JP7111503B2 - 隊列走行システム - Google Patents

Description

本発明は、隊列走行システムに関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、複数台の車両における車車間通信を利用した車間距離制御の実行を通じて、複数台の車両に隊列走行を行わせる技術が知られている。

特開２０１２－３０６６６号公報

隊列走行を行っている場合、一般車両が隊列内に割り込んでくることがある。たとえば複数台の車両が隊列走行している車線に合流路から一般車両が合流してくる状況などにおいて、隊列内への割り込みが発生しやすい。

本発明の目的は、一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することができる隊列走行システムを提供することにある。

上記目的を達成し得る隊列走行システムは、無線通信を利用して複数の車両を隊列を組んで走行させることを前提としている。隊列走行システムは、隊列の位置情報に基づき道路の合流地点に隊列が接近していることが認識されるとき、合流地点に隊列が接近していることを示す接近情報を生成し、この生成される接近情報を無線送信する第１の装置と、前記接近情報が受信されるとき、当該受信される接近情報を前記合流地点へ向かう一般車両に報知する第２の装置と、を有する。

この構成によれば、合流地点に対する隊列の接近情報が、合流地点へ向かう一般車両に報知される。一般車両の運転者に隊列の接近情報を意識させることにより、隊列走行への協力が得られやすくなる。このため、合流地点における一般車両の隊列内への割り込みを抑制することが可能となる。したがって、一般車両に隊列の接近情報を報知することにより、一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することができる。

上記の隊列走行システムにおいて、前記第１の装置は、前記接近情報として、隊列の位置情報に基づき隊列の現在位置から前記合流地点までの距離および前記合流地点に隊列が到達するまでの時間の少なくとも一方を演算することが好ましい。

この構成によれば、一般車両の運転者は、隊列の接近情報として、より具体的な情報を得ることができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記第１の装置は、隊列を組む車両との間の無線通信を通じて隊列の位置情報を取得する管理システムであってもよい。

上記の隊列走行システムにおいて、前記第１の装置は、隊列を組む複数の車両の各々に搭載されて、先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する車両制御システムであってもよい。

上記の隊列走行システムにおいて、前記第２の装置は、前記一般車両に設けられてもよいし、路上に設置される路上機器に設けられてもよい。
上記の隊列走行システムにおいて、前記第２の装置は、前記接近情報を視覚に訴えて報知することが好ましい。

本発明の隊列走行システムによれば、一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することができる。

隊列走行システムの一実施の形態の概略を示す構成図。 一実施の形態における車両制御システムのブロック図。 一実施の形態における管理システムのブロック図。 一実施の形態における報知システムのブロック図。 （ａ）は、一実施の形態における報知装置による第１の報知態様を示す正面図、（ｂ）は、報知装置による第２の報知態様を示す正面図。

以下、隊列走行システムの一実施の形態を説明する。
図１に示すように、隊列走行システム１０は、隊列を組む複数台（ここでは３台）の車両ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３にそれぞれ１つずつ搭載される車両制御システム１１、および隊列運行管理センタなどに設けられる管理システム１２を有している。また、隊列走行システム１０は、隊列を構成しない一般車両ＣＯに設けられる第１の報知システム１３、および路上機器１４に設けられる第２の報知システム１５を有している。ただし、隊列走行システム１０は、第１の報知システム１３および第２の報知システム１５の少なくとも一を有していればよい。

＜車両制御システム＞
図２に示すように、車両制御システム１１は、ＥＣＵ（電子制御装置）２０、前方監視センサ２１、後方監視センサ２２、側方監視センサ２３、車速センサ２４、加速度センサ２５、ＧＰＳ受信機２６および車車間通信装置２７を有している。また、車両制御システム１１は、スロットルアクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２、ステアリングアクチュエータ３３、および外部通信装置３４を有している。

前方監視センサ２１は、車両の前部に設けられて、自車両の前方を監視するとともに自車両の直前を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。後方監視センサ２２は、車両の後部に設けられて、自車両の後方を監視するとともに自車両の直後を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。側方監視センサ２３は、車両の側部に設けられて、自車両の側方を監視するとともに自車両の側方を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。これら監視センサ（２１，２２，２３）は、たとえばレーザーレーダまたはミリ波レーダ、およびカメラを含んでいる。

