JP2021028748A - 隊列走行システム - Google Patents

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Abstract

【課題】隊列が分断されることを防止する、隊列走行システムを提供する。【解決手段】隊列をなして複数の車両3を走行させる隊列走行システム1は、車両の隊列における順序を設定する管理装置6と、車両それぞれに設けられ、車両の走行状態に関する走行情報を送信する送信装置であり、車両それぞれに設けられ、少なくとも一つの車両の走行情報を受信する受信装置である通信装置35と、車両それぞれに設けられ、走行情報に基づいて、車両の作動を制御する制御装置37とを有する。管理装置6は、車両を進行方向に沿って先頭から後方に向かって、走行性能の低い順に配置する。【選択図】図2

Description

本発明は、追従走行可能な複数の車両を隊列走行させるための隊列走行システムに関する。
自動運転機能を備えた車両を進行方向に沿って複数並べて隊列走行させるための隊列走行システムが公知である(例えば、特許文献1)。特許文献1の隊列走行システムでは、各車両の特性を表す特性情報に基づいて、燃料消費量が最小となるように、隊列走行における車両の並び順が決定される。
交差点において隊列が分断される可能性を低減する隊列走行システムが公知である(例えば、特許文献2)。特許文献2の隊列走行システムでは、交差点に設けられた交通信号機の灯色の切り替えに関する信号情報と、隊列の長さと、車両の速度及び位置とに基づいて、隊列が交差点で分断されるか否かを判定する。隊列が分断される場合には、隊列が交差点の手前で停止できるように車両は減速されるか、又は、隊列の最後尾車両が交差点を通過できるように車両は許容範囲内の加速度で加速される。
国際公開第2017/209124号 特開2012−238169号公報
先導車に対する後続車の応答は、信号の遅延等によって隊列の後方に位置する後続車ほど遅れ易くなる。特許文献2に記載されているように、隊列が交差点を通過するときに先導車が加速されると、隊列の後端近傍に位置する後続車が先導車から遅れ、隊列が分断される虞がある。
本発明は、以上の背景を鑑み、隊列走行システムにおいて、隊列が分断されることを防止することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明のある態様は、隊列をなして複数の車両(3)を走行させる隊列走行システム(1)であって、前記車両の前記隊列における順序を設定する管理装置(6)と、前記車両それぞれに設けられ、前記車両の走行状態に関する走行情報を送信する送信装置(35)と、前記車両それぞれに設けられ、少なくとも一つの前記車両の前記走行情報を受信する受信装置(35)と、前記車両それぞれに設けられ、前記走行情報に基づいて、前記車両の作動を制御する制御装置(37)とを有し、前記管理装置は前記車両を進行方向に沿って先頭から後方に向かって、走行性能の低い順に配置する。
この構成によれば、後続車のうち、後端に位置するほど、走行性能の高い車両が配置される。これにより、先導車から後続車への信号の伝達の遅れ等がある場合であっても、後端側の車両を先導車に追従させることができ、隊列の分断を防止することができる。
上記の態様において、前記走行性能が、制動性能、最小旋回半径、加速性能、前記車両の大きさの少なくとも1つを含む車両諸元に基づくとよい。
この構成によれば、後続車の先導車への追従しやすさを容易に評価できる。
上記の態様において、前記管理装置は与えられた目的地に至る複数の走行経路を取得し、取得された前記走行経路の内の前記隊列が通行可能な経路を選択するとよい。
この構成によれば、隊列が分断されることが防止される。これにより、隊列を目的地により確実に到着させることができる。
上記の態様において、前記管理装置は、前記走行性能が所定の基準を下回る車両の前記隊列への加入を拒否するとよい。
この構成によれば、走行性能が基準以下の車両が隊列に含まれることが防止できる。これにより、走行性能が基準以下の車両によって隊列が乱されることが防止されて、隊列の分断が防止できる。
上記の態様において、先導車に後続車を追従走行させることによって、隊列をなして複数の車両を走行させる隊列走行システム(1)であって、前記隊列の形態及び前記隊列における前記車両の配置を設定する管理装置(6)と、前記車両それぞれに設けられた走行状態を送信する送信装置(35)と、前記車両それぞれに設けられ、少なくとも一つの前記車両の前記走行状態を前記送信装置から受信する受信装置(35)と、前記車両それぞれに設けられ、自らが設けられた前記車両の前記受信装置によって受信された信号に基づいて、自らが設けられた前記車両の作動を制御する制御装置(37)とを有し、前記管理装置は、前記隊列を全長が互いに異なる複数の形態に変更可能であることを特徴とする。
この構成によれば、隊列幅を切り替えることによって、例えば、全車両が交差点に進入してから、交差点を通過するまでに要する時間を低減することができる。これにより、隊列が交差点を通過するときに隊列が分断されることが防止できる。
上記の態様において、前記管理装置は走行する通路の幅を最大限に利用するように、前記隊列の形態、及び前記車両の位置を設定するとよい。
この構成によれば、路幅を最大限に利用するように隊列の形態、及び車両の位置が決定される。これにより、隊列が路幅に合わせて変形されるため、隊列の分断が防止できる。
上記の態様において、前記管理装置が、前記隊列が通過可能な時間が制限された所定の区間に至る直前及び前記所定の区間を通過するときに、前記隊列の前記全長を減少させるべく、前記隊列の形態及び前記車両の配置を変更するとよい。
この構成によれば、隊列の全長を減少させるべく隊列の形態及び車両の配置が変更されない場合に比べて、通過可能な時間が制限された区間を通過するのに要する時間が低減される。これにより、隊列の分断が防止できる。
上記の態様において、前記隊列の先頭を走行する前記車両には乗員に通知する通知装置(31)が設けられ、前記管理装置が、前記隊列が前記所定の区間に至る直前及び前記所定の区間を通過するときに前記隊列の形態及び前記車両の配置の少なくとも一方を変更する場合には、前記乗員への通知を行うとよい。
