Ｐ５において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、前の処理Ｐ４で得られた斜度毎平均燃料消費量［ｌ／ｈ］を、同じく前の処理Ｐ４で得られた斜度毎平均速度［ｋｍ／ｈ］で除した斜度毎平均燃費［ｌ／ｋｍ］を算出する。さらに、パラメータ選定部１０４は、算出した斜度毎平均燃費［ｌ／ｋｍ］に、処理Ｐ３で算出した斜度毎仮想走行距離［ｋｍ］を乗じて、１サイクルあたりの斜度毎予測燃料消費量［ｌ］を算出する。斜度毎予測燃料消費量［ｌ］は、パラメータ設定ＰＳに含まれる設定ごとに算出される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ６を実行する。この処理Ｐ６において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、処理Ｐ３で算出した斜度毎仮想走行距離［ｋｍ］を、処理Ｐ４で算出した斜度毎平均速度［ｋｍ／ｈ］で除して、１サイクルあたりの斜度毎走行時間［ｈ］を算出する。斜度毎走行時間［ｈ］は、パラメータ設定ＰＳに含まれる設定ごとに算出される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ７を実行する。この処理Ｐ７において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、走行履歴データＲＤに基づいて、パラメータ設定ＰＳごとに、１サイクルあたりの斜度毎予測燃料消費量［ｌ］の合計である１サイクルあたりの予測燃料消費量［ｌ］を作業機械２００の規定積載重量［ｔ］で除して、１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量［ｌ／ｔ］を算出する。予測燃料消費量［ｌ／ｔ］は、パラメータ設定ＰＳに含まれる設定ごとに算出される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ８を実行する。この処理Ｐ８において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、走行履歴データＲＤに基づいて、パラメータ設定ＰＳごとに、作業機械２００の規定積載重量［ｔ］を斜度毎走行時間の合計である１サイクルあたりの仮想走行時間「ｈ」で除して、１サイクルあたりの予測生産量［ｔ／ｈ］を算出する。予測生産量［ｔ／ｈ］は、パラメータ設定ＰＳに含まれる設定ごとに算出される。

次に、パラメータ選定装置１００は、図４に示す処理Ｐ９を実行する。この処理Ｐ９において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、処理Ｐ７と処理Ｐ８で算出したパラメータ設定ＰＳごとの１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量［ｌ／ｔ］と予測生産量［ｔ／ｈ］とに基づいて、推奨パラメータ設定を選定する。

図８は、図４の処理Ｐ９で選定された推奨パラメータ設定の出力結果の一例を示す画像図である。図８に示す例において、解析対象の作業機械２００のエンジン２０１の現在のパラメータ設定ＰＳは、設定Ｂとなっている。設定Ｂは、エンジン２０１の低回転の回転数が１２００［ｒｐｍ］であり、高回転の回転数が１８００［ｒｐｍ］であり、反応速度が高である。このパラメータ設定ＰＳの設定Ｂにおいて、予測燃料消費量は、０．２３４［ｌ／ｔ］であり、予測生産量は、６３３［ｔ／ｈ］である。

これに対し、作業機械２００のエンジン２０１のパラメータ設定ＰＳを、現在の設定Ｂから設定Ｃに変更すると、エンジン２０１の反応速度が、高から中に変更される。その結果、１サイクルあたりの予測生産量を減少させることなく、予測燃料消費量を０．２３４［ｌ／ｔ］から０．２３３［ｌ／ｔ］へ減少させることが可能になる。したがって、前述の処理Ｐ９において、パラメータ選定装置１００は、たとえば、予測生産量が最も多いパラメータ設定ＰＳである設定Ａ，Ｂ，Ｃの中から、最も予測燃料消費量が少ない設定Ｃを、推奨パラメータ設定として選定する。なお、処理Ｐ９において、予測燃料消費量と予測生産量とに基づく推奨パラメータ設定の選定方法は、特に限定されず、燃費と生産量とのバランスを考慮して、ユーザが適宜設定することが可能である。

