JP2009151562A

JP2009151562A - 渋滞緩和システム

Info

Publication number: JP2009151562A
Application number: JP2007329079A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsumura; 健松村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP4952566B2

Abstract

【課題】後続車両間の減速の伝播に着目し、確実に渋滞を緩和することができる渋滞緩和システムを提供する。
【解決手段】渋滞要因があるか否かを判定する渋滞判定部３１と、渋滞判定手段において渋滞要因があると判定した場合には、渋滞要因発生地点Ｐに向かう車両２Ａの各後続車両２Ｂ〜２Ｅに対して事前に減速制御を行わせる加減速制御部２２と、を備え、加減速制御部２２は、渋滞要因発生地点Ｐからの距離が車両２Ｂよりも遠い車両２Ｃに対して、車両２Ｂの減速量と比べて小さい減速量で減速制御させることで、すなわち、車両２Ｃに対して、渋滞要因発生地点Ｐに到着するまでに達成すべき目標速度を小さな減速量で達成させることで、車両２Ｃより更に後ろの車両に対して減速の影響の伝播を少なくすることができる。従って、交通の渋滞を確実に緩和することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、交通の渋滞を緩和する渋滞緩和システムに関するものである。

従来、交通の渋滞を緩和するシステムとして、例えば、任意の車両が回避動作を行う場合に、路側に設置されたセンサによって後続の各車両を監視し、任意の車両の回避動作が後続の各車両に及ぼす影響を推定して、渋滞の発生が予測される場合には後続車両の車載制御装置に対して路車間通信システムを介して減速指示を送出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３０６１９４号公報

しかしながら、従来の渋滞緩和システムにあっては、後続車両に具体的な減速指示を行わないため、交通の渋滞を緩和することができない場合がある。例えば、先頭車両に続き、後続車両である第１〜第３の後続車両が順に走行している場合、第１の後続車両の減速量が第２の後続車両の減速量に影響し、第２の後続車両の減速量が第３の後続車両の減速量に影響する。このように、前方の後続車両の減速の影響が積算された形で伝播してしまうため、交通の渋滞は緩和されない。

そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、後続車両間の減速の伝播に着目し、確実に渋滞を緩和することができる渋滞緩和システムを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、車両の渋滞を緩和させる渋滞緩和システムであって、渋滞要因があるか否かを判定する渋滞判定手段と、渋滞判定手段で渋滞要因があると判定した場合には、渋滞要因発生地点に向かう任意の車両からみた複数の後続車両に対して事前に減速制御を行わせる減速手段と、を備え、減速手段は、渋滞要因発生地点からの距離が第１の後続車両よりも遠い第２の後続車両に対して、第１の後続車両の減速量と比べて小さい減速量で減速制御させることを特徴として構成される。

この発明によれば、渋滞要因があるか否かを判定し、渋滞要因があると判定した場合には、この渋滞要因が発生する地点に向かう任意の車両（先行車両）の後続車両に対して減速制御を行わせ、特に、第１の後続車両よりも渋滞要因発生地点からの距離が遠い第２の後続車両に対しては、第１の後続車両の減速量よりも小さい減速量で減速制御させる。このように、渋滞要因発生地点からの距離が遠い第２の後続車両に対して、すなわち、渋滞要因発生地点に到着するまで時間的余裕がある第２の後続車両に対して、渋滞要因発生地点に到着するまでに達成すべき目標速度を小さな減速量で達成させることで、第２の後続車両が受ける第１の後続車両の減速による影響を少なくすることができる。よって、第１の後続車両から第２の後続車両への減速の伝播が抑制され、第２の後続車両より更に後ろの車両に対して減速の伝播を少なくすることができる。従って、交通の渋滞を確実に緩和することができる。

ここで、渋滞緩和システムにおいて、減速手段は、渋滞要因発生地点からの距離が遠い後続車両ほど小さい減速量で減速制御させることが好適である。

このように構成することで、先頭車両側から順に後続車両への減速の伝播を抑制することができるので、渋滞要因発生地点から遠い後続車両ほど緩やかな速度変化となり、減速の伝播の収束性を向上させて、交通の渋滞を確実に緩和することができる。

本発明によれば、後続車両間の減速の伝播に着目し、確実に渋滞を緩和することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る渋滞緩和システムは、車両を加減速させて交通渋滞を緩和させるシステムであって、例えば道路の車両合流地点等、交通渋滞が発生しやすい地点において好適に採用されるものである。

最初に、図１を用いて本実施形態に係る渋滞緩和システムの構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る渋滞緩和システムの構成を示すブロック図である。

