JP2969176B1

JP2969176B1 - 車の自動合流制御方法及び装置

Info

Publication number: JP2969176B1
Application number: JP10154317A
Authority: JP
Inventors: 久江連; 義朗関; 義和大場; 敏博小山
Original assignee: 建設省土木研究所長
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JPH11345393A

Abstract

【要約】【課題】自動運転が可能な車（ＡＨＳ車）と自動運転
が不可能な車（非ＡＨＳ車）が混在して走行する道路上
でのＡＨＳ車からなる合流車の合流を、自動で、かつ安
全に実現する車の自動合流制御方法及び装置を提供する
こと。【解決手段】車の車種、位置、速度などのデータを入
力し、それらを記憶し、また制御データを車へ出力する
制御手段Ａを具え、この制御手段は、合流車５が発生す
ると、合流車の速度パターンをもとに求めた合流車の走
行予測と、本線を走行する車の位置、速度等から求めた
本線走行車の走行予測と、から本線における合流後続車
となる被合流車を決定し、この被合流車がＡＨＳ車の場
合には、合流車と被合流車の速度を調整し、被合流車が
非ＡＨＳ車の場合には、合流車の速度を調整し、それぞ
れ合流部の車線変更区間６で合流可能最小距離のスペー
スを確保した後、合流車を合流させるように合流車を制
御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車の自動運転が
可能なインフラ設備を具備した道路上を自動運転が可能
な車（ＡＨＳ車）と自動運転が不可能な車（非ＡＨＳ
車）が同一走行レーンを混在して走行する車の自動運転
システムにおける前記道路の本線につながる合流部に自
動運転が可能な車である合流車が発生したとき、該合流
車の本線への合流を自動かつ安全に実現する車の自動合
流制御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＩＴＳ（高度道路交通システムIn
telligent Transport Systems）という名称で道路シス
テムの高度化が国内外で話題になっている。このＩＴＳ
の研究の１つに、車の自動運転技術がある。この車の自
動運転ではドライバーはハンドルを操作せずに、ＡＨＳ
車が決められたレーンを自動で走行する。この自動運転
を実現するため基本的実験が国内外で進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この実験に
おいて重要な技術的課題として挙げられているのが合流
技術である。しかしながら、従来、この合流に関して
は、合流部に発生したＡＨＳ車からなる合流車を本線上
にどのようにして自動で合流させるか、その技術が確立
していないのが実情である。しかも、本線上にはＡＨＳ
車だけでなく、非ＡＨＳ車も同一走行レーンを混在して
走行する。高速道路等には必ず合流があるため、このよ
うなＡＨＳ車と非ＡＨＳ車が混在する場合の合流をどう
するかの技術を確立しなければ、完全な自動運転へ結び
つかない。

【０００４】そこでこの発明は、前記に鑑み、ＡＨＳ車
と非ＡＨＳ車が混在して走行する道路上でのＡＨＳ車か
らなる合流車の合流を、自動で、かつ安全に実現する車
の自動合流制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明の車の自動合流制御方法は、車の車
種、位置、速度などのデータを入力し、それらを記憶
し、また制御データを車へ出力する制御手段を具え、こ
の制御手段は、合流車が発生すると、合流車の現速度に
基づく走行予測及び加速度を変化させた走行予測を合流
車についてそれぞれ行い、また本線を走行する車のう
ち、自動運転可能な車についてはその位置、速度等から
走行予測を行い、自動運転不可能な車については位置、
速度の他、予測される速度変動幅を含んだ走行予測を行
い、これら各走行予測により求まる合流車及び本線走行
車の車線変更区間開始地点への到達予測時間をそれぞれ
求め、前記合流車の到達予測時間が自動運転可能な車の
速度変動幅を含んだ到達予測時間幅から外れる走行予測
を特定し、この特定された走行予測による合流車に対す
る本線上の後続する車として自動運転可能な車があれば
この自動運転可能な車を被合流車と決定し、自動運転不
可能な車だけの場合のみ、自動運転不可能な車を被合流
車として決定し、この被合流車が自動運転が可能な車の
場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対位
置に応じて被合流車又は合流車のいずれかまたは両方の
速度を調整し、被合流車が自動運転が不可能な車の場合
には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対位置に
応じて合流車の速度を調整し、合流可能最小距離のスペ
ースを確保した後、合流車を合流させるように合流車を
制御することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明の車の自動合流制御装置
は、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また車へ制御データを出力するとともに、
天候条件、道路のデータ、路面の状況データなどのデー
タも管理する情報伝送・管理装置と、この情報伝送・管
理装置からデータを入力し、演算処理して得られる道路
上の車の速度、車間距離などの走行条件を情報伝送・管
理装置に出力する走行条件演算装置と、本線の被合流車
直前の先行車と合流車との距離および本線の被合流車と
合流車との距離が合流可能最小距離以上であれば合流可
能という合流可能最小距離を定め、その合流可能最小距
離をテーブル化しておくとともに、本線を走行する被合
流車と先行車の間に合流車を合流させる場合に、本線の
被合流車と先行車の間隔をより安全な距離にする値を安
全合流車間距離と定め、その安全合流車間距離を決定す
る合流条件決定手段と、合流車が発生すると、該合流車
の現在速度、インフラ設備で決定した定常走行速度、車
の加速率をもとに、該合流車の初期の速度パターンを決
定する初期速度パターン作成手段と、この初期速度パタ
ーン作成手段で決定された速度パターンに沿って合流部
上を走行している合流車が合流部上の決められた地点を
通過すると、合流車の複数の速度パターンを計算すると
ともに、それらの速度パターンをもとに該合流車の現速
度に基づく走行予測及び加速度を変化させた走行予測を
合流車についてそれぞれ行って、合流車の走行予測を計
算する合流車走行予測手段と、合流車走行予測手段の計
算が終了した段階で、本線を走行する車の現在位置と現
在速度と前記合流条件決定手段で決定されている合流可
能最小距離とを使って、本線車の走行予測を計算すると
ともに、自動運転可能な車についてはその位置、速度等
から走行予測を計算し、自動運転不可能な車については
位置、速度の他、予測される速度変動幅を含んだ走行予
測をも計算する本線車走行予測手段と、本線車走行予測
手段の計算が終了した段階で、前記合流車走行予測手段
で計算された合流車の走行予測と本線車走行予測手段で
計算された本線走行車の走行予測とから合流車及び本線
走行車の車線変更区間開始地点への到達予測時間をそれ
ぞれ求め、前記合流車の到達予測時間が自動運転可能な
車の速度変動幅を含んだ到達予測時間幅から外れる走行
予測を特定し、この特定された走行予測による合流車に
対する本線上の後続する車として自動運転可能な車があ
ればこの自動運転可能な車を被合流車と決定し、自動運
転不可能な車だけの場合のみ、自動運転不可能な車を被
合流車として決定する被合流車決定手段と、この被合流
車決定手段で決定された被合流車が自動運転が可能な車
の場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対
位置に応じて被合流車又は合流車のいずれかまたは両方
の速度を調整し、被合流車が自動運転が不可能な車の場
合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対位置
に応じて合流車の速度を調整し、合流可能最小距離のス
ペースを確保する合流スペース確保手段と、を有するこ
とを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は全体の制御系等の構成を示す
ブロック図、図２はさらに自動運転システムのインフラ
等を説明する図１の要部の拡大図である。まず、図２に
より前提条件を説明するための道路の一例を説明する。
１は本線の自動運転が可能なインフラを装備した走行レ
ーン、２は走行レーン１の中央に設置されているガイド
ライン、３は本線を走行する車で、ＡＨＳ車の場合もあ
れば非ＡＨＳ車の場合もある。４は自動運転が可能なイ
ンフラを装備した合流路、５は合流車、６は車線変更区
間である。地点Ｐ₀は合流する車を検知し、合流車５の
必要情報が把握できる地点である。インターチェンジの
場合、料金所でも良いし、料金所から少し進んだ地点で
も良い。この実施の形態では特に場所を限定せず、合流
車５の車種、速度などが把握できる地点である。地点Ｐ
₁は合流路４で曲線が厳しく速度を上げられない区間の
終わりの地点である。特に制限がない場合は省略でき
る。地点Ｐ₂は合流路４のある決められた地点で、任意
に設けた地点である。合流車５が地点Ｐ₂を通過したタ
イミングで、合流車５、本線車３の走行予測及び被合流
車の決定を行う地点である。地点Ｐ₃は車線変更区間６
の始まりの地点である。地点Ｐ₄は車線変更区間６の終
わりの地点である。地点Ｐ₅は合流側の車線変更車区間
６の途中に任意に設けた地点である。この地点を通過す
ると、合流車５が地点Ｐ₄で停止出来ない地点である。
従って、合流車５の速度によっても異なる地点である。
合流部とは、地点Ｐ₀から地点Ｐ₄までのおおよそのエリ
アを呼ぶことにする。