この構成によれば、隊列の変更を行うべきときに、先導車の乗員に通知が行われる。これにより、隊列が変更し易いように先導車の乗員は先導車を操縦することができる。
上記の態様において、前記後続車それぞれに設けられ、自らが設けられた前記車両の前方を認識する外界認識装置(34)を含み、前記後続車に設けられた前記制御装置は、前記外界認識装置において進行方向における前方に前記車両が認識された場合には、自らが設けられた前記車両の前記受信装置によって受信された信号と、前記進行方向における前方に前記車両の位置に基づいて、前記車両を制御するとよい。
この構成によれば、先導車に追従させることができるとともに、進行方向前方に位置する車両への衝突が防止できる。
以上の構成によれば、隊列走行システムにおいて、隊列が分断されることを防止することができる。
隊列走行システムが設けられたカーシェアシステムの構成を示す説明図 各車両の車両構成を示すブロック図 車両情報テーブルの例を示す図 縦横変更処理における車両の移動の態様を説明するための説明図 (A)縦隊列を組んで左端の走行車線を車両が走行しているとき、及び(B)縦隊列を組んで左から2番目の走行車線を車両が走行しているときのシフト量を説明するための説明図 (A)縦隊列時と、(B)車線の変更中と、(C)車線変更完了時と、(D)横隊列への変更が完了したときの車両の配置と、目標点の位置を説明するための説明図 別実施例での横縦変更処理における車両の移動の態様を説明するための説明図 別実施例での縦横変更処理における車両の移動の態様を説明するための説明図 (A)図4に示す縦横変更処理、及び(B)図8に示す縦横変更処理における他車両の割り込みを説明するための説明図
以下、図面を参照して、本発明に係る隊列走行システムの実施形態について説明する。
隊列走行システム1は、カーシェアサービスを行うカーシェアシステム2に設けられる。カーシェアシステム2は希望するユーザに車両3を貸し出すためのシステムであって、図1に示すように、複数台の車両3と、車両管理サーバ6とを備える。車両3はそれぞれ識別番号としてIDが付与され、複数のステーション7に分散して配置されている。
カーシェアサービスを利用するユーザはそれぞれスマートフォン等のユーザ端末8を保持している。ユーザは車両3の利用時間や借り受けを希望するステーション等の情報を含む予約情報の入力を行って車両管理サーバ6に送信することで、車両3の予約を行う。その後、ユーザは借り受けを希望するステーション7において車両3を借り受ける。
ステーション7に配置された車両3は作業員によって管理されている。作業員は車両管理サーバ6に通信可能な作業者端末9を保持している。作業者端末9は携帯電話やスマートフォンであってよい。作業者端末9は作業員に情報を通知し、作業員からの入力を受け付けるためのHMI(Human Machine Interface)を備えている。HMIはタッチパネルによって構成されているとよい。
隊列走行システム1は、複数台の車両3、及び車両管理サーバ6を含む。隊列走行システム1は、2つのステーション7(以下、第1ステーション7A、及び第2ステーション7B)間において、作業員が運転する車両3(以下、先導車3L)に他の車両3(以下、後続車3F)を追従走行(カルガモ走行ともいう)させることによって隊列を構成し、複数の車両3を配送するために用いられる。
以下では、第1ステーション7A及び第2ステーション7Bは道路11によって互いに接続されているものとする。道路11は、複数の車線と、複数の交差点10とによって構成されている。各交差点10には交通信号機(以下、信号機12)と、信号機12を制御する信号制御装置13と、車両3に信号情報を送信する信号情報送信装置14とが設けられている。信号機12によって交差点10は車両3が通過することのできる時間が制限された区間となっている。信号情報送信装置14は渋滞情報、交通規制情報等を含むVICS(登録商標)情報を送信する光ビーコンであってよい。信号情報送信装置14は対応する信号機12が設けられる交差点10の手前の車線上に設置されている。信号情報は少なくとも、青信号、黄信号、赤信号それぞれの点灯時間と、現在点灯中の信号と、その信号が点灯してからの経過時間とを含む。
車両管理サーバ6はカーシェアシステム2で貸し出される車両3を管理する管理装置であって、中央演算処理装置(CPU)、メモリ、及びHDDなどを備えたコンピュータである。車両管理サーバ6はHDD等によって構成された情報を記憶する記憶部15を備えている。記憶部15はHDDやメモリ等によって構成されている。車両管理サーバ6には入出力装置であるHMI16が設けられている。HMI16は、例えば表示装置16Aであるモニタ及び入力装置16Bであるキーボードやタッチパネルを含むとよい。車両管理サーバ6はインターネット等のネットワーク18を介して経路検索サーバ19に接続されている。経路検索サーバ19は地図情報を保持するとともに、与えられた地点間を繋ぐ複数の走行経路を算出する。本実施形態では、経路検索サーバ19は各走行経路に対応する道路情報、例えば、道路11の路幅や車線数等を出力することができる。車両管理サーバ6はステーション7のいずれかに設けられていてもよく、カーシェアサービスを提供する企業の社屋に設けられていてもよい。
車両3はそれぞれ、HMI31と、車両センサ32と、位置取得装置33と、外界認識装置34と、通信装置35と、信号情報受信機36と、制御装置37とを備えている。HMI31、車両センサ32、位置取得装置33、外界認識装置34、信号情報受信機36、及び通信装置35は、CAN(Controller Area Network)等の通信手段によって制御装置37に信号伝達可能に接続されている。
HMI31は車両3の車室内に設けられ、乗員に対して表示や音声によって各種情報を報知するとともに、乗員による入力操作を受け付ける。本実施形態では、HMI31はタッチパネルによって構成されている。
位置取得装置33は自らが設けられた車両3(以下、自車両3)の現在位置(緯度、経度で表示される絶対座標値)を検出するための装置であって、例えば人工衛星を利用して車両3の位置を測定するためのGPS受信機であってよい。
