JP2021033582A - 交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の方法では、地上側の装置は交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している進路の情報などを高速かつ高頻度に取得し、交差点への適切な進入タイミングや、適切な進入速度を計算する必要があり、高性能な計算機を必要とした。【解決手段】交通流制御システムの一つは、交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。進入権管理部は、仮想的なエリアに区分された交通路においてエリアごとに進入権を管理し、エリアに応じた数のトークンを管理し、トークンに進入権を付随させて走行制御装置に与えることによって移動体のエリアへの進入を誘導する。通信部は、走行制御装置との間で、進入権およびトークンの通信を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置に関する。

交差点における車群の制御方法として、自律的交差点管理法（AIM; Autonomous Intersection management、非特許文献１参照）や、協調車両交差点制御法（CVIC; Cooperative Vehicle Intersection Control、非特許文献２参照）がある。

自律的交差点管理法は、交差点を細かいセルに分割し、そのセルの占有権を時間的に管理する方法で、車両からの通過許可要求に対して、当該車両が通過する進路を他の車両が占有するか否かに応じて通過可否を判断し、その結果を返すことによって車群を制御する方法である。

また、協調車両交差点制御法は、交差点に進入してくる全ての車両の走行軌跡を予測し、衝突の可能性を排除するように各車両の速度を制御する方法である。

K.Dresner and P.Stone、"A multiagent approach to autonomous intersection management"、Journal of Artificial Intelligent Research、vol.31、no.1、pp.591-656、2008 J.Lee and B.Park、"Development and evaluation of a cooperative vehicle intersection control algorithm under the connected vehicles environment"、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、vol.13、no.1、pp.81-90、2012

自律的交差点管理法と協調車両交差点制御法のどちらの方法とも、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得し、交差点への適切な進入タイミングや、適切な走行速度を計算する必要がある。

そのため、交通流を制御する地上側の装置には高性能な計算機性能が求められ、さらに地上側の装置と車両の搭載装置との間の通信システムには高速かつ大容量な通信性能が求められる。そのため、交通流を制御することは技術的に難度が高かった。

そこで、本発明は、交通流を制御する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の交通流制御システムの一つは、交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。

前記進入権管理部は、仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する。

前記通信部は、前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行う。

本発明により、交通流を制御する技術が提供される。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、実施例１の構成を説明する図である。 図２は、車両２ａがエリアａに進入する際の手順を説明する図である。 図３は、車両２ａがエリアａに進入した後の手順を説明する図である。 図４は、車両２ａから進入権管理端末１ｂにトークンαが返却された後の各トークンの挙動を説明する図である。 図５は、車両２ｂによるエリアｂの進入権の要求が保留されるケースを説明する図である。 図６は、車両２ａがエリアｂに進入した後の手順を説明する図である。 図７は、車両２ａから進入権管理端末１ｂにエリアｂの進入権が返却された後に車両２ｂへエリアｂの進入権が付加されたトークンδが送付されることを説明する図である。 図８は、実施例２における交通流制御システムのサーバ構成を示す図である。 図９は、交差点が三差路の場合の構成を説明する図である。 図１０は、実施例３の構成を説明する図である。 図１１は、車両２ｃが本線手前エリアｅに進入する際の手順を説明する図である。 図１２は、車両２ｃが本線手前エリアｅに進入した後の手順を説明する図である。 図１３は、車両２ｃから進入権管理端末１ｆにトークンεが返却された後の各トークンの挙動を説明する図である。 図１４は、車両２ｄからの合流エリアｆの進入権要求が保留されるケースを説明する図である。 図１５は、車両２ｃが合流エリアｆに進入した後の手順を説明する図である。 図１６は、車両２ｃから進入権管理端末１ｆに合流エリアｆの進入権が返却された後に車両２ｄへ合流エリアｆの進入権が付加されたトークンζが送付されることを説明する図である。 図１７は、本線が複数車線から構成される場合の交通流制御システムの構成を説明する図である。

実施形態の一つは、制御対象道路（交通路に相当）を通行する車両（移動体に相当）の走行制御装置と通信を行って、制御対象道路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。

制御対象道路は、交通流を制御するために複数のエリアに分割され、エリアごとの進入権を進入権管理部が管理する。また、トークンはエリア数に応じた数（好ましくはエリア数と同数）だけが用意され、各エリアへの進入権はトークンに付加する形で制御対象道路を走行する車両の走行制御装置に与えられる。つまり、エリアの進入権を用いて進路の競合する複数の車両が同じエリアに同時に進入する事象を防ぎつつ、トークンの数によって制御対象道路に進入可能な車両の総数を制限する仕組みを実現する。

