JP2007293388A - 交差点交通管制システム - Google Patents

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善紀 見市
Hiroaki Tanaka
宏明 田中
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Abstract

【課題】交差点交通をより効率的なものとする交差点交通管制システムを提供すること。
【解決手段】交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムにおいて、当該交差点を含む所定領域内に進入した進入車両が複数台存在するとき、交差点に到達するまでに要する時間長が短い車両から順に当該交差点を通過するように、進入車両の走行速度を制御する。所定領域内に優先道路から進入した車両Aと非優先道路から進入した車両Bとが存在する場合、車両Aを車両Bよりも先に当該交差点を通過させる。但し、車両Bが交差点を通過するまでに要する時間長が車両Aが交差点に到達するまでに要する時間長よりも短い場合、及び、車両Bが既に交差点に到達している場合には、車両Bを車両Aよりも先に交差点を通過させる。
【選択図】図4

Description

本発明は、概して、交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムに係り、特に、交差点交通をより効率的なものとする交差点交通管制システムに関する。
従来、交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1には、交差点のサービスエリア内に入り、優先道に車両が存在する場合は減速して出会い頭衝突を防止するシステムが開示されている。
特許文献2には、交差点での衝突可能性を判断し、必要に応じて警報又は減速制御を与える衝突防止支援方法が開示されている。
特許文献3には、交差点に設置され、交差点に接近する台車の情報(緊急車等)から優先度を設定して台車に進入許可や停止を命じる装置が開示されている。
特開2001−126198号公報 特開2002−140799号公報 特開2003−288119号公報
しかしながら、上記特許文献1〜3記載の従来装置/システムによれば、優先権が与えられた車両が優先順位判定時とは異なる走行をすると、効率的な交差点交通流の実現が阻害される可能性がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、交差点交通をより効率的なものとする交差点交通管制システムを提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムであって、当該交差点を含む所定領域内に進入した進入車両が複数台存在するとき、当該交差点に到達するまでに要する時間長が短い車両から順に当該交差点を通過するように、上記進入車両の走行速度を制御する、交差点交通管制システムである。
上記一態様によれば、当該交差点までより早く到達する車両を優先させることで当該交差点を通過する各車両を極力停止させることなく、高密度で、効率的に、交差点を通過させることができる。
なお、上記一態様において、上記所定領域は、当該交差点の中心位置に基づいて設定されてもよいが、例えば、当該交差点の停止線位置及び/又は上記進入車両の走行状態(速度、加減速度、等)に基づいて設定される方が好ましい。
また、上記一態様において、上記複数の進入車両の中に上記所定領域内に優先道路から進入した第一の進入車両と非優先道路から進入した第二の進入車両とが存在する場合には、上記第一の進入車両が上記第二の進入車両よりも先に当該交差点を通過するように、上記第二の進入車両の走行速度を制限してもよい。
但し、この場合でも、A)上記第二の進入車両が当該交差点を通過するまでに要する時間長が上記第一の進入車両が当該交差点に到達するまでに要する時間長よりも短い場合、及び、B)上記第二の進入車両が当該交差点に到達している場合には、上記第二の進入車両の走行速度を制限せず、上記第二の進入車両を上記第一の進入車両よりも先に当該交差点を通過させることが好ましい。
加えて、ここで、上記第二の進入車両の走行速度を制限するときには、その制限量は車両の諸元(全長、車幅、等)を考慮して決定されることが好ましい。
本発明によれば、交差点交通をより効率的なものとする交差点交通管制システムを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