図１に示す渋滞緩和システム１は、同一構成の複数の車両２Ｒ（Ｒ：文字列）と、これらの車両２Ｒに対して走行に関する情報を提供する路側通信装置３とを備えている。

まず、車両２Ｒの構成を説明する。車両２Ｒは、例えば、自動運転機能を有する車両であって、ＥＣＵ（ElectronicControl Unit）２０、アクチュエータ２３及び表示部２４を備えている。ここで、ＥＣＵ２０は、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）、及び、入出力インターフェイスなどを有して構成される。そして、ＥＣＵ２０は、通信制御部２１及び加減速制御部２２を備えている。なお、以下では説明理解の容易性を考慮して、複数の車両２Ｒの中で、その１つである車両２Ｎを基準とし、車両２Ｎ以外の車両２Ｒを車両２Ｍ（Ｍ≠Ｎ）と表現して説明する。

車両２Ｎの通信制御部２１は、他の車両２Ｍと通信する車車間通信、及び、路側通信装置３と通信する路車間通信を行う機能を有している。具体的には、車両２Ｎの通信制御部２１は、車両２Ｍとの車車間通信において、例えば、車両２Ｍの車速等の走行情報や、車両２Ｍの車長等の車両諸元情報、車両２Ｍが認識している道路情報や交通情報、車両２Ｍが路側通信装置３と通信した際に受信した情報等を受信する機能と、車両２Ｍの走行制御に関する情報、例えば、車両２Ｍの加減速量情報を送信する機能とを有している。また、車両２Ｎの通信制御部２１は、路車間通信において、例えば、車両２Ｎ，２Ｍの走行制御に関する情報、具体的には車両２Ｎ，２Ｍの加減速量情報を路側通信装置３から受信する機能と、車両２Ｎの車速等の走行情報や車長等の車両諸元情報に加えて、車車間通信で受信した車両２Ｍの走行情報や車両諸元情報を路側通信装置３へ送信する機能とを有している。さらに、通信制御部２１は、路側通信装置３から受信した車両２Ｎの加減速量情報を加減速制御部２２及び表示部２４へ出力する機能を有している。

加減速制御部２２は、通信制御部２１から出力された車両２Ｎの加減速量情報に基づいて、アクチュエータ２３を制御する信号を生成する機能を有している。また、加減速制御部２２は、生成した制御信号をアクチュエータ２３へ出力する機能を有している。アクチュエータ２３は、車両２の走行を制御する機械的な構成要素であり、例えば、加速制御を行う電子スロットルや、減速制御を行う油圧式ブレーキ等である。アクチュエータ２３は、加減速制御部２２から出力された制御信号に基づいて車両走行を制御する機能を有している。

また、表示部２４は、通信制御部２１から出力された車両２Ｎの加減速量情報を運転者に報知する機能を有しており、例えばディスプレイ装置が用いられる。なお、表示部２４は、車両２Ｎ，２Ｍに要求される性能等を勘案し、必要に応じて備えればよい。

次に、路側通信装置３の構成を説明する。路側通信装置３は、路側に配置され、路側通信装置３の配置された地点を通過する車両２Ｒと通信する機能を有しており、例えば、双方向通信機能を有する光ビーコンが用いられる。この路側通信装置３は、通信制御部３０、渋滞判定部３１、加減速量演算部３２を備えて構成されている。

通信制御部３０は、車両２Ｒと通信する路車間通信、及び、他の路側通信装置３と通信する路路間通信を行う機能を有している。ここで、車両２Ｎが路側通信装置３の配置された地点を通過する車両であるとして、路路間通信を行う機能を具体的に説明する。通信制御部３０は、通信対象の車両２Ｎ及び他の車両２Ｍの走行制御に関する情報、例えば、後述の加減速量演算部３２から出力された車両２Ｎ，２Ｍの各加減速量情報を、車両２Ｎへ送信する機能を有している。さらに、通信制御部３０は、車両２Ｎ，２Ｍの車速等の走行情報、車長等の車両諸元情報等を車両２Ｎから受信する機能を有している。また、通信制御部３０は、路路間通信をすることで、例えば車両の速度や位置情報を含む交通情報や、道路情報を他の路側通信装置３と共有する機能を有している。さらに、通信制御部３０は、車両２Ｎから受信した情報、及び、他の路側通信装置３と共有した交通情報や道路情報を路側通信装置３が有するメモリに格納する機能を有している。

渋滞判定部３１は、通信制御部３０によってメモリに格納された交通情報や道路情報を参照し、車両２Ｎが走行する道路において渋滞要因があるか否かを判定する機能を有している。また、渋滞判定部３１は、渋滞要因があるか否かの判定結果を加減速量演算部３２へ出力する機能を有している。

加減速量演算部３２は、渋滞判定部３１から出力された判定結果を入力し、渋滞要因があるとした判定結果の場合には、通信制御部３０によってメモリに格納された交通情報や道路情報を参照して車両２Ｎ，２Ｍの各加減速量を算出し、算出した各加減速量に基づく加減速情報を通信制御部３０へ出力する機能を有している。

次に、本実施形態に係る渋滞緩和システム１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る渋滞緩和システム１の動作を示すシーケンス図、図３は路側通信装置の動作を示すフローチャート、図４は車両の動作を示すフローチャートである。なお、シーケンスは図面の上方から下方へ時系列で記載されている。

