JP4899613B2

JP4899613B2 - 車両交通システム及び車両用走行制御装置

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Publication number: JP4899613B2
Application number: JP2006120980A
Authority: JP
Inventors: 洋大沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: JP2007293611A

Description

本発明は、車両の走行路を複数の閉塞区間に分割し、その閉塞区間内の車両の停止と進行を制御する技術に関する。

従来から、自動運転可能な車両が複数の閉塞区間に分割された専用軌道を走行し、それらの車両の衝突や追突を防止する、車両交通システムにおける保安制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この保安制御システムは、閉塞区間の出口に通信装置を備え、その通信装置上に車両が存在する間、車両の存在を示す信号をその通信装置を介して検知する一方で、その車両の存在を示す信号に基づいて車両の停止を指示する停止信号や次の閉塞区間への車両の進行を指示する進行信号を当該通信装置を介して車両に対し送信するものである。
特開２００３−２９８３４号公報

しかしながら、上述の従来技術では、停止信号を受信することにより車両が停止に向けて減速を開始したとしても、通信装置が敷設されている範囲内に停止しなければ、車両は停止状態から再発進するための進行信号を当該通信装置を介して受信することができない。したがって、減速開始時の車両速度が増加するにつれて、あるいは、車両の制動距離が長く必要になるにつれて、通信可能範囲が広くなるように通信装置の敷設範囲を大きくしなければならない。例えば、通信装置の敷設範囲が大きくなるほど、敷設場所の確保や保守作業の増大などの不都合が生じることとなる。

そこで、本発明は、閉塞区間毎に敷設される通信装置の敷設範囲を小さくすることができる車両交通システムの提供と当該車両交通システムに適した車両用走行制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明として、
自動運転が可能な車両が複数の閉塞区間に分割された走行路を走行する車両交通システムであって、
前記車両を停止させる停止信号を送信する第１の通信装置及び前記車両を進行させる進行信号を送信する第２の通信装置が、前記複数の閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側のそれぞれに敷設され、
前記第１の通信装置は前記第２の通信装置の前記車両の進行方向の手前に所定間隔空けて敷設されており、
前記第１の通信装置からの停止信号を受信した前記車両が、該第１の通信装置と同じ閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設された前記第２の通信装置からの進行信号を受信可能な範囲に停止するように当該車両の走行を制御する車両走行制御手段を備える、ことを特徴とする車両交通システムを提供する。

また、前記車両走行制御手段は、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に切替回路を介して接続されるものであって、
前記停止信号が前記第１の通信装置から送信された後、前記車両走行制御手段の接続先が前記切替回路によって前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に切り替えられて、前記進行信号が前記第２の通信装置から送信される。
また、本発明は、
前記車両は単独、または複数の車両から編成された車両群であり、
前記第1の通信装置が該第1の通信装置の通信可能範囲に前記車両群の先頭車両が存在していることを示し得る先頭車両在線信号を受信した場合、前記先頭車両在線信号を受信した前記第1の通信装置が敷設される閉塞区間の一つ前にある閉塞区間に敷設される前記第1の通信装置は、前記停止信号を送信し、
前記第1の通信装置が該第1の通信装置の通信可能範囲に前記車両群の最後尾車両が存在していることを示し得る最後尾車両在線信号を受信した場合、前記最後尾車両在線信号を受信した前記第1の通信装置が敷設される閉塞区間の二つ前にある閉塞区間に敷設される前記第２の通信装置は、前記進行信号を送信する、ことを特徴とするものである。

また、本発明は、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置は、通信アンテナである、ことを特徴とするものである。特に、前記通信アンテナは、前記走行路に埋設されるループアンテナであると好適である。

また、上記発明に係る車両交通システムに適した車両用走行制御装置として、
複数の閉塞区間に分割された走行路を走行する自動運転が可能な車両の走行を制御する車両用走行制御装置であって、
前記閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設された第１の通信装置から前記車両を停止させる停止信号を前記車両が受信したときに、前記第１の通信装置と同じ閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設される第２の通信装置であって前記第１の通信装置よりも進行方向前方側に所定間隔空けて敷設されるものの通信可能範囲に前記車両を停止するように制御し、
前記第２の通信装置から前記車両を進行させる進行信号を前記車両が受信したときに、前記車両を発進させるように制御する、ことを特徴とする車両用走行制御装置を提供する。

本発明によれば、閉塞区間毎に敷設される通信装置の敷設範囲を小さくする車両交通システムが実現できる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。本発明に係る車両交通システムは、自動運転が可能な車両やその車両群が専用道路を走行する車両交通システム（例えば、ＩＭＴＳ（Intelligent Multimode Transit System））に使用することが可能である。ＩＭＴＳなどの車両交通システムでは、路線を複数のブロック（閉塞区間）に分割し、１つのブロックには１つの列車しか入れない鉄道系の閉塞制御と同様に、車両又は車両群同士の衝突や追突を防止する保安制御が必要である。

