JP2017033480A

JP2017033480A - 自律移動車の運用システム及び自律移動車の運用方法

Info

Publication number: JP2017033480A
Application number: JP2015155621A
Authority: JP
Inventors: 岡田　祐子; Yuko Okada; 祐子岡田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】１台の自律移動車を狭い空間内で運用しつつ、地域全域でユーザに待ち時間の不快感を与えることなく呼び出しに応じることができる自律移動車の運用システムを提供する。【解決手段】自律移動車が所定の呼び出し時間内で呼び出された地点に到達できるテリトリを設定し、地域を複数のテリトリで網羅し、テリトリの大きさと、テリトリ内を走行する自律移動車の移動速度と、テリトリの最縁部からテリトリ中心まで自律移動車が移動する際に要する時間と、テリトリ内の任意地点において自律移動車を呼び出す際に自律移動車が呼出し地点に到着するまでの待ち時間によって、テリトリ内に配置する自律移動車の台数を定め、テリトリの大きさとテリトリ内に配置される自律移動車の台数から定まる配置密度を所定値とするように、複数のテリトリ間で自律移動車を移動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、自律移動車の運用システム及び自律移動車の運用方法に関し、特に、都市空間内を移動する生活支援搭乗型自律移動車の運行に好適な自律移動車の運用システム及び自律移動車の運用方法に関する。

近年、交通弱者の都市空間内の移動支援手段として、生活支援搭乗型自律移動車が注目されている。生活支援搭乗型自律移動車は、一般にバッテリで駆動する小型軽量の車両で、車道のほか歩道も通行可能である。生活支援搭乗型自律移動車は、都市空間内に複数散在し、ユーザの呼び出しに応じて呼び出された地点へ移動し、ユーザの利用後は自動的に待機場所に戻り充電する。

このような技術に類する技術で、ユーザの呼び出しに応じて車両を自律移動する技術としては、例えば、特開２００１−５５２４号公報に記載されているように、利用者が自律走行車を呼び出すと、走行経路を設定し、自律走行車が、地図情報に照らし合わせて自己位置検出手段で自身の位置を検出し、設定された走行経路に沿って、呼び出し地点まで自律走行するものが知られている。

特開２００１−５５２４号公報

一方、自律移動車、特に生活支援搭乗型自律移動車では、ユーザは都市空間等の空間内を自在に移動することを望むため、走行経路や乗車時間は利用毎に変わっていく。そのため、オンデマンドバスのような地域全体の運行計画を策定することが困難である。また、例えば歩道を通行可能とする等のため、一般の自動車に比較すると移動速度が非常に遅い。そのため、遠方から呼び出されると到着までに時間がかかり、ユーザが不快感を覚えるという問題がある。

また、バッテリ駆動の場合では、充電場所から離れた場所に移動すると、充電ができず走行不可状態に陥る危険がある。

本発明の目的は、自律移動車を狭い空間内で運用しつつ、地域全域でユーザに待ち時間の不快感を与えることなく呼び出しに応じるサービスが可能な自律移動車の運用システム及び自律移動車の運用方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、空間内を自動運転で移動可能な自律移動車を移動させるものにおいて、前記自律移動車は呼び出しに応じて自律的に所定位置に移動するものであり、前記空間内を区切る複数のテリトリが記憶されるテリトリ記憶部を有し、前記テリトリの少なくとも一は他のテリトリと一部が重複するものであり、前記テリトリの大きさと前記テリトリ内に配置される自律移動車の台数によって定まる配置密度が変動した場合に、変動前の配置密度に近づく方向に前記テリトリ間で自律移動車を移動させるよう指示する移動指示部を有するように構成した。

