JP7207203B2 - 自動運転車両 - Google Patents

Description

本発明は、運行管理センタからの指示に従って自動走行する自動運転車両に関する。

従来、車両の自動運転については各種の提案がある。特許文献１では、自動運転車両が各駅に停車しながら予め定められたコースを自動走行するシステムについて開示がある。このシステムでは、管制センタが自動走行車両の各駅の到着、発車を基準ダイヤに基づいて制御する。特に、発車時刻、次駅への到達予定時刻を自動走行車両に送信し、駅間の走行パターンを決定することで、基準ダイヤの変更をすることなく、車両運行を管理することができる。また、特許文献２では、利用者の要求に応じてバスの運行を制御するシステムが示されている。すなわち、利用者の要求に応じて運行管理センタが運行計画を作成し、これをバスに送信し、バスが運行計画に基づいて走行する。

特開２００２－５３０４４号公報 特開２０１７－１８２１３７号公報

特許文献１，２に記載のシステムでは、センタにおいて自動運転車両の運行スケジュールを決定して、車両の自動運転を制御する。ここで、複数の自動運転車両を運行する場合、自動運転車両をどのようにして走行経路に投入するかが問題になる。特に、電動車両を用いる場合には、バッテリの充電のために定期的に自動運転車両を走行経路から排出したり、投入したりしなければならず、その際の制御が問題になる。

本発明は、自動運転車両を走行経路に適切に投入することを目的とする。

本発明は、運行管理センタにより制御され、設定された走行経路を自動走行する自動モードを有する自動運転車両であって、前記運行管理センタの管理から外れたオフライン状態の自動運転車両が収容される非管理ゾーンから手動運転で投入待機位置に移動され、前記投入待機位置において、オペレータによってオフライン状態から前記自動モードに移行するための入力がなされ、前記運行管理センタから走行開始指示を受信し、前記オペレータによる発進操作待ち状態となり、前記発進操作待ち状態において、発進操作がなされた場合および発進操作がなされずに所定時間を経過した場合に、発進して自動モードによる走行を開始する。

前記発進操作待ち状態においては、停止保持状態であり、発進する場合には前記停止保持状態を自動で解除して発進するとよい。

前記走行開始指示を受信した際に、前記オペレータの確認入力を待って報知を行うとよい。

発進時にホーンを鳴らすとよい。

本発明によれば、オペレータの発進操作がなされない場合においても、自動的に車両を発進することができる。特に、オペレータによる入力があってから、自動的な発進を行うため、安全性が向上できる。

自動運転車両を運行する車両運行システムの全体構成を示すブロック図である。 自動運転を行う車両１０の構成を示すブロック図である。 車両１０の走行経路の例を模式的に示す図である。 車庫の構成例を示す図である。 車両１０を投入する際の処理を示すフローチャートである。 停留所５２の周辺を示す模式図である。 停留所５２における停車・発進処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

「車両運行システム全体構成」
図１は、自動運転車両を運行する車両運行システムの全体構成を示すブロック図である。このシステムにおいては、複数の自動運転車両（車両）１０が予め定められた走行経路を運行する。車両１０は、例えば定められた路線に運行される乗り合いバスであり、停留所に停車しながら一定の地域を循環する。

運行管理センタ１２は、通信機能を有するコンピュータを含み、車両１０の運行を管理する。すなわち、車両１０の投入、排出（跳ね出し）を含む、複数の車両１０の運行計画を作成して保存している。この運行計画には、各車両１０がいつどこを走行するか（例えば、所定位置に到達する予定時刻）という運行スケジュールが含まれる。運行管理センタ１２は、各車両１０の位置を常時把握し、各車両１０の運行スケジュールを随時更新して対応する車両１０に送信する。各車両１０は送信されてくる運行スケジュールに従って所定位置に到達予定時刻に到達するように走行（加減速）を制御する。このように、運行管理センタ１２から車両１０に送信される運行スケジュールには、少なくとも車両１０が所定位置に到達する到達予定時刻という走行速度についての指令が含まれる。また、運行管理センタ１２は、車両１０の故障などの緊急時においてこれに対応する計画を自動的に作成することができる。

運行管理センタ１２には、複数の通信基地局１４が接続されており、この複数の通信基地局１４と複数の車両１０とが無線通信で接続される。従って、車両１０は、運行管理センタ１２と通信により情報交換をしながら、運行管理センタ１２からの指令に応じて走行することができる。

