JP7262529B2 - 走行経路選定装置 - Google Patents

Description

本願は、走行経路選定装置に関するものである。

車両に搭載される電子装置が高度化されるに伴って、様々なレベルで運転操作を支援する運転支援装置が提案されている。ナビゲーション装置として、出発地点と目的地点を設定すると最短時間で到着する走行経路を表示する機能が提案されている。有料道路の使用の可否、距離最短と時間最短の優先順位の選択、道幅制限等の条件を設定することで、出発地点から目的地点に到達する走行経路を地図情報、交通状況を参照しながら提示するシステムが存在する。

ナビゲーション装置は、道路の車線規制、渋滞情報等を参照して目的地への到着予定時刻を算出する。しかし、ナビゲーション装置は、自車両の走行経路と他車両の走行経路を比較検討し交通を効率化する機能は有していない。これに対して、自車両の走行経路と他車両の走行経路との干渉を考慮し、走行車線の維持、走行車線の変更について判断する行動計画システムが開示されている（例えば特許文献１）。

特表２０２０－５０９９６６号公報

特許文献１に記載されている技術は、複数の車両の走行時における車線維持、車線変更時の走行軌跡を推定し、自車両の車線変更の実施、中止を判断するものである。他車両の走行経路と走行挙動を推定し、適切な対応を取ることができる。しかしながら、特許文献１の技術では、自車両と他車両の複数の走行経路を生成し、より広い範囲で自車両と他車両の走行経路の組合せを評価し、走行経路の干渉を減少させながら最適な走行経路の組合せを選択することまでは考慮されていない。

本願は、自車両の走行計画と他車両の走行計画から、走行経路の干渉を減少させながら各車両の最適な走行経路の組合せを選択し、全体としての交通の効率化を図る走行経路選定装置を得ることを目的とする。

本願に係る走行経路選定装置は、
車両の走行計画に基づいて現在位置と設定時間後の推定位置までの交差点の間を繋ぐ道路区間の連続によって定義された走行経路を生成する走行経路生成部、
走行経路生成部によって生成された第一の車両の複数の走行経路である第一の車両走行経路群と、走行経路生成部によって生成された第二の車両の複数の走行経路である第二の車両走行経路群とが重複する道路区間を有する場合に第一の車両走行経路群と第二の車両走行経路群を調停対象範囲とする調停対象範囲算出部、
調停対象範囲算出部によって定められた調停対象範囲内の第一の車両の走行経路と第二の車両の走行経路が同一方向に走行する同一の道路区間を有する場合に、同一の道路区間を第一の車両が通過する第一の推定通過時刻を、第一の車両が現在走行中の道路区間から同一の道路区間までに走行する道路区間数によって推定し、同一の道路区間を第二の車両が通過する第二の推定通過時刻を、第二の車両が現在走行中の道路区間から同一の道路区間までに走行する道路区間数によって推定し、第一の推定通過時刻と第二の推定通過時刻の差が予め定めた閾値よりも小さい場合に道路区間の重複度合を示す道路区間重複度数を加算し、道路区間重複度数によって第一の車両の走行経路と第二の車両の走行経路を評価する評価部、および、
評価部によって評価された第一の車両の走行経路と第二の車両の走行経路のうち道路区間重複度数を最小とする第一の車両の走行経路と第二の車両の走行経路の組合せを選定する選定部、とを備えたものである。

本願に係る走行経路選定装置によれば、自車両の走行計画と他車両の走行計画から、走行経路の干渉を減少させながら各車両の最適な走行経路の組合せを選択し、全体としての交通の効率化を図ることができる。

実施の形態１に係る走行経路選定装置のデータセンタの概念説明図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の処理の初期設定を示す図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の第一の走行経路選択図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第二の待ち行列を示す図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の第二の走行経路選択図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第三の待ち行列を示す図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の第三の走行経路選択図である。 実施の形態１に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第四の待ち行列を示す図である。 実施の形態２に係る走行経路選定装置の第一の走行経路選択図である。 実施の形態２に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。 実施の形態３に係る走行経路選定装置の第一の走行経路選択図である。 実施の形態３に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。 実施の形態３に係る走行経路選定装置の第二の走行経路選択図である。 実施の形態３に係る走行経路選定装置の走行経路に対する第二の待ち行列を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について詳細に説明する。

