JP4312622B2 - 給油システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両の給油システムに関するものである。
現在、全国で約8000万台の車が登録されており、これらの車は、全国約5万箇所の給油所(ガソリンスタンド)により給油されることで、走行可能となっている。
一方、情報通信社会の次世代のターゲットとして、「ユピキタスサービス」(たとえば、非特許文献1参照)が注目されている。ユピキタスサービスでは、「どこでも」「誰でも」「いつでも」そして「何でも」ネットワークと接続することで、常にあらゆる情報を送受できるようになると考えられている。携帯電話がひとり1台の水準に近い現在、ユピキタス時代の第1段階は達成されていると言える。これに対し、本格的なユピキタス時代ではセンサは無裸タグといった微小デバイスが様々なものに取り付けられそれらがネットワークにセンサ情報を送出するようになる点が、基本的に人間の通信手段である携帯電話主体の第1段階と異なる。ユピキクスサービスの1例として、タンクにセンサを設置し、同センサで得た残量情報をセンタに通知し、タンクが空になる時点を予測するシステムが提案されている(特許文献1参照)。このシステムによれば、タンク内容の補充のスケジュールの最適化が可能となる。
弓場監修、三宅・斎藤偏、未来ねっとシリーズ「ユビキタスサービスネットワーク」、電子通信協会発行(2003) 特開2003−83793号公報
原理的には、上記のシステムを自動車に適用し、ガソリン残量の車載センサのデータをセンタ処理することにより、ガス欠が想定される車両数などを予測可能である。
しかし、上記のシステムの場合、通常、タンクは固定的に設置されているため、タンクが空になるなどの状況が予測できれば、タンク内容の補充が可能であるが、車両では、移動するため容易でない。
本発明の目的は、車両がどこで燃料不足になっても給油サービスを提供し得る給油システム、特に新燃料自動車に対して効率的な給油サービスを提供し得る給油システムを提供することにある。
本発明の第1の給油システムは、通信網を介して接続されたセンタと、車と、給油車とを備える給油システムであって、各車は、走行用燃料タンク残量用残量センサと、位置センサと、速度センサと、通信機とを有し、各給油車は、位置センサと、通信機とを有し、センタは、通信機と、該通信機で受信した前記センサからのセンサ情報に基づき各給油車が向かうべき目標位置を決定する給油目標位置決定アルゴリズムを実行するコンピュータとを有し、決定された各給油車が向うべき目標位置情報を各給油車に通知することを特徴とする。
本発明の第2の給油システムは、通信網を介して接続された車と、給油車とを備える給油システムであって、各車は、走行用燃料タンク残量用残量センサと、位置センサと、速度センサと、通信機とを有し、各給油車は、位置センサと、通信機と、該通信機で受信した前記センサからのセンサ情報に基づき当該給油車が向かうべき目標位置を決定する給油車目標位置決定アルゴリズムを実行するコンピュータとを有することを特徴とする。
本発明の第1又は第2の給油システムでは、前記給油車目標位置決定アルゴリズムは、各給油車に対して、タンク残量が閾値を下回った車のなかで、給油車が当該車の進行方向から一定の範囲内にあるものを当該給油車のターゲット候補車両とし、これらのターゲット候補車両のうち最短距離にある車を当該給油車のターゲット車両とし、該ターゲット車の位置を当該給油車が向かうべき目標位置とする。
また、本発明の第1又は第2の給油システムでは、前記給油車目標位置決定アルゴリズムは、各車のタンク残量データから残量0となる時刻を推定し、同時刻が早いもの順に、ターゲット車両とし、各給油車をターゲット車両に近いもの順に当該ターゲット車両の担当給油車とし、ターゲット車両の位置を担当給油車の向かうべき目標位置とすることもできる。
本発明の給油システムによれば、車両がどこで燃料不足になっても最寄の給油車により給油サービスを提供することができる。また、後に[産業上の利用可能性]において詳述するように、本発明の給油システムによれば、特にまだ新燃料用のガソリンスタンドが整備されていない新燃料自動車に対して効率的な給油サービスを提供することができる。
[実施例1]