【０００８】７は情報伝送・管理装置で、自動運転を実
現するための道路側のインフラ設備である自動運転シス
テム設備の１つである。この情報伝送・管理装置７は道
路を走行するすべての個々の車の車種、位置、速度など
自動運転及び自動合流するために必要な情報を道路側の
インフラ設備或いは車から受け取り、それらを記憶し、
また、各車への速度指令などを伝送する機能を有する。
実際には、ＡＨＳ車からの情報はＡＨＳ車と道路間の通
信装置を介しデータが入力され、ＡＨＳ車へデータを送
る場合も通信装置を介して送られる。情報伝送・管理装
置７は天候条件、道路のデータ、路面の状況データ、な
どの情報も管理している。天候条件は現在の道路におい
ても各種の標識に表示されているように既存の技術で入
手できるもので、道路の管理者が入力しても良い。路面
条件は、最近、道路が凍結しているかなど路面の状態を
計測する技術が進んでおり、この計測値を入力すれば良
い。道路の線形条件は、カーブの激しいところ、など設
備データとして、当然把握している値である。車種、車
の行き先なども車がインターチェンジなどで自動運転の
サービスを受ける時に別のインフラ設備で登録され、情
報伝送・管理装置７に入力されている。情報伝送・管理
装置７はさらに時々刻々のすべての車の位置情報から、
ある時刻でのすべての車の車間距離も計算している。

【０００９】８は走行条件演算装置で、これも自動運転
システム設備に１つで、道路上の車の速度、車間距離な
どの走行条件を決定する機能を有する。現在、高速道路
では、通常100Km/hr前後で車は走行している。この速度
は霧、雨、などの天候条件、路面凍結などの路面条件、
道路の線形条件、車種などで変わることは言うまでもな
い。車の自動運転を実現するには走行速度を自動的に天
候や道路条件に相応し決める必要がある。また、必要車
間距離も天候条件、路面条件、線形条件のほかに、車
種、走行速度によって、車が衝突しないように適正な車
間距離を決める必要がある。これら天候条件、路面条件
などの入力データをもとに、走行条件演算装置８は道路
上の車の定常速度（Ｖ_ss）、最小車間距離Ｄ_min（ここ
では車間距離とは車の前方車との距離とする。最小車間
距離とは通常走行で、この距離以下に車間距離では走行
させないという値である。もし、この車間距離以下にな
るとＡＨＳ車は自動的に減速し、最小車間距離を保つと
する）と加速率、減速率などの基本的な走行条件を決定
する。これらの決定された値は情報伝送・管理装置７に
送られ、ＡＨＳ車に伝送される。非ＡＨＳ車は道路標識
などで伝えられる。ＡＨＳ車は情報伝送・管理装置７か
ら送られた速度基準、車間距離基準などの指示に従っ
て、ＡＨＳ車に搭載された制御装置でそれらの基準値に
あうよう自動制御される。さらに、ＡＨＳ車は走行レー
ンのガイドラインに沿って自動的に逸脱することなく走
行し、またＡＨＳ車の車線変更も情報伝送・管理装置７
から車線変更の指令が車に出れば、ＡＨＳ車は自動的に
車線変更する。以上は、合流に関係なく車の自動運転を
実現する基本的なインフラ設備である。