まず、図２を用いて渋滞緩和システム１の動作概要について説明する。なお、説明理解の容易性を考慮して、図５に示す道路及び交通状態を用いて渋滞緩和システム１の動作を説明する。図５は、渋滞が発生しやすい地点の交通状態の一例であって、渋滞緩和システムの動作を説明するための概要図である。

渋滞緩和システム１の路側通信装置３は、通信制御部３０の路路間通信機能によって、所定の間隔で他の路側通信装置３と情報共有を行う（図２（ａ））。例えば、図５に示す２車線の本線道路に設置された路側通信装置３Ａは、交通情報や道路情報等を、本線道路に合流する道路に設置された路側通信装置３Ｂと共有する。共有した情報は、例えば、路側通信装置３のメモリに格納される。

また、車両２Ｎは、通信制御部２１の車車間通信機能によって、所定の間隔で付近の車両２Ｍと情報共有を行う（図２（ａ））。例えば、図５に示す本線道路を走行する車両２Ａ〜２Ｅ間において、交通情報や道路情報を共有する。

このような状況下において、路側通信装置３は、路側通信装置３の設置地点を通過する車両が存在するか否かを所定の間隔で確認する。例えば、路側通信装置３が設置された地点付近の道路に対して近赤外線の光を投光し、投光された範囲に車両２Ｎが進入すると（図２（ｂ））、路側通信装置３は車両側が有する情報を車両２Ｎに要求する（図２（ｃ））。車両２Ｎは、要求を受けて車両側の情報を路側通信装置３へ送信する（図２（ｄ））。路側通信装置３は、受信した車両側の情報、及び他の路側通信装置が有する情報に基づいて演算処理を行い、演算した走行情報を車両２Ｎへ送信する（図２（ｅ））。車両２Ｎは、受信した走行情報に基づいて走行制御処理を行うと共に、車両２Ｍに受信した走行情報を送信し、車両２Ｍは、受信した走行情報を周囲の車両２Ｍへ順次送信する（図２（ｆ））。

このように、運転支援システム１においては、路側通信装置３と車両２Ｎとが互いに通信すると共に、車両２Ｎから車両２Ｍへ情報送信することによって、車両２Ｒ全体の走行制御を行う。

次に、図３を用いて路側通信装置３の動作について詳細に説明する。図３の制御処理は、例えば所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、路側通信装置３の渋滞判定部３１が、渋滞要因判定処理を行う（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理では、渋滞判定部３１が、メモリに格納された交通情報、道路情報に基づいて渋滞が発生する要因を予測し、渋滞要因があるか否かを判定する。

以下、図５を用いて具体的に説明する。図５では、車両２Ａ〜車両２Ｅが、合流ポイントＰが存在する本線道路を合流ポイントＰに向かって走行し、車両４Ａが、本線道路に合流する合流道路を合流ポイントＰに向かって走行している。ここで、説明理解の容易性を考慮し、車両２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅの速度Ｖ_２Ａ，Ｖ_２Ｂ，Ｖ_２Ｃ，Ｖ_２Ｄ，Ｖ_２Ｅ、及び、車両４Ａの速度Ｖ_４Ａは同一、車両２Ａ〜車両２Ｅ及び車両４Ａの車長Ｌ_ＣＡＲは同一、車両２Ａ〜車両２Ｅ間の車間距離Ｘは同一、安全確保に必要な最低車間距離Ｘ_ＭＩＮは同一であるとする。また、例えば、合流地点や交差点等は、渋滞が発生する可能性のある渋滞要因発生地点として予め設定され、道路情報に含まれているものとする。そして、車両２Ａ〜車両２Ｃが本線道路の路側通信装置３Ａの設置地点を既に通過しており、車両２Ｄが路側通信装置３Ａの設置地点を通過する際に、合流道路の路側通信装置３Ｂが車両４Ａを検知したとする。

