CN102292753B

CN102292753B - 车组控制方法及车辆

Info

Publication number: CN102292753B
Application number: CN200980155285.3A
Authority: CN
Inventors: 志田充央
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: US20110288754A1; JPWO2010084608A1; WO2010084608A1; EP2390858A1; US8738275B2; EP2390858A4; JP5278444B2; CN102292753A

Abstract

本发明的车组控制方法，进行由多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：小车组内车辆控制步骤，对于将车组细分而成的多个小车组的每一个小车组，使用在相同小车组内的车辆彼此之间进行的车车间通信来控制所述小车组内的车辆彼此的相对关系；及小车组控制步骤，使用在各小车组的代表车辆彼此之间进行的车车间通信来控制各小车组彼此的相对关系。

Description

车组控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及进行由多个车辆组成的车组的行驶控制的车组控制方法、及应用这样的车组控制方法的车辆。

背景技术

近年来，为了实现交通流改善，且通过空气阻力的降低实现燃耗降低，使多个车辆以短的车间距离按一列队列行驶的技术备受关注。以往，作为这种队列行驶(也称作“车组行驶”)的技术，提出有日本特开平10-162282号公报的系统。该系统中，队列的各后续车辆分别控制与队列的排头车辆间的车间距离，由此实现多台车辆的队列行驶。根据该方式，对于队列的排头车辆受到的干扰，各后续车辆较早地响应，因此，显示出车间距离的误差也没有传播等且队列的运动难以混乱。

专利文献1：日本特开平10-162282号公报

发明内容

但是，在上述专利文献的系统中，排头车辆在与其他各后续车辆之间进行车车间通信，因此，在队列内向排头车辆的通信负荷最大。而且，队列的构成车辆的台数增多时，排头车辆的通信量增大，难以进行顺畅的车车间通信。即，对多台车辆应用该系统的情况在考虑车车间通信的数据容量、通信周期、及通信的到达范围时是不现实的。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够降低车组的行驶控制中的通信负荷的车组控制方法及车辆。

本发明提供一种车组控制方法，进行由多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：小车组内车辆控制步骤，对于将车组细分而成的多个小车组的每一个小车组，使用在相同小车组内的车辆彼此之间进行的车车间通信来控制小车组内的车辆彼此之间的相对关系；及小车组控制步骤，使用在各小车组的代表车辆彼此之间进行的车车间通信来控制各小车组彼此之间的相对关系。

根据该车组控制方法，对于细分的每一个小车组使用车车间通信的车辆的相对关系被控制。而且，通过由该各小车组的代表车辆彼此的车车间通信来控制小车组彼此的相对关系，从而控制车组整体的车辆的相对关系。根据这种车组控制方法，通过区分小车组内的控制所需的通信和小车组彼此的相对关系的控制所需的通信，能够降低作为车组整体的通信负荷。

另外，也可以是，在小车组控制步骤中，使用前后连续的代表车辆彼此之间的车车间通信，来分别控制前后连续的代表车辆间的各相对关系。

另外，也可以是，在所述小车组控制步骤中，使用从车组的车辆中选择的目标车辆所属的小车组的代表车辆与目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的车车间通信，来分别控制目标车辆与目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的各相对关系。

根据该构成，对于目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆，分别控制与目标车辆的相对关系，因此，能够避免代表车辆彼此的相对关系的误差传播，其结果能够避免小车组彼此的相对关系的误差传播的产生。

另外，也可以是，在目标车辆所属的小车组中，目标车辆是该小车组中的排头车辆，代表车辆从排头车辆以外的车辆中选择。

该情况下，分别选择目标车辆和与其他小车组的代表车辆进行代表车辆通信的代表车辆。因此，避免了目标车辆和代表车辆的作用集中于一台，且避免了通信负荷集中于特定的车辆。

另外，也可以是，在小车组内车辆控制步骤中，控制小车组内的各车辆的各车间距离，属于各小车组的车辆的台数基于在小车组内车辆控制步骤中与小车组的排头车辆的加速度对应而可产生的后续车辆的车间距离的误差来决定。根据该构成，通过限制小车组内的车辆的台数，能够将在该小车组产生的车间距离误差抑制为所希望的误差。

另外，也可以是，在小车组内车辆控制步骤中控制小车组内的各车间距离，在小车组控制步骤中控制各代表车辆彼此之间的距离，以使前后连续的各小车组彼此之间的各小车组间距离成为与小车组内的各车间距离不同的距离。