車両の走行制御装置は、走行を企図するエリアの進入口で、当該エリアを担当する進入権管理部に当該エリアの進入権を要求する。車両の走行制御装置は、進入権が与えられた後は、当該エリアへ先行車両や障害物に注意して車両を進入させる。

なお、進入権ではなく、背景技術で説明した自律的交差点管理法で用いられている占有権の概念、言い換えると常にセルには１台以下の車両しか入らないという仕組みを使っても衝突を回避することにより交通流を管理することはできる。しかしながら、そのとき交差点を通過する車両と車両との間には衝突回避に必要な距離間隔（少なくともセル長と車両の制動距離とを足した距離間隔など）が開くことになり、単位時間当たりの交差点通過台数が低く制限される場合がある。

このため、ここでの実施形態では、既に多くの公知技術が存在する車両前方障害物検知技術、要するに先行車両を検知して衝突を回避する手段や運転手による衝突回避技術などを合わせて用いることを前提にして、占有権（他の移動体のエリアへの侵入を排除する独占的排他権）ではなく進入権（移動体はエリアに進入できるという資格権）の概念を用いて交通流を管理することとした。

以下、具体的な実施例について図面を参照して説明する。なお、後述する進入権管理端末１ａ〜１ｄのように同一種が複数存在する構成について、特定の符号に逐一限定する必要性がない場合は、説明を簡略化するために符号を省略して説明する場合がある。

実施例１には、本発明の交通流制御方法の実施形態の一つとして、左側通行四差路の交差点を制御対象とした場合の制御方法を説明する。車両は交差点内をラウンドアバウト式に右回り（俯瞰して時計回り）に走行することとし、交差点内は進入権を管理する単位で複数のエリアに分割する。

実施例１では、交差点を図１に示すように、接続する道路からの進入口から右回りで次の道路への進出口までを１つのエリアとして４つのエリアに分割し、それぞれエリアａ、エリアｂ、エリアｃ、エリアｄと呼ぶこととする。

このとき、各エリアへの車両進入経路は、手前のエリアからの経路と接続する道路からの経路の２つとなり、また、各エリアからの車両進出経路は、次のエリアへの経路と接続する道路への経路の２つとなる。例えば、エリアａへの車両進入経路は、エリアｄからの経路と道路Ａからの経路の２つ、エリアａからの車両進出経路は、エリアｂへの経路と道路Ｂへの経路の２つである。

各エリアの進入権は、そのエリアごとに配置される進入権管理端末１ａ〜１ｄがそれぞれ担当する。これら進入権管理端末１ａ〜１ｄは、前述の進入権管理部および通信部を、エリアを担当する端末装置（現実の装置、またはプログラム上の仮想的な装置オブジェクト）として分散構成したものである。

実施例１では、エリアａ〜ｄごとの進入権は、進入権管理端末１ａ〜１ｄがそれぞれ管理する。

また、これら４つの進入権管理端末１ａ〜１ｄが全体で４つのトークンα、β、γ、δを管理する。

交差点に車両が進入していない初期状態では、各進入権管理端末がそれぞれ１つのトークンを保有する。

エリアへの走行を企図する車両の走行制御装置から進入権の要求を受けた場合、当該エリアを担当する進入権管理端末は、当該エリアへの進入権を付加したトークンを走行制御装置へ送信する。

その後、この進入権管理端末は、進入権の返却を受けるまでは、他車両の走行制御装置から進入権の要求を受けても保留し、進入権を与えない。

また、この進入権管理端末は、進入権の返却を受けても、トークンがなければ、進入権を与えることはできない。

つまり、進入権管理端末１ａ〜１ｄは、その時点においてどの車両にも進入権を与えていない、かつトークンを保有している場合に限り、要求のあった車両の走行制御装置に進入権を与えることができる。

一方、車両の走行制御装置は、エリアへの進入を企図した際、当該エリアの進入口において、当該エリアを担当する進入権管理端末に進入権を要求する。その後、走行制御装置は、当該エリアの進入権が付加されたトークンを受信すると（つまり当該エリアへの進入権が与えられれば）、当該エリア内の先行車両や障害物に注意して車両を当該エリアへ進入させる。

走行制御装置は、エリアに進入した後に、当該エリアの進入権を当該エリアの担当である進入権管理端末に返却し、トークンは次のエリアを担当する進入権管理端末に返却する。

但し、このとき当該エリアに接続する道路へと交差点から進出するのではなく、さらに次のエリアへの進入を企図する場合には、走行制御装置は、返却するトークンに予約権を付加して予約権付きトークンとして送信し、同時に次のエリアへの進入権を要求する。

