JP2010525314A - 車両ガイドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】個々の車両がネットワーク内で自由に走行できるようにすること
【解決手段】所定の経路に沿って車両（１０）を管理するための車両ガイドシステムは、車載コンピュータ（２６）と、多数の距離センサ（１８、２０、２２、２４）と、コンピュータによって制御可能なステアリングシステム（１６）とを備える。コンピュータ（２６）のメモリ（２８）内には所定の経路が記憶されており、作動時に所定の経路に従うようにステアリングシステムが制御される。センサ（１８、２０、２２、２４）は、所定の経路に沿って設けられた縁部（３０、３２）とセンサとの間の、車両の走行方向Ａに対する横方向の距離を測定するようになっており、コンピュータ（２７）は、センサが検出した所定の経路からの横方向の偏差を補正するように、ステアリングシステム（１６）を制御するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両ガイドシステムに関し、特に個人用無人高速トランジット（ＰＲＴ）車両のための車両ガイドシステムに関するが、この車両ガイドシステムだけに限定されるものではない。

一般的に、個人用高速トランスポート（ＰＲＴ）システムは、専用トラックを備え、個々の車両がこのトラック上でステーション間を走行するようになっている。各車両は一人の乗客または１グループの乗客しか乗せず、車両は中間ステーションで停止することなく、スタートポイントから目的地まで連続走行する。したがって、ＰＲＴシステムは、従来の大量運輸システム、例えばバス、列車および地下鉄システムと個々の乗用車両との間で妥協を図ったものである。

レール、例えば従来の鉄道構造で使用されるモノレールまたは２本レールで走行するのに適した無人車両、または運転者がいない車両を提供することは知られている。鉄道用トラックは通常、トラックのネットワークの一部となっており、したがって、ある目的地から別の目的地へ走行するには、トラック間のジャンクションにポイントを配置しなければならない。車両は車載ステアリング制御装置を使用することなく、トラックに従い、ネットワーク内の目的地までの行路のためにポイントを特別に配置しない場合には、ネットワーク内の目的地へ行くことができない。米国特許第5,778,796号には、かかるシステムの一例が開示されている。

地面に固定または地面に載ったトラック、例えばフォイル、レールまたはマーク付き表面に従うセンサを、無人自動ステアリング車両に設けることも知られている。一般に、車両はこのトラックに忠実に従い、トラックによって特別に設けられているルートに限定されている。

本発明によれば、所定の経路に沿って車両を管理するための車両ガイドシステムであって、制御手段と、前記所定の経路を記憶するためのメモリと、前記所定の経路に沿って設けられた基準表面とセンサとの間の、前記車両の走行方向に対する横方向の距離を測定するようになっているセンサとを備え、前記制御手段は、前記センサの出力に応答し、前記所定の経路からの前記車両の横方向の偏差を補正するよう、前記車両のステアリングシステムを制御するようになっている、車両ガイドシステムが提供される。

本発明の利点は、メモリが所定の経路を多数記憶することができ、この経路のうちの１つを、走行中の車両内のユーザーが選択できることである。

本発明の別の利点は、メモリ内に、所望するネットワークに固有の所定の経路を記憶することにより、どの走行ネットワーク内でも車両内で車両ガイドシステムを使用できることである。

「ステアリングシステム」なる用語は、コンピュータを含む制御手段からの出力、すなわち制御信号に応答し、経路に沿って車両をステアリング（操舵）またはガイドできる、任意のタイプの機構、デバイスまたは制御デバイスを意味する。好ましい実施形態では、車両とは、車輪の付いた車両であり、ステアリングシステムは、操舵可能な車輪およびステアリング（操舵）機構を含み、ステアリング機構は操舵可能な車輪の操舵方向を制御する。

センサは、複数のセンサのうちの１つでよい。例えば４つのセンサを設けてもよく、この場合、各センサは車両の実質的にコーナーまたはその近くに位置し、車両の長手方向の軸線に対して横方向に向く。車両の片側には２つのセンサが設けられ、これらセンサは実質的に直線状の基準表面に対する車両の中心軸線の位置の回転角方向の変化を検出できるよう充分に離間していることが好ましい。

前記センサまたは各センサは、非接触式センサ、例えば超音波、レーザー、レーダーまたは距離を検出するための他の適当な任意のセンサでよい。

車両ガイドシステムは、車両が走行する軌道を含むことができ、この軌道の境界は、軌道の各側に敷設された縁部によって定めることができる。これら縁部は、センサが検出する基準表面を構成する。「軌道」なる用語は、車両が走行できる専用の、または専用でない、任意のトラック、道路または表面も意味する。好ましい実施形態では、このシステムは縁部またはその他の高くなった構造によって横方向の境界が定められた、車両のためのほぼ平坦な走行表面を有する軌道を含む。この軌道は、例えば英国特許明細書第2384223号に従って構成できる。