なお、以下の実施例の説明において、典型的な交差点の一例として、十字路交差点を例に挙げて説明する。
以下、図1〜10を用いて、本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムについて説明する。本実施例に係る交差点交通管制システムは、概して、車両用信号機が設置されていない交差点において交錯可能性を有する各車両に優先順位を付け、各車両がこの優先順位に従って順に当該交差点を通過するように最優先車両以外の車両を減速させるシステムである。
図1に、本実施例に係る交差点交通管制システム100の概略を示す。交差点交通管制システム100は、車両用信号機の設置されていない交差点に設置され、車両Vとの路車間通信を実現するための通信機能を備えた路側装置101と、当該交差点に進入しようとしている各車両Vに搭載され、路側装置101との路車間通信を実現するための通信機能を備えると共に、車両の走行を制御する機能を備えた車両用走行制御装置102と、から構成される。
ここで、図1では、便宜上、路側装置101があたかも十字路交差点の1つの角に設置されているかのように図示しているが、路側装置101の設置位置は、当該交差点に進入する各車両Vとの間で路車間通信を実現できる限り任意でよい。
また、路車間通信の具体的な仕様については、様々な通信方式や装置構成が既に提案されており、当業者には既知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
さらに、当業者には明らかなように、路側装置101と車両用走行制御装置102との間の路車間通信は、直接的な無線通信接続に限られず、車車間通信や衛星通信を経由した間接的な通信接続であってもよい。
各車両Vに搭載された車両用走行制御装置102は、路車間通信を利用して、自車両の現在位置及び移動速度(車速)、並びに、自車両の車両諸元(全長、車幅、等)を路側装置101へ送信する。
路側装置101は、交差点に進入しようとする各車両Vから受信した各車両Vの位置及び車速に基づいて各車両Vの交差点通過優先順位を決定し、路車間通信を利用して、最優先車両へ交差点通過上限速度まで加速して交差点を通過するように速度制御指示を送信すると共に、最優先車両以外の車両には減速するように速度制御指示を送信して最優先車両の交差点通過を待機させる。この点については、後に詳述する。
図2は、本実施例に係る路側装置101の概略構成図である。
路側装置101は、車両用走行制御装置102と通信する通信部201を有する。通信部201が備えるアンテナの性能や形状並びに通信に利用する方式や周波数帯域などについては、特段の制限はなく、任意でよい。
路側装置101は、更に、後に詳述する各車両の交差点通過優先順位や各車両への速度制御量などを演算する際に用いられる各種アルゴリズムや道路情報を予め記憶保持する記憶部202を有する。記憶部202は、任意の記憶媒体でよい。また、記憶部202に記憶保持されたアルゴリズムや情報は、例えば通信を利用して、最新のバージョンに適宜更新されることが好ましい。
なお、ここで、「道路情報」とは、少なくとも、交差点を形成する道路の中に優先道路に設定されている道路が存在するか否かの情報を含むものとする。優先道路とは、例えば、道幅又は車線数が所定以上の道路を指すものとする。
路側装置101は、更に、各種の演算を実行すると共に、路側装置101の各構成要素を統括的に制御する主制御部203を有する。主制御部203は、例えば、ECU(Electronic Control Unit;電子制御装置)である。
図3は、本実施例に係る車両用走行制御装置102の概略構成図である。
車両用走行制御装置102は、路側装置101と通信する通信部301を有する。通信部301が備えるアンテナの性能や形状並びに通信に利用する方式や周波数帯域などについては、特段の制限はなく、任意でよい。
車両用走行制御装置102は、更に、例えばGPS(Global Positioning System;全地球測位システム)を利用して自車両の位置を検出する自車両位置検出部302を有する。自車両位置検出部302の検出精度(分解能)は高い(細かい)ほど好ましく、例えばRTK(Real Time Kinematic)−GPSなどの高精度GPSが利用されることが好ましい。
