JP3633707B2 - 車群走行制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車群の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路利用効率の向上や運転者の負担軽減などを図るため、先頭車両に複数の後続車両が１列に連なる接近追走を行う車群の自動運転に関する制御技術として従来から、図２３のような４つの方式が知られている（『スーパースマートビークルシステムの開発と関連技術に関する調査研究報告書』 財団法人機械システム振興協会 平成５年３月発行）。図２３（ａ）〜図２３（ｄ）において、１は車群の先頭車両（プラトーンリーダと称する）、２は先頭車両に連なる後続車両を表す。
【０００３】
図２３（ａ）の方式では、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離を計測し、これら計測値に基づいて、望ましい車間距離（目標値）を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図２３（ｂ）の方式では、前後の車両間に車々通信が採用され、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離（計測値）と同じく先行車両からの走行情報とから、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００４】
図２３（ｃ）の方式では、車群全体の車々間通信により、各後続車両２は直前の先行車両の走行情報に加えて先頭車両１からも走行情報が与えられ、これらを直前の先行車両との車間距離（計測値）に絡めて、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図２３（ｄ）の方式では、車群の走行状態を総合的に管理する集中司令室３が設けられ、各車両は直前の先行車両と車々間通信で走行情報をやり取りしながら、集中司令室３の誘導指令に従ってアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図２３（ａ），図２３（ｂ）の方式では、先頭車両１に連なる各後続車両２において、自車のアクセルおよびブレーキを制御する車間調整に先行車両の速度変動が影響するため、車群の車両台数が多くなると、これらの車間距離に疎密波（例えば、制動時などのショックウエーブ）が大きく発生する可能性があった。この疎密波は各車両の性能や特性に差がある場合に大きく現れやすい。そのため、疎密波の分だけ車間距離の目標値を余計に設定せざるを得ないという不具合があった。
【０００６】
図２３（ｃ），図２３（ｄ）の方式では、先頭車両１の走行情報も含めて制御するので、車間距離の疎密波はある程度小さく抑えられるが、複雑な通信を要するという不具合があった。また、図２３（ｄ）の方式では、車間調整を行いながら車群の走行状態を総合的に管理しなければならず、これには各車両の特性や性能を把握することも必要なため、集中指令室３を含む制御系の設計が非常に難しいという不具合もあった。
【０００７】
この発明はこのような問題点に着目してなされたもので、複雑な通信を用いることなく、原理的に車間距離の疎密波を発生しない車群走行制御装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図２４のように先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠先端位置の誘導信号を受信する手段ａと、自車の仮想枠を設定する手段ｂと、仮想枠先端位置と仮想枠の設定長さとから自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段ｃと、仮想枠内の基準位置を設定する手段ｄと、仮想枠先端位置と仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段ｅと、自車の実際の現在位置を検知する手段ｆと、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段ｇを設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置を受信する手段ｈと、自車の仮想枠を設定する手段ｉと、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれに仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段ｊと、仮想枠内の基準位置を設定する手段ｋと、自車の仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段ｍと、自車の実際の現在位置を検知する手段ｎと、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段ｐを設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑを設ける。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段ｆ，ｎとして、車線に沿って路面上を等間隔に配置される磁気ネイルと、磁気ネイルから磁気パルスを検出する磁気センサと、磁気センサの検出パルスを積算するパルスカウンタを設ける。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段ｆ，ｎとして、ＧＰＳ受信装置を設ける。
【００１１】
第４の発明では、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑとして、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を先頭車両に通信する送信装置を設ける。
【００１２】
第５の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備える。
【００１３】
第６の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、人為的に設定値を変化させる手段を備える。
【００１４】
第７の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１５】
第８の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１６】
第９の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１７】
第１０の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１８】
