JPWO2019022201A1 - 車載制御装置、走行速度の制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

本開示の一態様に係る装置は、自車両の走行速度を制御する車載制御装置であって、交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部と、黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部と、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部と、を備える。

Description

本発明は、車載制御装置、走行速度の制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
本出願は、２０１７年７月２８日出願の日本出願第２０１７−１４６７４６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

安全かつ安心な車両通行を支援するため、現時点における信号灯色の残秒数（例えば、青信号があと何秒継続するなど）を、路側通信機により車両向けに提供する交通信号制御機が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１３６３７５号公報

（１） 本開示の一態様に係る装置は、自車両の走行速度を制御する車載制御装置であって、交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部と、黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部と、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部と、を備える。

（６） 本開示の一態様に係る方法は、自車両の走行速度の制御方法であって、交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得するステップと、黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出するステップと、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行するステップと、を含む。

（７） 本開示の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを自車両の走行速度を制御する車載制御装置として機能させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部、黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部、及び、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部として、機能させる。

交通管制システムの全体構成を示す道路平面図である。 交差点周囲の路側装置の構成例を示す道路平面図である。 交通信号制御機の内部構成の一例を示すブロック図である。 自動運転車両の制御システムの一例を示すブロック図である。 交差点に流入する車両の黄信号開始時における走行位置と走行速度の関係を示すグラフである。 現在灯色が提供される交差点に自動運転車両が流入する場合の問題点を示す道路平面図である。 自動運転車両の車両制御部による速度制御処理の一例を示すフローチャートである。 第１及び第２減速処理と交差点通過処理の一例を示す道路平面図である。

＜本開示が解決しようとする課題＞
現状では、現時点における信号灯色の残秒数を車両に提供する機能を持たない交通信号制御機が大多数であり、当該機能に更新するには多大なコストと時間がかかる。また、信号情報の出力機能がある場合でも、故障やメンテナンスのために信号灯色の残秒数を提供できない場合もある。

路側通信機から信号灯色の残秒数が提供できなくなると、特に車両が自動運転車両である場合には、次のような問題が発生し得る。
例えば、信号灯色を車載センサで認識する場合には、矢灯器、朝日及び夕日などが信号灯器と重なると、認識が困難になって手動運転に切り替える必要性が生じる。また、先行する大型車両などにより信号灯器が死角になる場合には、先行車両が黄信号又は赤信号時に強行進入した場合に、自動運転車両が信号無視の違反を犯す可能性がある。

そこで、交通信号制御機が信号灯器の駆動電流などから現時点の灯色状態（以下、「現在灯色」ともいう。）を生成し、生成した現在灯色を路側通信機がほぼリアルタイムに無線送信することにより、車両に提供することが考えられる。
しかし、現在灯色を車両に提供するだけでは、流入路を通行する車両側において黄信号の開始時点を確定できないため、自動運転車両がジレンマゾーンに進入してしまい、信号無視または急減速が発生する可能性がある。

本開示は、かかる従来の問題点に鑑み、自車両がジレンマゾーンへ進入するのを未然に防止できる車載制御装置等を提供することを目的とする。

＜本開示の効果＞
以上の通り、本開示によれば、自車両がジレンマゾーンへ進入するのを未然に防止することができる。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。

（１） 本実施形態の車載制御装置は、自車両の走行速度を制御する車載制御装置であって、交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部と、黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部と、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部と、を備える。

本実施形態の車載制御装置によれば、制御部が、自車両の現在位置が回避位置よりも上流側であり、かつ、現在灯色が青色である場合に、回避位置における自車両の走行速度を回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行するので、自車両がジレンマゾーンへ進入するのを未然に防止することができる。

（２） 本実施形態の車載制御装置において、前記制御部は、自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が黄色である場合に、自車両を前記交差点の手前で停止させる第２減速処理を実行することが好ましい。
この場合、制御部が上記の第２減速処理を実行するので、交差点の現在灯色が黄色に変化した場合に、自車両が無理に交差点に進入するのを未然に防止することができる。

（３） 本実施形態の車載制御装置において、前記制御部は、自車両の現在位置が前記回避位置と一致する又は前記回避位置よりも下流側である場合に、前記回避位置における自車速度に応じて自車両に前記交差点を通過させるか否かを判定する通過判定処理を実行することが好ましい。
この場合、制御部が、回避位置における自車速度に応じた上記の通過判定処理を実行するので、交差点を通過すべきか交差点の手前で停止すべきかを適切に判定することができる。

（４） 本実施形態の車載制御装置において、前記取得部が、前記交差点の信号情報として、前記信号灯色のみ又は前記信号灯色と黄色時間のみを取得した場合には、前記算出部は、次の直線Ｌｓを用いて前記回避位置及び回避速度を算出ればよい。
Ｌｓ＝Ｙ×Ｖ
ただし、Ｙ：黄色時間 Ｖ：走行速度

その理由は、交差点の信号情報として信号灯色しか提供されない或いは信号灯色と黄色時間しか提供されない交差点では、上記の直線Ｌｓを用いてジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出することが好ましいからである。

（５） 本実施形態の車載制御装置において、前記取得部が、前記交差点の信号情報として、青信号の最小残秒数と最大残秒数が異なる信号情報を更に取得した場合には、前記算出部は、次の直線Ｌｓｇを用いて前記回避位置及び回避速度を算出すればよい。
Ｌｓｇ＝（Ｙ＋Ｇｍｉｎ）×Ｖ
ただし、Ｙ：黄色時間 Ｇｍｉｎ：最小残秒数 Ｖ：走行速度

その理由は、青信号の最小残秒数Ｇｍｉｎと最大残秒数Ｇｍａｘが一致してない交差点では、ギャップ感応制御などの端末感応制御を実行中であるため、上記の直線Ｌｓｇを用いてジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出することが好ましいからである。