なお、トークンはその所在が偏らないよう、適時に進入権管理端末１ａ〜１ｄの相互間で調整を行う。つまり、進入権管理端末は、２つとも予約権付きのトークンである場合を除き、トークンを同時に２個以上保有しないように、必要に応じて予約権無しのトークンを他の進入権管理端末に受け渡す。

具体的に説明すると、進入権管理端末は、トークンを返却された時、既に別のトークンを保有していれば、これを次のエリアの進入権管理端末に受け渡す。そして、さらにそのトークンを受け渡された進入権管理端末も、そのときに別のトークンを保有していれば、これを次のエリアの進入権管理部に受け渡すようにする。これにより、トークンは常に偏りなく進入権管理端末の間を回ることになる。

また、予約権が付加されたトークンを返却された場合、進入権管理端末は、その時点において他車に進入権を与えていなければ、当該トークンにエリアへの進入権を付加して予約権を持つ車両の走行制御装置に送信する。

既に他車に進入権を与えており、まだ返却されていない場合には、進入権管理端末は進入権の要求を保留するが、他の進入口からの要求よりも優先する。そして、進入権が返却された時点で、進入権管理端末は、予約権付きトークンにエリアへの進入権を付加して予約権を持つ車両の走行制御装置に送信する。

このようにして、「エリアａ〜ｄのいずれかに一旦進入した車両には、隣接する他エリアの進入を企図する場合に、隣接する他エリアへの進入権が自動的に予約される」という機能が実現する。その結果、エリアａ〜ｄ内の車両には、エリアａ〜ｄ外の車両に比べて優先的に進入権が与えられる。そのため、エリアａ〜ｄ内の車両は遅滞なくラウンドアバウト式に進行し、エリアａ〜ｄ内の車両を域外へ迅速に進出させることが可能になる。

その結果、交通流の障壁（いわゆるネック）になりやすいエリアａ〜ｄ内において、車両の遅滞が少なくなるため、交差点に向かう車両の交通流も円滑に流れるようになる。したがって、交差点およびその周辺の交通流が全体として円滑に流れるようになる。

また、実施例１では、占有権（他の移動体のエリアへの侵入を排除する独占的排他権）による独占排他する管理ではなく、進入権（移動体はエリアに侵入できるという資格権）を与えると、その進入権が返却されるまでは他に与えないとする管理によって、交通流を制御する。この進入権を与えられた車両は、運転手や走行制御装置（運転アシスト機構や安全ブレーキ機構や自動運転機構など）が道路状況を自主的に判断する。そのため、車両に進入権を付与する前後の時点において、衝突回避に必要な通行速度および車間距離が車両側の責任で保証される。これを前提とする場合、交通流制御システム側は、交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得する必要が特になく、交差点における適切な車両間隔や、適切な走行速度を計算して車両ごとに指令を与える必要も特にない。さらには、従来そのために必要であった、装置側の高性能な計算機性能や、各車両に対する高速かつ大容量な通信性能が特に必要なくなる。そのため、交通流を制御することの技術的な難度が低くなる。
以上が、本実施例の機能の概要である。

次に、図１に示した交差点を車両２ａが道路Ａから進入し、道路Ｃへ進出するケースを例に挙げて、実施例１における進入権管理端末１ａ〜１ｄと車両の走行制御装置との動作、トークンの挙動についてさらに詳しく説明する。

車両２ａには走行制御装置３ａが設けられる。この走行制御装置３ａは、交通流制御システムとの間で通信を行うための移動体用通信部４と、エリアへ進入を企図する車両２ａに対して交通流制御システムから当該エリアの進入権が与えられるまでは当該エリアに進入しないための制御（例えば、自動停止制御、減速から一時停止までの走行アシスト、一時停止状態の自動保持、一時停止の経路案内、一時停止の警報指示など）を行う移動体用制御部５とを備える。

エリアａ、ｂ、ｃ、ｄの進入権はそれぞれ進入権管理端末１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄによって管理される。また、初期状態では、進入権管理端末１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄがそれぞれトークンα、β、γ、δを保有しているものとする。

まず、図２に示すように、交差点への進入を企図する車両２ａの走行制御装置３ａは、道路Ａからエリアａへの経路の始点Ｚにおいて、進入権管理端末１ａに対し、エリアａへの進入権を要求する。その後、走行制御装置３ａは、エリアａへの進入権を受領するまで車両２ａをエリアａに進入しないよう、例えば道路Ａとエリアａの境界を停止点として車両２ａを制御（車両の走行制御または運転手への指示制御などを含む、以下同じ）する。