このような場合において、渋滞判定部３１は、道路情報から渋滞要因発生地点を認識すると共に、路側通信装置３Ｂを介して取得した車両４Ａの位置、速度パターン（Ｖ_４Ａの時間変化）、車長Ｌ_ＣＡＲ、必要車間距離Ｘ_ＭＩＮと、車両２Ｄから取得した車両２Ａ〜車両２Ｅの現在の位置、速度パターン（Ｖ_２Ａ，Ｖ_２Ｂ，Ｖ_２Ｃ，Ｖ_２Ｄ，Ｖ_２Ｅの各時間変化）、車長Ｌ_ＣＡＲ、必要車間距離Ｘ_ＭＩＮ等とに基づいて、合流ポイント（渋滞要因発生地点）Ｐにおいて、合流する車両４Ａと車両２Ａ〜車両２Ｅとが衝突するか、あるいは、合流する車両４Ａとの間の車間距離が安全車間距離Ｘ_ＭＩＮ以下となる車両が存在するか算出する。渋滞判定部３１は、減速制御する車両が存在しないと予測した場合には、渋滞要因がないと判定し、図３に示す制御処理を終了する。一方、減速制御する車両が存在すると予測した場合には、渋滞要因があると判定し、減速量演算処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理は、加減速量演算部３２が実行し、車両２Ｒの加減速量Ｗを演算する処理である。最初に、加減速量演算部３２は、渋滞要因が発生する時刻を決定する。図５に示す車両４Ａが合流ポイントＰに到達する時刻に、車両２Ａ〜車両２Ｅも合流ポイントＰに到着する場合には、当該時刻が渋滞要因発生時刻Ｔ_ｂとなる。そして、加減速量演算部３２は、例えば、車両２Ａ〜車両２Ｅのうち、渋滞要因発生地点に渋滞要因発生の時刻以降に最も早く到達する車両を先頭車両として定義し、先頭車両の後続に続く車両を後続車両と定義する。ここで、図５に示す場合においては、車両２Ａが先頭車両であり、車両２Ｂ〜２Ｅが後続車両であるとする。加減速量演算部３２は、先頭車両を決定すると、先頭車両の減速量から決定する。ここで、路車間通信を行うのは後続車両である車両２Ｄであるが、図２で説明したとおり、先頭車両である車両２Ａは、車車間通信によって衝突発生時刻Ｔ_ｂを知ることができるので、車両２Ａが衝突発生時刻Ｔ_ｂを知った時間を認識時刻Ｔ_ａとする。すると、車両４Ａを安全に合流させるために、車両２Ａが時刻Ｔ_ａから時刻Ｔ_ｂの間に進むべき距離Ｌ_ａは、以下の式（１）で表される。

例えば、時刻Ｔ_ａを基準（０ｓ）とし、時刻Ｔ_ｂを４ｓ後、車速Ｖ_４Ａを９０ｋｍ／ｈ、車長Ｌ_ＣＡＲを５ｍ、最低車間距離Ｘ_ＭＩＮを２０ｍとすると、車両２Ａが進むべき距離Ｌ_ａは、式（１）を用いて７５ｍとなる。車両２Ａが進むべき距離Ｌ_ａを算出すると、次に、車両２Ａに必要な減速度ａ_２Ａを求める。減速量ａ_２Ａは、以下の式（２）で求める。

例えば、車速Ｖ_２Ａが車速Ｖ_４Ａと同一で９０ｋｍ／ｈであり、車両２Ａが進むべき距離Ｌ_ａが７５ｍとすると、減速度ａ_２Ａは−３．１２５ｍ／ｓ^２となる。よって、合流する際の車両２Ａの車速Ｖ_２Ａは４５ｋｍ／ｈとなり、この値が車両２Ａの最小速度Ｖ_{２Ａ＿ＭＩＮ}となる。

そして、車両２Ａは、車両４Ａの合流の際に減速制御されるので、渋滞を発生させないためにも当初の車速９０ｋｍ／ｈかつ通常の車間距離３０ｍに戻すための加速を行う必要がある。車両２Ａが車両４Ａを合流させた直後から加速するものとすると、通常状態に復帰するために必要な加速度ｂ_２Ａは以下の式（３）で求める。

例えば、車間距離Ｘを３０ｍとすると、必要な加速度ｂ_２Ａは、式３を用いて７．８ｍ／ｓ^２となる。なお、式（３）においては、速度Ｖ_４Ａと速度Ｖ_２Ａが等しい場合であり、便宜的に速度Ｖ_２Ａに速度Ｖ_４Ａを代入して表示している。式（３）を用いて算出した加速度を用いて、車両２Ａが通常の走行状態に復帰する時刻Ｔ_ｃは、以下の式（４）で表される。

例えば、加速度が７.８ｍ／ｓ^２とすると、式（４）により時刻Ｔ_ｃは、５．６ｓ後となる。時刻Ｔ_ｃを求めると、車両２Ａが時刻Ｔ_ａから時刻Ｔ_ｃまでの間に進む距離Ｘ_ａを、以下の式（５）で表すことができる。

これにより、例えば車両Ａは、時刻Ｔ_ａから時刻Ｔ_ｃまでの間に約１０５ｍ進んでいると予測できる。なお、式（４）においては、速度Ｖ_４Ａと速度Ｖ_２Ａが等しい場合であり、便宜的に速度Ｖ_２Ａに速度Ｖ_４Ａを代入して表示している。

先頭車両の車両２Ａが進む距離Ｘ_ａ及び時刻Ｔ_ｃを算出後、後続車両の車両２Ｂ〜２Ｅについては、求めた時刻Ｔ_ｃ後に、車間距離Ｘ及び車速Ｖ_２Ｂ，Ｖ_２Ｃ，Ｖ_２Ｄ，Ｖ_２Ｅを満たすように、減速及び加速を設定する。ここで、特に、後続車両は、渋滞要因発生地点から遠い車両ほど減速量Ｗが小さくなるように設定する。すなわち、車両２Ｂの減速量Ｗ_２Ｂよりも車両２Ｃの減速量Ｗ_２Ｃが小さく、車両２Ｃの減速量Ｗ_２Ｂよりも車両２Ｄの減速量Ｗ_２Ｄが小さく設定する。

