JP3851410B2 - 車両群形成制御装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の車両でプラトーン編成と呼ばれる隊列を形成して走行するための車両群形成制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の車両が自動走行レーンに沿ってプラトーン編成で走行することに関連する先行技術は、たとえば特開平８−３１４５４１に開示されている。車両群を形成する複数の車両間では、常時制御情報を伝送し、受信した制御情報に基づいて、それぞれの車両が自車の操作量を演算し、先行車両に追従して隊列走行を行うように制御している。制御情報としては、車速、加速度、減速度、スロットル開度、ブレーキ量、ステアリングの操舵角、変速機のシフトポジションなどが含まれる。先行車両に追従する制御を行う先行技術は、特開平５−１７０００８や特開平７−２００９９１などにも開示されている。
【０００３】
受信した制御情報に基づいてプラトーン編成で隊列走行を行うと、先行車両における加速、減速等の制御を即座に自車の制御に反映できるため、複数の車両がそれぞれ他車の挙動に応じて独自に運転される場合よりも、車間距離を縮めることができ、道路の輸送密度を高めることができ、効率的に利用することができる。また、複数の車両に対して先頭車両のみで運転を行うか、さらには全自動で運転させ、他の車両は当該先頭車両の移動に応じて自動的に追従走行するので、輸送の省力化も可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−３１４５４１、特開平５−１７０００８あるいは特開平７−２００９９１などの先行技術では、車両群が形成された後、隊列走行を行っている車両間の制御について開示されているけれども、車両群内で複数の車両の順位をどのように決定するかについては示されていない。複数の車両は、それぞれ性能が異なり、また積み荷や乗車人員、目的地などの違いも有り得る。
【０００５】
本発明の目的は、車両群を円滑に形成し、効率的な隊列走行を行うための車両順位を決定することができる車両群形成制御装置および方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の車両で車両群を形成し、車両群内の車両間で伝達される制御情報に基づいて、先行車両に後続車両が順次追従する隊列走行を行うための車両群形成制御装置であって、
情報伝達手段によって伝達される、各車両の車両情報を比較し、比較結果に基づいて隊列走行での車両順位を決定する順位決定手段と、
順位決定手段によって決定された車両順位を、車両群内の各車両に対して伝達する順位伝達手段とを含むことを特徴とする車両群形成制御装置である。
本発明に従えば、順位決定手段によって各車両の車両情報を比較し、比較結果に基づいて隊列走行での車両順位が決定され、車両群内の各車両に伝達されるので、車両群内の各車両は車両順位に基づいて円滑に隊列を形成し、車両群としての隊列走行を行うことができる。
【０００７】
また本発明は、車両群内の各車両に、
前記順位伝達手段から伝達される自車の車両順位まで追越し制御を行う追越し制御手段と、
追越し制御手段による追越し制御が完了したとき、追越し制御の完了を他の車両に伝達する完了伝達手段とが設けられ、
前記追越し制御手段は、自車の車両順位よりも上位の車両の追越し制御の完了が伝達された後で、自車の追越し制御を開始することを特徴とする。
本発明に従えば、車両群内の車両は、自車の車両順位に合わせて、車両群内での車両位置を変更するために、追越しを行う。追越しが完了すると、その旨を他の車両に伝達する。各車両は、自車よりも車両順位が上位の車両の追越しが終了してから、自車の追越し制御を行う。車両順位が上位から下位の順序で、車両の位置が決定され、隊列を形成して走行するための追越しを、整然と混乱なく行うことができる。
【０００８】
また本発明は、車両群が隊列走行を行う道路の近傍に設置され、車両群内の各車両の識別情報を入手する情報入手手段と、
前記情報伝達手段によって伝達される車両情報に基づいて、前記順位決定手段によって決定される車両順位を、各車両の識別情報とともに、車両群内の車両に伝達する順位伝達手段とを含むことを特徴とする。
本発明に従えば、車両群が隊列走行を行う道路の近傍に設置される車両群形成制御装置は、車両群内の各車両の識別情報を入手して、順位を決定したら識別情報とともに各車両群内の車両に伝達する。各車両では、道路の近傍に設置される車両群形成装置から車両位置を伝達され、伝達される車両位置で隊列を形成するように走行制御すればよいので、円滑に車両群を形成することができる。
【０００９】