本発明の第1の給油システムの実施例を図1に示す。本例システムは、車載センサを有する車103と、それらの車に給油する給油車104と、車103や給油車104のセンサ情報を携帯電話網などの通信網102を介して受信し、給油車への給油指示などを行うセンタ101とを含む。尚、図には車103と給油車104を1台ずつしか示してないが、システム内には多数の車と複数の給油車が存在すること勿論である。
センタ101、車103、給油車104は、通信網102を介して情報の送受を行うための通信機106、107、111を有する。通信機107、111は、車103、給油車104を特定できる通信機ID等の情報を有し、情報送信時には、当該IDを用いる。車103は、通信機107を用い、通信網102を介してセンタ101に、走行用燃料タンク残量を残量センサ108により、緯度経度などの位置情報をGPSなどの位置センサ109により、車両の方向別速度を速度センサ110により、それぞれ送信する。給油車104は、通信機111を介しセンタ101に、給油用燃料タンク残量を残量センサ112により、緯度経度などの位置情報をGPSなどの位置センサ113により、それぞれ送信する。
これらのセンサ情報を通信機106で受信したセンタ101は、コンピュータ105により、これらのセンサ情報に基づいて各給油車が向かうべき目標位置を決定する給油車目標位置決定アルゴリズム(プログラム)を動作させる。
このアルゴリズム(プログラム)の一例を図3に示す。本例アルゴリズムは、図3に示すように、ターゲット候補決定部200とターゲット車両決定部300とからなり、ターゲット候補決定部200において、各給油車に対して、ガソリン残量が閾値を下回った給油すべき車のなかで、給油車が当該給油すべき車の進行方向(例えば、進行方向±45度以内)にあるものを当該給油車のターゲット候補車両とし、ターゲット車両決定部302において、これらのターゲット候補車両のうち最短距離にある車を当該給油車のターゲット車両と定め、該ターゲット車両の位置を当該給油車が向うべき目標位置として決定する。ターゲットを持たない給油車は、適当に巡回する。
図4はターゲット候補決定部の詳細フローチャートの一例を示し、ステップ201において給油車iを選択し、ステップ202で給油車iのターゲット車両候補者IDリストとターゲット車両候補者距離リストを初期化し、ステップ203で車jを選択し、ステップ204において車jの残量センサ値a(j)が閾値以下であるか検査し、そうであれば、ステップ205において、車jの東西方向速度u(j),南北方向速度v(j)と、給油車iの東西方向位置X(i)、南北方向位置Y(i)とから車jの進行方向と給油車との角度d(i,j)を計算し、ステップ206において、角度d(i,j)が±45°のような規定値以下であるか検査し、そうであれば、車jはガソリン残量が閾値を下回り、当該給油車iが車jの進行方向から±45°の範囲内にあるので、車jは当該給油車iのターゲット候補車両であると判断し、ステップ207において、給油車iの東西方向位置X(i)、南北方向位置Y(i)と車jの東西方向位置x(i)、南北方向位置y(i)とから給油車iと車jとの間の距離を計算し、ステップ208において、得られた車jのIDと距離を給油車iのターゲット候補車IDリストとターゲット候補車両距離リストに書き込むとともに距離の小さい順に並べ、次いでステップ209,210において次の車について上記の処理を繰り返して給油車iに対するターゲット候補車両ID、距離リストが得られたら、ステップ211,212において次の給油車について上記の処理を繰り返して、各給油車に対する順位付けされたターゲット候補車IDリストとターゲット候補車距離リストを得る。
図5はターゲット車両決定部の詳細フローチャートの一例を示し、ステップ301において順位kを、ステップ302において給油車iを選択し、ステップ303において、i以外の(他の)給油車のターゲット候補車IDリスト中に、順位kより上位の車両IDで、給油車iのターゲット候補車IDリストの順位kにある車両ID=r(i,k)と同じものがあるか検査し、あればステップ304において給油車iのターゲット候補車両IDリスト内の順位kの車両ID=r(i,k)をnullにし、なければ、ステップ305から311において、他の給油車jのターゲット候補車IDリスト中に、給油車iのターゲット候補車IDリストの順位kにある車両と同じIDの車両があるか(r(i,k)=r(j,k))検査し、あれば給油車iのターゲット候補車距離リストの当該車両と給油車iとの距離s(i,k)が各給油車jのターゲット候補車距リストの当該車両と給油車jとの距離s(j,k)より小さいか(s(i,k)<s(j,k))検査し、小さければ他の給油車jのターゲット候補車リストの順位kにある車両ID=r(i,k)をnullにし、大きければ給油車iのターゲット候補車リストの順位kにある車両ID=r(i,k)をnullにし、以上の処理を全給油車について全順位に対して繰り返し実行する(ステップ312〜315)。