上記の減速量Ｗの設定について、詳細を説明する。減速量Ｗは後続車両の車両２Ｂ〜２Ｅの減速度ａ_ｎに基づいて設定する。例えば、合流する車両４Ａを１番目、合流を受け入れる車両２Ａ〜２Ｅのうち、先頭から順に２番目、３番目、４番目…とする。そして、合流車両４Ａが認識された時点での合流地点Ｐからの距離をＸ_４Ａ、合流を受け入れるｎ（ｎ≧2）番目の車両が合流車両４Ａを認識した時点での合流地点Ｐからの距離をＸ_ｎ、各車両の車長が統一されていないとし、ｎ番目の車両の車長をＬ_ｎ、合流を受け入れるｎ番目の車両が合流車両４Ａを認識した時点での車速をＶ_ｎ、合流を受け入れるｎ番目の車両が合流車両４Ａを認識した時点から合流車両４Ａが合流地点Ｐに到達するまでに必要な時間をＴとすると、合流を受け入れるｎ番目の車両の減速度ａ_ｎは以下の式（６）で表すことができる。

式（６）により、各後続車両２Ｂ〜２Ｅの減速度ａ_ｎを決定し、減速度ａ_ｎに基づいて各後続車両２Ｂ〜２Ｅの減速量Ｗを決定する。Ｓ１２の処理が終了すると、送信処理へ移行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理は、通信制御部３０が実行し、車両２Ｎに対して、車両２Ｒの減速量Ｗを送信する処理である。例えば、図５に示す車両２Ｄに対して、Ｓ１２の処理で生成した車両２Ａ〜車両２Ｅの減速量Ｗを送信する。これにより、車両２Ｎは、事前に、すなわち、通常走行をしている際に目視等でブレーキを踏むと判断するよりも先に、渋滞要因の発生を知ることができる。Ｓ１４の処理が終了すると、図３に示す制御処理を終了する。

以上で路側通信装置３の動作は終了する。次に、図４を用いて車両２Ｒの動作について詳細に説明する。図４の制御処理は、例えば所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、車両２Ｒの通信制御部２１は、加減速量の受信処理から開始する（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理において、通信制御部２１は、路車間通信あるいは車車間通信によって、自車両の加減速量Ｗを受信する。例えば、図５に示す場合において、車両２Ｄの場合には、路側通信装置３から減速量Ｗを受信し、車両２Ａ〜車両２Ｃ,車両２Ｅの場合には、車両２Ｄが車車間通信によって送信した減速量Ｗを、直接あるいは他車両を介して受信する。Ｓ２０の処理が終了すると、加減速処理へ移行する（Ｓ２２）。

Ｓ２２の処理は、加減速制御部２２が実行し、Ｓ２０の処理で受信した加減速量に基づいて車両制御する処理である。加減速制御部２２は、例えば、加減速量から速度パターンを生成し、生成した速度パターンに沿ってアクチュエータ２３を制御する。例えば、図５に示すように、車両２Ｂ〜２Ｄについて時間に依存した速度パターン（図５（Ａ）〜（Ｄ））を各車両で生成し、当該速度パターンに基づいて各車両がアクチュエータ２３を制御する。図５に示す速度パターンにおいては、減速するタイミングが、車両２Ｄが最も早いタイミングであって（時刻Ｔ_２Ｄ）、先頭車両に向かって順に、減速するタイミングが遅くなるように生成されている。Ｓ２２の処理が終了すると、図４に示す制御処理が終了する。

以上説明した通り、図３及び図４に示す処理を行うことで、先頭車両に続く後続車両において、渋滞要因が発生する地点よりも遠い後続車両ほど小さい減速量とすることで、後ろの後続車両に対して減速の伝播を抑制し、結果、渋滞を緩和させることができる。

次に、本実施形態の作用効果について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態にかかる渋滞緩和システムが適用される例を示す概要図であって、（ａ）〜（ｇ）の順に時系列の交通状態を示しており、（ａ）が０秒、（ｂ）が１秒後、（ｃ）が２秒後、（ｄ）が３.８秒後、（ｅ）が４.３秒後、（ｆ）が６秒後、（ｇ）が７.６秒後の交通状態を示している。