第１１の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００１９】
第１２の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００２０】
【作用】
第１の発明によれば、先頭車両は車群の外部から仮想枠先端位置の誘導信号を受信すると、その仮想枠先端位置に自車の設定仮想枠の長さを加える仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する。これと同時に自車の実際の現在位置を検知する一方で、自車の仮想枠先端位置と設定基準位置とから現在の目標位置を求め、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。
【００２１】
各後続車両は直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなして自車の設定仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位をつぎの後続車両へ送信する。これと同時に自車の実際の現在位置を検知する一方で、自車の仮想枠先端位置と設定基準位置とから現在の目標位置を求め、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。
【００２２】
したがって、各車両の仮想枠は１列に連結され、車群の外部からの誘導信号により、先頭車両の仮想枠先端位置が移動すると１列の連結状態を維持しながら全体が一緒に移動する。各車両は自車の仮想枠内で目標位置の移動に伴って走行制御され、先行車両の速度変動に影響を受けないため、車群を構成する車両台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。また、自車のみを対象に車間調整の制御系を組めば良いので、その設計も容易になる。
【００２３】
第２の発明によれば、各車両毎にその磁気パルスを積算することにより、車群走行制御中の走行距離に相当する自車の現在位置を検知できる。
【００２４】
第３の発明によれば、各車両毎にＧＰＳ受信装置により自車の現在位置を検知できる。ＧＰＳ受信装置として既存のカーナビゲーションの利用も可能になる。
【００２５】
第４の発明によれば、送信装置が道路に沿って基地局の誘導信号を通信するため、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００２６】
第５の発明によれば、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、標準偏差に応じて仮想枠の設定値が補正されるため、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００２７】
第６の発明によれば、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。例えば、車両の積荷状態のときに仮想枠の長さを大きく設定することにより、車間距離を空荷状態のときよりも大きく取って安全に走行することが可能になる。
【００２８】
第７の発明によれば、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、各車両毎に自車の仮想枠の設定値が車速に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００２９】
第８の発明によれば、積載量などから車両の総重量が変化しても、各車両毎に仮想枠の長さが補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３０】
第９の発明によれば、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、各車両毎に仮想枠の設定値が摩擦係数に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３１】
第１０の発明によれば、各車両毎に仮想枠の設定値が路面の勾配に応じた長さに補正されるため、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００３２】
第１１の発明によれば、下坂に際して各車両毎に仮想枠の設定値の長さが大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３３】
第１２の発明によれば、路面摩擦力が低下する雨天走行時に各車両毎に仮想枠の設定値が降雨状態に応じた長さに大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１，図２において、３０は車群の先頭車両（プラトーンリーダ）、３１は同じく複数の後続車両で、これら車群の走行を誘導する道路施設として位置指定局１（基地局）およびその誘導指令を道路に沿って通信する送信装置２（漏洩波ケーブルなど）が設置される。また、路面上を等間隔に多数の磁気ネイル５が埋設される。各車両にはぞれぞれ自車の加減速を自動的に制御するため、エンジンのアクセル開度および車両のブレーキ状態を調整するアクチュエータ８，９が設けられ、各車両毎に所定の仮想枠とその枠内の基準位置（仮想枠先端位置からの離間距離で与える）が設定される。
【００３５】
先頭車両３０は位置指定局１の送信装置２から誘導指令として仮想枠先端位置Ｐ０の指定信号を受信するための車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段１１と、仮想枠先端位置Ｐ０と仮想枠の設定長さＬ０とからＰ０＋Ｌ０を仮想枠後端位置としてつぎの後続車両へ通信するための車載送信機１２と、仮想枠内の基準位置を格納する基準位置設定手段１３と、仮想枠先端位置Ｐ０と基準位置の設定値とから現在の目標位置☆を求める目標位置確定手段４を備える。
【００３６】
自車の実際の現在位置を検知する手段として、路面上の磁気ネイル５から磁気パルスを検出する磁気センサ６と、その検出パルスを積算するパルスカウンタ７が設けられ、この積算値●（自車の実際の現在位置）と現在の目標位置☆との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセルアクチュエータ９およびブレーキアクチュエータ８を制御するＰＩＤ制御器１０を備える。
【００３７】