具体的には、空間内を自動運転で移動可能な自律移動車において、空間内を区切るテリトリを設定する手段と、前記テリトリは、自律移動車が、所定の呼び出し時間内で呼び出された地点に到達できる空間の範囲を規定するものであって、空間内の所定地域を複数の前記テリトリで網羅する手段と、前記テリトリの大きさと、当該テリトリ内を走行する自律移動車の移動速度と、当該テリトリの最縁部からテリトリ中心まで前記自律移動車が移動する際に要する時間と、当該テリトリ内の任意地点において自律移動車を呼び出す際に自律移動車が当該呼出し地点に到着するまでの待ち時間とによって、テリトリ内に配置する自律移動車の台数を定める手段と、前記テリトリの大きさとテリトリ内に配置される自律移動車の台数によって配置密度を定める手段を備え、前記配置密度を所定値とするように、複数のテリトリ間で自律移動車を移動させるようにしたものである。

本発明によれば、ユーザの利用状況の変化に応じて、サービス地域全域で自律移動車を適切に配置し、運用することができる。

本発明の第１の実施形態のシステム全体構成図サービス地域地図とテリトリの説明図走行仕様データベースを示す図テリトリ生成フロー図記号の説明テリトリデータベースを示す図待機車両の状態を示す図状態遷移図テリトリ変更１の説明図変更テータベース図テリトリ変更２の説明図

本発明を実施するための形態を以下に図面を用いて説明する。

以下、図１〜図１１を用いて、本発明の第１の実施形態である自律移動車の運用システムの構成及び動作を説明する。ここで、自律移動車は、例えば、生活支援搭乗型自律移動車である。

最初に、図１を用いて、自律移動車の運用システムの全体構成を説明する。図１は本発明の第１の実施形態である自律移動車の運用システムの構成図である。

自律移動車の運用システムは、テリトリ運用手段１、サービス地域地図２、テリトリデータベース３、自律移動車の走行仕様データベース４、環境情報取得手段５、通信手段６、自律移動車の車両制御手段７、自律移動車の車両８、自律移動車の乗車情報入力手段９、テリトリ仕様入力手段１０、および利用履歴データベース１１を備える。

サービス地域地図２とテリトリデータベース３と走行仕様設定手段４と環境情報取得手段５と通信手段６とテリトリ仕様入力手段１０と利用履歴データベース１１はテリトリ運用手段１に接続される。また、通信手段６と車両８と乗車情報入力手段９は車両制御手段７に接続される。

テリトリ運用手段１は、例えば計算機であり、サービス地域地図２とテリトリデータベース３と走行仕様データベース４と、環境情報取得手段５から取得したデータと、テリトリ仕様入力手段１０から取得したデータと、通信手段６を介して取得した車両制御手段７の制御データと、車両制御手段７と通信手段６を介して取得した乗車情報入力手段９のデータにより、テリトリの生成や自律移動車の運行を管理する。

サービス地域地図２は、例えばカーナビゲーション地図であり、地域内の建物や道路の位置情報を含む。

テリトリデータベース３は、例えば計算機の記憶装置であり、テリトリ仕様データを格納する。

走行仕様データベース４は、例えば計算機の記憶装置であり、車両８の仕様値を格納する。

環境情報取得手段５は、例えば無線機能を備えた計算機であり、カーナビゲーションシステムや高度道路交通システムITSからの交通情報や天気情報などを取得する手段である。

通信手段６は、例えば無線装置であり、テリトリ運用手段１と車両制御手段７の間でデータの授受を行う。

車両制御手段７は、例えば車両８に搭載された電子制御ユニットであり、車両８の走行と操舵などの制御機能を含み、車両８の運転を制御する。

車両８は、駆動用バッテリや自律移動用の自動操舵機構を含む移動体である。

乗車情報入力手段９は、例えば入力機能と表示機能とデータ送受信機能を備えたタブレット端末であり、行先や経路などを入力する。

テリトリ仕様入力手段１０は、テリトリを定める仕様データの入力および変更手段である。仕様データは、テリトリ運用手段１を介してテリトリデータベース３と双方向に伝達される。テリトリ仕様入力手段１０は、乗車情報入力手段９と同一装置を利用することでも構わない。