このような停止点の制御において、車両の自己位置を推定する手段については、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの衛星からの電波を利用して求める方式やレーザレーダと環境地図を用いる方式など、多数開示されているが、本実施例ではその方式を問わない。また、経路の始点の検知や、エリアの繋がりや範囲の検知についても、予めそれらの位置情報を記憶しておいてもよいし、それらの情報を意味する標識を道路脇に立てる、または線、シンボル、文字、数字などを路面に書いておき、これらを外界センサで認識してもよく、本実施例ではその方式を問わない。

進入権管理端末１ａは、走行制御装置３ａからの進入権要求に対応し、エリアａへの進入権を付加したトークンαを走行制御装置３ａに送付する。

そして、走行制御装置３ａは、進入権管理端末１ａからエリアａへの進入権を付加したトークンαを受領した時点で道路Ａとエリアａの境界に設定した停止点を解除し、新たにエリアａとエリアｂの境界を停止点として車両２ａをエリアａ内に進入させる。なお、このとき、エリアａ内に先行車両や障害物がある場合にはこれらに衝突しないように、走行制御装置３ａは車両２ａを制御する。エリア内の先行車両や障害物を検知して衝突を回避する手段については、単眼カメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダなどの外界センサを用いた方式が多数開示されているが、本実施例ではその方式を問わない。

車両２ａがエリアａ内に進入した後は、図３に示すように、走行制御装置３ａは、エリアａの進入権を進入権管理端末１ａに返却し、トークンαに車両２ａへの予約権を付加して次のエリアの進入権管理端末１ｂに返却する。

さらに、進入権管理端末１ｂに対してエリアｂへの進入権を要求する。なお、車両に搭載される走行制御装置３ａと地上側に設置される進入権管理端末１ａ〜１ｄとの間の通信回数を減らすために、走行制御装置３ａが、エリアａの進入権も、車両２ａへの予約権を付加したトークンαや、エリアｂへの進入権の要求と合わせて、エリアｂの進入権管理端末１ｂに返却し、それを、進入権管理端末１ｂが進入権管理端末１ａに返却する形としてもよい。

進入権管理端末１ｂは、走行制御装置３ａから返却されたトークンαを受け取ると、図４に示すように、保持していたトークンβを次のエリアの進入権管理端末１ｃに受け渡す。トークンβを受け取った進入権管理端末１ｃはトークンγを進入権管理端末１ｄに受け渡し、トークンγを受け取った進入権管理端末１ｄはトークンδを進入権管理端末１ａに受け渡す。そして、進入権管理端末１ｂは、走行制御装置３ａからの進入権要求に対応し、エリアｂへの進入権を付加した予約権付きトークンαを走行制御装置３ａに送付する。走行制御装置３ａは、エリアｂへの進入権を付加したトークンαを受領した時点でエリアａとエリアｂの境界に設定した停止点を解除し、車両２ａをエリアｂ内に進入させる。

なお、このとき、図５に示すように、別の車両２ｂが道路Ｂから交差点への進入を企図したとする。しかし、車両２ｂの走行制御装置３ｂが、進入権管理端末１ｂに対してエリアｂへの進入権を要求しても、既に車両２ａへ与えた進入権がまだ返却されておらず、トークンも保有していないことから、その要求は保留されることとなる。

車両２ａがエリアｂ内に進入した後は、図６に示すように、走行制御装置３ａは、エリアｂの進入権を進入権管理端末１ｂに返却し、トークンαは次のエリアの進入権管理端末１ｃに返却する。そして、走行制御装置３ａは、エリアｂからは道路Ｃへ、道路Ｃ内の先行車両や障害物に注意して車両２ａを進出させる。なお、このとき、進入権管理端末１ｃは保持していたトークンβを進入権管理端末１ｄに、進入権管理端末１ｄは保持していたトークンγを進入権管理端末１ａに、進入権管理端末１ａは保持していたトークンδを進入権管理端末１ｂに受け渡す。

すると、先ほど、車両２ｂからのエリアｂへの進入権を要求され、これを保留していた進入権管理端末１ｂは、車両２ａから進入権を返却され、また進入権管理端末１ａからトークンδを受け渡されたことから、図７に示すように、エリアｂへの進入権を付加したトークンδを走行制御装置３ｂに送付することができる。

車両２ｂには、走行制御装置３ｂが搭載される。この走行制御装置３ｂは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する。

