JP7262177B2 - 隊列走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一車線を走行する自車両を含む複数の車両で隊列を組んで走行する隊列走行を制御する隊列走行制御装置に関する。

従来、物資の輸送効率の向上等を目的として、複数の車両を隊列を組んで走行させる隊列走行を例えば高速道路上で行うことが検討されている。このような隊列走行では、隊列を構成する複数の車両の間に他車が割り込むと、その前後の車両間の距離が大きく離れ、隊列が分断されてしまうおそれがあるので、このような割り込みを防ぐことが望ましい。

特許文献１に記載の車両走行制御装置は、隊列を構成する車両間の車間距離を安全を確保しつつ縮めて他車の割り込みを抑制するため、自車両の周囲に操舵による衝突回避スペースがあるか否かを検出し、操舵による衝突回避スペースが所定以上である場合に先行車両との車間距離を基準車間距離（先行車両が急制動した場合にも衝突を回避できる距離）よりも短くする。衝突回避スペースの有無は、自車両の側方や斜め後方に他車両が存在するか否かによって判定される。

特開２００８－７４２１０号公報

特許文献１に記載のものでは、例えば隊列が高速道路の走行車線を走行している際、追越車線を比較的高速で走行する車両によって衝突回避スペースが随時変わるので、隊列を構成する車両間の車間距離を頻繁に変更することが必要になる場合がある。そして、車間距離の頻繁な変更は、燃料消費量の増大を招来するおそれもある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、隊列を構成する複数の車両の間に割り込んでくる割り込み車両を的確に認識し、この割り込み車両に対して隊列への割り込みを防ぐための防止措置を講じることが可能な隊列走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、車両に搭載され、同一車線を走行する自車両を含む複数の車両で隊列を組んで走行する隊列走行を制御する隊列走行制御装置であって、前記隊列の進行方向に対する横方向から前記隊列に向かって車幅方向に接近してくる他車両を検出する検出手段と、前記他車両の動きが前記隊列への接近速度を示す指標値を条件値として含む所定の条件を満たすとき、当該他車両を割り込み車両として認識する認識手段と、前記割り込み車両が認識されたとき、当該割り込み車両が前記隊列に割り込むことを防ぐための防止措置を講じる割り込み防止手段と、を有し、前記所定の条件は、前記指標値が閾値よりも大きい場合に満たされる第１の必要条件、ならびに、前記隊列の進行方向における前記他車両の位置が、前記隊列における自車両の直前の車両の同方向における位置よりも自車両に近い場合、及び前記隊列における自車両の直後の車両の同方向における位置よりも自車両に近い場合に満たされる第２の必要条件を含む、隊列走行制御装置を提供する。

本発明によれば、隊列を構成する複数の車両の間に割り込んでくる割り込み車両を的確に認識し、その割り込みを抑止することができるので、安定した隊列走行を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る隊列走行制御装置が搭載された車両の制御系の構成例を示すブロック図である。 複数の車両が隊列を組んで走行する状態を示す説明図である。 （ａ）～（ｇ）は、自車両及び先行車両と他車両との位置関係を複数のパターンについて示した説明図である。 統括ＥＣＵのＣＰＵが検出手段、認識手段、及び割り込み防止手段として動作する場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る隊列走行制御装置が搭載された車両の制御系の構成例を示すブロック図である。図２は、自車両ならびに自車両の直前及び直後を走行する先行車両及び後続車両を含む複数の車両が高速道路の同一車線（走行車線）を隊列を組んで走行する状態を示す説明図である。

図１は、自車両１０に搭載された制御系２の構成例を示している。この制御系２は、車両全体の制御を統括する統括ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、統括ＥＣＵ２０からの指令信号やアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ２１０の検出信号等に基づいて駆動源やトランスミッションの制御を行う駆動ＥＣＵ２１と、統括ＥＣＵ２０からの指令信号やブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ２２０の検出信号等に基づいて各車輪に対応して設けられたブレーキの制御を行う制動ＥＣＵ２２とを有している。本実施の形態では、隊列走行制御装置が統括ＥＣＵ２０によって実現されている。