また本発明で前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の制動特性に関連する情報が含まれ、
前記順位決定手段は、車両の制動特性に関連する情報に所定の演算処理を行い、制動距離を算出して車両順位を決定することを特徴とする。
本発明に従えば、情報伝達手段によって伝達される制動特性に関連する情報を含む車両情報から、順位決定手段は制動距離を演算処理によって算出し、車両順位を決定するので、各車両の実状に適合した制動距離が得られ、制動距離が大きくなる車両を前方に配置すれば、先行車両が緊急ブレーキをかけたような場合であっても、後続車両は追突することなく安全に停車することができる。
【００１０】
また本発明は、車両群の走行区間の気象状況に関連する情報を参照する気象参照手段を備え、
前記順位決定手段は、気象参照手段からの気象状況に関連する情報をも前記演算処理の対象として、制動距離の演算を行うことを特徴とする。
本発明に従えば、車両順位決定手段の演算処理では気象状況も対象とするので、各車両の制動性能を精度よく把握し、車両順位を決定することができ、先行する車両で緊急ブレーキなどをかけた場合であっても、後続する車両は追突しないで安全に停止することができる。
【００１１】
また本発明で前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の制動距離情報が含まれ、
前記順位決定手段は、伝達された制動距離情報に基づいて、制動距離の長さ順に車両順位を決定することを特徴とする。
本発明に従えば、車両情報として伝達される制動処理に従って、順位決定手段は制動距離の長さ順に車両順位を決定するので、先行する車両が緊急ブレーキで停止するために要する制動距離よりも後続する車両の制動距離の方が短く、車間距離が短くても安全に隊列走行を行うことができる。
【００１２】
また本発明で前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の目的地に関連する情報が含まれ、
前記順位決定手段は、車両の目的地に関連する情報と現在位置に関連する情報とから、距離の遠い順または近い順に車両順位を決定することを特徴とする。
本発明に従えば、たとえば自動車専用道路を隊列走行している場合に、当該自動車専用道路から分流地点が遠い車両順に先頭車両から順位を決定して走行すると、最後尾の車両から順次隊列を離脱することとなり、隊列から所定の車両が離脱する際に隊列を組直すなどの制約が不要となるため、効率的な隊列走行を行うことができる。
【００１４】
さらに本発明は、複数の車両で車両群を形成し、車両群内の車両間で制御情報に基づいて、先行車両に後続車両が順次追従する隊列走行を行うための車両群形成制御方法であって、
車両群内の各車両の順位を、制動に要する距離が長い車両が先行車となるように決定することを特徴とする。
本発明に従えば、車両群を形成する複数の車両の車両順位を制動に要する距離が長い車両が先行車となるように決定するので、隊列走行中の先頭車両が前方に落下物等が存在するような不慮の事態で、緊急ブレーキをかけた場合であっても、車両群内で追突等の危険性を軽減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態による車両群形成制御装置の概略的なシステム構成を示す。車両１には車両群形成制御装置２と、ナビゲーション装置３、電話装置４および放送送受信装置５などが搭載される。ナビゲーション装置３、電話装置４および放送送受信装置５は、マルチメディア統合制御装置６によって総合的に制御され、ＨＭＩ７を介して人間と機械との間の情報交換が行われる。
【００１６】
車両群形成制御装置には、車両群制御監視装置１０、車車間通信装置１１、路車間通信装置１２を備える。車車間通信装置１１は、車両内の他の車両１３との間での情報伝達を行う。路車間通信装置１２は、車両１が走行する道路の近傍に設けられる路側送受信器１４との間での情報伝達を行う。車両群を形成して走行する際には、走行制御装置１５が車両制御のための自動運転アクチュエータ１６を制御し、ブレーキ、スロットル、ミッション、ステアリングなどの操作部１７の操作を行う。
【００１７】
車両群形成制御装置２による車両の走行制御の際には、ボディ系監視センサ２０、周辺監視センサ２１、ドライバ監視手段２２、走行制御データベース２３および緊急停止スイッチ２４の状態などが入力情報となる。ボディ系監視センサ２０は、加速度センサなど、たとえば車両１の車体に関連する各種物理量を検出して、走行状態を監視する。周辺監視センサ２１は、レーダや映像で、車両１の周辺の交通状況や車間距離などを監視する。ドライバ監視手段２２は車両１を人間が運転している場合に、運転車の活動状態などを監視する。走行制御データベース２３には、車両１の制動距離や、車重、積載重量、タイヤ幅、制動特性等の車両情報が含まれる。緊急停止スイッチ２４は、車両１の走行方向前方に落下物等が生じるような不慮の事態に対して、緊急ブレーキをかけるために用いる。落下物等は、周辺監視センサ２１が検出することによって、自動的に発見することもでき、また人間が前方を注視して発見することもある。
