鉱山用電力管理システム
【課題】鉱山における電力消費を抑制すること。
【解決手段】鉱山用電力管理システム１００は、上り坂ＲＵに設けられるとともに、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕとの間で電力をやり取りする第１架線１と、下り坂ＲＤに設けられるとともに、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの間で電力をやり取りする第２架線２と、少なくとも第１架線１及び第２架線２との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置３と、を含む。鉱山用電力管理システム１００の管理装置１０は、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力が、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力以下になるように、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する。
【解決手段】鉱山用電力管理システム１００は、上り坂ＲＵに設けられるとともに、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕとの間で電力をやり取りする第１架線１と、下り坂ＲＤに設けられるとともに、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの間で電力をやり取りする第２架線２と、少なくとも第１架線１及び第２架線２との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置３と、を含む。鉱山用電力管理システム１００の管理装置１０は、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力が、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力以下になるように、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山において搬送、掘削を行う機械が消費する電力を管理する鉱山用電力管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山では、油圧ショベル等の作業機械が掘削を行い、掘削した鉱石を運搬車両であるダンプトラックに積載し、ダンプトラックは生産物である鉱石を処理設備のホッパまで運び投入している。例えば、特許文献１には、鉱山の生産量を上げることを目的とした鉱山運搬システム及び方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０２３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、鉱山で用いられるダンプトラック及びパワーショベル等の機器類は、電力の供給を受けて動作するものがある。鉱山では、多数かつ大型の機器類が使用されるので、このような電力を用いた機器類が消費する電力は多大なものとなる。鉱山における消費電力を抑制することは、環境負荷の観点からも好ましいものであるが、特許文献１には、鉱山における電力管理については言及がなく、改善の余地がある。本発明は、鉱山における消費電力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上り坂に設けられるとともに、前記上り坂を走行する上り車両との間で電力をやり取りする第１架線と、下り坂に設けられるとともに、前記下り坂を走行する下り車両との間で電力をやり取りする第２架線と、少なくとも前記第１架線及び前記第２架線との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置と、を含むことを特徴とする鉱山用電力管理システムである。
【０００６】
本発明において、前記電力供給・蓄電装置と電力のやり取りをする機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力が、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力以下になるように、少なくとも前記機械と前記上り車両と前記下り車両との間における電力配分を制御する電力制御部を有することが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記電力制御部は、前記上り車両の数と、前記下り車両の数との配分を調整することにより、前記電力配分を制御することが好ましい。
【０００８】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、少なくとも一部の前記上り車両と、少なくとも一部の前記下り車両と、少なくとも一部の前記機械と、の少なくとも一つの消費電力を低減させることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械と、前記上り車両と、前記下り車両とのうち、優先度の低い順に前記消費電力を低減させることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記電力供給・蓄電装置から不足する電力を供給させることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記下り車両が発電機を有している場合、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記下り車両の発電機から不足する電力を供給させることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和と、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和とは、両者の平均値に対して±１０％以内であることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和は、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、鉱山における消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの構成図である。
【図２】図２は、車両の構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、機械の構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの機能を説明するための機能ブロック図である。
【図５】図５は、電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、優先度を考慮した電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１７】
＜鉱山用電力管理システム＞
図１は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの構成図である。鉱山用電力管理システム１００は、第１架線１と、第２架線２と、電力供給・蓄電装置３と、を含む。第１架線１は、上り坂ＲＵに設けられるとともに、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕとの間で電力をやり取りする。第２架線２は、下り坂ＲＤに設けられるとともに、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの間で電力をやり取りする。電力供給・蓄電装置３は、少なくとも第１架線１及び第２架線２との間で電力のやり取りをする。以下において、上り車両６Ｕは上り坂ＲＵを走行している車両であり、下り車両６Ｄは下り坂ＲＤを走行している車両である。上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとを区別しない場合には、単に車両６という。
【００１８】
車両６は、例えば、運搬車両の１つであるダンプトラックであり、採掘された鉱石又は鉱石の採掘時に発生した土砂若しくは岩石等を荷物Ｌとしてベッセル６Ｖに積み込んで搬送する。ベッセル６Ｖは、荷物Ｌが積み込まれる容器（荷台）である。なお、車両６はダンプトラックに限定されるものではなく、外部からの電力と、自身が有する内燃機関等によって得られる電力との両方で走行する車両である。車両６は、鉱山で使用される機械（鉱山機械）であるので、主として未舗装路を走行する。車両６の構造は後述するが、車両６は、内燃機関により発電機を駆動して得られた電力により電動機を駆動して走行できるとともに、電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けて、同様に電動機を駆動して走行することもできる。電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けるため、車両６は、集電装置６Ｐを有している。
【００１９】
鉱山では、車両６の他にも機械７ａ、７ｂ等が稼働している。本実施形態において、機械（鉱山機械）７ａ、７ｂは、鉱石等をダンプトラックに積み込む積込機械である電気駆動式ショベルである。機械７は、外部からの電力により動作する機械である。本実施形態においては、機械７ａ、７ｂも電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けて、電力により動作する。機械７ａ、７ｂは、電源中継車両８ａ、８ｂが有する電源ケーブル２０ａ、２０ｂを介して電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。なお、本実施形態において、電源中継車両８ａ、８ｂは用いなくてもよい。以下において、機械７ａ、７ｂ、電源中継車両８ａ、８ｂ又は電源ケーブル２０ａ、２０ｂを区別する必要がない場合には、単に機械７、電源中継車両８又は電源ケーブル２０という。
【００２０】
電力供給・蓄電装置３は、電力供給装置３Ｄと、蓄電装置３Ｂとを有する。電力供給装置３Ｄは、発電所４から送られてきた交流電力を変圧したり、整流したりして、複数の遮断機５Ｕ、５Ｄ、５Ｓａ、５Ｓｂに分配する。車両６及び機械７等が直流電力を利用する場合、電力供給装置３Ｄは変圧器及び整流器を有している。車両６及び機械７等が交流電力を利用する場合、電力供給装置３Ｄは変圧器を有していれば、整流器を有さなくてもよい。
【００２１】
鉱山用電力管理システム１００においては、車両６及び機械７が消費する電力よりも、車両６又は機械７の回生によって生み出された電力と、発電所４から送電された電力との和が大きくなることがある。このような場合、余剰の電力が発生するが、蓄電装置３Ｂは、この余剰の電力を蓄える。また、車両６及び機械７が消費する電力が、車両６又は機械７の回生によって生み出された電力と、発電所４から送電された電力との和よりも大きくなることもある。このような場合、電力不足が発生するが、蓄電装置３Ｂは、放電することにより不足する電力を補う。このようにして、鉱山用電力管理システム１００は、変動する電力需要に対して柔軟に対応することができる。また、発電所４は、急激な負荷変動に追従することが困難であるが、鉱山用電力管理システム１００は、蓄電装置３Ｂを有することにより、鉱山の電力需要が急激に変化した場合でも対応することができる。蓄電装置３Ｂは、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。なお、蓄電装置３Ｂの他に、車両６、機械７も電力を蓄える装置（例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等）を有していてもよい。そして、前記電力を蓄える装置は、第１架線１又は第２架線２から、余剰の電力の供給を受けて、電力を蓄えるようにしてもよい。このようにすれば、蓄電装置３Ｂのサイズ（寸法あるいは容量）を小さくできるので、鉱山用電力管理システム１００の製造コストを抑制したり、蓄電装置３Ｂの設置スペースの自由度が向上したりするという利点がある。
【００２２】
本実施形態において、鉱山用電力管理システム１００、より具体的には、電力供給・蓄電装置３は、発電所４を有している。すなわち、鉱山に発電所４が建設されている。しかし、電力供給・蓄電装置３は、鉱山とは離れた場所の発電所４から送電線を介して電力の供給を受けてもよい。すなわち、鉱山用電力管理システム１００は、発電所４を有していなくてもよい。
【００２３】
遮断機５Ｕ、５Ｄ、５Ｓａ、５Ｓｂは、電力回路及び電力機器の正常動作時における負荷電流を開閉するとともに、保護継電器と連携して短絡電流等の事故電流を遮断する開閉器である。遮断機５Ｕは、第１架線１と送電線２１を介して接続されており、遮断機５Ｄは、第２架線２と送電線２２を介して接続されている。遮断機５Ｓａは、電源中継車両８ａの電源ケーブル２０ａと接続され、遮断機５Ｓｂは、電源中継車両８ｂの電源ケーブル２０ｂと接続されている。このような構造により、第１架線１、第２架線２及び電源中継車両８ａ、８ｂは、電力供給・蓄電装置３との間で電力のやり取りをすることができる。また、第１架線１と第２架線２と機械７ａ、７ｂとは、電力供給・蓄電装置３を介して接続される。
【００２４】
鉱山用電力管理システム１００は、管理装置１０を有している。管理装置１０は、鉱山の電力管理の他、作業スケジュールの管理、車両６及び機械７の稼働状況等の管理及び生産管理等を行う。管理装置１０は、例えば、コンピュータであり、各種の管理プログラムを実行して前述した管理を行うとともに、通信装置と連携して、車両６、機械７及び電力供給・蓄電装置３等から情報を収集したり、これらを制御したりする。鉱山用電力管理システム１００が発電所４を有する場合、管理装置１０は、発電所４の稼働状況を管理したり、発電所４を制御したりする。なお、管理装置１０は、発電所４の稼働状況を管理したり、発電所４を制御したりしないこともある（例えば、鉱山の運営組織と発電所４の運営組織とが異なるような場合）。すなわち、本実施形態において、管理装置１０は、発電所４の稼働状況の管理及び発電所４の制御をしなくてもよい。
