JP4853005B2

JP4853005B2 - 車両走行シミュレーション装置

Info

Publication number: JP4853005B2
Application number: JP2005357626A
Authority: JP
Inventors: 竜也岩瀬; 広宣北岡; 博子森
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP2007164339A

Description

本発明は、計算処理プログラム、計算処理装置、及び計算処理方法に係り、より詳細には、走行可能な経路を計算する計算処理プログラム、計算処理装置、及び計算処理方法に関する。

道路上ではさまざまな事故が起きており、それに対していろいろな安全システムが実用化に向けて提案されてきている。例えば、見通しの悪い交差点においては車両同士の衝突がよく発生するが、これを防ぐために、車同士を無線で通信させることで、お互いの位置と速度を伝え合い、見通しの悪い交差点でも相手車両の存在を知ることができるようなシステムが提案、研究されている。このようなシステムを実際に製造し、多くの車に搭載するには多くの費用がかかるし、また人命にかかわるシステムであるため、実用化前には慎重な検討が必要となる。このため、このような高コストかつミッションクリティカルなシステムの動作を計算機上で検証するのにシミュレーションが利用されている。

しかし、従来、交通の分野では、渋滞解消等の交通流に関するシミュレーションが主になされているのみであり、事故防止等の安全に関するシミュレーションはまだあまり普及しておらず、例えば、車両走行軌跡（走行レーン）を予め確定しておき、その上を車両が走行するというモデルで道路を表現する微視的な交通シミュレーション装置が提案されている（非特許文献１参照。）。
「微視的道路交通シミュレーションのためのオブジェクト指向道路モデルの構築とその検証」『シュミレーション、Vol．１８，No．３（１９９９）』（第５２項〜第６１項）

しかし、上記交通シミュレーション装置では、走行レーンの形状データは全て入力しなければならず、道路ネットワークが大規模になると、交差点内の車両軌跡まで入力しようとすると、大量の入力個数が必要となる。

本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、走行可能な経路を容易に生成することの可能な計算処理プログラム、計算処理装置、及び計算処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明の車両走行シミュレーション装置は、車両が通行する道路の交差点を点であるノードで表すと共にノード間の道路を、該ノード間を結んだ線であるリンクで表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とを記憶する道路データ記憶手段と、前記道路網において複数の仮想車両各々が走行する経路を表す前記複数のノードの情報と、当該複数の仮想車両各々が前記道網に発生する時間の情報と、を記憶する車両データ記憶手段と、前記車両データ記憶手段に記憶された前記道路網の情報及び前記道路の車線の数と各車線の幅の情報に基づいて、前記交差点内及び前記道路上の車線毎の、車両が走行することの可能な全ての経路を、車線が交差点に接続する端を点で表したジョイントと、ジョイント間を結ぶ線であるレールとにより定め、前記定めた全ての可能な経路において、１つのレールと他のレールとが交わる交点を全て計算し、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記計算されたレールに複数の仮想車両各々を配置し、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報を前記ジョイントの情報に変換し、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す時間に基づく位置を計算し、前記計算された前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す前記位置の情報と、前記複数の仮想車両各々が走行する経路を表す複数のノードの情報が変換されて得られたジョイントの情報と、前記ジョイントを結ぶレールにおける前記計算された全ての交点の情報と、に基づいて、前記複数の仮想車両各々の車両の通過する前記交点を特定しかつ当該特定された交点を当該仮想車両が通過する時刻に当該特定された交点を通過する他の仮想車両が存在するか否かを判断することにより、前記複数の仮想車両において衝突危険性のある仮想車両と該衝突位置とを予測する計算手段と、を備えている。

道路データ記憶手段は、車両が通行する道路の交差点を点であるノードで表すと共にノード間の道路を、該ノード間を結んだ線であるリンクで表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とを記憶する。

車両データ記憶手段は、前記道路網において複数の仮想車両各々が走行する経路を表す前記複数のノードの情報と、当該複数の仮想車両各々が前記道網に発生する時間の情報と、を記憶する。

計算手段は、前記車両データ記憶手段に記憶された前記道路網の情報及び前記道路の車線の数と各車線の幅の情報に基づいて、前記交差点内及び前記道路上の車線毎の、車両が走行することの可能な全ての経路を、車線が交差点に接続する端を点で表したジョイントと、ジョイント間を結ぶ線であるレールとにより定める。