この移動体用通信部４がエリアｂへの進入権を付加したトークンδを受け取ると、移動体用制御部５は、道路Ｂとエリアｂとの境界に設定した停止点を解除するなどの制御を行う。その結果、車両２ｂはエリアｂ内に進入するように誘導される。なお、このとき、車両２ａなどエリアｂ内に先行車両や障害物がある場合には、走行制御装置３ｂは、これらに衝突しないように車両２ｂを制御する。

以上の動作を継続的に繰り返すことにより、交通流制御システムによる制御対象道路の交通流制御が行われる。

《実施例１の作用効果》
実施例１では、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する各車両の搭載装置との間で、トークンとエリアの進入権というわずかな情報量のデータを電子的にやりとりするだけで、交差点の交通流を円滑に制御することが可能になる。

特に、実施例１では、エリアに一旦進入した車両に対して、進行コースに従って他エリアの進入権を自動的に予約する。したがって、交通流の障壁（ネック）となるエリア相互間の交通流が円滑に流れ、エリアおよびその周辺の交通流を総体的に円滑に流すことが可能になる。

また、実施例１では、各車両についての交差点への実際の進入タイミングや進入速度などについては走行制御装置に任される。そのため、交通流制御システムとしては、各車両について交差点での車間距離や実際に進入するタイミングや進入速度などを計算して指示する必要がなく、高性能な計算機性能を必要としない。

なお、右側通行の交差点の場合には、エリアを左回りに設定し、同様の方法で制御する。また、制御対象の交差点はいくつのエリアに分割してもよいが、エリア数と同数のトークンが用意されるため、交差点には最大でエリア数と同数の車両が進入することになる。エリア数が多ければ単位時間当たりの車両通過数は増えるが、車両が動けなくなるデッドロックのリスクも増える。したがって、エリア数を同数の車両が交差点に進入する状況を踏まえて、そのよう場合でもデッドロックに陥らないような適切な数に分割することが望ましい。

例えば、図８に示すように、三叉路からなる交差路を交差中心に対して周方向に４つのエリアａ〜ｄに分割して制御してもよい。このとき、エリアｃからの車両進出経路はエリアｄへの経路の１つ、エリアｄのへの車両進入経路はエリアｃからの経路の１つのみとなるが、もちろん上述した仕組みを使って交通流を円滑に制御できる。なお、エリアの分割数は、デッドロックに陥る可能性が低く、車両間隔が必要以上に開きすぎなければ、５つ以上でも３つ以下でもよい。

続いて、交通流制御システムを、サーバ構成により実現するケースについて説明する。

図９に、実施例２における交通流制御システムの構成図を示す。本実施例の交通流制御システムは、道路管理センタなどのネットワーク上に設置された進入権管理サーバ１１と、車両２に搭載される走行制御装置１３との情報通信を可能とするネットワーク上の通信システム１４（無線通信ネットワークや近距離無線システムやそれらの組み合わせなど）とから構成される。
トークンは進入権管理サーバ１１と走行制御装置１３との間で電子的にやり取りされる。

走行制御装置１３は、実施例１の走行制御装置３ａと同様に移動体用通信部４および移動体用制御部５を備える。

これらの進入権管理サーバ１１と通信システム１４とは、必要であればネットワークを介することにより、距離を離して配置することが可能になる。そのため、進入権管理サーバ１１を、制御対象道路（交通路）の近くに配置する必要はなく、遠方に配置することもできる。

進入権管理サーバ１１は、例えばハードウェアとしてＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータシステムとして構成される。このハードウェアが交通流制御プログラムを実行することにより、進入権管理部および通信部（または進入権管理端末１ａ〜１ｄ）の機能が実現する。このハードウェアの一部または全部については、専用の装置、汎用の機械学習マシン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＰＬＤ（programmable logic device）などで代替してもよい。

また、ハードウェアの一部または全部をネットワーク上のサーバに集中または分散して配置してクラウド利用可能とすることにより、複数の交通路に対する交通流制御を一つの交通流制御システムで担ってもよい。その場合、複数の交通路を含む広域的な交通流制御も実現可能になる。例えば、要人警護のために、要人の乗車車両（群）を他の車両に比べて優先的に進入権を与えて出発点から目的点まで迅速に移動させつつ、それ以外の車両に対する進入権を地点別に迅速に回復させることにより、全体の交通流を円滑にするなどの総体的な交通流制御が可能になる。

