JP4715788B2 - 車両制御システム、車載装置及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両の発進を制御する車両制御システムに関する。

停止線等の手前で停止している信号待ち車群がある場合、信号が赤から青に切り替わった時点で、前記車群の先頭車両のドライバは、信号が切り替わったことを確認してから発進操作を行う。そして、後続車両のドライバはそれぞれ直前の車両に追随して発進操作を行い、順次停止線を通過する。

一方、先行車両が発進すると、それに追従して自動的に発進する車両用走行制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されている装置では、先行車両との車間距離、相対速度を監視しておき、先行車両が発進して相対速度が０よりも大きくなると、ブレーキ保持を解除して発進し、先行車両との車間距離を目標車間距離に保つようにスロットルを制御する。

特開平６−１７１４８２号公報

上述したように、信号待ち車群における後続車両のドライバは、直前の車両が発進したことを確認してから発進操作を開始するため、後続車両の発進タイミングは、当該車両より前で信号待ちしていた全ての車両のドライバが発進操作に要する時間の合計時間分だけ遅れることになる。これを発進波遅れという。

例えば、信号待ち車群において、停止線から数えてＮ台目の車両が、信号が変化してから実際に前進を開始するまでに要する時間Ｄｅｌａｙは、Ｄｅｌａｙ＝ΔＴ１×Ｎで表される。ここで、ΔＴ１は、信号が変化もしくは先行車両が前進を開始してから、ドライバが発進操作を行って実際に車両が前進を開始するまでの時間である。つまり、発進波遅れにより、Ｎ台目の車両が停止線を通過するのに要する時間は、信号が青に変化したと同時に発進した場合と比べて前記Ｄｅｌａｙ分だけ大きくなり、その分、交差点における飽和交通流率（交差点における交通容量）が低下してしまうという問題がある。なお、ΔＴ１は、通常１〜数秒程度であることが分かっており、ドライバが、停止中にカーナビゲーション装置を操作したり、地図や雑誌等を見たりして脇見をしていると、さらに大きな秒数になる。

この問題を解決するために車両の自動運転が提案されており、その発進工程に関する特許文献１に記載の装置では、上記ΔＴ１を小さくすることができる。ところが、当該装置であっても、先行車両との相対速度が０よりも大きいことを検知して、発進を開始するべくスロットルを制御し、実際に車両が前進を開始するのに、ある程度の時間（０．５〜数秒程度）がかかることから、上記ΔＴ１もこの時間分だけは要することになる。従って、当該装置によっても、飽和交通流率が低下するという問題を解決することはできず、特に大型車両の場合、ΔＴ１は数秒程度と考えられるため、解決は困難である。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、上記ΔＴ１を０に近づけることにより発進波遅れによる飽和交通流率の低下を抑制することができる車両制御システムを提供することを目的とする。

第１発明の車両制御システムは、信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を道路上の車両に対して送信する路上装置と、前記車両に搭載され、前記信号情報を受信して、該信号情報に基づいて該車両を制御する車載装置とを有する車両制御システムであって、前記車載装置は、前記信号情報に基づいて、前記車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、前記車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする（請求項１）。

第１発明においては、路上装置は信号情報を車両に対して送信し、車両に搭載された車載装置は当該信号情報を受信する。信号情報は、例えば、現在の信号灯色及びその継続時間、それ以降に表示される予定の信号灯色及びその継続時間の情報を含むものである。車載装置は、この信号情報に基づいて、信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得するとともに、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する。また、車両が停止しているか否かを、例えば車速に基づいて判定する。車載装置は、車両が停止しており、かつ、現在の信号灯色が赤であると判定した場合は、青変化時点に車両の前進を開始させる。これにより、車両は信号灯色が青に変化すると同時に前進を開始するので、上述のΔＴ１（信号変化又は先行車両の前進開始から車両の前進開始までに要する時間）を０に近づけることができ、その結果として、上述のＤｅｌａｙ（信号変化から車両の前進開始までに要する時間）を０に近づけることができる。従って、発進遅れによる飽和交通流率の低下を抑制することができる。