図１は、本発明に係る車両交通システムの実施形態の全体構成を示す図である。自動運転が可能な車両やその車両群Ｘが走行する専用道路はいくつかの閉塞区間に分割され、閉塞区間毎に通信コイル１及び通信コイル２が車両の走行方向に沿って並べて敷設されている。通信コイル１及び通信コイル１は、閉塞区間に存在する車両と通信可能な範囲に敷設され、例えば、路面下に埋設されている。通信コイル１及び通信コイル２は、専用道路の路側に閉塞区間毎に設置された地上通信装置３に接続され、各地上通信装置３は地上側の適当な場所に設置される地上保安制御装置１０に接続される。

通信コイル１及び通信コイル２は、専用道路を走行する自動運転車両と地上保安制御装置１０との間でやり取りされるデータ（路車間通信データ）を送受信するためのアンテナである。これらの通信コイルの具体例として、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、ビームアンテナなどが挙げられる。

地上通信装置３は、専用道路に離散的に敷設された通信コイル１及び通信コイル２を介して路車間通信データを送受信する。

地上保安制御装置１０は、地上通信装置３によって受信された路車間通信データに基づいて、車両又は車両群の存在を閉塞区間毎に認識し、車両又は車両群の走行を遠隔制御して、衝突防護区間（閉塞区間）内への車両又は車両群の進行と停止を制御することが可能である。

一方、車両又は車両群Ｘは、専用道路の路面に車両の走行方向に沿って所定間隔毎に設置されたマーカ（磁気マーカ）を通過するごとに、車両に搭載したマーカセンサ（磁気センサ）から出力されるマーカと当該車両との相対的な位置関係を反映した検出信号に基づいて当該車両の専用道路における横変位（マーカからの横変位）を検出している。そして、車両又は車両群Ｘは、このマーカ通過ごとに検出される横変位に基づいて専用道路から外れないように操舵制御を実行する。なお、ＧＰＳ装置によって検出される車両位置データに基づいて、専用道路における横変位を検出することも可能である。

図２は、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の制御動作の概要を説明するための図である。図２に例示する車両群は先頭車両２０と後続車両３０（最後尾車両３０）の２台から構成され、それらの車両は、車両アンテナ２１（３１）、車両通信装置２２（３２）及び車両制御装置２３（３３）をそれぞれ搭載する。先頭車両２０に搭載される車両制御装置２３は、磁気マーカ又はＧＰＳ装置等によって自車車両位置を認識し、メモリに記憶された所定のプログラム（例えば、車両の加減速を制御するための加減速プログラムや車両の操舵を制御するための操舵プログラム）に基づいて、後続車両３０に搭載される車両制御装置３３と車車間通信等の無線通信を介して連携して、複数の車両が隊列を組んで走行するように、自動運転を実行する。

車両又は車両群は、路側の通信コイル１及び通信コイル２と通信可能な位置に取り付けられた車載の車両アンテナ２１又は３１を介して、路車間通信データ（例えば、車両又は車両群毎に付与される車両ＩＤや車両群ＩＤ、隊列走行する車両群の各車両の位置関係を示す車両群内順位など）を送信し、地上通信装置３は通信コイル１又は通信コイル２を介してそれらの路車間通信データを受信する。また、地上保安制御装置１０は、地上通信装置３からの路車間通信データに基づいて、当該通信コイル上の車両の存在を認識し（車両ＩＤ等によって、先頭車両、最後尾車両、その中間車両なのかを判別し）、閉塞区間内の車両又は車両群の有無を判断するとともに、地上通信装置３を介して、通信コイル１及び通信コイル２から閉塞区間への進入可否を示す路車間通信データ（例えば、車両の進行を指示する進行信号や車両の停止を指示する停止信号）を送信する。

閉塞区間の車両の走行方向の終端側に並んで敷設された通信コイル１及び通信コイル２のうち走行方向の手前側に存在する通信コイル１を介して停止信号を受信した車両又は車両群の先頭車両は、通信コイル１から走行方向に所定の間隔離れて設置された通信コイル２の上で自動停止するように制動動作を行い、現走行中の閉塞区間の走行方向に隣接する閉塞区間への進入を行わない。通信コイル２の上で自動停止した車両又は車両群の先頭車両は、通信コイル２を介して進行信号を受信した場合に自動で再発進を行い、その隣接する閉塞区間への進入を行う。

すなわち、車両制御装置２３は、車両通信装置２２が受信した路車間通信データに基づいて、停止信号を受信した場合に予めメモリに記憶された減速度等を規定した停止パターン（マップ）に従って車両群Ｘを停止させ、停止中に進行信号を受信した場合に赤ら締めメモリに記憶された加速度等を規定した加速パターン（マップ）に従って車両群Ｘを発進させる。