（６） 本実施形態の制御方法は、上述の（１）〜（５）のいずれかに記載の車載制御装置が実行する制御方法に関する。
従って、本実施形態の制御方法は、上述の（１）〜（５）のいずれかに記載の車載制御装置と同様の作用効果を奏する。

（７） 本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の（１）〜（５）のいずれかに記載の車載制御装置としてコンピュータを機能させるコンピュータプログラムに関する。
従って、本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の（１）〜（５）のいずれかに記載の車載制御装置と同様の作用効果を奏する。

＜本発明の実施形態の詳細＞

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

〔交通管制システムの全体構成〕
図１は、本実施形態に係る交通管制システムの全体構成を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の交通管制システムには、交通信号機１、路側センサ２、路側通信機３、路側通信機３との無線通信が可能な車両５、及び、管轄エリア内の交通信号機１を制御して交通管制を行う中央装置６などが含まれる。

車両５には、路側通信機３と通信可能な車載通信機４を搭載した「搭載車両」と、当該車載通信機４を搭載していない「非搭載車両」が含まれる（図２参照）。
また、車両５には、自動運転が可能な「自動運転車両５Ａ」と、自動運転ができないすなわち手動運転のみが行われる「通常車両５Ｂ」が含まれる（図２参照）。

交通信号機１は、交差点の各流入路に通行権の有無を表示する複数の信号灯器１１（図１では１つだけ図示）と、信号灯器１１に含まれる丸灯などの点灯及び消灯タイミングを制御する交通信号制御機１２とを備える。
交通信号制御機１２は、中央装置６の管轄エリアに含まれる複数の交差点Ｊｉ（図例ではｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置され、電話回線などの専用の通信回線８を介してルータ７に接続されている。

ルータ７は、通信回線８を介して交通管制センター内の中央装置６に接続されている。中央装置６は、自装置の管轄エリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号制御機１２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
従って、中央装置６は、管轄エリア内の交通信号制御機１２との通信が可能であり、交通信号制御機１２は、他の交差点Ｊｉの交通信号制御機１２とも通信が可能である。なお、中央装置６は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。

路側センサ２は、主として交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントする目的で、管轄エリア内の道路の適所に設置されている。
路側センサ２には、直下を通行する車両５を超音波等で感知する車両感知器、インダクタンスの変化で車両５を感知するループコイル、車両５の通行状況を時系列に撮影する監視カメラ、及び、車両５と近赤外線による光通信を行う光ビーコンなどのうちの少なくとも１つが含まれる。

路側通信機３は、中央装置６の管轄エリアに含まれる１又は複数の交差点Ｊｉの近傍に設置されている。
図１の例では、すべての交差点Ｊ１〜Ｊ１２に対応して路側通信機３が存在するが、例えば重要交差点など、管轄エリア内の一部の交差点Ｊｉだけに路側通信機３を設置することにしてもよい。

路側通信機３は、道路を通行する車両５の車載通信機４が無線で行う車車間通信の通信フレームを受信することができ、また、車両向けの提供情報を含む通信フレームを車載通信機４に無線送信することができる。
路側通信機３は、交通信号制御機１２又は路側に設置された中継装置（図示せず）などを介して通信回線８に接続されている。従って、路側通信機３は、通信回線８を介した有線通信によって中央装置６と通信可能である。

車載通信機４は、道路を通行中の他の車両５と無線通信（車車間通信）を行うための無線通信機である。車載通信機４は、路側通信機３がダウンリンク送信した車両向けの提供情報を含む通信フレームを受信することもできる。
車載通信機４は、光ビーコンの下方の通信領域において、近赤外線による光通信を当該光ビーコンと行う光通信機能を有していてもよい。

中央装置６は、交通管制の事業主体が保有する１又は複数のサーバコンピュータよりなる。中央装置６は、路側センサ２が計測する「センサ情報」や、路側通信機３が車両５から受信した「車車間通信情報」（以下、「車両情報」ともいう。）などを収集する。
センサ情報には、車両感知器の感知パルス信号や、光ビーコンが光通信対応の車載通信機４から受信したビーコン情報などがある。車車間通信情報には、当該情報の生成元である車両５の車両ＩＤ、時刻、位置及び速度などが含まれる。

中央装置６は、収集した各種のデータを用いて、交差点Ｊｉの流入交通量などの交通指標を算出する。中央装置６は、算出した交通指標に基づいて、管轄エリアに属する交差点Ｊｉを対象として交通感応制御（中央感応制御）を行う。
中央装置６の交通感応制御には、例えば、所定の系統区間に属する交差点Ｊｉの交通信号機１群を制御する「系統制御」や、系統制御を道路網に拡張した「広域制御（面制御）」などがある。

中央装置６は、交通感応制御を実行すると、サイクル、スプリット及びオフセットなどを含む信号制御パラメータを生成する。中央装置６は、生成した信号制御パラメータを、交通感応制御の制御対象である交差点Ｊｉの交通信号制御機１２に送信する。
このように、本実施形態の交通管制システムでは、路側通信機３が車両５から受信した車車間通信情報を中央装置６が収集し、収集した情報を交通管制のためのデータとして採用するＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）無線システムを採用している。

〔交差点周囲の路側装置〕
図２は、交差点周囲の路側装置の構成例を示す道路平面図である。
図２に示すように、１つの交差点Ｊｉに関連する路側装置には、交通信号機１、路側センサ２及び路側通信機３が含まれる。
交通信号機１は、流入路ごとに設置された複数の信号灯器１１と、各信号灯器１１と信号制御線１３を介して接続された交通信号制御機１２とを備える。