また、計算手段は、上記定めた全ての可能な経路において、１つのレールと他のレールとが交わる交点を全て計算する。

更に、計算手段は、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記計算されたレールに複数の仮想車両各々を配置する。

計算手段は、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報を前記ジョイントの情報に変換する。

計算手段は、前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す時間に基づく位置を計算する。

計算手段は、前記計算された前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す前記位置の情報と、前記複数の仮想車両各々が走行する経路を表す複数のノードの情報が変換されて得られたジョイントの情報と、前記ジョイントを結ぶレールにおける前記計算された全ての交点の情報と、に基づいて、前記複数の仮想車両各々の車両の通過する前記交点を特定しかつ当該特定された交点を当該仮想車両が通過する時刻に当該特定された交点を通過する他の仮想車両が存在するか否かを判断することにより、前記複数の仮想車両において衝突危険性のある仮想車両と該衝突位置とを予測する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記車両が走行することの可能な全ての経路は、予め定められた走行状態で車両が走行する経路を含む。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記車両が走行することの可能な全ての経路は、予め定められた走行状態で車両が走行する経路と、当該予め定められた走行状態と異なる走行状態で車両が走行する経路とを含む。

次の発明も提案される。
第１に、車両走行シミュレーション方法である。
即ち、道路データ記憶手段が、車両が通行する道路の交差点を点であるノードで表すと共にノード間の道路を、該ノード間を結んだ線であるリンクで表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とを記憶し、
車両データ記憶手段が、前記道路網において複数の仮想車両各々が走行する経路を表す前記複数のノードの情報と、当該複数の仮想車両各々が前記道網に発生する時間の情報と、を記憶し、
計算手段が、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記道路網の情報及び前記道路の車線の数と各車線の幅の情報に基づいて、前記交差点内及び前記道路上の車線毎の、車両が走行することの可能な全ての経路を、車線が交差点に接続する端を点で表したジョイントと、ジョイント間を結ぶ線であるレールとにより定め、
前記定めた全ての可能な経路において、１つのレールと他のレールとが交わる交点を全て計算し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記計算されたレールに複数の仮想車両各々を配置し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報を前記ジョイントの情報に変換し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す時間に基づく位置を計算し、
前記計算された前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す前記位置の情報と、前記複数の仮想車両各々が走行する経路を表す複数のノードの情報が変換されて得られたジョイントの情報と、前記ジョイントを結ぶレールにおける前記計算された全ての交点の情報と、に基づいて、前記複数の仮想車両各々の車両の通過する前記交点を特定しかつ当該特定された交点を当該仮想車両が通過する時刻に当該特定された交点を通過する他の仮想車両が存在するか否かを判断することにより、前記複数の仮想車両において衝突危険性のある仮想車両と該衝突位置とを予測する
車両走行シミュレーション方法。
第２に、車両走行シミュレーションプログラムである。
即ち、コンピュータを、
車両が通行する道路の交差点を点であるノードで表すと共にノード間の道路を、該ノード間を結んだ線であるリンクで表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とを記憶する道路データ記憶手段、
前記道路網において複数の仮想車両各々が走行する経路を表す前記複数のノードの情報と、当該複数の仮想車両各々が前記道網に発生する時間の情報と、を記憶する車両データ記憶手段、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記道路網の情報及び前記道路の車線の数と各車線の幅の情報に基づいて、前記交差点内及び前記道路上の車線毎の、車両が走行することの可能な全ての経路を、車線が交差点に接続する端を点で表したジョイントと、ジョイント間を結ぶ線であるレールとにより定め、
前記定めた全ての可能な経路において、１つのレールと他のレールとが交わる交点を全て計算し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記計算されたレールに複数の仮想車両各々を配置し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報を前記ジョイントの情報に変換し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す時間に基づく位置を計算し、
前記計算された前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す前記位置の情報と、前記複数の仮想車両各々が走行する経路を表す複数のノードの情報が変換されて得られたジョイントの情報と、前記ジョイントを結ぶレールにおける前記計算された全ての交点の情報と、に基づいて、前記複数の仮想車両各々の車両の通過する前記交点を特定しかつ当該特定された交点を当該仮想車両が通過する時刻に当該特定された交点を通過する他の仮想車両が存在するか否かを判断することにより、前記複数の仮想車両において衝突危険性のある仮想車両と該衝突位置とを予測する計算手段
として機能させる車両走行シミュレーションプログラム。