【００２５】
車両６及び機械７は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全方位測位システム）衛星９ａ、９ｂからの電波を受信し、自己位置を把握する機能を有している。車両６及び機械７が把握した自己位置は、管理装置１０に送られて、これらを制御したり管理したりするために用いられる。なお、本実施形態において、車両６及び機械７は無人の装置であり、管理装置１０によって動作が制御されるものである。しかし、鉱山用電力管理システム１００は、車両６及び機械７が無人で動作するものだけでなく、作業者の操作により動作する車両６及び機械７に対しても適用することができる。また、本実施形態において、鉱山用電力管理システム１００は、無人で動作する車両６及び機械７と、作業者の操作により動作する車両６及び機械７とを組み合わせた場合にも適用できる。次に、車両６及び機械７について説明する。
【００２６】
＜車両＞
図２は、車両の構成例を示す模式図である。上述したように、車両６はダンプトラックである。車両６は、車両制御装置６０と、複数（本実施形態では４個）の車輪６１と、それぞれの車輪６１を駆動する電動機６２と、内燃機関６３と、発電機６４と、電動機制御装置６５と、無線通信用アンテナ６６と、ＧＰＳ用アンテナ６７と、集電装置６Ｐと、図１に示すベッセル６Ｖとを含む。
【００２７】
車両６の駆動形式は、車輪６１の内周側に電動機６２が配置される、いわゆるインホイールモータ形式であるが、これに限定されるものではない。また、車両６は、すべての車輪６１に電動機６２を備えているが、例えば、後輪２輪又は前輪２輪のみに電動機６２を備えていてもよい。車両６は、４個の車輪６１のうち、少なくとも２輪が操舵輪となるが、すべての車輪６１が操舵輪となってもよい。それぞれの電動機６２は、内燃機関６３によって駆動される発電機６４が生み出した電力によって駆動される。
【００２８】
発電機６４が生み出した電力（交流電力）は、インバータを有する電動機制御装置６５に入力されてから、複数の電動機６２に供給されてこれらを駆動する。車両制御装置６０は、電動機制御装置６５を制御して、それぞれの電動機６２の駆動又は回生を制御する。電動機制御装置６５は、集電装置６Ｐとも接続されている。電動機制御装置６５は、集電装置６Ｐを介して第１架線１又は第２架線２から電力の供給を受けて、電動機６２を駆動することもできる。また、車両６が制動する場合に電動機６２を発電機として用いることにより、電動機６２は車両６を制動しつつ、電力を発生させる（回生）ことができる。このときに発生した電力は、電動機制御装置６５及び集電装置６Ｐを介して第２架線２又は第１架線１に戻される。第２架線２に戻された電力は、例えば、電力供給・蓄電装置３を介して第１架線１又は第２架線２に供給される。上述したように、第１架線１は上り坂ＲＵに設けられており、第２架線２は下り坂ＲＤに設けられているので、車両６は、第１架線１及び第２架線２と同時に電力のやり取りをする訳ではない。
【００２９】
第１架線１は、上り坂ＲＵに設けられて、主として上り車両６Ｕに電力を供給するが、上り車両６Ｕが回生によって発生した電力の供給を受けることもある。また、第２架線２は、下り坂ＲＤに設けられて、主として下り車両６Ｄが回生によって発生した電力の供給を受けるが、下り車両６Ｄに電力を供給することもある。このように、第１架線１及び第２架線２は、いずれも車両６へ電力供給することが可能であるとともに、車両６から電力の供給を受けることも可能である。
【００３０】
車両制御装置６０は、第１架線１からの電力によって電動機６２を駆動したり、内燃機関６３が発電機６４を駆動することによって得られた電力によって電動機６２を駆動したりする。また、車両制御装置６０は、無線通信用アンテナ６６を介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをする。
【００３１】
電動機６２を制御するにあたって、例えば、車両制御装置６０は、ＧＰＳ用アンテナ６７から得られたＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波によって自己位置を求め、上り坂ＲＤの第１架線１の位置に車両６が到達したら、集電装置６Ｐを上昇させる。そして、車両制御装置６０は、集電装置６Ｐを第１架線１に接触させて電力の供給を受けることにより電動機６２を駆動し、内燃機関６３を停止させる。
【００３２】
＜機械＞
図３は、機械の構成例を示す模式図である。上述したように、機械７は電気駆動式パワーショベルである。機械７は、機械制御装置７０と、電動機制御装置７１と、一対の履帯７２と、２つの走行用電動機７３と、旋回用電動機７４と、油圧生成用電動機７５と、油圧ポンプ７６と、無線通信用アンテナ６６と、ＧＰＳ用アンテナ６７とを含む。
【００３３】
機械７は、２つの走行用電動機７３によってそれぞれの履帯７２を駆動することにより走行する。また、旋回用電動機７４は、機械７の上部旋回体を旋回させる。油圧生成用電動機７５は、油圧ポンプ７６を駆動して、機械７が有する作業機（ブーム、アーム及びバケットを含む装置）の駆動に必要な油圧を生成する。電動機制御装置７１は、電源中継車両８を介して図１に示す電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。そして、電動機制御装置７１は、機械制御装置７０からの指令により、走行用電動機７３と、旋回用電動機７４と、油圧生成用電動機７５とに電力を供給してこれらを駆動する。
【００３４】
機械制御装置７０は、電動機制御装置７１を制御して、走行用電動機７３、旋回用電動機７４及び油圧生成用電動機７５の駆動又は回生を制御する。機械７の制動及び機械７が有する上部旋回体の停止によって、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４は電力を発生する（回生）。機械制御装置７０は、電動機制御装置６５を制御して、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４が発生した電力を、電源中継車両８を介して電力供給・蓄電装置３へ戻す。また、機械制御装置７０は、無線通信用アンテナ７７を介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをしたり、ＧＰＳ用アンテナ６７から得られたＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波によって自己位置を求めて管理装置１０へ送信したりする。
【００３５】
本実施形態において、電動機で駆動される機械７の要素は、上述したものに限定されるものではない。例えば、機械７は、履帯７２の駆動のみに電動機を用いてもよいし、作業機の駆動のみに電動機を用いてもよいし、上部旋回体の旋回のみに電動機を用いてもよい。また、機械７は、履帯７２と、作業機と、上部旋回体との少なくとも１つの駆動に電動機を用いてもよい。例えば、作業機の駆動に電動機を用いた場合、ブームが下がるときに電動機を駆動して、電力を発生させることができる。
【００３６】
＜車両及び機械の動作＞
一般に、鉱山において、採掘現場は、鉱石を採掘するために掘削してできた穴の底にあることが多い。このため、車両６は、前記穴の底で、鉱石又は土砂等の荷物Ｌがベッセル６Ｖに積み込まれることが多い。そして、ベッセル６Ｖに荷物Ｌを積み込んだ車両６は、穴の出口に向かって上り坂ＲＵを走行する。すなわち、通常、上り車両６Ｕは、ベッセル６Ｖに荷物を積み込んだ状態である。上り車両６Ｕは、上り坂ＲＵの上方にあるホッパＰまで走行すると、ベッセル６Ｖの一方を上昇させて、ベッセル６Ｖに積み込まれた荷物ＬをホッパＰ内へ投入する。
【００３７】
荷物Ｌを搬送している車両６は、坂ＲＵを走行するときに最も負荷が大きくなる。すなわち、荷物Ｌが積み込まれた上り車両６Ｕは、走行する際に使用するエネルギーが最も大きくなる。このため、上り車両６Ｕは、上り坂ＲＵを走行するときには、集電装置６Ｐを上昇させて上り坂ＲＵに設けられた第１架線１に接触させ、第１架線１を介して電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。このようにすることで、上り車両６Ｕは、電力供給・蓄電装置３から十分な量の電力の供給を受けることができるので、上り車両６Ｕは、荷物Ｌが積み込まれた状態でも確実に上り坂ＲＵを登坂することができる。なお、上り車両６Ｕが上り坂ＲＤを走行しているときには、内燃機関６３及び発電機６４による発電を併用してもよいし、内燃機関６３を停止してもよい。
【００３８】
なお、本実施形態において、上り車両６Ｕは、集電装置６Ｐを前方、すなわち、進行方向側にして上り坂ＲＵを走行する。ベッセル６Ｖから荷物Ｌが落下した場合、後方、すなわち進行方向反対側に荷物Ｌは落下する。集電装置６Ｐを使用するときに、上述のようにすることで、ベッセル６Ｖから落下した荷物Ｌが集電装置６Ｐに衝突する事態を回避できる。その結果、集電装置６Ｐに発生する不具合を抑制することができる。
【００３９】
ホッパＰに荷物Ｌを投入した車両６は、ベッセル６Ｖが空荷となるので、下り坂ＲＤを走行して、鉱石の採掘現場に向かう。下り坂ＲＤを走行する車両６、すなわち下り車両６Ｄは、集電装置６Ｐを第２架線２に接触させた状態で走行する。下り車両６Ｄが下り坂ＲＵを走行するときには、下り車両６Ｄの位置エネルギーが運動エネルギーに変換される。鉱山用電力管理システム１００において、下り車両６Ｄは、電動機６２を発電機として用い、位置エネルギーが変換された運動エネルギーを用いて電力を発生させる（回生）。このようにすることで、下り車両６Ｄの電動機６２は、電力を発生するとともに、下り車両６Ｕを制動する。電動機６２が発生した電力は、第２架線２に戻り、電力供給・蓄電装置３を介して第１架線１から上り車両６Ｕに供給されたり、電力供給・蓄電装置３に蓄えられたりする。このように、鉱山用電力管理システム１００は、第２架線２を下り坂ＲＤに設けて、下り車両６Ｄが走行するときの運動エネルギーを利用して電動機６２に回生させることにより、鉱山で作業する車両６及び機械７全体でみた場合、これらが消費する電力を大幅に低減することができる。その結果、鉱山用電力管理システム１００は、鉱山における消費電力を抑制することができる。
【００４０】
また、機械７も、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４が電力を発生させる。この電力は、電源中継車両８を介して電力供給・蓄電装置３へ戻されて、蓄電装置３Ｂに蓄えられたり、第１架線１に供給されたりする。このため、鉱山用電力管理システム１００は、機械７によって生み出された電力も有効に利用できるので、鉱山で作業する車両６及び機械７全体の電力消費を大幅に低減することができる。
【００４１】
鉱山用電力管理システム１００において、上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓと、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓとは、両者の平均値Ｈａｖ＝（（Ｈ１ｓ＋Ｈ２ｓ）／２）に対して±１０％以内が好ましく、±５％以内がより好ましく、さらには等しいことが好ましい。上り坂ＲＵの高さの総和とは、第１架線１が設けられる上り坂の数ｎ（自然数）と高さＨ１との積（ｎ×Ｈ１）である。下り坂ＲＤの高さの総和とは、第２架線１が設けられる下り坂の数ｍ（自然数）と高さＨ１との積（ｍ×Ｈ２）である。すなわち、Ｈ１ｓ／Ｈａｖ及びＨ２ｓ／Ｈａｖは０．９以上１．１以下が好ましく、０．９５以上１．０５以下がより好ましく、さらには１であることが好ましい。Ｈ１ｓ／Ｈａｖ及びＨ２ｓ／Ｈａｖを上記のような範囲とすることにより、下り車両６Ｄからの電力を、バランスよく第１架線１に配分することができる。このため、後述する電力配分のための車両６の配分が容易になる。
【００４２】
なお、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓは、上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓより大きくてもよい。下り車両６Ｄは、荷物Ｌを積み込んでいないので、同じ高さの上り車両６Ｕと比較して位置エネルギーが小さい。このため、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓを上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓよりも大きくすることにより、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄの数を、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕの数よりも多くすることができる。その結果、鉱山用電力管理システム１００は、下り車両６Ｕが発生する電力をより大きくすることができるので、上り車両６Ｕが必要とする電力を供給しやすくなる。
【００４３】
特に、鉱山においては、稼働している車両６の総数は大きく変化せず、また、予め立案された生産計画に従って車両６及び機械７が稼働する。このため、鉱山においては、電力の需要を予測しやすい。また、鉱山用電力管理システム１００は、管理装置１０が車両６の稼働状況及び配車を管理していることから、荷物Ｌを積み込んで上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕと、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの割合を調整することによって、車両６の電力消費と電力供給とのバランスを調整しやすくなる。次に、鉱山用電力管理システム１００の機能及び本実施形態に係る電力配分の制御の一例を説明する。