在分开控制小车组内的各车间距离和代表车彼此的距离的情况下，认为对于各小车组的每一个小车组，最后尾的车间距离的误差变大。与之相对，根据所述的构成，进行控制以使小车组内的各车间距离和各小车组间距离成为不同的距离。因此，通过适宜地设定小车组间距离，能够在各小车组的最后尾的车辆与其后方的小车组的排头车辆之间确保安全的车间距离。

另外，也可以是，在小车组控制步骤中，控制各代表车辆彼此之间的相对关系，以使前后连续的各小车组彼此之间的各小车组间距离成为规定的目标距离，规定的目标距离基于在小车组内车辆控制步骤中传播到各车辆的后方车辆的车间距离的误差的传播比即车间误差传播比来设定。

根据该构成，即使在小车组内控制步骤中产生了车间误差传播的情况下，也能够在各小车组的最后尾的车辆与其后方的小车组的排头车辆之间确保安全的车间距离。

本发明提供一种车辆，在进行由多个车辆组成的车组的行驶控制的车组控制方法中使用，其特征在于，车组控制方法包括：小车组内车辆控制步骤，对于将车组细分而成的多个小车组的每一个小车组，使用在属于相同小车组的车辆彼此之间进行的车车间通信来控制小车组内的车辆彼此的相对关系；及小车组控制步骤，使用在各小车组的代表车辆彼此之间进行的车车间通信来控制各小车组彼此之间的相对关系，在本车辆为小车组中的代表车辆时，在与其他小车组中的其他代表车辆之间进行车车间通信。

根据使用了该车辆的车组控制方法，对细分的小车组的每一个小车组使用车车间通信的车辆的相对关系被控制。而且，通过由该各小车组的代表车辆彼此的车车间通信控制小车组彼此的相对关系，控制车组整体的车辆的相对关系。根据这种车组控制方法，通过区分小车组内的控制所需的通信和小车组彼此的相对关系的控制所需的通信，能够降低作为车组整体的通信负荷。

根据本发明的车组控制方法及车辆，能够降低车组的行驶控制中的通信负荷。

附图说明

图1是表示在本发明第一实施方式的车组控制方法中按小车组细分的多个车辆的图；

图2是表示各车辆所具备的车组控制系统的框图；

图3是表示车辆的加速度频率和车间误差传播比的关系之一例的曲线图；

图4(a)、(b)是小车组内车辆控制处理中的车间误差的伯德图之一例；

图5是表示小车组内车辆控制处理中的车间误差向后续车辆的车间误差过渡特性之一例的曲线图；

图6是表示在本发明第二实施方式的车组控制方法中按小车组细分的多个车辆的图；

图7是表示本发明第三实施方式的车组控制方法的流程图；

图8(a)、(b)分别是表示通过小车组细分处理细分而成的两个小车组之一例的图；

图9是表示在本发明第四实施方式的车组控制方法中按小车组细分的多个车辆的图；

图10是表示本发明的小车组内车辆控制处理的其他控制方式的例的图。

标号说明

1…车组行驶控制系统、B₁，B₂，B₃，B₄…小车组、C_1，1，C_1，2，C_1，3，C_2，1，C_2，2，C_2，3，C_3，1，C_3，2，C_3，3…车辆、C_1，1，C_2，1，C_3，1，C_4，1…排头车辆、Cs₁，Cs₂，Cs₃，Cs₄…代表车辆、Ct…目标车辆、Z…大车组。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的车组控制方法及车辆的最佳实施方式进行详细说明。

〔第一实施方式〕

如图1所示，本实施方式的车组控制方法中，由多个车辆C组成的大车组Z被细分成各多台车辆的小车组B₁，B₂，B₃，…。而且，控制各小车组内的各车辆间的车间距离。进而，从各小车组内各选择一台代表车辆，该代表车辆代表进行与其他小车组的车车间通信，通过各代表车辆彼此的车车间通信来控制小车组彼此的距离。通过这样的控制，作为大车组Z整体，实现多个车辆C以较窄的车间距离纵向排成一列进行行驶的车组行驶。各车辆C朝向图中的箭头Y方向行驶。

另外，在以下的说明中，如图1所示，由“B_n”表示从大车组Z的排头数第n个小车组，由“C_n，m”表示第n个小车组B_n中所属的车辆中从排头数第m个车辆(n＝1，2，3，…、m＝1，2，3，…)。