以上説明したように本発明は、交差点を点で表すと共に交差点間の道路を該交差点を表した該点間を結んだ線で表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とに基づいて、車両が予め定められた走行状態で走行するとした場合の交差点内及び道路上の少なくとも一方の車線毎の経路を計算するので、車線毎の経路の情報を全て入力しなくとも、車線毎の経路を容易に生成することができる。

さらに、生成された走行経路を元に、車両の走行状態に応じて柔軟に形状を変化させた別の走行経路を生成することができ、さまざまな事故状況における車両挙動を再現することができる。

また、走行経路の交差情報を元に、衝突危険性のある車両と、その衝突位置を予測することが可能になるため、車両同士の位置関係を全車分計算する必要がなくなり、交通事故に関係する車両の位置関係だけを高速に計算することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態の車両走行シミュレーション装置（計算処理装置）は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、表示装置等を備えたコンピュータで構成され、記憶装置には、本実施の形態の計算処理プログラムが記憶され、本車両走行シミュレーション装置は、この計算処理プログラムに従って、以下に説明する計算処理（計算処理方法）を実行する。

本実施の形態の車両走行シミュレーション装置は、道路交通網を表す道路データを記憶する道路データ記憶装置１０と、車両の発生時刻、車両の走行経路を表す車両データを記憶する車両データ記憶装置１２と、を備えている。

また、車両走行シミュレーション装置は、上述の道路データを元に、交差点の座標や、交差点と交差点を結ぶ道路を図示しない計算機の記憶装置上に構築する道路構築部１６を含む道路部１４と、後述する静的軌跡及び動的軌跡を生成すると共に、各車両が走行状態に応じて事故防止のために気をつけなければならない他の車両を探索する走行軌跡部１８と、上述の車両データを元に指定時刻に指定された経路を走行する車両を発生させると共に、各車両の挙動を計算する車両部３０と、車両部３０と走行軌跡部１８との間の仲介をする交通管理部４０と、を備えている。

次に、上記各部の詳細を更に説明する。

道路データ記憶装置１０に記憶されている道路データは、交差点を点(以下、ノードという)で表し、道路を該ノード間を結んだ線(以下リンク)で表したデータで構成され、具体的には、以下の表１の情報を含む。

また、車両データ記憶装置１２に記憶されている車両データは、車両の発生時刻、車両の走行経路を表すデータであり、具体的には、以下の表２の情報を含む。

走行軌跡部１８は、車両が予め定められた標準状態で走行した場合に走行する可能性のある経路である静的軌跡を計算する静的軌跡部２０と、仮想的に配置された車両の速度やハンドル操作等により定まる走行状況に応じて静的軌跡から外れて走行する経路である動的軌跡を計算する動的軌跡部２２と、後述するレール同士の全ての交点を計算する交点計算部２３と、経路計算部２６により計算された他の車両の経路と位置計算部２８により計算された他の車両の位置とから、各車両が事故防止のために気をつけなければならない車両（交差車両）を探索する交差探索部２４と、を備えている。

車両部３０は、車両の発生時刻、車両の走行経路を表す車両データに基づいて指定時刻に指定された経路に仮想的な車両を発生させる車両生成部３２と、ハンドル操作量に応じて経路選択部３６により選択された経路、車速計算部３８により計算された車速、及び、交通管理部４０から仲介された交差車両の情報（即ち、交差探索部２４により探索された交差車両の情報）に基づいて、各車両の今後走行すべき経路及び車速などで表される挙動を計算する挙動計算部３４と、を備えている。

交通管理部４０は、上記のように、走行軌跡部１８からの交差車両の情報を車両部３０の挙動計算部３４に送信する状況計算部４４と、挙動計算部３４により計算された各車両の挙動を、走行軌跡部１８の動的軌跡部２２に送信する車両配置部４２とを備えている。

次に、図２を参照して、本実施の形態の作用を説明する。

ステップ５２で、道路ネットワークを生成する。即ち、道路部１４の道路構築部１６は、上述の道路データを元に記憶装置上に道路情報を構築する。詳細には、道路情報は、図３（B）に示すように、ノード（交差点）とノード（交差点）とを結ぶリンク（道路）の情報で構成され、図３（A）に示すように、ネットワーク構造となる。これにより、ある交差点から流出する道路や、ある道路の始点となる交差点などを検索することができる。

ステップ５４で、上述の道路ネットワークの情報に基づいて、車両の通過点（ジョイント）をノードと同じ位置に、車線の数だけ発生させる。ステップ５６で、上記ステップ５４で発生させたジョイントの座標を、車線数、車線幅の情報を元に計算する。これは、上述の道路ネットワーク構造において点で表されている各交差点を、平面に拡張することに相当する。