最後に、パラメータ選定装置１００は、たとえば、推奨パラメータ設定を記録および出力する処理Ｐ１０を実行する。この処理Ｐ１０において、パラメータ選定部１０４は、たとえば、解析対象の特定の作業機械２００の推奨パラメータ設定を、分析データベース１０５に記録する。また、パラメータ選定部１０４は、たとえば、解析対象の特定の作業機械２００の推奨パラメータ設定を、データ入出力部１０１を介して作業機械２００とユーザ端末４００の少なくとも一方へ出力する。

すなわち、パラメータ選定装置１００は、たとえば、処理Ｐ９でパラメータ選定部１０４が選定した推奨パラメータ設定を、データ入出力部１０１を介してユーザ端末４００へ送信する。この場合、ユーザ端末４００は、データ入出力部１０１から受信した推奨パラメータ設定を、図８に示すように、表示部４０１に表示することができる。

また、パラメータ選定装置１００は、たとえば、処理Ｐ９でパラメータ選定部１０４が選定した推奨パラメータ設定を、データ入出力部１０１を介して、作業機械２００の通信装置２０４へ送信する。この場合、エンジン制御部２２３は、通信装置２０４を介してデータ入出力部１０１から受信した推奨パラメータ設定に基づいて、エンジン２０１を制御する。パラメータ選定装置１００は、推奨パラメータ設定を記録および出力する処理Ｐ１０の終了後、図４に示す処理フローを終了する。

以上のように、本実施形態のパラメータ選定装置１００は、作業機械２００の走行履歴データＲＤに基づいて、作業機械２００のエンジン２０１の推奨パラメータ設定を選定する装置であり、パラメータ選定部１０４を備えている。走行履歴データＲＤは、図２に示すように、作業機械２００の走行日時ＤＡＴ、走行経路の斜度θ、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］、エンジン２０１のパラメータ設定ＰＳ、および、単位時間あたりの燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］を含む。図４に示すように、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに基づいて１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出する（処理Ｐ１）。ここでは、作業機械２００が、積載物を積載し、積載物の積載後に積荷走行し、積荷走行の後に積載物を投下し、積載物の投下後に空車走行し、再び積載物を積載するまでを１サイクルとしている。また、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに基づいて、積載物の重量ＰＬＤ［ｔ］が作業機械２００の規定積載量と同等である場合に、斜度θ毎の累計走行距離を算出し、積荷走行における作業機械２００の総走行距離に対する斜度θごとの累計走行距離の割合である斜度毎走行割合を算出する（処理Ｐ２）。さらに、パラメータ選定部１０４は、平均積荷走行距離に斜度毎走行割合を乗じて１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を算出する（処理Ｐ３）。また、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに基づいて、作業機械２００の積荷走行における斜度θごとに、燃料消費量ＦＣＨ［ｌ／ｈ］の平均値である斜度毎平均燃料消費量と、走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］の平均値である斜度毎平均速度とを算出する（処理Ｐ４）。また、パラメータ選定部１０４は、斜度毎平均燃料消費量を斜度毎平均速度で除した斜度毎平均燃費に、斜度毎仮想走行距離を乗じて、１サイクルあたりの斜度毎予測燃料消費量を算出する（処理Ｐ５）。また、パラメータ選定部１０４は、斜度毎仮想走行距離を斜度毎平均速度で除して、１サイクルあたりの斜度毎走行時間を算出する（処理Ｐ６）。また、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに基づいて、パラメータ設定ＰＳごとに、斜度毎予測燃料消費量の合計である１サイクルあたりの予測燃料消費量を作業機械２００の規定積載重量で除して、１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量を算出する（処理Ｐ７）。また、パラメータ選定部１０４は、走行履歴データＲＤに基づいて、パラメータ設定ＰＳごとに、規定積載重量を斜度毎走行時間の合計である１サイクルあたりの仮想走行時間で除して、１サイクルあたりの予測生産量を算出する（処理Ｐ８）。そして、パラメータ選定部１０４は、図８に示すように、パラメータ設定ＰＳごとの１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量と予測生産量とに基づいて、推奨パラメータ設定を選定する（処理Ｐ９）。