利用履歴データベース１１は、例えば計算機の記憶装置であり、サービス地域での自律移動車の過去の利用状況を格納する。

図１のシステムは、例えば、管制センターにテリトリ運用手段１を備えて、管制センターから通信手段６を介して自律移動車各車の運行管理する構成にしてもよい。また、自律移動車各車にテリトリ運用制御ユニットを設けて、自律移動車にテリトリ運用手段１を備えて、通信手段６を介して自律移動車間で車車通信して自律的に運行管理することでも構わない。

次に図２を用いて、サービス地域とテリトリを説明する。１００は、ひとつのサービス地域である。サービス地域１００の内部を通る二重線は電車の線路を示す。図示しないが、サービス地域１００の内部には車道、歩道、建物、公園などが存在している。図２中に描いてある円がテリトリの範囲を示す。１０１は駅周辺のテリトリID1の範囲である。１０２は市役所周辺のテリトリID2の範囲である。１０３は大学病院周辺のテリトリID3の範囲である。１０４はコンビニエンスストア周辺のテリトリID4の範囲である。１０５は公園周辺のテリトリID5の範囲である。各テリトリ円の内部に記した一点鎖線の交点がテリトリ中心であり、自律移動車の待機場所である。１０１から１０５までのテリトリは、図示したように、サービス地域１００の内部に空白域を作らないように、互いに重なり部分を持って分散配置される。なお、図示の都合上、サービス地域１００の右下部分にはテリトリ円を描いていないが、実際には、この部分もテリトリが配置されている。図２の例では、テリトリID1：駅とテリトリID2：市役所の円の中心、即ち自律移動車待機場所はサービス地域１００の内部に位置する。また、テリトリID4：コンビニエンスストアとテリトリID5：公園の待機場所は、サービス地域１００の境界線上に位置する。また、テリトリID3：大学病院の待機場所は、サービス地域１００の外部に位置する。図２に示すように、サービス地域全域は複数のテリトリによって網羅される。

また、図３に走行仕様データベース４の例を示す。走行仕様データベース４は、自律移動車の設計上の最高速度を、走行状況に応じて調整するものである。図３では、時間帯によって運用する最高速度を変えた例を示してある。

次に、テリトリ運用手段１の処理動作であるテリトリ生成フローを、具体的な例に言及しながら、図４と図５を用いて説明する。図４の２０１から２１３は生成フローの処理ブロックである。また図５は、図４の処理フロー中に記した記号の説明一覧である。

処理２０１で、待機地点を定めて（例えば、駅、市役所、大学病院、コンビニ、公園等が予め設定されている）サービス地域地図２上の位置データを取得する。

処理２０２で、処理２０１で定めた待機地点にID番号を設定する。

処理２０３で、乗車する時間帯を設定する。例えば、図６に示すテリトリデータベースは設定の時間毎に作成され記憶される。すなわち、設定の時間毎の複数のデータが記憶される。

処理２０４で、当該待機地点に対するテリトリ範囲を規定する円の半径ｒを設定する。このテリトリ範囲円の半径ｒは、自律移動車の仕様上の最高時速に基づき、例えば中心から20分の移動距離を標準範囲として一律に設定しても良い。また、サービス地域内における商業施設や病院などの立地、自律移動車が走行する道路の制限速度、人通りの多さなどの情報から、あらかじめ生活圏における人に移動に対して適切な範囲を想定して定めてもよい。また、一律に初期設定した標準範囲に対して、サービス地域内での運用実績から、適切な範囲となるように補正しても良い。

処理２０５で、ユーザの待ち許容時間Taを定める。許容時間Taは、当該待機地点に設定したテリトリ範囲において、ユーザが乗車するために自律移動車を呼び出す際に、呼び出してから自律移動車が到着するまでに不快感を持たずに待つことができる最大の時間である。例えば、駅から乗車するユーザは急ぐため４分以上待つと不快になる、公園から乗車するユーザは散歩しながら待つため１２、３分待っても構わない、などを反映させるためのパラメータである。例えば、ID1（駅を中心とするテリトリ）では図６のテリトリデータベース３に示すように4[分]に設定する。処理２０６で、処理２０３で設定した時間帯に基づいて、走行仕様データベース４から自律移動車の運用仕様上の最高走行速度V0を取得する。