運行管理センタ１２には、運行管理室端末１６が接続されており、この運行管理室端末１６により、運行管理センタ１２において必要な指令や、データの入力が行われ、またディスプレイなどを利用してシステムオペレータに対し情報が提供される。

運行管理センタ１２には、車庫端末１８が接続されている。この車庫端末１８は、自動走行していないオフラインの車両１０が駐車される車庫に設けられ、車庫に関連して必要な情報の入出力が行われる。車庫には、充電施設が設けられ、必要に応じて車両１０に搭載されるバッテリを充電することができる。

運行管理センタ１２には、情報提供サーバ２０が接続されている。この情報提供サーバ２０は、車両１０の運行情報をユーザに提供する。情報提供サーバ２０には、通信網２２を介し通信基地局２４が接続されており、この通信基地局２４とユーザ端末２６が無線通信で接続される。ユーザ端末２６はスマートフォンなどの携帯端末が好ましく、車両１０に乗車するユーザが車両１０の運行状況を確認する。なお、各停留所にも端末が設けられ、その停留所に次に到着する車両１０についての情報が表示される。

「車両の構成」
図２は、運行管理センタ１２からの指示に従って自動運転する自動モードを有し、自動運転を行う車両１０の構成を示すブロック図である。通信装置３０は、通信基地局１４と無線通信して、各種情報を送受信する。通信装置３０には、制御装置３２が接続されており、通信装置３０において送受信する情報は、制御装置３２によって処理される。制御装置３２は、車両１０の走行を含め動作全体を制御する。

制御装置３２には、自車位置検出器２８、カメラ３４、データを入力する入力装置３６が接続されており、自車位置検出器２８で検出した自車位置、カメラ３４において撮影された車両１０の周辺の映像、入力装置３６から入力された走行についての指令などが制御装置３２に供給される。自車位置検出器２８は、ＧＰＳ装置、ジャイロを含むとともに、走行経路５０のビーコン、停留所の送信機などからの位置情報も利用して、自車位置情報を随時検出する。検出した自車位置、撮影した周辺の映像などは適宜運行管理センタ１２に供給される。入力装置３６には、自動モードに移行するための自動モードボタン３６ａ、停留所などにおいて車両１０の発進を指令するための発進ボタン３６ｂが含まれている。また、制御装置３２には、ディスプレイ３８ａ、スピーカ３８ｂ、ホーン３８ｃを含む出力装置３８が接続されており、必要な情報がここから出力される。

また、車両１０には、バッテリ４０、電力変換部４２、駆動モータ４４が搭載されており、バッテリ４０からの直流電力が電力変換部４２で所望の交流電力に変換されて駆動モータ４４に供給される。これによって、駆動モータ４４が駆動され、その出力によって車輪が回転され車両１０が走行する。また、操舵機構４６より、車両１０の操舵が制御される。さらに、制動機構４８により車両の減速、停止が制御される。電力変換部４２、操舵機構４６、制動機構４８は、制御装置３２に接続されており、制御装置３２によって車両１０の走行が制御される。なお、電力変換部４２の制御によって、駆動モータ４４の回生制動も行われる。なお、制御装置は、走行経路についての情報を記憶しており、自車位置、カメラ情報などに基づいて自律走行可能になっている。

「走行経路」
図３は、車両１０の走行経路の例を模式的に示す図である。この例では、走行経路５０は周回路であり、３台の車両１０がほぼ等間隔で運行する。停留所５２は、ユーザの利用に合わせて適宜間隔で設置されている。例えば、１つの停留所５２が、走行経路５０とは別のバス停や、鉄道駅への乗り換え停留所であり、その他がユーザの自宅等に近い停留所である。また、走行経路５０の１か所（入口通路および出口通路）には車庫５４が接続され、車両１０が車庫５４から走行経路５０に投入または走行経路５０から車庫５４に排出（跳ね出し）される。

なお、図３は、走行経路５０を模式的に示したものであり、実際の走行経路５０はこのような単純なものでなく、交差点、折り返し点などを含む。また、折り返し点における折り返し（方向転換）走行は自律的に行うとよい。