１．実施の形態１
＜データセンタ＞
図１は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００のデータセンタ２００の概念説明図である。データセンタ２００は、基地局とも称する。データセンタは複数の交差点に対応して設けられ、市区町村単位に設けられてもよい。データセンタ２００は地図情報として道路情報、標識情報、信号情報、交差点情報およびそれらの位置情報を保有する。

道路情報は、交差点と交差点の間の道路の形状、道路の位置、道路の名称、車線数、車線幅、自動車専用道か一般道か、有料道路か無料道路か、制限速度などの情報を含む。標識情報は、道路標識の種類、道路標識の位置、記載情報などを含む。交差点情報は交差点の形状、交差点の位置、交差点の名称、信号の有無などの情報を含む。信号情報は信号の位置、信号の点灯状態、信号の変化間隔の情報を含む。

データセンタ２００の下位のサブシステムとしてデータターミナル２１０が設けられる。図１では、交差点ごとにデータターミナル２１０が設けられた例を示す。

図１では、交差点V1から交差点V9までの９つの交差点が示されている。隣接する交差点の間を繋ぐ道路区間が交差点ごとに定義されている。道路区間の連続によって車両の走行経路が定義される。

データターミナル２１０には、交差点ごとの行先である道路区間に対して車両の通過予定を示す待ち行列が格納されている。待ち行列はQで示されている。例えば交差点V5に対して、交差点V4へ向かう道路区間E(V5,V4)が定義され待ち行列はQv5-v4で示される。同様に交差点V8へ向かう道路区間E(V5,V8)が定義され待ち行列はQv5-v8で示される。同様に交差点V6へ向かう道路区間E(V5,V6)が定義され待ち行列はQv5-v6で示される。同様に交差点V2へ向かう道路区間E(V5,V2)が定義され待ち行列はQv5-v2で示される。

待ち行列の数は、道路区間重複度数を示す。即ち複数の車両が同じ道路区間を通過する場合、それぞれの車両ごとに待ち行列が規定される。二台の車両が通過する場合は二個の待ち行列が規定され、三台の車両が通過する場合は三個の待ち行列が規定される。

待ち行列は、同じ道路区間を車両が重複して占有する可能性を示しており、交通の混雑を測る指標となる。待ち行列が多い場合、即ち道路区間重複度数が大きい場合は、道路区間が混雑していることを示す。

個々の交差点のデータターミナル２１０には、各車両の走行経路が選定されるごとに更新される行先ごとの待ち行列情報が保管される。待ち行列情報の詳細については後述する。

図１には車両Ａが符号３０１で示されている。各車両は出発地点と目的地点によって定められる走行計画を保有している。車両Ａの走行計画に基づいて最適な走行経路を選定するために、車両Ａはデータセンタ２００と通信する。

車両Ａは、データセンタ２００との通信し車両Ａの位置情報、走行速度、および走行計画を送信する。データセンタ２００はそれらの情報と地図情報から、予め設定されたターゲット推定時間が経過した後の推定位置を求める。そして、現在位置から推定位置までの複数の走行経路を生成する。データセンタ２００は、生成した走行経路群の中から最適な走行経路を選択する。図１に網掛けで示した部分が、車両Ａの走行する可能性のある走行経路群の領域である。

走行経路の生成と、最適な走行経路の選択はデータセンタ２００から取得した各交差点、各道路区間に関する情報に基づいて各車両の制御装置で演算してもよいが、データセンタ２００が一元的に演算することとしてもよい。また、車両とデータセンタ２００が分担して協働して演算を実施することとしてもよい。

さらに、各車両は直接データセンタ２００と通信するのではなく、データターミナル２１０を介してデータセンタ２００から情報を受け取り、データターミナル２１０の交差点ごとの待ち行列情報を算出、更新することとしてもよい。データセンタ２００で処理と通信を一元的に管理するとデータ量が過重となるので、データターミナル２１０を使用する利点がある場合がある。しかし、データターミナル２１０を用いず、データセンタ２００で処理と通信を一元的に実行してもよい。以下の説明では、走行経路選定装置１００の演算をデータセンタ２００で一元的に実施する例について説明し、データターミナル２１０については便宜的に説明を省略する。

