JP2011014055A - 車両走行速度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
「交差点無停止走行制御システム」における地点Ｐ通過前後の車両走行速度差に起因する走行安全対策およびエネルギー消費量・排出ガス量削減効果の一層の向上。
【解決手段】
車両は地点Ｐ通過時に、地点Ｐにおいて、地点Ｐ通過時刻、地点Ｐより交差点Ａまでの
走行距離Ｄ、地点Ｐ−交差点間許容最高速度Ｖmax、地点Ｐ通過時刻、および交差点Ａを
青信号・無停止で通過するための交差点Ａへの到達設定時刻ta 、の各情報を得るとともに、
地点Ｐ通過後の経過時間Δt 、走行距離ΔＤの計数を開始し、
その後地点Ｐ通過後一定時間Ｔc経過毎に推奨走行速度voptn（但し、n：０、１、２、
３、・・・、vopt0：地点Ｐ通過時の推奨走行速度）を算出して、前記voptn がその時点、の自車速vsnに対して、vsn ＞voptn であれば惰性走行、またvsn ≦voptn であればvoptn による推奨走行速度走行、で交差点に向けて走行し、交差点Ａを青信号・無停止で通過する。
【選択図】図５

Description

本願発明は、車両走行の省エネルギー化、排出ガス量低減化、車両走行の安全化、に有効な車両走行速度制御方法に関する。

車両の交差点赤信号による減速あるいは停止・発進・加速頻度の低減によって車両の排出ガス量・燃料消費量を削減する事を目的とした「交差点無停止走行制御システム」がある。
「交差点無停止走行制御システム」とは、交差点にいたる道路上交差点から一定距離上流の特定地点（以降地点Pという）において、交差点の信号状態情報、地点Pから交差点までの間の車両走行距離情報、地点Pから交差点までの間の許容最高走行速度情報、および車両の地点P通過時刻等から車両が交差点を青信号・無停止で通過するための走行条件即ち交差点到達時刻ta、交差点到達のための推奨所要時間 topt および／あるいは推奨走行速度 vopt 等を車両個々にあるいは一定時間ごとに算出して車両に通報し、車両は前記通報された走行条件（交差点到達時刻ta、推奨所要時間 topt および／あるいは推奨走行速度 vopt 等）に基づいて車両を地点P−交差点間走行させ交差点の青信号・無停止通過を可能にするシステムである（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。

特開２００６−０３１５７３ 特開２００６−２５１８３６ 特願２００６−３５６９４０ 特願２００８−０１５７０７ 特開２００８−０５９４９３ 特願２００９−１５０３８６

本願発明は上記「交差点無停止走行制御システム」において、地点Ｐ通過前後における走行速度の階段的な変化、即ち車両が地点Ｐまで走行してきた速度と地点Ｐ通過時交差点Ａを青信号・無停止で通過するべく路側から提示された、あるいは車両において算出した、推奨走行速度 vopt の差による走行速度の急激な変化、特に減速、を防止することによって走行の安全性を確保すると共に、地点Ｐから交差点Ａまでの間の減速走行における車両運動エネルギーの無駄な放出を極力抑えることによって、省エネルギー、排出ガス量低減の効果を一層高めようとするものである。

先ず、本願発明の前提となる「交差点無停止走行制御システム」の基本を以下に示す。
「交差点無停止走行制御システム」の基本は、図１および図２に示す如く、地点Ｐを交差点１周期Ｔp の間に通過して交差点Ａに向かう全車両を青信号期間Ｔg の間に交差点Ａを通過させることによって交差点Ａの青信号・無停止走行を実現しようとするものである。

即ち図１、図２に示す如く、
交差点Ａから距離Ｄ上流にある地点Ｐを時刻 t1p 〜 t3p の交差点Ａの１信号周期Ｔp に相当する間に通過する車両Ｃ1、Ｃ2、・・・Ｃn を時刻 t2a 〜 t3a の交差点Ａ青信号期間Ｔgの間に交差点Ａを通過するように地点Ｐにおいて車両Ｃ1、Ｃ2、・・・Ｃn 個々にあるいは車両の地点Ｐ通過時刻毎に走行条件あるいは走行条件算出に必要な各種情報を提示し、車両Ｃ1、Ｃ2、・・・Ｃn は提示された走行条件、あるいは提示された走行条件算出に必要な各種情報から算出された走行条件、で交差点Ａまで走行して交差点Ａを無停止で通過するものである。