「運行制御」
複数の車両１０の運行は、基本的に運行管理センタ１２が管理する。このため、運行可能な車両１０については、その識別番号とともに車両情報が運行管理センタ１２において記憶されている。また、運行管理センタ１２には、運行管理室端末１６などを利用して予め立案された運行計画が記憶される。すなわち、所定数の車両１０を順次走行経路５０に投入して運行を開始し、充電が必要になった場合には、当該車両１０を跳ね出し、待機している車両１０を投入するなどがスケジューリングされる。

また、運行においては、車両１０は、基本的に等間隔で運行するように制御する。すなわち、車両１０は自車位置についての情報を随時運行管理センタ１２に提供し、運行管理センタ１２は、停留所に車両１０が到着する間隔が全停留所で均等になるように、個別の運行スケジュールを随時更新して各車両１０に送信する。そして、運行管理センタ１２から送られてくる運行スケジュールによって、車両１０の車速（加減速）などが制御される。また、運行する車両１０の台数も運行管理センタ１２が決定し、運行管理センタ１２からの指示によって、自動的に車両１０の投入、跳ね出しが行われる。なお、バッテリ残量についての情報も、車両１０から定期的に運行管理センタ１２に供給され、バッテリ残量が設定値を下回った車両１０は充電済みの車両１０と自動的に入れ替えられる。

ここで、運行管理室端末１６において、大型ディスプレイを用意し、走行経路における各車両１０の現在位置、所定時間後の予測位置を表示し、全体の運行状況を把握できるようにしてもよい。

「車庫運用」
図４は、車庫の構成例を示す図である。車庫５４は、非管理ゾーンＡと中間ゾーンＢを有する。なお、走行経路５０が管理ゾーンＣとなる。非管理ゾーンＡは、管理から外れたオフラインの車両１０を収容するスペースである。なお、非管理ゾーンＡにおいて車両１０は充電することができ、また車両１０は手動で運転される。車庫端末１８によって、非管理ゾーンＡにおける車両１０の台数、充電状況など車両状況が運行管理センタ１２に提供され、運行管理センタ１２において自動運転に投入できる車両１０の台数などが把握される。

中間ゾーンＢは、走行経路５０と非管理ゾーンＡの間に位置し、投入待機の車両１０、排出待機の車両１０が配置される。この例では、走行経路５０に向かう投入路に向いた位置に１台の投入待機の車両１０、走行経路５０からの退避路に向いた位置に１台の排出待機の車両１０が示されている。非管理ゾーンＡの車両１０は、手動で投入待機の位置まで移動され、投入待機状態になる。また、走行経路５０から離脱する車両１０は、退避路を介し、中間ゾーンＢの待機位置に移動され、待機位置に停止する。これによって、車両１０の自動運転は終了し、その後手動で非管理ゾーンＡに移動される。

「投入制御」
まず、投入可能性のある車両１０は、最初に運行管理センタ１２と通信する。車両１０に問題がない場合には、運行管理センタ１２における識別完了車両リストに当該車両１０を登録する。例えば、車庫５４内の車両１０については、整備員などによって点検整備が行われ、自動モードに移行できるかが確認される。そして、自動モードに移行できる準備ができた車両については、ディスプレイ３８ａに自動モードに移行できる旨の表示が行われる。

運行管理センタ１２は、新しい車両の投入タイミングになった場合には、車庫端末１８に投入の指示を送信する。なお、車庫端末１８において、予め投入計画を記憶しておき、車庫端末の方から運行管理センタ１２に投入の確認をしてもよい。

車庫５４において、オペレータは、自動モードに移行できる旨の表示が行われている投入可能な車両１０を手動により、待機位置に移動する。待機位置に停車された車両１０（投入待機車両）について、オペレータが入力装置３６の自動モードボタン３６ａを押下することで車両１０の投入の処理が開始される。

図５は、車両１０を投入する際の処理を示すフローチャートである。投入待機位置にある車両１０は、自動モードボタン３６ａが押下されたかを判定し（Ｓ１１）、この判定でＹＥＳの場合に自動モード要求および車両情報を運行管理センタ１２に送信する（Ｓ１２）。このように、車両１０を自動運転車両として走行経路５０に投入する際には、自動モードボタン３６ａの押下というオペレータのタスクを必要とし、これは運行管理センタ１２に通知される。これによって、オペレータが車両投入を認識していることが運行管理センタ１２において確認される。自動モードボタン３６ａの押下に代えて、オペレータによる「自動運転開始」などの音声入力などを採用してもよい。ここで、自動モード要求は、当該車両１０の投入準備が完了したことを送信するもので、自動モードボタン３６ａの押下に従い自動的に送信される。また、自動モード要求とともに車両情報も運行管理センタ１２に送信される。車両情報は、車両の識別番号、車両の仕様についての情報（型式コード）、バッテリ残量などの車両の状態などの情報である。