＜走行経路選定装置の機能ブロック＞
図２は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の機能ブロック図である。走行経路選定装置１００は、符号３０１で示す車両Ａ、符号３０２で示す車両Ｂ、符号３０３で示す車両Ｃの走行計画と、地図情報を入力する。走行経路生成部１０１は、各車両について、車両ごとに現在位置からターゲット推定時間が経過した後の推定位置までの複数の走行経路を生成する。

調停対象範囲算出部１０２は、コンジェスチョンマップを生成する。コンジェスチョンとは交通混雑を示し、コンジェスチョンマップは複数の車両の交通状態の中で最適な経路を選択するために取り扱う地図領域を示す。コンジェスチョンマップは、現在地点からターゲット推定時間が経過した後の推定位置までの地図情報である。

ンジェスチョンマップは算出された自車両のための走行経路群だけでなく、自車両の走行経路と重複する走行経路を有する他の車両の走行経路群に係る領域を含んでいる。これらの領域全体のことを調停対象範囲と称し、車両ごとに調停対象範囲が算出される。調停とは対立する複数者の間で、全体の妥協点を見出し争いがないようにすることを言う。ここでは、複数の車両の走行経路の組合せを最適化するための範囲が調停対象範囲である。

評価部１０３は、調停対象範囲における自車両と他車両の走行経路について、評価を実施する。評価は、調停対象範囲内の自車両の走行経路と他車両の走行経路が同一の道路区間を有する場合に道路区間の重複度合を示す道路区間重複度数を加算し、道路区間重複度数によって自車両の走行経路と他車両の走行経路を評価する。

道路区間ごとの道路区間重複度数は、道路区間の待ち行列の数と同等である。ただし待ち行列については、車両とその車両が通過するタイミングについての情報が付加されている点が、単なる回数の加算である道路区間重複度数と異なる。走行経路の評価の尺度は、道路区間重複度数に加えて、重複する道路区間を通過するタイミング差、走行経路の右折回数、走行経路の左折回数および目的地から遠ざかる道路区間の保有回数などを指標とすることができる。

選定部１０４は、評価部１０３によって評価された自車両の走行経路と他の車両の走行経路のうち道路区間重複度数を最小とする自車両の走行経路と他の車両の走行経路の組合せを選定する。また、道路区間重複度数以外の指標も含めて総合的に評価して最適な走行経路の組み合わせを選定してもよい。調停対象範囲における各車両の走行経路を生成し、評価し、選択することを走行経路探索と称する。

図２の例では走行経路選定装置１００は、車両Ａ（３０１）、車両Ｂ（３０２）、車両Ｃ（３０３）について選定した最適な走行経路を出力する。出力された走行経路に基づいて、運転者が車両を運転することとしてもよい。また、出力された走行経路に基づいて車両が自動運転されることとしてもよい。

＜走行経路選定装置のハードウェア構成＞
図３は、走行経路選定装置１００のハードウェア構成図である。図３のハードウェア構成は、走行経路選定装置１００がデータセンタ２００に配置された場合にも適用できる。また、走行経路選定装置１００が車両に搭載された場合にも適用できる。本実施の形態では、走行経路選定装置１００は、車両に対し最適な走行経路を選定する制御装置である。走行経路選定装置１００の各機能は、走行経路選定装置１００が備えた処理回路により実現される。具体的には、走行経路選定装置１００は、処理回路として、CPU（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、および演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）、IC（Integrated Circuit）、DSP（Digital Signal Processor）、FPGA（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、および各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出しおよび書き込みが可能に構成されたRAM（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたROM（Read only Memory）等が備えられている。

記憶装置９１としては、フラッシュメモリ、EPROM（Electrically Programmable Read-Only Memory）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD（Digital Versatile Disc）等を使用してもよい。入力回路９２は、各種のセンサ、スイッチ、および通信線が接続され、これらセンサ、スイッチの出力信号と通信情報を演算処理装置９０に入力するアナログデジタル変換器、通信回路等を備えている。出力回路９３は、駆動装置に演算処理装置９０からの制御信号を出力する駆動回路等を備えている。また、出力回路９３を介して他の制御装置に信号を送って制御することもできる。