【００１８】
走行制御データベース２３の内容は、車車間通信装置１１や路車間通信装置１２を介して他の車両１３や路側送受信器１４に伝達される。他の車両１３の車両情報は、車車間通信装置１１を介したり、路車間送受信器１４から路車間通信装置１２を介して伝達されたりして、車両群制御監視装置１０に入力される。隊列走行する前後の車両間では、車車間通信装置１１を介して、車速、加速度、減速度、スロットル開度、ブレーキ量、ステアリングの操舵角、変速機のシフトポジション等の制御情報をリアルタイムに伝送する。これによって、先行車両に追従する後続の車両は、車間距離が短くても追突しないような隊列走行を行い、車両群全体として効率的に道路を使用して安全な走行を行うことができる。
【００１９】
車両１に搭載されるナビゲーション装置３は、ＧＰＳ受信器３０、ビーコン送受信器３１、パッケージメディア３２などを含む。ＧＰＳ受信器３０は、複数のＧＰＳ人工衛星３３からの電波を受信し、車両１の現在位置と方位と現在時刻とを算出する。ビーコン送受信器３１は、路上に設けられるビーコン３４との間で光や電波を介してＶＩＣＳなどの交通情報サービスを利用するためのデータの送受信を行う。パッケージメディア３２としては、地図や道路形状などのデータが予め記憶されているＣＤやＤＶＤなどの大容量記憶媒体が用いられる。電話装置４および放送送受信装置５は、通信・放送会社３５との間での無線による交信を行う。また放送送受信装置５は、交通情報などを情報センタ３６や人工衛星３７などに発信し、総合的な交通制御データを提供することもできる。さらにマルチメディア統合制御装置６は、車両１が車庫などに戻っている状態で、携帯情報端末装置３８を介して、パーソナルコンピュータ３９などの他の情報処理装置とデータの交換を行うことができる。
【００２０】
図２は、図１に示す車両１がプラトーン編成を形成している車両間で車両順位を決定し、決定され車両順位に従って車両群を形成するための手順を示す。ステップａ１から車両群形成を開始し、ステップａ２ではプラトーン編成内の他の車両についての車両情報を含む情報を、車車間通信装置１１を介して受信する。ステップａ３では車両情報のうち、たとえば制動距離情報の比較を行う。ステップａ４では、制動距離情報の比較に基づいて自車の車両順位を算出する。ステップａ５では、自車の車両順位が最上位である１番であるか否かを判断する。１番でないと判断されるときには、ステップａ６で、順位が上位の他の車両の追越し完了を受信する。ステップａ７では、自車の前の順位の車両の追越しが完了したか否かを判断する。完了していないときには、ステップａ６に戻る。ステップａ５で自車の順位が１番であると判断されるとき、またはステップａ７で自車の前の順位の車両から追越し完了を受信したと判断されるときには、ステップａ８で、他の車両に対し追越し開始通知を行う。次にステップａ９で、自車の順位に対応する位置まで追越し制御を行う。追越しが完了すると、ステップａ１０で他の車両へ追越し完了通知を行い、ステップａ１１で手順を終了する。
【００２１】
ステップａ３で車両の制動距離情報を比較し、ステップａ４で比較結果に従って自車の車両順位を算出しているけれども、制動距離情報とは異なり、制動特性に関連する情報である車重、積載重量、タイヤ幅や制動特性とから予め設定される演算処理によって、制動距離を予測する計算を行うこともできる。また、演算処理の際に、路側送受信器１４や通信・放送会社３５から、車両１の走行区間の気象状況に関連する情報を、気象参照手段としての路車間通信装置１２や放送送受信装置５を介して入手して、参照すれば、制動距離の予測精度を高めることができる。
【００２２】
さらに、制御に関連する情報に代えて、各車両の目的地に関連する情報を受信して比較し、目的地が現在位地から遠い順に、あるいは近い順に車両群内の各車両の順位を決定することもできる。この場合、図２のステップａ２でプラトーン編成内の他の車両から車両情報として目的地に関連する情報を受信し、ステップａ３で現在位置を基準として各車両の目的地までの遠近を地図データに基づいて判断し、車両順位を決定することにより行われる。なお、ここでいう目的地とは、各車両が車両群から離脱する地点であり、たとえば自動車専用道路における分流地点やサービスエリアであり、最終的な目的地とは必ずしも一致しない。これによれば、たとえば最後尾の車両から順次隊列を離脱することとなり、所定の車両が離脱する際に改めて隊列を組直すなどの制御が不要となるため、効率的な隊列走行を行うことができる。