また、第２発明の車両制御システムは、走行方向に連続した少なくとも２台の車両にそれぞれ搭載された車載装置を含む車両制御システムであって、先行車両に搭載された第１の車載装置は、信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を送信する手段を有し、後行車両に搭載された第２の車載装置は、前記信号情報を受信する手段と、前記信号情報に基づいて、前記後行車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、前記後行車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記後行車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする（請求項２）。

車載装置（第２の車載装置）は、信号情報を、路上装置から受信する代わりに、先行車両に搭載された車載装置（第１の車載装置）から受信しても良い。これにより、路上装置が所定領域に存在する車両（例えば、停止線付近に存在する２，３台の車両）の車載装置（第１の車載装置）にのみ信号情報を送信する場合であっても、これらの車両に後続する全ての車両が第１の車載装置と第２の車載装置を搭載していれば（第１の車載装置が第２の車載装置を兼ねていても良いし、第２の車載装置が第１の車載装置を兼ねていても良い）、当該信号情報をバケツリレー方式で当該全ての後続車両に伝達することができるので、当該全ての後続車両の車載装置（第２の車載装置）は信号情報を取得することができる。従って、第１発明と同様に、発進遅れによる飽和交通流率の低下を抑制することができる。

また、第３発明の車載装置は、車両に搭載された車載装置であって、信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を受信する手段と、前記信号情報に基づいて、前記車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、前記車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする（請求項３）。

第３発明の車載装置は、上記第１発明の車両制御システムに含まれる車載装置又は第２発明の車両制御システムに含まれる第２の車載装置である。

また、上述の車載装置は、前記車両の前進開始前に、前記車両の搭乗者に対して前記車両が前進を開始する旨を報知する報知手段をさらに有することが好ましい（請求項４）。

これにより、ドライバが車両の停止中にカーナビゲーション装置を操作するなど脇見をしている場合であっても、ドライバに対して運転に注意を払うように喚起することができ、運転の安全性を高めることができる。

また、第４発明の車両は、上記の車載装置を搭載した車両である（請求項５）。

以上のように、本発明によれば、路上装置又は先行車両に搭載された車載装置から信号情報を受信した車載装置が、信号が青に切り替わる時点を予測し、当該時点になったと略同時に車両の前進を開始させるため、発進波遅れによる飽和交通流率の低下を抑制することができる。

実施の形態１：
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る路上装置、車載装置及び車両を含む車両制御システムの概要を示す模式図である。車両制御システムは、路上装置１、車載装置２、車両３、交通信号機４、中央装置５などを含む。中央装置５は、交通信号機４に対してスプリット等の情報を含む信号制御指令の送信等を行う装置であり、交通管制センター内に設置されている。なお、中央装置５は、交通管制センター内に設置されず、道路上に設置されていても良い。交通信号機４は、交差点Ｉに流入する道路上の車両の交通を制御する装置であり、複数の交差点Ｉのそれぞれに設置されている。中央装置５と複数の交通信号機４は、通信回線を介して接続されている。路上装置１は、交差点Ｉに流入する複数の道路のうちの１本の道路上の車両と通信可能な装置であり、１つの交差点Ｉに対し流入する道路の数だけ設置されている。同図では、交差点Ｉに流入する４本の道路のうちの道路Ｒ上の車両３と通信可能な路上装置１のみを図示しており、他の道路上の車両と通信可能な路上装置１の図示は省略している。交通信号機４と複数の路上装置１は、通信回線を介して接続されている。

路上装置１は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access）などの広域通信装置であり、道路Ｒ上の車両３に搭載された車載装置２との間で各種情報を無線通信する。通信領域Ｑ（図１の斜線部分）は、道路Ｒ上の全ての車両３と通信可能なように設定されている。路上装置１は、車載装置２と各種情報の通信を行う通信部１ａと、通信部１ａを制御する通信制御装置１ｂとを含んでいる。路上装置１は、交通信号機４から後述する信号情報を受信し、当該信号情報を車載装置２に送信する。

交通信号機４は、交通信号制御機４ａと複数の信号灯器４ｂなどを含んでいる。交通信号制御機４ａは、中央装置５から信号制御指令を受信し、この指令に基づいて信号灯器４ｂの各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。また、交通信号制御機４ａは、所定の周期（例えば、１００ｍｓｅｃ）毎に、交差点Ｉに流入する各道路における現在の信号灯色及びその継続時間、将来に表示する予定の各信号灯色（例えば、１サイクル先まで）及びその継続時間に関する信号情報を作成し、各路上装置１に送信する。