図３は、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の全体的な動作の流れを説明するための図である。図３は、車両群が専用道路を走行する一場面（シーン）を時系列で縦に並べて示している。

シーン０において、２台の自動運転車両が隊列を組む車両群が閉塞区間Ｃを走行している。車両群が存在する閉塞区間Ｃの１つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂで車両群の最後尾車両は検出済みであるため、閉塞区間Ｂの１つ前にある閉塞区間Ａに敷設された通信コイル１ａ及び通信コイル２ａからは停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して閉塞区間Ｂへの進入が禁止される。

続いて、シーン１において、閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃに車両群の最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｂ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｃ内に車両群が存在すると認識される。そこで、車両群が存在すると認識された閉塞区間Ｃの２つ前にある閉塞区間Ａに敷設された通信コイル１ａ及び通信コイル２ａには進行信号が出力され、閉塞区間Ｃの１つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂには停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して、閉塞区間Ａから閉塞区間Ｂへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｃへの進入が禁止される。

続いて、シーン２において、車両群が閉塞区間Ｃを進出して閉塞区間Ｄを走行している。車両群は閉塞区間Ｄの通信コイル１ｄには到達しておらず、この段階では各通信コイルの進行状態はシーン１と変化していない。

続いて、シーン３において、閉塞区間Ｄに敷設された通信コイル１ｄに車両群の最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｃ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｄ内に車両群が存在すると認識される。そこで、車両群が存在すると認識された閉塞区間Ｄの２つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂには進行信号が出力され、閉塞区間Ｄの１つ前にある閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃ及び通信コイル２ｃには停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して、閉塞区間Ｂから閉塞区間Ｃへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｄへの進入が禁止される。

このように、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態によれば、所定の距離間隔を空けて車両位置を検知する不連続検知を採用した車両交通システムの場合でも、閉塞制御による衝突・追突回避等の安全性を確保することができる。

ここで、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態において、車両又は車両群が停止信号を受信したときの動作及び進行信号を受信したときの動作について、さらに詳細に説明する。図４は、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態における、停止信号を受信した車両の減速・停止・再発進動作を詳細説明するための図である。図４は、先行車両群Ｙと後続車両群Ｘが専用道路を走行する一場面（シーン）を時系列で縦に並べて示している。

シーン０において、２台の自動運転車両が隊列を組む先行車両群Ｙが閉塞区間Ｄを走行している。また、２台の自動運転車両が隊列を組む後続車両群Ｘが閉塞区間Ｂを走行している。先行車両群Ｙが存在する閉塞区間Ｄの１つ前にある閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃで先行車両群Ｙの最後尾車両は検出済みであるため、閉塞区間Ｃの１つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂのうち少なくとも通信コイル１ｂからは停止信号が出力される。これにより、後続車両群Ｘに対して閉塞区間Ｃへの進入が禁止される。

続いて、シーン１において、後続車両群Ｘの先頭車両が閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂのうち少なくとも通信コイル１ｂから停止信号を受信すると、その停止信号を受信した後続車両群Ｘの先頭車両に搭載される車両制御装置は、通信コイル１ｂから走行方向に所定距離離れた通信コイル２ｂ上に（通信コイル２ｂと通信可能な所定位置）に自動停止するように、減速制御を開始する。

続いて、シーン２において、減速制御を開始した後続車両群Ｘの先頭車両は通信コイル２ｂ上で停止することができる。

続いて、シーン３において、閉塞区間Ｄに敷設された通信コイル１ｄに先行車両群Ｙの最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂからは進行信号が出力され、閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃ及び通信コイル２ｃのうち少なくとも通信コイル１ｃからは停止信号が出力される。これにより、後続車両群Ｘに対して、閉塞区間Ｂから閉塞区間Ｃへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｄへの進入が禁止されるので、後続車両群Ｘが再発進することができる。

したがって、停止／進行を指示するための通信コイル１と停止後の再発進のために必要な進行を指示するための通信コイル２とを所定間隔空けて別々に設けることで、各々のコイル長を短く設定することが可能である。

すなわち、通信コイルが別々に設けられているのではなく１つ設けられている図５のような車両交通システムでは、車両又は車両群の先頭車両が通信コイルから停止信号を受信した場合に、その停止信号を受信した車両又は車両群がその通信コイル上に（その通信コイルと通信可能な範囲に）自動停止できる長さが、その通信コイルには必要である。停止した車両群の先頭車両が進行信号を受信して再発進するためには、必ず通信コイル上に停止する必要があるからである。つまり、図５に示されるような車両交通システムでは、車両の走行速度や停止までに必要とする制動距離に応じて通信コイルに必要な長さが変動することになる。例えば、走行速度や制動距離が長くなるほど通信コイルは長くなるので、コストアップや保守作業が困難になるなどの弊害が生じるおそれがある。図５に示されるような車両交通システムにおける通信コイルに必要な長さは、通信コイルから送信されたデータの受信確定に必要な通信確定時間とその際の車両速度との積である「通信確定距離」とその際の車両速度から所定の減速度で停止するまでに必要とする「制動距離」と自動運転車両が減速して停止した際の停止位置の精度を示す「停止精度」と設計上必要な「余裕距離」の合計値である。