車速センサ２４は、自車両の走行速度を検出する。加速度センサ２５は、自車両の前後方向の加速度を検出する。ＧＰＳ受信機２６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）用の人工衛星からの測位信号を受信し、当該受信される測位信号に基づき自車両の位置（緯度、経度）および方位を検出する。車車間通信装置２７は、車両間において無線通信を行う。

スロットルアクチュエータ３１は、スロットル開度の調節を通じてエンジンへの燃料供給量を調節する。ブレーキアクチュエータ３２は、ブレーキを通じて車両を減速させるための制動力を調節する。ステアリングアクチュエータ３３は、ステアリングロッド（転舵軸）を軸方向に駆動させることにより左右の車輪を転舵する。外部通信装置３４は、管理システム１２との間において無線通信を行う。外部通信装置３４は、携帯電話網およびＥＴＣ通信網などの無線通信網を利用して無線信号の授受を行う。

ＥＣＵ２０は、車両全体を統括して制御する。ＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンの出力を制御する。ＥＣＵ２０は、車両を加速させるときにはスロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンに対する燃料供給量を増大させる一方、車両を減速させるときにはスロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンに対する燃料供給量を減少させる。また、ＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ３２を通じて車両の制動力を制御する。ＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１およびブレーキアクチュエータ３２を通じて、車両の速度および車間距離を制御する。また、ＥＣＵ２０は、ステアリングアクチュエータ３３を通じて車両の転舵角（タイヤの切れ角）を制御する。

ＥＣＵ２０は、車車間通信装置２７を通じて、車車間通信装置２７が搭載された他の車両との間で車両の走行データおよび識別情報（ＩＤ）などの情報を授受する。走行データは、自車両の走行状態に関する情報であって、たとえば自車両の位置、速度、加速度および方位（進行方向）などの情報を含む。

ＥＣＵ２０は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）制御を実行する。ＡＣＣ制御とは、前方監視センサ２１を通じて直前の先行車両（一般車両を含む。）との距離を測定し、あらかじめ設定された車間距離と速度を維持しつつ前方車両の加減速および停止に追従して走行するための制御をいう。ＡＣＣ制御では、前方監視センサ２１（レーザーレーダ、カメラ）を通じて、先行車両と自車両との車幅方向のずれを検出し、その検出されるずれを無くすように自車両の操舵が制御される。

ＥＣＵ２０は、たとえばＡＣＣ制御の実行中に先行車両が検出されない場合、設定車速を維持して走行するように車両の走行制御を行う。また、ＥＣＵ２０は、設定車速よりも低速で走行する先行車両が検出される場合、その先行車両との車間距離をあらかじめ設定された車間距離に保つように追従制御を行う。ＥＣＵ２０は、先行車両との車間距離があらかじめ設定された車間距離よりも小さくならないように車両の加速度を制御する。すなわち、ＥＣＵ２０は、先行車両の車速が設定車速よりも低速である場合、自車の車速を低下させて車間距離を保つ。

ＥＣＵ２０は、ＣＡＣＣ（Cooperative Adaptive Cruise Control）制御を実行する。ＣＡＣＣとは、同一車線上の自車両前後の車両と無線通信を通じて連携して複数の車両が隊列走行するための制御をいう。隊列走行とは、車両制御システム１１が搭載された複数の車両が、同一車線上において一般車両を間に挟むことなく、一定の車間距離および一定の速度を維持しながら隊列を組むように縦列走行することをいう。

ＣＡＣＣ制御では、車車間通信を通じて取得される隊列内の他の車両に関する情報に基づいて自車両の加速度が制御される。これにより、自車両は隊列内における直前の車両との車間距離を目標の車間距離に保つように追従する。隊列を組む車両ＣＳ１～ＣＳ３は、車車間通信装置２７を通じて自車両のスペックおよび走行データなどの情報を相互に授受する。すなわち、隊列を組むすべての車両ＣＳ１～ＣＳ３の車両制御システム１１は、隊列を組むすべての車両ＣＳ１～ＣＳ３のスペックおよび走行データなどの情報を共有する。

たとえば、隊列の先頭車両においてブレーキが操作されたとき、隊列内のすべての車両にその情報が伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離を維持しながら適切なタイミングで自動的に減速する。先頭車両が加速したときには、先頭車両の加速の度合いが隊列内のすべての車両に伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離と速度とを隊列全体で維持するために自動的に加速する。