車両が所望する走行速度およびジャンクションのレイアウトによって決定されたバンクまたは極めて高くなった部分を、軌道内のカーブに設けることができる。

センサは、これらセンサと縁部の側面、すなわち軌道のエッジとの間の、車両の走行方向に対して横方向の距離を検出することが好ましい。

前記センサまたは各センサは、センサから縁部の側面までの距離を連続的に検出し、コンピュータが所定の経路からの横方向の偏差を連続的に補正できるようにする。ここで、「連続的」なる用語は、前記センサまたは各センサの連続的なアナログ動作だけでなく、比較的高いサンプリングレートでのデジタル作動も含むものである。

車両が軌道の間を移動できるように、縁部は、ジャンクションにおいて途切れてもよい。

センサによって検出される車両の実際の位置と所定の経路によって決定される車両の理想的位置との差、すなわち誤差を使って、所定の経路からの車両の横方向からの偏差、更に所定の経路に対する車両のアライメントを補正できる。

所定の経路に沿ったインターバルごとに基準マーカーを設けることができる。これら基準マーカーは、縁部の側面に設けられた突起またはアンダーカットにおける反射率が変化する部分でよく、これら変化部分はセンサによって出力される距離信号におけるステップ状の不連続部として、センサにより識別できる。制御手段は、基準マーカーにより設定された所定の経路上の車両の実際の位置と走行距離測定手段、例えばオドメータにより、記憶されている所定の経路から誘導された推定位置とを比較することができ、従って、所定の経路に沿った車両の位置をリセットできる。

制御手段は、所定の経路に沿った推定位置における検出された軌道の幅と所定の経路に沿って変化し得る記憶された軌道の幅とを比較することによって、センサにより提供される、縁部側面に対する距離の値の完全性をチェックできる。検出された軌道幅と記憶された軌道幅との間の誤差が所定の許容値内にある場合、センサの測定値を有効と見なす。

誤差が所定の許容値外にある場合、制御手段は各センサの検出された距離と記憶されている距離とを比較できる。所定のセンサに対する誤差が所定の許容値内にある場合、そのセンサの測定値を有効として処理する。許容値内にない場合、そのセンサに対する測定値を無効として処理する。識別された無効測定値を制御手段により無視することができ、得られた有効測定値と記憶されている情報に基づき、ステアリングを制御する。

この特徴の利点は、軌道上に累積した異物またはその他の材料から生じる異常なセンサ出力を無視し、車両のガイドシステムの作動に影響が及ばないようにできることである。

制御手段が記憶しているロケーションにおいて、所定の経路に１つ以上のトランスポンダ（これらトランスポンダは、パッシーブトランスポンダでよい）を位置させることができる。制御手段が、記憶されている所定の経路に沿った実際の位置を決定できない場合、制御手段は軌道に沿って減速された速度で移動するように、車両を制御できる。トランスポンダに到達すると、車両上のリーダーがトランスポンダからの識別信号を受信し、この信号から制御手段は軌道上の所定の経路に沿った車両の実際の位置を識別できる。

従って、この特徴は、車両が一時的に見失われた場合、既知の位置に設けられているトランスポンダを使用することにより、制御手段は、車両の位置を再設定し、通常の作動速度における必要な目的までの走行を再開できる。

車両の車載制御手段と無線通信できる別の制御手段を、車両から遠隔地に設けることもできる。この遠隔制御手段は、車載制御手段を完全に、または部分的に制御し、車両の遠隔制御を可能にする。この別の制御手段は、車両のネットワークのスムーズな走行を監視しているシステムオペレータにより、例えば緊急時に使用するため、車両を始動させたり、停止させたりするのに車載制御手段の制御を無効にできる。

軌道上を走行中の車両ガイドシステムを含む一車両の平面略図を示す。 センサの表示の完全性をチェックするためのアルゴリズムを示す。

以下、添付図面を参照し、例により、本発明について説明する。
図１を参照すると、この図には軌道１２に沿って走行する個人用無人高速トランジット（ＰＲＴ）システム１０が示されている。この図には、短距離の直線状の軌道しか示されていないが、好ましくはこの軌道は、複数の車両と、軌道によって接続された複数のステーションとを含むＰＲＴネットワークの一部を形成する。このシステムは、軌道のセクションの間のジャンクションを含むことができる。好ましくはこれらステーションはメイン軌道から外れて位置するので、システム内の車両は、中間ステーションで停車しなくても、各行路ごとに、出発ステーションと目的ステーションの間をメイン軌道に沿って走行する。