外界認識装置34は自車両3の周辺情報を取得し、自車両3の周辺を認識するための装置であり、車外カメラを含む。車外カメラは車両3の前方に存在する物体、例えば、自車両3の直前に位置する車両3(以下、前走車)を撮像することができる。車外カメラは、例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラであってよい。外界認識装置34はレーダや、ライダ、ソナー等を含んでいてもよい。
車両センサ32は自車両3の走行状態を検知するためのセンサである。車両センサ32は自車両3の速度を検出する車速センサ、自車両3の加速度を検出する加速度センサ、自車両3の3軸の角速度を検出する角速度センサを含む。本実施形態では、車両センサ32は加速度センサ及び角速度センサに加えて、速度センサを更に備えた慣性計測装置32A(IMU)を含む。
通信装置35は、車々間通信装置35Aと、移動体通信システムへの接続用の移動体通信装置35Bとを含む。車々間通信装置35Aは自車両3の制御装置37及び自車両3以外の他の車両3の制御装置37の通信を媒介する装置である。すなわち、通信装置35は他の車両3に搭載された制御装置37に信号を送信する送信装置として、また、他の車両3に搭載された制御装置37からの信号を受信する受信装置として機能する。車々間通信装置35Aの間の通信は光を含む電磁波によって行われてもよく、また、音波によって行われてもよい。移動体通信装置35Bは電磁波によって基地局と通信し、自車両3の制御装置37をインターネットに接続させるための装置である。移動体通信装置35Bは例えば、第5世代移動通信システムに基づくものであるとよい。車両3がステーション7に駐車されているときには、各車両3に設けられた制御装置37は移動体通信装置35Bを介して、車両管理サーバ6に接続可能となっている。
信号情報受信機36は信号情報送信装置14から送信された信号を受信して、信号情報を取得するための装置であり、光ビーコンの受信機を含む。
制御装置37は、CPU、ROM、及びRAM等を含むコンピュータによって構成された電子制御装置(ECU)である。制御装置37はCPUでプログラムに沿った演算処理を実行し、ステアリング装置、エンジンやモータ等の駆動装置、及びブレーキ装置等を制御することによって、各種の車両制御を実行し、自らが設けられた車両3の作動を制御する。制御装置37は1つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニット、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
制御装置37は車両管理サーバ6から移動体通信装置35Bを介して自車両3が先導車3Lに設定されたことを示す信号(以下、先導車通知信号)を受信すると先導車処理を行う。制御装置37は先導車処理において車両管理サーバ6に接続し、作業者が先導車3Lを走行させるために必要となる情報を含む走行情報を取得する。走行情報には、配送すべき全ての車両3のIDと、経路情報とが含まれる。経路情報には車両3が走行すべき配送経路と、経路となる道路11の車線数とが含まれる。制御装置37は、車両3の配送が完了した後に、HMIに所定の入力があったときには、後続車3Fの制御装置37に所定の信号(以下、追従停止信号)を送信し、後続車3Fの追従走行を停止させるとよい。
走行情報には、配送経路上の各部分において取り得る隊列に関する情報である隊列情報が含まれていてもよい。隊列情報には少なくとも、隊列の態様と、後続車3Fの隊列における位置とが含まれる。本実施形態では、隊列の態様を示す情報として、進行方向に直交する方向の車両3の列の数(以下、列数)が含まれる。例えば、図4(D)に示される隊列の場合には列数は3になる。先導車3Lの制御装置37は経路情報に基づいて、適宜、隊列情報を生成可能であってもよい。
次に、先導車通知信号を受信した制御装置37は隊列を構成することのできる位置に自車両3を移動させる。その後、制御装置37は後続車3Fの全ての制御装置37から隊列を編成するための移動が完了したことを示す移動完了信号を受信すると、後続車3Fの制御装置37に追従走行開始信号を送信する。次に、制御装置37は配送経路をHMI31に表示させ、操舵、加速、及び減速を含む運転操作を行い、車両3を配送経路に沿って走行させるように作業者に促す。その後、作業者から車両3の配送が完了したことに対応する所定の入力がHMI31に行われるまで、制御装置37は位置取得装置33からの信号、及び車両センサ32からの信号に基づいて自車両3の位置、車速、加速度、角速度等を含む走行状態を取得し、車々間通信装置35Aを介して後続車3Fの制御装置37に送信し続ける。
制御装置37は車両管理サーバ6から移動体通信装置35Bを介して自車両3が後続車3Fに設定されたことを示す信号(以下、後続車通知信号)を受信すると後続車処理を行う。本実施形態では、後続車処理には隊列形成処理、及び追従走行処理が含まれる。
隊列形成処理において、制御装置37は、車両管理サーバ6から先導車3Lの識別番号と、追従走行開始時の隊列の態様、及び、追従走行開始時の隊列における車両3の位置とを取得する。その後、制御装置37は先導車3Lの位置を取得し、指定された位置に車両3が配置されるように、車両3を制御して、先導車3Lの後方に移動させる。移動が完了すると、制御装置37は、車々間通信装置35Aを介して、先導車3Lの制御装置37に移動完了信号を送信する。
隊列形成処理が完了し、先導車3Lの制御装置37から追従走行開始信号を受信すると、制御装置37は追従走行処理を行う。追従走行処理において、制御装置37は自車両3を制御し、先導車3Lに追従走行させる。本実施形態では、後続車3Fの制御装置37は先導車3Lの制御装置37と通信し、先導車3Lの走行状態に基づいて後続車3Fを追従走行させる。これによって、後続車3Fは先導車3Lに電子連結(電子牽引ともいう)された状態となる。
追従走行処理において、制御装置37は取得した識別番号に基づいて、車々間通信装置35Aを介して先導車3Lの位置、及び走行状態を取得する。制御装置37は取得した先導車3Lの位置、及び走行状態と、位置取得装置33によって取得した自車両3の位置とに基づいて、先導車3Lに追従するように軌道を算出する軌道生成処理を行う。その後、制御装置37は各種の車両制御を組み合わせて、自車両3を軌道に沿って走行させる。