一方、図４に示されるような本発明に係る車両交通システムの実施形態においては、通信コイル１については、車両通信装置２２が路車間通信データを確実に受信できる分の長さだけ敷設すればよく、その設計上の長さは、通信コイル１から送信されたデータの受信確定に必要な通信確定時間とその際の車両速度との積である「通信確定距離」に相当する。また、通信コイル２については、自動運転車両が減速から停止した際に想定される停止位置の誤差を示す「停止精度」に、設計上必要な「余裕距離」を加算した長さでよい。なお、通信コイル１と通信コイル２の間隔については、少なくとも、自動運転車両が出すことができる最高速度で通信コイル１からの停止信号を受信した場合に通信コイル２上で自動停止できるような長さに設定すればよい。

つまり、本発明に係る車両交通システムの実施形態における通信コイルに必要な長さは、図５に示されるような車両交通システムにおける通信コイルに必要な長さに比べ、「制動距離」分だけ短く敷設することが可能となる。

図６は、本発明に係る車両交通システムの実施形態における、通信コイル１と通信コイル２に関する寸法を説明するための図である。図６に示されるように、通信コイル１の長さをｌ_１とし、通信コイル２の長さをｌ_２とし、通信コイル１と通信コイル２の間隔をｌ_０と定義する。

図７は、図４に示される本発明に係る車両交通システムの実施形態及び図５に示されるような通信コイルを分割していない車両交通システムにおける通信コイルのコイル長を比較した表である。図７は、ＩＭＴＳの設計値や実績値を用いてコイル長を計算した結果である。図５に示されるような通信コイルを分割していない車両交通システムにおける通信コイルのコイル長は、車両速度の二乗に比例して極端に長くなるが、図４に示される本発明に係る車両交通システムの実施形態の通信コイル１に関しては車両速度が増しても十分に敷設可能な長さであり、通信コイル２については一定の長さに抑えることが可能である。なお、通信コイル１の算出に際し、「通信確定時間」を仮に４８０［ｍｓｅｃ］とし、通信コイル２の算出に際し、「停止精度＋余裕距離」を仮に２．０［ｍ］とする。また、図５に示されるような未分割の通信コイルの算出に際し、仮に減速度を０．１［Ｇ］とし、余裕距離を２［ｍ］とする。

図８は、本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の信号処理フローの一例を示す図である。本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態を示す図４を参照しながら、図８について説明する。

はじめに、衝突防護区間（閉塞区間）Ｂ，Ｃ，Ｄ内のいずれにも車両群が存在していないとする。このとき、通信コイル１ａ及び２ａ、通信コイル１ｂ及び２ｂ、並びに、通信コイル１ｃ及び２ｃに進行信号が出力される（ステップ１０，２０，３０）。

区間Ｂに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｂ又は通信コイル２ｂ上に到達すると、地上通信装置３ｂは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｂは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｂ又は２ｂ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｂから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｂ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｂの一つ前にある区間Ａ内の通信コイル１ａ及び２ａに停止信号を出力する（ステップ１２）。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｂへの進入が禁止される。

その後、通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂからの進行信号に基づいて区間Ｃに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｃ又は通信コイル２ｃ上に到達すると、地上通信装置３ｃは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｂは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｃ又は２ｃ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｃから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｃ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｃの一つ前にある区間Ｂ内の通信コイル１ｂ及び２ｂに停止信号を出力する（ステップ２２）。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｃへの進入が禁止される。つまり、この時点でたとえ後続車両群Ｘが区間Ｂに進入していたとしても、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｂ上で停止信号を受信することによって、停止に向けて減速を開始し、その後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル２ｂ上で停止することができる。

また、通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂからの進行信号に基づいて区間Ｃに進入した先行車両群Ｙの最後尾車両が通信コイル１ｃ上に到達すると、地上通信装置３ｃは先行車両群Ｙの最後尾車両の車両通信装置３２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｃは、地上保安制御装置１０に対して、最後尾車両が通信コイル１ｃ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｃから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｂ内に車両群が存在しないと判断し、区間Ｃの２つ前にある区間Ａに敷設された通信コイル１ａ及び通信コイル２ａに進行信号を出力する（ステップ１４）。

その後、通信コイル１ｃ及び通信コイル２ｃからの進行信号に基づいて区間Ｄに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｄ又は通信コイル２ｄ上に到達すると、地上通信装置３ｄは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｄは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｄ又は２ｄ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｄから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｄ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｄの一つ前にある区間Ｃ内の通信コイル１ｃ及び２ｃに停止信号を出力する（ステップ３２）。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｄへの進入が禁止される。つまり、この時点でたとえ後続車両群Ｘが区間Ｃに進入していたとしても、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｃ上で停止信号を受信することによって、停止に向けて減速を開始し、その後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル２ｃ上で停止することができる。