另外，在需要的情况下，由“a_n，m”表示车辆C_n，m的加速度，由“V_n，m”表示车辆C_n，m的速度，由“u_n，m”表示车辆C_n，m的加速度指令值。另外，由“L_n，m”表示车辆C_n，m和车辆C_n，m+1的车间距离，由“ΔL_n，m”表示车辆C_n，m和车辆C_n，m+1的车间误差。另外，所谓车间误差是指车辆C_n，m和车辆C_n，m+1的目标车间距离L_{n，m_tgt}与现实的车间距离L_n，m的误差。另外，将小车组B_n的最后尾的车辆和小车组B_n+1的排头车辆之间的车间距离距离称为“小车组间距离”，并由“R_n”表示。

另外，有时将小车组B_n的构成车辆中在排头行驶的车辆C_n，1称作“排头车辆”，与之相对，将后续的车辆C_n，2之后统称为“后续车辆”。另外，有时将大车组Z中位于排头的小车组B₁称作“排头小车组”，与之相对，将后续的小车组B₂之后统称为“后续小车组”。

首先，对在构成上述大车组Z的各车辆中分别逐一搭载的车组控制系统1进行说明。

如图2所示，车组控制系统1具备车辆控制ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)10。车辆控制ECU10为进行车组控制系统1的整体的控制的电子控制单元，例如以包含CPU、ROM、RAM的计算机为主体构成。车辆控制ECU10具有可暂时或长期保存信息的信息存储部10a。

另外，车组控制系统1具备用于检测本车辆的行驶状态的传感器类。该传感器类中含有前方车间距离传感器21a、后方车间距离传感器22a、车速传感器23a、及加速度传感器24a。

前方车间距离传感器21a可检测与在本车辆的紧前方行驶的车辆的车间距离。同样，后方车间距离传感器22a可检测与在本车辆的紧后方行驶的车辆的车间距离。作为这样的前方车间距离传感器21a及后方车间距离传感器22a，例如分别采用分别设于车辆的前部及后部的毫米波雷达。由前方车间距离传感器21a得到的信号由前方传感器ECU21进行处理，作为前方车间距离信息发送至车辆控制ECU10。同样，由后方车间距离传感器22a得到的信号由后方传感器ECU22进行处理，作为后方车间距离信息发送至车辆控制ECU10。

车速传感器23a可检测本车辆的速度。作为车速传感器23a，例如可使用检测车轮速度的电磁拾波传感器。由车速传感器23a得到的信号由车速传感器ECU23进行处理，作为车速信息发送至车辆控制ECU10。作为加速度传感器24a，例如可使用气体流量传感器或陀螺仪传感器。由加速度传感器24a得到的信号由加速度传感器ECU24进行处理，作为加速度信息发送至车辆控制ECU10。

另外，前方传感器ECU21、后方传感器ECU22、车速传感器ECU23、加速度传感器ECU24经由作为车辆内网络构筑的通信/传感器系CAN20与车辆控制ECU10连接。

如上，在车组控制系统1中，利用上述的传感器类，得到关于本车辆的前方车间距离信息、后方车间距离信息、车速信息、加速度信息。另外，在以下的说明中，有时将前方车间距离信息、后方车间距离信息、车速信息、加速度信息总称为“行驶状态信息”。

另外，系统1为了进行本车辆的加减速/转向等的操作，具备发动机控制ECU31、制动器控制ECU32、及转向控制ECU33。发动机控制ECU31接收从车辆控制ECU10发送的加速度指令值信息，以与该加速度指令值对应的操作量操作节气门促动器31a等。另外，制动器控制ECU32接收上述加速度指令值信息，以与该加速度指令值对应的操作量操作制动器促动器32a等。另外，转向控制ECU33接收从车辆控制ECU10发送的转向指令值信息，以与该转向指令值对应的操作量操作转向促动器33a等。

另外，车组控制系统1为了在与其他车辆C之间进行车车间通信而具备无线天线26a及无线控制ECU26。特别是属于相同小车组的车辆彼此可通过使用了该无线天线26a及无线控制ECU26的车车间通信彼此交换车辆的车辆规格信息、行驶状态信息、及加速度指令值信息等车组行驶所需的信息。另外，利用无线天线26a及无线控制ECU26，不限于在相同小车组内的车车间通信，也可以进行与属于其他小车组的车辆的车车间通信。另外，无线控制ECU26经由上述的通信/传感器系CAN20与车辆控制ECU10连接。

接着，对利用这样的车组控制系统1进行的车组控制方法进行说明。在此，如图1所示，以各小车组B₁，B₂，B₃，…分别具有各3台车辆的情况为一例进行说明。

(小车组内车辆控制处理)