ジョイントの座標は、例えば、図４に示すように、以下の手順で、各交差点（ノード）を点から平面へと拡張することで計算できる。即ち、まず、図４（Ａ）に示すように、ジョイントを、ノードと同座標に発生させる（ステップ５４）。この点を、図４（Ｂ）に示すように、該ノードに結ばれる各リンク（道路）へ移動させる。この移動量は、ノードに結ばれるリンクと交差する他のリンクの車線幅員分である。更に、このように移動された点を、図４（Ｃ）に示すように、該ノードに結ばれる各リンクの直交方向へ移動させる。移動量はジョイントが所属するリンクの車線幅員の半分である。そして、移動先の点がジョイント（車線の端点）となる。なお、これは各車線について実行する。以上を各ノード全てについて実行する。このようにして、交差点は点から平面へと拡張され、ジョイントの座標が計算される。

ステップ５８で、車両の静的軌跡を生成する。車両の静的軌跡とは、図５に示すように、車線上や、交差点内で車両が走行する際に通過する可能性のある各点(ジョイント)を線(以下レール)で結ぶことにより、走行軌跡として表現したものである。

車線上の軌跡は、車線の端点（ジョイント）同士を結ぶレールで表現される。交差点内の軌跡は、交通規則に従った可能なすべての折方向のジョイントの組合せを結ぶレールで表現される（図６参照））。

もし規制された方向以外に間違って進入してしまうような運転者の判断ミスを表現したいときは、そのようなジョイントの接続関係を指定して加えることもできる。

レールの形状は、例えば車線上のレールであれば直線を使い、交差点内のレールであればベジエ曲線などの曲線が使える。以下の具体例では主にベジエ曲線を例に説明するが、曲線形状は特にベジエにこだわることなく、クロソイドや円弧を使うこともできる。

さらに、例えば曲線はパラメータtを0から1まで変化させたときの点の軌跡である、というように、曲線の規格を統一しておけば、複数の曲線を組み合わせた複合曲線を一つのレールに割り当てることもできる（図７）。この方法をつかえば、たとえば右折ポケット車線（図８）に入るときの走行軌跡など、かなり自由度の高い曲線を統一的に取り扱うことができる。

ステップ５９で、走行軌跡部１８の交点計算部２３は、後述のステップ６８の交差車両探索のために、上述のレール同上の交点をすべて計算する。交点の情報は交差するレールの情報とともに各レールが保持しておく。交点の計算方法であるたが、例えば、上述のようにレールの規格をパラメータｔの関数として、
Ｐ＝Ｐ（ｔ）
と統一しておけば、レールＰ₁（ｔ）とＰ₂（ｔ）の交点は、次の方程式
Ｐ１（ｔ１）＝Ｐ２（ｔ２）
を解くことで計算することができる。

ステップ６０で、車両部３０の車両生成部３２は、ステップ５２で生成された道路ネットワークに、上述の車両の発生時刻、車両の走行経路を表す車両データに従って指定時刻に指定された経路に仮想的な車両を発生させる。

ところで、上述したステップ５８において静的軌跡部２０で生成された走行軌跡は、各車両の速度やハンドル操作に依存しない標準的な軌跡であり、仮想車両は基本的には静的軌跡に沿って走行する。しかし、事故防止等の安全に関するミクロなシミュレーションにおいては、例えば、車線変更時の事故や、交差点でスピードを出しすぎたために曲がりきれずに起こった事故など、より詳細な個々の車両の状態に応じた走行軌跡を表現する必要がある。そこで、ステップ６２で、動的軌跡部２２は、状況に応じて柔軟に静的軌跡から外れた車両挙動（動的軌跡）を計算する。

例えば、一つの方法としては、上記ステップ６６で発生された車両ごとにレールの曲線を別々に管理し、各車両の速度やハンドルの状態に合わせて交差点内レールの曲率を変え、さまざまな形状の走行軌跡を表現する方法が挙げられる。

まず、車両の速度に合わせて交差点内の走行軌跡を表す曲率を変える方法の一例としてベジエ曲線の場合を以下に示す。

一般に二次のベジエ曲線は、始点のジョイントP1、終点のジョイントP2、制御点をPcとしたとき、次の式で表される点の、パラメータtを0から1まで動かしたときの軌跡となる(図９参照)。