図６（ａ）に示すように、２つの道路が合流地点Ｐで合流している場合において、それぞれの道路には路側通信装置３Ａ,３Ｂが配置されているとする。路側通信装置３Ａが配置された道路には、３台の車両２Ａ〜車両２Ｃが時速９０ｋｍで車間距離３０ｍを保ちながら合流地点Ｐに向かって走行（巡航状態）しており、路側通信装置３Ａが配置された道路には、車両４Ａが時速９０ｋｍで合流地点Ｐに向かって走行しているとする。なお、各車両の車長は５ｍとする。また、車両２Ｃが路側通信装置３Ａの設置地点を通過した際に、車両４Ａも路側通信装置３Ｂの設置地点を通過したものとする。すると、路側通信装置３Ｂは、車両４Ａが合流地点Ｐに向かっている情報を路側通信装置３Ａへ送信し、路側通信装置３Ａは、路側通信装置３Ｂが送信した情報を受信する。また、車両２Ｃは、路側通信装置３Ａを通過した車両２Ａ,２Ｂの現在車速を路側通信装置３Ａへ送信し、路側通信装置３Ａは、車両２Ｃが送信した情報を受信する。そして、車両２Ａ,２Ｂが車両４Ａと衝突するか否かを判定する。図６に示す例においては、このままの走行では車両２Ａが衝突すると判定する。そして、路側通信装置３Ａは、車両２Ａ〜車両２Ｃの減速量Ｗを算出し、車両２Ｃへ送信する。車両２Ｃは、路側通信装置３Ａから減速量Ｗを受信すると、減速量Ｗに基づいて速度パターンを生成し、減速処理を開始すると共に、車両２Ｂに対して車車間通信によって車両２Ａ,２Ｂの減速量Ｗを送信する（図６（ｂ））。この動作により、車両２Ｃは８９ｋｍ／ｈとなる。

そして、車両２Ｂは車両２Ｃから減速量Ｗを受信し、受信した減速量に基づいて速度パターンを生成し、減速処理を開始すると共に、車両２Ａに対して車車間通信によって車両２Ａの減速量Ｗを送信する（図６（ｃ））。車両２Ｂの減速量は車両２Ｃの減速量より大きいため、図６（ｃ）においては、車両２Ｃが８７ｋｍ／ｈ、車両２Ｂが８５ｋｍ／ｈとなる。

そして、車両２Ａは車両２Ｂから減速量Ｗを受信し、受信した減速量に基づいて速度パターンを生成し、減速処理を開始する（図６（ｄ））。車両２Ａの減速量は車両２Ｂの減速量より大きいため、図６（ｄ）においては、車両２Ｃが８４ｋｍ／ｈ、車両２Ｂが７８ｋｍ／ｈ、車両２Ａが６９.７５ｋｍ／ｈとなる。

次に、図６（ｅ）に示す時刻になると、車両２Ｃは、減速制御から加速制御に変更し、車速が８５ｋｍ／ｈとなり、車両２Ｂ,２Ａは減速制御を維持し、車両２Ｂが７４ｋｍ／ｈ、車両２Ａが６４.１２５ｋｍ／ｈとなる。

次に、図６（ｆ）に示す時刻になると、車両２Ｃは、加速制御により車速が８７ｋｍ／ｈとなり、車両２Ｂは、減速制御から加速制御に変更し、車速が８０ｋｍ／ｈとなり、車両２Ａは減速制御を維持し、４５ｋｍ／ｈとなる。そして、車両４Ａが合流車線から車両２Ａの前方に時速９０ｋｍを保ちながら合流する。この際、車両４Ａと車両２Ａとの車間距離は、当初の車両２Ａ〜車両２Ｃ間の車間距離３０ｍよりも小さく、安全が担保される最小の車間距離である２０ｍとなり、最接近状態となる。

次に、図６（ｇ）に示す時刻になると、車両２Ｃ,２Ｂ加速制御により車速が９０ｋｍ／ｈとなり、車両２Ａは、減速制御から加速制御に変更し、車速が９０ｋｍ／ｈとなる。そして、車両２Ａ〜車両２Ｃ間の車間距離が３０ｍとなり、車両４Ａと車両２Ａとの車間距離も３０ｍとなる。その後、車両２Ａ〜車両２Ｃ及び車両４Ａは巡航状態となる。

以上、第１実施形態の渋滞緩和システム１によれば、渋滞要因があるか否かを判定し、渋滞要因があると判定した場合には、渋滞要因発生地点Ｐに向かう車両２Ａの後続車両である車両２Ｂ〜車両２Ｄに対して減速制御を行わせ、特に、車両２Ｂよりも渋滞要因発生地点からの距離が遠い車両２Ｃあるいは車両２Ｄに対しては、車両２Ｂの減速量Ｗよりも小さい減速量Ｗで減速制御させる。このように、渋滞要因発生地点Ｐからの距離が遠い車両２Ｃあるいは車両２Ｄに対して、すなわち、渋滞要因発生地点Ｐに到着するまで時間的余裕がある車両２Ｃあるいは車両２Ｄに対して、渋滞要因発生地点Ｐに到着するまでに達成すべき目標速度を小さな減速量で達成させることで、車両２Ｃあるいは車両２Ｄが受ける、車両Ｂの減速による影響を少なくすることができる。よって、車両Ｂから車両２Ｃあるいは車両２Ｄへの減速の伝播が抑制され、車両２Ｃあるいは車両２Ｄより更に後ろの車両に対して減速の伝播を少なくすることができる。従って、交通の渋滞を確実に緩和することができる。