【００１０】次に、情報伝送・管理装置７及び走行条件
演算装置８を含む制御手段Ａの内容を図１において説明
する。制御手段Ａは情報伝送・管理装置７及び走行条件
演算装置８以外に合流条件決定手段９、初期速度パター
ン作成手段10、合流車走行予測手段11、本線車走行予測
手段12、被合流車決定手段13、合流スペース確保手段14
を有している。合流条件決定手段９は合流に関係する走
行条件を決定する機能を有する。通常の車の走行条件は
先に前提条件で述べたように走行条件演算装置８で決定
されるので、本合流条件決定手段９では合流に関係する
合流可能最小距離Ｌ_minと合流安全車間距離Ｄ_IN.minを
決定する。合流可能最小距離Ｌ_minを図３(Ａ)で説明す
る。図３(Ａ)で、合流可能最小距離Ｌ_minとは、合流す
る場合、合流車と本線先行車との距離Ｌ_a、及び合流車
と後続車との距離Ｌ_bの両方の値がこの合流可能最小距
離Ｌ_min以上にならないと合流車を車種変更して合流さ
せないという値である。合流の衝突をさけるために設け
る。この値は予め実験等で決めておけば良い。これらの
値も天候、路面状態などでテーブル化しておけば良い。
合流安全車間距離Ｄ_IN.minとは本線の２つの車の間に合
流させる場合に、２つの車の車間距離を合流安全車間距
離Ｄ_IN.min以上にあけておけばより安全であり、合流後
の関係する車の速度変動が少なくなるという距離と定義
する。走行条件演算装置８で決定する最小車間距離Ｄ
_minは、安全な車間距離を確保し、かつ輸送効率の良い
車間距離が決定される。輸送効率を高めるには、極力、
車の間隔をつめた方が良い。一方、合流の安全性でみる
と、車線変更区間で合流する時に車間距離は、通常走行
の最小車間距離より大きい方が安全であることは言うま
でもない。そこで、いくらの値にするかを定め、その値
を本合流条件手段９できめる。

【００１１】数１はその決め方の式である。

【数１】合流安全車間距離Ｄ_IN.min＝２・Ｄ_min＋Ｌｃここで、Ｄ_minは走行条件演算装置８で決定されている
最小車間距離Ｄ_minで、天候などの条件で決められてい
るので上式は自動的に天候などの条件が入った式とな
る。Ｌｃは合流車の車長であり、車種毎にテーブルで持
っておけば良い。図３(Ｂ)は数１を説明するための図
で、図３(Ｂ)に示すように合流車が２台の車のほぼ中央
に位置して合流すれば、合流後、わずかの速度調整で、
車間距離が最小車間距離Ｄ_minになるので、車の速度変
動が少なくてすむのは明らかである。

【００１２】以上のように、合流決定条件決定手段９
は、走行条件演算装置８が天候などの条件の変化で最小
車間距離を変更した毎に、その最小車間距離を入力し、
数１の演算を実行させれば、合流安全車間距離も天候な
どの条件が反映されることになる。この合流可能最小距
離及び合流安全車間距離は、合流スペース確保手段13で
使用される。

【００１３】以下、合流車の発生から合流まで、時間の
進み及び車の動きとともに順に各手段を説明する。ま
ず、合流車が地点Ｐ₀に発生すると、初期速度パターン
作成手段10が起動される。初期速度パターン作成手段10
は、地点Ｐ₀に合流車が発生した時点で、その合流車の
速度パターンを、合流車の車種、合流車の現在速度、本
線の定常走行速度、加速率を入力し決定する。いずれも
情報伝送・管理装置７で把握されているものである。速
度パターンは、予め準備された速度パターンテーブルを
準備しこれから索引しても良く、計算で求めても良い。
テーブルの場合、合流路は、インターチェンジにより、
合流路の曲率、距離が異なるので、その場所場所に応じ
たテーブルを予め準備しておけば良い。また、天候等に
より速度パターンがかかわるようにしておけば良い。テ
ーブルで索引する場合は、定常走行速度、加速率、車種
を基に該当する速度パターンを選択すれば良い。

【００１４】速度パターンを計算で求める方法を図４で
説明する。図４で、合流車の現在速度Ｖ_sがわかってお
り、合流車は、合流するために走行条件演算装置８で決
定された本線車の定常速度（Ｖ_ss）まで加速すれば良
い。加速率も走行条件演算装置８により予め決定されて
いる。地点Ｐ₁は、合流路のカーブが厳しく、速度を上
げられない区間の終点を示す。すなわち、図４に示すよ
うに、地点Ｐ₁までは、比較的、低速度の現在速度で走
行し、以後決められた加速率で本線車の定常速度
（Ｖ_ss）まで加速する速度パターンを容易に作成でき
る。計算で求めた速度パターンあるいはテーブルで索引
した速度パターンは情報伝送・管理装置７に送られ、そ
のパターンは直ちに合流車に送られる。合流車はその指
示された速度で走行する。なお、図１の点線で囲った各
手段の出力17は、情報伝送・管理装置７に送られる。

【００１５】次に、合流車が進み、合流車が地点Ｐ₂を
通過したタイミングで、合流車走行予測手段11、本線車
走行予測手段12、被合流車決定手段13の順に起動され
る。地点Ｐ₂は、合流路の地点Ｐ₀から車種変更区間の開
始位置である地点Ｐ₃までの途中に決めた地点である。
基本的に車の走行予測を行う地点である。走行予測を、
地点Ｐ₀で実施しても良いが、本線を走行する非ＡＨＳ
車はどのような運転をするかわからないため、あまり先
の時間の走行予測をすると誤差を伴うので、成るべく誤
差が少なくするため、合流路の途中とした。まず、合流
車走行予測手段11は、合流車の現在速度、合流車の加速
率、本線の定常走行速度を入力し、合流路を走行中の今
後の走行予測を計算して求める。