交通信号制御機１２は、中央装置６から信号制御パラメータを受信すると、受信したパラメータに従って信号灯器１１の灯色切り替えタイミングを制御する（中央感応制御）。
交通信号制御機１２は、中央装置６から信号制御パラメータを受信しない場合は、時間帯に応じて信号制御パラメータを設定する定周期制御を実行する。もっとも、交差点Ｊｉによっては、サイクル長を変更しない範囲で、ギャップ感応制御などの端末感応制御を交通信号制御機１２が実行する場合もある。

路側センサ２及び路側通信機３は、通信回線８を介して交通信号制御機１２に接続されている。従って、交通信号制御機１２は、路側センサ２及び路側通信機３と中央装置６との間の通信回線８を用いた有線通信を中継する機能を担っている。
路側通信機３は、交差点Ｊｉへの流入路を通行する車両５と無線通信できるように、交差点Ｊｉの近傍に設置されている。従って、路側通信機３は、車両５同士が車車間通信により送受信する車両情報Ｓ１を含む通信フレームを受信可能である。

路側センサ２は、計測したセンサ情報を交通信号制御機１２に送信し、交通信号制御機１２は、路側センサ２から受信したセンサ情報を中央装置６に転送する。路側通信機３は、車載通信機４から受信した車両情報Ｓ１を交通信号制御機１２に送信し、交通信号制御機１２は、路側通信機３から受信した車両情報Ｓ１を中央装置６に転送する。
もっとも、路側センサ２と路側通信機３は、路側に設置した交通信号制御機１２以外の情報中継装置（図示せず）などを介して中央装置６と通信可能に接続してもよい。

路側通信機３は、車両向けの提供情報であるダウンリンク情報Ｓ２を車載通信機４に無線送信することができる（路車間通信）。ダウンリンク情報Ｓ２には、管轄エリアに含まれる道路の「規制情報」や交差点Ｊｉの近傍の「道路線形情報」などがある。
路側通信機３は、交通信号制御機１２から「規制情報」や「道路線形情報」を受信すると、それらの情報を格納した通信フレームを生成し、生成した通信フレームをブロードキャスト送信することができる。

〔交通信号制御機の内部構成〕
図３は、交通信号制御機１２の内部構成の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、交通信号制御機１２は、制御部２１と、灯器駆動部２２と、有線通信部２３と、記憶部２４とを備える。

制御部２１は、１又は複数のマイクロコンピュータを含む。制御部２１は、内部バスを介して灯器駆動部２２、有線通信部２３及び記憶部２４に接続されている。制御部２１は、交通信号制御機１２の筐体内のハードウェア各部２２〜２４の動作を制御する。
制御部２１は、有線通信部２３が中央装置６から受信した信号制御パラメータに基づいて、信号灯器１１を構成する各信号灯をオン／オフする制御信号を生成し、生成した制御信号を灯器駆動部２２に出力する。

灯器駆動部２２は、制御部２１から入力された制御信号に応じて、信号灯器１１の信号灯色を切り替える半導体リレー（図示せず）を含む。
具体的には、灯器駆動部２２は、制御部２１から入力された制御信号に従って、信号灯器１１に含まれる青色、黄色及び赤色などの各信号灯に供給する交流電圧又は直流電圧をオン／オフする。

灯器駆動部２２は、電力線を含む信号制御線１３により信号灯器１１に接続されている。信号制御線１３には、電流の監視部２５が設けられている。
監視部２５は、灯器駆動部２２から信号灯器１１に流れる電流を監視する電流計と、どの灯色の電流がオンであるかを路側通信機３に送信する通信部とを備える。監視部２５の通信部は、通信回線８を介して路側通信機３に接続されている。

従って、監視部は、赤色の電流がオンである間は、現在灯色として赤色を路側通信機３に通知し、青色の電流がオンである間は、現在灯色として青色を路側通信機３に通知し、黄色の電流がオンである間は、現在灯色として黄色を路側通信機３に通知する。
なお、図３の例では、監視部２５は、交通信号制御機１２の筐体外に存在するが、監視部２５を交通信号制御機１２の筐体内に設けることにしてもよい。

有線通信部２３は、路側センサ２、路側通信機３及び中央装置６などと有線通信を行う通信インターフェースよりなる。
有線通信部２３は、中央装置６から信号制御パラメータを受信すると、受信した信号制御パラメータを制御部２１に転送する。有線通信部２３は、中央装置６から規制情報や道路線形情報などを受信すると、受信したそれらの情報を路側通信機３に転送する。

有線通信部２３は、路側センサ２からセンサ情報を受信すると、受信したセンサ情報を中央装置６に転送する。
有線通信部２３は、路側通信機３から車両情報Ｓ１を受信すると、受信した車両情報Ｓ１を中央装置６に転送する。

記憶部２４は、ハードディスクや半導体メモリなどから構成されている。記憶部２４には、制御部２１が実行する各種のコンピュータプログラムが格納されている。
記憶部２４に格納されたコンピュータプログラムには、上記の信号制御パラメータ、規制情報、道路線形情報、センサ情報、及び車両情報Ｓ１などの各種の受信データを適切な送信先に中継処理するためのプログラムや、後述の現在灯色を生成して路側通信機３に送信するためのプログラムなどが含まれる。

上記の通り、交通信号制御機１２の灯器駆動部２２の監視部２５は、車両向けに提供する信号情報として、現時点の灯色情報（現在灯色）を路側通信機３に送信する。
路側通信機３は、受信した現在灯色を含む通信フレームを所定の送信周期Ｃ１（例えば１００ｍ秒）ごとに車両５にブロードキャスト送信する。

制御部２１は、上記の現在灯色に加えて、自機に対応する交差点Ｊｉにおける黄信号時間（例えば３秒）を有線通信部２３に送信してもよい。
この場合、有線通信部２３は、受信した黄信号時間を路側通信機３に送信し、路側通信機３は、受信した黄信号時間を含む通信フレームを車両５にブロードキャスト送信する。なお、黄信号時間の送信周期は、現在灯色の送信周期Ｃ１（例えば１００ｍ秒）よりも長くてもよい。