運行管理センタ１２は、車両情報に基づき、当該車両１０が運行計画に合致する車両か、すなわち当該車両１０が識別されてリストに挙げられている車両であるかおよび投入指示した車両であるかを確認し、ＯＫであれば自動モード許可を送信する。

車両１０は、自動モード要求を送信した後に許可待ち状態となり、自動モード許可が受信できたかを判定する（Ｓ１３）。そして、運行管理センタ１２からの自動モード許可を受け取った場合には、自動モード待機状態に移行する（Ｓ１４）。

自動モード待機状態に移行したら、運行管理センタ１２からの走行開始指示を受信したかを判定する（Ｓ１５）。運行管理センタ１２では、複数の車両１０の運行を管理しており、これらが等間隔で移動させることを前提としている。従って、新たな車両１０の投入タイミングも、所定の範囲内に収まることが好ましい。そこで、適切なタイミングで走行開始指示を送信する。走行開始指示は、走行開始時間を含むとよい。

Ｓ１５において、走行開始指示を受信している場合には、自動走行を開始することをスピーカ３８ｂから出力し、オペレータに報知する（Ｓ１６）。また、この報知は、ホーン３８ｃの鳴動、ランプの点滅、音声による通知などが採用できるが、「自動走行を開始します。発進ボタンを操作願います。」などの音声出力がよい。なお、この段階で異常が発生するなど、自動走行が不可能となった場合には、車両１０の投入は中止してエラー処理を行う。

Ｓ１６において、車両１０における報知とともに、走行開始可能であることについての開始指示応答を運行管理センタ１２に送信し（Ｓ１７）、車両１０の停止を保持しつつオペレータの発進操作待ちの状態になる。ここで、この開始指示応答は、自動的に行ってもよいし、オペレータの確認入力に応じて送信してもよい。すなわち、報知や運行管理センタ１２への送信についてオペレータの確認入力などの操作を行わせることで、オペレータによる安全確認を取ることができ、その後の発進の安全を確保することができる。

次に、発進操作待ちの状態においてオペレータによる発進操作があるか判定する（Ｓ１８）。そして、発進操作があった場合には、停止保持状態を解除し（Ｓ１９）、発進する（Ｓ２０）。これによって、車両１０が自動運転車両として走行経路５０を自動モードにより走行する。なお、発進操作は、車両１０に入力装置３６の１つとして設けられた発進ボタン３６ｂを押下することなどによればよい。

Ｓ１８の判定においてＮＯの場合には、所定時間経過したかを判定する（Ｓ２１）。すなわち、車両１０が走行開始指示を受けてからの時間を計測し所定時間が経過したかを判定する。この判定でＮＯであれば、Ｓ１８に戻る。Ｓ２１の判定でＹＥＳの場合、ホーン３８ｃを鳴動させた（Ｓ２２）後、停止保持状態を解除し（Ｓ２３）、発進する（Ｓ２４）。

このように、運行管理センタ１２から走行開始指示を受信し、運行開始を報知している場合には、走行開始についての準備が整っていると考えられる。このため、所定時間内にオペレータによる発進操作がなかった場合には、自動的に発進することで投入タイミングを適切なものに維持することができる。また、この際にホーン３８ｃを鳴動などの手段によって発進することを乗員や周囲に知らせることができる。「発進します」などの音声を出力してもよい。なお、運行管理センタ１２から走行開始指示を受信せず、運行開始を報知していない場合には、オペレータによる発進操作のない発進は禁止される。

なお、このような投入時の処理は、必ずしも車庫からの投入だけでなく、緊急停止などで、自動モードが解除された車両１０の投入の際にも適用することができる。

「自動走行」
運行管理センタ１２は、予め定められている各車両１０毎の運行スケジュールを各車両１０に送信するとともに、各車両１０の位置を常時把握して運行スケジュールを随時更新し、基本的に各停留所における各車両１０の到達が等間隔となるように加速、減速の指示を車両１０に送信して、車両１０の走行速度を制御する。なお、運行管理センタ１２が他の車両１０の位置についての情報を車両１０に提供することで、車両１０のオペレータは他の車両の運行状況も知ることができ、その情報をユーザに提供したりすることができる。なお、この例では、自動モードにおける操舵制御は、自律的に行われる。