また、通常走行時の加減速制御する場合、すなわち、目視等で危険あるいは合流必要性を認識して加減速制御する場合と比較して、より早いタイミングで渋滞要因の発生を知ることができる。これにより、渋滞要因発生地点Ｐに到着するまでの時間的余裕を大きく確保することができるので、渋滞要因発生地点Ｐに到着するまでに達成すべき目標速度をより小さな減速量で達成させることができるため、減速伝播の収束性を向上させ、結果、交通の渋滞を一層緩和することができる。

さらに、車両２Ｂより渋滞要因発生地点Ｐからの距離が遠い車両２Ｃは、車両２Ｂに比べて小さい減速量Ｗとすると共に、車両２Ｃより渋滞要因発生地点Ｐからの距離が遠い車両２Ｄは、車両２Ｃに比べて小さい減速量Ｗとすることで、後ろの車両に対して減速の影響の伝播を少なくすることが可能となり、交通の渋滞を確実に緩和することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る渋滞緩和システムは、第１実施形態に係る渋滞緩和システム１とほぼ同様に構成されるものであって、渋滞緩和システム１と比べ、路側通信装置３を備えていない点が相違する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態に係る渋滞緩和システムの車両の構成は、第１実施形態に係る渋滞緩和システム１の車両２Ｒとほぼ同様であり、車両にセンサを備え、車両側で渋滞要因の発生を検知する構成とされている点が相違する。例えば、先行車両及び対向車両の挙動を検知するミリ波センサや画像センサを備えている。また、ＥＣＵ２０は、センサが検知した情報に基づいて渋滞要因発生地点Ｐを予測し、予測した渋滞要因発生地点Ｐまでに自車両が減速する減速量を算出する機能を有している。算出方法は、第１実施形態の路側通信装置３の加減速量演算部３２と同様である。そして、通信制御部２１は、渋滞要因発生地点Ｐの位置情報を車車間通信によって、後続の車両へ通知する機能を有している。

次に、第２実施形態に係る渋滞緩和システムの動作について説明する。図７は、渋滞が発生しやすい地点の交通状態の一例であって、渋滞緩和システムの動作を説明するための概要図である。

図７に示すように、片側一方車線において、車両２Ａ〜車両２Ｅが交差点Ｋに向かっており、その対向車線では、交差点Ｋにおいて右折しようとする車両４Ａが存在するとする。また、車両２Ａ〜車両２Ｅは、センサ等の情報により得られた各車間距離情報を共有しているものとする。このような場合、車両２Ａは、センサ等の情報により最初に車両４Ａの存在を認識すると、右折車認識情報を後続車両２Ｂへ送信する。車両２Ｂは、車両２Ａから得られた情報に基づいて車両４Ａの存在を認識すると、車両２Ａとの車間距離に基づいて、車両２Ａと車両２Ｂとの間にある領域Ｕを抜けるように車両４Ａが右折してくるか否かを判定する。この判定はＥＣＵ２０で実行される。そして、ＥＣＵ２０が車両４Ａは右折すると判定した場合には、交差点Ｋの位置情報を後続車両の車両２Ｃへ送信する。車両２Ｃは、同様に車両２Ｄへ情報を送信し、車両２Ｄは、同様に車両２Ｅへ情報を送信する。これにより、各車両２Ｂ〜２Ｅは、ほぼ同時刻ｔに交差点Ｋまでの距離を認識する。そして、各車両２Ｂ〜２Ｅは、車両４Ａが安全に右折するために減速しなければならない地点（目標地点）までの距離を、前方の車両台数等を考慮して車両ごとに算出する。そして、各車両は、目標地点までの距離と、前方車両が目標地点までに到達する予測時間とに基づいて、自車両の減速量Ｗ_２Ｂ，Ｗ_２Ｃ，Ｗ_２Ｄ，Ｗ_２Ｅが最小となるように速度パターンを生成する。

これにより、交差点Ｋから遠い車両ほど、減速制御に掛けられる時間を長くすることができるので、例えば、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、減速量を徐々に小さくした速度パターンが生成される。よって、交差点Ｋからの距離が遠い車両ほど、緩やかな速度変化の速度パターンとなり、減速の伝播を小さくすることができ、結果、交通の渋滞を緩和することができる。