【００１６】図５は合流車走行予測手段11の処理を説明
する図である。図５(Ａ)は速度パターンを、図５(Ｂ)は
走行予測を示す。図５(Ａ)のの速度パターンは、図４
で示した初期速度パターン作成手段10で作成した速度パ
ターンと同じものである。合流車はこのパターンに沿っ
て走行し地点Ｐ₂を通過した。合流車走行予測手段11で
は、まず、今後もこのパターンで走行するとして、そ
のパターンの速度をもとに走行予測を計算する。その
結果が、図５(Ｂ)のの走行予測曲線（時間−距離曲
線）である。速度を積分すれば距離であるので、この走
行予測は容易に計算できる。図５(Ａ)の速度パターン
とは合流車の加速率を低下させた場合の速度パターン
で、このようなパターンをいくつか準備しておき、合流
可能最小距離で説明する被合流車決定手段13で使用す
る。パターンを細かくしても良いが、ここでは３つのパ
ターンとする。速度パターンとの作成方法は、例え
ば、速度パターンは速度パターンに対して加速率α
を0.9倍にして、速度パターンは加速率αを0.8倍にし
て計算すれば良い。なお、合流車が地点Ｐ₂を通過をし
た時の速度が、初期の速度パターンとずれていても特に
問題がなく、その現在速度を基に速度パターン，，
を加速率αを使って計算すれば良い。図５(Ｂ)の速度
パターンとの走行予測曲線は、図５(Ａ)の速度パタ
ーンとに対応したもので、これも後で説明する被合
流車決定手段13で使用するため準備しておく。これらの
速度パターンは、合流車が車種変更区間の地点Ｐ₃に到
達する時には、本線車と同じ走行速度になっているパタ
ーンである。以上の合流車の走行予測が終了した段階
で、本線車走行予測手段12が起動される。

【００１７】本線車走行予測手段12は、本線を走行する
各車の現在位置、現在速度、最小車間距離を入力し、本
線を走行する車の走行予測を計算して求める。図６(Ａ)
を使って本手段を説明する。今、合流車が地点Ｐ₂を通
過したタイミングで本線を走行している車を、地点Ｐ₄
から上流方向に対して、車Ｃ₁、車Ｃ₂、車Ｃ₃、……と
する。そして、この図で、車Ｃ₁はＡＨＳ車、車Ｃ₂は非
ＡＨＳ車と交互にＡＨＳ車と非ＡＨＳ車が混在して走行
していると仮定する。ＡＨＳ車は自動運転システムで決
まった速度で走行するが、非ＡＨＳ車は、一般ドライバ
ーが車を操作して自由に走行するため、本線車走行予測
手段12の走行予測においては、非ＡＨＳ車の走行予測を
どうするかがポイントとなる。そこで、本線車走行予測
手段12では、各車が現在速度がそのまま続行すると仮定
する。この仮定で、先行する車から順次、各車の現在速
度を積分して各車の距離を計算し、走行予測をする。そ
の結果の走行予測曲線（時間−距離曲線）をＣ₁，Ｃ₂，
Ｃ₃，……として示している。なお、ここで、車の長さ
は省略してある。

【００１８】さらに、非ＡＨＳ車に対しては、変動範囲
を推定する。その推定は、非ＡＨＳ車の現在速度より±
γの値だけ走行予測を作成する。車Ｃ₂の例で説明する
と、車Ｃ₂の現在速度Ｖ₂＋γの速度のおける走行予測曲
線をＣ_2,max、車Ｃ₂の現在速度Ｖ₂−γの速度のおける
走行予測曲線をＣ_2,minで示している。現在、一般の高
速道路での１つの走行レーンでの通常走行は、追い抜き
操作などを除けば、それほど大きな速度変化をさせてい
ない。そこで、前記のγの値は、速度変動が10％前後に
対応する値とすれば良い。この２つの曲線Ｃ_2,maxとＣ
_2,minとで囲まれた範囲で非ＡＨＳ車は変動すると仮定
する。非ＡＨＳ車である車Ｃ₄も、同様に２つの曲線Ｃ
_4,maxとＣ_4,minを作成する。走行予測計算を、先行する
車から順次計算している過程で、前の車との車間距離が
最小車間距離以下になる場合は、この最小車間距離以下
には縮まらないとして走行曲線を計算する。この例を図
６(Ｂ)で説明する。

【００１９】図６(Ｂ)で、今、車Ｃ₁、車Ｃ₂、車Ｃ
₃と、それらの車の走行曲線を順次、計算作成し、次の
車Ｃ₄の走行曲線を計算し、かつ、先行車との車間距離
をチェックしている過程で、時刻Ｔａで、その車間距離
が最小車間距離以下になった例である。この場合、車Ｃ
₄の現状速度が先行車より高い場合に生じるのは明らか
である。そこで、時刻Ｔａ以降は、その車間距離は最小
車間距離以下にならないとして車Ｃ₄の走行曲線を計算
する。車は最小車間距離以下では走行しないという仮定
を設けているためである。以上により、合流車の走行予
測と本線車の走行予測がなされ、これらの走行予測は次
の被合流車の決定で使用される。

【００２０】本線車の走行予測が完了すると、被合流車
決定手段13が起動される。この被合流車決定手段13は、
図１に示すように合流車走行予測手段11で計算して求め
た合流車の走行予測15と本線車走行予測手段12で計算し
て求めた本線車の走行予測16とを入力し、被合流車を決
定するとともに、合流車の今後（地点Ｐ₂以降）の速度
パターンを決定する。被合流車決定手段13を説明する前
に、ここで、ＡＨＳ車と非ＡＨＳ車が混在する場合、合
流するときの前後の車がＡＨＳ車か、非ＡＨＳ車かのケ
ースについて述べておく。図７はこのケースの説明で、
図７(Ａ)から(Ｄ)の４つにわかれるのは、明らかであ
る。図７の(Ａ)，(Ｂ)に示す合流後続車（被合流車）が
ＡＨＳ車の場合、ＡＨＳ車をコントロールできるため、
自動で合流させる場合、安全性を少しでも高めるため
に、被合流車がＡＨＳ車であるほうが好ましいと考えら
れる。そこで、本手段では、被合流車がＡＨＳ車にでき
る条件の場合は、被合流車のＡＨＳ車とするように被合
流車を決定する。