そして、制御点Pcの位置を車両の速度ｖを使って、例えば以下のように変化させることで、曲線の形状を車両の状態に応じて変えることができる(ΔTは任意の時間定数である)。

また、車線変更や追い越しなどは、例えば動的にジョイント、レールを生成・消滅させることで実現することができる。この場合の曲線形状は、例えば車線幅wや、車両速度vをパラメータとして、制御点を決めた３次ベジエ曲線で実現できる(図１０参照)。

また、誤って通常よりもハンドルを切りすぎたり切り遅れたりするような、ハンドル操作に応じた走行を表現する場合には、レールに対する横方向のブレを許すことで、より自由度の高い走行軌跡を表現できる(図１１)。例えば、曲線パラメータがtの点P(t)におけるレールの外向きの単位法線ベクトルをｎ（ｔ）車速をｖ、ハンドル操作量をｈとすると、横方向のブレを考慮した曲線は次のように表すことができる。ここでｋはブレ具合をあらわす任意の定数、ｖ０、ｈ０は標準的な車速、ハンドル操作量である。

また、動的軌跡を生成した場合は、ステップ５９の方法と同様に交差する軌跡との交点を計算し、保持しておく。

なお、車速及びハンドル操作量は次のように計算される。まず、先頭車両の車速Ｖは、基本的に入力情報で道路（リンク）ごとに指定された、飽和交通流率Ｑ_maxと最大車両密度Ｋ_maxを元に、以下の式により決定される。なお、Ｋはその時点での車両密度である。
Ｖ_max＝Ｑ_max／（４Ｋ_max）
Ｖ＝Ｖ_max（１−Ｋ／Ｋ_max）
また、後続の車両の車速は例えば、以下の追従式で、先行車の動きにあわせるように決定する。
ａ（ｔ＋Ｔ）＝λΔＶ（ｔ）
なお、ａ（ｔ）は、時刻ｔの追従車の加速度、Ｔは反応遅れ時間、λは比例定数、ΔＶ（ｔ）は先行車との相対速度である。

なお、信号や一時停止交差点、右折等のより細かい状況については、その状況ごとの動作を予め決めておく。

次に、ハンドル操作量については、例えば、基本的には静的軌跡の曲率に比例するように計算される。

また、通常の走行状態と異なる走行状態については、乱数を使って車速やハンドル操作量に分散を持たせ、ドライバーのエラーを表現し、それを元にさらに動的軌跡を変化させることで、確率的に事故を発生させる。

ステップ６４で、経路計算部２６は、車両データとして入力された車両の走行経路（通過するノード列で表される）情報を、通過するジョイント列の情報に変換する。このジョイントの経路情報を使えば、交差点にまだ到達していない車両の経路を予測し、交車速差車両を検索することもできる。

ステップ６６で、位置計算部２８が各車両の位置を計算する。ステップ６８で、交差車両探索部２４は、次のように交差車両を探索する。即ち、事故シミュレーションにおいては、交通状況に応じたドライバーの判断、操作を計算機上で模擬し、それに応じて車両挙動を計算することが必要となるが、その際、交通状況の判断をドライバーにさせるため、先行車両、交差車両などの存在を、車両の位置や走行経路などから計算する必要がある。交差探索部２４は、道路網全域を走るすべての車両から、自車両が気をつけなければならない車両をすばやく検索し、その速度と距離を計算する。交差探索部２４が計算する情報の例を表３に示す。

ここで、自車両にとって気をつけなければならない車両の検索方法について説明する。車両の走行経路を考えることで交差車両、先行車両を検索する。ステップ５９で計算しておいた、レール同士の交点の情報を用いると、自車両が気をつけなければならない車両をすばやく検索することができる。車両が走行する各レールは、始点、終点のジョイントと、レール上を走っている車両の情報を持っている。また、他のレールとの交点の情報を持っている。また、各ジョイントは、流入するレール、流出するレールの情報を持っている。すると、例えば交差車両の検索は以下の手順でできる(図１２参照)。
第１に、自車両のレールR1を取得する。
第２に、R1交差点内の延長R2を取得する。
第３に、R2と交差するレールR3とその交点Ｉを取得する。
第４に、R3の交差点手前のレールR4を取得する。
第５に、R4上を走行する車両が交差車両であり、Ｉが予測衝突地点である。