統括ＥＣＵ２０は、隊列走行時において自車両１０の直前を走行する先行車両１１との車間距離を検出する前方車間距離センサ２０１の検出信号、及び隊列走行時において自車両１０の直後を走行する後続車両１２との車間距離を検出する後方車間距離センサ２０２の検出信号を取得可能である。前方車間距離センサ２０１及び後方車間距離センサ２０２は、ミリ波レーダやレーザレーダを用いて先行車両１１及び後続車両１２との車間距離を検出する。

また、統括ＥＣＵ２０は、自車両１０の左右側方を撮像する左側方撮像カメラ２０３及び右側方撮像カメラ２０４で撮像した画像データ、及び車両間の通信を行う車車間通信装置２０５によって得られた隊列を構成する他の車両の走行状態等に関する情報を取得可能である。車車間通信装置２０５は、先行車両１１及び後続車両１２の他、隊列の先頭車両１３との通信が可能である。先頭車両１３には運転者が乗車しており、自車両１０を含む隊列を構成する他の車両は運転者が乗車していない無人の状態で自動走行する。

なお、図１の図示例では、隊列を構成する各車両がトラックである場合について図示しているが、隊列を構成する車両としては、例えばバスであってもよく、また大型自動車に限らず中型自動車や普通自動車であってもよい。

統括ＥＣＵ２０は、隊列走行を行う際の自動走行に関する機能として、所定の車間距離を保持して先行車両１１に追従走行する追従走行制御手段３１と、隊列の進行方向に対する横方向から隊列に向かって車幅方向に接近してくる他車両１４を検出する検出手段３２と、他車両１４の動きが所定の条件を満たすとき、その他車両１４を割り込み車両として認識する認識手段３３と、他車両１４が割り込み車両と認識されたとき、その割り込み車両が隊列に割り込むことを防ぐための防止措置を講じる割り込み防止手段３４とを有している。

追従走行制御手段３１、検出手段３２、認識手段３３、及び割り込み防止手段３４は、例えば統括ＥＣＵ２０のＣＰＵ（中央演算処理装置）が予め記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、追従走行制御手段３１、検出手段３２、認識手段３３、及び割り込み防止手段３４の機能のうち全部又は一部を例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等のハードウェアで実現してもよい。

追従走行制御手段３１は、隊列走行を行うための基本となる制御手段であり、車車間通信装置２０５によって得られた隊列を構成する他の車両の走行状態等に関する情報や前方車間距離センサ２０１の検出信号に基づき、先行車両１１との車間距離が適切な距離となるように駆動ＥＣＵ２１及び制動ＥＣＵ２２を制御する。追従走行制御手段３１によって保持される先行車両１１との車間距離は、例えば先行車両１１が急停止する場合でも安全に停止することが可能な距離であり、自車両１０の車速に応じて変化する。

検出手段３２は、左側方撮像カメラ２０３又は右側方撮像カメラ２０４によって撮像された画像データに基づいて他車両１４を検出する。図１では、一例として、高速道路の合流車線から走行車線に合流してくる他車両１４を示しており、この他車両１４が左側方撮像カメラ２０３によって撮像される。なお、隊列の右側（図１に示す例では追い越し車線）から隊列に接近してくる他車両があれば、その他車両が右側方撮像カメラ２０４によって撮像され、検出手段３２によって検出される。

認識手段３３は、検出手段３２によって検出された他車両１４の動きを左側方撮像カメラ２０３又は右側方撮像カメラ２０４によって監視し、他車両１４の動きが所定の条件を満たすとき、その他車両１４を自車両１０の前（自車両１０と先行車両１１との間）又は後（自車両１０と後続車両１２との間）に割り込んでくる割り込み車両として認識する。