ここで、図１に示す方式と図２に示す方式の違いは、
図１においては、車両の地点Ｐ通過時刻 tp に対する交差点Ａ到着時刻（厳密には「交差点Ａ到着設定時刻」であるが、以降特に断らない限り「交差点Ａ到着時刻」という） ta の関係を、（数１）を満足するように設定するのに対し、
図２においては、（数２）の如く設定するところにある。

即ち、図１の方式においては、地点Ｐの通過時刻 tp の時刻 t1p からの差時間 （tp −t1p）の信号周期Ｔp に対する割合を、交差点Ａへの到着時刻
ta の時刻
t2a からの差時間 （ta −t2a）の青信号継続時間Ｔg に対する割合に一致させるように交差点Ａ到着時刻 ta を設定させているのに対し、
図２の方式においては、地点Ｐ通過車両に対して、許容最高走行速度Ｖmax 以下の範囲内で最短時間で交差点Ａに到着するように交差点Ａ到着時刻 ta を設定している

従って、地点Ｐ−交差点Ａ間推奨所要時間 topt 、推奨走行速度 vopt は、各々（数３）、（数４）で示される。
また、上記交差点Ａ到着時刻 ta の設定は、路側で設定する方法と、車側で設定する方法があるが、以下の本願発明の説明においては路側で設定して車側に提供される方法としている。

（数１）
（tp −t1p）／（ta −t2a） ＝Ｔp／Ｔg

（数２）
ta ＝t2a 但し tp ＜ （t3p−Ｔg） の場合
あるいは、
t3a− ta ＝t3p − tp 但し（t3p−Ｔg）≦ tp ＜ t3p の場合

（数３）
topt＝ ta − tp

（数４）
vopt＝ Ｄ／topt

但し、図１の方式、図２の方式の場合共、交差点Ａに向けての走行中自車両走行速度未満の走行速度で走行中の前方車両に遭遇した場合は、安全車間距離を保って前方走行車に追従走行しなければならない。

一方、「交差点無停止走行制御システム」においては、上記図１の方式、図２の方式に共通して次のごとき問題がある。
即ち、図１、図２より明らかなごとく、例えば許容最高走行速度Ｖmaxに近い走行速度で時刻 t1p 直後に地点Ｐを通過する車両Ｃ1は、地点Ｐ通過前後において走行速度を急激に低減させなければならない。このようなブレーキ（回生ブレーキも含む）による階段的減速は、走行安全上は勿論「交差点無停止走行制御システム」の目的である省エネルギー、排出ガス量低減上も大きな問題となる。

本願発明は上記問題を解決する方策を提供するものである。
即ち「交差点無停止走行制御システム」において、路側が有する交差点Ａ信号状態情報（図１、図２におけるt1a、t2a、t3a、t4a、・・・、信号周期Ｔp、青信号期間Ｔg 等）、地点Ｐ−交差点Ａ間車両走行距離Ｄ情報、地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度Ｖmax 情報、地点Ｐ通過時刻 tp 、から交差点Ａ到着予定時刻 ta を算出し、前記地点Ｐ−交差点Ａ間車両走行距離Ｄ情報、地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度Ｖmax 情報、地点Ｐ通過時刻 tp 、および交差点Ａ到着予定時刻 ta 情報を車側に提供する。

車側において前記提供された情報から地点Ｐ通過時の推奨走行速度 vopt0 を算出するとともに車両内で検出される車両の地点Ｐ通過時の実走行速度 vs0 が前記算出された推奨走行速度vopt0より大きいか否かの判定（数５）を行う。