１台目の後続車両３１は先頭車両３０の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段１１と、先頭車両の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を自車の仮想枠先端位置Ｐ１とみなして仮想枠の設定長さＬ１を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を２台目の後続車両３１へ通信する車載送信機１２と、仮想枠Ｌ１内の基準位置を格納する基準位置設定手段１３と、仮想枠先端位置Ｐ１と基準位置の設定値とから現在の目標位置☆を求める目標位置確定手段４と、路面上の磁気ネイル５から磁気パルスを検出する磁気センサ６と、その検出パルスを積算するパルスカウンタ７と、この積算値●（車群走行制御中の走行距離に相当する自車の実際の現在位置）と現在の目標位置☆との偏差△１を求め、△１＝０になるように自車のアクセルアクチュエータ９およびブレーキアクチュエータ８を制御するＰＩＤ制御器１０を備える。
【００３８】
２台目の後続車両３１は１台目の後続車両の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段１１と、先頭車両の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を自車の仮想枠先端位置Ｐ２とみなして仮想枠の設定長さＬ２を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ２＋Ｌ２を３台目の後続車両（図示せず）へ通信する車載送信機１２と、仮想枠Ｌ２内の基準位置を格納する基準位置設定手段１３と、仮想枠先端位置Ｐ２と基準位置の設定値とから現在の目標位置☆を求める目標位置確定手段４と、路面上の磁気ネイル５から磁気パルスを検出する磁気センサ６と、その検出パルスを積算するパルスカウンタ７と、この積算値●（自車の実際の現在位置）と現在の目標位置☆との偏差△２を求め、△２＝０になるように自車のアクセルアクチュエータ９およびブレーキアクチュエータ８を制御するＰＩＤ制御器１０を備える。
【００３９】
３台目以降の後続車両も１台目および２段目と同様に構成され、直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１（ｉは先頭車両を０とする車群の車両番号を表す）を自車の仮想枠先端位置Ｐｉとみなして自車の仮想枠の設定長さＬｉ を加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋Ｌｉをつぎの後続車両へ通信する。また、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置☆を求める一方、路面上の磁気ネイルから磁気パルスを検出し、その検出パルスを積算することにより、車両の実際の現在位置●を確定し、現在の目標位置☆と実際の現在位置●との偏差△ｉを求め、△ｉ＝０になるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する。
【００４０】
なお、図２は制御系の構成要素を先頭車両の場合と各後続車両の場合とに分けずに重ねて一緒に表すもので、両者の共通要素に同じ符号を付ける。磁気ネイル５を備えない道路においては、自車の実際の現在位置を検知するため、磁気センサ６やパルスカウンタ７に代わる手段として、ＧＰＳ受信装置を搭載すると良い。また、ＧＰＳ受信装置として車両に搭載のカーナビゲーションシステムの位置情報を利用しても良い。
【００４１】
図３は先頭車両３０の制御内容を説明するフローチャート、図４は後続車両３１の制御内容を説明するフローチャートである。図３において、位置指定局１から車群の誘導指令として経時的に変化する先頭車両の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はその仮想枠先端位置Ｐ０を受信すると、この仮想枠先端位置Ｐ０と基準位置の設定値とから現在の目標位置☆を求める一方、磁気ネイル５から検出する磁気パルスを積算することにより、自車の実際の現在位置●を把握する（ステップ２〜ステップ４）。そして、現在の目標位置との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセル開度およびブレーキ状態を制御する（ステップ５〜ステップ７）。これと同時に仮想枠先端位置Ｐ０と仮想枠の設定長さＬ０とから１台目の後続車両３１へその仮想枠先端位置Ｐ１の誘導信号としてＰ０＋Ｌ０を通信する（ステップ８〜ステップ１０）。
【００４２】
図４において、各後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置☆を求める一方、磁気ネイル５から検出する磁気パルスを積算することにより、車両の実際の現在位置●を確定し、現在の目標位置☆と実際の現在位置●との偏差を求め、△ｉ＝０になるように自車のアクセル開度およびブレーキ状態を制御する（ステップ１１〜ステップ１６）。これと同時に仮想枠先端位置Ｐｉと仮想枠の設定長さＬｉとからつぎの後続車両へその仮想枠先端位置Ｐｉ＋１の誘導信号としてＰｉ＋Ｌｉを通信する（ステップ１７〜ステップ１９）。
【００４３】
このようにして、各車両を仮想枠で車群に組み、各車両は自車の仮想枠内で実際の現在位置●が現在の目標位置☆に一致するように速度（加減速）を制御することにより、位置指定局１からの誘導指令を受けて先頭車両３０の仮想枠先端位置Ｐ０が移動すると、各後続車両３１も先行車両の仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１を自車の仮想枠先端位置Ｐｉとみなして仮想枠と一緒に追走する。したがって、車群を構成する車両台数が多くなっても、先頭車両３０への基地局通信と簡単な車々間通信のみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。また、各車両の加減速を制御する車間調整は、自車のみを対象にすれば良く、先行車両などの速度変動を考慮しなくて済むため、制御系の設計も容易になる。
【００４４】
各車両の仮想枠はそれぞれ車体の全長や車両性能などから適正に設定されるが、車両の動特性変化に応じて制動距離は変化する。制動距離については、制動距離をＳ［ｍ］，空走時間をｔ０［ｓ］，制動初期速度をｖ０［ｍ／ｓ］，減速度をα［ｍ／ｓ２ ］とすると、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋（ｖ０ ２ ／２α）になる。ここで、減速度αは、ブレーキ力をＦｂ［Ｎ］，車両総重量をＷ［ｋｇ］，重力加速度をｇ［ｍ／ｓ２ ］，路面の傾きをθ［ｒａｄ］とすると、α＝（Ｆｂ ／Ｗ）−ｇ・ｓｉｎθで表される。また、ブレーキ力Ｆｂは、各車輪の荷重をｗｉ［ｋｇ］，タイヤと路面との摩擦係数をμｂとすると、Ｆｂ＝μｂ・ｗｉで表される。これらの関係式から制動距離の式を書き直すと、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］になる。