車両用走行制御装置302は、更に、自車両の車速を検出する車速検出部303を有する。車速検出部303は、例えば車輪速センサを利用して、自車両の車速を検出する。代替例として、自車両位置検出部302によって検出された自車両位置の時間変化から自車両の車速を算出してもよい。
車両用走行制御装置102は、更に、車両長さや車両幅といった自車両の諸元データを予め記憶保持する記憶部304を有する。記憶部304は、任意の記憶媒体でよい。
車両用走行制御装置102は、更に、例えばスロットル弁開度を制御してエンジン出力を調整するなどして、運転者によるアクセルペダル操作とは独立して、自車両において発生する駆動力の大きさを制御する駆動力制御部305を有する。
車両用走行制御装置102は、更に、例えばブレーキ油圧を制御するなどして、運転者によるブレーキペダル操作とは独立して、自車両において発生する制動力の大きさを制御する制動力制御部306を有する。
車両用走行制御装置102は、更に、車両用走行制御装置102の各構成要素を統括的に制御する主制御部307を有する。主制御部307は、例えば、ECU(Electronic Control Unit;電子制御装置)である。
次いで、図4のフローチャートを参照して、本実施例における交差点通過制御処理の流れを説明する。
まず、路側装置101の主制御部203は、通信部201を通じて車両用走行制御装置102から取得された各車両の位置及び速度から、制御対象となる交差点を含む所定領域(以下、「制御エリア」と称す)内に当該交差点に向かって走行している(すなわち、当該交差点に進入しようとしている)車両が複数台存在するか否かを判定する(S401)。
ここで、制御エリアの設定方法について図5を用いて説明する。制御エリアRは、簡易的に、交差点の中心点Oを中心とした所定半径円としてもよいが、本実施例では、最優先車両が交差点を通過中に他の非優先車両が交差点内に(一時停止線Lの内側に)進入することを防止する観点から、一時停止線Lからの時間aを基準として制御エリアRを決定する。ここで、一時停止線Lまでの時間aとは、交差点に進入しようとしている車両の現在位置から前方の一時停止線Lまでの距離を当該車両のその時の車速で除算して得られる数値である。
このように、路側装置101の主制御部203は、制御対象である交差点の一時停止線Lに到達するまでに要する時間長が時間a以下となった判断された車両を速度制御の対象とし、優先順位を割り当てる。
なお、実際の道路に一時停止線Lが設けられていない場合、路側装置101の主制御部203は、演算上、仮想の一時停止線Lを設定する。仮想一時停止線Lは、例えば、交差点の中心点Oからの距離b=(道路幅/2)+1メートルとなるように設定される。
制御エリア内に交差点に進入しようとしている車両が複数台存在すると判定されたとき(S401の「YES」)、路側装置101の主制御部203は、次いで、記憶部202に記憶保持された道路情報を参照して、交差点を形成している道路の中に優先道路/非優先道路が存在するか否かを判定する(S402)。これは、後述するように、本実施例においては、原則として、優先道路上の車両を非優先道路上の車両よりも先に交差点を通過させるための判断である。
優先道路/非優先道路が存在する場合(S402の「YES」)、次いで、路側装置101の主制御部203は、通信部201を通じて各車両の車両用走行制御装置102から取得した車両位置に基づいて、非優先道路上の車両が、例えば図6に一例を示すように、既に一時停止線Lを超えて交差点内に入っているか否かを判定する(S403)。
図6に示した一例のように、優先道路上の車両(V1)が制御エリア(R)内に入った時点で既に非優先道路上の車両(V2)が交差点内に入っていたときは(S403の「YES」)、このような状況でも優先道路上の車両(V1)を優先的に交差点通過させるものとすると非優先道路上の車両(V2)を大幅に減速又は停止させる必要が生じて当該交差点における交通効率が悪くなることから、例外的に、非優先道路上の車両(V2)を優先道路上の車両(V1)よりも先に交差点を通過させるものとする(S407)。
他方、非優先道路上の車両が交差点内に入っていない場合(S403の「NO」)、次いで、路側装置101の主制御部203は、通信部201を通じて各車両の車両用走行制御装置102から取得した車両位置及び速度に基づいて、優先道路上の車両が交差点に到達する前までに、非優先道路上の車両が交差点を通過してしまうか否かを判定する(S404)。