処理２０７で、速度補正係数Gvを設定する。速度補正係数Gvは、道路事情や周囲状況に応じて当該テリトリ内での最高速度を調整するパラメータである。例えば、当該テリトリ内は歩行者や自転車などの通行が多いため最高速度を制限する、あるいは、主に整備された車道上を走行するため仕様上の最高速度で走行させる、などを反映させるための値である。

処理２０８で、処理２０６で取得した最高走行速度V0と処理２０７で定めた速度補正係数Gvから、計算式
V ＝ V0×Gv …式１
によって、当該テリトリ内での自律移動車の移動速度Vを求める。

処理２０９で、計算式
T0 ＝ｒ/V×60 …式2
によって、基準時間T0を求める。基準時間T0は、当該テリトリの最縁部から中心の待機地点へ帰還するまでの計算上の最大所要時間である。式２では、rをkm単位、Vを時速km/h単位とした場合に、T0を分の単位とするために60を掛けてある。

処理２１０で、帰還補正係数Gtを設定する。帰還補正係数Gtは、実際の道路配置などにより基準時間T0を調整するパラメータである。

処理２１１で、処理２０９で求めた基準時間T0と処理２１０で定めた帰還補正係数Gtから、計算式
T ＝ T0×Gt …式３
によって、帰還時間Tを求める。

処理２１２で、処理２１１で求めた帰還時間Tと処理２０５で設定した許容時間Taから、計算式
N ＝T/Ta …式４
によって、当該テリトリ内での自律移動車の運用必要台数を求める。なおNは台数であるから、計算結果は整数化する。例えば、例えばID1（駅を中心とするテリトリ）では、図６のテリトリデータベース３に示すように、帰還時間Tが16.1[分]であり、許容時間Taが4[分]であるので、整数化した所要台数は4[台]になる。

処理２１３で、処理２１２で求めた必要台数Nと処理２０４で設定したテリトリ半径ｒから、計算式
ρ ＝ 100×N/(πｒ×ｒ) …式４
によって、テリトリの大きさに対する供用可能な待機台数を示す配置密度を求める。なお式４では、計算結果を100倍してある。例えば、例えばID1（駅を中心とするテリトリ）では、図６のテリトリデータベース３に示すように、所要台数が4[台]であり、半径ｒが1.40[km]であるので、配置密度ρは65[台/km²]になる。

以上説明した処理フローに従って、テリトリ運用手段１はテリトリデータを作成し、テリトリデータベース３に格納する。

図６にテリトリデータベース３の例を示す。図６では昼間の時間帯に応じたデータ例を示した。

各テリトリIDは、図２の地図上に示したIDに対応している。テリトリID番号毎に「待機地点」「位置」「移動経路構成」「通行量」「半径ｒ」「最高速度V0」「速度補正Gv」「移動速度V」「基準時間T0」「帰還補正Gt」「許容時間Ta」「所要台数」「配置密度ρ」および「待機車両No」のデータが格納される。ここで「移動経路構成」は、当該テリトリの道路事情を示す項目であり、図６では車道と歩道の別を示してある。また「通行量」は車両や人の通行量を示す。また、欄外の「員数外」は、特定ユーザに長時間専有されており他ユーザの乗車へ回すことができないなどの状態にある自律移動車の有無を示す。

次に、テリトリ運用手段１の処理動作であるテリトリを用いた自律移動車の運用方法を具体的な例に言及しながら、図７と図８を用いて説明する。

図７は、車両状況データベースであり、テリトリ運用手段１の所定の記憶領域に記憶されている。具体的には、自律移動車毎の初期配置状態を一覧した表である。図７中、「車両Ｎｏ．」は自律移動車に付与された個別番号である。「テリトリＩＤ」は当該車両が所属するテリトリを示す識別番号である。「利用」は当該車両の乗車状態であり、空車であるか、乗車中であるか、または特定の乗客に専有されているか、を示す。「走行状態」は現在の当該車両の走行状態であり、待機中か、目的地へ向かって移動中か、またはテリトリの待機場所へ向かって帰還移動中かを示す。「行先／降車地点」は、当該車両の行先または現在いる地点が、当該車両の所属するテリトリ内であるか別テリトリであるかを示す。「ＩＤ変更」は、当該車両が所属するテリトリを変更する場合の変更先テリトリＩＤである。すなわち、テリトリ運用手段１は、各自律移動車に全て所属するテリトリ内で待機するよう指示する。