走行経路選定装置１００が備える各機能は、演算処理装置９０が、ROM等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、および出力回路９３等の走行経路選定装置１００の他のハードウェアと協働することにより実現される。演算処理装置９０は、記憶装置９１から揮発性記憶装置を介して演算処理装置９０にプログラムが入力されることとしてもよい。また、演算処理装置９０は、演算結果等のデータを記憶装置９１の揮発性記憶装置に出力してもよい。また、揮発性記憶装置を介して不揮発性記憶装置にデータを保存してもよい。なお、走行経路選定装置１００が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ROM等の記憶装置９１に記憶されている。走行経路選定装置１００の有する各機能は、それぞれソフトウェアのモジュールで構成されるものであってもよいが、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって構成されるものであってもよい。

＜処理のフローチャート＞
図４は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の処理を示すフローチャートである。図５は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の処理の初期設定を示す図である。図４のフローチャートの処理は、所定時間ごとに実行する（例えば１００ｍｓごと）。図４のフローチャートの処理は、所定時間ごとではなく、車両が所定距離走行するごと、または車両がデータセンタ２００と通信するごとといった、イベントごとに実行することとしてもよい。

処理のために初期設定される項目として、更新インターバルP1、ターゲット推定時間P2、目的地から遠ざかる経路選択P3、他車割り込みに対する走行経路の再探索P4、許容待ち行列数C1、許容右折増加数C2、許容左折増加数C3が設定される。図４のフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ５０１で初期設定がされる。図５に示した初期設定の値は交通状況（道路の混雑度合）に応じて変更してもよい。

更新インターバルとは走行経路探索を更新する周期である。図５では、各車両について５ｓが設置されている。図４のフローチャートのステップＳ５０２で、更新インターバルが経過したかどうかが判定される。経過した場合（判定はＹＥＳ）はステップＳ５０３へ進む。経過していない場合（判定はＮＯ）は、処理を終了する。

ステップＳ５０３では、走行経路生成部１０１によって走行経路を生成する。自車の目的地までの走行計画より、現在地からターゲット推定時間までに進む予定の到達地点までの複数の走行経路を生成する。自車の走行経路群の道路区間を重複して走行する走行経路を取りうる他の車両についても、同様に複数の走行経路を生成する。他車の現在地からターゲット推定時間までに進む予定の到達地点までの複数の走行経路を生成する。

次にステップＳ５０４では、複数の走行経路から調停対象範囲算出部１０２によってコンジェスチョンマップを作成し調停対象範囲を規定する。そして、走行経路の道路区間ごとの待ち行列情報（道路区間重複度数）を取得し、評価部１０３によって走行経路を評価する。そして、選定部１０４によって最適な走行経路の組合せを選定する。

次にステップＳ５０５にて、選定した走行経路の組合せについて図５で規定した設定による制約に違反していないかどうか確認する。制約としては、許容待ち行列数C1、許容右折増加数C2、許容左折増加数C3などが考えられる。違反していない場合（判定はＮＯ）はステップＳ５０７で走行経路を確定して処理を終了する。

ステップＳ５０５にて違反している場合（判定はＹＥＳ）はステップＳ５０６で走行経路を再選択してステップＳ５０５へ進む。再選択した走行経路が、設定に違反していないかどうか再度確認するためである。ただし、制約を満足する解となる走行経路が無い場合には、走行経路を選定できず車両が立ち往生することとなる。これを防ぐため、後述の実施例に示すように、走行経路を評価する評価関数を設け、評価関数によって算出した評価点が最も小さくなる走行経路を選択することとしてもよい。

＜コンジェスチョンマップ＞
図６は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の第一の走行経路選択図である。コンジェスチョンマップは、地図情報である。コンジェスチョンマップは現在の走行速度とターゲット推定時間から導出される。このコンジェスチョンマップ上を現在位置からターゲット推定時間までの間に走行予定の全車両が経路調停対象となる。

本実施例では、車両Ａ（３０１）、車両Ｂ（３０２）、車両Ｃ（３０３）が示されている。ここでは、それぞれ平均３０ｋｍ／ｈで走行している場合を考える。図５に示されるように、更新インターバルP1は５秒、ターゲット推定時間P2は１０秒、目的地から遠ざかる経路選択P3は否、他車割り込みに対する再探索P4は要、許容待ち行列数C1は１、許容右折増加数C2は１、許容左折増加数C3は２、と設定されている。