首先，作为小车组内车辆控制处理，对在各小车组B₁，B₂，B₃，…内分别进行的车间距离的控制处理进行说明。

如图1所示，在小车组B₁内，各后续车辆C_1，j(j＝2，3)以在紧前方行驶的车辆C_1，j-1为追随目标，控制与该车辆C_1，j-1的车间距离L_1， _j-1的同时进行追随。具体而言，各后续车辆C_1，j的车辆控制ECU10通过与前方的车辆C_1，j-1的车车间通信得到车辆C_1，j-1的加速度a_1，j-1。而且，利用本车的前方车间距离传感器21a得到前方车间距离L_1，j-1，对车辆C_1，j-1的加速度a_1，j-1进行前馈控制，通过PD控制进行前方车间距离L_1，j-1的反馈控制。下面，在这样控制某车辆与其前方的目标车辆的距离时，在对前方的目标车辆的加速度进行前馈控制且通过前方的目标车辆PD控制进行追随的状态的情况下，如图1所示，表现为通过由弹簧常数k的弹簧和衰减系数c的阻尼器构成的弹簧阻尼器单元kc将该车辆和目标车辆连接。另外，这样的该车辆和目标车辆的关系通常也有时表现为“电子连结”等。

如上，在小车组B₁内，以分别维持本车的前方的各车间距离L_1，1，L_1，2的方式控制各后续车辆C_1，2，C_1，3的加减速，因此，其结果是小车组B₁内的3台车辆C_1，1，C_1，2，C_1，3以维持彼此的位置关系的状态行驶。在此，对在排头的小车组B₁进行的控制进行了说明，但在后续的小车组B₂，B₃，B₄，…内也进行同样的控制。

(小车组控制处理)

其次，作为小车组控制处理，对在各小车组B₁，B₂，B₃，…的各代表车辆之间进行的行驶控制处理进行说明。在此，作为各小车组B₁，B₂，B₃，…的代表车辆Cs₁，Cs₂，Cs₃，…，选择各排头车辆C_1，1，C_2，1，C_3，1，…。

作为各后续小车组B_h的代表车辆Cs_h的各排头车辆C_h，1(h＝2，3，…)以紧前方的小车组B_h-1的排头车辆C_h-1，1为追随目标，控制与该车辆C_h-1，1的距离P_h-1的同时进行追随。具体而言，各排头车辆C_h， ₁的车辆控制ECU10通过与前方的排头车辆C_h-1，1的车车间通信，得到该车辆车辆C_h-1，1的加速度a_h-1，1。而且，通过本车的前方车间距离传感器21a得到本车C_h，1和目标车辆C_h-1，1的距离P_h-1，对目标车辆的加速度a_h-1，1进行前馈控制，通过PD控制进行距离P_h-1的反馈控制。

另外，上述的距离P_h-1既可以由本车的前方车间距离传感器21a得到，但也可以通过车车间通信得到追随目标的车辆C_h-1，1的当前地点信息，通过与本车的当前地点信息进行比较而计算距离P_h-1。为了进行这样的距离P_h-1的计算，各车辆C的车组控制系统1也可以具备检测本车辆的当前地点信息的单元(例如GPS装置)。

另外，对于距离P_h-1，以确保充分的小车组间距离R_h-1的方式适宜设定距离P_h-1的目标值P_{h-1_tgt}。在此，目标值P_{h-1_tgt}被设定为比小车组内车辆控制处理中的各车间距离的目标值L_{j_tgt}大的距离。在此，对目标值P_{h-1_tgt}的设定进行详细说明。

根据前方的小车组B_h-1的小车组内车辆控制处理，认为因车车间通信的浪费时间、传感的延迟、车辆的响应延迟的要因，而产生车间误差依次传播到小车组的后方的误差传播。而且，如果设向后方的车间距离依次传播的车间误差的传播比、即车间误差ΔL_h-1，i+1和车间误差ΔL_h-1，i之比ΔL_h-1，i+1/ΔL_h-1，i为车间误差传播比(车组稳定性)S，则车间误差传播比S依赖于车辆的加速度频率。例如，车间误差传播比S和车辆的加速度频率之间存在如图3所示的关系。在该图3的例的情况下，车间误差传播比S在车辆的加速度频率为6·10^-2Hz附近时为最大，车间误差传播比的最大值S_max超过1，判断为约1.2。