【００４５】
そのため、図５においては、各車両に自車の車速を検出する車速センサ１４が設けられ、仮想枠設定手段１１は自車の設定値を車速センサ１４の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図６，図７のように各車両毎に仮想枠の設定値を車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ１８，ステップ１９）を行い、これに基づき図３，図４と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。位置指定局１の誘導指令は道路状況（高速道路と一般道路との差など）に応じて先頭車両３０への仮想枠先端位置Ｐ０の単位時間あたりの移動量（つまり、車速）を変化させることが考えられるが、そのような場合にも各車両は仮想枠の設定値が車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに調整されるため、いつも安全な車間距離を適切に維持することが可能になる。
【００４６】
図８においては、各車両に自車の総重量を検出する荷重センサ１５が設けられ、仮想枠設定手段１１は自車の設定値を荷重センサ１５の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図９，図１０のように各車両毎に仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ１８，ステップ１９）を行い、これに基づいて図３，図４と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。トラックなど商用車では、積荷状態と空荷状態で車両の総重量が大きく変化するが、このように仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを補正することにより、いつも安全な車間距離（積荷時に大きく、空荷時に小さく）を維持できる。
【００４７】
図１１においては、各車両にタイヤと路面との摩擦係数を把握する摩擦係数推定手段１６が設けられ、仮想枠設定手段１１は自車の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１２，図１３のように各車両毎に仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ１８，ステップ１９）を行い、これに基づいて図３，図４と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。摩擦係数の推定手段１６としては、摩擦係数の推定法（三菱自動車 テクニカルレビュー１９９３ ＮＯ．５ 『環境認識技術とシャシ制御への応用』参照）に拠るか、路面摩擦力を測定するμセンサ（社団法人自動車技術会 学術講演会前刷集９５３ １９９５ー５ 『路面摩擦力によるＡＢＳ制御方式Ｍ−ＡＢＳ装着車の性能について』参照）を採用する。
【００４８】
図１４においては、タイヤと路面との摩擦係数を把握する推定手段に代えて、雨滴を感知する雨感知センサ２０が設けられ、仮想枠設定手段１１は雨感知センサ２０で降雨状態を判定すると、自車の仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１５，図１６のように各車両毎に雨感知センサ２０で降雨状態かどうか判定し、仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ１８，ステップ１９）を行い、これに基づいて図３，図４と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００４９】
図１７においては、各車両にエンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７と、車速を検出する車速センサ１４と、これらの検出値から下坂走行を判定する手段１９が設けられ、仮想枠設定手段１１は下坂判定時に自車の仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１８，図１９のように各車両毎にアクセル開度と車速とから下坂走行を判定すると、仮想枠の設定値を下坂用の長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８〜ステップ１０、ステップ１９〜ステップ１２１）を行い、これに基づいて図３，図４と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００５０】
図示しないが、各車両毎に路面の傾斜状態を検出する勾配センサを設け、仮想枠設定手段は勾配センサの検出値に応じて仮想枠の長さを登坂時に縮め、下坂走時に大きく変更できるようにしても良い。また、各車両毎に仮想枠の設定値を人為的に変化させる調整部を設け、仮想枠設定手段はその要求値に応じて仮想枠の長さなどを変更できるようにしても良い。
【００５１】
各車両において、既述のように実際の現在位置●を現在の目標位置☆と一致させる制御が行われるが、この制御精度はまた車両毎にバラツキを生じる可能性がある。そのため、図２０においては、実際の現在位置●と現在の目標位置☆との偏差△ｉ から自車の制御精度を検出する手段２１が設けられ、仮想枠設定手段１１は自車の設定値を制御精度に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。
【００５２】
図２１，図２２はこれらの補正処理を含む制御動作を説明するフローチャートを表す。図２１において、位置指定局１から車群の誘導指令として先頭車両の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はその仮想枠先端位置Ｐ０を受信すると、この仮想枠先端位置Ｐ０と基準位置の設定値とから現在の目標位置☆を求める一方、磁気ネイル５から検出する磁気パルスを積算することにより、自車の実際の現在位置●を把握する（ステップ２〜ステップ４）。そして、現在の目標位置との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセル開度およびブレーキ状態を制御する（ステップ５〜ステップ７）。これと同時に制御精度として標準偏差（偏差△１の単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬ０に変更する処理を行い、仮想枠先端位置Ｐ０とそのときの仮想枠の長さＬ０とから１台目の後続車両３１へその仮想枠先端位置Ｐ１の誘導信号としてＰ０＋Ｌ０を通信する（ステップ８〜ステップ１１）。