（数５）
vs0 ＞ vopt0
ここで、vopt0は、車両が地点Ｐを通過する際の推奨走行速度vopt （vopt ＝Ｄ／（ta ―tp ））である。

自車の地点Ｐ通過時の実走行速度vs0が（数５）を満足した場合は、その時点から自車両固有の減速度（−α）での惰性走行（走行速度は（数６）に示す）に移行するとともに、地点Ｐ通過時点からの経過時間Δt 、走行距離ΔＤを計測しつつ走行し、経過時間Δt が一定時間Ｔc ごとに推奨走行速度voptn、すなわち現状車両状態（地点Ｐ通過後の経過時間Δt 、車両走行距離ΔＤ）の車両が時刻ta に交差点Ａに到達するための現時点からの推奨走行速度voptnを（数７）より算出しつつ地点Ｐへ向けて走行する。
ここで、惰性走行とは、車両の駆動体動作を停止させる、あるいは駆動力の駆動輪への伝達を遮断する等によって、車両走行をその時点で車両の有している運動エネルギー主体で行う走行をいう。

（数６）
vsn＝vs0−α・（ｎ・Ｔc）

（数７）
voptn ＝｛Ｄ−ΔＤ(ｎ・Ｔc)｝／｛（ta − tp）−（ｎ・Ｔc）｝
但し、（数６）、（数７）において）
n ：０、１、２、３、・・・（Δt 計数のための一定時間Ｔc の係数）
である。

地点Ｐから交差点Ａへの走行中、時間経過Ｔcごとに前記（数７）による推奨走行速度
voptnの算出およびその時点の惰性走行による実走行速度vsnの比較を行い、（数８）を満足した時点で惰性走行から推奨走行速度voptnでの走行に移行する。

（数８）
vsn ≦voptn

但し、交差点Ａまでの残距離｛Ｄ−ΔＤ(ｎ・Ｔc)｝が（数９）を満足する時点でまだ惰
性走行による実走行速度vsnが（数８）を満足しない場合は、やむを得ずその時点から時刻ta に交差点Ａに到達するように実走行速度vsnをブレーキによってvoptnまで減速する。

（数９）
Ｄ0 ＞｛Ｄ−ΔＤ(ｎ・Ｔc)｝
但し
Ｄ0：推奨走行速度voptn走行をすべき交差点Ａまでの残距離、
である。

図３に地点Ｐからの惰性走行が時刻tc に推奨走行速度へ移行する場合の走行パターンを従来の推奨走行速度走行の場合と比較して示す。ただし図３において時刻tc は車両が地点Ｐ通過後初めて（数８）を満足する時刻、即ち惰性走行から推奨走行速度での走行への移行時刻である。

上記においては、交差点Ａ到着時刻ta は路側側から車側に提供されるとしているが、路側側から車側に交差点Ａ信号状態情報以下交差点Ａ到着時刻ta算出に必要な情報を得て、車側において算出することもできる。

上記のように、車両が地点Ｐ通過時、その時点での走行速度から減速度（−α）の惰性走行に移行することによって、従来のごとき地点Ｐでの推奨走行速度移行に際しての急激減速は解消される。またその後惰性走行による実走行速度が推奨走行速度に一致するまでは惰性走行を行い、惰性走行による実走行速度が推奨走行速度以下になった後初めて惰性走行からその時点で算出されている推奨走行速度voptnでの推奨走行速度走行に移行することによって、車両毎にばらつく、また単一車両においても車両負荷状況等によって変動する、惰性走行減速度（−α）に影響されない、かつ所定の交差点Ａ到着時刻での交差点通過が可能な交差点無停止走行が実現できる。

「交差点無停止走行制御システム」の基本的考え方（その１）説明図、 「交差点無停止走行制御システム」の基本的考え方（その２）説明図、 本願発明による交差点無停止走行説明図、 本願発明による「交差点無停止走行制御システム」の車側装置構成例、 図４に示す本願発明による車側装置構成例における演算・制御手順説明図、 である。

本願発明実施に際しての問題点の一つは、地点Ｐにおける各種情報の取得方法である。
一般的には地点Ｐにおいて、路車間通信路側装置を設け、そこからの露車間通信を路車間通信車側装置において受信して情報を取得する方法が一般的である。しかしこの方法では路側装置が各交差点４進入方向に対して各々設置しなければならないことになりその費用が多大となる。