また、制御装置37は自車両3に設けられた外界認識装置34が取得する信号に基づいて、進行方向における前方を走行する前走車の有無を判定し、前走車がある場合には前走車の位置を取得する。制御装置37は車々間通信装置35Aによって受信された信号と、前走車の位置に基づいて、自車両3を制御し、自車両3と前走車との車間距離を保って走行させる。これにより、後続車3Fを先導車3Lに追従させることができるとともに、進行方向前方に位置する前走車への衝突が防止できる。
後続車3Fがそれぞれ先導車3Lに電子連結されて追従走行することによって、先導車3L及び後続車3Fは隊列をなして走行する。例えば、後続車3Fが先導車3Lを先頭に一列に並んで追従走行するときには、後続車3Fの制御装置37はそれぞれに定められた車間時間後に先導車3Lが通過した点を通過するように自車両3を制御するとよい。後続車3Fの制御装置37は追従走行を行っている間、位置取得装置33によって取得した自車両3の位置を先導車3Lの制御装置37に送信する。
後続車3Fが先導車3Lに追従走行することによって構成される隊列の態様には互いに全長の異なる2つ以上の形態が含まれる。より具体的には、追従走行することによって構成される隊列の態様には、車両3が一列に並んだ形態(すなわち、列数が1。以下、縦編隊)と、車両3が複数列をなして並び、縦編隊よりも全長の短い形態(すなわち、列数が2以上。以下、横編隊)とが含まれる。図4(A)には車両3が縦編隊をなして走行している場合の例が示され、図4(D)には車両3が横隊列をなして走行している場合の例がそれぞれ示されている。
車両3が先導車3Lに設定されて走行しているとき、すなわち、先導車処理を実行しているときに所定の条件が満たされると、先導車3Lの制御装置37はHMI31に隊列変更ボタンを表示する。作業者が隊列変更ボタンにタッチすると、先導車3L及び後続車3Fの制御装置37においてそれぞれ隊列変更処理が実行される。隊列変更処理とは各制御装置37が車両3を制御し、且つ協働することによって、隊列の態様を隊列情報に基づいて変更する処理である。すなわち、HMI31は作業者に隊列の形態の変更する場合に通知を行う通知装置として機能する。
隊列変更処理には、隊列の態様を全長(すなわち、隊列幅)が互いに異なる複数の形態に変更する処理であり、本実施形態では縦編隊から横編隊に変更する縦横変更処理を含む。図4には縦横変更処理において、隊列の態様が縦編隊から横編隊に変更されるときの後続車3Fの移動態様が示されている。以下では、縦横変更処理において、縦編隊を隊列数Nの横編隊に変更すると仮定して説明を行う。
図4(A)に示すように、縦横変更処理において、まず、先頭から2台目からN台目にまでに位置する後続車3Fをそれぞれ先導車3Lの走行車線とは異なり、且つ、互いに異なる車線に移動させる。その後、図4(B)に示すように、先頭からN+1台目に位置する車両3を先頭から1台目に位置する車両3(先導車3L)の走行車線に移動させる。同時に、先頭からN+2台目に位置する車両3を先頭から2台目に位置する後続車3Fの走行車線に移動させる。このような移動を繰り返すことによって、図4(C)に示すように、隊列を構成する全ての車両3が列それぞれに可能な限り均等に割り振られる。その後、図4(D)に示すように後続車3Fの制御装置37は前走車との車間距離を詰めるべく、自車両3の速度を上昇させる。
縦編隊から横編隊に隊列を変更するときには図4(D)に示すように、後続車3Fの速度を上昇させる必要がある。本実施形態では、先導車3Lの制御装置37は、隊列変更ボタンがタッチされた直後に、HMI31に作業者に先導車3Lの減速を促す通知を行う。これにより、作業者はHMI31の表示に従って隊列が変更され易いように先導車3Lを減速させることができる。
隊列変更処理には、所定の条件が揃ったときに、隊列の態様を横編隊から縦編隊に変更する横縦変更処理が含まれる。本実施形態では、横縦変更処理では縦横変更処理の手順が逆の順番で行われる。これにより、隊列の変更によって縦編隊における車両3の順番が変更されることが防止できる。
横編隊での走行、及び隊列の態様の変更は、後続車3Fの制御装置37が縦編隊での走行時とは異なる軌道を生成し、後続車3Fをその軌道に沿って走行させることで行われるとよい。また、隊列の態様を変更するときには、後続車3Fの制御装置37は縦編隊での走行時の軌道上の点を線形的に移動させることによって、隊列を横編隊に変更するとよい。
車両管理サーバ6の記憶部15にはステーション7ごとに車両情報テーブル(図3参照)が記憶されている。車両情報テーブルには、各ステーション7に駐車されているか、又は各ステーション7からユーザに貸し出された車両3のIDと、各車両3の走行性能を評価するための車両諸元とを対応づけて記録されている。
走行性能は車両3が走行するときの能力を示すものであって、車両管理サーバ6は走行性能を車両諸元に基づいて評価する。車両諸元には例えば、加速性能、制動(減速)性能、及び、操舵性能の少なくとも1つが含まれる。加速性能は0−100km/h加速であってよい。0−100km/h加速とは、時速100kmに到達するまでの時間を意味する。制動性能は予め定められた路面上を所定の速度(例えば、60km/h)で走行しているときの制動距離であってよい。操舵性能は最小旋回半径(最小回転半径ともいう)であってよい。
車両諸元には車両3の車幅、全長、及び重量の少なくとも一つが含まれていてもよい。また、車両諸元には道路交通法に基づく大型自動車、中型自動車、小型自動車等の自動車の種類が含まれていてもよい。車両諸元には道路運送車両法に基づく自動車の種別が含まれていてもよい。
次に、隊列走行システム1の動作について説明する。車両管理サーバ6は予約情報やカーシェアサービスの利用予測に基づいて、ステーション間で車両3を配送する配送計画を立案する。配送計画には先導車3LのIDと、配送すべき全ての車両3のIDと、配送経路に関する経路情報と、追従走行開始時の隊列の態様と、追従走行開始時の隊列に含まれる各車両の位置とが含まれる。配送計画には、配送経路上の各部分において取り得る隊列に関する情報である隊列情報が含まれていてもよい。隊列情報には少なくとも、隊列の態様と、後続車3Fの隊列における位置とが含まれているとよい。車両管理サーバ6はカーシェアサービスの利用予測を過去のユーザの利用履歴に基づいて算出してもよい。
