JP4509434B2 - 隊列走行システム及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の車両を自動走行専用車線上で隊列を編成して走行させる隊列走行システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車により長距離を移動する際には高速道路を利用するのが一般的である。しかし、曲線、勾配、分合流などが多いと、運転者は常に細心の注意を払って運転する必要があり、長時間運転していると運転者は疲れてしまう。反対に、単調な路線だと、運転者は運転に飽きてしまう。また、一時的に運転を休みたいと思っても、高速道路上では、サーヴィスエリアやパーキングエリアまで行かないと休憩することが出来ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来から特に長距離運転においては運転者に大きな負担が掛かっており、かかる負担を軽減するためシステムの出現が強く望まれていた。
【０００４】
本発明の目的は、運転者の負荷を軽減し得る隊列走行システム及び方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る隊列走行システムは、車両を隊列に編成して自動走行専用車線上を走行させるシステムにおいて、
前記車両の自動走行を制御するものであって自動走行モードの開始及び終了を行うとともに前記道路施設側から指示された速度で車両を走行制御する車上装置と、
前記専用車線上を走行する前記車両の走行を誘導するものであって、前記専用車線上を走行する前記車両の識別番号、位置及び速度を検出し、当該車両を隊列走行車両として制御するための情報を生成する道路施設と、
前記車上装置と前記道路施設間の通信を行う通信施設と
を具備し、
前記車上装置は、
前記自動走行モードの開始／終了を前記道路施設側に申請し許可又は指示を得て前記自動走行モードを開始／終了させる自動走行切換手段と、
前記道路施設側から指示された速度で車両を走行させる自動走行装置と、
前記通信施設を通じて前記道路施設と通信を行うための路車間通信手段とを具備し、
前記道路施設は、
前記専用車線上を走行する前記車両の識別番号、位置及び速度を検出する車両情報検出手段と、
前記車両情報検出手段により検出した前記車両が新しく前記専用車線に進入してきた車両であるか否かを判定し、前記専用車線に進入してきた車両であるとき、当該車両と自動走行を申請してきた車両を照合し、一致するとき前記専用車線に進入してきた車両に識別番号を付与して制御対象に加える進入車両判定手段と、
前記制御対象に加えた車両に自動走行モード開始許可を与え、目的地に着いて又は自動走行をやめて専用車線から出て行く車両に自動走行モード終了許可を与えて制御対象から削除する車両管理手段と、
前記制御対象にある各車両の速度、位置、間隔、進行方向、各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両を決定する隊列編成決定手段と、
前記制御対象にある各車両に対して、前記隊列走行や隊列の参加／分離がスムーズに行えるよう各車両毎に速度を決定し、決定した速度を前記通信施設を通じて前記各車両に指示する車両速度決定手段と、
前記通信施設を通じて前記車上装置と通信を行う路車間通信手段と
を具備したことを特徴とする。
【０００６】
また、上記課題を解決するために本発明に係る隊列走行方法は、車両の自動走行を制御する車上装置と、専用車線上を走行する車両の走行を誘導する道路施設と、車上装置と道路施設間の通信を行う通信施設とを備え、車両を隊列に編成して自動走行専用車線上を走行させる専用車線を走行する車両の隊列走行方法であって、
前記車上装置は、
前記自動走行モードの開始／終了を道路施設側に申請しその許可ないし指示を得て自動走行モードを開始／終了させる自動走行切換手順と、
前記道路施設側から指示された速度で車両を走行させる自動走行手順と、
前記通信施設を通じて道路施設と通信を行うための路車間通信手順とを備え、
前記道路施設は、
前記専用車線上を走行する車両の識別番号、位置、速度を検出する車両情報検出手順と、