この対策として複数の路側装置が車側装置に対して送信すべき各種情報を一括して有するにセンター装置を設け、前記センター装置と自車位置特定機能をもった車側装置の間で、例えば携帯電話のデータ通信機能によって、情報送受を行う方法がある。ただしこの場合地点Ｐの特定には特許文献５に示すごとくそれなりの工夫が必要になる。
以下の実施例は路側−車側の情報授受には路車間通信を用いる方法の実施例である。
携帯電話のデータ通信機能を用いる方法に関しても、上記工夫を行うことによって、同様に構成することができる。

図４に本願発明実施例１の車側装置構成を、図５に図４中の演算部４３を主体とした演算処理手順のフローチャートを、各々示す。
図４において、
４１は、自車両が地点Ｐ通過時に地点Ｐに設置された路車間通信路側装置（図示せず）から送信される、地点Ｐ−交差点Ａ間走行距離Ｄ、地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度Ｖmax、自車両の地点Ｐ通過時刻 tp 、および交差点到着時刻 ta 、の各情報を受信して、後述の演算部４３に対して出力する路車間通信車側装置、

４２は、自車両のプロペラシャフト回転速度から得られる走行速度
（vs／k） を入力し、それに走行速度較正計数 k を乗じて正しい実車両走行速度 vs を出力する速度較正部、

４３は、路車間通信車側装置４１が受信した、地点Ｐ−交差点Ａ間走行距離
Ｄ、地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度Ｖmax 、自車両の地点Ｐ通過時刻 tp 、交差点到着時刻 ta の各情報、速度較正部４２から供給される実車両走行速度 vs 情報、および後述のＡＣＣ装置からの前方車両情報を得て、後述の図５に示す各種演算・処理を行う演算部、
但し、本演算部４３中で計数される地点Ｐ通過後の走行距離ΔＤ は、速度較正部４２出力である較正された自車両走行速度 vs を時間積分して得るものとする。

４４は、車両前方に設置されたレーダによって前方車両情報、すなわち前方車両の存在、自車に対する相対速度、および自車−前方車両間距離、を計測して演算装置４３に出力するとともに、速度較正部４２出力である較正された実車両走行速度 vs と演算部４３出力である車両速度制御情報、すなわち惰性走行開始／終了指示情報、推奨走行速度走行指示情報、推奨走行速度情報、車両減速指示情報等、
を入力し、車両の惰性走行開始／終了制御、車両減速制御、あるいは推奨走行速度走行指示がなされている場合は較正された実車両走行速度が演算部４３出力である推奨走行速度に一致するように、車両走行を制御するＡＣＣ（Ａdaptive Ｃruise Ｃontrol）装置である。
但し、車両走行に際しては、本装置制御による自動走行よりも、車両ドライバーのブレーキ操作、アクセル操作等の運転操作の方が優先されるものとする。

次に図５を用いて図４中の演算部４３を主体とする演算処理手順を説明する。
図５において、
５０１は、演算部４３における交差点無停止走行制御に関する演算処理開始点、
５０２は、自車両の地点Ｐ通過の有無を確認する地点Ｐ通過確認処理であり、具体的に
は路車間通信車側装置４１での後述の処理５０３における各種情報受信終了をもって自車
両の地点Ｐ通過とする。

５０３は、地点Ｐに設置されている路車間通信路側装置からの、地点Ｐ−交差点Ａ間走
行距離 Ｄ、地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度Ｖmax 、自車両の地点Ｐ通過時刻 tp お
よび交差点到着時刻ta の各情報、を受信・記憶する走行条件算出情報入力処理である。
即ち、本実施例においては交差点到着時刻ta 情報の算出は路車間通信路側装置側で行い
その結果である交差点到着時刻 ta と合わせて、地点Ｐ通過後車両側で推奨走行速度の修正演算に必要な、自車両の地点Ｐ通過時刻 tp、地点Ｐ−交差点Ａ間距離情報、等を路車間通信で獲得する。

５０４は、地点Ｐ通過後の経過時間 Δt および走行距離ΔＤの計数を開始するΔt および
ΔＤ計数開始処理、
５０５は、自車両の特定地点Ｐ通過後の経過時間Δt が一定時間 Ｔc 経過毎にインクリメントすることによって経過時間Δtの計数を行うｎ値のイニシャライズ( n ＝ ０とする)処理、