また、通信コイル１ｃ及び通信コイル２ｃからの進行信号に基づいて区間Ｄに進入した先行車両群Ｙの最後尾車両が通信コイル１ｄ上に到達すると、地上通信装置３ｄは先行車両群Ｙの最後尾車両の車両通信装置３２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｄは、地上保安制御装置１０に対して、最後尾車両が通信コイル１ｄ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｄから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｃ内に車両群が存在しないと判断し、区間Ｄの２つ前にある区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂ及び通信コイル２ｂに進行信号を出力する（ステップ２４）。これにより、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル２ｂ上で進行信号を受信することにより、先頭車両が通信コイル２ｂ上から再発進する。これにより後続車両群Ｘは区間Ｃへの進入が可能になる。

次に、本発明に係る車両交通システムにおいて、上述の第1の実施形態と異なる第２の実施形態について説明する。

図９は、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の制御動作の概要を説明するための図である。第１の実施形態と同様の機能や構成については、同一の符号を付与しているため、その説明は省略又は簡略する。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態は、地上通信装置３に切替回路４を設けている。地上保安制御装置１０は、詳細は後述するが、所定の規則に従って通信コイル１と通信コイル２のいずれかを接続先とすることを指示する選択指令を送信し、その選択指令に従って切替回路４が通信対象の通信コイルを切り替える。これによって、シリアル通信ポート又は地上通信装置自体の員数を削減することができる。

通常は、通信コイル１が選択されており、切替回路４によって地上通信装置３と通信コイル１が接続された状態にあり、通信コイル２は非接続の状態である。よって、通常の路車間通信データの送受信は、自動運転車両と通信コイル１間のみで行われる。

車両又は車両群は、路側の通信コイル１及び通信コイル２と通信可能な位置に取り付けられた車載の車両アンテナ２１又は３１を介して、路車間通信データ（例えば、車両又は車両群毎に付与される車両ＩＤや車両群ＩＤ、隊列走行する車両群の各車両の位置関係を示す車両群内順位など）を送信し、地上通信装置３は切替回路４によって切り替え選択された通信コイル１又は通信コイル２を介してそれらの路車間通信データを受信する。また、地上保安制御装置１０は、地上通信装置３からの路車間通信データに基づいて、当該通信コイル上の車両の存在を認識し、閉塞区間内の車両又は車両群の有無を判断するとともに、地上通信装置３を介して、切替回路４によって切り替え選択された通信コイル１又は通信コイル２から閉塞区間への進入可否を示す路車間通信データ（例えば、車両の進行を指示する進行信号や車両の停止を指示する停止信号）を送信する。

閉塞区間の車両の走行方向の終端側に並んで敷設された通信コイル１及び通信コイル２のうち走行方向の手前側に存在する通信コイル１を介して停止信号を受信した車両又は車両群の先頭車両は、通信コイル１から走行方向に所定の間隔離れて設置された通信コイル２の上で自動停止するように制動動作を行い、現走行中の閉塞区間の走行方向に隣接する閉塞区間への進入を行わない。通信コイル２の上で自動停止した車両又は車両群の先頭車両は、切替回路４によって切り替えられた通信コイル２を介して進行信号を受信した場合に自動で再発進を行い、その隣接する閉塞区間への進入を行う。

図１０は、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の全体的な動作の流れを説明するための図である。図１０は、車両群が専用道路を走行する一場面（シーン）を時系列で縦に並べて示している。

シーン０において、２台の自動運転車両が隊列を組む車両群が閉塞区間Ｃを走行している。車両群が存在する閉塞区間Ｃの1つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂで車両群の最後尾車両は検出済みであるため、閉塞区間Ｂの１つ前にある閉塞区間Ａに敷設された通信コイル１ａからは停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して閉塞区間Ｂへの進入が禁止される。

続いて、シーン１において、閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃに車両群の最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｂ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｃ内に車両群が存在すると認識される。そこで、車両群が存在すると認識された閉塞区間Ｃの２つ前にある閉塞区間Ａに敷設された通信コイル１ａには進行信号が出力され、閉塞区間Ｃの１つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂには停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して、閉塞区間Ａから閉塞区間Ｂへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｃへの進入が禁止される。

続いて、シーン２において、車両群が閉塞区間Ｃを進出して閉塞区間Ｄを走行している。車両群は閉塞区間Ｄの通信コイル１ｄには到達しておらず、この段階では各通信コイルの進行状態はシーン「１」と変わっていない。