【００４４】
＜鉱山用電力管理システムの機能＞
図４は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの機能を説明するための機能ブロック図である。鉱山用電力管理システム１００の処理は、管理装置１０と、図１、図２に示す車両６が有する車両制御装置６０と、図１、図３に示す機械７が有する機械制御装置７０とが実現する。管理装置１０は、電力制御部１０Ａと、電力収支計算部１０Ｂと、作業管理部１０Ｃと、通信制御部１０Ｄとを含む。これらの機能は、コンピュータである管理装置１０が電力制御部１０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、電力制御部１０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００４５】
電力制御部１０Ａは、電力供給・蓄電装置３と電力のやり取りをする機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力が、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力以下になるように、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する。電力収支計算部１０Ｂは、鉱山用電力管理システム１００における電力収支を計算する。例えば、電力収支計算部１０Ｂは、電力供給・蓄電装置３と電力のやり取りをする機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力と、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力との電力収支（鉱山機械電力収支）を計算する。
【００４６】
また、電力収支計算部１０Ｂは、電力供給・蓄電装置３から供給される電力と、機械７及び下り車両６Ｄ等が発生する電力とを供給電力とし、電力を発生していない機械７及び上り車両６Ｕ等が消費する電力を消費電力として、両者の収支を電力収支として計算する。供給電力の方が消費電力よりも大きい場合、余剰の電力が発生するので、電力制御部１０Ａは、これを蓄電装置３に蓄えたり、発電所４からの電力供給を低減したり、第１架線１からの電力供給を増加させたりする。第１架線１からの電力供給を増加させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、内燃機関６３による発電も用いている上り車両６Ｕがある場合には、内燃機関６３を停止させ、走行に必要な全エネルギーを第１架線１から供給される電力とする。
【００４７】
車両６が作業者によって操作される場合、すなわち、車両６が有人車両である場合、内燃機関６３を停止させるにあたって、電力制御部１０Ａは、例えば、車両６内の操作パネルに設けられた表示装置に、内燃機関６３を停止させる旨を表示して、車両６の作業者に内燃機関６３を停止させてもよい。また、有人車両の内燃機関６３を停止させるにあたって、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を自動的に停止させるとともに、内燃機関６３を停止させたことを前記表示装置に表示させるようにしてもよい。
【００４８】
消費電力の方が供給電力よりも大きい場合、電力を必要とするので、電力制御部１０Ａは、不足分を蓄電装置３から供給させたり、発電所４からの電力供給を増加したり、第２架線２からの電力供給を増加させたりする。第２架線２からの電力供給を増加させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、下り坂ＲＤにより多くの車両６を走行させるように車両６を配車する。また、下り坂ＲＤを走行している下り車両６Ｄは、通常内燃機関６３を停止しているが、例えば、電力制御部１０Ａは、そのような下り車両６Ｄの内燃機関６３を運転させて発電機６４を駆動することで電力を発生させ、電動機６２の回生によって得られた電力とともに第２架線２へ供給させてもよい。
【００４９】
有人車両において、内燃機関６３の運転を再開させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、車両６内の操作パネルに設けられた表示装置に、内燃機関６３を運転して発電し、得られた電力を第２架線２へ供給する旨を表示して、車両６の作業者に内燃機関６３による発電を行わせてもよい。また、有人車両の内燃機関６３による発電を行わせるにあたって、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を自動的に運転して発電を開始するとともに、内燃機関６３の運転を開始して第２架線２への電力供給を開始したことを前記表示装置に表示させるようにしてもよい。
【００５０】
鉱山で必要な電力が不足する場合、電力制御部１０Ａは、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕの数を低減するように車両６を配車したり、走行中の上り車両６Ｕの速度を低下させたりして、電量消費を抑制する。この場合、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を停止した状態で上り坂ＲＵを走行中の上り車両６Ｕに対して、内燃機関６３を運転することにより発電機６４を駆動して、発電機６４からの電力も用いて走行するようにさせてもよい。
【００５１】
作業管理部１０Ｃは、鉱山の生産計画を管理したり、車両６及び機械７の稼働状況及び保守・点検の時期を管理したり、車両６の給油時期を管理したり、作業者の作業状況を管理したりする。通信制御部１０Ｄは、通信装置１１を介して車両６の車両制御装置６０及び機械７の機械制御装置７０と通信して、相互に情報のやり取りをする。通信制御部１０Ｄが車両制御装置６０へ送る情報としては、例えば、車両６の集電装置６Ｐの昇降指令、内燃機関６３の運転又は停止指令等があり、機械７の機械制御装置７０へ送る情報としては、例えば、運転開始又は運転停止指令等がある。車両６の車両制御装置６０又は機械７の機械制御装置７０が通信制御部１０Ｄへ送る情報としては、例えば、車両６の位置情報又は機械７の位置情報、電力消費情報、回生によって得られた電力の情報等がある。
【００５２】
車両制御装置６０は、例えば、コンピュータであり、車両駆動制御部６０Ａと、車両電力制御部６０Ｂと、車両状態管理部６０Ｃと、車両位置情報生成部６０Ｄと、車両側通信制御部６０Ｅとを含む。これらの機能は、車両制御装置６０が車両駆動制御部６０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、車両駆動制御部６０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００５３】
車両駆動制御部６０Ａは、車両６の電動機６２、内燃機関６３等の出力を制御する。車両電力制御部６０Ｂは、車両６が消費する電力と、車両６が発生する電力、すなわち、電動機６２の回生によって得られる電力とを計算したり、管理装置１０の電力制御部１０Ａからの指令により、内燃機関６３を運転又は停止させたり、集電装置６Ｐを昇降させたりする。車両状態管理部６０Ｃは、車両６に設けられた各種センサ類から車両６の状態を取得し、管理装置１０へ送信する。車両位置情報生成部６０Ｄは、ＧＰＳ用アンテナ６７が受信したＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波により、自己位置を把握して管理装置１０へ送信する。なお、車両６の走行経路に信号発信器等を設置し、車両位置情報生成部６０Ｄは、前記信号発信器が発する信号を取得して位置情報を生成してもよい（以下同様）。車両側通信制御部６０Ｅは、無線通信用アンテナ６６、管理装置１０の通信装置１１が有する無線通信用アンテナ１２及び通信装置１１を介して、管理装置１０の通信制御部１１Ｄと通信する。
【００５４】
機械制御装置７０は、例えば、コンピュータであり、機械駆動制御部７０Ａと、機械電力制御部７０Ｂと、機械状態管理部７０Ｃと、機械位置情報生成部７０Ｄと、機械側通信制御部７０Ｅとを含む。これらの機能は、機械制御装置７０が機械駆動制御部７０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、機械駆動制御部７０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００５５】
機械駆動制御部７０Ａは、機械７の走行用電動機７３、旋回用電動機７４及び油圧生成用電動機７５等の出力を制御する。機械電力制御部７０Ｂは、機械７が消費する電力と、機械７が発生する電力、すなわち、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４の回生によって得られる電力を計算したり、管理装置１０の電力制御部１０Ａからの指令により、機械７の運転又は停止させたりする。機械状態管理部７０Ｃは、機械７に設けられた各種センサ類から機械７の状態を取得し、管理装置１０へ送信する。機械位置情報生成部７０Ｄは、ＧＰＳ用アンテナ７８が受信したＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波により、自己位置を把握して管理装置１０へ送信する。機械側通信制御部７０Ｅは、無線通信用アンテナ７７、管理装置１０の通信装置１１が有する無線通信用アンテナ１２及び通信装置１１を介して、管理装置１０の通信制御部１１Ｄと通信する。
【００５６】
本実施形態において、管理装置１０と車両制御装置６０及び機械制御装置７０とは、直接無線通信することによって情報をやり取りする。しかし、管理装置１０と車両制御装置６０及び機械制御装置７０との通信はこのようなものに限定されるものではない。次に、鉱山用電力管理システム１００が実行する電力配分の制御の一例を説明する。
【００５７】
＜電力配分の制御＞
図５は、電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、管理装置１０の電力収支計算部１０Ｂは、上述した鉱山機械電力収支を計算する。すなわち、ステップＳ１０１においては、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力（総消費電力）Ｐｃと、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力（総発生電力）Ｐｓとの電力収支が計算される。
【００５８】
次に、管理装置１０は、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１において電力収支を計算した結果、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃ以上である場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、管理装置１０は、処理をステップＳ１０３に進める。ステップＳ１０３において、管理装置１０が有する電力制御部１０Ａは、車両６の使用状態、配車の状態及び機械７の使用状態については、現状を維持する。機械７、上り車両６Ｕが消費する電力は、機械７及び下り車両６Ｄが発生する電力の範囲内にあるからである。総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃよりも大きい場合、鉱山においては余剰の電力が発生しているので、電力制御部１０Ａは、余剰の電力を蓄電装置３Ｂに蓄えたり、発電所４の出力を低下させたりしてもよい。
【００５９】
ステップＳ１０２において、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃよりも小さい場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、機械７、上り車両６Ｕが消費する電力は、機械７及び下り車両６Ｄが発生する電力の範囲を超えている。このため、管理装置１０は、処理をステップＳ１０４に進め、電力制御部１０Ａは、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃ以上になるように、電力配分を調整する。この場合、例えば、電力制御部１０Ａは、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御することにより、Ｐｃ≦Ｐｓとする。鉱山において、機械７と上り車両６Ｕとが電力消費の大半を占める。また、発電所４以外に鉱山で得られる電力は、下り車両６Ｄ及び機械７の発生する電力が大きな割合を占める。また、発電所４は、急激な負荷変動に追従することが困難である。このため、電力制御部１０Ａは、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を調整することにより、迅速かつ比較的容易にＰｃ≦Ｐｓとすることができる。
【００６０】
機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する手法としては、例えば、上り車両６Ｕの数と、下り車両６Ｄの数との配分を調整する手法がある。より具体的には、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｄの数を上り車両６Ｕの数よりも多くすることにより、下り車両６Ｄが発生する電力を増加させて（すなわち、総発生電力Ｐｓを増加させて）、Ｐｃ≦Ｐｓとする。このようにすれば、比較的簡単に、Ｐｃ≦Ｐｓとすることができる。下り車両６Ｄの数を上り車両６Ｕの数よりも多くする場合、有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルに下り坂ＲＤに向かう指示を表示させる。
【００６１】