ギャップ感応制御などの端末感応制御を実行中の交通信号制御機１２の場合は、制御部２１が、青残り時間を幅付きで表す信号情報として、青信号の最小残秒数と最大残秒数を有線通信部２３に送信することがある。
この場合、有線通信部２３は、受信した青信号の最小残秒数と最大残秒数を路側通信機３に送信し、路側通信機３は、受信した青信号の最小残秒数と最大残秒数を含む通信フレームを所定の送信周期Ｃ１ごとに車両５にブロードキャスト送信する。

〔自動運転車両の内部構成〕
図４は、自動運転車両５Ａの制御システム５１の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、本実施形態の自動運転車両５Ａには、自動運転用の車載制御装置である制御システム５１が含まれる。制御システム５１は、内部バス５２を介して通信可能に接続された車両制御部５３、通信装置５４、走行制御ユニット５５、操舵制御ユニット５６、ナビゲーションユニット５７、第１センサ５８、及び第２センサ５９を備える。

車両制御部５３は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）よりなり、記憶装置（図示せず）を内部に有する。車両制御部５３は、記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、制御システム５１内の各部の動作を制御する。
通信装置５４は、無線通信機能を担う無線通信部６０と、車内での有線通信機能を担う有線通信部６１とを含む。前述の車載通信機４は、図４に示す通信装置５４の無線通信部６０に相当する。

無線通信部６０が受信するＲＦ信号は、他の車両５からの車両情報Ｓ１や、路側通信機３からのダウンリンク情報Ｓ２などを含む通信フレームの変調信号よりなる。
無線通信部６０は、アンテナ６２が捕捉したＲＦ信号を復調して通信フレームを再生し、再生した通信フレームから車両情報Ｓ１又はダウンリンク情報Ｓ２を取り出して有線通信部６１に送信する。有線通信部６１は、無線通信部６０から受信した情報Ｓ１，Ｓ２を車両制御部５３に転送する。

無線通信部６０が送信するＲＦ信号は、自車両の車両情報Ｓ１などが格納された通信フレームの変調信号よりなる。
車両制御部５３は、車両情報Ｓ１を生成して有線通信部６１に送信し、有線通信部６１は、受信した車両情報Ｓ１を無線通信部６０に転送する。無線通信部６０は、受信した車両情報Ｓ１を含む通信フレームを生成し、生成した通信フレームをＲＦ信号に変調してアンテナ６２から送出する。

走行制御ユニット５５は、車両５の走行に関する制御を管轄する制御ユニットである。
走行制御ユニット５５が行う制御には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量に応じてエンジンや電気モータなどの回転数を調整する加減速制御、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて油圧ブレーキの油圧力を調整する制動制御、及び、トルクコンバータに対する変速制御などが含まれる。

操舵制御ユニット５６は、車両５の操舵に関する制御を管轄する制御ユニットである。
操舵制御ユニット５６が行う制御には、例えば、ハンドルの回転量に応じて前輪の操舵角を調整する方向制御、方向指示器などの灯器類の点滅を制御する灯器制御、及び、急な制動によるタイヤのロックを防止して操舵可能状態を維持するＡＢＳ（Antilock Brake System）制御などが含まれる。

ナビゲーションユニット５７は、自車両が目的地まで通行する場合の最適経路を探索するコンピュータ装置よりなる経路探索部と、経路探索部に入力するための操作部と、演算結果である経路を画像や音声で搭乗者に案内するディスプレイ及びスピーカを有する。
経路探索部は、リンクコストが最小となる最小コスト経路を特定の経路探索ロジックによって算出するのが一般的である。この経路探索ロジックとしては、例えばダイクストラ法やポテンシャル法が利用される。

ナビゲーションユニット５７は、ＧＰＳ信号から現在時刻を取得する時刻同期機能と、ＧＰＳ信号から自車両の現在位置（緯度、経度及び高度）を計測する位置検出機能と、方位センサによって自車両の方位及び角速度を計測する方位検出機能などを有する。
ナビゲーションユニット５７は、道路地図データが格納された記憶装置も備えている。道路地図データは、経路探索部による探索処理に際して自車両の位置情報をマップマッチングするために使用される。

第１センサ５８は、例えば、車両５の前後左右の四隅に配置された超音波センサやビデオカメラなどよりなる。
前側に設けられた第１センサ５８は、主として自車両の前方に存在する物体の存在を検出するためのセンサであり、後側に設けられた第１センサ５８は、主として自車両の後方に存在する物体の存在を検出するためのセンサである。

第２センサ５９は、例えば、車両５の天井部分に配置された超音波センサやビデオカメラなどよりなる。
第２センサ５９は、縦軸心回りに比較的高速で回転自在となっており、自車両の周囲に存在する物体の存在を検出するためのセンサである。

車両制御部５３は、第１センサ５８によるセンシング結果に基づいて、レベル１〜３のいずれかの自動運転（以下、「支援運転」ともいう。）を行うことができる。
支援運転の制御例としては、第１センサ５８によって検出した物体と自車両の間の距離から衝突可能性を予測し、衝突可能性が高いと判断した場合に減速介入したり、搭乗者に注意喚起したりするよう、各ユニット５５〜５７に指令を与えるものがある。

車両制御部５３は、第１及び第２センサ５８，５９によるセンシング結果に基づいて、レベル４の自動運転（以下、「自律運転」ともいう。）を行うことができる。
自律運転の制御例としては、第１及び第２センサ５８，５９によって検出した物体に予期される挙動を、過去の挙動の深層学習などにより予測し、予測した挙動に基づいて自車両が目的位置に指向するように、各ユニット５５〜５７に指令を与えるものがある。