より具体的には、車両管理サーバ6は配送計画を立案するとき、まず、予約情報に基づいて、各ステーションにおいてユーザへの貸出に必要となる車両3の台数を算出する。その後、車両情報テーブルを参照して各ステーションにおいて駐車又は貸出中の車両3の台数を取得し、各ステーションに搬送されるべき車両3の台数と搬出可能な車両3の台数とを算出する。その後、車両管理サーバ6はマッチングを行って、車両3を送出する側のステーション7(以下、送出ステーション7S)、車両3を受領する側のステーション7(以下、受領ステーション7R)、及び両ステーション間で配送すべき車両3の台数の組を算出する。図1では、第1ステーション7A(送出ステーション7S)から、第2ステーション7B(受領ステーション7R)に車両3が配送されている例が示されている。
次に、車両管理サーバ6は記憶部15に記憶された送出ステーション7Sの車両情報テーブルを参照して、送出ステーション7Sに駐車された車両3の中から、走行性能が所定の基準を以上の車両3を選択して、配送する車両3を決定する。これにより、所定の基準を下回る車両3の配送中の車両3が構成する隊列への加入が拒否されて、走行性能が基準未満の車両3が隊列に含まれることが防止できる。よって、走行性能が基準未満であるために隊列から遅れる車両3が生じることが防止できる。よって、隊列の分断が防止できる。
その後、車両管理サーバ6は経路検索サーバ19を参照して、与えられた目的地に至る走行経路、すなわち、送出ステーション7Sから受領ステーション7Rに至るまでの走行経路を複数取得する。更に、車両管理サーバ6は車両情報テーブルを参照して、配送する全ての車両3の走行性能を抽出する。次に、車両管理サーバ6は抽出された走行性能に基づいて、取得された走行経路の内の通行可能な経路を選択して配送経路とする。これにより、隊列が分断されることが防止され、隊列を目的地により確実に到着させることができる。
その後、車両管理サーバ6は配送経路を車両3が走行するときの隊列の形状を決定する。車両管理サーバ6は隊列の形状を少なくとも配送経路の始点近傍及び終点近傍において、先導車3Lを先頭として後続車3Fが先導車3Lの進行方向に沿って一列に並ぶ縦編隊に設定する。
車両管理サーバ6は経路検索サーバ19を参照して、配送経路上の各部分において取り得る隊列の態様を算出し、算出された隊列の形態を配送計画に含めてもよい。より具体的には、車両管理サーバ6は配送経路の複数車線が設けられている部分以外においては、隊列の形状を縦隊列に設定する。車両管理サーバ6は配送経路の複数車線が設けられている部分においては、隊列の形態を走行する通路の幅を最大限に利用するように設定する。より具体的には、車両管理サーバ6は隊列の列数を車線の数となるように設定する。
次に、車両管理サーバ6は追従走行開始時の隊列の形態を縦隊列に設定し、車両情報テーブルを参照して隊列の進行方向に沿って先頭から後方に向かって走行性能の低い順に配置することによって、隊列における各車両3の順序を設定する。本実施形態では、車両管理サーバ6は車両情報テーブルの制動性能に基づいて、制動性能の低い順に配置することによって、隊列における各車両3の順序、すなわち各車両3の位置を設定する。これにより、最も走行性能(本実施形態では、制動性能)の低い車両3が隊列の先頭に位置する。但し、制動性能が制動距離によって表されているときには、走行性能の低い順とは制動距離が長い順に対応している。
本実施形態では、走行性能は車両情報テーブルに記録された車両諸元のいずれかに基づいて評価される。走行性能が0−100km/h加速に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは0−100km/h加速の長い順に対応している。走行性能が最小旋回半径に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは最小旋回半径が大きい順に対応している。走行性能が車幅に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは車幅の大きい順に対応している。走行性能が全長に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは全長の大きい順に対応している。走行性能が重量に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは重量の大きい順に対応している。走行性能が自動車の種類に基づいて評価されるときには、走行性能の低い順とは、例えば、大型特殊車両、小型特殊自動車、大型自動車、中型自動車、準中型自動車、普通自動車の順であってもよい。
隊列における各車両3の順序の設定が完了すると、車両管理サーバ6は、隊列の先頭に位置する車両3を先導車3Lに設定する。
その後、車両管理サーバ6は決定された配送計画を含む情報を作業者端末9に送信する。作業者端末9は配送計画を含む情報を受信するとHMIは配送計画を表示し、配送計画を作業者に通知する。その後、車両管理サーバ6は、先導車3Lに設定された車両3の制御装置37に先導車通知信号を送信し、後続車3Fに設定された車両3の制御装置37に後続車通知信号を送信する。
先導車通知信号を受信した車両3の制御装置37は隊列を組むことのできる位置に自車両3を移動させる。後続車通知信号を受信した車両3の制御装置37は自車両3を追従走行開始時の隊列における車両3の位置に移動させる。これにより、後続車3Fは先導車3Lの後方において、配送計画に記載された追従走行開始時の車両3の順序で並ぶように配置される。すなわち、車両管理サーバ6からの先行車通知信号及び後続車通知信号に基づいて、車両3は走行性能の低い順に配置される。このとき、作業者が作業者端末9に提示された配送計画に従って、先導車3Lの後方に後続車3Fを進行方向に沿って一列に並ぶように配置した隊列を構成してもよい。
移動が完了して隊列の編成が完了すると、後続車3Fの制御装置37は、先導車3Lの制御装置37に移動完了信号を送信する。移動完了信号を受信すると、先導車3Lの制御装置37は後続車3Fの制御装置37に追従走行開始信号を送信する。これにより、後続車3Fは先導車3Lに電子連結され、先導車3Lへの追従走行が開始される。その後、先導車3LのHMI31には配送経路が表示される。作業者は運転操作を行い、先導車3Lを配送経路に従って走行させる。これにより、ステーション7の間の車両3の配送が行われる。送出ステーション7Sから出発した直後には、車両3は進行方向に沿って一列に並ぶ縦編隊を組んだ状態で走行する。