５０６は、地点Ｐ通過時（n ＝０時）及びその後の時間Ｔc毎に自車両走行速度Ｖsn（n：０、１、２、３・・・）の取り込みを行う自車両速度取り込み処理、
５０７は、前記（数７）より推奨走行速度Ｖoptnの算出を行う推奨走行速度算出処理、
５０８は、ＡＣＣ装置４４レーダによって得られる前方車両情報から、自車前方に自車走行に影響を及ぼすような車両の有無を判定する前方車両有無判定処理、

５０９は、処理５０８で前方車両「有」の判定がなされた場合その車両の速度Ｖa が自車両走行速度Ｖsn 未満か否か、すなわち自車が前方車両に接近しつつあるか否か、を判定する、前ポ車両接近判定処理、
５１０は、処理５０９で自車両が前方車両に接近しつつあると判定した場合、追従走行への移行および移行後の追従走行処理を行う追従走行処理、但し本処理は、特許文献６に示すごとく、本願発明とは別のものであることから、その詳細な処理内容の説明は省略する。

５１１は、自車両走行速度Ｖsnが推奨走行速度Ｖoptn より大きいか否か、すなわち惰性走行開始あるいは継続すべきか、推奨走行速度走行を行うべきか、の判定を行う走行形態判定処理、
５１２は、地点Ｐからの車両走行距離ΔＤがΔＤ＞（Ｄ−Ｄ0）を満足したか否か、すなわち車両が交差点Ａまで残距離Ｄ0 の地点まで到達したか否かを判定する残距離判定処理、
５１３は、処理５１１および処理５１２で惰性走行の開始あるいは継続と判定した場合に、惰性走行を開始あるいは継続する、惰性走行処理、
５１４は、処理５１１あるいは処理５１２で推奨走行速度走行を行うと判定した場合に、速度Ｖoptnでの推奨走行速度走行（処理５１２の結果での推奨走行速度走行の場合、速度調整のための減速処理を含む）を行う推奨走行速度走行処理、

５１５は、地点Ｐからの経過時間を一定時間Ｔc の倍数として計数するための係数nのインクリメント処理、
５１６は、地点Ｐ通過後の経過時間 Δt が一定時間 Ｔc の ｎ（ｎ：０、１、２、・・・）倍の時間に達したか否かを判定するΔt c 経過判定処理、

５１７は、地点Ｐ通過後の自車両走行距離ΔＤが、地点Ｐ−交差点Ａ間距離Ｄにごく近い距離Ｄ’ に達したか否かを判定する自車両走行距離判定処理、
５１８は、地点Ｐ通過後の自車両走行時間Δt が、地点Ｐ−交差点Ａ間推奨走行時間（ta − tp ）にごく近い時間（ta’ − tp）に達したか否かを判定する自車両走行時間判定処理、
５１９は、処理５１６で自車両走行距離がＤ’ に達した、あるいは処理５１７で自車両走行時間が（ta’ − tp）に達したと判定した場合、地点Ｐ−交差点Ａ間の交差点無停止走行制御が終了したとする判定する、交差点無停止走行演算処理終了点、
である。
ここでＤ’ は、地点Ｐ−交差点Ａ間距離Ｄにごく近い距離であり、また時刻ta’ は時刻taにごく近い時刻である。車両が地点Ｐからの走行距離がＤ’ に達した時点、 あるいは時刻がta’ に達した時点（即ちΔt ＝ta’ − tp に達した時点）、で地点Ｐ−交差点Ａ間の交差点無停止走行制御は終了したとする。

上記の如く「交差点無停止走行制御システム」の車側装置を構成・動作させることによって、交差点Ａを青信号無停止で通過するに必要な地点Ｐから交差点Ａまでの間の推奨所要時間（ta − tp）での走行を確保しつつ、地点Ｐ通過前後における走行速度の急激な変化を防止し安全走行を可能にすることが可能となり、従来の交差点無停止走行制御システムと比してより一層の安全走行かつ省エネルギー・排出ガス量削減効果を得ることができる。