車両制御部５３は、第１及び第２センサ５８，５９によるセンシング結果を利用せず、搭乗者の手動運転に切り替えることもできる。
このように、本実施形態の自動運転車両５Ａの制御システム５１は、自律運転モードが可能であるとともに、ダウングレードした動作モードとして、支援運転又は手動運転モードのいずれかを実行することができる。動作モードの切り替えは、搭乗者による手動の操作入力や、スマートフォンなどの携帯端末からの制御指令などによって行われる。

〔黄信号開始時における交差点手前の危険ゾーン〕
図５は、交差点Ｊｉに流入する車両５の黄信号開始時における走行位置と走行速度の関係を示すグラフである。
図５に示すグラフにおいて、横軸は、交差点Ｊｉに流入する車両５の黄信号開始時の走行位置（停止線からの距離：ｍ）であり、縦軸は、交差点Ｊｉに流入する車両５の黄信号開始時の走行速度（ｍ／秒）である。

主に交通閑散時における信号現示の切り替えにおいては、黄信号の開始直後の追突事故や、全赤表示で交差点Ｊｉに進入することによる出合い頭事故が発生し易い。
その理由は、信号現示の切り替え時において、運転者が、交差点Ｊｉの手前で停止するか交差点Ｊｉを通過するかの判断に迷う状況に陥る場合があるからである。この状況は、車両５が普通に停止も通過もできない「ジレンマゾーン」に存在する場合や、車両５が停止も通過もできる「オプションゾーン」に存在する場合に発生し易い。

特に、ジレンマゾーンに存在する車両５が無理に交差点Ｊｉに進入しようとすると、当該車両５による出合い頭事故が発生し易いことが知られている。
上記の２つのゾーンは、図５の曲線Ｌｃと直線Ｌｓで囲まれる領域よりなる。ジレンマゾーンは、Ｌｓ＞Ｌｃとなる領域であり、オプションゾーンはＬｃ＞Ｌｓとなる領域であり、曲線Ｌｃと直線Ｌｓは、次式によって定義される。
Ｌｃ＝τ×Ｖ＋（１／２ｄ）×Ｖ^２ ……（１）
Ｌｓ＝Ｙ×Ｖ ……（２）

上記の算出式（１）及び（２）において、変数及び係数の意味は次の通りである。
τ：システム遅延時間（黄信号開始時からブレーキが効き始めるまでの遅延時間）〔秒〕
Ｖ：黄信号開始時における車両の接近速度〔ｍ／秒〕
ｄ：ブレーキが効き始めてから停止するまでの平均減速度〔ｍ／秒^２〕
Ｙ：黄信号の時間長〔秒〕

ジレンマゾーンの下辺を構成する曲線Ｌｃの算出式（１）では、遅延時間τ及び減速度ｄは、それぞれ速度Ｖ及び速度Ｖの２乗の係数になっている。
例えば、端末感応制御の一種として「ジレンマ感応制御」を実行する交通信号制御機１２では、算出式（１）の遅延時間τは、ドライバが黄色信号を視認してからブレーキが開始されるまでの反応時間として約１秒に設定され、減速度ｄは約２．０〜３．０ｍ／ｓ^２に設定される。

〔現在灯色が提供される交差点における問題点とその解決策〕
図６は、現在灯色が提供される交差点Ｊｉに自動運転車両５Ａが流入する場合の問題点を示す道路平面図である。
図６において、自動運転車両５Ａは、交差点Ｊｉの東側の流入路を西側に向かって走行中であり、その現在位置（停止線からの距離）をＸ０とし現在速度をＶ０とする。また、図６のｄｃは、自動運転車両５Ａの制御システム５１が記憶する減速度（設定値）であって、当該制御システム５１が自車両を停止させる場合に、安全な停止が可能な所定の最大減速度（例えば０．２〜０．３Ｇ）である。図８のｄｃも同様である。

また、ジレンマゾーンを区画する曲線Ｌｃと直線Ｌｓの交点（Ｘ１，Ｖ１）の位置Ｘ１を「ジレンマ回避位置」とし、その交点（Ｘ１，Ｖ１）の速度Ｖ１を「ジレンマ回避速度」とする。なお、Ｘ１及びＶ１の算出式は、それぞれ次の通りである。
Ｘ１＝２ｄｃ×（Ｙ−τ）×Ｙ
Ｖ１＝２ｄｃ×（Ｙ−τ）

ここで、自動運転車両５Ａの制御システム５１が記憶するシステム遅延時間τ（設定値）は、路側通信機３が、黄信号開始時から情報提供を完了するまでの遅延時間と自動運転車両５Ａが、情報受信後からブレーキを開始するまでの遅延時間の合計値である。
更に、図６に示すように、自動運転車両５Ａの現在位置Ｘ０は、ジレンマ回避位置Ｘ１よりも上流側であり、自動運転車両５Ａの現在速度Ｖ０は、ジレンマ回避速度Ｖ１よりも大きいと仮定する。

ここで、図６の交差点Ｊｉのように、現在灯色を車両５に提供するが、当該現在灯色の残秒数（例えば青残り時間）を提供しない交差点の場合には、流入路を通行する車両５側において黄信号の開始時点を事前に正確に確定することができない。
従って、現在位置Ｘ０の現在速度Ｖ０が実際にはジレンマ回避速度Ｖ１よりも大きい場合であっても、自動運転車両５Ａが現在速度Ｖ０を維持しつつ西進を継続してジレンマゾーンに進入し、自動運転車両５Ａによる信号無視又は急減速が発生する可能性がある。

そこで、本実施形態の自動運転車両５Ａでは、現在灯色が任意のタイミングで黄色に切り替わり得ることを想定し、制御システム５１の車両制御部５３が、ジレンマ回避位置Ｘ１の上流側において事前に走行速度を低下させる速度制御処理を実行する。
これにより、ジレンマ回避位置Ｘ１の上流側を走行する自動運転車両５Ａが、ジレンマゾーンに進入するのを未然に防止できるようにした。以下、本実施形態の車両制御部５３が実行する速度制御処理の具体例を説明する。