前記車両情報検出手順により検出した前記車両が新しく前記専用車線に進入してきた車両であるか否かを判定し、前記専用車線に進入してきた車両であるとき、当該車両と自動走行を申請してきた車両を照合し、一致するとき識別番号を与えて制御対象に加える進入車両判定手順と、
前記制御対象に加えた車両に自動走行モード開始許可を与え、目的地に着いて又は自動走行をやめて専用車線から出て行く車両に自動走行モード終了許可を与えて制御対象から削除する車両管理手順と、
前記制御対象にある各車両の速度、位置、間隔、進行方向、各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両を決定する隊列編成決定手順と、
前記制御対象にある各車両に対して、前記隊列走行や隊列の参加／分離がスムーズに行えるよう各車両毎に速度を決定し、決定した速度を前記通信施設を通じて前記各車両に指示する車両速度決定手順と、
前記通信施設を通じて前記車上装置と通信を行う路車間通信手順とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る隊列走行システム及び方法によれば、自動走行専用車線上を走行する車両の情報を検出し、隊列を組むべき車両を決定し、各車両の速度を決定し、これに従って車両を隊列走行させるにより、自動走行を希望する車両は、目的地に着くまで又は自動走行を終了したくなるまで、自動走行させることができ、運転者の負担を軽減できる。また、隊列走行により車間距離を詰めることができるので、手動走行のときにくらべ、車線を走行できる車両台数の上限を上げることもでき、道路を効率良く運用できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る隊列走行システムの構成を示すものである。また、図２は、本実施形態に係る隊列走行方式を適用した隊列走行システムの運行区間を説明するための模式図である。
【００１０】
本実施形態の隊列走行システムは、図１に示すように、自動走行する車両に搭載される車上装置２と、図２に示す道路に設置される道路施設３と、車上装置２と道路施設３との間で通信授受するための通信施設４とからなる。
【００１１】
車上装置２は、自動走行切換手段２１と、自動走行装置２２と、路車間通信手段２３とからなる。
【００１２】
自動走行切換手段２１は、自動走行モードの開始／終了を前記道路施設３に申請し許可又は指示を得て自動走行モードを開始／終了させる。
【００１３】
自動走行装置２２は、道路施設３から指示された速度で車両２００を走行させる。
【００１４】
路車間通信手段２３は、通信施設４を通じて道路施設３と通信を行う。
【００１５】
道路施設３は、車両情報検出手段３１と、進入車両判定手段３２と、車両管理手段３３と、隊列編成決定手段３４と、車両速度決定手段３５と、路車間通信手段３６とからなる。
【００１６】
車両情報検出手段３１は、図２に示す専用車線１０２，１０４上を走行する車両２００の識別番号、位置及び速度を検出する。
【００１７】
進入車両判定手段３２は、検出した車両２００が新しく専用車線１０２，１０４に進入してきた車両２００かどうかを判定しこれと自動走行を申請してきた車両２００を照合し識別番号を与えて制御対象に加える。
【００１８】
車両管理手段３３は、新しく制御対象に加えた車両２００に自動走行モード開始許可を与え、目的地に着いて又は自動走行を止めて専用車線１０２，１０４から出て行く車両２００に自動走行モード終了許可を与えて制御対象から削除する。
【００１９】
隊列編成決定手段３４は、各車両２００の速度、位置、間隔及び進行方向、また各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両２００の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両２００を決定する。
【００２０】
車両速度決定手段３５は、隊列走行や隊列の参加／分離がスムーズに行えるよう各車両２００の速度を決定し通信施設４を通じて各車両２００に指示する。
【００２１】
路車間通信手段３６は、通信施設４を通じて車上装置２と通信を行う。
【００２２】