換言すれば、図7に示すように、優先道路上の車両V1が一時停止線Lに到達するまでに要する時間長t1と、非優先道路上の車両V2が交差点を渡って交差点外へ出るまでに要する時間長t2とを大小比較し、t2<t1であるか否かを判定する。
優先道路上の車両(V1)が交差点に到達する前までに非優先道路上の車両(V2)が交差点を通過してしまう(すなわち、図7において、t2<t1)と判定されたときには(S404の「YES」)、優先道路上の車両(V1)を基本的には減速させなくても非優先道路上の車両(V2)を先に交差点通過させることができるため、非優先道路上の車両(V2)を先に交差点通過させた方が効率が良いとの観点から、例外的に、非優先道路上の車両(V2)を優先道路上の車両(V1)よりも先に交差点を通過させるものとする(S407)。
他方、優先道路上の車両(V1)が交差点に到達する前までに非優先道路上の車両(V2)が交差点を通過してしまうことができない(すなわち、図7において、t2≧t1)と判定されたときには(S404の「NO」)、原則通り、優先道路上の車両を非優先道路上の車両よりも先に交差点を通過させる(S406)。
このように、本実施例では、交差点を形成する道路に優先道路/非優先道路の区別が存在する場合には、原則として優先道路上の車両の交差点通過を優先しつつ、S403及びS404において判定したように優先道路上の車両を優先させた方が交差点交通制御の効率が悪くなるような状況では例外的に非優先道路上の車両を優先的に交差点通過させるものとする。
ところで、交差点を形成する道路に優先道路/非優先道路の区別が存在しない場合(S402の「NO」)、路側装置101の主制御部203は、「早い者勝ち」の原則に戻って優先順位を決定するために、通信部201を通じて各車両の車両用走行制御装置102から取得した車両位置及び速度に基づいて、制御エリアR内の各車両の交差点内に進入する(一時停止線Lに到達する)までに要する時間長を比較する。
この様子の一例を図8に示す。この例では、車両V1が一時停止線Lに到達するまでに要する時間長t1と、車両V2が一時停止線Lに到達するまでに要する時間長t2とが大小比較される。
この比較結果に基づき、路側装置101の主制御部203は、交差点に進入しようとしている車両が同時に交差点に到達するか否かを判定する(S405)。ここで、同時とは、厳密に同時である必要はなく、ある程度の時間幅を持っていてもよい。
交差点に進入しようとしている車両が交差点へ同時には到達しないと判定された場合(S405の「NO」)、原則通り、交差点により早く到達する車両から順に優先順位を割り当て、より早く交差点に到達する車両から順に交差点を通過させる(S408)。
他方、交差点に進入しようとしている車両が交差点へ同時(又は略同時)に到達すると判定された場合(S405の「YES」)、「早い者勝ち」の原則を適用するのは適切でないと判断して、「左方優先」の原則を適用し、車両同士が互いに見たときに左方に位置する側の車両を先に交差点通過させる(S409)。
このようにして、制御エリアR内に位置する複数の交差点に進入しようとしている車両に対していずれの車両をどのような順序で交差点通過させるかを表す優先順位が決定されると、次いで、路側装置101の主制御部203は、記憶部202に記憶保持された速度制御量を決定するためのアルゴリズムに基づいて、決定された優先順位に従って、制御エリアRの交差点に進入しようとしている各車両が、それぞれ極力停止せず、減速を最小限に留めて、高効率・高密度に、優先順位が最も高い車両から順に交差点を通過するように、制御エリアR内の交差点に進入しようとしている各車両に対して速度制御を実行する(S410)。
より具体的には、路側装置101の主制御部203は、通信部301を通じて、最優先車両には、予め設定されている交差点通過上限速度まで加速して直ちに交差点を通過するように指示し、最優先車両以外の非優先車両には、最優先車両が交差点を通過するまでに交差点内に進入しないようにしつつ、当該車両の減速を最小限に留めるように演算された減速量及びその後の定速走行速度を指示する。最優先車両が交差点を通過すると、各車両の優先順位が1つずつ繰り上がり、同様の処理が繰り返される。
本実施例において、上記のように非優先車両の各々へ指示される最小限の減速量は、非優先車両を優先車両と同じ道路/車線を同じ方向へ走行する車両となる仮想位置へ座標変換(射影)し、座標変換(射影)後の非優先車両が優先車両に対して所定の車間距離(余裕/マージン距離)を保って追従走行するものとした場合にまず上記所定の車間距離を確保するのに必要な減速量として算出される。