こうして、各給油車iのターゲット候補車両IDリストのnullでない最上位に、給油車iから最短距離にあるターゲット車両のIDを得て、当該ターゲット車両の位置を給油車iが向うべき目標位置として決定する(ステップ316)。
尚、給油車の給油用燃料タンク残量用センサ113の残量値が閾値以下になると、当該給油車は上記のアルゴリズムの処理対象から除外されること勿論である。
このアルゴリズムの他の例では、各車のタンク残量データから残量0となる時刻を推定し、同時刻が早いもの順にターゲット車両とし、ターゲット車両に近いもの順に当該ターゲット車両の担当給油車とし、当該ターゲット車両の位置を担当給油車が向うべき目標位置として決定する。
尚、これらのアルゴリズム(プログラム)は、コンピュータのハードディスクやCD−ROMなどに記録しておき、本発明の実施時にインストールすることにより容易に本発明を実現することができ、これらのプログラム記録媒体も本発明の範囲に含むこと勿論である。
センタ101は、各給油車に対して上記のアルゴリズムにより決定されたターゲット車両の位置(目標位置)をID情報とともに、通信機106を介して各給油車104に通知する。この情報は、時々刻々更新され、各給油車に継続的に通知される。各給油車104は、この情報に基づいて通知されたターゲット車両の位置をカーナビゲーションなどの表示部114に表示し、給油車のドライバはこの表示情報に従って給油車を目標位置に向け進める。表示部114にはターゲット車の走行方向も表示するのが好ましい。給油車が目標位置、すなわち、ターゲット車両103に近づいたら、センタ101は車103に対して給油車接近表示装置115の点滅指示を行いドライバに給油のための停車を促す。また、給油灯116の点滅指示を行い、車103が給油対象であることを給油車104に対して、目視できるようにする。
[実施例2]
実施例1では、センタでセンサ情報を集中的に処理する実施例を述べたが、本実施例では、給油車に車載コンピュータを搭載し、処理する本発明の第2の給油システムの実施例を述べる。
本例システムは、車載センサを有する車103と、それらの車に給油する給油車104を含み、車103と給油車104は通信網102を介して情報の送受が可能となっている。尚、図には車103と給油車104は1台ずつしか示してないが、システム内には多数の車と複数の給油車が存在すること勿論である。
通信網102はタクシー無線などのような放送機能のあるものが望ましく、さらにはIP網のTTL機能のように転送リンク数制限ができるなど、ある範囲での放送ができるものが望ましい。例えば、公衆無線LANを利用したIP網などがこれにあたる。以下では、通信網は放送機能があるものとする。
車103、給油車104は、通信網102を介して情報の送受を行うための通信機107、111を有する。
通信機107、111は、車103、給油車104を特定できる通信機ID等の情報を有し、情報送信時には、当該IDを用いる。車103は、通信機107を用い、放送型通信網102を介して、各給油車104に、残量センサ108から走行用燃料タンク残量用残量を、GPSなどの位置センサ109から緯度経度などの位置情報を、速度センサ110から車両の方向別速度情報を送信する。
これらの情報を通信機111で受信した各給油車104は、コンピュータ105により、当該情報に基づいて給油車走行方向決定アルゴリズムを動作させる。このアルゴリズムは、実施例1で述べたものと同一にすることができる。