このような構成により、本実施形態のパラメータ選定装置１００によれば、作業機械２００の走行履歴データＲＤを集計して、作業機械２００が１サイクルで積荷走行を行う仮想的な走行経路の斜度毎仮想走行距離を算出することができる。さらに、この斜度毎仮想走行距離を用いて、エンジン２０１のパラメータ設定ＰＳごとに、作業機械２００の１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量と、予測生産量とを算出することができる。これにより、作業機械２００が走行可能な経路や、作業機械２００が走行する経路の勾配が、作業の進行に伴って刻々と変化する鉱山現場などの作業現場において、均一な条件の下で、複数のパラメータ設定ＰＳの中から、予測燃料消費量と予測生産量とのバランスを考慮した推奨パラメータ設定を選定することができる。したがって、本実施形態によれば、走行経路や斜度θが刻々と変化する作業現場で作業機械２００を効率よく走行させることが可能なパラメータ選定装置１００を提供することができる。

また、本実施形態のパラメータ推奨システム５００は、前述のパラメータ選定装置１００と、作業機械２００に搭載された制御装置２２０と、を備えている。制御装置２２０は、エンジン制御部２２３と、走行記録取得部２２１と、走行記録送信部２２２と、を有している。エンジン制御部２２３は、パラメータ設定ＰＳに基づいてエンジン２０１を制御する。走行記録取得部２２１は、作業機械２００に搭載されたセンサ２１０の検出結果に基づいて、走行履歴データＲＤを取得する。走行記録送信部２２２は、走行記録取得部２２１から入力された走行履歴データＲＤを、作業機械２００に搭載された通信装置２０４を介してパラメータ選定装置１００に送信する。

このような構成により、本実施形態のパラメータ推奨システム５００によれば、作業機械２００に搭載された制御装置２２０によって作業機械２００の走行履歴データＲＤを取得し、作業機械２００の通信装置２０４を介してパラメータ選定装置１００に送信することが可能になる。

また、本実施形態のパラメータ推奨システム５００は、パラメータ選定装置１００に情報通信可能に接続されたユーザ端末４００をさらに備えている。そして、パラメータ選定装置１００は、作業機械２００のエンジン２０１の推奨パラメータ設定を、ユーザ端末４００へ送信する。そして、ユーザ端末４００は、パラメータ選定装置１００から受信した推奨パラメータ設定を表示する表示部４０１を有している。

このような構成により、本実施形態のパラメータ推奨システム５００によれば、作業機械２００のユーザは、ユーザ端末４００の表示部４０１に表示されたエンジン２０１の推奨パラメータ設定を参照して、作業機械２００に対して設定変更を行うことができる。

また、本実施形態のパラメータ推奨システム５００において、パラメータ選定装置１００は、作業機械２００へエンジン２０１の推奨パラメータ設定を送信する。また、作業機械２００に搭載された制御装置２２０のエンジン制御部２２３は、通信装置２０４を介してデータ入出力部１０１から受信した推奨パラメータ設定に基づいて、エンジン２０１を制御する。

このような構成により、本実施形態によれば、走行経路や斜度θが刻々と変化する作業現場で作業機械２００を効率よく走行させることが可能なパラメータ推奨システム５００を提供することができる。

以上、図面を用いて本開示に係るパラメータ選定装置およびパラメータ推奨システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

１００ パラメータ選定装置
１０４ パラメータ選定部
２００ 作業機械
２０１ エンジン
２０４ 通信装置
２１０ センサ
２２０ 制御装置
２２１ 走行記録取得部
２２２ 走行記録送信部
２２３ エンジン制御部
４００ ユーザ端末
４０１ 表示部
ＤＡＴ 走行日時
ＦＣＨ 単位時間あたりの燃料消費量
ＰＬＤ 積載物の重量
ＰＳ パラメータ設定
ＲＤ 走行履歴データ
Ｖ 走行速度
θ 斜度