本願発明によって「交差点無停止走行制御システム」実用化上の一つの大きな問題であ
った地点Ｐ通過前後の走行速度変化による走行安全の問題が解決できるとともに、車両の
有している運動エネルギーを惰性走行という形で効率的に活用できることとなり、「交差点
無停止走行制御システム」実用化の可能性および省エネルー・排出ガス量削減効果の一段
の向上を図ることができる。
すなわち車両の安全運転支援、省エネルギー、排出ガス削減、に関する支援システムと
して、現在脚光を浴びているハイブリッド車に勝るとも劣らない効果をより少ない費用で実現することができる。

図１、図２、図３において、
t1a：交差点Ａ青信号滅灯時刻、
t2a：交差点Ａ青信号点灯時刻、
t3a：交差点Ａ青信号滅灯時刻、
t4a：交差点Ａ青信号点灯時刻、

t3a − t1a ＝t3p − t1p ＝Ｔp ：交差点Ａ信号周期、
t3a − t2a ＝t3p − t2p ＝Ｔg：交差点Ａ青信号期間、
t3ｐ ＝t3a − Ｄ／Ｖmax：地点Ｐを本時刻に通過した車両は走行速度Ｖmax で交差点Ａに向い交差点Ａを時刻 t3a の青信号滅灯時刻直前に通過する。
Ｄ：地点Ｐ−交差点Ａ間車両走行距離、
Ｖmax：地点Ｐ−交差点Ａ間許容最高走行速度、

Ｃ1、Ｃ2、・・・、Ｃn ：時刻 t1p 〜 t3p の間に地点Ｐを通過する車両群、
tp1、tp2、・・・、tpn ：車両Ｃ1、Ｃ2、・・・、Ｃn が各々地点Ｐを通過する時刻、
ta1、ta2、・・・、tan：車両Ｃ1、Ｃ2、・・・、Ｃn が各々交差点Ａに到着予定時刻、

vopt(tp) ＝Ｄ／（ta1 −tp1）、
：車両Ｃ1の地点Ｐ通過時（時刻tp ）に得られる推奨走行速度
vs（tp＋Δt）＝vs（tp）−α・Δt：時刻（tp＋Δt）における惰性走行速度
vopt（tp＋Δt ）：時刻tc 以降の推奨走行速度（但し、（tp＋Δt ）≧tc ）

Claims (1)

1. 交差点Ａの上流距離Ｄの地点Ｐを時刻 tp に通過して交差点Ａに向けて走行する車両を、交差点Ａ青信号期間中の特定時刻 ta に交差点Ａに到着させるべく、
   車両は地点Ｐ通過時（時刻tp ）に、地点Ｐより交差点Ａまでの走行距離Ｄ、地点Ｐ−交差点間許容最高速度Ｖmax 、および青信号・無停止で通過するための交差点Ａへの到達時刻ta 、を得るとともに地点Ｐ通過後の経過時間Δt 、走行距離ΔＤの計数を開始し、地点Ｐ通過後一定時間Ｔc経過毎に推奨走行速度Ｖoptn（但し、n：０、１、２、３、・・・、
   Ｖopt0：地点Ｐ通過時の推奨走行速度）を算出し、
   前記Ｖoptn がその時点の自車速Ｖsnに対して、Ｖsn ＞Ｖoptn であれば惰性走行、また
   Ｖsn ≦ Ｖoptn であればＶoptn による推奨走行速度走行、
   で交差点Ａに向けて走行することを特徴とする車両走行速度制御方法。
   但し
   Ｖoptn ＝｛Ｄ−ΔＤ(ｎ・Ｔc)｝／｛（ta − tp）−ｎ・Ｔc ｝
   ：地点Ｐ通過後時間（ｎ・Ｔc）経過時の推奨走行速度
   ここで、
   Ｖsn ：地点Ｐ通過後時間（ｎ・Ｔc）経過時の車両実走行速度、
   ｎ ：０、１、２、３・・・、
   Ｔc ：Ｖsn 取り込みおよびＶoptn更新周期、
   Ｄ：地点Ｐ−交差点Ａ間車両走行距離、
   Δt ：地点Ｐ通過後の経過時間、
   ΔＤ（ｎ・Ｔc）：地点Ｐ通過後時間（ｎ・Ｔc）経過の間の車両走行距離、
   ta ：車両の交差点Ａ到達予定時刻、
   tp ：車両の地点Ｐ通過時刻、
   である。