【００２１】図８，９を使って被合流車決定手段13にお
ける被合流車の決定方法を説明する。図８，９は、図６
(Ａ)で示した本線車の走行予測と図５(Ｂ)に示した合流
車の走行予測を１つにまとめて描いた図で、この図を使
って、以下のステップで被合流車を決定する。ステップ（１）図８(Ａ)を使って説明する。まず、合流車が地点Ｐ₂を
通過する時の被合流車と本線車の相対位置を見て、被合
流車を決定する。この時、合流車の走行予測曲線は、初
期の速度パターンで計算した図５(Ｂ)のの走行曲線を
使う。図８(Ａ)の場合、車Ｃ₄と車Ｃ₅との間にあり、被
合流車を車Ｃ₅と仮に決定する。そして、合流車の速度
パターンは図５(Ａ)の速度パターンと仮に決定する。ステップ（２）前記ステップ（１）で被合流車を決めた後、合流車が先
行車とあまりに接近していると予測された場合、合流車
の速度パターンを変更する。図８(Ｂ)はこの例である。
この場合、初期の速度パターンの場合、合流車は先行
車Ｃ₄に接近しているので（具体的には、合流条件決定
手段９で決定したＬａ以下に接近している場合、また非
ＡＨＳ車の変動範囲に入る場合）、合流車走行予測手段
11で計算しておいた走行予測パターン，をあては
め、そのあてはめたパターンで、合流前後の車の中間に
近いパターンを被合流車の今後の速度パターンと決定す
る。この例では、合流車の走行予測パターンを採用
し、従って、合流車の速度パターンを図５(Ａ)のに変
更する。従って、ステップ（２）の場合は、ステップ
（１）で決めた合流車の速度パターンを変更し、被合流
車は同じ車Ｃ₅である。

【００２２】ステップ（３）図９(Ａ)で説明する。（イ）前記ステップ（１）で決めた被合流車が図９(Ａ)
で示すように非ＡＨＳ車Ｃ₄の場合で、（ロ）しかも、
その被合流車の後の車がＡＨＳ車の場合で、（ハ）図９
(Ａ)に示すように、合流車が地点Ｐ₂を通過する時の合
流車の位置が、非ＡＨＳ車の現状速度で予測した走行曲
線Ｃ₄と現状速度よりγ％だけ高い速度で予測した走行
曲線Ｃ_4,maxとの間である場合で、（ニ）合流車の走行
予測手段11で準備しておいた走行予測曲線，をあて
はめ、そのあてはめた走行予測曲線，の中で、合流
車を被合流車Ｃ₄の後にできる場合のみ、被合流車をＡ
ＨＳ車である車Ｃ₅に変更する。これは、図７で説明し
たように、極力、被合流車はＡＨＳ車の方が安全という
考えである。この場合、合流車の走行予測曲線を採用
し、従って、合流車の速度パターンも図５(Ａ)のに変
更する。このように、合流車の走行予測手段11で準備し
て走行予測曲線，は、走行予測曲線に対して、車
の長さ以上、差がつく走行予測曲線でなければ意味がな
いことになる。このことは、地点Ｐ₂の位置は、地点Ｐ₂
から地点Ｐ₃までに、車の長さ以上、差がつく走行予測
曲線が作成できる地点に決めれば良いことになる。

【００２３】ステップ（４）図９(Ｂ)で説明する。（イ）前記ステップ（１）で決めた被合流車が非ＡＨＳ
車の場合で、（ロ）しかも、その被合流車の後の車との
距離が非常にあいている場合で、（ハ）図９(Ｂ)に示す
ように、合流車の走行予測手段で準備しておいた走行予
測パターン，をあてはめ、そのあてはめた走行予測
パターン，の中で、合流車を被合流車Ｃ₄の後にで
きる場合、被合流車を後の車Ｃ₅に変更すると同時に速
度パターンを変更する。この場合、ステップ（１）で被
合流車を車Ｃ₄と決めたが、その後が十分あいているの
で、その後にした方がより安全であることは言うまでも
ない。被合流車決定手段13は以上のステップを経て、極
力、被合流車はＡＨＳ車にするように、また、車間距離
が非常に長いところに合流するように、また車線変更区
間に合流車が到達したとき、極端に本線の先行車に接近
させないように、被合流車の決定と合流車の速度パター
ンを決定する。ステップ（２）〜（４）が当てはまらな
い条件の時は、ステップ（１）で決まった被合流車がそ
のままで、合流車の速度パターンも最初のパターンが
採用される。被合流車決定手段13で決定された合流車の
速度パターンは情報伝送・管理装置７に送られ、直ちに
合流車に送られ、合流車はこの指示に基づき地点Ｐ₂以
降を走行する。そして、合流車が本線の定常走行速度に
到達したタイミングあるいは合流車が地点Ｐ₃に到達し
たタイミングで合流スペース確保手段14が起動される。