Claims (4)

1. 作業機械の走行日時、走行経路の斜度、走行速度、積載物の重量、エンジンの制御用のパラメータ設定、および、単位時間あたりの燃料消費量を含む走行履歴データに基づいて、前記エンジンの推奨パラメータ設定を選定するパラメータ選定装置であって、
   前記作業機械が、前記積載物を積載し、前記積載物の積載後に積荷走行し、前記積荷走行の後に前記積載物を投下し、前記積載物の投下後に空車走行し、再び前記積載物を積載するまでを１サイクルとし、前記走行履歴データに基づいて前記１サイクルあたりの平均積荷走行距離を算出し、
   前記走行履歴データに基づいて、前記積載物の重量が前記作業機械の規定積載量と同等である場合に、前記斜度毎の累計走行距離を算出し、前記積荷走行における前記作業機械の総走行距離に対する前記斜度ごとの累計走行距離の割合である斜度毎走行割合を算出し、
   前記平均積荷走行距離に前記斜度毎走行割合を乗じて前記１サイクルあたりの斜度毎仮想走行距離を算出し、
   前記走行履歴データに基づいて、前記作業機械の前記積荷走行における前記斜度ごとに、前記燃料消費量の平均値である斜度毎平均燃料消費量と、前記走行速度の平均値である斜度毎平均速度とを算出し、
   前記斜度毎平均燃料消費量を前記斜度毎平均速度で除した斜度毎平均燃費に前記斜度毎仮想走行距離を乗じて前記１サイクルあたりの斜度毎予測燃料消費量を算出し、
   前記斜度毎仮想走行距離を前記斜度毎平均速度で除して前記１サイクルあたりの斜度毎走行時間を算出し、
   前記走行履歴データに基づいて、前記パラメータ設定ごとに、前記斜度毎予測燃料消費量の合計である前記１サイクルあたりの予測燃料消費量を前記作業機械の規定積載重量で除して前記１サイクルにおける単位積載重量あたりの予測燃料消費量を算出し、
   前記走行履歴データに基づいて、前記パラメータ設定ごとに、前記規定積載重量を前記斜度毎走行時間の合計である前記１サイクルあたりの仮想走行時間で除して前記１サイクルあたりの予測生産量を算出し、
   前記パラメータ設定ごとの前記１サイクルにおける前記単位積載重量あたりの前記予測燃料消費量と前記予測生産量とに基づいて、前記推奨パラメータ設定を選定する、
   パラメータ選定部を備えることを特徴とするパラメータ選定装置。
2. 請求項１に記載のパラメータ選定装置と、前記作業機械に搭載された制御装置と、を備えたパラメータ推奨システムであって、
   前記制御装置は、
   前記パラメータ設定に基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御部と、
   前記作業機械に搭載されたセンサの検出結果に基づいて、前記走行履歴データを取得する走行記録取得部と、
   前記走行記録取得部から入力された前記走行履歴データを前記作業機械に搭載された通信装置を介して前記パラメータ選定装置に送信する走行記録送信部と、
   を有することを特徴とするパラメータ推奨システム。
3. 前記パラメータ選定装置に情報通信可能に接続されたユーザ端末をさらに備え、
   前記パラメータ選定装置は、前記推奨パラメータ設定を前記ユーザ端末へ送信し、
   前記ユーザ端末は、前記パラメータ選定装置から受信した前記推奨パラメータ設定を表示する表示部を有することを特徴とする請求項２に記載のパラメータ推奨システム。
4. 前記パラメータ選定装置は、前記作業機械へ前記推奨パラメータ設定を送信し、
   前記エンジン制御部は、前記通信装置を介して前記パラメータ選定装置から受信した前記推奨パラメータ設定に基づいて、前記エンジンを制御することを特徴とする請求項２に記載のパラメータ推奨システム。