JP6860757B2 - 交差点通過制御システム - Google Patents

Description

本発明は信号を備えた交差点における通過制御システムに関する。

信号機には、青、黄、赤の信号を決まった時間で繰り返し表示する定周期式、車両が来たことを感知して信号が変わる感応式、横断歩道等に適用される押しボタン式、この他にも音響式や点滅式などがある。

一般的な交差点には定周期式が採用される。定周期式信号機は１サイクル毎に青→黄→赤の順に変化し、１サイクルのうち一方向に割り当てる信号時間の配分率（スプリット）が決められている。

交差点における車両の運転を安全且つスムーズに行うためのシステムとして、特許文献１が提案されている。
この特許文献１には、信号機通過を支援する装置として、信号機の灯火情報に基づいた情報を報知する報知手段と、車両が走行する経路の情報に基づいて車両の減速を予測する予測手段と、車両の減速が予測される場合には車両の速度維持又は加速を促す報知を行わないように報知手段を制御する制御手段を備えたものが提案されている。
この装置によれば、現在の車速等から自車両が前方の信号機で停止する必要があるか否かを予測して、運転者に対し、信号機の設置された交差点が通過可能であるか否かを報知することができる。

特許文献２には、前方の信号機の信号を判定する車両制御装置が提案されている。この車両制御装置は、車両が走行する道路の情報を示す地図情報と、車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、地図情報および位置情報に基づいて車両の前方の信号機の位置を検出する信号機位置検出部と、車両の周辺の情報を検出する周辺情報検出部と、車両の前方の画像情報を取得し、信号機位置検出部により検出された検出結果と画像情報とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定する。
特に、前方の信号機の信号を判定できない場合、車載カメラなどの周辺情報検出部により検出された検出結果に基づいて前方の信号機の信号を判定する前方信号判定部が開示されている。

特許文献３には、所定の運行経路を定刻通りに走行することが求められるバスなどの公共車両に適した交通信号制御システムが提案されている。このシステムは、公共車両に搭載される車載装置から送信されるアップリンク情報に基づいて、道路に設置された信号灯器を制御する内容が記載されている。

特許文献４には交通端末装置と通信可能な中央装置とを備える信号制御システムが開示されている。前記中央装置が車両感知情報を受信し、この車両感知情報に基づいて対象交差点での交通指標を算出し、算出値に基づいて、サイクル長、スプリット及びオフセットを含む信号制御パラメータを算出するようにしている。

特開２０１７−２０７８９５号公報 特開２０１７−１８２２９７号公報 特開２０１１−１４１６０６号公報 特開２０１７−０１６４３３号公報

自動車を安全且つスムーズに運転するには、定められた交通ルールを守るのは当然であるが、更に周囲の車両と協調した動きを行うことが重要である。
特に交差点において、通常の速度で十分に通過できる状態であるのに停止したり、青信号で渡りきれないのに交差点内に進入したりすると、周囲の車両に迷惑をかけるだけでなく、重大な事故を引き起こすおそれがある。

交差点を通過する際のドライバーの判断は、目の前にある信号が現在赤か青かだけを判断するのではなく、信号の色が変わるまでの時間、自車両の速度、渋滞の程度、交差点内に入っている車両の台数などを判断要素として、交差点をそのまま通過するか否かを判断している。

先行技術に開示された技術を自動運転に応用する場合、上記の予測判断をコンピュータ（ＡＩ）が行うにあたり、以下の問題がある。
例えば、特許文献１の場合には、自車両の車速などから前の信号を渡り切れるか信号の前で停止すべきかを判断するが、その判断のファクターには信号灯火の残り時間或いはスプリットを考慮しなければならない。
しかしながら、特許文献１には信号灯火の残り時間或いはスプリットについての言及がなく、また仮に考慮していたとしても、スプリットのずれ、即ち、自車両の時刻と信号機の時刻とが完全に一致していない場合には、信号灯火の残り時間或いはスプリットにずれが生じることまで考慮していない。

特許文献２も特許文献１と同様に、前方にある信号機の状態を認識するが、信号機の信号灯火の残り時間（スプリット）及び自車両と信号機との信号灯火の残り時間（スプリット）のズレについては全く考慮していない。

特許文献３に開示されたシステムは、バスなどの公共車両を他の車両に対して優先的に走行させる内容であり、公共車両を含め全ての車両の交差点での運行に適用できるものではない。

特許文献４は、交通量に応じて交差点の信号機のスプリットやオフセットを遠隔操作するものであり、バスなどを自動運転する際の交差点での走行をスムーズに行わせることについては何ら触れていない。

上記の課題を解決するため、本発明に係る交差点通過制御システムは、通過しようとする交差点の信号灯火の残り時間を検知する手段と、前記信号灯火の残り時間を検知する手段で得た情報と自車両（隊列後続車も含む）の位置及び速度情報に基づいて自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段と、自車両が交差点を赤色灯火になる前に通過できるか否かを判断する手段と、通過できないと判断した場合に自車両の減速を制御する手段とを備える。