＜管理システム＞
図３に示すように、管理システム１２は、サーバ４１および通信装置４２を有している。通信装置４２は、隊列を構成する車両ＣＳ１～ＣＳ３との間、一般車両ＣＯとの間、ならびに路上機器１４との間でそれぞれ無線通信を行う。サーバ４１は、通信装置４２を通じて隊列走行する車両ＣＳ１～ＣＳ３の走行データを取得する。サーバ４１は、通信装置４２を通じて取得される車両ＣＳ１～ＣＳ３の走行データに基づき隊列の運行状況を把握し、この把握される隊列の運行状況を一般車両ＣＯに対して報知するための報知信号Ｓｃを生成する。サーバ４１は、通信装置４２を通じて報知信号Ｓｃを無線送信する。

＜報知システム＞
図４に示すように、第１の報知システム１３は、通信装置５１、制御装置５２、および報知装置５３を有している。通信装置５１は管理システム１２のサーバ４１との間で無線通信を行う。制御装置５２は、通信装置５１を通じて報知信号Ｓｃが受信されるとき、この受信される報知信号Ｓｃに基づき隊列の運行状況を一般車両ＣＯの運転者に報知する。報知装置５３としては、たとえば車室内に設けられるディスプレイ（表示装置）が採用される。

第２の報知システム１５は、基本的には第１の報知システム１３と同様の構成を有している。すなわち、図４に括弧書きの符号で示されるように、第２の報知システム１５は、通信装置６１、制御装置６２、および報知装置６３を有している。ただし、報知装置６３としては、路上に設置されるディスプレイあるいは電光掲示板などの表示装置が採用される。

＜隊列走行システムの作用＞
つぎに、隊列走行システムの作用を説明する。
図１に示すように、たとえば３台の車両ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３がＣＡＣＣ制御の実行を通じて隊列走行を行っている場合、先頭の車両ＣＳ１の走行状態に応じて、後続する２台の車両ＣＳ２，ＣＳ３の走行状態が制御される。先頭の車両ＣＳ１は、運転者により手動で運転されていてもよいし、ＡＣＣ制御の実行を通じて設定車速を維持しながら走行していてもよい。後続する車両ＣＳ２，ＣＳ３のＥＣＵ２０は、先頭の車両ＣＳ１に追従するように車両ＣＳ２，ＣＳ３の走行状態を制御する。

ちなみに、隊列の先頭の車両ＣＳ１以外の車両ＣＳ２，ＣＳ３は、自車両の１つ前を走行する車両の走行状態に基づいて、当該先行する車両に追従して走行するようにしてもよい。この場合、隊列の２番目の車両ＣＳ２は、先頭の車両ＣＳ１の走行状態に基づいて走行状態が制御される。隊列の３番目の車両ＣＳ３は、その直前の車両ＣＳ２の走行状態に基づいて走行状態が制御される。

ここで、車両ＣＳ１～ＣＳ３が隊列走行を行っている場合、一般車両ＣＯが隊列内に割り込んでくることが懸念される。たとえば図１に示すように、車両ＣＳ１～ＣＳ３が隊列走行を行っている道路Ｒ１に、合流路Ｒ２から合流してくる一般車両ＣＯが隊列内に割り込んでくる状況が想定される。ちなみに、合流路Ｒ２は合流地点Ｐｃにおいて道路Ｒ１に合流する。

そこで、隊列走行システム１０は、隊列内への一般車両ＣＯの割り込みに対して、つぎのようにして対処する。
図１に示すように、サーバ４１は、隊列走行する車両ＣＳ１～ＣＳ３の走行データを、無線通信を通じて取得し、この取得される車両ＣＳ１～ＣＳ３の走行データに基づき隊列の運行状況を把握する。サーバ４１は、隊列（ＣＳ１～ＣＳ３）が合流地点Ｐｃに接近している場合、車両ＣＳ１～ＣＳ３の走行データに基づき、合流地点Ｐｃに対する隊列の到達予想情報として、隊列（先頭車両）の現在位置から合流地点Ｐｃまでの距離Ｌ、および隊列が合流地点Ｐｃに到達するまでの時間ｔを演算する。この到達予想情報は、合流地点Ｐｃに対する隊列の接近情報でもある。サーバ４１は、到達予想情報（ｔ，Ｌ）を含む報知信号Ｓｃを生成し、この生成される報知信号Ｓｃを無線送信する。

