JP2010274839A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 渋滞時における加減速の抑制が図られた走行制御装置を提供する。
【解決手段】
本発明に係る走行制御装置１において、ＥＣＵ２は、平均速度算出手段として、通信部４を介して自車の前方を走行している複数の前方走行車両の速度を取得し、それらの平均速度を求める。また、ＥＣＵ２は、制御速度決定手段として、求めた平均速度に応じて、自車の制御速度を決定する。そのため、ＥＣＵ２は、走行駆動部６や制動部７に対して所定の信号を送り、決定した制御速度での定速走行を自車におこなわせることができる。したがって、自車Ｎは直前の車両のみに追従するような加減速走行はせずに、複数の前方走行車両の平均速度に応じた制御速度で定速走行するため、加減速が抑制され、燃費の向上や渋滞解消の促進が図られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の走行制御を行う走行制御装置に関するものである。

従来、車両の走行制御を行うものとして、例えば特開２００１−２６２２６号公報に記載されるように、先行車に追従する車両の走行制御装置であって、車速に応じて加速度に基づく制御と車間距離に基づく制御を適宜選択して走行制御を行うものが知られている。この制御装置は、道路が渋滞しているような低速状態において先行車が加速した場合に加速度に基づく走行制御を行って先行車への追従性を高めようとするものである。

特開２００１−２６２２６号公報

しかしながら、上述した車両の走行制御技術にあっては、道路の交通量が多くなった場合に自然渋滞を発生しやすいという問題点がある。たとえば、走行制御として加速度制御又は車間距離制御を実行している場合、道路の車両の交通量が多くなると車両の走行速度が遅くなり、それに応じて車間距離が短くなる。この車間距離が短くなった状態である車両がブレーキをかけると、その後続の車両がより強いブレーキをかけることとなり、そのブレーキ操作による減速状態が後方へ伝搬しつつ増幅されて大規模な自然渋滞となってしまう。

このような渋滞の下では、上記ブレーキ操作によって繰り返し加減速がおこなわれるが、燃費や渋滞解消の観点から加減速は極力生じないことが望ましい。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、渋滞時における加減速の抑制が図られた走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る走行制御装置は、渋滞時に、自車の前方を走行している複数の前方走行車両の速度を取得し、それらの平均速度を求める平均速度算出手段と、平均速度算出手段によって求めた平均速度に応じて、自車の制御速度を決定する制御速度決定手段とを備え、制御速度決定手段によって決定した制御速度にて自車を定速走行させる。

この走行制御装置においては、自車は直前の車両のみに追従するような加減速走行はせずに、複数の前方走行車両の平均速度に応じた制御速度で定速走行するため、加減速が抑制されている。

また、制御速度決定手段が、制御速度を、平均速度算出手段によって求めた平均速度に決定する態様であってもよい。この場合、定速走行を保ちつつ、最も早く目的地に到着することができる。

また、制御速度決定手段が、制御速度を、平均速度算出手段によって求めた平均速度より低い速度に決定する態様であってもよい。この場合、定速走行を保ちつつ、交通容量を向上させることができる。

また、制御速度決定手段が、制御速度を、交通容量が最大となる速度に決定する態様であってもよい。この場合、定速走行を保ちつつ、交通容量を最大化することができる。

本発明によれば、渋滞時における加減速の抑制が図られた走行制御装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る走行制御装置の概略構成図を示す。 図２は、一般的な交通渋滞の状況を示した図である。 図３は、図２の状況における車速を示したグラフである。 図４は、図１に示した走行制御装置による渋滞解消について示した図である。 図５は、交通渋滞下における車両密度と速度、車両密度と交通量との関係を示したグラフである。 図６は、ドライバへの報知の一態様を例示した図である。 図７は、最適な制御速度について示したグラフである。 図８は、複数車線の場合の実施態様を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１に本発明の実施形態に係る走行制御装置の概略構成図を示す。図１に示すように、走行制御装置１は、車両の走行制御を行うものであり、車両に搭載されている。走行制御装置１は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２、ナビゲーション部３、通信部４、センサ部５、走行駆動部６、制動部７、操舵部８、報知部９を備えている。

ＥＣＵ２は、制御装置の装置全体の制御を行うものであり、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、後述する各種情報に基づいて、複数の前方車両の平均速度を求める平均速度算出手段およびその平均速度に応じた制御速度を決定する制御速度決定手段として機能する。

ナビゲーション部３は、自車両の位置情報を検出する部分であり、ＧＰＳ機能や道路情報を含む地図データベースを備えている。それにより、ナビゲーション部３は、登録された目的地までの経路案内や周辺施設案内等をドライバへ提供する。