車両１０は、４つの車輪１４を有し、そのうちの２つの車輪は、番号１６で示されたステアリング（操舵）システムによって車両を操舵する。これら車輪１４のうちの１つ以上は、例えばバッテリーのような車載電源により給電される電動モータで駆動される。車両１０の４つのコーナーの各々に実質的に位置するか、または各々に近い位置に、超音波距離センサ１８、２０、２２、２４が設けられている。これらセンサのうちの２つのセンサ１８、２０は、車両１０の一方の側に位置し、他方の２つのセンサ２２、２４は車両１０の反対側に位置する。車両１０の各側に位置するセンサは、実質的に直線状の基準表面に対する車両の回転角方向の位置を検出できるよう、充分に離間している。これらセンサ１８、２０と、２２、２４とが離間すればするほど、基準表面に対する車両１０の回転角方向の測定もより正確になる。

別の構造では、これら距離センサをレーザーまたは距離を検出するための他の適当な任意のセンサとすることができる。センサ１８、２０、２２、２４は、矢印Ａで示されている車両の走行方向に対して、横方向に向けられている。これらセンサ１８、２０、２２、２４の各々からの信号を受信するように、メモリ２８を含む車載コンピュータ２６の形態をした制御手段が接続されており、この制御手段は、ステアリングシステム１６を制御するようになっている。

軌道１２は、軌道の両側に沿って延びる縁部３０、３２によって境界が定められており、この縁部の内側表面は、基準表面３１、３３となっている。基準表面３１、３３までの距離は、センサ１８、２０、２２、２４によって測定できる。縁部３０、３２は、実質的に連続的であるが、車両１０が軌道１２から離れたり、軌道１２に合流したりできるよう、ジャンクションでは途切れている。縁部３０、３２の側面に位置する（図示するような）突起状の、または（図示していない）アンダーカット状の基準マーカー３４、３６が、軌道１２に沿った既知のインターバルで位置している。これら基準マーカー３４、３６は、軌道１２の両側に示されているが、軌道１２の一方の側だけに１つの基準マーカーが位置していれば十分である。センサ１８、２０、２２、２４が基準マーカーを通過する際に、各センサと基準表面との間の検出された距離に変化が生じるので、センサ１８、２０、２２、２４は、基準マーカー３４、３６に達したことを検出できる。

軌道に沿った既知の位置にて、軌道の下にはパッシーブトランスポンダ（そのうちの１つが番号３８で示されている）が敷設されており、車両１０内には、トランスポンダ３８を照明するための信号を送信し、トランスポンダ３８から反射された変調信号を受信し、読み出すことができるリーダー４０が取り付けられている。このリーダー４０はコンピュータ２６に接続されている。

使用の際に、車載コンピュータ２６のメモリ２８には所定の車両１０のための軌道１２に沿った所定の走行経路が記憶される。元のトラック設計パラメータから、または走行した経路を検出し、走行距離を記録しながら、所望する経路内で軌道１２に沿って車両をマニュアルで操舵することにより、所定の経路を得ることができる。所定の経路を発生する際に、経路に沿った異なる位置に対応する、センサ１８、２０、２２、２４のための基準センサの読み取り値を記憶する。更に、経路に沿った異なる位置での路幅を測定し、記憶する。

乗客が走行目的地を選択できるよう、車両の内側または外側には入力デバイス、例えばタッチスクリーンまたはキーパッドが設けられている。ある目的地まで走行するように車両１０に命令が出されると、目的地まで到達するための所定の適当な経路または所定の経路の組み合わせに従うよう、コンピュータ２６がステアリングシステム１６を制御する。センサ１８、２０、２２、２４は、これらセンサと、所定経路に沿って基準表面を構成する縁部３０、３２の側面との間の、車両走行方向Ａに対して横方向の距離を測定する。コンピュータ２６は、センサ１８、２０、２２、２４が検出する所定経路からの横方向の偏差を補正するように、ステアリングシステム１６を制御する。

車両が軌道内のカーブに進入すると、コンピュータ２６は、車両がカーブに沿って走行できるようステアリングシステム１６を制御する。車両が所定の経路に正確に従った場合、センサ１８、２０、２２、２４の出力はこれを確認し、ステアリングシステム１６の補正操作は不要となる。しかしながら、車両が所定の経路から外れた場合、センサ１８、２０、２２、２４の出力はこれを検出し、補正のためのステアリング入力が発生される。

