JP6116743B1 - 隊列走行制御システム及び隊列走行制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の車両が車車間通信を用いて隊列を組んで走行中、隊列内に隊列外の他車両の割り込みが発生した場合に、隊列を維持する。【解決手段】複数の車両V1、V2、…、Vnが車車間通信装置を用いて隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムおよび隊列走行制御方法において、隊列走行中に隊列内の任意の車両Vi−1とViとの間に隊列外の他車両が割り込んだ場合に、割り込み発生を車車間通信で察知した隊列先頭車V1が自車両の最高速度を直前に割り込まれた隊列後続車Viの走行速度に設定して走行することで隊列を維持する。【選択図】図4

Description

本発明は、複数の車両が車車間通信を用いて隊列を組んで走行する隊列走行での車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムおよび隊列走行制御方法に関する。
近年、交通流の改善を図るとともに空気抵抗の低減による燃費向上を図るため、複数の車両を短い車間距離で一列に並べて走行させる隊列走行技術が注目されている。
このような隊列走行を実現する隊列走行制御技術として、下記特許文献1の隊列走行制御方法が提案されている。この特許文献1の制御方法では、隊列内に隊列外の他車両の割り込みが発生した場合に、前記他車両を隊列の一部とみなすことで隊列を維持している。
特開2015−22419号公報
しかしながら、特許文献1の隊列走行制御方法では、隊列が定常速度で走行中、隊列内に割り込んだ隊列外の他車両が著しく減速もしくは停止した場合に、前記他車両より前方を走行する隊列車両が減速もしくは停止する仕組みがないため、隊列を維持することができない。隊列の一部とみなした前記他車両は特許文献1の隊列走行制御装置で直接制御されていないため、前記のような隊列の分裂は日常的に起こりうる。
本発明の課題は、隊列内に割り込んだ隊列外の他車両がいかなる挙動を示しても隊列を維持することである。
上記の課題を解決するため、本発明では、隊列内に隊列外の他車両の割り込みが発生した場合に、隊列先頭車の最高速度を直前に他車両が割り込んだ隊列後続車の走行速度以下に設定することで隊列を維持する。
上記の割り込み発生ならびに直前に他車両が割り込んだ隊列後続車の走行速度情報は、前記隊列後続車が車車間通信で隊列各車へ通知する。
即ち、本発明は隊列走行制御システムの構成要素として、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムにおいて、車両の走行状態を隊列車両間で交信する車車間通信装置と、前方車間距離を計測する装置と、前方車両の相対速度を計測する装置と、自車両の速度を計測する装置と、自車両の加速度を計測する装置と、車両の側方を監視する装置と、自車両の絶対座標を測位する衛星航法装置とを備え、これら構成要素により、隊列走行中に隊列内の任意の車両間に隊列外の他車両が割り込んだ場合に、車車間通信の情報をもとに、割り込み発生を察知した隊列先頭車が自車両の最高速度を直前に割り込まれた隊列後続車の走行速度かそれ未満の速度に設定しながら走行するとともに警告発報装置により他車両に隊列から離脱することを促すようにした。
本発明によれば、隊列が定常速度で走行中、隊列内に割り込んだ隊列外の他車両が著しく減速もしくは停止した場合に、前記他車両より後方を走行する隊列後続車も著しく減速もしくは停止するが、隊列先頭車の最高速度が直前に他車両が割り込んだ後続車の走行速度以下に制限され、隊列先頭車および他車両の前方を走行する隊列後続車が他車両より後方を走行する隊列後続車から離れることなく走行もしくは停止するので、隊列を維持することができる。
本発明の隊列走行制御システムの構成概略図である。 本発明で隊列先頭車が運転手により操縦される場合の隊列先頭車の隊列走行制御システムの構成概略図である。 本発明の隊列走行のフローチャートである。 第1実施形態における図3の隊列走行維持処理部のフローチャートである。 第2実施形態における図3の隊列走行維持処理部のフローチャートである。 第3実施形態における図3の隊列走行維持処理部のフローチャートである。 第1実施形態の処理の流れを説明する図である。 第2実施形態の処理の流れを説明する図である。 第3実施形態の処理の流れを説明する図である。
《背景技術》
隊列走行中の車両の速度を制御する手段として、運転手による操縦、CC(Cruise Control)、ACC(Adaptive Cruise Control)、CACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)が考えられる。