先導車3Lが交差点10の直前に到達すると、先導車3Lの制御装置37は、隊列を構成する全車両が交差点10を通過可能であるかを判定する。ここでは交差点10の直前とは、走行経路前方に交差点10があり、その交差点10からの距離が所定値以下の地点を指す。所定値としては例えば10m程度であってもよく、先導車3Lの車速に基づいて変更されてもよい。このとき、先導車3Lの制御装置37は、信号情報受信機36からの信号と、車々間通信を介して取得した後続車3Fの位置と、車両センサ32によって取得された自車両3の車速とに基づいて、通過可能であるかの判定を行うとよい。通過可能でない場合には、先導車3Lの制御装置37は隊列を車両管理サーバ6によって設定された態様に変更することによって、交差点10を通過可能であるかを推定する。先導車3Lの制御装置37が、隊列の態様の変更によって交差点10を通過可能であると判定したときには、先導車3LのHMI31には隊列変更ボタンが表示される。
作業者が隊列変更ボタンにタッチすると、先導車3L及び後続車3Fの制御装置37において隊列変更処理が実行される。これにより、後続車3Fの制御装置37は、車両管理サーバ6によって設定された車両3の配置に基づいて、自車両3を移動させる。隊列の変更によって、隊列幅が増加し、隊列は利用可能な道路幅を最大限に利用する態様となる。これによって、隊列の全長が減少する。本実施形態では、隊列変更ボタンがタッチされると、隊列は縦編隊から車線数と等しい隊列数を備えた横編隊となる。
但し、先導車3Lの制御装置37は隊列変更処理を開始するときに、外界認識装置34からの信号に基づいて、自車両3が走行する道路11の車線数を取得して、変更後の隊列の形態を決定してもよい。このとき、先導車3Lの制御装置37は変更後の隊列の形態を車線数と等しい隊列数を備えた横編隊に設定してもよい。
また、作業者が隊列変更ボタンにタッチすると、HMI31に作業者に減速を指示する通知が表示される。これにより、作業者は隊列が変更し易いように先導車3Lを減速させるべく、先導車3Lを操縦することができる。
隊列の変更が完了すると、先導車3Lの制御装置37は車々間通信装置35Aを介して取得した後続車3Fの位置に基づいて、隊列を構成する全ての車両3が交差点10を通過したかを判定する。全ての車両3が交差点10を通過したと判定したときには、先導車3Lの制御装置37は隊列の態様を横編隊から元の縦編隊に戻すべく、後続車3Fの制御装置37に信号を送信する。このとき、後続車3Fの制御装置37は自車両3を縦編隊から横編隊に変更する場合と逆の過程によって横編隊から元の縦編隊に戻すとよい。より具体的には、例えば、後続車3Fの制御装置37は先導車3Lに対して図4(C)に示される位置に移動した後、後続車3Fをそれぞれ先導車3Lの後方に移動させ、先導車3Lの後方に一列に並ぶように移動させるとよい。
受領ステーション7Rに隊列が到着すると、作業者は先導車3Lを停止させ、HMI31に追従走行を終了させるべく入力を行う。これにより、先導車3Lの制御装置37は追従停止信号を後続車3Fの制御装置37に送信し、後続車3Fの追従走行処理を停止させる。これにより、後続車3Fは電子連結が解除された状態となる。その後、後続車3Fの制御装置37は自車両3を適切な位置に移動させて駐車させてもよく、作業者が運転操作することによって後続車3Fを適切な位置に移動させて駐車させてもよい。次に、作業者は作業者端末9を用いて、配送完了を示す信号を車両管理サーバ6に送信する。車両管理サーバ6は配送完了を示す信号を受信すると、送出された車両3のデータを送出ステーション7Sの車両情報テーブルから削除して、受領された車両3のデータを受領ステーション7Rの車両情報テーブルに追加する。
次に、このように構成した隊列走行システム1の効果について説明する。車両管理サーバ6からの先行車通知信号及び後続車通知信号に基づいて、車両3は走行性能の低い順に配置される。
特に縦編隊をなして車両3が走行しているときには、先導車3Lからの距離が離れるほど信号が遅れて到達するため遅れが伝播し、後続車3Fが十分追従できなくなる虞がある。本実施形態では、隊列において後端側に位置するほど走行性能の高い車両3が配置されているため、先導車3Lから後続車3Fへの信号の伝達の遅れ等がある場合においても、後端側の車両3が先導車3Lに追従し易い。これにより、隊列の分断を防止することができる。
図3に示すように、走行性能は、制動性能、最小旋回半径、加速性能、車両3の大きさの少なくとも1つを含む車両諸元に基づいて評価される。これにより、後続車3Fの先導車3Lへの追従し易さを容易に評価することができる。
先導車3Lが交差点10の直前に到達すると、先導車3LのHMI31に隊列変更ボタンが表示される。作業者は隊列変更ボタンにタッチすることによって、隊列を縦編隊から横編隊に変更可能である。隊列が横編隊に変更されると、隊列が縦編隊である場合に比べて、隊列が交差点10に進入し、全ての車両3が退出するまでに要する時間を低減することができる。よって、隊列が交差点10を通過する間に、青信号から赤信号に切り替わって、隊列が分断されることが防止できる。
本実施形態では、隊列変更ボタンがタッチされると、隊列は車線数と等しい隊列数を備えた横編隊となる。これにより、隊列の全長が減少し、路幅を最大限に利用するように隊列の形態が変更される。よって、隊列が交差点10に進入して全ての車両3が退出するまでに要する時間をより低減することができる。このように路幅に合わせて隊列の形態が変更されるため、路幅に合わせて隊列の形態が変更されない場合に比べて、隊列の分断をより確実に防止できる。
次に、隊列変更を行うときの後続車3Fの制御装置37が実行する軌道生成処理において実行される変更処理について詳細を説明する。まず、縦編隊をなして車両3が走行しているときに後続車3Fの制御装置37が実行する軌道生成処理について説明を行う。