〔車両制御部による速度制御処理〕
図７は、自動運転車両５Ａの車両制御部５３による速度制御処理の一例を示すフローチャートである。
車両制御部５３は、現在灯色の送信周期Ｃ１（例えば１００ｍ秒）以上の所定の制御周期Ｃ２（例えば１００〜２００ｍ秒）ごとに、図７に示す速度制御処理を実行する。また、車両制御部５３は、自車両が交差点Ｊｉを通過すると当該速度制御処理を終了する。

図７の速度制御処理において、車両制御部５３は、まず初めに、自車両の現在位置Ｘ０が交差点Ｊｉから所定距離（例えば１５０〜２００ｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。
ステップＳＴ１１の判定結果が肯定的になると、車両制御部５３は、更に、交差点Ｊｉの路側通信機３から現在灯色を受信したか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。

ステップＳＴ１２の判定結果が肯定的になると、車両制御部５３は、黄信号開始時におけるジレンマ回避位置（以下、「回避位置」という。）Ｘ１とジレンマ回避速度（以下、「回避速度」という。）Ｖ１を算出する（ステップＳＴ１３）。
ステップＳＴ１３の算出処理は、車両制御部５３が予め記憶する遅延時間τ及び減速度ｄｃと、路側通信機３から受信した黄信号時間Ｙを、曲線Ｌｃと直線Ｌｓの算出式（１）及び（２）に代入し、当該曲線Ｌｃと直線Ｌｓの交点を求めることにより実行される。

黄信号時間Ｙについては、どの交差点Ｊｉにおいても概ね同じ時間長（例えば３秒程度）に設定されていることが多い。
そこで、黄信号時間Ｙが路側通信機３から提供されない場合には、車両制御部５３が予め記憶する黄信号時間Ｙの設定値（例えば、安全を見てジレンマゾーンが大きく算出されるように３秒より若干小さい設定値など）を用いることにしてもよい。また、車両制御部５３は、常に当該設定値を用いることにしてもよい。

次に、車両制御部５３は、現在位置Ｘ０が回避位置Ｘ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。
ステップＳＴ１４の判定結果が肯定的である場合には、車両制御部５３は、更に、路側通信機３から受信した現在灯色が「青色」か否かを判定する（ステップＳＴ１５）。
ステップＳＴ１４の判定結果が否定的である場合には、車両制御部５３は、「判定通過処理」（ステップＳＴ１９）を実行してから、処理を終了する。

ステップＳＴ１５の判定結果が肯定的である場合には、車両制御部５３は、「第１減速処理」（ステップＳＴ１６）を実行してから、処理を終了する。
ステップＳＴ１５の判定結果が否定的である場合には、車両制御部５３は、更に、路側通信機３から受信した現在灯色が「黄色」か否かを判定する（ステップＳＴ１７）。

ステップＳＴ１７の判定結果が肯定的である場合には、車両制御部５３は、「第２減速処理」（ステップＳＴ１８）を実行してから、処理を終了する。
ステップＳＴ１７の判定結果が否定的である場合には、車両制御部５３は、第１及び第２減速処理（ステップＳＴ１６，ＳＴ１８）を実行せずに、処理を実行する。

〔第１及び第２減速処理と交差点通過処理の具体例〕
図８は、第１及び第２減速処理と交差点通過処理（図７のステップＳＴ１６，ＳＴ１８，ＳＴ１９）の一例を示す道路平面図である。

図８に示すように、車両制御部５３による第１減速処理（ステップＳＴ１６）は、自車両の現在位置Ｘ０が回避位置Ｘ１よりも上流側（Ｘ０＞Ｘ１）であり、かつ、現在灯色が「青色」である場合に、自車両を第１減速度Ｄ１により減速させる処理である。
第１減速度Ｄ１は、回避位置Ｘ１における自車両の現在速度Ｖ０（＞Ｖ１）を回避速度Ｖ１以下に低下させるための減速度である。

具体的には、車両制御部５３は、例えば次式により第１減速度Ｄ１を算出する。なお、次式において、εは、第１減速度Ｄ１の算出開始から制動開始までの遅延時間である。
Ｄ１＝（Ｖ０^２−Ｖ１^２）／｛（Ｘ０−Ｘ１）−ε×Ｖ｝×２

この場合、車両制御部５３は、現在灯色（＝青色）を受信した現在位置Ｘ０において、第１減速度Ｄ１による自車両の減速を開始すればよい。
或いは、車両制御部５３は、上記の式で算出される第１減速度Ｄ１にマージンαを付加してもよい。この場合、車両制御部５３は、現在位置Ｘ０よりも若干下流側の走行位置（Ｘ０−ΔＸ）において、マージンαを付加した第１減速度Ｄ１により自車両の減速を開始すればよい。

本実施形態の制御システム５１によれば、車両制御部５３が上記の第１減速処理を実行するので、交差点Ｊｉの現在灯色が青色である場合に自動運転車両５Ａが現在位置Ｘ０においてジレンマゾーンに進入しない現在速度Ｖ０（＞Ｖ１）を維持することにより、自動運転車両５Ａが回避位置Ｘ１の上流側においてジレンマゾーンに進入するのを未然に防止することができる。

なお、Ｘ０＞Ｘ１でかつ現在灯色が青色である場合において、現在速度Ｖ０が既に回避速度Ｖ１以下である場合（Ｖ０≦Ｖ１の場合）には、第１減速処理を実行しなくても自車両がジレンマゾーンに進入しない。
従って、この場合、車両制御部５３は、第１減速処理を実行せずに自車両の現在速度Ｖ０（≦Ｖ１）を維持すればよい。