CCは、目標速度を設定し、目標速度と走行速度との差分が0になるように自動制御しながら走行する技術である。ACCは、目標速度と目標車間距離を設定し、目標速度と走行速度との差分および目標車間距離と実際の車間距離との差分が0になるように自動制御しながら走行する技術である。CCおよびACCの制御則には、目標と実際との差分を使用するフィードバック項のみが含まれる。
一方、CACCの制御則には、車車間通信で得た隊列車両の情報を使用するフィードフォワード項がACCの制御則に追加される。フィードフォワード項としては、例えば隊列先頭車もしくは隊列前走車の加速度が考えられる。フィードフォワードで前記加速度に合わせながら目標と実際との差分をフィードバックして走行するため、CACCの目標車間距離はACCの目標車間距離より短く設定することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
《構成》
図1に本発明の隊列走行制御システムの構成の概略を示す。車両制御装置108は、車車間通信装置101および前方車間距離計測装置102および前方車両相対速度計測装置103および自車両速度計測装置104および自車両加速度計測装置105および側方監視装置106および衛星航法装置107からの入力情報をもとに、車車間通信装置101およびアクセル制御装置109およびブレーキ制御装置110および警告発報装置111へ情報を出力することで隊列走行を制御・維持する。
また、図2に本発明で隊列先頭車が運転手により操縦される場合の隊列先頭車の隊列走行制御システムの構成の概略を示す。車両制御装置205は、車車間通信装置201および自車両速度計測装置202および自車両加速度計測装置203からの入力情報をもとに、車車間通信装置201および制御情報表示装置204および警告発報装置206へ情報を出力する。前記の場合、隊列先頭車の運転手が制御情報表示装置204に表示される情報に従って運転することで隊列走行を制御・維持する。
隊列先頭車は、図1の構成の自動運転車もしくは図2の構成の手動運転車とする。自動運転車の場合、隊列先頭車は速度制御手段にCCを用いるCCモードとACCを用いるACCモードを有し、車両制御装置108の最高速度設定を変更しながら走行する。手動運転車の場合、最高速度設定が制御情報表示装置204を通じて運転手に知らされる。運転手は前記最高速度設定を超えない範囲で隊列先頭車を操縦する。
隊列後続車は、図1の構成の自動運転車とし、自車両の速度制御にACCを用いるACCモードとCACCを用いるCACCモードを有する。
車車間通信装置101および201としては、例えば760MHzもしくは5.8GHz帯の電波通信機もしくは光通信機を利用する。通信方式としては、例えば同報通信方式のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)もしくはバケツリレー方式のマルチポップを適用する。
前方車間距離計測装置102および前方車両相対速度計測装置103および側方監視装置106としては、例えばミリ波レーダもしくはレーザレーダを利用する。
自車両速度計測装置104および202としては、例えば車速パルス計測装置を利用する。
自車両加速度計測装置105および203としては、例えばアナログ加速度センサもしくはMEMS(Microelectromechanical Systems)加速度センサもしくはジャイロセンサを利用する。
衛星航法装置としては、例えばGPS(Global Positioning System)もしくは準天頂衛星システムなどのGNSS(Global Navigation Satellite System)を利用する。
《隊列走行の流れ》
図3および図4および図7を用いて第1実施形態の隊列走行の流れを説明する。
隊列走行は、車両V1、V2、…、Vnが例えば車間距離5mで一列に停止している状態から開始する(S301)。隊列後続車V2、…、Vnは自車両の速度制御手段をCACCモードに設定する(S302)。隊列先頭車V1は自車両の最高速度を法定速度に設定する(S303)。V1、V2,…、Vnは各種装置や車車間通信の正常動作を確認し、すべての正常動作が確認できたら車両制御装置の隊列形成フラグをオンにして隊列を形成する(S304)。
ここで割り込みが発生した場合は、割り込みが解消されるまで停止を継続する(S305、S312、S313、S315、S316)。
以降の流れにおいて、割り込み発生検出手段は、例えば、Viの前方車間距離計測装置102から得た前方車両との車間距離と、ViおよびVi−1の衛星航法装置107と車車間通信装置101を通じて得たViとVi−1との位置から算出した車間距離とを比較し、両者が一致しない場合にViの直前に割り込みが発生したと判断する。