続いて、シーン３において、閉塞区間Ｄに敷設された通信コイル１ｄに車両群の最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｃ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｄ内に車両群が存在すると認識される。そこで、車両群が存在すると認識された閉塞区間Ｄの２つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂには進行信号が出力され、閉塞区間Ｄの１つ前にある閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃには停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して、閉塞区間Ｂから閉塞区間Ｃへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｄへの進入が禁止される。

このように、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態によれば、所定の距離間隔を空けて車両位置を検知する不連続検知を採用した車両交通システムの場合でも、閉塞制御による衝突・追突回避等の安全性を確保することができる。

ここで、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態において、車両又は車両群が停止信号を受信したときの動作及び進行信号を受信したときの動作について、さらに詳細に説明する。図１１は、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態における、停止信号を受信した車両の減速・停止・再発進動作を詳細説明するための図である。図１１は、先行車両群Ｙと後続車両群Ｘが専用道路を走行する一場面（シーン）を時系列で縦に並べて示している。

シーン０において、２台の自動運転車両が隊列を組む先行車両群Ｙが閉塞区間Ｄを走行している。また、２台の自動運転車両が隊列を組む後続車両群Ｘが閉塞区間Ｂを走行している。先行車両群Ｙが存在する閉塞区間Ｄの1つ前にある閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃで車両群の最後尾車両は検出済みであるため、閉塞区間Ｃの1つ前にある閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂからは停止信号が出力される。これにより、後続車両群Ｘに対して閉塞区間Ｃへの進入が禁止される。

続いて、シーン１において、閉塞区間Ｄを先行車両群Ｘが走行中で、各通信コイルの信号状態は変わらない。後続車両群Ｘの先頭車両が閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂから停止信号を受信すると、その停止信号を受信した後続車両群Ｘの先頭車両に搭載される車両制御装置は、通信コイル１ｂから走行方向に所定距離離れた通信コイル２ｂ上に（通信コイル２ｂと通信可能な所定位置）に自動停止するように、減速制御を開始する。

続いて、シーン２において、後続車両群Ｘが進行することにより閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂの通信可能範囲を超えて、通信コイル１ｂを介して後続車両群Ｘの先頭車両からの路車間通信データが受信できなくなるため、地上保安制御装置１０は後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｂから進出したと判断する。

この時点で、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｂから進出したと判断した地上保安制御装置１０は、地上通信装置３ｂに対して通信コイルの接続先を通信コイル１ｂから通信コイル２ｂに切り替え指示する信号を出力する。これにより、切替回路４によって、閉塞区間Ｂにおいて、地上通信装置３ｂと通信コイル２ｂが接続された状態となり、地上通信装置３ｂと通信コイル１ｂは非接続の状態となる。

続いて、シーン３において、先行車両群Ｙは閉塞区間Ｄを走行中である。一方、減速を開始した後続車両群Ｘの先頭車両は閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル２ｂ上で停止することができる。

続いて、シーン４において、閉塞区間Ｄに敷設された通信コイル１ｄに先行車両群Ｙの最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ｃ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｄ内に車両群が存在すると認識される。そこで、閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル２ｂからは進行信号が出力され、閉塞区間Ｃに敷設された通信コイル１ｃからは停止信号が出力される。これにより、後続車両群Ｘに対して、閉塞区間Ｂから閉塞区間Ｃへの進入が許可される一方で、閉塞区間Ｄへの進入が禁止されるので、後続車両群Ｘが再発進することができる。

続いて、シーン５において、閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂに後続車両群Ｘの最後尾車両が到達したことで、閉塞区間Ａ内に車両群が存在しないと認識されるとともに閉塞区間Ｂ内に車両群が存在すると認識される。そこで、閉塞区間Ａに敷設された通信コイル１ａには停止信号が出力される。これにより、後続の車両又は車両群に対して閉塞区間Ｂへの進入が禁止される。

シーン６において、後続車両群Ｘが進行することにより閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル２ｂの通信可能範囲を超えて、通信コイル２ｂを介して後続車両群Ｘの最後尾車両からの路車間通信データが受信できなくなるため、地上保安制御装置１０は後続車両群Ｘの最後尾車両が通信コイル２ｂから進出したと判断する。

この時点で、後続車両群Ｘの最後尾車両が通信コイル２ｂから進出したと判断した地上保安制御装置１０は、地上通信装置３ｂに対して通信コイルの接続先を通信コイル２ｂから通信コイル１ｂに切り替え指示する信号を出力する。これにより、切替回路４によって、閉塞区間Ｂにおいて、地上通信装置３ｂと通信コイル１ｂが接続された状態となり、地上通信装置３ｂと通信コイル２ｂは非接続の状態となる。

したがって、第1の実施形態と同様に、停止／進行を指示するための通信コイル１と停止後の再発進のために必要な進行を指示するための通信コイル２とを所定間隔空けて別々に設けることで、各々のコイル長を短く設定することが可能である。

図１２は、本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の信号処理フローの一例を示す図である。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態を示す図１１を参照しながら、図１２について説明する。