この所定の条件は、他車両１４の隊列への接近速度を示す指標値を条件値として含んでいる。認識手段３３は、左側方撮像カメラ２０３又は右側方撮像カメラ２０４によって撮像された画像の解析によってこの指標値を演算により求めることができる。なお、左側方撮像カメラ２０３及び右側方撮像カメラ２０４に替えて、例えば左右のレーダ測距装置によって他車両１４の接近速度を示す条指標値を演算してもよい。認識手段３３が割り込み車両を認識するための所定の条件の詳細については後述する。

割り込み防止手段３４は、例えば隊列における先行車両１１又は後続車両１２との間の車間距離を追従走行制御手段３１によって保持される車間距離よりも縮めることで、割り込み車両が隊列に割り込むことを抑止する。この場合、隊列の車間距離を縮めることが割り込むことを防ぐための割り込み防止措置となる。また、割り込み防止手段３４は、割り込み車両に警告を発することで割り込みを抑止するようにしてもよい。この場合、割り込み車両に警告を発することが割り込み防止措置となる。この警告は、例えばヘッドランプを点灯させることやクラクションを鳴らすことにより行うことができる。また、隊列走行中であることを示す何らかの表示があれば、その表示を強調することで警告を発してもよい。

（割り込み車両と判定するための条件）
次に、認識手段３３が他車両１４を割り込み車両と認識するための所定の条件（割り込み判定条件）について説明する。統括ＥＣＵ２０のＣＰＵは、認識手段３３として、所定の演算周期（例えば１００ｍｓ）でこの割り込み判定条件が満たされているか否かを判断する。

割り込み判定条件は、検出手段３２で検出された他車両１４の隊列への接近速度を示す指標値を条件値として、この条件値が閾値よりも大きい場合に満たされる第１の必要条件を含んでいる。この指標値としては、例えば前回の演算周期における他車両１４の横方向の位置と今回の演算周期における他車両１４の横方向の位置との差を用いてもよいが、本実施の形態では、隊列の進行方向に対する横方向における隊列と他車両１４との距離に対する当該距離の時間当たりの変化量を指標値とし、この条件値としての指標値が閾値以上であることを第１の必要条件として他車両１４を割り込み車両と認識する。すなわち、本実施の形態では、接近速度を示す指標値Ｉを下記式により求める。

ただし、ｘ_ｔ－１は、前回の演算周期における他車両１４と自車両１０との横方向の距離であり、Δｘは、ｘ_ｔ－１と今回の演算周期における他車両１４と自車両１０との横方向の距離（ｘ_ｔ）との差である（Δｘ＝ｘ_ｔ－ｘ_ｔ－１）。割り込み判定条件は、この指標値Ｉが閾値以上であることを第１の必要条件としている。なお、この閾値は０より大きく１よりも小さい値である。この演算式によれば、前回の演算周期における他車両１４と自車両１０との横方向の距離が分母であるので、この距離が短いほど、換言すれば他車両１４が自車両１０に近いほど、Δｘが同じであっても指標値Ｉが大きくなる。

また、割り込み判定条件は、隊列の進行方向に対する他車両１４の位置が先行車両１１よりも自車両１０に近いか又は後続車両１２よりも自車両１０に近い場合に満たされる第２の必要条件を含んでいる。この第２の必要条件について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）～（ｇ）は、自車両１０及び先行車両１１と他車両１４との位置関係を７つのパターンについて示した説明図である。図３（ａ）～（ｇ）では、自車両１０及び先行車両１１については左右前方の角部のうち左側（他車両１４側）の角部Ｃ_１０，Ｃ_１１を基準位置とし、他車両１４については左右前方の角部のうち右側（自車両１０及び先行車両１１側）の角部Ｃ_１４を基準位置として、角部Ｃ_１０と角部Ｃ_１４とを結ぶ線分ならびに角部Ｃ_１１と角部Ｃ_１４とを結ぶ線分が隊列の進行方向に対して垂直な横方向となす角をそれぞれ角度θ_１，θ_２で示している。角度θ_１，θ_２は、他車両１４の角部Ｃ_１４が自車両１０及び先行車両１１の角部Ｃ_１０，Ｃ_１１よりも隊列の進行方向に対して後方にある場合に正値となり、他車両１４の角部Ｃ_１４が自車両１０及び先行車両１１の角部Ｃ_１０，Ｃ_１１よりも隊列の進行方向に対して前方にある場合に負値となるものとする。