以後、割り込み発生中もしくは割り込み予告中は、V1もしくはVi−1、およびViの警告発報装置111もしくは206により割り込んだ隊列外の他車両に隊列から離脱することを促すこととする(S321、S413、S513、S613)。
ここで割り込みが発生しない場合は、V1が発進し、V2、…、VnがV1
に追従し、隊列走行状態となる(S305〜S307、S701)。
隊列走行中は、隊列走行維持処理部(S308)で隊列を維持する。図4に第1実施形態の隊列走行維持処理部の流れを示す。
すでに割り込み発生中でなく、新たに割り込みが発生した場合、直前に隊列外の他車両が割り込んだViは自車両の速度制御モードをCACCからACCに変更する(S401〜S403、S702)。
Viは割り込み発生通知を車車間通信機101に送信し、前記通知を車車間通信機101で受信したV2、…、Vi−1、Vi+1、…、Vnは自車両の速度制御モードをCACCからACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度をViの走行速度に設定する(S404〜S407、S703、S704)。ここでV1の最高速度をViの走行速度に設定することが第1実施形態における隊列維持のポイントである。
V2、…、VnはACCモードで走行中、CACCモードで走行中より目標車間距離を長く設定することで安全性を確保する(S705)。
割り込みが解消された場合、Viは割り込み解消通知を車車間通信装置101に送信する(S408、S409、S706)。割り込み解消通知を受信したV2、…、Vnは自車両の速度制御モードをACCからCACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度を法定速度に設定する(S410〜S412、S706、S707)。
V1が走行中は前記隊列走行維持処理部を繰り返す(S308、S309)。
V1、V2、…、Vnが停止し、隊列を解除する場合、車両制御装置108
および205の隊列形成フラグをオフにして隊列走行を終了する(S309〜S311)。
V1、V2、…、Vnが停止し、隊列を解除しない場合、割り込み発生状況
を確認する(S309〜S311、S314)。このとき割り込み発生中でなければ、V1は再発進することができる。割り込み発生中の場合、割り込みが解消されるまでV1、V2、…、Vnは停止状態を継続する(S315、S316)。
停止中の割り込みが解消された場合、Viは割り込み解消通知を車車間通信装置101に送信する(S315、S317)。割り込み解消通知を受信したV2、…、Vnは自車両の速度制御モードをACCからCACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度を法定速度に設定し、V1は再発進可能となる(S318〜S320)。
第1実施形態では以上の流れをもって隊列内に割り込んだ隊列外の他車両がいかなる挙動を示しても隊列を維持する。
《第2実施形態》
《構成》
第2実施形態の構成は第1実施形態の構成と同等とする。
《隊列走行の流れ》
図3および図5および図8を用いて第2実施形態の隊列走行の流れを説明する。ただし、第1実施形態と同様の部分に関しては説明を省略する。
第2実施形態の特徴は、割り込み発生中の隊列先頭車V1の最高速度を直前に隊列外の他車両が割り込んだViの走行速度未満(例えば90%)に設定することである(S507、S804〜S810)。前記設定により、他車両が隊列から離脱するまでV1は減速を継続することになり、他車両が隊列から離脱する可能性が高まるのでより確実に隊列を維持することができる。
V1が減速を継続しても割り込みが解消されない場合、やがて隊列は停止する(S808)。隊列停止中に割り込みが解消された場合、Viは割り込み解消通知を車車間通信装置101に送信する(S809)。割り込み解消通知を受信したV2、…、Vnは自車両の速度制御モードをACCからCACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度を法定速度に設定し、V1は再発進可能となる(S810)。
第2実施形態では以上の流れをもって隊列内に割り込んだ隊列外の他車両がいかなる挙動を示しても隊列を維持する。
《第3実施形態》
《構成》
第3実施形態の構成は第1実施形態の構成と同等とする。
《隊列走行の流れ》
図3および図6および図9を用いて第3実施形態の隊列走行の流れを説明する。ただし、第1実施形態と同様の部分に関しては説明を省略する。
第3実施形態の特徴は、割り込み発生以前に他車両が隊列に接近した場合、割り込み発生予告通知を利用してより確実に隊列を維持することである。