前記信号灯火の残り時間を検知する手段としては、信号機または信号管理センタから残り時間を直接取得するか、信号機または信号管理センタから信号スプリット情報を取得し、信号機と自車両の時計のずれを検知して残り時間を修正する手段が考えられる。

また、信号機と自車両の時計のずれを検知して残り時間を修正する手段としては、自車両に取付けたセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正するか、路側に設置したセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正するか、或いは、先に交差点を通過した先行車両に取付けたセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正する手段が考えられる。

また自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段は、前記検知した信号灯火の残り時間と、現在の自車両の速度で交差点に到達し、さらに自車両が完全に交差点を通過し切るまでの時間から、到着時および通過時の信号灯火を予測する。

また、自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段は、現在の自車両の速度が低く、信号を通過するまでの時間が信号の１サイクルを超えるほど大きくなる場合は、信号灯火の予測は行わない。この場合、速度回復が行われる。

自車両が交差点を通過できるか否かを判断する手段は、予測した交差点通過時の信号灯火に対して、黄信号は赤信号とみなし、「現在の信号または到着時の信号」と「通過時の信号」の何れもが青信号であれば、現在の速度以上で通過し、少なくとも一方が赤信号であれば所定の位置に到達してから減速、停止するように判断する。

自車両の減速を制御する手段は、事前に設定したランカーブに従って減速する。

更に上記した信号灯火の残り時間を検知する手段、自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段、自車両が交差点を赤色灯火になる前に通過できるか否かを判断する手段、及び通過できないと判断した場合に自車両の減速を制御する手段の全ては、信号を通過するまでリアルタイムで更新される。

本発明に係る交差点通過制御システムを路線バスなどを自動運転する場合に適用すると、交差点における信号変化を適切に予測し、その予測に基づいて信号の手前で停止するか、そのまま通過するかを判断できる。

上記の判断は周囲の車両の流れを乱すことなく、スムーズに交通の流れにのるため、交差点における事故や渋滞を引き起こすことがない。

特に、灯火信号の残り時間を自車両側において正確に判断することができるので、灯火信号が赤になっても交差点を渡り切れないなどの不都合を起こすことがない。

本発明に係る交差点通過制御システムを採用した交差点を上から見た図 車両に搭載される本発明に係る交差点通過制御システムの構成図 減速ランカーブの例を示すグラフ 本発明に係る交差点通過制御システムのフロー図

図１に示すように、本発明に係る交差点通過制御システム１００は例えばバス等の決められたルートを自動運転で走行する車両１に搭載される。

交差点通過制御システム１００は図２に示すように、信号情報確認部１１０、ＧＰＳアンテナ１２０、通過可否判断部１３０および信号通過制御部１４０から構成される。

信号情報確認部１１０は車両（バス）１が交差点を通過する時の信号を予測するために必要な情報、即ち現在の信号灯火、当該信号灯火の残り時間情報、信号スプリット情報を取得する機能を備える。これらの情報は信号機自身が発信するか信号機を制御する交通管制センタから発信される。

信号機には交通管制センタと接続している信号機と、交通管制センタと接続していない信号機（ローカル）とがある。ローカルで動いている信号機は各ローカル信号機に内部時計が組み込まれており設定されたスプリット情報に従って信号灯火の切替を行っている。

ローカル信号機に内部時計と、車両（バス）１が使用しているＧＰＳ等の時計とのずれが生じることが考えられる。そして、このままにすると、交差点通過制御システム１００で計算する信号灯火の残り時間と実際の残り時間とが相違し、車両が青信号のうちに交差点を通過できない事態などが発生する。

そこで、信号情報確認部１１０は、交通管制センタと接続している信号機に対しては、無線通信などによってリアルタイムで信号機（または交通管制センタ）から信号情報を取得し、ローカル信号機に対しては、信号スプリット情報および信号機の内部時計と車両（バス）側の時計とのずれを取得する。

時計のずれの取得方法としては具体的に以下の方法が考えられる。
（１）車両（バス）側に取付けたカメラにより遠方から信号の色を読み取り、信号が変わる時刻を利用し、ずれを計測する。
（２）路側に設置したカメラにより信号の色を読み取り、信号が変わる時刻を利用し、ずれを計測する。
（３）先に信号を通過した先行車両から情報を受け取り、ずれを計測する。

ＧＰＳアンテナ１２０は、車両の位置（座標）や車速、時刻を特定するための情報を衛星から受信できるように構成されている。ＧＰＳアンテナ１２０で受信された情報は、通過可否判定部１３０に出力される。

前記信号情報確認部１１０で確認された灯火情報も、通過可否判定部１３０に出力される。この通過可否判定部１３０は、信号情報確認部１１０から取得した信号灯火情報とＧＰＳアンテナ１２０から取得した位置や車速（現在の車速）に基づいて、青信号で交差点を通過できるか否かを判定する。

ＧＰＳアンテナ１２０から取得した位置情報により、車両（バス）が交差点に到着するまでの距離および通過するまでの距離が分かる。
またＧＰＳアンテナ１２０から取得した車速情報により、車両（バス）が交差点を通過するまでにかかる時間を算出できる。