この座標変換(射影)について、図9及び10の概略図を参照して説明する。
図9(a)は、一例として、中心点座標が(X,Y)である交差点に、車両V1及びV2が進入しようとしている場合を示している。
まず、路側装置101の主制御部203は、位置情報及び車速情報と共に車両用走行制御装置102から受信した各車両の諸元(車両長さ及び車両幅)に基づいて、交差点中心位置座標(X,Y)を補正する。
図9(a)において、X’は、補正後の交差点中心位置のX座標値を表しており、|X’−X|=(車両V2の車両長さ)+(車両V1の車両幅)/2である。同様に、Y’は、補正後の交差点中心位置のY座標値を表しており、|Y’−Y|=(車両V1の車両長さ)+(車両V2の車両幅)/2である。
路側装置101の主制御部203は、図9(b)に示すように、上記のような補正後の仮想交差点中心位置(X’,Y’)を演算に用いることによって、優先車両となった車両の後部が交差点を通過するまで非優先車両に対する速度制御が実行されるようにする。
このようにして、交差点中心位置が補正されると、次いで、路側装置101の主制御部203は、図10(a)に示すように、補正された仮想交差点中心位置(X’,Y’)を用いて、交差点に進入しようとしている車両V1の速度(ベクトルv1)と車両V2の速度(ベクトルv2)とのベクトル比に基づいて、車両V2を位置V2’へ射影する。
図10(a)の場合、射影後の車両V2’が車両V1よりも仮想交差点中心位置(X’,Y’)へ近いため、車両V2の交差点通過が車両V1の交差点通過よりも優先され、車両V1が車両V2’を所定の車間距離を保って追従するように車両V1に対する速度制御が実施される。これにより、仮想交差点中心まで先に到達する車両の交差点通過を優先させることができる。
なお、変形例として、図10(b)に示すように、車両V1及びV2間の速度比ではなく仮想交差点中心位置(X’,Y’)までの距離dに基づいて射影してもよい。図10(b)の場合、射影後の車両V2’よりも車両V1の方が仮想交差点中心位置(X’,Y’)へ近いため、車両V1の交差点通過が車両V2の交差点通過よりも優先され、車両V2’が車両V1を所定の車間距離を保って追従するように、車両V2に対して速度制御が実施される。この変形例によれば、交差点中心までの絶対距離が近い順に優先順位が割り当てられることになるため、後から他の車両よりも大幅に速度が高い車両が制御エリア内に進入してきたときに優先順位が混乱せずに済む。
以上、説明してきたように、本実施例によれば、交差点交通を制御する際に、当該交差点までより早く到達する車両から順に、各車両を極力停止させることなく、高密度で、効率的に、交差点を通過させることができる。
また、本実施例によれば、交差点を形成する道路の中に優先道路が存在する場合、原則として優先道路上の車両を優先的に交差点通過させつつ、優先道路上の車両を優先することによって交差点交通の効率が下がるときには例外的に非優先道路上の車両を優先的に交差点通過させることができる。
なお、上記一実施例においては、一例として、各車両の車速はそれぞれ車両ローカルにおいて測定され、路側装置へ送信されるものとしたが、本発明はこの形態に限定されず、例えば、車両から路側装置へは位置情報のみが送信され、路側装置側で受信された車両位置情報の時間変化から各車両の移動速度を算出するものとしてもよい。
また、上記一実施例においては、一例として、各車両が車両長さと車両幅を含む車両諸元情報を予め車両ローカルに記憶保持しておき、路側装置へ送信するものとしたが、本発明はこの形態に限定されず、例えば、路側装置が車両諸元と車両識別情報(車両ID)との対応関係を示すテーブルを予め記憶保持しておき、各車両は自車両の車両IDのみを路側装置へ送信するようにし、路側装置は車両IDを上記テーブルに照らして送信元車両の車両諸元を得るものとしてもよい。
さらに、上記一実施例の説明においては、一例として、十字路交差点を例に挙げたが、本発明に係る交差点交通管制システムは、あらゆる形状の交差点に適用可能である。
本発明は、交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムに利用できる。制御対象となる車両の動力源種類、燃料種類、外観デザイン、重量、サイズ、走行性能等はいずれも不問である。また、交差点の形状も不問である。