ここでは、全車両の現在地がコンジェスチョンマップ上に含まれる設定になっている。ターゲット推定時間にコンジェスチョンマップ内を走行する車両が存在すれば、このような車両の情報はコンジェスチョンマップに組み入れられる。そして、データセンタよりコンジェスチョンマップ内の交差点の待ち行列が算出される。

更新インターバル経過後、個々の車両の走行計画から走行経路情報を抽出する。ターゲット推定時間が１０秒であることから、個々の車両から１００ｍ弱（８３ｍ）のコンジェスチョンマップが抽出される。調停対象車両はＡ、Ｂ、Ｃの３台とすると図６の網掛け部分がコンジェスチョンマップに該当する。一般に、個々の車両に対応するコンジェスチョンマップは一致せず、車両ごとに調停対象範囲に対して走行経路を調停する。説明簡略化のため、ここでは、対象車両をＡ、Ｂ、Ｃの三台のみとしコンジェスチョンマップが重複している場合について説明する。以下調停対象範囲をコンジェスチョンマップと同義とし、コンジェスチョンマップについて説明する。

図６のように、当該コンジェスチョンマップ中の各交差点を頂点(V1～V9)、マップ外の仮想交差点を頂点(Vx1～Vx6)、交差点V1とV2の間の道路区間を枝E(V1,V2)、交差点V2とV3の間の道路区間を枝E(V2,V3)、…のように定義する。頂点はノードと称する場合もある。枝はエッジと称する場合もある。これらはグラフ理論を用いる場合に使用される用語である。

グラフ理論は、頂点（ノード）の集合と枝（エッジ）の集合で構成されるグラフに関する数学の理論である。グラフ理論は、「つながり方」に着目して抽象化された「点とそれらを結ぶ線」の概念であるグラフが持つ性質に関する理論である。鉄道、路線バス等の路線図、回路図などが典型的なグラフの例である。ここでは、選択した走行経路は隣接リストによって Px = E(V1,V2), E(V2,V3), E(V3,V4),・・・のように示す。交差点と道路区間の実際の位置、形状、距離を捨象して頂点と枝に抽象化して走行経路を探索することで、計算負荷を軽くし、高速に演算することができる。これによって、走行経路選定装置１００のコストを抑制しつつ、調停対象範囲における複数の車両の走行経路の組合せを高速で生成、評価、選定することが可能となる。

ここでグラフ理論として頂点（交差点）を結ぶ枝（道路区間）は、方向を有し枝E(V1,V2)と枝E(V2,V1)とは異なる枝として識別することとする。上り用と下り用に別の車線が確保された道路において、交差点V1とV2の間の道路区間を逆方向に二台の車両が走行しても交通に混雑は発生しない。車両が逆方向にすれ違う場合には交通は混雑しないからである。

車両Ｂおよび車両Ｃはすでにそれぞれの走行計画からコンジェスチョンマップ中の経路抽出を終えていると仮定する。この場合、車両Ｂの走行経路PB、車両Ｃの走行経路PCは隣接リストによって以下のように定義される。
PB = E(Vx5,V1), E(V1,V2), E(V2,V3), E(V3,V6), E(V6,Vx1)
PC = E(Vx6,V2), E(V2,V5), E(V5,V8), E(V8,V7), E(V7,Vx3)

＜待ち行列＞
図７は実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の車両Ｂ、Ｃの走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。図６の各頂点（交差点）は枝（道路区間）ごとに待ち行列(キュー)を保有している。キューは待ち行列であり先入れ先出しを行う順番を表している。

個々の車両のターゲット時刻内の選択した走行経路に応じて、図７に示すように、到達予想時刻と車両名が当該キューに格納される。現状態ではいずれのキューにも待ち行列(複数の車両名が格納される状態)は発生していない。

図７の待ち行列を示す図において、最上段には待ち行列を定義する枝（道路区間）が記載されている。そして、Vertexの行は頂点を示し枝(道路区間）の出発点が記載されている。Sourceの行は、その前の出発点（その前の頂点）が記載されている。Dest.の行は枝(道路区間）の目的地が記載されている。０は０番目の待ち行列、１は１番目の待ち行列、２は２番目の待ち行列、３は３番目の待ち行列を示す。