後続車3Fの制御装置37は記憶部15に外界認識装置34及び車両センサ32によって取得した先導車3Lの相対位置の履歴情報と、自車両3及び先導車3Lそれぞれの車速、加速度、及び角速度等の履歴情報とを保持している。後続車3Fの制御装置37は自らが定めた地点(以下、目標地点)を、自らが定めた速度(以下、目標速度)、加速度(以下、目標加速度)、及び角速度(以下、目標加速度)で通過するように、自車両3を制御する。例えば、先導車3Lを先頭に後続車3Fが進行方向に沿って一列に並ぶ縦列の隊列を組んでいるときには、後続車3Fに設けられた制御装置37は、先導車3Lが予め定められた所定時間(以下、遅延時間)前に通過した地点を目標地点に定める。また、後続車3Fの制御装置37は先導車3Lがその地点を通過したときの車速、加速度、及び角速度をそれぞれ、目標速度、目標加速度、及び目標加速度に定めるとよい。但し、後続車3Fに設けられた制御装置37は外界認識装置34からの信号に基づいて、先導車3L、及び前走車との車間距離が一定値以下とならないように必要に応じて自車両3を制御する。以下、必要に応じて、目標地点の列を軌道と記載する。
遅延時間は追従走行が開始されたときの先導車3Lと自車両3との距離に基づいて定めるとよい。本実施形態では、先頭からi番目に位置している後続車3Fの遅延時間Tは以下の式(1)に基づいて定められる。
Figure 2021028748
但し、T_0は先導車3Lが通過した地点を、先頭から2番目に位置する後続車3Fが通過するまでの時間、すなわち車間時間である。車間時間は適切な車間距離に基づいて定められるとよい。
次に、隊列変更処理のうち、縦横隊列変更処理の詳細について説明する。先導車3Lの制御装置37はまず、先導車3Lに対する後続車3Fそれぞれの相対位置から、各後続車3Fが縦列の先頭から何番目に位置しているかを判定し、車線の数、先導車3Lが走行している車線の位置、各車線の道路幅を用いて、シフト量を算出する。
例えば、縦隊列をなす車両3が車線数Mの道路11において左からj番目の車線を走行し、車線の幅が全てdメートルであるとしたときに、先導車3Lの制御装置37は先頭からi番目に位置している後続車3Fに対して、以下の式を用いてシフト量xを算出する。
Figure 2021028748
但し、シフト量xは進行方向右側を正、左側を負として定義され、式(2)中のmodは、Mで除したときの余りを算出する剰余演算を示す。先導車3Lの制御装置37は後続車3Fの制御装置37にそれぞれシフト量を通知する。図5(A)及び(B)にはそれぞれ、シフト量xに対応する移動方向が矢印の向きで、シフト量xの大きさが矢印の長さによって示されている。図5(A)はM=3,j=1の場合にし、図5(B)はM=3,j=2の場合に対応している。
次に、2台目からM台目にまでに位置する後続車3Fの制御装置37はそれぞれ目標地点を先導車3Lが遅延時間T前に通過した地点から左右方向に線形的にシフト量x移動した位置に向かって移動させる。図6(A)〜(C)には、図5(A)の先導車3Lの直後に後続する後続車3Fの移動態様が図示されている。図6(A)は縦編隊から横編隊への編隊の変更が開始されたときの車両3の配置が、図6(C)にはシフト量x移動した位置への移動が完了した時の車両3の配置がそれぞれ示されている。図6(A)、及び図6(B)には、車間時間毎の目標点P及びPが示されている。このように、図6(A)に示すように、目標点をシフト量x移動した位置へ線形的に移動させていくことで、各車両3を対応する走行車線に移動させることができる。また、図6(A)及び図6(C)の間において、後続車3Fの制御装置37は目標速度、目標加速度、目標角速度をそれぞれ、遅延時間T前の先導車3Lの車速、加速度、角速度と概ね等しくなるように自車両3を制御するとよい。その後、M+2台目以降の車両3がそれぞれ対応するシフト量だけ移動され、例えば、図4(C)に示すように、隊列を構成する全ての車両3が列それぞれに可能な限り均等に割り振られる。
その後、後続車3Fの制御装置37はそれぞれ遅延時間Tを並列遅延時間T´に変更する。
Figure 2021028748
但し、式(3)の[]はガウス記号(床関数)を示し、後続車3Fが先頭からi番目に位置するものとする。並列遅延時間T´への変更によって、例えば、図6(C)に示すように、図5(A)の先導車3Lの直後に後続する後続車3Fの場合には、目標点が先導車3Lの側方に(例えば図6(C)のPからPに)移動して、後続車3Fが加速される。先導車3Lから3台目以降の後続車についても、同様に、後続車3Fは先導車3Lの軌道をシフト量分、シフトさせた軌道に向かうように操舵される。また、後続車3Fは前走車が存在しない場合には、先導車3Lの概ね側方に位置するように加減速され、前走車が存在する場合には、前走車との車間距離を保つように加減速が行われる(図4(C)参照)。これによって、縦隊列から横隊列への変更が完了し、縦横隊列変更処理が終了する。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。先導車3Lの制御装置37は外界認識装置34又は信号情報受信機36において取得した情報に基づいて隊列が走行する道路11に工事等によって通行可能な領域が狭窄された隘路部分があることを検出したときに、後続車3Fの制御装置37に隊列幅を一時的に減少させるべく信号を送信するように構成してもよい。これにより、隊列が走行する道路11に隘路部分がある場合に、隊列幅が一時的に減少し、隊列が隘路部分を走行することが可能となる。これにより、隊列の分断が防止できる。
上記実施形態の横縦変更処理では縦横変更処理の手順が逆の順番で行われていたが、この態様には限定されない。図7(A)〜(C)に示すように、横隊列から縦隊列に戻るためには後続車3Fが隊列に入るためのスペースを確保する必要がある場合がある。そのため、まず図7(B)に示すように、先導車3Lの後ろにいる後続車3Fが車速を落として他の後続車3Fが入るためのスペースを確保するとよい。その後、別のレーンにいる後続車3Fの制御装置37は自車両3を、先導車3Lと、先導車3Lの後ろにいる後続車3Fとの間のスペースに順次移動させる。これにより、隊列は横隊列から縦隊列に変更される。このとき、スペース内への後続車3Fの移動は、図6(A)〜(C)と同様に、レーン内に定義された目標点をそれぞれ移動すべきレーン内に線形的に移動させることによって行われるとよい。