また、電力制御部１０Ａは、少なくとも一部の上り車両６Ｕと、少なくとも一部の下り車両６Ｄと、少なくとも一部の機械７と、の少なくとも一つの消費電力を低減させることにより、Ｐｃ≦Ｐｓとすることもできる。これらの消費電力を低減させる手法は、例えば、上り車両６Ｕの速度を低下させたり、優先順位の低い作業を行っている機械７を停止させたりする手法がある。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルにこれらの指令を表示させる。
【００６２】
また、下り車両６Ｄは、電動機６２が電力を発生させているが、補機類を駆動したりエアーコンディショナーを駆動したりするため、電動機６２が発生した電力のすべてが第２架線２へ供給されるわけではない。このため、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｄについて、不要な補機類の運転を停止したり、設定温度の変更によりエアーコンディショナーの消費電力を低減したり、音響機器を停止させたりすることによって、電動機６２が発生した電力のうち、第２架線２へ供給できる分を増加させることもできる。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルにこれらの指令を表示させる。このようにして、電力制御部１０Ａは、Ｐｃ≦Ｐｓとする。
【００６３】
Ｐｃ＞Ｐｓである場合、電力供給・蓄電装置３の蓄電装置３Ｂから不足する電力を供給させてもよい。また、下り車両６Ｄが発電機６４を有している場合、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｕの内燃機関６３を始動させて発電機６４を駆動することにより、発電機６４から不足する電力を供給させてもよい。発電所４は、急な出力増加の要求に対応することは困難であるが、鉱山用電力管理システム１００は、自己のシステム内の電力供給・蓄電装置３又は発電機６４を有する車両６Ｄを用いて不足する電力を補うことができる。このため、鉱山用電力管理システム１００は、発電所４では対応できない急激な消費電力の増加にも容易に対応することができる。
【００６４】
ステップＳ１０４において、Ｐｃ≦Ｐｓとするように電力配分を制御する場合、電力制御部１０Ａは、機械７と、上り車両６Ｕと、下り車両６Ｄとのうち、優先度の低い順に消費電力を低減させてもよい。このようにすれば、優先度の高い作業を行っているもの、例えば、荷物を積み込んで上り坂ＲＵを走行している上り車両６Ｕ又は採掘中の機械７等の作業を中断したり、これらの作業速度が低下したりすることを回避できるので好ましい。次に、優先度の低い順に消費電力を低減させる電力配分の制御の一例を説明する。
【００６５】
図６は、優先度を考慮した電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。次の説明は、上り坂ＲＵ及び下り坂ＲＤ以外の平地にも、架線が設けられている場所がある場合の例である。この制御においては、稼働している車両６の中で優先度を考慮して、電力配分を制御する。このため、稼働しているすべての車両６について、優先度を決定する。
【００６６】
まず、ステップＳ２０１において、管理装置１０の電力制御部１０Ａは、稼働している車両６のうち、ある車両６に着目した上で、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいるか否かを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、着目した車両６に荷物Ｌの積載を完了したという情報を機械７から得た場合、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいるとして（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ処理を進める。電力制御部１０Ａは、着目した車両６に荷物Ｌの積載を完了したという情報を得ていない場合、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいないとする（ステップＳ２０１、Ｎｏ）。
【００６７】
ステップＳ２０２において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行しているか否かを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の位置情報を取得し、上り坂ＲＵに相当する位置で、上り坂ＲＵを上る方向に着目した車両６が移動していることを検出した場合、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行しているとして（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０３に進める。電力制御部１０Ａは、例えば、着目した車両６が上り坂ＲＵに相当する位置にいない場合には、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行していないとする（ステップＳ２０２、Ｎｏ）。
【００６８】
ステップＳ２０３において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の前方に渋滞がないかを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、管理装置１０の作業管理部１０Ｃから、着目した車両６の情報と、着目した車両６が走行している上り坂ＲＵを走行している他の車両６の情報（速度情報及び位置情報）とから、着目した車両６の前方の状態を把握する。例えば、着目した車両６の進行方向前方を走行する複数の車両６の速度が所定の閾値（例えば、４ｋｍ／ｈ）以下であるような場合、例えば、ホッパＰへの投入待ちのために渋滞が発生している可能性が高い。このような場合、本実施形態においては、着目した車両６の前方に渋滞があるとみなす。ステップＳ２０３において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の進行方向前方に渋滞がない場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４に進み、着目した車両６の優先度を１（最も高い優先度）とする。着目した車両６は、荷物Ｌと積み込んで上り坂ＲＵを走行しており、渋滞の影響を受けずにホッパＰの位置まで到達できる。このため、このような車両６を優先してホッパＰに荷物Ｌを投入させることで、車両６の稼働率を向上させ、鉱山の生産性を向上させることができる。
【００６９】
次に、ステップＳ２０３に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の進行方向前方に渋滞がある場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を２（２番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、前方に渋滞があるものの、荷物Ｌを積み込んで上り坂ＲＵを走行しているので、ある程度の電力を確保する必要があるからである。
【００７０】
次に、ステップＳ２０２に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行していない場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を３（３番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、上り坂ＲＵを走行していないものの、荷物Ｌを積み込んで走行しているからである。
【００７１】
次に、ステップＳ２０１に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を４（４番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、荷物Ｌも積み込んでいないので、下り坂ＲＤを走行している可能性が高いからである。
【００７２】
上述したステップＳ２０１からステップＳ２０７によって、着目した車両６の優先度が決定されたら、ステップＳ２０８に進み、電力制御部１０Ａは、稼働しているすべての車両６について優先度が決定されたか否かを判定する。稼働しているすべての車両６の優先度が決定されていない場合（ステップＳ２０８、Ｎｏ）、電力制御部１０Ａは、稼働しているすべての車両６の優先度が決定されるまで、ステップＳ２０１からステップＳ２０７を繰り返す。稼働しているすべての車両６の優先度が決定されている場合（ステップＳ２０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９に進む。そして、電力制御部１０Ａは、決定した優先度に基づいて、稼働しているそれぞれの車両６の電力配分を制御する。すなわち、電力制御部１０Ａは、優先度の低いもの、すなわち優先度が４のものから順に消費電力を低減させる。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、優先度に応じて、消費電力を低減させる指示を操作パネルに表示させる。なお、本実施形態では、車両６について優先度を決定し、電力を制御したが、機械７についても同様である。
【００７３】
優先度を決定する手法は、上述した手法に限定されるものではない。例えば、稼働している機械７又は車両６の中で消費電力の大きい順に優先度を決定してもよいし、作業の重要度に応じて優先度を決定してもよい。また、車両６の燃料残量、車両６と給油場所との距離と情報も加味して、優先度を決定してもよい。さらに、本実施形態における電力配分の制御は、上述した１から４すべての優先度を決定する必要はなく、これらのうちの少なくとも１つを決定してもよいし、これらのうちの２以上を組み合わせて決定するようにしてもよい。
【００７４】
以上、本実施形態は、下り坂に第２架線を設け、電動機で駆動される車両が下り坂を走行する場合に、前記電動機を発電機として電力を発生させて、第２架線を介して回収する。そして、回収した前記電力を、上り坂に設けた第１架線を介して上り坂を走行する電動機で駆動される車両へ供給する。このようにすることで、これまでは利用していなかった下り坂を走行するときの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して利用できるので、その分、鉱山で使用される機械及び車両全体でみた場合における電力消費を抑制できる。その結果、本実施形態は、鉱山における電力消費を抑制できる。特に、鉱山で用いられる機械は、車両が走行する経路がほぼ決まっていること、一度上った車両はほぼ同じ距離だけ下ることから、消費する電力と得られる電力とを把握しやすい。このため、鉱山は、下る車両の位置エネルギーを電気エネルギーに変換して利用しやすい環境であるといえる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 第１架線
２ 第２架線
３ 電力供給・蓄電装置
４ 発電所
６ 車両
６Ｄ 下り車両
６Ｕ 上り車両
６Ｖ ベッセル
６Ｐ 集電装置
７、７ａ、７ｂ 機械
８、８ａ、８ｂ 電源中継車両
１０ 管理装置
１０Ａ 電力制御部
１０Ｂ 電力収支計算部
１０Ｃ 作業管理部
１０Ｄ 通信制御部
１１ 通信装置
１２ 無線通信用アンテナ
２０、２０ａ、２０ｂ 電源ケーブル
２１、２２ 送電線
６０ 車両制御装置
６０Ａ 車両駆動制御部
６０Ｂ 車両電力制御部
６０Ｃ 車両状態管理部
６０Ｄ 車両位置情報生成部
６０Ｅ 車両側通信制御部
６１ 車輪
６２ 電動機
６３ 内燃機関
６４ 発電機
６５ 電動機制御装置
７０ 機械制御装置
７０Ａ 機械駆動制御部
７０Ｂ 機械電力制御部
７０Ｃ 機械状態管理部
７０Ｄ 機械位置情報生成部
７０Ｅ 機械側通信制御部
７１ 電動機制御装置
７２ 履帯
７３ 走行用電動機
７４ 旋回用電動機
７５ 油圧生成用電動機
７６ 油圧ポンプ
１００ 鉱山用電力管理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山において搬送、掘削を行う機械が消費する電力を管理する鉱山用電力管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山では、油圧ショベル等の作業機械が掘削を行い、掘削した鉱石を運搬車両であるダンプトラックに積載し、ダンプトラックは生産物である鉱石を処理設備のホッパまで運び投入している。例えば、特許文献１には、鉱山の生産量を上げることを目的とした鉱山運搬システム及び方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０２３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、鉱山で用いられるダンプトラック及びパワーショベル等の機器類は、電力の供給を受けて動作するものがある。鉱山では、多数かつ大型の機器類が使用されるので、このような電力を用いた機器類が消費する電力は多大なものとなる。鉱山における消費電力を抑制することは、環境負荷の観点からも好ましいものであるが、特許文献１には、鉱山における電力管理については言及がなく、改善の余地がある。本発明は、鉱山における消費電力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上り坂に設けられるとともに、前記上り坂を走行する上り車両との間で電力をやり取りする第１架線と、下り坂に設けられるとともに、前記下り坂を走行する下り車両との間で電力をやり取りする第２架線と、少なくとも前記第１架線及び前記第２架線との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置と、を含むことを特徴とする鉱山用電力管理システムである。
【０００６】