コンピュータメモリ２８は、所定の経路を複数記憶することができ、これら経路のうちの任意の１つを選択できる。例えばネットワーク内の各ステーションに進入する経路および各ステーションから出る経路だけでなく、ステーション間の軌道のセクションも記憶してもよい。あるステーションから出発するユーザーは、所望する目的地を選択することができ、この場合、コンピュータ２６は、その行路に必要な経路をアクティブなメモリ内にロードする。

この所望するネットワーク固有の所定の経路をコンピュータに記憶することにより、走行ネットワークで使用するための車両内で、この車両ガイドシステムを使用できる。必要であれば、カーブにおいて軌道１２を極めて高い位置に設けることができ、この高さは、車両の所望する車両速度およびジャンクションのレイアウトによって決定される。

センサ１８、２０、２２、２４は、連続的に作動するので、コンピュータ２６が軌道１２に沿った所定の経路からの横方向の偏差を連続的に補正できるようにする。センサ１８、２０、２２、２４が測定した車両１０の実際の位置と、所定の経路によって決定される車両の理想的位置との間の差、すなわち誤差を使って、所定の経路からの車両１０の横方向の偏差と所定の経路との車両のアライメントの双方を補正する。車両１０は、軌道１２に沿って中心部を走行することが理想的である。すなわち所定の経路は縁部３０と３２の間で等距離に離間することが理想的である。

センサ１８、２０、２２、２４が基準マーカー３４、３６を検出すると、コンピュータ２６は所定の経路内の車両１０の実際位置と記憶された所定の経路に沿って走行した測定距離に基づく計算位置とを比較する。位置の変位または誤差があれば、これをコンピュータ２６によって補正する。

次に図２を参照する。ここにはセンサ１８、２０、２２、２４が提供する縁部３０、３２に対する距離の値の完全性をチェックするために、コンピュータ２６が作動させるアルゴリズム４２が示されている。まず、４３が示す作動時に、コンピュータ２６は所定の経路に従って、軌道１２上の車両１０の位置を推定する。次にステップ３３において、コンピュータ２６はセンサ１８、２０、２２、２４の出力から計算される推定位置における路幅とコンピュータメモリ２８に記憶されている路幅を比較し、誤差表示値を計算する。検出された路幅と記憶されている路幅の間の誤差表示値が所定の許容値内にあれば、すなわち路幅の誤差がステップ４６に示されるように許容値よりも大きくなければ、すべてのセンサのセンサ測定値を、４８に示されるように有効と決定する。

誤差が所定の許容値から外れている場合、ステップ５０にてコンピュータはステップ５２に示されるように、各センサの検出された距離と推定された距離とを比較する。基準経路からの推定された車両の横方向および配向誤差に対し、記憶されている所定の基準センサ表示値を補正することにより、推定センサ表示値を計算する。所定のセンサに対する誤差が所定の許容値内にあれば、すなわち誤差が許容値よりも小さければ、５６に示されるように、そのセンサの測定値は有効である。所定の許容値内になければ、そのセンサの測定値を無効として処理する。コンピュータ２６により、ステップ５８で、無効な測定値を無視し、有効測定値に基づき、車両の横方向の位置を確定する。

センサが故障しているか、または軌道１２上に異物またはその他の材料が累積している場合、誤差のようなセンサ表示値を無視し、アルゴリズム４２を使用することによって車両ガイドシステムの作動に影響が及ばないようにする。

再度図１を参照する。記憶されている所定の経路に沿って車両が実際に軌道１２上のどこに位置しているかをコンピュータ２６が判断できない場合、軌道１２に沿って減速された速度で移動するように、コンピュータは車両を制御できる。「ブラインド」状態で走行しているとき、車両には従うべき所定の経路がなく、従って縁部３０と３２との間の中心に車両１０が位置するか、または最も近い縁部から最短距離に車両１０を維持するように、ステアリングシステム１６を制御する。トランスポンダ４８に達すると、リーダー４０はトランスポンダ３８からの変調された出力を識別し、軌道１２に沿った車両１０の実際の位置を識別する。換言すれば、車両が一時的に見失われた状態になった場合に、予め設置したトランスポンダ３８を使用することにより、コンピュータ２６は車両１０の位置を再設定すると共に、必要な目的地まで正常な作動速度で走行を再開させることができる。一般に最高作動速度は毎時２５ｋｍである。