また図２に示すように道路１００の車線は、通常車線である手動走行車線１０１，１０３の他に自動走行専用車線１０２，１０４を設けている。この専用車線１０２，１０４上を複数の車両２００が隊列を編成して自動走行する。なお、図２では、専用車線１０２，１０４夫々は１車線のみとなっているが、複数車線を自動走行専用車線としても良い。
【００２３】
この隊列走行は、複数の車両２００が前方車両との車間をほぼ一定に自動制御することにより、一定間隔で車両２００を連結させて走行する。このような一定間隔で車両２００を連結させて走行する方式は、列車などのように車両が機械的に連結される場合に比べて、車両２００の連結及び分離が容易であるのみならず、走行中であっても車両２００の連結及び分離が可能なものである。
【００２４】
また、１編成辺りの車両２００の台数には上限を設け、以下、この上限を「最大隊列台数」と称する。車両２００は、専用車線１０２，１０４上では自動運転が行われる。
【００２５】
次に、図１の隊列走行システムの動作を、図４のフロー図を参照して説明する。
【００２６】
今、図２に示す手動走行車線１０１を走行する車上装置２を搭載した車両２００の運転者が、自動走行を開始したいと思ったとき、自動走行専用車線１０２に車線変更する。車上装置２の自動走行切換手段２１は、ハンドル操作やアクセル／ブレーキ繰作、路車間通信などによって、自動走行専用車線１０２に進入中と判断すると（ステップ２１−１）、道路施設３側に自動走行許可を申請する（ステップ２１−２）。
【００２７】
一方、道路施設３の車両情報検出手段３１では、例えば、路線カメラ、赤外線センサ、などの検出手段により、自動走行専用車線１０２，１０４を走行中の車両２００の識別番号、位置、速度を検出する（ステップ３２−１）。
【００２８】
進入車両判定手段３２では、識別番号のない車両２００が検出されたときに（ステップ３２−２）、新規に自動走行車線に進入してきた車両２００であると判断し、新しく自動走行を申請してきた車両２００の車上装置２の認識している位置等を照合した上で、識別番号を与えて制御対象に加える（ステップ３３−３〜３３−６）。
【００２９】
車両管理手段３３では、新しく識別番号を与えられた車両２００に自動走行モード開始許可を与える（ステップ３３−２〜３３−３）。
【００３０】
車上装置２上の自動走行切換手段２１は、自動走行モード開始許可を与えられると、自動走行装置２２に自動走行の開始を指示する（ステップ２１−３〜２１−４）。なお、自動走行モード開始の許可が与えられないと、専用車線１０１への進入禁止の警告がなされる（ステップ２１−５）。
【００３１】
一方、図５において、目的地に着いたり、運転者が自動走行を止めたいと思ったときは、運転者は自動走行専用車線１０２，１０４から手動走行車線１０１，１０３へ車線変更する。
【００３２】
自動走行切換手段２１は、ハンドル操作やアクセル／ブレーキ操作、路車間通信などにより自動走行専用車線１０２，１０４を離脱中と判断すると（ステップ２１−６）、道路施設３側に自動走行モード終了を申請する（ステップ２１−７）。
【００３３】
道路施設３の車両管理手段３３は、申請してきた車両２００に対し自動走行モード終了許可を与える（ステップ３３−４〜３３−５）。
【００３４】
車上装置２上の自動走行切換手段２１は、自動走行モード終了許可が与えられると、自動走行装置２２に自動走行の終了を指示する（ステップ２１−８）。
【００３５】
さらに、図６及び図７に示すように、隊列編成決定手段３４と車両速度決定手段３５とで、離脱車両が安全に車線変更できるよう、離脱車両の運転者及び離脱車両の前後の隊列（単独走行車両を含む）の各車両２００に、後述するように、適切な速度を指示する。離脱車両２００が自動走行専用車線１０２，１０４から離脱したら、車両管理手段３３はこの車両２００を制御対象から削除する。
【００３６】
車両情報検出手段３１で検出した全車両２００に識別番号がつけられると、隊列編成決定手段３４では、各車両２００の速度、位置、間隔、進行方向と、各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両２００を決定する（ステップ３４−１〜ステップ３４−５）。すなわち、走行中、相対位置が近い車両２００同士は、最大隊列台数内で隊列を組ませる。
【００３７】