本発明において、前記電力供給・蓄電装置と電力のやり取りをする機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力が、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力以下になるように、少なくとも前記機械と前記上り車両と前記下り車両との間における電力配分を制御する電力制御部を有することが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記電力制御部は、前記上り車両の数と、前記下り車両の数との配分を調整することにより、前記電力配分を制御することが好ましい。
【０００８】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、少なくとも一部の前記上り車両と、少なくとも一部の前記下り車両と、少なくとも一部の前記機械と、の少なくとも一つの消費電力を低減させることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械と、前記上り車両と、前記下り車両とのうち、優先度の低い順に前記消費電力を低減させることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記電力供給・蓄電装置から不足する電力を供給させることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記下り車両が発電機を有している場合、前記電力制御部は、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記下り車両の発電機から不足する電力を供給させることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和と、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和とは、両者の平均値に対して±１０％以内であることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和は、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、鉱山における消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの構成図である。
【図２】図２は、車両の構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、機械の構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの機能を説明するための機能ブロック図である。
【図５】図５は、電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、優先度を考慮した電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１７】
＜鉱山用電力管理システム＞
図１は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの構成図である。鉱山用電力管理システム１００は、第１架線１と、第２架線２と、電力供給・蓄電装置３と、を含む。第１架線１は、上り坂ＲＵに設けられるとともに、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕとの間で電力をやり取りする。第２架線２は、下り坂ＲＤに設けられるとともに、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの間で電力をやり取りする。電力供給・蓄電装置３は、少なくとも第１架線１及び第２架線２との間で電力のやり取りをする。以下において、上り車両６Ｕは上り坂ＲＵを走行している車両であり、下り車両６Ｄは下り坂ＲＤを走行している車両である。上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとを区別しない場合には、単に車両６という。
【００１８】
車両６は、例えば、運搬車両の１つであるダンプトラックであり、採掘された鉱石又は鉱石の採掘時に発生した土砂若しくは岩石等を荷物Ｌとしてベッセル６Ｖに積み込んで搬送する。ベッセル６Ｖは、荷物Ｌが積み込まれる容器（荷台）である。なお、車両６はダンプトラックに限定されるものではなく、外部からの電力と、自身が有する内燃機関等によって得られる電力との両方で走行する車両である。車両６は、鉱山で使用される機械（鉱山機械）であるので、主として未舗装路を走行する。車両６の構造は後述するが、車両６は、内燃機関により発電機を駆動して得られた電力により電動機を駆動して走行できるとともに、電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けて、同様に電動機を駆動して走行することもできる。電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けるため、車両６は、集電装置６Ｐを有している。
【００１９】
鉱山では、車両６の他にも機械７ａ、７ｂ等が稼働している。本実施形態において、機械（鉱山機械）７ａ、７ｂは、鉱石等をダンプトラックに積み込む積込機械である電気駆動式ショベルである。機械７は、外部からの電力により動作する機械である。本実施形態においては、機械７ａ、７ｂも電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受けて、電力により動作する。機械７ａ、７ｂは、電源中継車両８ａ、８ｂが有する電源ケーブル２０ａ、２０ｂを介して電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。なお、本実施形態において、電源中継車両８ａ、８ｂは用いなくてもよい。以下において、機械７ａ、７ｂ、電源中継車両８ａ、８ｂ又は電源ケーブル２０ａ、２０ｂを区別する必要がない場合には、単に機械７、電源中継車両８又は電源ケーブル２０という。
【００２０】
電力供給・蓄電装置３は、電力供給装置３Ｄと、蓄電装置３Ｂとを有する。電力供給装置３Ｄは、発電所４から送られてきた交流電力を変圧したり、整流したりして、複数の遮断機５Ｕ、５Ｄ、５Ｓａ、５Ｓｂに分配する。車両６及び機械７等が直流電力を利用する場合、電力供給装置３Ｄは変圧器及び整流器を有している。車両６及び機械７等が交流電力を利用する場合、電力供給装置３Ｄは変圧器を有していれば、整流器を有さなくてもよい。
【００２１】
鉱山用電力管理システム１００においては、車両６及び機械７が消費する電力よりも、車両６又は機械７の回生によって生み出された電力と、発電所４から送電された電力との和が大きくなることがある。このような場合、余剰の電力が発生するが、蓄電装置３Ｂは、この余剰の電力を蓄える。また、車両６及び機械７が消費する電力が、車両６又は機械７の回生によって生み出された電力と、発電所４から送電された電力との和よりも大きくなることもある。このような場合、電力不足が発生するが、蓄電装置３Ｂは、放電することにより不足する電力を補う。このようにして、鉱山用電力管理システム１００は、変動する電力需要に対して柔軟に対応することができる。また、発電所４は、急激な負荷変動に追従することが困難であるが、鉱山用電力管理システム１００は、蓄電装置３Ｂを有することにより、鉱山の電力需要が急激に変化した場合でも対応することができる。蓄電装置３Ｂは、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。なお、蓄電装置３Ｂの他に、車両６、機械７も電力を蓄える装置（例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等）を有していてもよい。そして、前記電力を蓄える装置は、第１架線１又は第２架線２から、余剰の電力の供給を受けて、電力を蓄えるようにしてもよい。このようにすれば、蓄電装置３Ｂのサイズ（寸法あるいは容量）を小さくできるので、鉱山用電力管理システム１００の製造コストを抑制したり、蓄電装置３Ｂの設置スペースの自由度が向上したりするという利点がある。
【００２２】
本実施形態において、鉱山用電力管理システム１００、より具体的には、電力供給・蓄電装置３は、発電所４を有している。すなわち、鉱山に発電所４が建設されている。しかし、電力供給・蓄電装置３は、鉱山とは離れた場所の発電所４から送電線を介して電力の供給を受けてもよい。すなわち、鉱山用電力管理システム１００は、発電所４を有していなくてもよい。
【００２３】
遮断機５Ｕ、５Ｄ、５Ｓａ、５Ｓｂは、電力回路及び電力機器の正常動作時における負荷電流を開閉するとともに、保護継電器と連携して短絡電流等の事故電流を遮断する開閉器である。遮断機５Ｕは、第１架線１と送電線２１を介して接続されており、遮断機５Ｄは、第２架線２と送電線２２を介して接続されている。遮断機５Ｓａは、電源中継車両８ａの電源ケーブル２０ａと接続され、遮断機５Ｓｂは、電源中継車両８ｂの電源ケーブル２０ｂと接続されている。このような構造により、第１架線１、第２架線２及び電源中継車両８ａ、８ｂは、電力供給・蓄電装置３との間で電力のやり取りをすることができる。また、第１架線１と第２架線２と機械７ａ、７ｂとは、電力供給・蓄電装置３を介して接続される。
【００２４】
鉱山用電力管理システム１００は、管理装置１０を有している。管理装置１０は、鉱山の電力管理の他、作業スケジュールの管理、車両６及び機械７の稼働状況等の管理及び生産管理等を行う。管理装置１０は、例えば、コンピュータであり、各種の管理プログラムを実行して前述した管理を行うとともに、通信装置と連携して、車両６、機械７及び電力供給・蓄電装置３等から情報を収集したり、これらを制御したりする。鉱山用電力管理システム１００が発電所４を有する場合、管理装置１０は、発電所４の稼働状況を管理したり、発電所４を制御したりする。なお、管理装置１０は、発電所４の稼働状況を管理したり、発電所４を制御したりしないこともある（例えば、鉱山の運営組織と発電所４の運営組織とが異なるような場合）。すなわち、本実施形態において、管理装置１０は、発電所４の稼働状況の管理及び発電所４の制御をしなくてもよい。
【００２５】
車両６及び機械７は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全方位測位システム）衛星９ａ、９ｂからの電波を受信し、自己位置を把握する機能を有している。車両６及び機械７が把握した自己位置は、管理装置１０に送られて、これらを制御したり管理したりするために用いられる。なお、本実施形態において、車両６及び機械７は無人の装置であり、管理装置１０によって動作が制御されるものである。しかし、鉱山用電力管理システム１００は、車両６及び機械７が無人で動作するものだけでなく、作業者の操作により動作する車両６及び機械７に対しても適用することができる。また、本実施形態において、鉱山用電力管理システム１００は、無人で動作する車両６及び機械７と、作業者の操作により動作する車両６及び機械７とを組み合わせた場合にも適用できる。次に、車両６及び機械７について説明する。
【００２６】
＜車両＞
図２は、車両の構成例を示す模式図である。上述したように、車両６はダンプトラックである。車両６は、車両制御装置６０と、複数（本実施形態では４個）の車輪６１と、それぞれの車輪６１を駆動する電動機６２と、内燃機関６３と、発電機６４と、電動機制御装置６５と、無線通信用アンテナ６６と、ＧＰＳ用アンテナ６７と、集電装置６Ｐと、図１に示すベッセル６Ｖとを含む。
【００２７】
車両６の駆動形式は、車輪６１の内周側に電動機６２が配置される、いわゆるインホイールモータ形式であるが、これに限定されるものではない。また、車両６は、すべての車輪６１に電動機６２を備えているが、例えば、後輪２輪又は前輪２輪のみに電動機６２を備えていてもよい。車両６は、４個の車輪６１のうち、少なくとも２輪が操舵輪となるが、すべての車輪６１が操舵輪となってもよい。それぞれの電動機６２は、内燃機関６３によって駆動される発電機６４が生み出した電力によって駆動される。
【００２８】
発電機６４が生み出した電力（交流電力）は、インバータを有する電動機制御装置６５に入力されてから、複数の電動機６２に供給されてこれらを駆動する。車両制御装置６０は、電動機制御装置６５を制御して、それぞれの電動機６２の駆動又は回生を制御する。電動機制御装置６５は、集電装置６Ｐとも接続されている。電動機制御装置６５は、集電装置６Ｐを介して第１架線１又は第２架線２から電力の供給を受けて、電動機６２を駆動することもできる。また、車両６が制動する場合に電動機６２を発電機として用いることにより、電動機６２は車両６を制動しつつ、電力を発生させる（回生）ことができる。このときに発生した電力は、電動機制御装置６５及び集電装置６Ｐを介して第２架線２又は第１架線１に戻される。第２架線２に戻された電力は、例えば、電力供給・蓄電装置３を介して第１架線１又は第２架線２に供給される。上述したように、第１架線１は上り坂ＲＵに設けられており、第２架線２は下り坂ＲＤに設けられているので、車両６は、第１架線１及び第２架線２と同時に電力のやり取りをする訳ではない。
【００２９】
第１架線１は、上り坂ＲＵに設けられて、主として上り車両６Ｕに電力を供給するが、上り車両６Ｕが回生によって発生した電力の供給を受けることもある。また、第２架線２は、下り坂ＲＤに設けられて、主として下り車両６Ｄが回生によって発生した電力の供給を受けるが、下り車両６Ｄに電力を供給することもある。このように、第１架線１及び第２架線２は、いずれも車両６へ電力供給することが可能であるとともに、車両６から電力の供給を受けることも可能である。
【００３０】
車両制御装置６０は、第１架線１からの電力によって電動機６２を駆動したり、内燃機関６３が発電機６４を駆動することによって得られた電力によって電動機６２を駆動したりする。また、車両制御装置６０は、無線通信用アンテナ６６を介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをする。