在此，假定小车组B_h-1的全部车辆显示大致相同的加减速响应性，若基于上述的见解，则在由n台车辆组成的小车组B_h-1中，在最后尾的车辆C_h-1，n和车辆C_h-1，n-1之间的车间距离L_h-1，n-1可能产生最大的由下式表示的变动，

ΔL_h-1，n-1＝S_max ^n-1·ΔL_h-1，1…(1)。

因此，上述的小车组间距离R_b-1被设定为比上式(1)所示的车间误差S_max ^n-1·ΔL_h-1，1大。即，上述的目标值P_{h-1_tgt}基于最大的车间误差传播比S_max被以小车组间距离R_h-1比S_max ^n-1·ΔL_h-1，1大的方式进行设定。这样，在各小车组中在现实的范围内容许某程度的车间误差传播，同时利用小车组间距离R_h-1消除各小车组B_h-1的最后尾的车辆的车间变动，从而作为大车组Z整体能够实现安全的车组行驶。

根据以上的小车组控制处理，对各后续小车组B_h的各代表车辆C_1，h的加减速(h＝2，3，…)进行控制以分别维持本车辆和其前方的代表车辆C_1，h-1的距离P_h-1，因此，其结果是，各小车组B₁，B₂，B₃，…以控制彼此的位置关系的状态进行行驶。从提高大车组Z整体的通信的顺利性的观点出发，优选该小车组控制处理中的代表车辆间的车车间通信使用与前述的小车组内车辆控制处理的车车间通信不同的频道进行。另外，排头小车组B₁的排头车辆C_1，1可以通过驾驶者手动驾驶，也可以基于预先确定的行驶计划等自动驾驶。

如以上说明，根据该车组控制方法，在小车组内车辆控制处理中，对每一个细分的小车组B₁，B₂，B₃，…进行使用了小车组内的车车间通信的控制，控制各小车组内的车辆相互的位置关系。而且，通过该各小车组的各代表车辆彼此的车车间通信来控制代表车辆的相互间的距离，其结果是各小车组彼此的位置关系受到控制。根据该车组控制方法，通过区分小车组内的控制所需的车车间通信和小车组彼此的位置关系的控制所需的车车间通信，能够降低作为车组整体的通信量，且能够降低通信负荷。

另外，根据该车组控制方法，除代表车辆以外，仅在小车组内进行车车间通信即可，因此，可控制为较小的通信容量或通信范围，向现实的交通流的适用变得容易。另外，根据该车组控制方法，对于每一个细分的各小车组在各小车组内控制车辆相互间的车间距离，因此，即使存在车间误差的传播，也能够避免车间误差传播在大车组Z整体内极端扩大。这种车组控制方法在例如适用于数十台～百台规模的多台车辆的大车组Z的情况下，也能够实现稳定的车组行驶。

另外，在此，将属于一个小车组的车辆C的台数设为3台，但不限于此，属于一个小车组B₁，B₂，B₃，…的车辆C的台数也可以通过以下的方法设定。

首先，假设由任意的n台车辆组成的小车组以规定的控制方式进行行驶的情况，在该临时小车组中，计算相对于排头车辆的加速度的车间误差的频率特性(车间误差增益、相位延迟)。另外，在此，假设以上述的小车组内车辆控制处理的控制方式进行5台车辆的行驶的情况。

该情况下，相对于排头车辆的加速度的后续车辆的车间误差的伯德图例如图4(a)、(b)所示。另外，图4中的标号ΔL_i(i＝1，2，3，4)分别表示与小车组的第i台车辆和第i+1台车辆的车间误差ΔL_i相关的线图。根据该伯德图，越靠小车组的后方，车间误差的增益(车间误差[m]/排头车辆的加速度[m/s²])越增加，相位延迟越大，也如图5所示，判断为车间误差传播/放大。在此，如果将在小车组内可容许的车间误差增益的阈值G_max预先设为“2.2”，则根据图4(a)判断为车间误差ΔL₁～ΔL₃的增益控制在该阈值G_max以下，但车间误差ΔL₄的增益超过该阈值G_max。因此，若设属于小车组的车辆为5台，则判明不能容许的车间误差增益在第4台车辆和第5台车辆之间产生，应构成各小车组的车辆台数设定为4台。

另外，上述阈值G_max由队列行驶控制系统1的设计者基于所希望的设计思想预先决定，并被预先存储于车辆控制ECU10的信息存储部10a。另外，在此，基于关于车间误差增益的阈值G_max设定车辆台数，但也可以确定关于相位延迟的阈值(例如-90°)，以使相位延迟不大于该相位延迟阈值的方式设定小车组的车辆台数。