図３（ａ）は、角度θ_１，θ_２が共にゼロよりも大きい正値である状態を示している。この状態では、他車両１４が自車両１０よりも後方にある。図３（ｂ）は、角度θ_１がゼロよりも大きく、角度θ_２がゼロである状態を示している。この状態では、他車両１４の角部Ｃ_１４が自車両１０の角部Ｃ_１０と横方向に並んでいる。

図３（ｃ）～（ｅ）は、角度θ_１が正値で角度θ_２が負値である状態を示している。この状態では、隊列の進行方向に対する他車両１４の基準位置が自車両１０の基準位置よりも前方でかつ先行車両１１の基準位置よりも後方にある。図３（ｃ）では、角度θ_１の絶対値が角度θ_２の絶対値よりも大きい状態を示し、図３（ｄ）では、角度θ_１の絶対値と角度θ_２の絶対値とが等しい状態を示している。また、図３（ｅ）では、角度θ_１の絶対値が角度θ_２の絶対値よりも小さい状態を示している。図３（ｃ）～（ｅ）に示す状態では、隊列の進行方向における他車両１４の位置が先行車両１１の同方向における位置よりも自車両１０に近い。以下、図３（ｃ）～（ｅ）に示す状態を、自車両１０に対する他車両１４の前方並走状態という。

図３（ｆ）は、角度θ_１がゼロで角度θ_２が負値である状態を示している。この状態では、他車両１４が先行車両１１と横方向に並んでいる。また、図３（ｇ）は、角度θ_１，θ_２が共に負値である状態を示している。この状態では、他車両１４が先行車両１１よりも進行方向の前方にある。

本実施の形態では、図３（ａ）～（ｇ）に示す各状態のうち、図３（ｃ）～（ｅ）に示す他車両１４の前方並走状態において第２の必要条件が満たされる。なお、図３（ｃ）～（ｅ）に示す状態に加え、図３（ｂ）及び（ｆ）に示す状態でも、第２の必要条件が満たされるようにしてもよい。

認識手段３３は、第１の必要条件及び第２の必要条件が共に満たされたとき、他車両１４が割り込み車両であると認識する。そして、割り込み防止手段３４は、駆動ＥＣＵ２１を制御して先行車両１１との車間距離を縮め、他車両１４が自車両１０と先行車両１１との間に割り込むことを抑止する。

なお、図示は省略しているが、自車両１０と後続車両１２との間への他車両１４の割り込みも、上記と同様に後続車両１２との車間距離を縮めることにより抑止することができる。つまり、隊列の進行方向における他車両１４の位置が後続車両１２の同方向における位置よりも自車両１０に近いとき、すなわち後方並走状態であるときに第２の必要条件が満たされる。このときに第１の必要条件が満足されていれば、当該他車両１４が割り込み車両であると認識される。この場合には、駆動ＥＣＵ２１や制動ＥＣＵ２２を制御して自車両１０を減速させることで後続車両１２との車間距離を縮め、他車両１４が自車両１０と後続車両１２との間に割り込むことを抑止することができる。ただし、自車両１０が隊列の最後尾である場合には、自車両１０の後方へ合流する他車両１４が存在する場合でも、その合流を妨げたり他車両１４に警告を発する処理は行わない。

図４は、統括ＥＣＵ２０のＣＰＵが検出手段３２、認識手段３３、及び割り込み防止手段３４として動作する場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、自車両１０が隊列の最後尾ではなく、かつ車間距離を縮めることによって他車両１４の割り込みを抑止する場合について説明する。