本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムの概略全体図である。 本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムにおいて用いられる路側装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムにおいて用いられる車両用走行制御装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムにおける交差点通過制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施例における制御エリアを設定手法を説明するための図である。 優先道路上の車両が制御エリア内に入ったときに非優先道路上の車両が既に交差点内に入っていた場合の様子を示す図である。 非優先道路上の車両が交差点を通過するまでの時間と優先道路上の車両が交差点に到達するまでの時間を比較する様子を示す図である。 道路に優先/非優先がない場合に交差点に到達するまでの時間を比較する様子を示す図である。 本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムによる車両諸元に基づいて交差点中心位置の補正の様子を示す図である。 本発明の一実施例に係る交差点交通管制システムによる車両位置射影の様子を示す図である。
符号の説明
100 交差点交通管制システム
101 路側装置
102 車両用走行制御装置
201 通信部
202 記憶部
203 主制御部
301 通信部
302 自車両位置検出部
303 車速検出部
304 記憶部
305 駆動力制御部
306 制動力制御部
307 主制御部

Claims (7)

  1. 交差点に進入する車両に対して優先度を設定し、この設定された優先度に応じて交差点を通過するように交差点に進入する車両の速度を制御する交差点交通管制システムであって、
    当該交差点を含む所定領域内に進入した進入車両が複数台存在するとき、当該交差点に到達するまでに要する時間長が短い車両から順に当該交差点を通過するように、前記進入車両の走行速度を制御する、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  2. 請求項1記載の交差点交通管制システムであって、
    前記複数の進入車両の中に前記所定領域内に優先道路から進入した第一の進入車両と非優先道路から進入した第二の進入車両とが存在する場合には、前記第一の進入車両が前記第二の進入車両よりも先に当該交差点を通過するように、前記第二の進入車両の走行速度を制限する、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  3. 請求項2記載の交差点交通管制システムであって、
    前記第二の進入車両が当該交差点を通過するまでに要する時間長が前記第一の進入車両が当該交差点に到達するまでに要する時間長よりも短い場合には、前記第二の進入車両の走行速度を制限せず、前記第二の進入車両を前記第一の進入車両よりも先に当該交差点を通過させる、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  4. 請求項2記載の交差点交通管制システムであって、
    前記第二の進入車両が当該交差点に到達している場合には、前記第二の進入車両の走行速度を制限せず、前記第二の進入車両を前記第一の進入車両よりも先に当該交差点を通過させる、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  5. 請求項2乃至4のいずれか一項記載の交差点交通管制システムであって、
    前記第二の進入車両の走行速度を制限するとき、その制限量は車両の諸元を考慮して決定される、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項記載の交差点交通管制システムであって、
    前記所定領域は、当該交差点の停止線位置に基づいて設定される、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項記載の交差点交通管制システムであって、
    前記所定領域は、前記進入車両の走行状態に基づいて設定される、ことを特徴とする交差点交通管制システム。
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