各給油車104においてこのアルゴリズムにより決定されたターゲット車両の位置情報はID情報とともに、通信機111により通信網102を介して他の全ての給油車に通知される。同情報を得た各給油車104は、ID情報を基に、当該ターゲット車両が、自ターゲット車両と同一か否かコンピュータ105にてチェックする。同一であって、自分がターゲットに近ければ、優先権主張メッセージを通信網102を介して、他の給油車104に伝える。自分がターゲットから遠ければ、当該車両を自ターゲット車両からはずし、残りの車両に対して、給油車走行方向決定アルゴリズムを動作させて、自ターゲット車両を更新する。優先権主張メッセージを受信した給油車は、この車両をターゲット車両からはずし、残りの車両に対して給油車走行方向決定アルゴリズムを動作させて、ターゲット車両情報を更新する。センサ情報は、時々刻々更新され、給油車に継続的に通知される。給油車走行方向決定アルゴリズムもそれに応じて随時動作し、ターゲット車両が変更になる毎に、他給油車に通知される。
各給油車104で決定された当該給油車が向うべきターゲット車両の位置(目標位置)は当該給油車のカーナビゲーションなどの表示部114に表示され、給油車のドライバは給油車を表示部114に表示されたターゲット車両の位置に向け進める。表示部114にはターゲット車の走行方向も表示するのが好ましい。給油車104が目標位置、すなわち、ターゲット車両103に近づいたら、給油車104は車103に対して給油車接近表示装置115の点滅指示を行いドライバに給油のための停車を促す。また、給油灯116の点滅指示を行い、車103が給油対象であることを給油車104に対して、目視できるようにする。
次に本システムの産業上の有効性について検討する。
本システムの評価を計算機シミュレーションで行うため、以下のようなモデル化を行う。
(1)各車は、一定のガソリンタンク容量Cpを持ち、ガソリンがある限りは、一定速度Spで常に走行している。ガソリンは一定速度Csで消費される。交差点において、各車は、確率Pl(Pr)で左折(右折)し、確率1-Pl-Prで直進する。T字路などで、直進・右左折ができない場合は、可能な方向に進むという条件付で同様の確率で、直進・右左折する。Uターンはしない。走行中の車の台数は全体でMc台とする。
(2)給油車は、無限大の量の供給用ガソリンを持つ。(これにより、給油車への給油を行うガソリンスタンドの立地を評価要因から削除可能となる。)各車のガソリン残量が容量Cpの一定割合Rcを下回ったものは、強制的に給油対象となる。給油は瞬間的に実施される。給油車は一定速度Spで走行するか止まっている。Uターンも可能。給油車の台数は全部でMt台とする。
(3)道路は、Ie(Is)間隔に東西(南北)方向にNe+1(Ns+1)本が、(Ie×Ne,Is×Ns)の大きさのエリアを碁盤の目状に走っている。
(4)給油車の運行アルゴリズムは、以下の2通り。
ランダム型:(1)で記載した各車と同じように動作する。たまたま、ガソリン残量が閾値 を下回った車に遭遇した場合、給油する.
探索型:各給油車に対して、ガソリン残量が閾値を下回った車のなかで、給油車が進行方向(進行方向±45度)にあるもののうち最短距離にある車を当該給油車のターゲット車両と定める。給油車はターゲット車両に向けて進む。(まず、ターゲット車両の直進上になるよう給油車の進行方向を定める。直進上に出た後は、ターゲット車両に向けて直進する。)ターゲットを持たない給油車は、ランダム型で動作する。
評価条件を以下のように定める。茨城県をモデルとして、基本的なパラメータ値を決定する。具体的には、シミュレーションエリアは1辺20km(=Ie×Ne=Is×Ns)の正方形とし、同エリア内の総道路長(=Ie×Ne×(Ns+1)+(Ne+1)×Is×Ns)対面積(=Ie×Ne×Is×Ns)比が茨城県の国道・県道の総道路長/面積に等しい、とし、Ie=Is=2km、Ne=Ns=12とした。走行中の車の台数Mcは、登録車両の10%が実際に走っているとし、Mc=茨城県の登録自動車台数×(シミュレーションエリア面積/茨城県面積)×0.1で決定した。給油車数Mtは、茨城県の単位面積あたりの給油所数の20%とした。それ以外の基本パラメータ値は、
Cp=40000cc,Rc=0.3,Pl=Pr=0・2,Sp=36km/h,Cs=100cc/s,
とした。
上記のモデルについて以下のミュレーションを実行して得られた評価結果を示す。
(A)基本パラメータ値の場合および道路数、右左折率を変更下場合に対する評価結果
上記の基本パラメータ値の場合、Ne=9、Ns=18とした場合(総道路長/面積は固定)、及びPl=0.3、Pr=0.1とした場合に対してランダム型と探索型の性能をシミュレーションで評価したところ、図6に示す評価結果が得られた。主たる評価項目は、車1台あたり単位時間当たりのガス欠停止回数である。