【００５３】
図２２において、各後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置☆を求める一方、磁気ネイル５から検出する磁気パルスを積算することにより、車両の実際の現在位置●を確定し、現在の目標位置☆と実際の現在位置●との偏差を求める（ステップ１２〜ステップ１５）。そして、△ｉ＝０になるように自車のアクセル開度およびブレーキ状態を制御する（ステップ１６，ステップ１７）と同時に、その制御精度として標準偏差（偏差△ｉの単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬｉに変更する処理を行い、仮想枠先端位置Ｐｉとそのときの仮想枠の長さＬｉとからつぎの後続車両へその仮想枠先端位置Ｐｉ＋１の誘導信号としてＰｉ＋Ｌｉを通信する（ステップ１８〜ステップ２１）。
【００５４】
なお、図５〜図１９の各実施形態はそれぞれ単独でも車群走行の安全性を高める効果を得られるが、これらを統合する実施形態として、車両の制動距離に関する既述の書き直し式Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］から、各車両毎に必要な制動距離を計算し、仮想枠の設定値をそれぞれ制動距離の変化量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更するようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠先端位置の誘導信号を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、仮想枠先端位置と仮想枠の設定長さとから自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段と、仮想枠内の基準位置を設定する手段と、仮想枠先端位置と仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段と、自車の実際の現在位置を検知する手段と、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段を設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれに仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段と、仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段と、自車の実際の現在位置を検知する手段と、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段を設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段を設けたので、車群は車両位置でなく各車両の仮想枠を基準に組まれるため、車両の台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。また、自車のみを対象に車間調整の制御系を組めば良いので、その設計も容易になる。
【００５６】
第２の発明によれば、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段として、車線に沿って路面上を等間隔に配置される磁気ネイルと、磁気ネイルから磁気パルスを検出する磁気センサと、磁気センサの検出パルスを積算するパルスカウンタを設けたので、各車両毎にその磁気パルスを積算することにより、車群走行制御中の走行距離に相当する自車の現在位置を検知できる。
【００５７】
第３の発明によれば、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段としてＧＰＳ受信装置を設けたので、各車両毎にＧＰＳ情報から自車の現在位置を検知できる。
【００５８】
第４の発明によれば、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段として、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設けたので、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００５９】
第５の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備えたので、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００６０】
第６の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、人為的に設定値を変化させる手段を備えたので、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。
【００６１】
第７の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備えたので、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６２】
第８の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備えたので、積載量などから車両の総重量が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６３】
第９の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備えたので、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６４】
第１０の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備えたので、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００６５】
第１１の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、下坂走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６６】
第１２の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、路面摩擦力が低下する雨天走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を説明する概要図である。
【図２】そのブロック構成図である。