隊列走行中、側方監視装置106で他車両の隊列への接近を検知したViは、自車両の速度制御モードをCACCからACCに変更する(S602、S603、S901、S902)。
Viは割り込み発生予告通知を車車間通信機101に送信し、前記通知を受信したV2、…、Vi−1、Vi+1、…、Vnは自車両の速度制御モードをCACCからACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度をViの走行速度に設定する(S604〜S607、S903、S904)。このように、割り込み発生前からV1の最高速度をViの走行速度に設定することで隊列が分裂しにくくなるのでより確実に隊列を維持することができる。
V2、…、VnはACCモードで走行中、CACCモードで走行中より目標
車間距離を長く設定することで安全性を確保する(S905)。
他車両の接近が解消された場合、Viは割り込み予告取消通知を車車間通信装置101に送信する(S608、S609、S906)。割り込み予告取消通知を受信したV2、…、Vnは自車両の速度制御モードをACCからCACCに変更し、前記通知を受信したV1は自車両の最高速度を法定速度に設定する(S610〜S612、S906、S907)。
第3実施形態では以上の流れをもって隊列内に割り込んだ隊列外の他車両がいかなる挙動を示しても隊列を維持する。
101 車車間通信装置
102 前方車間距離計測装置
103 前方車両相対速度計測装置
104 自車両速度計測装置
105 自車両加速度計測装置
106 側方監視装置
107 衛星航法装置
108 車両制御装置
109 アクセル制御装置
110 ブレーキ制御装置
111 警告発報装置
201 車車間通信装置
202 自車両速度計測装置
203 自車両加速度計測装置
204 制御情報表示装置
205 車両制御装置
206 警告発報装置
V1 隊列先頭車
V2、…、Vi−1、Vi、Vi+1、…、Vn 隊列後続車

Claims (3)

  1. 複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で前記車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムにおいて、前記車両の走行状態を前記隊列の前記車両間で交信する車車間通信装置と、前方車間距離を計測する装置と、前方車両の相対速度を計測する装置と、自車両の速度を計測する装置と、前記自車両の加速度を計測する装置と、前記自車両の側方を監視する装置と、前記自車両の絶対座標を測位する衛星航法装置とを備え、前記隊列走行中に前記隊列内の任意の車両間に前記隊列外の他車両の割り込みが発生した場合に、前記車車間通信装置から得た情報をもとに、前記割り込み発生を察知した前記隊列の先頭車が自車両の最高速度を直前に前記他車両に割り込まれた前記隊列の後続車の走行速度以下に設定しながら走行するとともに警告発報装置により前記他車両に前記隊列から離脱することを促し、さらに前記隊列が停止しても前記割り込みが解消されない場合に前記割り込みが解消されるまで前記先頭車が発進しないことで前記隊列を維持することを特徴とする隊列走行制御システム。
  2. 請求項1に記載の隊列走行制御システムに加え、前記隊列内に前記割り込みが発生している場合は前記隊列の後続車が目標速度と目標車間距離を設定して前記目標速度と走行速度との差分および前記目標車間距離と実際の車間距離との差分が0になるように自動制御しながら走行するACC(Adaptive Cruise Control)技術を利用して走行し、前記割り込みが発生していない場合は前記隊列の後続車が前記ACC技術に加え前記車車間通信装置から得た前記隊列内の他車両の情報を使用するCACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)技術を利用して走行することを特徴とする隊列走行制御システム。
  3. 複数の車両が車車間通信を行いながら隊列を組んで走行する隊列走行を制御する方法において、前記隊列走行中に前記隊列を構成する何れかの車両間に前記隊列外の他車両が割り込んだ場合に、前記隊列の先頭車は前記車車間通信に基づいて前記割り込みがあったことを察知し、前記先頭車が自車両の最高速度を直前に前他車両に割り込まれた前記隊列の後続車の走行速度以下に設定して減速しながら走行するとともに前記他車両に前記隊列から離脱することを促す警告を発し、さらに前記隊列が停止しても前記割り込みが解消されない場合に前記割り込みが解消されるまで前記先頭車が発進しないことで前記隊列を維持することを特徴とする隊列走行制御方法。
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