この状況で、車両Ａの走行経路PAの生成を行うと車両Ａ、Ｂ、Ｃの走行経路に対する隣接リストは以下のようになる。
PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,V9), E(V9,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx2)
PB = E(Vx5,V1), E(V1,V2), E(V2,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,Vx1)
PC = E(Vx6,V2), E(V2,V5), E(V5,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx3)

図６に記載した車両Ａの走行経路のうち、隣接リストに^＊で示した道路区間E(V3,V6)とE(V8,V7)が重複する道路区間となる。この状況を待ち行列で示すと、図８のように、道路区間E(V3,V6)に対して待ち行列Qv3-v6に車両Ａ、車両Ｂの順番で、道路区間E(V8,V7)に対して待ち行列Qv8-v7に車両Ｃ、車両Ａの順番でキューイングされる。キューイングは、キュー（待ち行列）を用いて、要素の管理を行うことを言う。キューイングされる順番は当該交差点への到着予想時刻の早い順となり、当該交差点を当該車両が通過するか、経路変更により通過経路から外れると、当該車両名（車両ＩＤ）がキュー（待ち行列）からキックアウト（排出）される。また、更新時のデータの衝突を防止するため、ある車両についてキューへの書き込みを行う間、他の車両について当該キューへの書き込み(更新)は禁止する(排他制御)。

図８は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の走行経路に対する第二の待ち行列を示す図である。網掛け部分が車両Ａの走行経路PAに係る待ち行列である。車両Ａについて、現在の選択した走行経路中に含まれる全枝（道路区間）に係る待ち行列情報を入手し、許容待ち行列数C1と比較する。

図８より、車両Ａについて待ち行列Qv8-v7で許容待ち行列数C1を満足できない。このため車両Ａに係る走行経路の変更を検討する。走行経路中に許容待ち行列数C1を満足できない箇所が複数あった場合には、最も直近の待ち行列から解消のための走行経路探索を行う。その際、自車両に関するコンジェスチョンマップ中の全枝に対する待ち行列情報を読みなおす。本実施例では、車両Ｂに関しても、車両Ａに割り込まれる形で待ち行列Qv3-v6で待ち行列が発生しており、許容待ち行列数C1に違反するため、走行経路の変更の対象となる。

＜待ち行列の時間差を評価する場合＞
ここで、待ち行列内に時刻情報、例えばt1, t2,…,t5を持たせているが、これらはあくまで通過する枝数（道路区間数）を加算したものであり、必ずしも実時刻とは一致しない。しかし、明らかに時刻差に余裕があることが想定される場合、例えば、”t1: A”の次の値が”t3: B”のような場合、車両Ｂが当該枝（道路区間）に到達する頃には、車両Ａが当該枝（道路区間）を通過し終えている可能性が高い。それゆえ、設定により、待ち行列内の連続する時刻間の許容時刻差を閾値として設定し、当該閾値以上の時刻差の場合は、待ち行列としてカウントしない（道路区間重複度数を加算しない）こととしてもよい。許容時刻差の閾値を２とした場合について以下に説明する。時間差が閾値（この場合２）よりも小さい場合にのみ待ち行列としてカウントし、道路区間重複度数を加算する。時刻差が閾値（この場合２）以上であれば、待ち行列としてカウントせず、道路区間重複度数を加算しないこととする。

図９は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の第二の走行経路選択図である。図６の走行経路に対して、車両Ａの走行経路のみを変更した例を示している。図９に示した車両Ａ、Ｂ、Ｃの走行経路に対する隣接リストは以下のように表現できる。
PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,V5), E(V5,V4), E(V4,V7), E(V7,Vx2)
PB = E(Vx5,V1), E(V1,V2), E(V2,V3), E(V3,V6)^*, E(V6,Vx1)
PC = E(Vx6,V2), E(V2,V5), E(V5,V8), E(V8,V7), E(V7,Vx3)

図９に記載した車両Ａと車両Ｂの走行経路のうち、隣接リストに^＊で示した道路区間E(V3,V6)が重複する道路区間となる。図１０は、図９に示す走行経路に対応する実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の経路に対する第三の待ち行列を示す図である。車両Ａに係る待ち行列について網掛けで示している。Qv3-v6の待ち行列は、t1:A，t3:Bとなり、時刻差は２以上である。よって、Qv3-v6の待ち行列は、待ち行列としてカウントしない（道路区間重複度数を加算しない）こととなる。よって、図１０の待ち行列t3:Bはカウントされず、図１０の待ち行列は許容される。よって図９に示す走行経路は許容され選択可能となる。