这样，通过管理对各小车组分配的车辆台数，能够避免在各小车组内产生大的车间误差传播，能够实现作为大车组Z整体运动混乱少的车组行驶。

〔第二实施方式〕

接着，对本发明的车组控制方法的第二实施方式进行说明。本实施方式的车组控制方法中，与上述的第一实施方式的车组控制方法相比，小车组内车辆控制处理相同，但小车组控制处理不同。下面，参照图6对该车组控制方法的小车组控制处理进行说明。

(小车组控制处理)

在此，与第一实施方式相同，作为各小车组的代表车辆Cs₁，Cs₂，Cs₃，…，选择各小车组B₁，B₂，B₃，…的排头车辆C_1，1，C_2，1，C_3，1，…。而且，所有的后续小车组B_h的各排头车辆C_h，1(h＝2，3，…)以排头小车组B₁的排头车辆C_1，1为目标车辆Ct，控制与该排头车辆C_1，1的距离Q_h-1的同时进行追随。此时，具体的追随行驶控制通过与第一实施方式相同的PD控制进行。

根据本实施方式的车组控制方法，全部的后续小车组B_h的各排头车辆C_h，1的加减速以分别维持与排头车辆C_1，1的距离Q_h-1的方式进行控制，因此，其结果是，各后续小车组B₂，B₃，B₄，…以分别独立地控制与排头小车组B₁的位置关系的状态进行行驶。因此，能够避免小车组间距离R₁，R₂，R₃，…的误差依次传播给后方的小车组的误差传播的发生。

另外，上述的第一及第二实施方式中，作为各小车组的代表车辆，选择各排头车辆C_1，1，C_2，1，C_3，1，…，但在各小车组中也可以以排头车辆以外的车辆为代表车辆。

〔第三实施方式〕

接着，对本发明的车组控制方法的第三实施方式进行说明。本实施方式的车组控制方法中，在进行第一或第二实施方式的小车组内车辆控制处理及小车组控制处理之前，先进行将大车组Z的多个车辆C细分成多个小车组B₁，B₂，B₃，…的小车组细分处理。

(小车组细分处理)

以下的小车组细分处理的运算在属于大车组Z的车辆C中的任一台车辆C的车组控制系统1进行。如图7所示，车组控制系统1的车辆控制ECU10通过车车间通信收集属于大车组Z的全部车辆C的车辆信息(S301)。在此收集的车辆信息中包含各车辆C的加减速响应性、本车辆位置、通信距离等。其次，车辆控制ECU10将全部车辆C临时细分成各多台车辆的临时小车组(S303)。之后，判断该临时细分是否适当。下面，对临时细分的是否适当判断(S305，S307，S309)的详细情况进行说明。

即，车辆控制ECU10基于所收集的上述车辆信息计算有关各临时小车组的车组稳定性(车间误差传播增益、相位延迟)(S305)。而且，在各临时小车组可能产生的车间误差及相位延迟处于容许范围以内的情况下，判断为临时细分适当，在各临时小车组可能产生的车间误差或相位延迟不在容许范围内的情况下，判断为临时细分不适当(S307)。在此，在判断为临时细分不适当的情况下，重新进行临时细分以使各小车组的车间误差及相位延迟处于容许范围内(S317)。

另外，在各临时小车组的构成车辆的台数过多的情况下，小车组的长度变长，因此也有时需要远距离的车车间通信，担心通信的稳定性降低。因此，车辆控制ECU10在各临时小车组的构成车辆的台数处于通信的容许范围内的情况下，判断为临时细分适当，在各临时小车组的构成车辆的台数不在通信的容许范围内的情况下，判断为临时细分不适当(S309)。在此，在判断为临时细分不适当的情况下，重新进行临时细分以使各临时小车组的构成车辆的台数处于通信的容许范围内(S319)。

在此，在考虑到大车组Z的各车辆C的加减速响应性而进行基于车间误差增益的小车组的台数设定的情况下，发现包含加速度响应性差的车辆的小车组成为少台数的小车组，包含加速度响应性好的车辆的小车组成为多台数的小车组的倾向。因此，在临时细分(S303)中，如图8(a)所示，存在由少台数(例如2台)的大型车Ca组成的小车组B₁和由多台数(例如6台)的小型车Cb组成的小车组B₂混杂这样的各小车组的构成车辆的台数不均一的情况。