【００２４】合流スペース確保手段14は、車線変更区間
で安全に合流ができるように合流車と本線車とのスペー
スを確保して合流させる手段である。すなわち、合流ス
ペース確保手段14は、合流車が地点Ｐ₃近傍に近づき、
合流車の速度が本線車の定常走行速度に達した時点で、
あるいは、定常走行速度に完全に達していない場合でも
地点Ｐ₃に到達したタイミングで、情報伝送・管理装置
７から各車の位置情報と合流条件決定手段９で決定され
た合流可能最小距離と合流安全車間距離とを入力し、車
の相対位置関係をもとに安全なスペースを確保する処理
を行い、安全なスペースが確保された段階（合流可能最
小距離以上）で合流をさせる。ここで、被合流車がＡＨ
Ｓ車の場合と非ＡＨＳ車の場合にわけてその処理を説明
する。まず、被合流車がＡＨＳ車の場合を図10に示す処
理フローで説明する。図11(Ａ)〜(Ｃ)は図７(Ａ)のフロ
ーの説明をわかりやすくするための車の相対位置関係を
示したものである。図10のフローで、まず、合流車が目
標の定常速度に到達した時点あるいは、地点Ｐ₃に到達
したときの合流車と本線車との位置関係をブロック100
で把握する。次に、合流スペースＯＫか？のブロック10
1で、合流車と本線車との位置関係をチェックする。こ
の位置関係で合流スペースが十分であれば合流可能であ
る。すなわち、図11(Ａ)に示すように、合流車と合流先
行車との距離（Ｌ_a）及び合流車と合流後続車との距離
（Ｌ_b）が十分である場合には合流できることは明らか
である。具体的には、ブロック101では、以下のチェッ
クを行い、両方を満足すれば合流可能である。

【数２】Ｌ_a≧合流可能最小距離Ｌ_min 及び

【数３】Ｌ_b≧合流可能最小距離Ｌ_min ここで、合流可能最小距離Ｌ_minは合流条件決定手段９
で決定されている値である。合流可能である場合でも、
ブロック102でさらにチェックを行う。

【００２５】ブロック102は、被合流車の車間距離が十
分かをチェックする。図11(Ａ)のＤ₃をチェックする。
被合流車の車間距離Ｄ₃が合流条件決定手段９で決定さ
れている合流安全車間距離以上の場合（Ｙの場合）、問
題なく、合流車は合流でき、合流車が地点Ｐ₃通過を確
認した後、ブロック111で合流車の車線変更実施の指示
を出す。合流車はこの指示の基づき車線変更し合流がな
される。ブロック102で被合流車の車間距離Ｄ₃が合流安
全車間距離以下の場合（Ｎの場合）、ブロック103に示
すように被合流車を減速させる。これは、被合流車の車
間距離Ｄ₃が合流安全車間距離以下の場合で合流する
と、被合流車であるＡＨＳ車は、いずれ減速するのは明
らかであるので、合流前から徐々に減速しておくためで
ある。そして、ブロック111に進み、合流車に車線変更
実施の指示を出し、合流がなされる。実際の指示は情報
伝送・管理装置７が実施する。ここでは処理フローが分
かりやすいように記述してある。ブロック104も、本手
段とは関係ないが、処理フローを理解しやすいように、
被合流車の動作をフローの中にいれたものである。

【００２６】ブロック101で上の数２と数３が満足され
ない場合は、ブロック105で合流スペースを確保するた
めの各車への速度指示値を演算し、車へ伝送する。図11
(Ｂ)と(Ｃ)は数２と数３が満足されないケースで、(Ｂ)
は合流車と合流先行車が接近しすぎている場合、(Ｃ)は
合流車と合流後続車が接近しすぎている場合である。被
合流車決定手段13で合流車は極力、本線車に接近しない
計画をたてるが、実際には、非ＡＨＳ車が走行している
ので予測誤差が発生する。図11(Ｂ)の場合、合流車と先
行車との距離を広げれば良いのは明らかである。距離を
広げるには、被合流車近傍の交通状況を判断し、以下の
方法、すなわち「合流車を減速させると同時に、もし、
被合流車の車間距離Ｄ₃が合流安全車間距離以下の場
合、被合流車も減速させる方法」をとる。この操作をす
れば、合流車と先行車との距離がひらくのは言うまでも
ない。本線の交通状況（交通密度）をみて、先行車がＡ
ＨＳ車で、その前方が非常にあいている場合、先行車を
加速させる方法も加えても良い。図11(Ｃ)の場合、合流
車と後続車との距離を広げれば良いのは明らかである。
距離を広げるには、同様に、被合流車近傍の交通状況を
判断し、以下の方法、すなわち（１）後続車（被合流車）を減速させ、合流車の速度は
現状維持の方法（２）後続車（被合流車）を減速させ、合流車の速度を
加速させる方法をとる。（２）の方法は、合流車と先行車との距離が十
分の場合のみ実施する。

【００２７】以上のように、ブロック105で合流車と本
線車との相対位置の基づき、合流スペースを確保するよ
うに車の加減速を決定する。各車へ送るのは車の速度基
準、車への加減速指令、車間距離基準等の方法が考えら
れる。ここでは、車の速度基準を修正して車の加減速を
させ合流スペースを確保するとする。車の速度基準の修
正量ΔＶは以下の数４の式の基づき計算する。

【００２８】

【数４】

【００２９】上の数４は、図12に示すように、２台の車
Ｃ₁、車Ｃ₂が、ある車間距離Ｄで定常走行速度で走行し
ている場合に、車間距離をΔＬだけ広げて、また、もと
の定常走行速度に復帰し、広げた車間距離を保持するた
めの速度修正量ΔＶを示す式である。車の加速率α、減
速率βを使い、車間距離変更量ΔＬと車の速度修正量Δ
Ｖとの関係を理論的に解いた式であり、容易に導き出せ
る式である。ブロック105では数４の式を基本とし、車
の速度指示値を計算し、計算された車の速度指示値は、
情報伝送・管理装置７に送られ、車へ伝送され、車の速
度が変化する。点線で囲んだブロック106はフローの流
れがわかりやすいように車の動作をフロー上に記入した
もので、ブロック105で決められた指示値の基づき車は
加減速を実施する。