＜待ち行列の時間差を評価しない場合＞
以下では、当該閾値を設けない場合について説明する。変更する走行経路は図５で示したパラメータについて、さらに以下の指針を適用することで、探索する走行経路の範囲を効果的に縮小することができる。
＜走行経路選択指針＞
・C2およびC3の少ない走行経路より探索を始め、制約条件を満たす走行経路が見つかり次第、探索を終了する。
・いずれの走行経路においても許容待ち行列数違反が発生する場合には以下の順で走行経路を決定する。
（ａ）車両個別に設定する評価関数による評価点が最も小さい走行経路を選択する。
評価関数例: a*ΣVC1 + b*ΣVC2 + ΣVC3
VC1、VC2、VC3は各制約違反数、a,b,cは係数を示す。Σは走行経路中の全道路区間に関する制約違反数の総和を示す。
（ｂ）評価点が同じ複数の走行経路がある場合、直近の待ち行列数の少ない走行経路を選択する。

図１１は、実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の第三の走行経路選択図である。図１２は、図１１に示す走行経路に対応する実施の形態１に係る走行経路選定装置１００の走行経路に対する第四の待ち行列を示す図である。車両Ａについて図１１の実線で示す制約違反しない変更後の走行経路(PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6), E(V6,V5), E(V5,V4), E(V4,V7), E(V7,Vx2))が生成される。このため、以降の探索を打ち切り、当該経路に対するキュー情報の更新後、制限中の該当キューに対するアクセス権限を他車両に対して解放する。破線は個々の車両に対する走行経路の他の選択肢である。

この時、Qv3-v6においては、車両Ａに割り込まれることによって、車両Ｂに新たに許容待ち行列違反が発生することになる。車両Ｂに対して他車割り込みに対する再探索P4が要に設定されているため、コンジェスチョンマップ中の辺(道路区間）に対する該当キュー情報の読み込みとともに、車両Ｂにおける走行経路の変更が改めて検討される。P4が否の場合には経路再探索は行わない。

車両Ｂに対する許容右折増加数C2、許容左折増加数C3に違反しない経路候補はオリジナル経路を除くと２通り考えられる。許容待ち行列数C1に違反しない走行経路は、PB = E(Vx5,V1), E(V1,V4), E(V4,V5), E(V5,V6), E(V6,Vx1)のみであるため、当該走行経路を選択する。そして、キュー情報を更新した後、当該キュー情報にするアクセス権を他車両に開放する。図１１に車両Ｂの新たな経路を実線で示している。図１２に示すように、許容されない待ち行列はない（道路区間重複度数は加算されない）。よって、図１２の待ち行列は許容され図１１に示す実線で示した走行経路は選択可能となる。

なお、ここでは説明しないが、再探索設定に対しては、経路選択時と同様に評価関数と閾値を持たせることができる。この場合、係数a,b,cは初回選択時と異なる値を設定してもよい。

走行経路の評価において、現在位置から推定位置までの到達時間を走行経路ごとに算出し、到達時間が最短となる組み合わせを選択することとしてもよい。また、走行経路に同一の道路区間が存在して待ち行列が発生する場合に、待ち行列の発生数に応じて到達時間が遅延するとして到達時間を計算してもよい。

２．実施の形態２
＜緊急車両の優先＞
緊急車両に走行優先権を持たせる場合について実施の形態２として説明する。本実施の形態では、緊急車両Ａを想定し符号３０１ａで示す。緊急車両Ａは経路優先権を保有する以外は、実施の形態１と同条件とする。経路優先権とは、自己の走行計画より抽出した走行経路が最優先され、かつ他車の割り込みを許可しないことを示す。したがって他車走行経路に重複した道路区間が存在した場合、当該他車走行経路が再探索されることになる。