このフローチャートに示す処理手順において、統括ＥＣＵ２０のＣＰＵはまず、検出手段３２として、横方向から隊列に接近してくる他車両１４が存在するか否かを判定する（ステップＳ１）。この処理は、例えば左側方撮像カメラ２０３及び右側方撮像カメラ２０４によって撮像された画像の解析によって行うことができる。

次に統括ＥＣＵ２０のＣＰＵは、認識手段３３として、検出された他車両１４の隊列への接近速度を示す指標値が閾値以上であるか否か、すなわち第１の必要条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定の結果、第１の必要条件が満たされている場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、他車両１４が前方並走状態であるか否かを判定し（ステップＳ３）、前方並走状態である場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、先行車両１１との車間距離を縮める処理を実行する（ステップＳ４）。

また、他車両１４が前方並走状態でない場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、他車両１４が後方並走状態であるか否かを判定し（ステップＳ５）、この判定の結果、後方並走状態である場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、後続車両１２との車間距離を縮める処理を実行する（ステップＳ６）。ステップＳ３又はステップＳ５の判定の結果が是（Ｙｅｓ）である場合には、第２の必要条件が似たされたこととなる。なお、ステップＳ４及びＳ６の処理は、統括ＥＣＵ２０のＣＰＵが割り込み防止手段３４として実行する処理である。一方、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５の何れかの判定の結果が否（Ｎｏ）である場合には、ステップＳ４，Ｓ６の処理を実行することなくこのフローチャートに示す一連の処理を終了する。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、自車両１０の前後に割り込んでくる割り込み車両を的確に認識し、この割り込み車両に対しての割り込みを防ぐための防止措置を講じることができるので、他車両１４の割り込みによって隊列が分断されてしまうことを防止し、安定した隊列走行を行うことが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、他車両１４が後方並走状態である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）に後続車両１２との車間距離を短縮する処理（ステップＳ６）を実行する場合について説明したが、他車両１４が後方並走状態である場合には後続車両１２が加速して自車両１０との車間距離を縮めることが期待できるので、必ずしもこれらの処理を行わなくともよい。ただし、ステップＳ５及びＳ６の処理を行えば、後続車両１２の加速と相俟ってより速やかに自車両１０と後続車両１２との車間距離を縮めることができるので、より確実に他車両１４の割り込みを抑止することが可能となる。

１０…自車両 １４…他車両
２０…統括ＥＣＵ（隊列走行制御装置） ３２…検出手段
３３…認識手段 ３４…割り込み防止手段

Claims (3)

1. 車両に搭載され、同一車線を走行する自車両を含む複数の車両で隊列を組んで走行する隊列走行を制御する隊列走行制御装置であって、
   前記隊列の進行方向に対する横方向から前記隊列に向かって車幅方向に接近してくる他車両を検出する検出手段と、
   前記他車両の動きが前記隊列への接近速度を示す指標値を条件値として含む所定の条件を満たすとき、当該他車両を割り込み車両として認識する認識手段と、
   前記割り込み車両が認識されたとき、当該割り込み車両が前記隊列に割り込むことを防ぐための防止措置を講じる割り込み防止手段と、を有し、
   前記所定の条件は、前記指標値が閾値よりも大きい場合に満たされる第１の必要条件、ならびに、前記隊列の進行方向における前記他車両の位置が、前記隊列における自車両の直前の車両の同方向における位置よりも自車両に近い場合、及び前記隊列における自車両の直後の車両の同方向における位置よりも自車両に近い場合に満たされる第２の必要条件を含む、
   隊列走行制御装置。
2. 前記防止措置は、前記隊列の車間距離を縮めることである、
   請求項１に記載の隊列走行制御装置。
3. 前記防止措置は、前記割り込み車両に警告を発することである、
   請求項１又は２に記載の隊列走行制御装置。

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