サーバ４１は、たとえば隊列（先頭車両）が合流地点Ｐｃに対して設定距離だけ手前の位置に至ったとき、隊列が合流地点Ｐｃに接近している旨判定する。設定距離は、たとえば一般車両ＣＯが合流地点Ｐｃで隊列とかち合うことなく道路Ｒ１に合流できるかどうかの観点に基づき設定される。設定距離は、想定される一般車両ＣＯの速度、および隊列の運行速度などに基づき設定される。

サーバ４１は、走行データに含まれる車両ＣＳ１～ＣＳ３の位置情報に基づき隊列の現在位置を認識し、この認識される隊列の現在位置に基づき隊列が合流地点Ｐｃに接近していることを判定する。サーバ４１は、自身が記憶する道路地図データを使用して隊列の現在位置に基づき隊列が現在走行している道路Ｒ１を特定するとともに、当該道路Ｒ１および合流地点Ｐｃなどについての情報を取得する。サーバ４１は、道路地図データおよび隊列の現在位置に基づき、隊列（先頭車両）と合流地点Ｐｃとの距離Ｌを演算する。また、サーバ４１は、隊列と合流地点Ｐｃとの距離Ｌおよび隊列の運行速度に基づき、隊列（先頭車両）が合流地点Ｐｃに到達するまでの時間ｔを演算する。

第１の報知システム１３の制御装置５２は、報知信号Ｓｃが受信されるとき、報知信号Ｓｃに含まれる到達予想情報を報知装置５３に表示させる。報知装置５３の表示形式としては、たとえば文字表示、あるいは簡易図形表示が採用される。

図５（ａ）に示すように、報知装置５３の表示形式として文字表示が採用された場合、報知装置５３には、隊列が接近している旨示すメーッセージ（「隊列走行車接近中」など）、隊列が合流地点Ｐｃに到達するまでの残りの時間ｔ、および隊列の現在位置から合流地点Ｐｃまでの距離Ｌが文字で表示される。このため、一般車両ＣＯの運転者は、自車両に設けられた報知装置５３を目視することにより、合流地点Ｐｃに対する隊列の接近状況を確認することができる。

図５（ｂ）に示すように、報知装置５３の表示形式として簡易図形表示が採用された場合、報知装置５３には、道路Ｒ１、合流路Ｒ２、隊列の位置および自車両の位置が簡易的な図形で表示される。このため、一般車両ＣＯの運転者は、隊列と自車両との位置関係を視覚的に認識することができる。ちなみに、簡易的な図形表示に加えて、到達予想情報を文字で表示するようにしてもよい。

第２の報知システム１５の制御装置６２は、報知信号Ｓｃが受信されるとき、報知信号Ｓｃに含まれる到達予想情報を報知装置６３に表示させる。報知装置６３の表示形式としては、図５（ａ）に示される文字表示、および図５（ｂ）に示される簡易図形表示のいずれでもよい。一般車両ＣＯの運転者は、路上に設けられた報知装置６３を目視することにより、合流地点Ｐｃに対する隊列の接近状況を確認することができる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
隊列走行システム１０が第１の報知システム１３を有している場合、合流路Ｒ２から道路Ｒ１に合流しようとする一般車両ＣＯの運転者は、自車両の報知装置５３に表示される到達予想情報を目視することによって、合流地点Ｐｃに隊列が接近していることを知ることができる。また、隊列走行システム１０が第２の報知システム１５を有している場合、合流路Ｒ２から道路Ｒ１に合流しようとする一般車両ＣＯの運転者は、路上に設けられる報知装置６３に表示される到達予想情報を目視することによって、合流地点Ｐｃに隊列が接近していることを知ることができる。