以上、第２実施形態の渋滞緩和システムによれば、路側通信装置３を備えることなく、各車両の減速量を制御し、後続車両になるほど減速量を小さくして緩やかな速度変化とすることができるので、減速の伝播の収束性を向上させることができる。その結果、交通渋滞を緩和することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る渋滞緩和システムの一例を示すものである。本発明に係る渋滞緩和システムは、これらの実施形態に係る渋滞緩和システムに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る渋滞緩和システムを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、第１実施形態においては、路側通信装置３が生成した減速量に基づいて、先頭車両に続く後続車両の全てが減速制御を行う場合を説明し、第２実施形態においても、渋滞要因発生地点に基づいて、先頭車両に続く後続車両の全てが減速制御を行う場合を説明したが、全ての後続車両がそのような減速制御を行う必要は無く、例えば、車両２Ｂより渋滞要因発生地点Ｐから遠い車両２Ｄの減速量が、車両２Ｂの減速量より小さいという関係を満たしている場合には、車両２Ｄの前方車両である車両２Ｃが通常走行における減速制御を行ったとしても、車両２Ｂ及び車両２Ｄが事前に減速制御を開始することで、車両２Ｄ以降の後続車両に対して減速の伝播を抑制するため、結果、交通の渋滞を緩和することができる。

また、第１実施形態においては、減速制御する車両の中で、最初に後続車両が渋滞要因の発生を認識する場合を説明し、第２実施形態においては、最初に先頭車両が渋滞要因の発生を認識する場合を説明したが、各実施形態において、渋滞要因の発生を認識する順番には限定されることはなく、いずれの順番であっても減速の伝播の収束性を向上させることができ、結果、交通渋滞を緩和することができる。

また、第１実施形態において、車速が９０ｋｍ／ｈで、車間距離が３０ｍ以上離れない場合を最終的な巡航状態としているが、どちらか一方の条件を目標とする場合であってもよく、さらには、各車両において、最大減速度が閾値以上とならないこと、最大加速度が閾値以上とならないこと、最大車間距離が閾値以上あるいは閾値以下とならないこと、車速が閾値以上あるいは閾値以下とならないこと等の条件を組み合わせてもよい。この場合、閾値は固定でも可変でもよい。そして、減速度下限値を、ブレーキランプを点灯させない範囲とすることで、目視によって誘発される減速の伝播を防ぐことも可能となる。このブレーキランプを閾値とする場合には、先頭車両から制御対象となる車両までの距離や、車間距離等に応じて決定することで、より正確な制御が可能となる。そして、上述した条件は、制御対象の車両全体で統一する必要は無く、車両ごとに別々に設定してもよい。

また、第１及び第２実施形態においては、片側一車線の場合を説明したが、二車線以上であってもよい。二車線以上の場合には、隣の車線を走行する車両の挙動を考慮し、例えば車間距離を他車両の割り込みに応じて変化させる構成とすることで、より正確な制御が可能となる。

また、第１及び第２実施形態においては、車両４Ａが合流する際、あるいは車両４Ａが右折する際に、減速することでスペースを確保する例を説明したが、加速制御によって合流するスペースあるいは右折するスペースを確保してもよい。

また、第１及び第２実施形態においては、車両４Ａが合流する際、あるいは車両４Ａが右折する際に起こる渋滞について説明したが、渋滞発生地点はこれに限られない。

また、第１及び第２実施形態においては、車両２Ｒが自動運転機能を有する場合を説明したが、手動運転であってもよい。例えば、車両２Ｒが備える表示部２４に減速量を表示したり、ブレーキ踏み込み量等を表示したりすることで、手動運転であっても減速制御させることができる。

さらに、第１及び第２実施形態においては、速度パターンを一度作成し、作成した速度パターンに則って走行制御する例を説明したが、当該速度パターンは動的に作成してもよく、当初生成した速度パターンと異なる速度パターンになった場合には、生成直後の速度パターンに則って制御を行えばよい。この場合、速度パターンはなめらかに変化することが好ましい。

第１実施形態に係る渋滞緩和システムを備える車両の構成概要を示すブロック図である。図１の渋滞緩和システムの動作を示すシーケンス図である。図１の路側通信装置の動作を示すフローチャートである。図１の車両の動作を示すフローチャートである。図１の渋滞緩和システムの動作を説明するための概要図である。図１の渋滞緩和システムの作用効果を説明するための概要図である。第２実施形態に係る渋滞緩和システムの動作を説明するための概要図である。

符号の説明

１…渋滞緩和システム、２Ｒ,２Ｎ,２Ｍ,４Ａ…車両、３…路側通信装置、２０…ＥＣＵ、２１…通信制御部、２２…加減速制御部、３０…通信制御部、３１…渋滞判定部、３２…加減速量演算部。

Claims

車両の渋滞を緩和させる渋滞緩和システムであって、
渋滞要因があるか否かを判定する渋滞判定手段と、
前記渋滞判定手段で前記渋滞要因があると判定した場合には、渋滞要因発生地点に向かう任意の車両からみた複数の後続車両に対して事前に減速制御を行わせる減速手段と、
を備え、
前記減速手段は、前記渋滞要因発生地点からの距離が第１の後続車両よりも遠い第２の後続車両に対して、前記第１の後続車両の減速量と比べて小さい減速量で減速制御させること、
を特徴とする渋滞緩和システム。
前記減速手段は、前記渋滞要因発生地点からの距離が遠い後続車両ほど小さい減速量で減速制御させることを特徴とする請求項１に記載の渋滞緩和システム。