新しく自動走行を開始した車両２００が自動走行専用車線１０２，１０４に入ってきたときは、近辺の車両２００と位置や速度を比較し、どの隊列に参加させるか、又は単独走行させるか、を決定する。隊列に参加させる場合は、隊列の先頭と末尾のどちらに新規車両２００を加えるかを決める（ステップ３４−６〜ステップ３４−１１）。
【００３８】
合流点では、合流車線から本線に入ってくる車両２００を、車両情報検出手段３１によりある程度手前から検知するようにし、識別番号をつける。
【００３９】
合流地点にほぼ同時に到着する隊列（単独車両を含む）と合流車両があった場合、隊列の構成台数にまだ余裕があれば、合流車両をこの隊列に参加させることとし、どちらが早く合流地点に着くかを予測して、隊列の先頭と末尾のどちらに合流車両を加えるかを決める。
【００４０】
必ずしも合流地点で隊列を構成する必要はなく、より安全に合流するためには、隊列が合流地点を通過する前ないし通過した後で合流車両が合流地点に到達し、その後隊列に参加するようにさせても良い。
【００４１】
合流車が自動走行を希望しないときは、いったん本線に合流させた後、手動走行車線１０１，１０３へ車線変更させる。
【００４２】
また、自動走行の終了や分流点などで隊列から離脱しようとする車両２００があれば、この分流車両２００の前後で隊列をいったん分割し、分流車両２００の分離後、再び一つの隊列に再編成する。
【００４３】
車両速度決定手段３５では、隊列編成決定手段３４で決定された隊列の編成に基づいて、各車両２００の速度が決定され（ステップ３５−１〜ステップ３５−２）、各車両２００の車上装置２へ速度指示が出力される。各車両２００が追従すべき車両２００を速度に併せて指示したり、隊列の先頭車及び単独走行車以外には追従すべき車両２００だけを指示して速度は各車両２００の自動走行装置２２に判断させても良い。
【００４４】
新しく自動走行を開始した車両２００が自動走行専用車線１０２，１０４に入ってきたときは、安全かつ円滑に隊列に参加できるよう、隊列を組ませる車両２００との速度差などを考慮して、例えば移動閉塞などの考え方に基づいて各車両２００の目標速度を決定し、指示する。
【００４５】
合流点では、合流車両と本線車両（隊列）が、合流地点で安全かつ円滑に合流できるよう、本線車両、合流車両の双方に適切な速度を指示する。速度決定の際には、例えば、合流地点で合流車両を隊列に参加させる場合は移動閉塞、合流後に隊列に参加させる場合は固定閉塞の考え方を利用することができる。
【００４６】
合流車両は、合流するまでは自動走行させている訳ではなく、また、速度を指示しても、車両が運転者に伝える手段を備えていなかったり、運転者が従わなかったりする可能性があるので、速度変化の指示はもっぱら本線車両（隊列）側に出されることになる。
【００４７】
自動走行の終了や分流点などで隊列から車両が離脱するときは、車両情報検出手段３１により分流後のある程度の地点まで検知するようにしておき、分流車両の減速や分流車線の渋滞などの状況を考慮して、必要なら本線車両（隊列）への指示速度を変化させる。
【００４８】
また、分流車両が自動走行専用車線から外れるために手動走行を始めても、分流車両が専用車線から外れるまでは、運転者の参考のため、分流車両にも目標速度を通知する。
【００４９】
次に、図３を参照して本発明の第２の実施形態に係る隊列走行システムを説明する。図３では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明省略するものである。
【００５０】
図３に示すように、車上装置２に行先指定手段２４を、道路施設３に路線情報格納手段３７とルート設定手段３８とを追加した場合は、自動走行を開始したい運転者が自走走行専用車線に進入する前に行先指定手段２４を使って行先をセットしておくことにより、自動走行切換手段２１が自動走行モード開始を道路施設３側に申請したときに、同時に行先も通知され、ルート設定手段３８が路線情報格納手段３７に格納された路線情報を検索して行先までのルート（分岐点ではどちらに進行する、終点はどの出口、など）を設定する。
【００５１】