このため、一般車両ＣＯの運転者は、隊列が合流地点Ｐｃに到達するまでの残りの時間ｔ、および隊列の現在位置から合流地点Ｐｃまでの距離Ｌに基づき、自車両の速度などを調節することができる。たとえば、一般車両ＣＯの運転者は、隊列が合流地点Ｐｃに到達する前に道路Ｒ１に合流したいときには加速したり、隊列が合流地点Ｐｃを通過するのを待って道路Ｒ１に合流したいときには減速したりすることができる。このように、一般車両ＣＯの運転者に対して隊列の運行状況を意識させることにより、隊列内への割り込みを抑制することが可能である。したがって、一般車両ＣＯの隊列への割り込みに対して適切に対処することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・合流地点Ｐｃに対する隊列の到達予想情報は、隊列を構成する複数台の車両ＣＳ１～ＣＳ３のうちいずれか一のＥＣＵ２０により演算してもよい。ＥＣＵ２０は、到達予想情報（ｔ，Ｌ）を含む報知信号Ｓｃを生成し、この生成される報知信号Ｓｃを、外部通信装置３４を通じて無線送信する。この報知信号Ｓｃは管理システム１２のサーバ４１を経由して第１の報知システム１３および第２の報知システム１５の少なくとも一に受信される。また、ＥＣＵ２０により生成される報知信号Ｓｃは、第１の報知システム１３および第２の報知システム１５の少なくとも一によって直接的に受信されるようにしてもよい。

・第２の報知システム１５の報知装置６３として、一般車両ＣＯの室内に設けられるＥＴＣ車載機を採用してもよい。この場合、合流地点Ｐｃに対する隊列の到達予想情報は、ＥＴＣ車載機の内蔵スピーカを通じて一般車両ＣＯの運転者の聴覚に訴えて報知される。また、ＥＴＣ車載機の内蔵スピーカではなく、一般車両ＣＯに設けられている他のスピーカを通じて到達予想情報を報知するようにしてもよい。

・第２の報知システム１５の報知装置６３として路上に設置されるランプを採用してもよい。この場合、たとえばランプの点灯色を変えることにより隊列の運行状況を一般車両ＣＯの運転者に伝えることができる。具体的には、ランプが赤色に点灯している場合、隊列が合流地点Ｐｃを横断中であることを示す。ランプが黄色に点灯している場合、隊列が合流地点Ｐｃに接近中であることを示す。ランプが黄色に点灯している場合、合流地点Ｐｃに接近している隊列は存在しないことを示す。

・隊列の到達予想情報として、隊列の現在位置から合流地点Ｐｃまでの距離Ｌ、および隊列が合流地点Ｐｃに到達するまでの時間ｔのいずれか一のみを演算してもよい。
・報知信号Ｓｃには、隊列の到達予想情報（Ｌ，ｔ）を含ませず、隊列が合流地点Ｐｃに接近中であることのみを示す純粋な接近情報を含ませるようにしてもよい。この場合、報知装置５３，６３には、隊列が接近している旨示すメーッセージのみが表示される（図５（ａ）を参照。）。

１０…隊列走行システム、１１…車両制御システム（第１の装置）、１２…管理システム（第１の装置）、１３…第１の報知システム（第２の装置）、１４…路上機器、１５…第２の報知システム（第２の装置）、２０…ＥＣＵ（制御装置）、３４…外部通信装置、４１…サーバ（制御装置）、ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３…車両（隊列を構成する）、ＣＯ…一般車両（隊列を構成しない）、Ｌ…距離、Ｐｃ…合流地点、ｔ…時間。

Claims (5)

1. 無線通信を利用して複数の車両を隊列を組んで走行させる隊列走行システムにおいて、
   隊列の位置情報に基づき道路の合流地点に隊列が接近していることが認識されるとき、合流地点に隊列が接近していることを示す接近情報を生成し、この生成される接近情報を無線送信する第１の装置と、
   前記接近情報が受信されるとき、当該受信される接近情報を前記合流地点へ向かう一般車両に報知する第２の装置と、
   前記第１の装置との間、および前記第２の装置との間で無線通信を行う管理システムである第３の装置と、を有し、
   前記第１の装置は、隊列を組む複数の車両の各々に搭載されて、先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する車両制御システムであって、
   前記車両制御システムは、電子制御装置を有し、
   隊列を構成する複数の車両のうちいずれか一つの前記電子制御装置が前記接近情報を生成し、生成される前記接近情報は、前記第３の装置を経由して前記第２の装置に受信される隊列走行システム。
2. 請求項１に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記第１の装置は、前記接近情報として、隊列の位置情報に基づき隊列の現在位置から前記合流地点までの距離および前記合流地点に隊列が到達するまでの時間の少なくとも一方を演算する隊列走行システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記第２の装置は、前記一般車両に設けられる隊列走行システム。
4. 請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記第２の装置は、路上に設置される路上機器に設けられる隊列走行システム。
5. 請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記第２の装置は、前記接近情報を視覚に訴えて報知する隊列走行システム。

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