また、車両２の走行制御装置１３も、ハードウェアとしてＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータシステムとして構成可能である。このハードウェアが走行制御プログラムを実行することにより、走行制御装置の機能が実現する。
なお、実施例２は、既に述べた実施例１と同じ作用効果も奏する。そのため、実施例１と重複する説明については省略する。

実施例３では、実施形態の一つとして、本線と側道の合流を制御対象とした交通流制御システムについて説明する。（なお、道路形状によらず、交通量の比較的多い方を本線とし、交通量の比較的少ない方を側道とするように、時間帯または交通量に応じて交通流制御システムが自動で切り替えてもよい。）

側道から本線に合流する区間と、その手前の本線区間の２つのエリアに進入権を設定して交通流を制御する。実施例３では、図１０に示すように、側道から本線に合流する区間を合流エリアｆ、その手前の本線区間を本線手前エリアｅと呼ぶこととする。

本線手前エリアｅへの車両進入経路は、本線手前からの経路の１つ、本線手前エリアｅからの車両進出経路は合流エリアｆへの経路の１つとなる。また、合流エリアｆへの車両進入経路は、本線手前エリアｅからの経路と側道からの経路の２つ、合流エリアｆからの車両進出経路は、本線前方への経路１つとなる。

本線手前エリアｅと合流エリアｆの進入権は、それぞれの進入権管理端末１ｅ、１ｆが管理する。また、これらの進入権管理端末が全体で２つのトークンを管理し、合流点に車両が進入していない初期状態では、図１０に示すように、各進入権管理端末がそれぞれ１つのトークンを保有する。なお、本実施例では、トークンε、ζと呼ぶこととする。

それぞれの進入権管理端末１ｅ、１ｆと、合流点を走行する車両の走行制御装置の機能、これらの手段間におけるトークンと進入権のやりとりの仕組みについては、実施例１と同様である。

以下に、図１０に示した合流点を車両２ｃが本線から進入し、本線手前エリアと合流エリアを通過するケースを例に挙げて説明する。なお、車両２ｃには走行制御装置３ｃが搭載されているものとする。この走行制御装置３ｃは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する走行制御装置である。

まず、図１１に示すように、合流点への進入を企図する車両２ｃの走行制御装置３ｃは、本線から本線手前エリアｅへの経路の始点Ｙにおいて、進入権管理端末１ｅに対し、本線手前エリアｅへの進入権を要求する。その後、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅへの進入権を受領するまで、車両２ｃを本線手前エリアｅに進入しないよう、例えば本線手前エリアｅの手前境界を停止点として車両２ｃを制御する。
進入権管理端末１ｅは、走行制御装置３ｃからの進入権要求に対応し、本線手前エリアｅへの進入権を付加したトークンεを走行制御装置３ｃに送付する。

走行制御装置３ｃは、進入権管理端末１ｅから本線手前エリアｅへの進入権を付加したトークンεを受領した時点で本線手前エリアｅの手前境界に設定した停止点を解除し、新たに本線手前エリアｅと合流エリアｆの境界を停止点として車両２ｃを本線手前エリアｅ内に進入させる。
このとき、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅ内に先行車両や障害物がある場合にはこれらに衝突しないように車両２ｃを制御する。

車両２ｃが本線手前エリアｅ内に進入した後は、図１２に示すように、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅの進入権を進入権管理端末１ｅに返却し、トークンεは車両２ｃへの予約権を付加して次のエリアの進入権管理端末１ｆに返却する。さらに、進入権管理端末１ｆに対して合流エリアｆへの進入権を要求する。

なお、車両に搭載される走行制御装置と地上側に設置される進入権管理部との間の通信回数を減らすために、走行制御装置３ｃが、本線手前エリアｅの進入権も、車両２ｃへの予約権を付加したトークンεや合流エリアｆへの進入権の要求と合わせて、エリアの進入権管理端末１ｆに返却し、それを、進入権管理端末１ｆが進入権管理端末１ｅに返却する形としてもよい。

進入権管理端末１ｆは、走行制御装置３ｃから返却されたトークンεを受け取ると、図１３に示すように、保持していたトークンζをもう一方の進入権管理端末１ｅに受け渡す。そして、進入権管理端末１ｆは、走行制御装置３ｃからの進入権要求に対応し、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンεを走行制御装置３ｃに送付する。走行制御装置３ｃは、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンεを受領した時点で本線手前エリアｅと合流エリアｆの境界に設定した停止点を解除し、車両２ｃを合流エリアｆ内に進入させる。