図２は道路Ｒにおける信号情報の例を示す説明図である。項番は現時点以後に表示される各信号灯色の順番を、信号灯色は道路Ｒを走行する車両に対して表示される信号灯器４ｂの灯色を、継続時間は各信号灯色が継続する秒数を、それぞれ示している。例えば、項番が１の信号灯色、すなわち、現在の信号灯色は赤であり、その継続時間は２０秒であることを示している。また、例えば、項番が２の信号灯色、すなわち、現在の信号灯色の次に表示される信号灯色は青であり、その継続時間は６０秒であることを示している。

次に、車両３及び車両３に搭載された車載装置２について説明する。図３は本発明に係る車載装置及び車両の構成を示すブロック図である。通信部２０１は、路上装置１から信号情報を受信する。車速取得部２０２は、車速センサ３０１が車輪の角速度を検出することにより計測した車両３の速度のデータを取得する。車間距離取得部２０３は、車間距離センサ３０２が計測した先行車両との車間距離のデータを取得する。車間距離センサ３０２は例えばミリ波を用いて目標物との距離を計測するものである。記憶部２０４は、通信部２０１が受信した信号情報、車速取得部２０２が取得した速度データ、車間距離取得部２０３が取得した車間距離データなどを記憶する。

燃料制御部２０５は、処理部２０９が後述する車両制御処理において指示した内容に基づいて燃料制御装置３０３に指示を出す。燃料制御装置３０３は、燃料制御部２０５の指示及びアクセルペダルの踏み込み量に基づいて燃料を供給する。

制動部２０６は、処理部２０９が後述する車両制御処理において指示した内容に基づいて減速装置３０４に指示を出す。減速装置３０４は、制動部２０６の指示及びブレーキペダルの踏み込み量に基づいてブレーキを作動する。

表示部２０７は、処理部２０９が後述する車両制御処理において作成した画像データをモニター３０５に表示する。音声出力部２０８は、処理部２０９が後述する車両制御処理において作成した音声データをスピーカー３０６から出力する。

処理部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータにより構成されており、所定の時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）毎に以下に説明する車両制御処理を実行する。まず、処理部２０９は、車両３の車速に基づいて、車両３が停止しているか否かを判定する。停止している（車速が０）と判定した場合には、処理部２０９は、路上装置１から受信した信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する。赤であると判定した場合には、処理部２０９は、その継続時間を取得し、当該継続時間が経過すると同時に（すなわち、信号灯色が赤から青に切り替わると同時に）車両３が前進を開始するように、燃料制御部２０５及び制動部２０６に指示する。

これにより、車両３は信号灯色が青に変化すると同時に前進を開始するので、上述のΔＴ１（信号変化又は先行車両の前進開始から車両３の前進開始までに要する時間）を０に近づけることができ、その結果として、上述のＤｅｌａｙ（信号変化から車両３の前進開始までに要する時間）を０に近づけることができる。従って、発進遅れによる飽和交通流率の低下を抑制することができる。

処理部２０９は、車両３が前進を開始する前に、ドライバに画像及び音声でその旨を予告する。具体的には、処理部２０９は、「発進注意！」の文字等からなる画像データ、「まもなく発進しますので、ご注意下さい。」等の音声データを作成し、車両３が前進を開始する所定時間前（例えば、３秒前）に、画像データをモニター３０５に表示するとともに、音声データをスピーカー３０６から出力する。これにより、ドライバが停止中にカーナビゲーション装置（不図示）を操作していたり、地図や雑誌等を見たりして、脇見をしている場合であっても、ドライバに運転に注意を払うよう喚起することができ、運転の安全性を高めることができる。