図6の評価結果から明らかなように、ランダム型と探索型では、探索型の性能がよく、今回のパラメータ値ではガス欠停止は観測されなかった。ランダム型でも車1台当たり11000時間に1度程度である。この程度のガス欠率を許容すると、タンクローリーなどの給油車数は、現状の給油所密度の20%程度にすることが可能である。これは給油所が固定設置であるので、ガス欠車は、ガス欠により停止すると、以降ずっと停止状態になるが、給油車は巡回しているため、給油車が到着した時点でガス欠状態解消となることから可能となる。但し、ランダム型では、ガス欠による停止時間が平均30分弱あることから、探索型の利用が望ましい。
また、パラメータ値のち、右左折率の結果に対する影響はほとんど無い。道路数については、軽微な影響がある。但し、アルゴリズムの差のような顕著なものではない。
(B)車両台数が非常に少ない場合の評価
現在のガソリン自動車に変わる新たな燃料による自動車が考案されているが、それらの普及の阻害要因として、新たな燃料に対するガソリンスタンドが整備されていないことが挙げられる。仮にこの問題が、従来型の固定的ガソリンスタンドでなく、少数の新燃料供給車によって効率的に提供できるならば、こうした新燃料自動車の普及が加速されると期待される。
そこで、シミュレーションの車両台数が、基本パラメータ値(すなわち、現状の茨城県レベル)の5%である場合(新燃料自動車が、現状の自動車の5%程度普及している状態)をシミュレーション評価した。タンクローリー数は、基本パラメータ値の5〜40%の間で変化させた。5%の場合が、車両数比例にタンクローリー数を減少させた場合に相当し、25%の場合が、現状のガソリンスタンド数を車両数見合いに減少させた場合に相当する。その他のパラメータ値は基本パラメータ値と同じとする。
評価結果を図7に示す。ランダム型を用いた場合、タンクローリー数を車両数比例に減少させるとガス欠回数、ガス欠時間長とも、(A)の基本パラメータ値の場合の評価結果(現状の自動車台数)に比較して大きく劣化する。これは一種の大群化効果が働くためと考えられる。タンクローリー数を基本パラメータ値の40%程度としても(A)の場合の評価結果には及ばず、少数のタンクローリーで効率的に新燃料を供給することは困難と思われる。
一方、探索型を用いた場合、特性は大幅に向上する。タンクローリー数を車両数比例に減少させることは困難であるが、基本パラメータ値の20〜30%程度のタンクローリー数とすることで、現実的に許容できるガス欠回数、ガス欠時間長となる。これは、現状のガソリンスタンド数をタンクローリーに置き換え、車両数見合いに減少させたレベルにあたる。
これらの結果から、各車の車載センサの情報に基づいて探索型アルゴリズムで各給油車が給油すべき車の位置を決定する本発明の給油システムは、固定的に設置された給油所による給油システムより効率的であり、特に新燃料の自動車に対する給油システムとして極めて有効である。
本発明の第1の給油システムの実施例を示す図である。 本発明の第2の給油システムの実施例を示す図である。 本発明の給油システムにおける給油車走行方向決定アルゴリズムの簡略フローチャートである。 本発明の給油システムにおける給油車走行方向決定アルゴリズムのターゲット候補決定部の一例を示す詳細フローチャートである。 本発明の給油システムにおける給油車走行方向決定アルゴリズムのターゲット車両決定部の一例を示す詳細フローチャートである。 本発明の給油システムを基本評価モデルについてシミュレーションした評価結果を示すグラフである。 本発明の給油システムを車両台数が基本評価モデルより非常に少ない場合についてシミュレーションした評価結果を示すグラフである。
符号の説明
101 センタ
102 通信網
103 車
104 給油車
105 コンピュータ
106 通信機
107 通信機
108 残量センサ
109 位置センサ
110 速度センサ
111 通信機
112 残量センサ
113 位置センサ
114 表示部
115 給油車接近表示装置
116 給油灯

Claims (8)

  1. 通信網を介して接続されたセンタと、不特定多数の車と、複数の給油車とを備える給油システムであって、
    各車は、走行用燃料タンク残量用残量センサと、位置センサと、速度センサと、通信機とを有し、
    各給油車は、位置センサと、通信機とを有し、