自動走行装置２２は、このルートに基づき、運転者がハンドルを繰作しなくても、分岐点では適切な方向に車両を進行させる。また、自動走行を終了すべき出口に近づいたら、その旨を運転者に通知し、ハンドルやアクセル／ブレーキの操作などから運転者が運転を開始したことが確認できたら、自動運転切換手段２１が自動走行モード終了を道路施設３側に申請、道路施設３からの自動走行モード終了許可を受け取って、自動走行を終了させる。自動走行を終了すべき出口で分流するのに間に合うぎりぎりの地点に到達しても運転者が運転を開始しない場合は、道路施設３からの指示により、出口手前や手動走行車線（分流車線）の路肩などに安全に車両を停止させる。
【００５２】
車両管理手段３３は、このルートに基づいて、分岐点などでの車両の振る舞いをあらかじめ知ることが出来、隊列編成決定手段３４や車両速度決定手段３５で隊列の編成や各車両の目標速度を決めるときの判断材料とすることができる。また、車両管理手段３３は、車両が自動走行を終了すべき出口に近づき運転者が運転を開始したら、自動走行モード終了許可を与え、自動走行専用車線を離脱したらその車両を制御対象から削除する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、自動走行専用車線上を走行する車両の情報を検出し、隊列を組むべき車両を決定し、各車両の速度を決定し、これに従って車両を隊列走行させるにより、自動走行を希望する車両は、目的地に着くまで又は自動走行を終了したくなるまで、自動走行させることができ、運転者の負担を軽減できる。また、隊列走行により車間距離を詰めることができるので、手動走行のときにくらべ、車線を走行できる車両台数の上限を上げることもでき、道路を効率良く運用することが可能な隊列走行システム及び方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る隊列走行システムの構成を示す図。
【図２】隊列走行システムの運行区間を説明するための模式図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る隊列走行システムの構成を示す図。
【図４】新規車両が自動走行専用車線に進入したときの自動走行切換手段、車両管理手段、及び進入車両判定手段の処理手順を示すフロー図。
【図５】自動走行専用車線を走行中の車両が自動走行をやめるときの自動走行切換手段及び車両管理手段の処理手順を示すフロー図。
【図６】隊列編成決定手段の処理手順を示すフロー図。
【図７】車両速度決定手段の処理手順を示すフロー図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る隊列走行システムで、自動走行車両がルート終点に到達したときの車上装置の処理手順を示すフロー図。
【符号の説明】
１ 隊列走行システム
２ 車上装置
３ 道路施設
４ 通信施設
２１ 自動走行切換手段
２２ 自動走行装置
２３ 路車間通信手段
２４ 行先指定手段
３１ 車両情報検出手段
３２ 進入車両判定手段
３３ 車両管理手段
３４ 隊列編成決定手段
３５ 車両速度決定手段
３６ 路車間通信手段
３７ 路線情報格納手段
３８ ルート設定手段

Claims (5)

1. 車両を隊列に編成して自動走行専用車線上を走行させるシステムにおいて、
   前記車両の自動走行を制御するものであって自動走行モードの開始及び終了を行うとともに前記道路施設側から指示された速度で車両を走行制御する車上装置と、
   前記専用車線上を走行する前記車両の走行を誘導するものであって、前記専用車線上を走行する前記車両の識別番号、位置及び速度を検出し、当該車両を隊列行車両として制御するための情報を生成する道路施設と、
   前記車上装置と前記道路施設間の通信を行う通信施設とを具備し、
   前記車上装置は、
   前記自動走行モードの開始／終了を前記道路施設側に申請し許可又は指示を得て前記自動走行モードを開始／終了させる自動走行切換手段と、
   前記道路施設側から指示された速度で車両を走行させる自動走行装置と、
   前記通信施設を通じて前記道路施設と通信を行うための路車間通信手段とを具備し、
   前記道路施設は、
   前記専用車線上を走行する前記車両の識別番号、位置及び速度を検出する車両情報検出手段と、