【００２３】
図２に示す車両順序の入換え制御では、車両順位を自動的に形成または入換えを行うために、車両順位１番の車両がプラトーンの先頭まで追越しをかけ、その後は２番目から最後から２番目の車両まで順次自車の位置まで追越し制御を行う。車両の運転を人間が行う場合は、自車の車両順位に関連する情報を入手した後、その後の車両走行制御は運転者の判断で行うこともできる。たとえば先行車両の追越し制御が、自車よりも先方で行われているときには、上位の車両の追越し制御完了を待たずに自車の追越し制御を開始してもさしつかえはない筈である。人間の判断を加えれば、迅速に入換えを行うことができる場合も有り得る。
【００２４】
図３は、プラトーン編成による隊列走行中に、車両群の直前に落下物等の不慮の事態が発生し、緊急ブレーキをかけた場合でも、追突を確実に防止するための制御手順を示す。ステップｂ１で緊急ブレーキをかけ、ステップｂ２でプラトーン内の後ろの車両情報を車車間通信装置１１を介して受信する。ステップｂ３では、受信された車両情報のうちの減速特性を、図１のボディー系監視センサ２０に含まれる加速度センサなどから検出される自車の減速特性と比較する。ステップｂ４では、自車の減速特性の方が後続車両の減速特性より大であるか否かを判断する。自車の減速特性の方が大であると判断されときには、ステップｂ５で、図１の周辺監視センサ２１を用いて後方車両との間の間隔を計測し、ステップｂ６で後方車両との間隔が規制値よりも小さくなっているか否かを判断する。小さくなっていなければ、ステップｂ５に戻り、間隔の計測を続ける。後方車両との間隔が規定値よりも小さくなっていると判断されるときには、ステップｂ７で、自車の減速状態を、後方車両の減速特性に合わせるように制御し、追突を避ける。ステップｂ４で自車の減速特性が後方車両の減速特性よりも大きくないと判断されるときには、間隔を計測する必要がなく、またステップｂ７で自車の減速特性を後方車両の減速特性に位置するように制御した後では間隔計測の必要がなくなるので、ステップｂ８で処理を終了する。前の車両は後ろの車両の減速特性に合わせるように制御するので、後ろからの追突をさけるけることができる。
【００２５】
図４は、本発明の実施の他の形態として、複数の車両１が走行する道路の近傍、たとえば路側などに車両群制御監視装置４０を設置する状態を示す。各車両１は、固有のＩＤなどの識別情報を有し、車両情報とともに車両群制御監視装置４０に情報を伝達する。車両群制御監視装置４０では、車両情報に基づいて車両位置の順位を決定し、ＩＤとともに各車両１に伝達する。各車両１では、車両群内での順位が伝達されるので、伝達された車両順位に従って隊列走行を行う。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、情報伝達手段によって伝達される車両情報を比較し、比較結果に基づいて順位決定手段が車両順位を決定し、順位伝達手段によって各車両に伝達するので、車両群を形成する各車両は、決定された順位に従って円滑に隊列を形成し、車両群としての走行を行うことができる。
【００２７】
また本発明によれば、車両群内では各車両が自車の順位よりも、上位の順位を有する車両が追越し制御によって所定の順位の位置を占めるまでは、追越し制御による車両位置の変更は行わず、上位の車両の追越し制御が完了してから車両順位に合わせるまでの追越し制御を行うので、車両群全体として整然と決定された車両順位に従う隊列を形成して、円滑に車両群としての走行を開始することができる。
【００２８】
また本発明によれば、車両群が隊列走行を行う道路の近傍に設置される車両群形成制御装置の制御下で、車両群を形成する各車両は自車の識別情報とともに車両順位を伝達され、円滑に隊列を形成して車両群としての走行制御を開始することができる。
【００２９】
また本発明によれば、車両群内での車両の順位を決定する際に、各車両から伝達される車両情報に含まれる制動特性に関連する情報に基づき、所定の演算処理を行って制動距離を算出し、制動距離に基づいて順位決定を行うので、各車両の制動距離を適切に算出して車両間の車間距離を短くしても緊急ブレーキ時などに追突の危険性の少ない隊列走行を行うことができる。
【００３０】
また本発明によれば、制動距離の演算処理では、車両群の走行区間の気象状況に関連する情報も気象参照手段を介して演算処理の対象とするので、気象状況に合わせた各車両毎の制動距離を精度よく算出し、安全な隊列走行が可能なように車両順位を決定することができる。
【００３１】
また本発明によれば、車両順位の決定は、各車両から伝達される車両情報中の制動距離情報に基づいて、制動距離の長さ順に決定され、緊急ブレーキ時などに停止するまでに要する距離が長い車両が先行し、短い車両が後続となるので、車間距離が短くても安全な隊列走行を行うことができる。