現在の信号灯火の残り時間を取得するか、ローカル信号機の場合は、信号機と車両側の時刻合わせが終了すると、車両が交差点に到着する時刻および通過する時刻を算出できる。

算出した到着時刻および通過時刻と信号灯火の残り時間から、到着時刻通過する時の信号灯火をリアルタイムで予測できる。
自動運転バスにおいては、交差点直前で信号が黄信号に変わるとこと（ジレンマゾーン）、または車両が交差点を通過する途中に信号が黄信号に変わることを回避するため、予測信号が黄信号でも赤信号として認識する。

現在の信号灯火または到着時の信号灯火と、通過信号の両方が青信号のときに、現在の速度を維持または加速すれば、車両は青信号で交差点を通過できる。即ち、このときには減速制御の必要がないと判断する。

また、到着時の信号灯火と通過時の信号灯火の両方或いは片方が赤信号の時には、車両は現在の速度で青信号の間に交差点を通過することができないため、一旦減速制御に入る必要があると判断する。この通過可否判定部１３０による辺低結果は、信号通過制御部１４０に出力される。

信号通過制御部１４０は通過可否判定部１３０から入力される情報に基づいて交差点通過速度制御を行う。具体的には信号通過制御部１４０は通過可否判定部１３０による青信号で交差点を通過できると判断した場合には、車速を維持する。一方、青信号で交差点を通過できないと判断した場合には、急な速度変化が起きないように図３に示すランカーブに従って減速する。

また、前記車両はヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）としてナビゲーションシステムの表示装置１５０を備えており、自動運転の場合でも表示装置１５０には地図の他に、交差点の名称、現示信号、予測信号等が表示される。

システム全体の流れを図４に従って説明する。車両が走行を開始し、交差点に近づくと、信号情報確認部１１０が情報を取得し、通過時の信号を予測する。

現在および通過時信号が青と予測した場合には速度維持または加速を行い、それ以外の場合は停止線で停止するように減速する。この場合、先行車がいる場合には、車間自動制御システム（ＡＣＣ）によって、予定していた目標速度よりも低い車速に目標を切り替えて減速・停止する。

１…車両（バス）、１００…交差点通過制御システム、１１０…信号情報確認部、１２０…ＧＰＳアンテナ、１３０…通過可否判断部、１４０…信号通過制御部、１５０…ヒューマン・マシン・インタフェース。

Claims (6)

1. 自動運転車両に搭載される交差点通過制御システムであって、この交差点通過制御システムは、通過しようとする交差点の信号灯火の残り時間を検知する手段と、前記信号灯火の残り時間を検知する手段で得た情報と自車両の位置及び速度情報に基づいて自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段と、自車両が交差点を赤色灯火になる前に通過できるか否かを判断する手段と、通過できないと判断した場合に自車両の減速を制御する手段とを備え、前記信号灯火の残り時間を検知する手段は、信号機または信号管理センタから信号スプリット情報を取得し、信号機と自車両の時計のずれをＧＰＳ時とのずれを検知して残り時間を修正する手段であり、この手段は自車両に取付けたセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正する手段か、路側に設置したセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正する手段か、または、先に交差点を通過した先行車両に取付けたセンサにより通過しようとする交差点の信号灯火を読み取り時計のずれを検知して修正する手段であることを特徴とする交差点通過制御システム。
2. 自動運転車両に搭載される交差点通過制御システムであって、この交差点通過制御システムは、通過しようとする交差点の信号灯火の残り時間を検知する手段と、前記信号灯火の残り時間を検知する手段で得た情報と自車両の位置及び速度情報に基づいて自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段と、自車両が交差点を赤色灯火になる前に通過できるか否かを判断する手段と、通過できないと判断した場合に自車両の減速を制御する手段とを備え、前記自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段は、現在の自車両の速度を維持した状態で交差点を通過するまでの時間が通過しようとする交差点の信号の１サイクルを超える場合は、信号灯火の予測は行わないことを特徴とする交差点通過制御システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の交差点通過制御システムにおいて、前記自車両が前記交差点に到達および通過する時の信号灯火を予測する手段は、前記検知した信号灯火の残り時間と、現在の自車両の速度で交差点に到達し、さらに自車両が完全に交差点を通過し切るまでの時間から、到着時および通過時の信号灯火を予測することを特徴とする交差点通過制御システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の交差点通過制御システムにおいて、前記自車両が交差点を赤色灯火になる前に通過できるか否かを判断する手段は、予測した交差点通過時の信号灯火に対して、黄信号は赤信号とみなし、「現在の信号または到着時の信号」と「通過時の信号」の何れもが青信号であれば、現在の速度以上で通過し、少なくとも一方が赤信号であれば所定の位置に到達してから減速、停止するように判断することを特徴とする交差点通過制御システム。
5. 請求項１または請求項２に記載の交差点通過制御システムにおいて、前記自車両の減速を制御する手段は、事前に設定したランカーブに従って減速することを特徴とする交差点通過制御システム。
6. 請求項１または請求項２に記載の交差点通過制御システムにおいて、前記全ての手段は、信号を通過するまでリアルタイムで更新されることを特徴とする交差点通過制御システム。

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