这样，如果每个小车组的构成车辆的台数不均一，则小车组内车辆控制处理的通信负荷也按小车组不均一。例如，在车车间通信的通信访问方式为TDMA的情况下，在小车组B₁需要2台量的时隙，在小车组B₂需要6台量的时隙。而且，在通信负荷高的小车组B₂，有时需要延长通信周期等措施，这也成为小车组的行驶稳定性提高的防碍。

因此，从在大车组Z整体上将通信负荷均一化的观点出发，例如图8(b)所示，优选为通过将加速度响应性差的车辆Ca均等地分配给各小车组B₁，B₂，由此将每个小车组的构成车辆的台数平均化。因此，车辆控制ECU10在临时细分的临时小车组的构成台数的偏差处于容许范围内的情况下，判断为临时细分适当，在偏差不在容许范围内的情况下，判断为临时细分不适当(S310)。在此，在判断为临时细分不适当的情况下，重新进行临时细分以使各小车组的构成车辆台数的偏差处于容许范围内(S320)。

另一方面，在上述的处理S307及处理S309中判断为临时细分适当的情况下，确定各小车组的编组(S321)。而且，决定各小车组中的代表车辆及目标车辆，且基于各小车组的车间误差传播比决定代表车辆彼此的距离(图1的P₁，P₂，P₃，…、或图2的Q₁，Q₂，Q₃，…)等(S323)。这样的决定信息通过车车间通信发送给全部的车辆C。各车辆C的车组控制系统1基于接收到的上述决定信息判断本车辆是否为代表车辆，在本车辆为代表车辆的情况下，在后述的处理S327中进行与其他小车组的代表车辆的车车间通信。

之后，基于所确定的各小车组的编组使各车辆C移动，形成各小车组(S325)。而且，通过开始在上述的第一或第二实施方式中说明的小车组内车辆控制处理和小车组控制处理(S327)，开始大车组Z的车组行驶。

根据以上的本实施方式的车组控制方法，可通过小车组细分处理而以适当的台数编组适当的车辆组合的小车组，其结果能够实现通信负荷的均一化和稳定的车组行驶。

〔第四实施方式〕

接着，对本发明的车组控制方法的第四实施方式进行说明。本实施方式的车组控制方法中，与上述的第二实施方式的车组控制方法相比，小车组内车辆控制处理相同，但小车组控制处理不同。下面，参照图9对该车组控制方法中的小车组控制处理进行说明。

(小车组控制处理)

在此，作为各小车组的代表车辆Cs₁，Cs₂，Cs₃，…，选择各小车组B₁，B₂，B₃，…中的第2台车辆C_1，2，C_2，2，C_3，2，…。然后，如图9中点划线所示，分别前后连续的代表车辆C_i，2和代表车辆C_i+1，2进行车车间通信(i＝1，2，3，…)。而且，作为目标车辆Ct的排头车辆C_1，1的行驶状态信息通过小车组B₁内的车车间通信且经由代表车辆C_1，2依次传播发送给后方的各代表车辆C_2，2，C_3，2，…，C_i，2，C_i+1，2，…。而且，在各后续小车组B_h内(h＝2，3，…)，通过小车组B_h内的车车间通信从代表车辆C_h，2向排头车辆C_h，1发送车辆C_1，1的行驶状态信息。这样，排头车辆C_1，1的行驶状态信息发送给全部的后续小车组B_h的排头车辆C_h，1，因此各排头车辆C_h，1可进行以排头车辆C_1，1为目标车辆Ct的追随行驶控制。另外，此时，具体的追随行驶控制通过与第二实施方式相同的PD控制进行。

下面，对本实施方式的车组控制方法的作用效果进行说明。在上述的第二实施方式的车组控制方法中，特别是作为目标车辆Ct的排头车辆C_1，1需要与全部的后续小车组的排头车辆C_h，1进行车车间通信，通信负荷大。另外，由于越是后方的小车组，距排头车辆C_1，1的通信距离越长，因此，也存在通信的稳定性难以确保的问题。与之相对，根据本实施方式的车组控制方法，特别是在排头小车组B₁中，设目标车辆Ct为排头车辆C_1，1，从排头车辆C_1，1以外的车辆选择代表车辆Cs₁，因此，避免了目标车辆和代表车辆的功能集中于车辆C_1，1且通信负荷集中。另外，车辆C_1，1的行驶状态信息边传播给各代表车辆C_h，2边依次向后方发送，因此，避免了通信负荷偏向特定的代表车辆，另外，也向远离排头小车组B₁的后方的小车组稳定地传递车辆C_1，1的行驶状态信息。