【図３】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図６】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図９】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１０】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１１】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図１２】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１３】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１４】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図１５】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１６】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１７】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図１８】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１９】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２０】別の実施形態を表すブロック構成図である。
【図２１】その先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２２】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２３】従来技術の説明図である。
【図２４】この発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１ 位置指定局
２ 送信装置
３ 各車両の受信機
４ 目標位置決定手段
５ 磁気ネイル
６ 磁気センサ
７ パルスカウンタ
８ ブレーキアクチュエータ
９ アクセルアクチュエータ
１０ ＰＩＤ制御器
１１ 仮想枠設定手段
１２ 各車両の送信機
１３ 基準位置設定手段
１４ 車速センサ
１５ 荷重センサ
１６ 摩擦係数推定手段
１７ アクセル開度センサ
２０ 雨感知センサ
２１ 制御精度検出手段

Claims (12)

  1. 先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠先端位置の誘導信号を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、仮想枠先端位置と仮想枠の設定長さとから自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段と、仮想枠内の基準位置を設定する手段と、仮想枠先端位置と仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段と、自車の実際の現在位置を検知する手段と、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段を設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれに仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置をつぎの後続車両へ送信する手段と、仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める手段と、自車の実際の現在位置を検知する手段と、自車の実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段を設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段を設けたことを特徴とする車群走行制御装置。
  2. 各車両の現在位置を検知する手段として、車線に沿って路面上を等間隔に配置される磁気ネイルと、磁気ネイルから磁気パルスを検出する磁気センサと、磁気センサの検出パルスを積算するパルスカウンタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  3. 各車両の現在位置を検知する手段として、ＧＰＳ受信装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  4. 先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段として、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を先頭車両に通信する送信装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  5. 各車両の仮想枠を設定する手段は、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その標準偏差に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  6. 各車両の仮想枠を設定する手段は、人為的に設定値を変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  7. 各車両の仮想枠を設定する手段は、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  8. 各車両の仮想枠を設定する手段は、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  9. 各車両の仮想枠を設定する手段は、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  10. 各車両の仮想枠を設定する手段は、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  11. 各車両の仮想枠を設定する手段は、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
  12. 各車両の仮想枠を設定する手段は、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
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