【００３１】
電動機６２を制御するにあたって、例えば、車両制御装置６０は、ＧＰＳ用アンテナ６７から得られたＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波によって自己位置を求め、上り坂ＲＤの第１架線１の位置に車両６が到達したら、集電装置６Ｐを上昇させる。そして、車両制御装置６０は、集電装置６Ｐを第１架線１に接触させて電力の供給を受けることにより電動機６２を駆動し、内燃機関６３を停止させる。
【００３２】
＜機械＞
図３は、機械の構成例を示す模式図である。上述したように、機械７は電気駆動式パワーショベルである。機械７は、機械制御装置７０と、電動機制御装置７１と、一対の履帯７２と、２つの走行用電動機７３と、旋回用電動機７４と、油圧生成用電動機７５と、油圧ポンプ７６と、無線通信用アンテナ６６と、ＧＰＳ用アンテナ６７とを含む。
【００３３】
機械７は、２つの走行用電動機７３によってそれぞれの履帯７２を駆動することにより走行する。また、旋回用電動機７４は、機械７の上部旋回体を旋回させる。油圧生成用電動機７５は、油圧ポンプ７６を駆動して、機械７が有する作業機（ブーム、アーム及びバケットを含む装置）の駆動に必要な油圧を生成する。電動機制御装置７１は、電源中継車両８を介して図１に示す電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。そして、電動機制御装置７１は、機械制御装置７０からの指令により、走行用電動機７３と、旋回用電動機７４と、油圧生成用電動機７５とに電力を供給してこれらを駆動する。
【００３４】
機械制御装置７０は、電動機制御装置７１を制御して、走行用電動機７３、旋回用電動機７４及び油圧生成用電動機７５の駆動又は回生を制御する。機械７の制動及び機械７が有する上部旋回体の停止によって、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４は電力を発生する（回生）。機械制御装置７０は、電動機制御装置６５を制御して、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４が発生した電力を、電源中継車両８を介して電力供給・蓄電装置３へ戻す。また、機械制御装置７０は、無線通信用アンテナ７７を介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをしたり、ＧＰＳ用アンテナ６７から得られたＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波によって自己位置を求めて管理装置１０へ送信したりする。
【００３５】
本実施形態において、電動機で駆動される機械７の要素は、上述したものに限定されるものではない。例えば、機械７は、履帯７２の駆動のみに電動機を用いてもよいし、作業機の駆動のみに電動機を用いてもよいし、上部旋回体の旋回のみに電動機を用いてもよい。また、機械７は、履帯７２と、作業機と、上部旋回体との少なくとも１つの駆動に電動機を用いてもよい。例えば、作業機の駆動に電動機を用いた場合、ブームが下がるときに電動機を駆動して、電力を発生させることができる。
【００３６】
＜車両及び機械の動作＞
一般に、鉱山において、採掘現場は、鉱石を採掘するために掘削してできた穴の底にあることが多い。このため、車両６は、前記穴の底で、鉱石又は土砂等の荷物Ｌがベッセル６Ｖに積み込まれることが多い。そして、ベッセル６Ｖに荷物Ｌを積み込んだ車両６は、穴の出口に向かって上り坂ＲＵを走行する。すなわち、通常、上り車両６Ｕは、ベッセル６Ｖに荷物を積み込んだ状態である。上り車両６Ｕは、上り坂ＲＵの上方にあるホッパＰまで走行すると、ベッセル６Ｖの一方を上昇させて、ベッセル６Ｖに積み込まれた荷物ＬをホッパＰ内へ投入する。
【００３７】
荷物Ｌを搬送している車両６は、坂ＲＵを走行するときに最も負荷が大きくなる。すなわち、荷物Ｌが積み込まれた上り車両６Ｕは、走行する際に使用するエネルギーが最も大きくなる。このため、上り車両６Ｕは、上り坂ＲＵを走行するときには、集電装置６Ｐを上昇させて上り坂ＲＵに設けられた第１架線１に接触させ、第１架線１を介して電力供給・蓄電装置３から電力の供給を受ける。このようにすることで、上り車両６Ｕは、電力供給・蓄電装置３から十分な量の電力の供給を受けることができるので、上り車両６Ｕは、荷物Ｌが積み込まれた状態でも確実に上り坂ＲＵを登坂することができる。なお、上り車両６Ｕが上り坂ＲＤを走行しているときには、内燃機関６３及び発電機６４による発電を併用してもよいし、内燃機関６３を停止してもよい。
【００３８】
なお、本実施形態において、上り車両６Ｕは、集電装置６Ｐを前方、すなわち、進行方向側にして上り坂ＲＵを走行する。ベッセル６Ｖから荷物Ｌが落下した場合、後方、すなわち進行方向反対側に荷物Ｌは落下する。集電装置６Ｐを使用するときに、上述のようにすることで、ベッセル６Ｖから落下した荷物Ｌが集電装置６Ｐに衝突する事態を回避できる。その結果、集電装置６Ｐに発生する不具合を抑制することができる。
【００３９】
ホッパＰに荷物Ｌを投入した車両６は、ベッセル６Ｖが空荷となるので、下り坂ＲＤを走行して、鉱石の採掘現場に向かう。下り坂ＲＤを走行する車両６、すなわち下り車両６Ｄは、集電装置６Ｐを第２架線２に接触させた状態で走行する。下り車両６Ｄが下り坂ＲＵを走行するときには、下り車両６Ｄの位置エネルギーが運動エネルギーに変換される。鉱山用電力管理システム１００において、下り車両６Ｄは、電動機６２を発電機として用い、位置エネルギーが変換された運動エネルギーを用いて電力を発生させる（回生）。このようにすることで、下り車両６Ｄの電動機６２は、電力を発生するとともに、下り車両６Ｕを制動する。電動機６２が発生した電力は、第２架線２に戻り、電力供給・蓄電装置３を介して第１架線１から上り車両６Ｕに供給されたり、電力供給・蓄電装置３に蓄えられたりする。このように、鉱山用電力管理システム１００は、第２架線２を下り坂ＲＤに設けて、下り車両６Ｄが走行するときの運動エネルギーを利用して電動機６２に回生させることにより、鉱山で作業する車両６及び機械７全体でみた場合、これらが消費する電力を大幅に低減することができる。その結果、鉱山用電力管理システム１００は、鉱山における消費電力を抑制することができる。
【００４０】
また、機械７も、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４が電力を発生させる。この電力は、電源中継車両８を介して電力供給・蓄電装置３へ戻されて、蓄電装置３Ｂに蓄えられたり、第１架線１に供給されたりする。このため、鉱山用電力管理システム１００は、機械７によって生み出された電力も有効に利用できるので、鉱山で作業する車両６及び機械７全体の電力消費を大幅に低減することができる。
【００４１】
鉱山用電力管理システム１００において、上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓと、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓとは、両者の平均値Ｈａｖ＝（（Ｈ１ｓ＋Ｈ２ｓ）／２）に対して±１０％以内が好ましく、±５％以内がより好ましく、さらには等しいことが好ましい。上り坂ＲＵの高さの総和とは、第１架線１が設けられる上り坂の数ｎ（自然数）と高さＨ１との積（ｎ×Ｈ１）である。下り坂ＲＤの高さの総和とは、第２架線１が設けられる下り坂の数ｍ（自然数）と高さＨ１との積（ｍ×Ｈ２）である。すなわち、Ｈ１ｓ／Ｈａｖ及びＨ２ｓ／Ｈａｖは０．９以上１．１以下が好ましく、０．９５以上１．０５以下がより好ましく、さらには１であることが好ましい。Ｈ１ｓ／Ｈａｖ及びＨ２ｓ／Ｈａｖを上記のような範囲とすることにより、下り車両６Ｄからの電力を、バランスよく第１架線１に配分することができる。このため、後述する電力配分のための車両６の配分が容易になる。
【００４２】
なお、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓは、上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓより大きくてもよい。下り車両６Ｄは、荷物Ｌを積み込んでいないので、同じ高さの上り車両６Ｕと比較して位置エネルギーが小さい。このため、下り坂ＲＤの高さの総和Ｈ２ｓを上り坂ＲＵ高さの総和Ｈ１ｓよりも大きくすることにより、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄの数を、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕの数よりも多くすることができる。その結果、鉱山用電力管理システム１００は、下り車両６Ｕが発生する電力をより大きくすることができるので、上り車両６Ｕが必要とする電力を供給しやすくなる。
【００４３】
特に、鉱山においては、稼働している車両６の総数は大きく変化せず、また、予め立案された生産計画に従って車両６及び機械７が稼働する。このため、鉱山においては、電力の需要を予測しやすい。また、鉱山用電力管理システム１００は、管理装置１０が車両６の稼働状況及び配車を管理していることから、荷物Ｌを積み込んで上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕと、下り坂ＲＤを走行する下り車両６Ｄとの割合を調整することによって、車両６の電力消費と電力供給とのバランスを調整しやすくなる。次に、鉱山用電力管理システム１００の機能及び本実施形態に係る電力配分の制御の一例を説明する。
【００４４】
＜鉱山用電力管理システムの機能＞
図４は、本実施形態に係る鉱山用電力管理システムの機能を説明するための機能ブロック図である。鉱山用電力管理システム１００の処理は、管理装置１０と、図１、図２に示す車両６が有する車両制御装置６０と、図１、図３に示す機械７が有する機械制御装置７０とが実現する。管理装置１０は、電力制御部１０Ａと、電力収支計算部１０Ｂと、作業管理部１０Ｃと、通信制御部１０Ｄとを含む。これらの機能は、コンピュータである管理装置１０が電力制御部１０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、電力制御部１０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００４５】
電力制御部１０Ａは、電力供給・蓄電装置３と電力のやり取りをする機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力が、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力以下になるように、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する。電力収支計算部１０Ｂは、鉱山用電力管理システム１００における電力収支を計算する。例えば、電力収支計算部１０Ｂは、電力供給・蓄電装置３と電力のやり取りをする機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力と、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力との電力収支（鉱山機械電力収支）を計算する。
【００４６】
また、電力収支計算部１０Ｂは、電力供給・蓄電装置３から供給される電力と、機械７及び下り車両６Ｄ等が発生する電力とを供給電力とし、電力を発生していない機械７及び上り車両６Ｕ等が消費する電力を消費電力として、両者の収支を電力収支として計算する。供給電力の方が消費電力よりも大きい場合、余剰の電力が発生するので、電力制御部１０Ａは、これを蓄電装置３に蓄えたり、発電所４からの電力供給を低減したり、第１架線１からの電力供給を増加させたりする。第１架線１からの電力供給を増加させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、内燃機関６３による発電も用いている上り車両６Ｕがある場合には、内燃機関６３を停止させ、走行に必要な全エネルギーを第１架線１から供給される電力とする。
【００４７】
車両６が作業者によって操作される場合、すなわち、車両６が有人車両である場合、内燃機関６３を停止させるにあたって、電力制御部１０Ａは、例えば、車両６内の操作パネルに設けられた表示装置に、内燃機関６３を停止させる旨を表示して、車両６の作業者に内燃機関６３を停止させてもよい。また、有人車両の内燃機関６３を停止させるにあたって、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を自動的に停止させるとともに、内燃機関６３を停止させたことを前記表示装置に表示させるようにしてもよい。
【００４８】
消費電力の方が供給電力よりも大きい場合、電力を必要とするので、電力制御部１０Ａは、不足分を蓄電装置３から供給させたり、発電所４からの電力供給を増加したり、第２架線２からの電力供給を増加させたりする。第２架線２からの電力供給を増加させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、下り坂ＲＤにより多くの車両６を走行させるように車両６を配車する。また、下り坂ＲＤを走行している下り車両６Ｄは、通常内燃機関６３を停止しているが、例えば、電力制御部１０Ａは、そのような下り車両６Ｄの内燃機関６３を運転させて発電機６４を駆動することで電力を発生させ、電動機６２の回生によって得られた電力とともに第２架線２へ供給させてもよい。
【００４９】
有人車両において、内燃機関６３の運転を再開させる場合、電力制御部１０Ａは、例えば、車両６内の操作パネルに設けられた表示装置に、内燃機関６３を運転して発電し、得られた電力を第２架線２へ供給する旨を表示して、車両６の作業者に内燃機関６３による発電を行わせてもよい。また、有人車両の内燃機関６３による発電を行わせるにあたって、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を自動的に運転して発電を開始するとともに、内燃機関６３の運転を開始して第２架線２への電力供給を開始したことを前記表示装置に表示させるようにしてもよい。