【００３０】ブロック107は車の加減速が実施開始され
た後、時々刻々の各車の相対位置を把握し、ブロック10
8ではブロック101と同様に合流スペースをチェックす
る。そして、数２，３の式が満足すれば、すなわち、合
流スペースが確保された時に、合流可能となり、ブロッ
ク111に進み、合流車へ車線変更の指示を出す（実際に
は、情報伝送・管理装置７に送られ、車へ伝送され
る）。合流車は車線変更の指示に基づき車線変更を実施
し合流がなされる。ブロック108で合流スペースが確保
されていない場合、ブロック109を経由してまたブロッ
ク107に戻る。ブロック109は、合流車が車線変更区間の
途中の地点Ｐ₅を通過したかチェックする。地点Ｐ₅はこ
の地点を合流車を通過すると、合流車が地点Ｐ₄で停止
できない位置である。従って、地点Ｐ₅を通過しても合
流スペースが確保できない場合は、合流をさせず、ブロ
ック110の合流車の特殊処理を行う。具体的には、Ｐ₄で
合流車を停止させる処理を行う。図11(Ａ)で示すよう
に、地点Ｐ₄の先に避難路を新たに設置すれば、避難路
に誘導する。以上のように、ブロック107，108，109の
ループは、早い周期（例えば0.1秒程度以下）でループ
させておく必要がある。なお、合流車が車線変更する前
には合流車は車線変更するウインカを点灯することはい
うまでもない。

【００３１】次に、被合流車が非ＡＨＳ車の場合の合流
スペース確保手段の処理を説明する。被合流車が非ＡＨ
Ｓ車であるから、被合流車を制御できない。従って、基
本的に合流車のみで、数２，３の式を満足する合流スペ
ースを確保し、合流させる。図13のフローにより、被合
流車が非ＡＨＳ車の場合の処理を説明する。図13で図10
と同じ番号のブロックは同じ内容である。図13では、図
10のブロック102〜104がない。これは、被合流車が非Ａ
ＨＳ車の場合、被合流車を制御できないからである。ま
ず、ブロック100で車の相対位置関係を把握し、ブロッ
ク101で合流スペースＯＫかのチェックを行う。すなわ
ち数２，３の式のチェックを行う。もし、ＯＫならば、
合流車が合流可能なので合流させるブロック111に進
む。

【００３２】合流スペースが確保されていない場合は、
ブロック113に進み、合流車の速度を決定する。図13と
図10の差は、図10のブロック102〜104がないことと、ブ
ロック113の内容である。ブロック113で、合流車が先行
車に接近している場合（図14(Ｂ)の場合）、以下の方
法、すなわち「合流車を減速させる方法」をとる。非Ａ
ＨＳ車である被合流車は、合流車をみて、当然、注意を
払うであろう。この場合、「先行車Ｃ₂がＡＨＳ車の場
合で、その車間距離Ｄ₂が十分長い場合、先行車のＡＨ
Ｓ車を加速する方法」を加えても良い。合流車が被合流
車に接近している図14(Ｃ)の場合、以下の方法、すなわ
ち「合流車を加速させる方法」をとる。非ＡＨＳ車であ
る被合流車は、合流車をみて、当然、、注意を払うであ
ろう。以上の操作を行い、ブロック107，108，109のル
ープで、合流スペースが確保されたかどうかチェックを
行い、合流スペースが確保された段階で合流させる。以
上の説明のように、合流スペース確保手段14で合流スペ
ースを確保する操作を行い、合流スペースが確保された
段階で、合流車の合流がなされる。

【００３３】前記の実施の形態はあくまでも好ましい一
例を示したにすぎず、制御手段Ａの具体的な構成を別の
手段で構成したりしてもよく、この発明は、実施に際し
ては請求項に記載した範囲でその設計を任意に変更した
り修正したりすることができることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明は、前記のようであっ
て、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また制御データを車へ出力する制御手段を
具え、この制御手段は、合流車が発生すると、合流車の
現速度に基づく走行予測及び加速度を変化させた走行予
測を合流車についてそれぞれ行い、また本線を走行する
車のうち、自動運転可能な車についてはその位置、速度
等から走行予測を行い、自動運転不可能な車については
位置、速度の他、予測される速度変動幅を含んだ走行予
測を行い、これら各走行予測により求まる合流車及び本
線走行車の車線変更区間開始地点への到達予測時間をそ
れぞれ求め、前記合流車の到達予測時間が自動運転可能
な車の速度変動幅を含んだ到達予測時間幅から外れる走
行予測を特定し、この特定された走行予測による合流車
に対する本線上の後続する車として自動運転可能な車が
あればこの自動運転可能な車を被合流車と決定し、自動
運転不可能な車だけの場合のみ、自動運転不可能な車を
被合流車として決定し、この被合流車が自動運転が可能
な車の場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の
相対位置に応じて被合流車又は合流車のいずれかまたは
両方の速度を調整し、被合流車が自動運転が不可能な車
の場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対
位置に応じて合流車の速度を調整し、合流可能最小距離
のスペースを確保した後、合流車を合流させるように合
流車を制御するので、自動運転が可能な車と自動運転が
不可能な車が混在して走行する道路上での自動運転が可
能な車からなる合流車の合流を、自動で、かつ安全に実
現することができる効果がある。請求項２の発明は、こ
のような効果をきわめて具体的な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態の全体の制御系等の構
成を示すブロック図である。