図８に示すように、車両制御部５３による第２減速処理（ステップＳＴ１８）は、自車両の現在位置Ｘ０が回避位置Ｘ１よりも上流側（Ｘ０＞Ｘ１）であり、かつ、現在灯色が「黄色」である場合に、自車両を第２減速度Ｄ２により減速させる処理である。
第２減速度Ｄ２は、安全な停止が可能な所定の減速範囲（ｄｃ以下の減速度）において、交差点Ｊｉの停止線の手前で自車両を停止させるため減速度である。

この場合、車両制御部５３は、現在灯色（＝黄色）を受信した現在位置Ｘ０から最大の減速度であるｄｃで停止可能な回避下限位置Ｘｃ（Ｘｃ＝Ｖ０^２／（２×ｄｃ））までの任意の走行位置Ｘ２において、第２減速度Ｄ２による自車両の減速を開始すればよい。第２減速度Ｄ２は、ブレーキ開始位置Ｘ２から停止線までの距離によって可変であり、算出式は、Ｄ２＝Ｖ０^２／（２×Ｘ２）となる。

本実施形態の制御システム５１によれば、車両制御部５３が上記の第２減速処理を実行するので、交差点Ｊｉの現在灯色が青色から黄色に変化した場合に、自動運転車両５Ａが無理に交差点Ｊｉに進入するのを未然に防止することができる。

例えば、車両制御部５３は、自車両が回避位置Ｘ１に至るまでは第１減速度Ｄ１にて回避速度Ｖ１まで減速させ、自車両が回避位置Ｘ１を超えた時点より減速度ｄｃにより自車両を停止させてもよい。

図８に示すように、車両制御部５３による通過判定処理（ステップＳＴ１９）は、自車両の現在位置Ｘ０が回避位置Ｘ１と一致する又は回避位置Ｘ１よりも下流側（Ｘ０≦Ｘ１）である場合に、回避位置Ｘ１における自車速度に応じて自車両に交差点Ｊｉを通過させるか否かを判定する処理である。

具体的には、現在灯色が「黄色」又は「青色」である場合には、車両制御部５３は、回避位置Ｘ１における自車両の現在速度Ｖ０の多寡に応じて、自車両に交差点Ｊｉを通過させるか否かを判定する。
例えば、回避位置Ｘ０における現在速度Ｖ０が回避速度Ｖ１以上である場合には、車両制御部５３は、現在速度Ｖ０を維持してまたは規制速度を上限として加速して、すみやかに交差点Ｊｉを通過するように、自車両の走行速度を制御すればよい。

また、例えば、周辺車両の影響で、回避位置Ｘ１での現在速度Ｖ０が回避速度Ｖ１よりも低くなっており、その現在速度Ｖ０が停止線の手前で停止可能な所定速度以下である場合には、自車両が停止線の手前で停止するように、自車両の走行速度を制御すればよい。

本実施形態の制御システム５１によれば、車両制御部５３が回避位置Ｘ１における自車速度に応じた上記の通過判定処理を実行するので、交差点Ｊｉを通過すべきか交差点Ｊｉの手前で停止すべきかを適切に判定することができる。

〔第１の変形例〕
上述の実施形態において、自動運転車両５Ａが速度制御処理を実行する交差点Ｊｉは、青残り時間を幅付きの信号情報として提供する交差点、具体的には、青信号の最小残秒数Ｇｍｉｎと最大残秒数Ｇｍａｘを提供する交差点であってもよい。

車間距離（ギャップ）が所定値以上になると青信号を打ち切る「ギャップ感応制御」などの端末感応制御を実行する交差点Ｊｉにおいて、上記の幅付きの信号情報が提供される場合がある。なお、上記の幅付きの信号情報が提供される端末感応制御としては、ギャップ感応制御の他、バス感応制御、ジレンマ感応制御、歩行者感応制御、及び高速感応制御などがある。

現在灯色の他に、青信号の最小残秒数Ｇｍｉｎと最大残秒数Ｇｍａｘを更に提供しても、流入路を通行する車両５側において黄信号の開始時点を正確には確定できない。
従って、現在灯色を提供するがその残秒数を提供しない図６の交差点Ｊｉと同様に、自動運転車両５Ａが現在速度Ｖ０を維持しつつ西進を継続してジレンマゾーンに進入し、自動運転車両５Ａによる信号無視又は急減速が発生する可能性がある。

そこで、自動運転車両５Ａの車両制御部５３は、通行予定の下流側の交差点が、ギャップ感応制御などの端末感応制御を実行する交差点Ｊｉである場合も、図７の速度制御処理を実行することが好ましい。
この場合、車両制御部５３は、ジレンマゾーンを規定する直線の算出式として、黄色に切り替わる前の最小残秒数Ｇｍｉｎを含む、次の算出式（３）を採用する。
Ｌｓｇ＝（Ｙ＋Ｇｍｉｎ）Ｖ ……（３）
これより、黄色開始時刻が確定した時点（青信号の最小残秒数Ｇｍｉｎと最大残秒数Ｇｍａｘが等しくなった時点）における現在位置Ｘ０と現在速度Ｖ０により、黄色が終了するまでに停止線を通過できるかを判断し、停止を判断した場合は、ｄｃ以下の減速度で安全に停止することができる。

また、車両制御部５３は、ジレンマゾーンを区画する曲線Ｌｃと直線Ｌｓｇの交点（Ｘ１，Ｖ１）の位置Ｘ１を「ジレンマ回避位置」とし、その交点（Ｘ１，Ｖ１）の速度Ｖ１を「ジレンマ回避速度」とする。
なお、ジレンマ回避速度Ｖ１が低くなりすぎることを抑制するため、歩行者青階梯でのみ感応制御を実施し、青信号の最小残時間（歩行者点滅階梯と歩行者赤階梯の合計時間）を確保することが望ましい。また、歩行者赤階梯で感応制御を実施する交差点Ｊｉの場合には、例えば遅延時間τを考慮して、当該交差点Ｊｉの黄色時間を通常よりも予め長く設定することが望ましい。