   前記車両情報検出手段により検出した前記車両が新しく前記専用車線に進入してきた車両であるか否かを判定し、前記専用車線に進入してきた車両であるとき、当該車両と自動走行を申請してきた車両を照合し、一致するとき前記専用車線に進入してきた車両に識別番号を付与して制御対象に加える進入車両判定手段と、
   前記制御対象に加えた車両に自動走行モード開始許可を与え、目的地に着いて又は自動走行をやめて専用車線から出て行く車両に自動走行モード終了許可を与えて制御対象から削除する車両管理手段と、
   前記制御対象にある各車両の速度、位置、間隔、進行方向、各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両を決定する隊列編成決定手段と、
   前記制御対象にある各車両に対して、前記隊列走行や隊列の参加／分離がスムーズに行えるよう各車両毎に速度を決定し、決定した速度を前記通信施設を通じて前記各車両に指示する車両速度決定手段と、
   前記通信施設を通じて前記車上装置と通信を行う路車間通信手段と
   を具備することを特徴とする隊列走行システム。
2. 前記車上装置は、当該車上装置を備えた車両の目的地を道路施設側に連絡する行先指定手段をさらに具備し、
   前記道路施設は、路線のネットワーク構成情報を格納した路線情報格納手段と、前記自動走行を申請してきた車両に対し前記路線情報を検索して目的地に応じたルートを設定するルート設定手段とをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の隊列走行システム。
3. 前記車両速度決定手段は、車両が分流点で隊列から離脱するとき、分流後の所定地点までを指示範囲として速度指示を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。
4. 車両の自動走行を制御する車上装置と、専用車線上を走行する車両の走行を誘導する道路施設と、車上装置と道路施設間の通信を行う通信施設とを備え、車両を隊列に編成して自動走行専用車線上を走行させる専用車線を走行する車両の隊列走行方法において、
   前記車上装置は、
   前記自動走行モードの開始／終了を前記道路施設側に申請しその許可ないし指示を得て前記自動走行モードを開始／終了させる自動走行切換手順と、
   前記道路施設側から指示された速度で車両を走行させる自動走行手順と、
   前記通信施設を通じて前記道路施設と通信を行うための路車間通信手順とを備え、
   前記道路施設は、
   前記専用車線上を走行する前記車両の識別番号、位置及び速度を検出する車両情報検出手順と、
   前記車両情報検出手順により検出した前記車両が新しく前記専用車線に進入してきた車両であるか否かを判定し、前記専用車線に進入してきた車両であるとき、当該車両と自動走行を申請してきた車両を照合し、一致するとき前記専用車線に進入してきた車両に識別番号を付与して制御対象に加える進入車両判定手順と、
   前記制御対象に加えた車両に自動走行モード開始許可を与え、目的地に着いて又は自動走行をやめて専用車線から出て行く車両に自動走行モード終了許可を与えて制御対象から削除する車両管理手順と、
   前記制御対象にある各車両の速度、位置、間隔、進行方向、各隊列の速度、位置、長さ、間隔、分合流や車両の隊列への参加／分離などに基づいて隊列を構成すべき車両を決定する隊列編成決定手順と、
   前記制御対象にある各車両に対して、前記隊列走行や隊列の参加／分離がスムーズに行えるよう各車両毎に速度を決定し、決定した速度を前記通信施設を通じて前記各車両に指示する車両速度決定手順と、
   前記通信施設を通じて前記車上装置と通信を行う路車間通信手順と
   を具備することを特徴とする専用車線を走行する車両の隊列走行方法。
5. 前記車上装置は、当該車上装置を備えた車両の目的地を道路施設側に連絡する行先指定手順をさらに具備し、
   前記道路施設は、路線のネットワーク構成情報を格納した路線情報格納手段を有して、前記自動走行を申請してきた車両に対し前記路線情報を検索して目的地に応じたルートを設定するルート設定手順をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の専用車線を走行する車両の隊列走行方法。

Images