【図２】さらに自動運転システムのインフラ等を説明す
る図１の要部の拡大図である。

【図３】(Ａ)は合流可能最小距離を説明する図であり、
(Ｂ)は合流安全車間距離を説明する図である。

【図４】合流車の速度パターンを説明する図である。

【図５】(Ａ)は合流車の速度パターンを説明する図であ
り、(Ｂ)は合流車の走行予測を説明する図である。

【図６】(Ａ)，(Ｂ)は本線車の走行予測を説明する図で
ある。

【図７】(Ａ)ないし(Ｄ)は合流前後車のＡＨＳ車と非Ａ
ＨＳ車との組み合わせを示す図である。

【図８】(Ａ)，(Ｂ)は合流車の走行予測と本線車の走行
予測とから被合流車の決定を説明する図である。

【図９】(Ａ)，(Ｂ)は合流車の走行予測と本線車の走行
予測とから被合流車の決定を説明する図である。

【図１０】合流スペース確保手段の処理を説明するフロ
ーチャートで、被合流車がＡＨＳ車の場合である。

【図１１】(Ａ)ないし(Ｃ)は図10における車の相対位置
関係を説明する図面である。

【図１２】車間距離を変更する場合の車の速度修正量を
説明する図である。

【図１３】合流スペース確保手段の処理を説明するフロ
ーチャートで、被合流車が非ＡＨＳ車の場合である。

【図１４】(Ａ)ないし(Ｃ)は図13における車の相対位置
関係を説明する図面である。

【符号の説明】

１走行レーン２ガイドライン３本線走行車４合流路５合流車６車線変更区間７情報伝送・管理装置８走行条件演算装置９合流条件決定手段 10 初期速度パターン作成手段 11 合流車走行予測手段 12 本線車走行予測手段 13 被合流車決定手段 14 合流スペース確保手段Ａ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山敏博東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (56)参考文献特開平10−105239（ＪＰ，Ａ) 特開平10−105880（ＪＰ，Ａ) 特開平７−334790（ＪＰ，Ａ) 特開平８−314541（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08G 1/00 - 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車の自動運転が可能なインフラ設備を具
備した道路上を自動運転が可能な車と自動運転が不可能
な車が同一走行レーンを混在して走行する車の自動運転
システムにおける前記道路の本線につながる合流部に自
動運転が可能な車である合流車が発生したとき、該合流
車の本線への合流を自動かつ安全に実現するための制御
方法であって、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それらを
記憶し、また制御データを車へ出力する制御手段を具
え、この制御手段は、合流車が発生すると、合流車の現
速度に基づく走行予測及び加速度を変化させた走行予測
を合流車についてそれぞれ行い、また本線を走行する車
のうち、自動運転可能な車についてはその位置、速度等
から走行予測を行い、自動運転不可能な車については位
置、速度の他、予測される速度変動幅を含んだ走行予測
を行い、これら各走行予測により求まる合流車及び本線
走行車の車線変更区間開始地点への到達予測時間をそれ
ぞれ求め、前記合流車の到達予測時間が自動運転可能な
車の速度変動幅を含んだ到達予測時間幅から外れる走行
予測を特定し、この特定された走行予測による合流車に
対する本線上の後続する車として自動運転可能な車があ
ればこの自動運転可能な車を被合流車と決定し、自動運
転不可能な車だけの場合のみ、自動運転不可能な車を被
合流車として決定し、この被合流車が自動運転が可能な
車の場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相
対位置に応じて被合流車又は合流車のいずれかまたは両
方の速度を調整し、被合流車が自動運転が不可能な車の
場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車の相対位
置に応じて合流車の速度を調整し、合流可能最小距離の
スペースを確保した後、合流車を合流させるように合流
車を制御することを特徴とする車の自動合流制御方法。
【請求項２】車の自動運転が可能なインフラ設備を具
備した道路上を自動運転が可能な車と自動運転が不可能
な車が同一走行レーンを混在して走行する車の自動運転
システムにおける前記道路の本線につながる合流部に自
動運転が可能な車である合流車が発生したとき、該合流
車の本線への合流を自動かつ安全に実現するための制御
装置であって、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それらを
記憶し、また車へ制御データを出力するとともに、天候
条件、道路のデータ、路面の状況データなどのデータも
管理する情報伝送・管理装置と、この情報伝送・管理装置からデータを入力し、演算処理
して得られる道路上の車の速度、車間距離などの走行条
件を前記情報伝送・管理装置に出力する走行条件演算装
置と、本線の被合流車直前の先行車と合流車との距離および本
線の被合流車と合流車との距離が合流可能最小距離以上
であれば合流可能という合流可能最小距離を定め、その
合流可能最小距離をテーブル化しておくとともに、本線
を走行する被合流車と先行車の間に合流車を合流させる
場合に、本線の被合流車と先行車の間隔をより安全な距
離にする値を安全合流車間距離と定め、その安全合流車
間距離を決定する合流条件決定手段と、合流車が発生すると、該合流車の現在速度、インフラ設
備で決定した定常走行速度、車の加速率をもとに、該合
流車の初期の速度パターンを決定する初期速度パターン
作成手段と、この初期速度パターン作成手段で決定された速度パター
ンに沿って合流部上を走行している合流車が合流部上の
決められた地点を通過すると、合流車の複数の速度パタ
ーンを計算するとともに、それらの速度パターンをもと
に該合流車の現速度に基づく走行予測及び加速度を変化
させた走行予測を合流車についてそれぞれ行って、合流
車の走行予測を計算する合流車走行予測手段と、合流車走行予測手段の計算が終了した段階で、本線を走
行する車の現在位置と現在速度と前記合流条件決定手段
で決定されている合流可能最小距離とを使って、本線車
の走行予測を計算するとともに、自動運転可能な車につ
いてはその位置、速度等から走行予測を計算し、自動運
転不可能な車については位置、速度の他、予測される速
度変動幅を含んだ走行予測をも計算する本線車走行予測
手段と、本線車走行予測手段の計算が終了した段階で、
前記合流車走行予測手段で計算された合流車の走行予測
と本線車走行予測手段で計算された本線走行車の走行予
測とから合流車及び本線走行車の車線変更区間開始地点
への到達予測時間をそれぞれ求め、前記合流車の到達予
測時間が自動運転可能な車の速度変動幅を含んだ到達予
測時間幅から外れる走行予測を特定し、この特定された
走行予測による合流車に対する本線上の後続する車とし
て自動運転可能な車があればこの自動運転可能な車を被
合流車と決定し、自動運転不可能な車だけの場合のみ、
自動運転不可能な車を被合流車として決定する被合流車
決定手段と、この被合流車決定手段で決定された被合流車が自動運転
が可能な車の場合には、車線変更区間にて合流車と被合
流車の相対位置に応じて被合流車又は合流車のいずれか
または両方の速度を調整し、被合流車が自動運転が不可
能な車の場合には、車線変更区間にて合流車と被合流車
の相対位置に応じて合流車の速度を調整し、合流可能最
小距離のスペースを確保する合流スペース確保手段と、を有することを特徴とする車の自動合流制御装置。