停留所に近づいた場合には、所定位置において、停車制御に入り、停留所において停止する。停止後、自動的にドアを開き、乗員が乗降する。すべての停留所において、必ず停止する場合には、乗員からの停止要求などを考慮する必要はないが、停止要求に応じて停止するようにしてもよい。

停止後、オペレータの発進操作に応じて、停止を解除し、発進する。その後は、運行管理センタ１２からの指示に応じて自動走行する。

「停留所での制御」
図６は、停留所５２の周辺を示す模式図である。このように、停留所５２の所定距離手前に、停留所５２に停車するか、通過するか、を判定する停車／通過判定点が設定される。そして、この判定点より停留所５２に近づいた位置に停留所５２に停車するための停車シーケンス開始点が設定され、停留所５２の所定距離先に停留所５２から発進するための発進シーケンス終了点が設定される。停留所５２が停車シーケンス終了点および発進シーケンス開始点となる。この例では、自動モードにおいて、停車シーケンス開始点から発進シーケンス終了点までの区間は、運行管理センタ１２からの指示を無効として、車両１０の自律走行とする。

図７は、停留所５２における停車・発進処理のフローチャートである。まず、車両１０が停車／通過判定点に至ったかを判定する（Ｓ４１）。そして、この判定点に至った場合には車両１０は、運行管理センタ１２に通信で停車／通過の判断を要求し、判定結果を取得する（Ｓ４２）。判定結果が停車か通過かを判定し（Ｓ４３）、通過の場合には、停留所停車のための処理を終了し、車両１０は停留所５２を通過する。

Ｓ４３の判定で、停車の場合には、停留所５２の所定距離手前の停車シーケンス開始位置に至ったかを判定する（Ｓ４４）。Ｓ４４でＹＥＳの場合には、停車シーケンスを実行する（Ｓ４５）。これによって、車両１０は停留所に停車する。そして、停車したかを判定し（Ｓ４６）、停車した場合には発進操作（例えば、発進ボタン３６ｂの押下）があったかを判定する（Ｓ４７）。Ｓ４７の判定でＹＥＳの場合には、発進シーケンスを実行し（Ｓ４８）、発進する。そして、発進シーケンスの終了位置に至ったかを判定し（Ｓ４９）、終了位置に至った場合に、発進シーケンスを終了し、停留所５２における停止、発進制御を終了する。

１０ 車両、１２ 運行管理センタ、１４，２４ 通信基地局、１６ 運行管理室端末、１８ 車庫端末、２０ 情報提供サーバ、２２ 通信網、２６ ユーザ端末、２８ 自車位置検出器、３０ 通信装置、３２ 制御装置、３４ カメラ、３６ 入力装置、３８ 出力装置、４０ バッテリ、４２ 電力変換部、４４ 駆動モータ、４６ 操舵機構、４８ 制動機構、５０ 走行経路、５２ 停留所、５４ 車庫。

Claims (4)

1. 運行管理センタにより制御され、設定された走行経路を自動走行する自動モードを有する自動運転車両であって、
   前記運行管理センタの管理から外れたオフライン状態の自動運転車両が収容される非管理ゾーンから手動運転で投入待機位置に移動され、前記投入待機位置において、
   オペレータによって前記オフライン状態から前記自動モードに移行するための入力がなされ、
   前記運行管理センタから走行開始指示を受信し、
   前記オペレータによる発進操作待ち状態となり、
   前記発進操作待ち状態において、発進操作がなされた場合および発進操作がなされずに所定時間を経過した場合に、発進して自動モードによる走行を開始する、
   自動運転車両。
2. 請求項１に記載の自動運転車両であって、
   前記発進操作待ち状態においては、停止保持状態であり、発進する場合には前記停止保持状態を自動で解除して発進する、
   自動運転車両。
3. 請求項１または２に記載の自動運転車両であって、
   前記走行開始指示を受信した際に、前記オペレータの確認入力を待って報知を行う、
   自動運転車両。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の自動運転車両であって、
   発進時にホーンを鳴らす、
   自動運転車両。

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