処理部２０９は、車両３が停止していない（車速が０より大きい）と判定した場合には、先行車両との車間距離が車速に応じた目標車間距離（例えば、車速が１０ｋｍ／ｈの場合には３ｍ、車速が４０ｋｍ／ｈの場合には２０ｍ）となるように燃料制御部２０５及び制動部２０６に指示する。なお、処理部２０９は、先行車両との衝突を防止するために、先行車両との車間距離が所定の閾値（例えば、２ｍ）以下になった場合には、車両３が停止するように燃料制御部２０５及び制動部２０６に指示しても良い。

上述の実施の形態においては、路上装置１と交通信号制御機４ａは別々の筐体に収められている構成であったが、これに限定されるものではなく、路上装置１と交通信号制御機４ａが１つの筐体に収められている構成であっても良い。

また、路上装置１はＷｉＭＡＸなどの広域通信装置に限定されるものではなく、光ビーコン、電波ビーコン、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication : 専用狭域通信）などの狭域通信装置であっても良い。この場合、通信領域Ｑは非常に狭いので、車載装置２は、車両３が通信領域Ｑを通過している間に、信号情報を１度しか受信することができない。従って、車載装置２は、信号情報を受信してから時間が経過する都度、信号情報に含まれる現在の信号灯色の継続時間からその経過時間分を減じて、信号情報を更新しておくのが好ましい。

実施の形態２：
本実施の形態が上述の実施の形態１と異なる点は、路上装置１は道路Ｒの停止線Ｐ直近の車両３とのみ通信可能な点、隣り合う車両３同士で信号情報を通信可能な点である。

図４は実施の形態２における路上装置、車載装置及び車両を含む車両制御システムの概要を示す模式図である。路上装置１の通信領域Ｑ（斜線部分）は、道路Ｒの停止線Ｐ直近の車両３とのみ通信可能に設定されている。また、隣り合う車両３に搭載された車載装置２は、互いに通信することができる。

次に、車載装置２及び車両３について説明する。車載装置２及び車両３の構成を示すブロック図は図３と同様である。

通信部２０１は、路上装置１又は先行する車両３に搭載された車載装置２から信号情報を受信する。通信部２０１は、信号情報を受信した場合には、後続する車両３に搭載された車載装置２に対して当該信号情報を送信する。これにより、信号情報が道路Ｒの停止線Ｐ直近の車両３にのみ送信される場合であっても、信号情報をバケツリレー方式で後続する車両３に伝達することができるので、道路Ｒ上の全ての車両３が信号情報を受信することができる。なお、図４において、道路Ｒの先頭から２台目、３台目の車両３は、路上装置１からも先行する車両３からも信号情報を受信することになるが、この場合には、路上装置１から受信した信号情報を優先し、先行する車両３から受信した信号情報を破棄すれば良い。また、後続する車両３には、信号情報に代えて、赤の信号灯色の継続時間の情報を送信しても良い。

また、通信部２０１は、信号情報に代えて、車両３が前進を開始する時点（以下、前進開始時点）の情報を後続する車両に送信しても良い。この場合、処理部２０９は、車両３が停止していると判定し、かつ、現在の信号灯色が赤であると判定した場合には、先行する車両３から前進開始時点の情報を受信したのか、あるいは、先行する車両３から前進開始時点の情報を受信せず、路上装置１から信号情報を受信したのか、いずれであるかを判定する。先行する車両３から前進開始時点の情報を受信せず、路上装置１から信号情報を受信したと判定した場合には、車両３は道路Ｒの先頭車両であると判断し、赤の信号灯色の継続時間を取得して、前進開始時点として当該継続時間を設定し、この前進開始時点の情報を通信部２０１を介して後続する車両３に送信する。一方、先行する車両３から前進開始時点の情報を受信したと判定した場合には、車両３は道路Ｒの先頭車両でないと判断し、受信した前進開始時点にΔＴ２秒（例えば、０．２秒）を加算した時点を前進開始時点として設定し、この前進開始時点の情報を通信部２０１を介して後続する車両３に送信する。処理部２０９は、前進開始時点になると同時に車両３が前進を開始するように、燃料制御部２０５及び制動部２０６に指示する。