【００５０】
鉱山で必要な電力が不足する場合、電力制御部１０Ａは、上り坂ＲＵを走行する上り車両６Ｕの数を低減するように車両６を配車したり、走行中の上り車両６Ｕの速度を低下させたりして、電量消費を抑制する。この場合、電力制御部１０Ａは、内燃機関６３を停止した状態で上り坂ＲＵを走行中の上り車両６Ｕに対して、内燃機関６３を運転することにより発電機６４を駆動して、発電機６４からの電力も用いて走行するようにさせてもよい。
【００５１】
作業管理部１０Ｃは、鉱山の生産計画を管理したり、車両６及び機械７の稼働状況及び保守・点検の時期を管理したり、車両６の給油時期を管理したり、作業者の作業状況を管理したりする。通信制御部１０Ｄは、通信装置１１を介して車両６の車両制御装置６０及び機械７の機械制御装置７０と通信して、相互に情報のやり取りをする。通信制御部１０Ｄが車両制御装置６０へ送る情報としては、例えば、車両６の集電装置６Ｐの昇降指令、内燃機関６３の運転又は停止指令等があり、機械７の機械制御装置７０へ送る情報としては、例えば、運転開始又は運転停止指令等がある。車両６の車両制御装置６０又は機械７の機械制御装置７０が通信制御部１０Ｄへ送る情報としては、例えば、車両６の位置情報又は機械７の位置情報、電力消費情報、回生によって得られた電力の情報等がある。
【００５２】
車両制御装置６０は、例えば、コンピュータであり、車両駆動制御部６０Ａと、車両電力制御部６０Ｂと、車両状態管理部６０Ｃと、車両位置情報生成部６０Ｄと、車両側通信制御部６０Ｅとを含む。これらの機能は、車両制御装置６０が車両駆動制御部６０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、車両駆動制御部６０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００５３】
車両駆動制御部６０Ａは、車両６の電動機６２、内燃機関６３等の出力を制御する。車両電力制御部６０Ｂは、車両６が消費する電力と、車両６が発生する電力、すなわち、電動機６２の回生によって得られる電力とを計算したり、管理装置１０の電力制御部１０Ａからの指令により、内燃機関６３を運転又は停止させたり、集電装置６Ｐを昇降させたりする。車両状態管理部６０Ｃは、車両６に設けられた各種センサ類から車両６の状態を取得し、管理装置１０へ送信する。車両位置情報生成部６０Ｄは、ＧＰＳ用アンテナ６７が受信したＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波により、自己位置を把握して管理装置１０へ送信する。なお、車両６の走行経路に信号発信器等を設置し、車両位置情報生成部６０Ｄは、前記信号発信器が発する信号を取得して位置情報を生成してもよい（以下同様）。車両側通信制御部６０Ｅは、無線通信用アンテナ６６、管理装置１０の通信装置１１が有する無線通信用アンテナ１２及び通信装置１１を介して、管理装置１０の通信制御部１１Ｄと通信する。
【００５４】
機械制御装置７０は、例えば、コンピュータであり、機械駆動制御部７０Ａと、機械電力制御部７０Ｂと、機械状態管理部７０Ｃと、機械位置情報生成部７０Ｄと、機械側通信制御部７０Ｅとを含む。これらの機能は、機械制御装置７０が機械駆動制御部７０Ａ等の機能を実現するためのコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、機械駆動制御部７０Ａ等は、ハードウェアで構成されてもよい。
【００５５】
機械駆動制御部７０Ａは、機械７の走行用電動機７３、旋回用電動機７４及び油圧生成用電動機７５等の出力を制御する。機械電力制御部７０Ｂは、機械７が消費する電力と、機械７が発生する電力、すなわち、走行用電動機７３及び旋回用電動機７４の回生によって得られる電力を計算したり、管理装置１０の電力制御部１０Ａからの指令により、機械７の運転又は停止させたりする。機械状態管理部７０Ｃは、機械７に設けられた各種センサ類から機械７の状態を取得し、管理装置１０へ送信する。機械位置情報生成部７０Ｄは、ＧＰＳ用アンテナ７８が受信したＧＰＳ衛星９ａ、９ｂからの電波により、自己位置を把握して管理装置１０へ送信する。機械側通信制御部７０Ｅは、無線通信用アンテナ７７、管理装置１０の通信装置１１が有する無線通信用アンテナ１２及び通信装置１１を介して、管理装置１０の通信制御部１１Ｄと通信する。
【００５６】
本実施形態において、管理装置１０と車両制御装置６０及び機械制御装置７０とは、直接無線通信することによって情報をやり取りする。しかし、管理装置１０と車両制御装置６０及び機械制御装置７０との通信はこのようなものに限定されるものではない。次に、鉱山用電力管理システム１００が実行する電力配分の制御の一例を説明する。
【００５７】
＜電力配分の制御＞
図５は、電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、管理装置１０の電力収支計算部１０Ｂは、上述した鉱山機械電力収支を計算する。すなわち、ステップＳ１０１においては、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが消費する総電力（総消費電力）Ｐｃと、機械７、上り車両６Ｕ及び下り車両６Ｄが発生する総電力（総発生電力）Ｐｓとの電力収支が計算される。
【００５８】
次に、管理装置１０は、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１において電力収支を計算した結果、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃ以上である場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、管理装置１０は、処理をステップＳ１０３に進める。ステップＳ１０３において、管理装置１０が有する電力制御部１０Ａは、車両６の使用状態、配車の状態及び機械７の使用状態については、現状を維持する。機械７、上り車両６Ｕが消費する電力は、機械７及び下り車両６Ｄが発生する電力の範囲内にあるからである。総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃよりも大きい場合、鉱山においては余剰の電力が発生しているので、電力制御部１０Ａは、余剰の電力を蓄電装置３Ｂに蓄えたり、発電所４の出力を低下させたりしてもよい。
【００５９】
ステップＳ１０２において、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃよりも小さい場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、機械７、上り車両６Ｕが消費する電力は、機械７及び下り車両６Ｄが発生する電力の範囲を超えている。このため、管理装置１０は、処理をステップＳ１０４に進め、電力制御部１０Ａは、総発生電力Ｐｓが総消費電力Ｐｃ以上になるように、電力配分を調整する。この場合、例えば、電力制御部１０Ａは、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御することにより、Ｐｃ≦Ｐｓとする。鉱山において、機械７と上り車両６Ｕとが電力消費の大半を占める。また、発電所４以外に鉱山で得られる電力は、下り車両６Ｄ及び機械７の発生する電力が大きな割合を占める。また、発電所４は、急激な負荷変動に追従することが困難である。このため、電力制御部１０Ａは、少なくとも機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を調整することにより、迅速かつ比較的容易にＰｃ≦Ｐｓとすることができる。
【００６０】
機械７と上り車両６Ｕと下り車両６Ｄとの間における電力配分を制御する手法としては、例えば、上り車両６Ｕの数と、下り車両６Ｄの数との配分を調整する手法がある。より具体的には、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｄの数を上り車両６Ｕの数よりも多くすることにより、下り車両６Ｄが発生する電力を増加させて（すなわち、総発生電力Ｐｓを増加させて）、Ｐｃ≦Ｐｓとする。このようにすれば、比較的簡単に、Ｐｃ≦Ｐｓとすることができる。下り車両６Ｄの数を上り車両６Ｕの数よりも多くする場合、有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルに下り坂ＲＤに向かう指示を表示させる。
【００６１】
また、電力制御部１０Ａは、少なくとも一部の上り車両６Ｕと、少なくとも一部の下り車両６Ｄと、少なくとも一部の機械７と、の少なくとも一つの消費電力を低減させることにより、Ｐｃ≦Ｐｓとすることもできる。これらの消費電力を低減させる手法は、例えば、上り車両６Ｕの速度を低下させたり、優先順位の低い作業を行っている機械７を停止させたりする手法がある。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルにこれらの指令を表示させる。
【００６２】
また、下り車両６Ｄは、電動機６２が電力を発生させているが、補機類を駆動したりエアーコンディショナーを駆動したりするため、電動機６２が発生した電力のすべてが第２架線２へ供給されるわけではない。このため、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｄについて、不要な補機類の運転を停止したり、設定温度の変更によりエアーコンディショナーの消費電力を低減したり、音響機器を停止させたりすることによって、電動機６２が発生した電力のうち、第２架線２へ供給できる分を増加させることもできる。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、操作パネルにこれらの指令を表示させる。このようにして、電力制御部１０Ａは、Ｐｃ≦Ｐｓとする。
【００６３】
Ｐｃ＞Ｐｓである場合、電力供給・蓄電装置３の蓄電装置３Ｂから不足する電力を供給させてもよい。また、下り車両６Ｄが発電機６４を有している場合、電力制御部１０Ａは、下り車両６Ｕの内燃機関６３を始動させて発電機６４を駆動することにより、発電機６４から不足する電力を供給させてもよい。発電所４は、急な出力増加の要求に対応することは困難であるが、鉱山用電力管理システム１００は、自己のシステム内の電力供給・蓄電装置３又は発電機６４を有する車両６Ｄを用いて不足する電力を補うことができる。このため、鉱山用電力管理システム１００は、発電所４では対応できない急激な消費電力の増加にも容易に対応することができる。
【００６４】
ステップＳ１０４において、Ｐｃ≦Ｐｓとするように電力配分を制御する場合、電力制御部１０Ａは、機械７と、上り車両６Ｕと、下り車両６Ｄとのうち、優先度の低い順に消費電力を低減させてもよい。このようにすれば、優先度の高い作業を行っているもの、例えば、荷物を積み込んで上り坂ＲＵを走行している上り車両６Ｕ又は採掘中の機械７等の作業を中断したり、これらの作業速度が低下したりすることを回避できるので好ましい。次に、優先度の低い順に消費電力を低減させる電力配分の制御の一例を説明する。
【００６５】
図６は、優先度を考慮した電力配分の制御の一例を示すフローチャートである。次の説明は、上り坂ＲＵ及び下り坂ＲＤ以外の平地にも、架線が設けられている場所がある場合の例である。この制御においては、稼働している車両６の中で優先度を考慮して、電力配分を制御する。このため、稼働しているすべての車両６について、優先度を決定する。
【００６６】
まず、ステップＳ２０１において、管理装置１０の電力制御部１０Ａは、稼働している車両６のうち、ある車両６に着目した上で、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいるか否かを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、着目した車両６に荷物Ｌの積載を完了したという情報を機械７から得た場合、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいるとして（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ処理を進める。電力制御部１０Ａは、着目した車両６に荷物Ｌの積載を完了したという情報を得ていない場合、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいないとする（ステップＳ２０１、Ｎｏ）。
【００６７】
ステップＳ２０２において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行しているか否かを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の位置情報を取得し、上り坂ＲＵに相当する位置で、上り坂ＲＵを上る方向に着目した車両６が移動していることを検出した場合、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行しているとして（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０３に進める。電力制御部１０Ａは、例えば、着目した車両６が上り坂ＲＵに相当する位置にいない場合には、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行していないとする（ステップＳ２０２、Ｎｏ）。
【００６８】