〔第２の変形例〕
上述の実施形態のように、現在灯色のみ（或いは現在灯色と黄色時間のみ）を提供する交差点Ｊｉの場合においても、ジレンマ回避速度Ｖ１が低くなり過ぎるのを抑制するため、例えば遅延時間τを考慮して、交差点Ｊｉの黄色時間を通常よりも予め長めに設定することが好ましい。

例えばインフラ側（交差点Ｊｉの交通信号制御機１２）において、回避速度Ｖ１を「規制速度−１０ｋｍ／時」以上に設定したい場合には、規制速度＝５０ｋｍ／時、平均減速度ｄ＝２．０ｍ／秒^２、遅延時間τ＝０．５秒とすると、Ｖ１＝２ｄ×（Ｙ−τ）の関係式より、黄色時間Ｙ＝３．３秒となる。

〔第３の変形例〕
上述の実施形態において、交通信号制御機１２の制御部２１は、青信号を打ち切った時点の自動運転車両５Ａの速度低下が不十分と判定した場合に、自動運転車両５Ａが交差点Ｊｉを適切に通過できるように黄時間を延長する感応制御を実行してもよい。

具体的には、交通信号制御機１２の制御部２１は、次の不等式が成立する場合に自動運転車両５Ａの速度低下が不十分と判定する。なお、当該不等式において、Ｌは制動前に発生し得る空走距離（例えば８ｍ）である。
Ｖ０^２／｛２×（Ｘ０−Ｌ）｝＞減速度ｄの所定閾値
この場合、制御部２１は、走行位置Ｘ０／走行速度Ｖ０＜延長後の黄時間となるように、交差点Ｊｉの黄時間を延長すればよい。

〔第４の変形例〕
上述の実施形態では、自動運転車両５Ａの車両制御部５３が、交差点Ｊｉの路側通信機３から無線通信部６０が受信した現在灯色と黄色時間を用いて、図７の速度制御処理を実行しているが、自車両の第１センサ５８（図４参照：具体的には車両５の前側のビデオカメラなど）が取得した現在灯色と、予め記憶する標準的な黄色時間を用いて、図７の速度制御処理を実行することにしてもよい。

このようにすれば、路側通信機３が設置されていない交差点Ｊｉの場合や、路側通信機３の通信状況が悪いために現在灯色を受信できない場合であっても、図７の速度制御処理を実行できるようになる。

〔その他の変形例〕
上述の実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲の構成と均等なすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態において、自動運転車両５Ａは、速度制御を含む支援運転モードに対応しておれば足り、自律運転モードを実行しない車両５であってもよい。

１ 交通信号機
２ 路側センサ
３ 路側通信機
４ 車載通信機
５ 車両
５Ａ 自動運転車両
５Ｂ 通常車両
６ 中央装置
７ ルータ
８ 通信回線
１１ 信号灯器
１２ 交通信号制御機
１３ 信号制御線
２１ 制御部
２２ 灯器駆動部
２３ 有線通信部
２４ 記憶部
５１ 制御システム
５２ 内部バス
５３ 車両制御部（算出部、制御部）
５４ 通信装置
５５ 走行制御ユニット
５６ 操舵制御ユニット
５７ ナビゲーションユニット
５８ 第１センサ（取得部）
５９ 第２センサ
６０ 無線通信部（取得部）
６１ 有線通信部
６２ アンテナ

Claims (7)

1. 自車両の走行速度を制御する車載制御装置であって、
   交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部と、
   黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部と、
   自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部と、を備える車載制御装置。
2. 前記制御部は、
   自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が黄色である場合に、自車両を前記交差点の手前で停止させる第２減速処理を実行する請求項１に記載の車載制御装置。
3. 前記制御部は、
   自車両の現在位置が前記回避位置と一致する又は前記回避位置よりも下流側である場合に、前記回避位置における自車速度に応じて自車両に前記交差点を通過させるか否かを判定する通過判定処理を実行する請求項１又は請求項２に記載の車載制御装置。
4. 前記取得部が、前記交差点の信号情報として、前記信号灯色のみ又は前記信号灯色と黄色時間のみを取得した場合には、
   前記算出部は、次の直線Ｌｓを用いて前記回避位置及び回避速度を算出する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車載制御装置。
   Ｌｓ＝Ｙ×Ｖ
   ただし、Ｙ：黄色時間 Ｖ：走行速度
5. 前記取得部が、前記交差点の信号情報として、青信号の最小残秒数と最大残秒数が異なる信号情報を更に取得した場合には、
   前記算出部は、次の直線Ｌｓｇを用いて前記回避位置及び回避速度を算出する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車載制御装置。
   Ｌｓｇ＝（Ｙ＋Ｇｍｉｎ）×Ｖ
   ただし、Ｙ：黄色時間 Ｇｍｉｎ：最小残秒数 Ｖ：走行速度
6. 自車両の走行速度の制御方法であって、
   交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得するステップと、
   黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出するステップと、
   自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行するステップと、を含む制御方法。
7. コンピュータを自車両の走行速度を制御する車載制御装置として機能させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、
   交差点に設置された信号灯器の現在灯色を取得する取得部
   黄信号開始時のジレンマゾーンの回避位置及び回避速度を算出する算出部、及び、
   自車両の現在位置が前記回避位置よりも上流側であり、かつ、前記現在灯色が青色である場合に、前記回避位置における自車両の走行速度を前記回避速度以下に低下させる第１減速処理を実行する制御部として、機能させるコンピュータプログラム。

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