【００３２】
また本発明によれば、目的地の遠い車両順、または近い車両順に順位が決定されるので、たとえば最後尾の車両から順次隊列を離脱することとなり、隊列から所定の車両が離脱した際に改めて隊列を組直すなどの制御が不要となるため、効率的な隊列走行を行うことができる。
【００３４】
さらに本発明によれば、制動に要する距離が長い車両が先行車となるように車両順位を決めて隊列走行を行うので、不慮の落下物などによって緊急ブレーキを先行車がかけるような場合であっても、後続の車両は先行車よりも短い距離で停止することができるので、車間距離を短くしておいても安全な隊列走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の他の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施のさらに他の形態の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 車両
２，４０ 車両群形成制御装置
１０ 車両群制御監視装置
１１ 車車間通信装置
１２ 路車間通信装置
１３ 他の車両
１４ 路側送受信器
１５ 走行制御装置
１６ 自動運転アクチュエータ
１７ 操作部
２０ ボディ系監視センサ
２１ 周辺監視センサ
２３ 走行制御データベース
２４ 緊急停止スイッチ

Claims (8)

1. 複数の車両で車両群を形成し、車両群内の車両間で伝達される制御情報に基づいて、先行車両に後続車両が順次追従する隊列走行を行うための車両群形成制御装置であって、
   情報伝達手段によって伝達される、各車両の車両情報を比較し、比較結果に基づいて隊列走行での車両順位を決定する順位決定手段と、
   順位決定手段によって決定された車両順位を、車両群内の各車両に対して伝達する順位伝達手段とを含むことを特徴とする車両群形成制御装置。
2. 車両群内の各車両に、
   前記順位伝達手段から伝達される自車の車両順位まで追越し制御を行う追越し制御手段と、
   追越し制御手段による追越し制御が完了したとき、追越し制御の完了を他の車両に伝達する完了伝達手段とが設けられ、
   前記追越し制御手段は、自車の車両順位よりも上位の車両の追越し制御の完了が伝達された後で、自車の追越し制御を開始することを特徴とする請求項１記載の車両群形成制御装置。
3. 車両群が隊列走行を行う道路の近傍に設置され、車両群内の各車両の識別情報を入手する情報入手手段と、
   前記情報伝達手段によって伝達される車両情報に基づいて、前記順位決定手段によって決定される車両順位を、各車両の識別情報とともに、車両群内の車両に伝達する順位伝達手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の車両群形成制御装置。
4. 前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の制動特性に関連する情報が含まれ、
   前記順位決定手段は、車両の制動特性に関連する情報に所定の演算処理を行い、制動距離を算出して車両順位を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両群形成制御装置。
5. 車両群の走行区間の気象状況に関連する情報を参照する気象参照手段を備え、
   前記順位決定手段は、気象参照手段からの気象状況に関連する情報をも前記演算処理の対象として、制動距離の演算を行うことを特徴とする請求項４記載の車両群形成制御装置。
6. 前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の制動距離情報が含まれ、
   前記順位決定手段は、伝達された制動距離情報に基づいて、制動距離の長さ順に車両順位を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両群形成制御装置。
7. 前記情報伝達手段によって伝達される車両情報には、車両の目的地に関連する情報が含まれ、
   前記順位決定手段は、車両の目的地に関連する情報と現在位置に関連する情報とから、距離の遠い順または近い順に車両順位を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両群形成制御装置。
8. 複数の車両で車両群を形成し、車両群内の車両間で伝達される制御情報に基づいて、先行車両に後続車両が順次追従する隊列走行を行うための車両群形成制御方法であって、
   車両群内の各車両の順位を、制動に要する距離が長い車両が先行車となるように決定することを特徴とする車両群形成制御方法。

Images