はじめに、衝突防護区間（閉塞区間）Ｂ，Ｃ，Ｄ内のいずれにも車両群が存在していないとする。このとき、通信コイル１ａ，１ｂ及び１ｃに進行信号が出力されるが、通信コイル２ａ，２ｂ及び２ｃには切替回路４によって非接続のため信号の出力はされない（ステップ６０，７０，８０）。

区間Ｂに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｂ上に到達すると、地上通信装置３ｂは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｂは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｂ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｂから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｂ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｂの一つ前にある区間Ａ内の通信コイル１ａに停止信号を出力する（ステップ６２）。このとき、通信コイル２ａには出力されない。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｂへの進入が禁止される。

その後、通信コイル１ｂからの進行信号に基づいて区間Ｃに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｃ上に到達すると、地上通信装置３ｃは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｃは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｃ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｃから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｃ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｃの一つ前にある区間Ｂ内の通信コイル１ｂに停止信号を出力する（ステップ７２）。このとき、通信コイル２ｂには出力されない。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｃへの進入が禁止される。つまり、この時点でたとえ後続車両群Ｘが区間Ｂに進入していたとしても、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｂ上で停止信号を受信することによって、停止に向けて減速を開始できるようになる。

減速を開始した後続車両群Ｘがさらに進行することにより閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル１ｂの通信可能範囲を超えて、通信コイル１ｂを介して後続車両群Ｘの先頭車両からの路車間通信データが受信できなくなるため（在線信号が未受信）、地上保安制御装置１０は後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｂから進出したと判断する。

通信コイル１ｂ上からの進出により、在線信号が受信されなくなるので、通信コイルの接続先が通信コイル１ｂから通信コイル２ｂに切り替えられ、通信コイル２ｂに停止信号が送信される（ステップ７４）。このとき、通信コイル１ｂには出力されない。これにより、後続車両群Ｘの先頭車が通信コイル２ｂ上で通信コイル２ｂからの停止信号により停止することができる。

また、通信コイル１ｂからの進行信号に基づいて区間Ｃに進入した先行車両群Ｙの最後尾車両が通信コイル１ｃ上に到達すると、地上通信装置３ｃは先行車両群Ｙの最後尾車両の車両通信装置３２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｃは、地上保安制御装置１０に対して、最後尾車両が通信コイル１ｃ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｃから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｂ内に車両群が存在しないと判断し、区間Ｃの２つ前にある区間Ａに敷設された通信コイル１ａに進行信号を出力する（ステップ６４）。このとき、通信コイル２ａには出力されない。

その後、通信コイル１ｃからの進行信号に基づいて区間Ｄに進入した先行車両群Ｙが通信コイル１ｄ上に到達すると、地上通信装置３ｄは先行車両群Ｙの先頭車両の車両通信装置２２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｄは、地上保安制御装置１０に対して、先頭車両が通信コイル１ｄ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｄから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、区間Ｄ内に車両群が存在すると判断し、区間Ｄの一つ前にある区間Ｃ内の通信コイル１ｃに停止信号を出力する（ステップ８０）。このとき、通信コイル２ｃには出力されない。これにより、後続の車両又は車両群に対して区間Ｄへの進入が禁止される。つまり、この時点でたとえ後続車両群Ｘが区間Ｃに進入していたとしても、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル１ｃ上で停止信号を受信することによって、停止に向けて減速を開始できるようになる。

さらに、先行車両群Ｙの最後尾車両が通信コイル１ｄ上に到達すると、地上通信装置３ｄは先行車両群Ｙの最後尾車両の車両通信装置３２が送信する路車間通信データを受信する。路車間通信データを受信した地上通信装置３ｄは、地上保安制御装置１０に対して、最後尾車両が通信コイル１ｄ上に存在することを示す在線信号を送信する。地上通信装置３ｄから在線信号を受信した地上保安制御装置１０は、閉塞区間Ｃ内に車両群が存在しないと判断し、区間Ｄの二つ前にある区間Ｂに敷設された通信コイル２ｂに進行信号を出力する（ステップ７６）。このとき、通信コイル１ｂには出力されない。これにより、後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル２ｂ上で進行信号を受信することにより、後続車両群Ｃが通信コイル２ｂ上から再発進することができる。

再発進した後続車両群Ｘがさらに進行することにより閉塞区間Ｂに敷設された通信コイル２ｂの通信可能範囲を超えて、通信コイル２ｂを介して後続車両群Ｘの先頭車両からの路車間通信データが受信できなくなるため（在線信号が未受信）、地上保安制御装置１０は後続車両群Ｘの先頭車両が通信コイル２ｂから進出したと判断する。

通信コイル２ｂ上からの進出により、在線信号が受信されなくなるので、通信コイルの接続先が通信コイル２ｂから通信コイル１ｂに切り替えられ、通信コイル１ｂに進行信号が送信される（ステップ７８）。このとき、通信コイル２ｂには出力されない。