ネットワークの一部としてシステムを使用する場合、車両から遠隔地に第２コンピュータ（図示せず）を設けることができ、この第２コンピュータは車両１０の車載コンピュータ２６と無線通信する。車載コンピュータを制御または部分制御するように、リモートコンピュータを配置し、車両の遠隔制御を可能にすることもできる。車両のネットワークのスムーズな作動を監視しているシステムオペレータにより、例えば緊急時に、使用のために車両を始動したり、停止したりするよう、車載コンピュータ２６の制御を無効にするためのプログラムを第２コンピュータに組み込むこともできる。

多数の車両の作動をコーディネートするために、車両のルートを設定し、車両の移動のスケジュールを立てるよう、第２コンピュータを使用することもできる。

１０ 車両
１２ 軌道
１４ 車輪
１６ ステアリングシステム
１８、２０、２２、２４ 距離センサ
２６ 車載コンピュータ
２８ メモリ
３０、３２ 縁部
３４、３６ 基準マーカー
３８ トランスポンダ
４０ リーダー
４２ アルゴリズム

Claims (17)

1. 所定の経路に沿って車両を管理するための車両ガイドシステムであって、制御手段と、前記所定の経路を記憶するためのメモリと、前記所定の経路に沿って設けられた基準表面とセンサとの間の、前記車両の走行方向に対する横方向の距離を測定するようになっているセンサとを備え、前記制御手段は、前記センサの出力に応答し、前記所定の経路からの前記車両の横方向の偏差を補正するよう、前記車両のステアリングシステムを制御するようになっている、車両ガイドシステム。
2. 複数のセンサが、前記車両の走行方向に対して横方向に向いた距離を測定するようになっている、請求項１に記載の車両ガイドシステム。
3. 前記センサまたは各センサは、非接触式センサである、請求項１または２に記載の車両ガイドシステム。
4. 単数または複数の縁部により前記基準表面が構成される、請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両ガイドシステム。
5. 前記所定の経路内の既知の位置に少なくとも１つの基準マーカーが設けられており、前記基準マーカーまたは各マーカーは、前記センサまたは各センサによって識別可能である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両ガイドシステム。
6. 前記所定の経路に沿って既知の位置に少なくとも１つのトランスポンダが配置されている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両ガイドシステム。
7. 前記トランスポンダまたは各トランスポンダは、パッシーブである、請求項６に記載の車両ガイドシステム。
8. 前記トランスポンダまたは各トランスポンダの位置を識別するためのリーダーが設けられている、請求項６又は７に記載の車両ガイドシステム。
9. 前記車両から遠隔地に、前記第１制御手段と無線通信する第２制御手段が設けられており、前記第２制御手段は、前記第１制御手段に対する前記入力を無効または部分的に無効にするようになっている、請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両ガイドシステム。
10. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両ガイドシステムが取り付けられている車両。
11. 車両の実質的に各外側コーナーに、またはその近くにセンサが設けられている、請求項１０に記載の車両。
12. 所定の経路に沿って車両をガイドする方法であって、
    （ａ）前記車両と基準表面との間の、前記車両の横方向の距離を検出するステップと、
    （ｂ）前記検出された距離と記憶されている距離の値を比較するステップと、
    （ｃ）前記センサからの出力に応答し、前記所定の経路からの前記車両の横方向の偏差を補正するよう、前記車両のステアリングシステムを制御するステップとを備える、所定の経路に沿って車両をガイドする方法。
13. 前記ステップ（ａ）は、複数の距離を同時に検出することを含み、
    （ｄ）前記車両の片側からの距離を含む、検出された２つの距離を使って、軌道の幅を計算し、
    （ｅ）前記検出された距離から計算された軌道の幅と記憶されている軌道の幅とを比較し、前記センサの距離の測定値が第１の許容値内にあることを確認する、請求項１２に記載の方法。
14. 各センサからの検出された距離と記憶されている推定された測定値とを別々に比較し、前記センサの距離の測定値が第２の許容値内にあることを確認する、請求項１３に記載の方法。
15. 添付図面のうちの図１および２を参照して本明細書で実質的に説明し、これら図に示すような、車両ガイドシステム。
16. 添付図面のうちの図１および２を参照して本明細書で実質的に説明し、これら図に示すような車両ガイドシステムが取り付けられている車両。
17. 添付図面のうちの図１および２を参照して本明細書で実質的に説明し、これら図に示すような、所定の経路に沿って車両をガイドする方法。

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