通信部４は、自車の前後を走行している車両や走行する道路の路側に設けられたインフラ（ビーコン、交通監視システム等）との間で各種情報を送受信したり、交通情報センター（ＶＩＣＳセンター等）から渋滞情報等を受信したりする部分である。加えて、この通信部４は、車車間通信により、周辺車両からその位置や速度に関する情報をほぼリアルタイムで受信する。また、通信部４は、渋滞情報として、特定の区間における交通量や車両密度、渋滞流の速度などを受信する。

センサ部５は、車両に搭載された複数のセンサによって構成されており、例えば車輪速センサやレーダー測距センサ、車載カメラ等が含まれる。このセンサ部５は、車輪速センサにより車速を検知することができる。また、車両前端部に設けられたレーダー測距センサにより、前方車両の検出や前方車両の速度、前方車両との車間距離を検出することができる。

走行駆動部６は、車両の走行駆動をおこなう部分であり、例えばエンジンＥＣＵ、スロットルモータ、インジェクタなどにより構成される。この走行駆動部６は、ＥＣＵ２の走行駆動信号を受けて作動し、その走行駆動信号に応じた車両走行駆動を実行する。

制動部７は、車両の制動をおこなう部分であり、例えばブレーキＥＣＵ、ブレーキ油圧を調整する電磁弁、ブレーキ油圧を生成するポンプモータにより構成される。この制動部７は、ＥＣＵ２の制動指令信号を受けて作動し、その制動指令信号に応じた車両制動を実行する。

操舵部８は、車両の操舵をおこなう部分であり、例えばステアリングＥＣＵ、電動パワーステアリングシステムの電動モータにより構成される。

報知部９は、ドライバに対して各種メッセージを伝えるモニタ等の表示デバイスやスピーカ等の音声デバイスで構成されている。この報知部９は、ＥＣＵ２からの制御信号に応じて作動し、適切な速度をドライバに対して報知する。

走行制御装置１は、以上で説明したとおりの構成であるため、ＥＣＵ２は、平均速度算出手段として、たとえば通信部４を介して自車の前方を走行している複数の前方走行車両の速度を取得し、それらの平均速度を求めることができる。また、ＥＣＵ２は、制御速度決定手段として、求めた平均速度に応じて、自車の制御速度を決定することができる。そのため、ＥＣＵ２は、走行駆動部６や制動部７に対して所定の信号を送り、決定した制御速度での定速走行を自車におこなわせることができる。

したがって、この走行制御装置１においては、自車は直前の車両のみに追従するような加減速走行はせずに、複数の前方走行車両の平均速度に応じた制御速度で定速走行するため、加減速が抑制され、燃費の向上や渋滞解消の促進が図られる。

ここで、図２のような一車線の高速道路上での渋滞状況について説明する。

通常、前方車両Ｎ−１との車間を空けられた車両Ｎ（図２（ａ）参照）は、その車間を詰めるために加速し、前の車両群Ｇ０の前方車両Ｎ−１に追いついたところで減速して停止する（図２（ｂ）参照）。すると、車両Ｎの後ろの車両Ｎ＋１は、車両Ｎが加速して進んだことにより生じた車間を詰めるため、上記車両Ｎと同様の加速および減速をおこなう（図２（ｃ）参照）。このような加減速が繰り返されることにより、後方の車両群Ｇ０にまで渋滞が引き継がれ、車両密度の粗密の繰り返しが波のように後方へ伝播する。

このような渋滞状況下では、図３のグラフに示すように、小さな車速の波はあるものの、マクロ的に見れば、平均的な車速で走行しているものと見なすことができる。

そこで、上述したように、ＥＣＵ２において適正な制御速度ｖ（＝Ｖ１）を決定し、その制御速度ｖにおいて定速走行することで、図４（ａ）（ｂ）に示すように、車両Ｎおよびそれより後方の車両が等速ｖで走行することとなる。そのため、定速走行する車両群Ｇ１が形成され、上述した車両密度の波の伝播は生じない。その上、速度ｖは一定速度（実質的には加速度がゼロ）なので、車両群Ｇ１においては前後する車両の車間をある程度詰めた状態で走行でき、それにより、単位時間当たりに通行する車両台数（交通量）が大きくなる。

なお、適正な制御速度ｖについては、図３のようなグラフを参照して導き出すことができる。図３のグラフは、横軸が車両密度ｋを示しており、縦軸が車両速度ｖもしくは交通量Ｑを示している。

一般に、車両密度ｋが高くなると車両速度ｖは低くなるため、ｖ−ｋ関係がたとえばグラフで示すような一次関数であると仮定すると、Ｑ＝ｋｖで定義される交通量Ｑはグラフのような二次曲線となる。これは、交通量Ｑが最大化される最適な車両密度ｋが存在し、その車両密度よりも高くても低くても（すなわち、車間距離を空けすぎても詰めすぎても）交通量Ｑが減ることを意味している。したがって、その車両密度ｋとなるように車両の走行を制御することで、道路の交通容量を最大限活用することができ、最も早く渋滞が解消されるものと考えられる。