上記実施形態では縦横変更処理において、図4(A)〜(D)に示すように、先導車3Lの直後の後続車3Fから順に移動を開始するように構成されていたが、この態様には限定されない。例えば、図8(A)〜(D)に示すように、縦隊列の後端に位置する後続車3Fから順次移動すべき車線に移動するように構成してもよい。これにより、縦横変更処理によって隊列の変更が行われているときに、縦隊列の前側に位置する後続車3Fから順次移動する場合(図9(A)参照)に比べて、縦隊列の後方を走行する車両Pによる割り込みを防止することができる(図9(B)参照)。
上記実施形態では隊列走行システム1が2つのステーション7の間で複数の車両3を配送するために用いられていたがこの態様には限定されない。例えば、隊列走行システム1はブルドーザー等の複数の装軌車両を山林等で配送する目的や、追従走行可能なカート等を配送する目的で使用されてもよい。
上記実施形態では、慣性計測装置32Aは加速度センサ、及び角速度センサに加えて、速度センサを含んでいたがこの態様には限定されない。慣性計測装置32Aは速度センサを含んでいなくてもよく、車両センサ32は慣性計測装置32Aと、速度センサとを含むように構成されていてもよい。また、制御装置37と慣性計測装置32Aとが協働して、加速度センサ、及び角速度センサによって取得した加速度、及び角速度を積分することによって速度、位置、姿勢角を取得するいわゆる慣性航法装置として機能するように構成されていてもよい。
上記実施形態では、作業者の隊列変更ボタンへのタッチがあったときに隊列変更処理が開始されるように構成されていたが、この態様には限定されない。例えば、車両管理サーバ6によって算出された隊列の形状に応じて、車両3が自動的に移動し、隊列の形状が変更されるように構成されていてもよい。また、上記実施形態では隊列の変更は交差点10の直前において行われていたが、交差点10を通過するときに行われるように構成されていてもよい。また、隊列変更が行われるときに、後続車3Fの制御装置37がそれぞれ、先導車3Lの制御装置37と車々間通信を行って、適宜シフト量の算出等を行い、自車両の位置を変更するように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、先導車3Lに搭乗した作業者によって先導車3Lの運転操作が行われていたがこの態様には限定されない。例えば、作業者が先導車3Lを遠隔操作する態様であってもよく、先導車3Lが自律的に走行を行う自動運転車であってもよい。
また、上記実施形態では、車両が自動車である例を記載したがこの態様には限定されない。本明細書に記載の車両には、前後及び左右に自律移動可能であるもの(移動体)が含まれる。より具体的には、例えば、車両は自律移動可能なロボット、車いす、一輪車、二輪車等であってもよい。この場合、横隊列の幅は移動体が移動できる移動可能領域の大きさに応じて設定されるとよい。
1 :隊列走行システム
3 :車両
3L :先導車
3F :後続車
6 :車両管理サーバ(管理装置)
34 :外界認識装置
35 :通信装置(送信装置、及び受信装置)
37 :制御装置

Claims (9)

  1. 隊列をなして複数の車両を走行させる隊列走行システムであって、
    前記車両の前記隊列における順序を設定する管理装置と、
    前記車両それぞれに設けられ、前記車両の走行状態に関する走行情報を送信する送信装置と、
    前記車両それぞれに設けられ、少なくとも一つの前記車両の前記走行情報を受信する受信装置と、
    前記車両それぞれに設けられ、前記走行情報に基づいて、前記車両の作動を制御する制御装置とを有し、
    前記管理装置は前記車両を進行方向に沿って先頭から後方に向かって、走行性能の低い順に配置する隊列走行システム。
  2. 前記走行性能が、制動性能、最小旋回半径、加速性能、前記車両の大きさの少なくとも1つを含む車両諸元に基づく請求項1に記載の隊列走行システム。
  3. 前記管理装置は与えられた目的地に至る複数の走行経路を取得し、取得された前記走行経路の内の前記隊列が通行可能な経路を選択する請求項1又は請求項2に記載の隊列走行システム。
  4. 前記管理装置は、前記走行性能が所定の基準を下回る車両の前記隊列への加入を拒否する請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の隊列走行システム。
  5. 先導車に後続車を追従走行させることによって、隊列をなして複数の車両を走行させる隊列走行システムであって、
    前記隊列の形態及び前記隊列における前記車両の配置を設定する管理装置と、
    前記先導車に設けられた走行状態を送信する送信装置と、
    前記後続車それぞれに設けられ、前記先導車の前記走行状態を前記送信装置から受信する受信装置と、
    前記後続車それぞれに設けられ、自らが設けられた前記車両の前記受信装置によって受信された信号に基づいて、自らが設けられた前記車両の作動を制御する制御装置とを有し、
    前記管理装置は、前記隊列を全長が互いに異なる複数の形態に変更可能である隊列走行システム。
  6. 前記管理装置は走行する通路の幅を最大限に利用するように、前記隊列の形態、及び前記車両の位置を設定する請求項5に記載の隊列走行システム。
  7. 前記管理装置が、前記隊列が通過可能な時間が制限された所定の区間に至る直前及び前記所定の区間を通過するときに、前記隊列の前記全長を減少させるべく、前記隊列の形態及び前記車両の配置を変更する請求項5又は請求項6に記載の隊列走行システム。
  8. 前記隊列の先頭を走行する前記車両には乗員に通知する通知装置が設けられ、
    前記管理装置が、前記隊列が前記所定の区間に至る直前及び前記所定の区間を通過するときに前記隊列の形態及び前記車両の配置の少なくとも一方を変更する場合には、前記乗員への通知を行う請求項7に記載の隊列走行システム。
  9. 前記後続車それぞれに設けられ、自らが設けられた前記車両の前方を認識する外界認識装置を含み、
    前記後続車に設けられた前記制御装置は、前記外界認識装置において進行方向における前方に前記車両が認識された場合には、自らが設けられた前記車両の前記受信装置によって受信された信号と、前記進行方向における前方に位置する前記車両の位置に基づいて、前記車両を制御することを請求項5〜請求項8のいずれか1つの項に記載の隊列走行システム。
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