なお、ここでは前進開始時点の情報を受信するか否かで、車両３が道路Ｒの先頭車両であるか否かを判定していたが、例えば、車間距離取得部２０３が取得した車間距離が所定値（例えば、１０ｍ）以上であるか否かを判定し、所定値以上であれば、車両３の前方には他の車両が存在しない、すなわち、車両３が道路Ｒの先頭車両であると判断し、所定値以上でなければ、車両３の前方には他の車両が存在する、すなわち、車両３は先頭車両でないと判断しても良い。また、車両３の位置を検出するＧＰＳなどの位置検出手段（不図示）によって車両３の位置を取得するとともに、道路Ｒ上に書かれた停止線Ｐの位置に関する情報を取得して、車両３の位置と停止線Ｐの位置との相対的な関係によって、車両３が先頭車両であるか否かを判断しても良い。

このようにすると、道路Ｒの先頭の車両３は、信号灯色が青から赤になると同時に前進を開始し、次の車両３はそのΔＴ２秒経過後に前進を開始し、さらに次の車両３はさらにそのΔＴ２秒経過後に前進を開始することになる。従って、道路Ｒ上の全ての車両３は、先行車両が前進を開始してからΔＴ２秒の余裕を持って前進を開始するため、走行の安全性が向上する。この場合でも、Ｎ台目の車両３における上記ＤｅｌａｙはΔＴ２×Ｎとなり、上記特許文献１に記載の装置におけるΔＴ１×Ｎよりも小さくなるため、発進遅れによる飽和交通流率の低下を必要限度に抑えることができる。

上述の実施の形態のおいては、信号情報は信号灯色とその継続時間を含むものであったが、これに限定されるものではなく、信号灯色とその表示が終わる時刻を含むものであっても良い。同様に、前進開始時点の情報は、車両３が前進を開始する時点までの時間を含むものであったが、これに限定されるものではなく、車両３が前進を開始する時刻を含むものであっても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る路上装置、車載装置及び車両を含む車両制御システムの概要を示す模式図である。 信号情報の例を示す説明図である。 本発明に係る車載装置及び車両の構成を示すブロック図である。 実施の形態２における路上装置、車載装置及び車両を含む車両制御システムの概要を示す模式図である。

符号の説明

１ 路上装置
１ａ 通信部
１ｂ 通信制御装置
２ 車載装置
２０１ 通信部
２０２ 車速取得部
２０３ 車間距離取得部
２０４ 記憶部
２０５ 燃料制御部
２０６ 制動部
２０７ 表示部
２０８ 音声出力部
２０９ 処理部
３ 車両
３０１ 車速センサ
３０２ 車間距離センサ
３０３ 燃料制御装置
３０４ 減速装置
３０５ モニター
３０６ スピーカー
４ 交通信号機
４ａ 交通信号制御機
４ｂ 信号灯器
５ 中央装置
Ｉ 交差点
Ｐ 停止線
Ｑ 通信領域
Ｒ 道路

Claims (5)

1. 信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を道路上の車両に対して送信する路上装置と、
   前記車両に搭載され、前記信号情報を受信して、該信号情報に基づいて該車両を制御する車載装置とを有する車両制御システムであって、
   前記車載装置は、
   前記信号情報に基づいて、前記車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、
   前記車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする車両制御システム。
2. 走行方向に連続した少なくとも２台の車両にそれぞれ搭載された車載装置を含む車両制御システムであって、
   先行車両に搭載された第１の車載装置は、信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を送信する手段を有し、
   後行車両に搭載された第２の車載装置は、
   前記信号情報を受信する手段と、
   前記信号情報に基づいて、前記後行車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、
   前記後行車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記後行車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする車両制御システム。
3. 車両に搭載された車載装置であって、
   信号灯色を切り替える予定に関する情報を含む信号情報を受信する手段と、
   前記信号情報に基づいて、前記車両の進行方向に表示される信号灯色が青に切り替わる青変化時点を取得する手段と、
   前記車両が停止しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記信号情報に基づいて、現在の信号灯色が赤であるか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段が停止していると判定し、かつ、前記第２判定手段が赤であると判定した場合に、前記青変化時点に前記車両の前進を開始させる車両制御手段とを有することを特徴とする車載装置。
4. 前記車両の前進開始前に、前記車両の搭乗者に対して前記車両が前進を開始する旨を報知する報知手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の車載装置。
5. 請求項３又は４に記載の車載装置を搭載した車両。

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