図７の初期状態（１）では、自律移動車は全て所属するテリトリ内で待機しており、乗車可能台数はテリトリID1：駅4台、テリトリID2：市役所2台、テリトリID3：大学病院3台、テリトリID4：コンビニ1台、テリトリID5：公園2台、員数外：なし、である。したがって、初期設定して、テリトリID1の配置密度は65[台/km²]、テリトリID2の配置密度は16[台/km²]、テリトリID3の配置密度は15[台/km²]、テリトリID4の配置密度は8[台/km²]、テリトリID5の配置密度は20[台/km²]と設定される。

ここで、
（１）駅から市役所方面に7分の所へ、R7号が乗客を乗せて出発。目的地はテリトリID2市役所にあるため、R7号は所属するテリトリID1を逸脱する。乗客は目的地で降車する。
（２）続いてR6号が乗客を乗せて駅から出発。この乗客は駅周辺の散歩が目的であり、約１時間R6号は専有される。
という事象が発生したとする。車両状況データベースは、各車両の情報に基づきR6号とR7号の状態は、図８の状態（２）表に示すようにR6号は「専有」と「移動中」に、R７号は「乗車」と「移動中」に変わる。これにより駅で待機中は2台に減り、１台が員数外となった。

テリトリ運用手段１は周期的に各テリトリの配置密度を演算しており、当初の配置密度と比較して、配置密度が変化したテリトリを特定する。具体的には、テリトリID1では、配置密度が65から49に変動した。そこで、テリトリID1の配置密度を65に近付けて戻すように、サービス地域内の車両配置を変更する。この変更は、全てのIDに対して、待機台数を変更する組み合わせを考えて再計算し、配置密度があらかじめ設定した誤差範囲内に収まるような配置を求めてもよい。但し、この方法では計算量が膨大になり、計算機の処理能力を超える可能性がある。また誤差最小の配置とするために、複数のテリトリ間で複数車両を同時に移動させる可能性がある。バッテリ駆動の場合、バッテリ容量の制約から、お客を乗せずに移動する空車走行はなるべく避けたい。そのため、２つのテリトリID間で車両を移動させることを順次繰り返して、当初の配置密度へ近づける方法を取ることもできる。出発元と行先のテリトリ間で車両を交換することを基本として、その交換により配置密度が誤差範囲を超えた場合、または、出発元と行先のテリトリの距離が遠く車両移動に時間がかかる場合は、隣接するテリトリID間で待機車両を移動させる。図８の例では、R7号がテリトリID1から近い距離にあるテリトリID2へ向かうので、現在テリトリID2で待機中の車両とR7号を交換する。すなわち、図８の状態（２）表のID変更欄に示すように、R1号の所属テリトリIDをID2からID1へ変更し、R7号の所属テリトリIDをID1からID2へ変更する。

これにより、テリトリ運用手段１は各車両に指示して、図８の状態（３）表のように、R1号は現在の地点が所属テリトリ外となったため、新しい所属テリトリID1：駅へ向かって帰還する。またR7号は、図８の状態（４）表のように、乗客の降車後にテリトリID2：市役所へ帰還する。

これらの状態遷移によって、市役所待機のR1号をR7号の代わりに駅へ向かわせ、R7号を乗客降車後に市役所待機に回す運用が実現できる。
この運用により、現在サービス地域内では、１台が員数外となり、テリトリID1：駅の待機台数が減り配置密度が下がった状態となっている。そこで、専有されているR6号が駅に戻ってくるまでの間、利用者の多いテリトリID1：駅の半径を一時的に1.4kmから1.21kmに縮小し、同一配置密度で運用することにする。