ステップＳ２０３において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の前方に渋滞がないかを判定する。例えば、電力制御部１０Ａは、管理装置１０の作業管理部１０Ｃから、着目した車両６の情報と、着目した車両６が走行している上り坂ＲＵを走行している他の車両６の情報（速度情報及び位置情報）とから、着目した車両６の前方の状態を把握する。例えば、着目した車両６の進行方向前方を走行する複数の車両６の速度が所定の閾値（例えば、４ｋｍ／ｈ）以下であるような場合、例えば、ホッパＰへの投入待ちのために渋滞が発生している可能性が高い。このような場合、本実施形態においては、着目した車両６の前方に渋滞があるとみなす。ステップＳ２０３において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の進行方向前方に渋滞がない場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４に進み、着目した車両６の優先度を１（最も高い優先度）とする。着目した車両６は、荷物Ｌと積み込んで上り坂ＲＵを走行しており、渋滞の影響を受けずにホッパＰの位置まで到達できる。このため、このような車両６を優先してホッパＰに荷物Ｌを投入させることで、車両６の稼働率を向上させ、鉱山の生産性を向上させることができる。
【００６９】
次に、ステップＳ２０３に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の進行方向前方に渋滞がある場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を２（２番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、前方に渋滞があるものの、荷物Ｌを積み込んで上り坂ＲＵを走行しているので、ある程度の電力を確保する必要があるからである。
【００７０】
次に、ステップＳ２０２に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が上り坂ＲＵを走行していない場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を３（３番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、上り坂ＲＵを走行していないものの、荷物Ｌを積み込んで走行しているからである。
【００７１】
次に、ステップＳ２０１に戻り、電力制御部１０Ａは、着目した車両６が荷物Ｌを積み込んでいない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、電力制御部１０Ａは、着目した車両６の優先度を４（４番目に高い優先度）とする。この場合、着目した車両６は、荷物Ｌも積み込んでいないので、下り坂ＲＤを走行している可能性が高いからである。
【００７２】
上述したステップＳ２０１からステップＳ２０７によって、着目した車両６の優先度が決定されたら、ステップＳ２０８に進み、電力制御部１０Ａは、稼働しているすべての車両６について優先度が決定されたか否かを判定する。稼働しているすべての車両６の優先度が決定されていない場合（ステップＳ２０８、Ｎｏ）、電力制御部１０Ａは、稼働しているすべての車両６の優先度が決定されるまで、ステップＳ２０１からステップＳ２０７を繰り返す。稼働しているすべての車両６の優先度が決定されている場合（ステップＳ２０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９に進む。そして、電力制御部１０Ａは、決定した優先度に基づいて、稼働しているそれぞれの車両６の電力配分を制御する。すなわち、電力制御部１０Ａは、優先度の低いもの、すなわち優先度が４のものから順に消費電力を低減させる。有人の車両６の場合、電力制御部１０Ａは、優先度に応じて、消費電力を低減させる指示を操作パネルに表示させる。なお、本実施形態では、車両６について優先度を決定し、電力を制御したが、機械７についても同様である。
【００７３】
優先度を決定する手法は、上述した手法に限定されるものではない。例えば、稼働している機械７又は車両６の中で消費電力の大きい順に優先度を決定してもよいし、作業の重要度に応じて優先度を決定してもよい。また、車両６の燃料残量、車両６と給油場所との距離と情報も加味して、優先度を決定してもよい。さらに、本実施形態における電力配分の制御は、上述した１から４すべての優先度を決定する必要はなく、これらのうちの少なくとも１つを決定してもよいし、これらのうちの２以上を組み合わせて決定するようにしてもよい。
【００７４】
以上、本実施形態は、下り坂に第２架線を設け、電動機で駆動される車両が下り坂を走行する場合に、前記電動機を発電機として電力を発生させて、第２架線を介して回収する。そして、回収した前記電力を、上り坂に設けた第１架線を介して上り坂を走行する電動機で駆動される車両へ供給する。このようにすることで、これまでは利用していなかった下り坂を走行するときの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して利用できるので、その分、鉱山で使用される機械及び車両全体でみた場合における電力消費を抑制できる。その結果、本実施形態は、鉱山における電力消費を抑制できる。特に、鉱山で用いられる機械は、車両が走行する経路がほぼ決まっていること、一度上った車両はほぼ同じ距離だけ下ることから、消費する電力と得られる電力とを把握しやすい。このため、鉱山は、下る車両の位置エネルギーを電気エネルギーに変換して利用しやすい環境であるといえる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 第１架線
２ 第２架線
３ 電力供給・蓄電装置
４ 発電所
６ 車両
６Ｄ 下り車両
６Ｕ 上り車両
６Ｖ ベッセル
６Ｐ 集電装置
７、７ａ、７ｂ 機械
８、８ａ、８ｂ 電源中継車両
１０ 管理装置
１０Ａ 電力制御部
１０Ｂ 電力収支計算部
１０Ｃ 作業管理部
１０Ｄ 通信制御部
１１ 通信装置
１２ 無線通信用アンテナ
２０、２０ａ、２０ｂ 電源ケーブル
２１、２２ 送電線
６０ 車両制御装置
６０Ａ 車両駆動制御部
６０Ｂ 車両電力制御部
６０Ｃ 車両状態管理部
６０Ｄ 車両位置情報生成部
６０Ｅ 車両側通信制御部
６１ 車輪
６２ 電動機
６３ 内燃機関
６４ 発電機
６５ 電動機制御装置
７０ 機械制御装置
７０Ａ 機械駆動制御部
７０Ｂ 機械電力制御部
７０Ｃ 機械状態管理部
７０Ｄ 機械位置情報生成部
７０Ｅ 機械側通信制御部
７１ 電動機制御装置
７２ 履帯
７３ 走行用電動機
７４ 旋回用電動機
７５ 油圧生成用電動機
７６ 油圧ポンプ
１００ 鉱山用電力管理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上り坂に設けられるとともに、前記上り坂を走行する上り車両との間で電力をやり取りする第１架線と、
下り坂に設けられるとともに、前記下り坂を走行する下り車両との間で電力をやり取りする第２架線と、
少なくとも前記第１架線及び前記第２架線との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置と、
を含むことを特徴とする鉱山用電力管理システム。
【請求項２】
前記電力供給・蓄電装置と電力のやり取りをする機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力が、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力以下になるように、少なくとも前記機械と前記上り車両と前記下り車両との間における電力配分を制御する電力制御部を有する請求項１に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項３】
前記電力制御部は、
前記上り車両の数と、前記下り車両の数との配分を調整することにより、前記電力配分を制御する請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項４】
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、少なくとも一部の前記上り車両と、少なくとも一部の前記下り車両と、少なくとも一部の前記機械と、の少なくとも一つの消費電力を低減させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項５】
前記電力制御部は、
前記機械と、前記上り車両と、前記下り車両とのうち、優先度の低い順に前記消費電力を低減させる請求項４に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項６】
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記電力供給・蓄電装置から不足する電力を供給させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項７】
前記下り車両が発電機を有している場合、
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記下り車両の発電機から不足する電力を供給させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項８】
前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和と、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和とは、両者の平均値に対して±１０％以内である請求項１から７のいずれか１項に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項９】
前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和は、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和よりも大きい請求項１から７のいずれか１項に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項１】
上り坂に設けられるとともに、前記上り坂を走行する上り車両との間で電力をやり取りする第１架線と、
下り坂に設けられるとともに、前記下り坂を走行する下り車両との間で電力をやり取りする第２架線と、
少なくとも前記第１架線及び前記第２架線との間で電力のやり取りをする電力供給・蓄電装置と、
を含むことを特徴とする鉱山用電力管理システム。
【請求項２】
前記電力供給・蓄電装置と電力のやり取りをする機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力が、前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力以下になるように、少なくとも前記機械と前記上り車両と前記下り車両との間における電力配分を制御する電力制御部を有する請求項１に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項３】
前記電力制御部は、
前記上り車両の数と、前記下り車両の数との配分を調整することにより、前記電力配分を制御する請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項４】
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、少なくとも一部の前記上り車両と、少なくとも一部の前記下り車両と、少なくとも一部の前記機械と、の少なくとも一つの消費電力を低減させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項５】
前記電力制御部は、
前記機械と、前記上り車両と、前記下り車両とのうち、優先度の低い順に前記消費電力を低減させる請求項４に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項６】
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記電力供給・蓄電装置から不足する電力を供給させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項７】
前記下り車両が発電機を有している場合、
前記電力制御部は、
前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が発生する総電力よりも前記機械、前記上り車両及び前記下り車両が消費する総電力の方が大きい場合に、前記下り車両の発電機から不足する電力を供給させる請求項２に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項８】
前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和と、前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和とは、両者の平均値に対して±１０％以内である請求項１から７のいずれか１項に記載の鉱山用電力管理システム。
【請求項９】
前記第２架線が設けられている下り坂の高さの総和は、前記第１架線が設けられている上り坂の高さの総和よりも大きい請求項１から７のいずれか１項に記載の鉱山用電力管理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３６４３６（Ｐ２０１２−２３６４３６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４９３８（Ｐ２０１１−１０４９３８）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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