なお、このとき、図１４に示すように、別の車両２ｄが側道から合流点への進入を企図したとする。しかし、車両２ｄの走行制御装置３ｄが、進入権管理端末１ｆに対して合流エリアｆへの進入権を要求しても、既に車両２ｃへ与えた進入権がまだ返却されておらず、トークンも保有していないことから、その要求は保留されることとなる。

車両２ｃが合流エリアｆ内に進入した後は、図１５に示すように、走行制御装置３ｃは、合流エリアｆの進入権を進入権管理端末１ｆに返却し、トークンεはもう一方の進入権管理端末１ｅに返却する。そして、走行制御装置３ｃは、合流エリアｆからは本線前方へ、本線前方の先行車両や障害物に注意して車両２ｃを進出させる。なお、このとき、進入権管理端末１ｅは保持していたトークンζを進入権管理端末１ｆに受け渡す。

すると、先ほど、車両２ｄからの合流エリアｆへの進入権の要求を保留していた進入権管理端末１ｆは、車両２ｃから進入権を返却され、また進入権管理端末１ｅからトークンζを受け渡されたことから、図１６に示すように、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンζを走行制御装置３ｄに送付する。

車両２ｄには、走行制御装置３ｄが搭載される。この走行制御装置３ｄは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する。

この移動体用通信部４が合流エリアｆへの進入権を付加したトークンζを受け取ると、移動体用制御部５は、側道と合流エリアｆとの境界に設定した停止点などの制御を行う。その結果、車両２ｄは合流エリアｆ内に進入するように誘導される。なお、このとき、合流エリアｆ内に先行車両や障害物がある場合には、走行制御装置３ｄは、これらに衝突しないように車両２ｄを制御する。
なお、本実施例における交通流制御システムも、図９に示すサーバ構成と同様の構成により実現してもよい。

このように本実施例の交通流制御システム、交通流制御方法、および交通流制御プログラムによれば、交通流を制御する地上側の装置は、本線と側道の合流点を走行する各車両の搭載装置との間で、トークンと進入権というわずかな情報量のデータを電子的にやりとりするだけで、本線と側道の合流点の交通流を円滑に制御することができる。また、各車両について本線と側道の合流点への実際の進入タイミングや進入速度などを計算して指示する必要もないため、高性能なセンサ機能や計算機性能も必要としない。

また、本線手前エリアｅに進入した車両には、合流エリアｆの進入権に対する予約が自動的に与えられる。そのため、本線区間の交通流を、側道の交通流に優先して流すことが可能になる。したがって、本線側の交通流を円滑に流す交通流制御が実現する。

なお、上述の方法に基づけば、本線が複数の車線から構成される場合に、図１７のように各車線に左車線からの合流点を設けて制御することで、さらに円滑な交通流制御を行うことができる。

例えば、第２車線には、第１車線の本線手前エリアｅから合流する合流エリアｈとその手前にエリアｇを設け、第３車線には、第２車線のエリアｇから合流する合流エリアｊとその手前にエリアｉを設ける。それぞれのエリアの進入権はそれぞれの進入権管理部が管理し、それぞれの車線の進入権管理部が共同でエリア数と同数のトークンを管理する。つまり、第２車線では、進入権管理端末１ｇ、１ｈがそれぞれエリアｇ、ｈの進入権を管理し、共同でトークンη、θを管理する。第３車線では、進入権管理端末１ｉ、１ｊがそれぞれエリアｉ、ｊの進入権を管理し、共同でトークンι、κを管理する。

上記の方法により、合流エリアの進入権の要求を保留され、車両速度を落とさなければならない場合に、オプションとして右車線への車線変更を企図することが可能となる。例えば、側道からの車両２ｆの合流企図によって、車両２ｅの合流エリアｆへの進入権要求が保留された場合、本線手前エリアｅからの合流エリアｈへの車両進入経路に基づいて合流エリアｈの進入権を進入権管理端末１ｈに要求することができる。その際、進入権管理端末１ｈから合流エリアｈへの進入権が付加されたトークンηもしくはθを受け取ることができれば第２車線への進路変更が可能となる。

なお、実施例３は、既に述べた実施例１や実施例２と同じ作用効果も奏する。そのため、実施例１や実施例２と重複する説明については省略する。

また、本実施例の説明は左側通行を前提としたが、右側通行の場合も同様である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、このような交通流制御システム、交通流制御方法、および交通流制御プログラムは、道路交通のみならず、建設現場、工事現場、鉱山などを走行する建設機械や搬送車両、工場、倉庫、病院、駅、ビルなどの中を走行する搬送車両や荷役車両の交通流制御にも適用できる。