図９は、図２に示したテリトリID1：駅の範囲を一時的に変更した状態である。テリトリ円の半径を縮小したため、隣接する別テリトリとの重なりが小さくなり、図９上に点線で示したように、テリトリ境界に空白域が発生している。この空白域を解消するために、隣接するテリトリを一時的に変更する。利用履歴データベース11の格納情報から、現在の時間帯は、テリトリID5：公園の利用者は多くなく、また公園から自律移動車を呼出すユーザは待ち時間にあまり厳格でないことが推測されたものとする。この推測に基づき、テリトリデータベース３を変更する。図１０に、変更したデータベース３を示す。テリトリID5：公園のテリトリ半径を1.8kmから2.0kmに拡大し、待ち許容時間を12分から14分に延ばす。この変更により、テリトリID5：公園での配置密度は下がるが、所要台数は２台で変らない。

図１１に、一時的にテリトリID5：公園を変更した状態を示す。テリトリ半径が拡大されたことにより、図９で発生したテリトリ境界の空白域は解消されている。
以上のように、サービス地域をテリトリで網羅し、配置密度に基づいてテリトリ間で自律移動車を融通することにより、利用状況の変化に応じて、サービス地域全域で自律移動車を適切に配置し、運用することができる。

１…テリトリ運用手段
２…サービス地域地図
３…テリトリデータベース
４…走行仕様データベース
５…環境情報取得手段
６…通信手段
７…車両制御手段
８…車両
９…乗車情報入力手段
１０…テリトリ仕様入力手段
１１…利用履歴データベース
１００…サービス地域
１０１…テリトリID1：駅
１０２…テリトリID2：市役所
１０３…テリトリID3：大学病院
１０４…テリトリID4：コンビニエンスストア
１０５…テリトリID5：公園
２０１〜２１３…処理ブロック

Claims

空間内を自動運転で移動可能な自律移動車を移動させる自律移動車の運用システムにおいて、前記自律移動車は呼び出しに応じて自律的に所定位置に移動するものであり、前記空間内を区切る複数のテリトリが記憶されるテリトリ記憶部を有し、前記テリトリの少なくとも一は他のテリトリと一部が重複するものであり、前記テリトリの大きさと前記テリトリ内に配置される自律移動車の台数によって定まる配置密度が変動した場合に、変動前の配置密度に近づく方向に前記テリトリ間で自律移動車を移動させるよう指示する移動指示部を有することを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、前記自律移動車は走行条件に応じた速度で走行することを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項２において、前記自律移動車は目的地へ走行した後は各テリトリの待機場所に移動することを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、前記自律移動車が待機場所に帰還する帰還時間と、待ち許容時間から目標台数を求め、前記目標台数から前記配置密度を求めることを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、前記テリトリは、駅等の主要施設を中心に範囲が形成されることを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、テリトリ変更をデータベースに保存することを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、複数のテリトリはサービス地域を構成することを特徴とする自律移動車の運用システム。
請求項１において、前記テリトリの大きさと、当該テリトリ内を走行する自律移動車の移動速度と、当該テリトリの最縁部からテリトリ中心まで前記自律移動車が移動する際に要する時間と、当該テリトリ内の任意地点において自律移動車を呼び出す際に自律移動車が当該呼出し地点に到着するまでの待ち時間とによって、テリトリ内に配置する自律移動車の台数を定めることを特徴とする自律移動車の運用システム。
空間内を自動運転で移動可能な自律移動車を移動させる自律移動車の運用方法であって、少なくとも一のテリトリは他のテリトリと一部が重複するように前記空間内を区切って複数のテリトリが設定されており、前記自律移動車が呼び出しに応じて所定位置に移動するように指示し、前記テリトリの大きさと前記テリトリ内に配置される自律移動車の台数によって定まる配置密度が変動した場合に、変動前の配置密度に近づく方向に前記テリトリ間で自律移動車を移動させるよう指示する自律移動車の運用方法。