本发明不限于上述的第一～第四实施方式。例如，各小车组中的小车组内车辆控制处理不限于实施方式所例示的控制方式。例如图10所示，也可以在某小车组B_x内选择1台追随目标的车辆C_u(例如排头车辆)，且对这以外的各车辆与上述追随目标的车辆C_u的间隔进行PD控制。另外，例如在小车组内车辆控制处理中，在各小车组中，也可以基于包含小车组内的所有的车间误差ΔL₁～ΔL_m等的状态量最佳地控制(LQ控制)小车组内的车辆全部的加减速。另外，在小车组控制处理中，在各小车组的目标车辆中，也可以基于包含所有的目标车辆间的距离P₁，P₂，P₃，…(参照图1)的误差等的状态量最佳地控制(LQ控制)各目标车辆全部的加减速。另外，这些小车组内车辆控制处理的控制方式和小车组控制处理的控制方式可以自由组合使用。

工业实用性

本发明涉及进行由多个车辆组成的车组的行驶控制的车组控制方法、及应用这种车组控制方法的车辆，使行驶控制中的车车间通信的通信负荷降低。

Claims

1.一种车组控制方法，进行由纵向排成一列行驶的多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：

小车组内车辆控制步骤，对于将所述车组细分而成的多个小车组的每一个小车组，使用在相同小车组内的车辆彼此之间进行的车车间通信来控制所述小车组内的车辆彼此之间的相对关系；及

小车组控制步骤，使用在各所述小车组的代表车辆彼此之间进行的车车间通信来控制各所述小车组彼此之间的相对关系，

在所述小车组控制步骤中，

分别对除排头的小车组以外的各小车组的各代表车辆进行行驶控制，以将该各代表车辆与其各自所属的小车组的紧前方的小车组的代表车辆之间的距离维持成一定。

2.一种车组控制方法，进行由纵向排成一列行驶的多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：

在所述小车组控制步骤中，

使用从所述车组的车辆中选择的目标车辆所属的小车组的代表车辆与所述目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的车车间通信，分别对所述目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆进行行驶控制，以分别将所述目标车辆与所述目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的各距离维持成一定。

3.一种车组控制方法，进行由多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：

在所述小车组控制步骤中，

使用从所述车组的车辆中选择的目标车辆所属的小车组的代表车辆与所述目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的车车间通信，

分别控制所述目标车辆与所述目标车辆所属的小车组以外的各代表车辆之间的各相对关系，

在所述目标车辆所属的小车组中，

所述目标车辆是该小车组中的排头车辆，

所述代表车辆从所述排头车辆以外的车辆中选择。

4.一种车组控制方法，进行由多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：

在所述小车组内车辆控制步骤中控制所述小车组内的各车辆的各车间距离，

属于各所述小车组的所述车辆的台数基于在所述小车组内车辆控制步骤中与所述小车组的排头车辆的加速度对应而可产生的后续车辆的车间距离的误差来决定。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的车组控制方法，其特征在于，

在所述小车组内车辆控制步骤中控制所述小车组内的各车间距离，

在所述小车组控制步骤中控制各代表车辆彼此之间的距离，以使前后连续的各小车组彼此之间的各小车组间距离成为与所述小车组内的各车间距离不同的距离。

6.一种车组控制方法，进行由多个车辆组成的车组的行驶控制，其特征在于，包括：

在所述小车组控制步骤中，

控制各代表车辆彼此之间的相对关系，以使前后连续的各小车组彼此之间的各小车组间距离成为规定的目标距离，

所述规定的目标距离基于车间误差传播比来设定，

所述车间误差传播比是在所述小车组内车辆控制步骤中传播到各所述车辆的后方车辆的车间距离的误差的传播比。

7.一种车辆，在进行由纵向排成一列行驶的多个车辆组成的车组的行驶控制的车组控制方法中使用，其特征在于，

所述车组控制方法包括：

小车组内车辆控制步骤，对于将所述车组细分而成的多个小车组的每一个小车组，使用在属于相同小车组的车辆彼此之间进行的车车间通信来控制所述小车组内的车辆彼此之间的相对关系；及

在本车辆为排头的小车组以外的小车组中的所述代表车辆时，

在所述小车组控制步骤中，进行本车辆与本车辆所属的小车组的紧前方的小车组的代表车辆之间车车间通信，进行行驶控制以将本车辆与该代表车辆之间的距离维持成一定。