したがって、上述の本発明に係る車両交通システムによれば、通信コイル１と通信コイル２が分割され、その間に間隔を空けることができるので、通信コイルの通信可能範囲が広くなるように通信コイルの敷設範囲を大きくすることなく、車両の速度増加や車両の制動距離の延長に対応することが可能となる。

また、従来技術の一つの通信コイルの長さに比べ、通信コイル１及び２の合計長さを短くすることができるので、その短い分だけ外的ノイズの影響を受けにくくなる。また、通信コイルのインピーダンスの調整をしやすくなる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、車両群が２台の場合について説明したが、１台の車両でも３台以上の車両群であってもよい。

本発明に係る車両交通システムの実施形態の全体構成を示す図である。本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の制御動作の概要を説明するための図である。本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の全体的な動作の流れを説明するための図である。本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態における、停止信号を受信した車両の減速・停止・再発進動作を詳細説明するための図である。通信コイルが単一の場合の車両交通システムの実施形態を示す図である。本発明に係る車両交通システムの実施形態における、通信コイル１と通信コイル２に関する寸法を説明するための図である。図４に示される本発明に係る車両交通システムの実施形態及び図５に示されるような通信コイルを分割していない車両交通システムにおける通信コイルのコイル長を比較した表である。本発明に係る車両交通システムの第１の実施形態の信号処理フローの一例を示す図である。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の制御動作の概要を説明するための図である。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の全体的な動作の流れを説明するための図である。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態における、停止信号を受信した車両の減速・停止・再発進動作を詳細説明するための図である。本発明に係る車両交通システムの第２の実施形態の信号処理フローの一例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ通信コイル
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ地上通信装置
４切替回路
１０地上保安制御装置
２０，３０車両
２１，３１車両アンテナ
２２，３２車両通信装置
２３，３３車両制御装置
Ｘ後続車両群
Ｙ先行車両群

Claims

自動運転が可能な車両が複数の閉塞区間に分割された走行路を走行する車両交通システムであって、
前記車両を停止させる停止信号を送信する第１の通信装置及び前記車両を進行させる進行信号を送信する第２の通信装置が、前記複数の閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側のそれぞれに敷設され、
前記第１の通信装置は前記第２の通信装置の前記車両の進行方向の手前に所定間隔空けて敷設されており、
前記第１の通信装置からの停止信号を受信した前記車両が、該第１の通信装置と同じ閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設された前記第２の通信装置からの進行信号を受信可能な範囲に停止するように当該車両の走行を制御する車両走行制御手段を備える、ことを特徴とする車両交通システム。
前記車両走行制御手段は、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に切替回路を介して接続されるものであって、
前記停止信号が前記第１の通信装置から送信された後、前記車両走行制御手段の接続先が前記切替回路によって前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に切り替えられて、前記進行信号が前記第２の通信装置から送信される、請求項１に記載の車両交通システム。
請求項１又は２に記載の車両交通システムであって、
前記車両は単独、または複数の車両から編成された車両群であり、
前記第1の通信装置が該第1の通信装置の通信可能範囲に前記車両群の先頭車両が存在していることを示し得る先頭車両在線信号を受信した場合、前記先頭車両在線信号を受信した前記第1の通信装置が敷設される閉塞区間の一つ前にある閉塞区間に敷設される前記第1の通信装置は、前記停止信号を送信し、
前記第1の通信装置が該第1の通信装置の通信可能範囲に前記車両群の最後尾車両が存在していることを示し得る最後尾車両在線信号を受信した場合、前記最後尾車両在線信号を受信した前記第1の通信装置が敷設される閉塞区間の二つ前にある閉塞区間に敷設される前記第２の通信装置は、前記進行信号を送信する、車両交通システム。
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両交通システムであって、
前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置は、通信アンテナである、車両交通システム。
請求項４に記載の車両交通システムであって、
前記通信アンテナは、前記走行路に埋設されるループアンテナである、車両交通システム。
複数の閉塞区間に分割された走行路を走行する自動運転が可能な車両の走行を制御する車両用走行制御装置であって、
前記閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設された第１の通信装置から前記車両を停止させる停止信号を前記車両が受信したときに、前記第１の通信装置と同じ閉塞区間内の前記車両の走行方向の終端側に敷設される第２の通信装置であって前記第１の通信装置よりも進行方向前方側に所定間隔空けて敷設されるものの通信可能範囲に前記車両を停止するように制御し、
前記第２の通信装置から前記車両を進行させる進行信号を前記車両が受信したときに、前記車両を発進させるように制御する、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
前記進行信号は、前記停止信号が前記第１の通信装置から送信された後、路側の通信装置が前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に切り替えられて、前記第２の通信装置から送信される信号である、請求項６に記載の車両用走行制御装置。