また、実施形態では、説明を分かりやすくするために、陸路に限定して説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明としては実施形態の述べた陸路に限らず、海路や河川路や水路や運河や地中路や水中路や鉄道線路や高架路や航空路や歩道や宇宙空間などの交通路にも適用可能である。その場合の移動体は、交通路を通行する移動体となるため、例えば自動車や鉄道車両や船舶や飛行機や飛行体やドローンや潜水艦やオートバイや自転車や自走体やロボットや歩行者や宇宙船やロケットなどの移動体の全般に相当する。また、走行制御装置は、移動体の自動運転装置や、自動ブレーキ機構や、走行アシスト装置や、経路案内のためのナビゲーション装置や、移動タイミングや移動コースに関する警報指示装置などのように、移動体の移動を直接または間接に制御可能な装置全般に相当する。

なお、走行制御装置については、移動体ごとに搭載される形態に限定されない。例えば、クラウド（ネットワークなど）上に走行制御装置を配置して、そこからネットワークや通信媒体などを介して移動体に対して制御（例えば、自動運転や自動ブレーキや走行アシストや経路案内や警報指示など）を行ってもよい。

さらに、実施形態では、予約権付きトークンを移動体の側で設定して送っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、エリアに進入した移動体において、進出経路が特定の次エリアに限定される場合は、進入権管理部は、エリアに進入した移動体から次エリアへ返却されるトークンを自動的に予約権付きトークンとして扱ってもよい。

また、実施形態では、トークンに進入権が付加された状態で移動体へ進入権を与えている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。トークンと進入権とが付随した状態で移動体へ進入権を与えてもよい。例えば、トークンと進入権とを対応付けた上で別々のパケットで伝送するなど適当なタイムラグを設けてもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ…進入権管理端末
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…車両
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、１３…走行制御装置
４…移動体用通信部
５…移動体用制御部
１１…進入権管理サーバ
１４…通信システム
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…道路
α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、ι、κ…トークン

Claims (10)

1. 交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、
   仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する進入権管理部と、
   前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行うための通信部と
   を備えたことを特徴とする交通流制御システム。
2. 請求項１に記載の交通流制御システムであって、
   前記進入権管理部は、前記進入権を行使して前記エリアに進入した前記移動体側から、前記エリアの前記進入権の返却を受け付け、前記移動体側が保有するトークンを、前記移動体が次に進入する前記エリア（以下「次エリア」という）の進入権を予約するトークン（以下「予約権付きトークン」という）として受け付ける
   ことを特徴とする交通流制御システム。
3. 請求項２に記載の交通流制御システムであって、
   前記進入権管理部は、前記予約権付きトークンにより予約された前記次エリアの前記進入権を、前記予約権付きトークンを送信した前記移動体側に与える
   ことを特徴とする交通流制御システム。
4. 請求項２〜３のいずれか一項に記載の交通流制御システムであって、
   前記進入権管理部および前記通信部は、前記エリアをそれぞれ担当する進入権管理端末の群に分散して構成され、
   一の前記進入権管理端末が前記トークンを保有している状況で、別の前記トークンが受け渡された場合、前記予約権付きトークン以外の前記トークンを他の前記進入権管理端末に受け渡す
   ことを特徴とする交通流制御システム。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記進入権管理部の機能を実装し、ネットワークに接続される進入権管理サーバと、
   前記ネットワークに接続され、前記通信部の機能を実装する通信システムと
   を備えたことを特徴とする交通流制御システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記交通路は、交差路であり、
   前記エリアは、前記交通路の交差中心の周方向に少なくとも区分される
   ことを特徴とする交通流制御システム。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記交通路は、側道から本線に合流する合流路であり、
   前記エリアは、前記側道および前記本線が合流する合流エリアと、前記本線から前記合流エリアに進入する本線手前エリアとに少なくとも区分される
   ことを特徴とする交通流制御システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の交通流制御システムとして、コンピュータシステムを機能させる
   ことを特徴とする交通流制御プログラム。
9. 交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御方法であって、
   仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する進入権管理部と、
   前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行うための通信部と
   を備えたことを特徴とする交通流制御方法。
10. 交通路の交通流を制御する交通流制御システムと通信を行って、前記交通路を通行する移動体の移動を制御する走行制御装置であって、
    前記交通流制御システムとの間で通信を行うための移動体用通信部と、
    前記交通路を区分したエリアへの進入を企図する前記移動体に対し、前記交通流制御システムから当該エリアの進入権が与えられるまでは当該エリアに進入しないための制御を行う移動体用制御部と
    を備えたことを特徴とする走行制御装置。

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