図３のようなｖ−ｋ特性やＱ−ｋ特性は、道路特性（道路幅や勾配、カーブなど）に依存するが、これらが予めわかっている状況や仮定できる状況においては、自車の制御速度ｖを調整することによって、車両密度ｋを最大化し、効果的に渋滞を解消することができる。

以下、走行制御装置１を用いて、実際に走行を制御する手順について説明する。走行制御をおこなう際には、まず最初に、時刻ｔｎにおける各車両（車両Ｎ−ｌ〜Ｎ＋ｍ）の位置と速度を、通信部４を介して、プローブによりセンタ経由で（もしくは車車間通信により）取得する。次に、ＥＣＵ２は、自車（車両Ｎ）よりも前の複数の車両（Ｎ−ｌ〜Ｎ）の平均速度を算出する。そして、ＥＣＵ２は、その平均速度を基に算出した「最適な速度」で定速走行するよう、走行駆動部６や制動部７に対して所定の信号を送り、決定した制御速度での定速走行を自車におこなわせる。もしくは、図６に示すように、決定した制御速度を、車両Ｎの報知部９（またはカーナビ、メータなどの表示装置）に表示してドライバに報知し、ドライバに当該制御速度での定速走行を促し、間接的に定速走行を自車におこなわせるようにしてもよい。

ここで、上述した「最適な速度」について説明を加える。一般的には、制御速度ｖとしては、図７（ａ）の時間−距離グラフおよび図７（ｂ）の車両密度−速度、交通量グラフに示すとおり、複数の前方車両の平均速度Ｖ１に決定することが好ましい。これは、自車（車両Ｎ）が与えられた道路環境下において最も早く目的地まで到達できるからである。

しかしながら、この場合、道路容量を効率よく使用していない可能性がある。そのため、渋滞の延伸を防ぐもしくは収縮させるために、図７（ｃ）の時間−距離グラフおよび図７（ｄ）の車両密度−速度、交通量グラフに示すとおり、制御速度をあえて速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２に決定してもよい。すなわち、速度を抑えて、車両密度ｋが低いＰ１の制御速度Ｖ１から、車両密度ｋが最大となるＰ２に対応する制御速度Ｖ２にしてもよい。

それにより、車間をできる限り詰めた状態で車両群が走行することとなり、単位時間当たりに通行する車両台数が大きくなる。その結果、自車Ｎの目的地への到達時間は長くなるものの、他車も含めた車両群全体の旅行時間は短くなる。自車Ｎにこのような制御をおこなわせるためには、何らかのインセンティブを与える必要はあるが、既存の道路を可能な限り使用する有効な手だてとなる。

なお、自車Ｎを制御速度ｖで定速走行させた場合、前方車両Ｎ−１との車間が空くことがある。そのため、複数の車線がある場合に、１車線だけで車両群の調整をおこなっていても、図８（ａ）に示すように、その前方に割り込み車両が入ってしまうことがある。その結果、当初予定していた制御速度での定速走行が乱され、後方に減速波を伝播させてしまう。それにより、渋滞緩和の効果が低減されることが考えられる。

そこで、図８（ｂ）に示すように、同じ制御を実施できる車両を車車間通信により探し、自車Ｎと横並びになった時点で同じ制御速度での定速走行を実施する。それにより、両車線とも横並びで速度制御がおこなわれるようになり（図８（ｃ）参照）、後方からの車両の追い抜きや割り込みが抑制される。このように複数車線の場合には、自車Ｎと横並びで他の車線の車両を定速走行させることで、上述した一車線の場合と同等の効果を奏することができる。

１…走行制御装置、２…ＥＣＵ、３…ナビゲーション部、４…通信部、５…センサ部、６…走行駆動部、７…制動部、８…操舵部、９…報知部、Ｎ…自車。

Claims (4)

1. 渋滞時に、自車の前方を走行している複数の前方走行車両の速度を取得し、それらの平均速度を求める平均速度算出手段と、
   前記平均速度算出手段によって求めた前記平均速度に応じて、自車の制御速度を決定する制御速度決定手段とを備え、
   前記制御速度決定手段によって決定した前記制御速度にて自車を定速走行させる、
   走行制御装置。
2. 前記制御速度決定手段が、前記制御速度を、前記平均速度算出手段によって求めた前記平均速度に決定する、請求項１記載の走行制御装置。
3. 前記制御速度決定手段が、前記制御速度を、前記平均速度算出手段によって求めた前記平均速度より低い速度に決定する、請求項１記載の走行制御装置。
4. 前記制御速度決定手段が、前記制御速度を、交通容量が最大となる速度に決定する、請求項３記載の走行制御装置。

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