ところで、自車両にとって交通事故を防止するため気をつけなければならない車両は、以上のような交差点に限らず、車線変更時等にも存在する。そこで、車線変更時においても同様にお互いの車両が走行しているレールの位置関係を考えることで、交差車両を検索することができる。

ステップ７０で、車両挙動を計算する。即ち、挙動計算部３４は、交通管理部４０から交差車両など、車両の周辺状況の情報を受け取り、それを元に、今後走行すべき経路、車速を計算する。

ステップ７２で、上記計算された今後走行すべき経路や車速に基づいて、車両を移動させる。

以上説明したように、交差点を点で表すと共に交差点間の道路を該交差点を表した該点間を結んだ線で表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とに基づいて、車両が予め定められた走行状態で走行するとした場合の交差点内及び道路上の走行可能な経路を計算するので、走行可能な経路の情報を全て入力する必要はなく、走行可能な経路を容易に生成することができる。

また、道路網において車両が走行する位置及び時間の情報に基づいて、前記計算された経路に仮想車両を配置するので、車両が予め定められた走行状態で走行するとした場合の走行のシミュレーションを行うことができる。

更に、ハンドル操作や車速等に基づいて定まる、予め定められた走行状態と異なる走行状態の情報に基づいて、複数の仮想車両の走行する経路を計算すると共に、複数の仮想車両の位置関係を計算するので、交通事故を考慮したシミュレーションが可能になる。

本実施の形態の交通シミュレーション装置のブロック図である。本実施の形態の交通シミュレーション装置が実行する交通シミュレーション処理プログラムを表すフローチャートである。交差点間を線で結んで表現した道路網を示す図である。ジョイントの生成の原理を説明する説明図である。レール及びジョイントを示す図である。交差点内における静的軌跡を示す図である。複数の曲線を組み合わせた複合曲線を示す図である。図７の複合曲線を用いて車線変更時の走行経路を表現した静的軌跡を示す図である。ベジエ曲線を変える原理を説明する説明図である。車線変更時や追い越し時における動的軌跡を示す図である。車速とハンドル操作に応じて変化した動的軌跡を示す図である。交差車両の検索原理を説明する説明図である。

符号の説明

１６道路構築部
２０静的軌跡部
２２動的軌跡部
２４交差探索部
３２車両生成部
３４挙動計算部
４２車両配置部

Claims

車両が通行する道路の交差点を点であるノードで表すと共にノード間の道路を、該ノード間を結んだ線であるリンクで表した道路網の情報と、各道路の車線の数と各車線の幅の情報とを記憶する道路データ記憶手段と、
前記道路網において複数の仮想車両各々が走行する経路を表す前記複数のノードの情報と、当該複数の仮想車両各々が前記道網に発生する時間の情報と、を記憶する車両データ記憶手段と、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記道路網の情報及び前記道路の車線の数と各車線の幅の情報に基づいて、前記交差点内及び前記道路上の車線毎の、車両が走行することの可能な全ての経路を、車線が交差点に接続する端を点で表したジョイントと、ジョイント間を結ぶ線であるレールとにより定め、
前記定めた全ての可能な経路において、１つのレールと他のレールとが交わる交点を全て計算し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記計算されたレールに複数の仮想車両各々を配置し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報を前記ジョイントの情報に変換し、
前記車両データ記憶手段に記憶された前記複数の仮想車両各々の前記複数のノードの情報と前記時間の情報とに基づいて、前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す時間に基づく位置を計算し、
前記計算された前記複数の仮想車両各々の経路のどこに存在するのかを示す前記位置の情報と、前記複数の仮想車両各々が走行する経路を表す複数のノードの情報が変換されて得られたジョイントの情報と、前記ジョイントを結ぶレールにおける前記計算された全ての交点の情報と、に基づいて、前記複数の仮想車両各々の車両の通過する前記交点を特定しかつ当該特定された交点を当該仮想車両が通過する時刻に当該特定された交点を通過する他の仮想車両が存在するか否かを判断することにより、前記複数の仮想車両において衝突危険性のある仮想車両と該衝突位置とを予測する計算手段と、
を備えた車両走行シミュレーション装置。
前記車両が走行することの可能な全ての経路は、予め定められた走行状態で車両が走行する経路を含む請求項１に記載の車両走行シミュレーション装置。
前記車両が走行することの可能な全ての経路は、予め定められた走行状態で車両が走行する経路と、当該予め定められた走行状態と異なる走行状態で車両が走行する経路とを含む請求項１に記載の車両走行シミュレーション装置。