    センタは、通信機と、該通信機で受信した前記センサからのセンサ情報に基づき、給油車目標位置決定アルゴリズムを実行するコンピュータとを有し、
    前記給油車目標位置決定アルゴリズムは、
    タンク残量が閾値を下回った車のなかで、前記各給油車が当該車の進行方向から一定の範囲内にあるものを当該給油車のターゲット候補車両とし、これらのターゲット候補車両のうち、各ターゲット候補車両のタンク残量データから推定されたタンク残量が0となる時刻が早いものを、順にターゲット車両として決定し、決定されたターゲット車両に最も近い位置にある給油車を、当該ターゲット車両を担当する給油車とし、前記各給油車が担当するターゲット車両の位置を、前記各給油車が向かうべき目標位置と決定するものである、
    ことを特徴とする給油システム。
  2. 通信網を介して接続された不特定多数の車と、複数の給油車とを備える給油システムであって、
    各車は、走行用燃料タンク残量用残量センサと、位置センサと、速度センサと、通信機とを有し、
    各給油車は、位置センサと、通信機と、該通信機で受信した前記センサからのセンサ情報に基づき、給油車目標位置決定アルゴリズムを実行するコンピュータとを有し、
    前記給油車目標位置決定アルゴリズムは、
    タンク残量が閾値を下回った車のなかで、給油車が当該車の進行方向から一定の範囲内にあるものを当該給油車のターゲット候補車両とし、これらのターゲット候補車両のうち、各ターゲット候補車両のタンク残量データから推定されたタンク残量が0となる時刻が早く、当該給油車に最も近い位置にあるターゲット候補車両を、当該給油車のターゲット車両とし、前記ターゲット車両の位置を、当該給油車が向かうべき目標位置として決定するものであり、
    前記各給油車は、前記給油車目標位置決定アルゴリズムにより決定された自ターゲット車両の位置情報を、前記通信網を介して前記各給油車間で通知しあい、前記各給油車のターゲット車両が同一とならないように前記各給油車において自ターゲット車両が更新される、ことを特徴とする給油システム。
  3. 前記車及び給油車の通信機は前記車及び給油車を特定できる通信機IDを有し、情報送信時には当該IDを用いることを特徴とする請求項1又はに記載の給油システム。
  4. 各給油車は、通信機で受信した当該給油車が向うべき目標位置を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の給油システム。
  5. 各車は給油車接近表示装置を備え、前記センタ又は前記給油車は、給油車が前記目標位置に近づいたとき、前記目標位置に位置する車の給油車接近表示装置を駆動して、ドライバに給油のための停車を促すことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の給油システム。
  6. 各車は給油灯を備え、前記センタ又は前記給油車は、給油車が前記目標位置に近づいたとき、前記目標位置に位置する車の給油灯を駆動して、当該車が給油対象であることを給油車に知らせることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の給油システム。
  7. 請求項1又は2記載の給油システムを実現するためのコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは、前記センタ又は給油車のコンピュータに、
    各給油車に対して、タンク残量が閾値を下回った車のなかで、給油車が当該車の進行方向から一定の範囲内にあるものを当該給油車のターゲット候補車両とし、これらのターゲット候補車両のうち、各ターゲット候補車両のタンク残量データから推定されたタンク残量が0となる時刻が早いものを、順にターゲット車両として決定し、決定されたターゲット車両に最も近い位置にある給油車を、当該ターゲット車両を担当する給油車とし、前記各給油車が担当するターゲット車両の位置を、前記各給油車が向かうべき目標位置とするステップ、
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
  8. 請求項に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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