更新インターバル経過後、個々の車両の走行計画から経路情報を抽出し、個々の車両から図６と同様のコンジェスチョンマップが抽出される場合を考える。実施の形態１と異なるのは、以下の緊急車両Ａの走行経路PAが、車両Ｂおよび車両Ｃの走行経路PB,PCと関係なく、優先的に決定されることである。走行経路PAに対する隣接リストは以下のようになる。
PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,V9), E(V9,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx2)

実施の形態１と同様、図８に示すように車両Ｂおよび車両Ｃの走行経路PB、PCに対する隣接リストは以下のように定義される。
PB = E(Vx5,V1), E(V1,V2), E(V2,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,Vx1)
PC = E(Vx6,V2), E(V2,V5), E(V5,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx3)

この状況の待ち行列は図８に示されている。緊急車両Ａの待ち行列は網掛けが施されている部分である。ここで、Qv3-v6、Qv8-v7の2か所で待ち行列が発生していることが判る。Qv3-v6に関しては、緊急車両Ａの到着予想時刻が車両Ｂよりも早いため、実際には緊急車両Ａが待たされる確率は低いことが予想される。そのため、実施の形態１で説明した道路区間内の連続する待ち行列の時刻差に関する閾値を大きくしておくこともできる。例えば閾値に３を設定する。このようにすれば閾値よりも小さい（３より小さい）時刻差の場合のみ待ち行列としてカウントすればよい。その場合、Qv8-v7における車両Ｃについてだけでなく、Qv3-v6における車両Ｂについても、緊急車両Ａの走行経路を阻害する可能性があるとして経路再探索が行われる。緊急車両Ａの経路が固定されるだけで、他は実施の形態１と同じアルゴリズムが適用される。

図１３は、実施の形態２に係る走行経路選定装置１００の第一の走行経路選択図である。図１４は、実施の形態２に係る走行経路選定装置１００の走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。各車両の再探索後の走行経路が図１２に実線で示されている。他に取りうる走行経路が破線で示されている。図１２の実線で示された走行経路についての待ち行列の状況が図１３に示されている。ここでは、走行優先権を持った緊急車両として、警察車両、消防車両、自衛隊車両、血液および臓器の輸送車両、インフラ整備車両などを想定している。

３．実施の形態３
＜信号のない交差点の省略＞
図１５は、実施の形態３に係る走行経路選定装置１００の第一の走行経路選択図である。図１６は、実施の形態３に係る走行経路選定装置１００の走行経路に対する第一の待ち行列を示す図である。図１７は、実施の形態３に係る走行経路選定装置１００の第二の走行経路選択図である。図１８は、実施の形態３に係る走行経路選定装置１００の走行経路に対する第二の待ち行列を示す図である。

実施の形態３では、許容待ち行列を保有した頂点情報を全交差点に対してではなく、特定交差点、例えば信号機のついた交差点に特化した場合について説明する。このようにすることで、調停対象範囲に対応するグラフの情報量を減縮することができる。それによって、データ通信量を削減するとともに当該アルゴリズムを含めた処理を高速化することができる。

実施の形態１とのアルゴリズムの相違は、以下の通りである。
（ａ）信号のない交差点は頂点に含めない。
（ｂ）信号のない交差点を通過する車両は直進するものとする。

実施の形態３では、図６のコンジェスチョンマップの中で、交差点V1およびV5に信号が無い場合について説明する。この場合のコンジェスチョンマップを図１５に示す。この点以外、実施の形態１と同条件とする。

車両Ｂおよび車両Ｃについてすでに走行計画から走行経路選択を終えている場合について説明する。車両Ａについて走行経路を生成すると、各車両の走行経路PA、PB、PCに対する隣接リストは以下のようになる。
PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,V9), E(V9,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx2)
PB = E(Vx5,V2), E(V2,V3), E(V3,V6)^＊, E(V6,Vx1)
PC = E(Vx6,V2), E(V2,V8), E(V8,V7)^＊, E(V7,Vx3)

実施の形態１と比較しパスが集約されており、隣接リストに^＊で示した道路区間E(V3,V6)とE(V8,V7)が重複する道路区間となる。待ち行列は図１６に示すようになる。図１６では、図６に対して交差点（頂点）V1, V5に関する情報が削除されている。許容待ち行列違反が発生するのは、道路区間E(V2,V6)における車両ＡとＢ、道路区間E(V8,V7)における車両ＡとＣとなる。

この時、車両Ｂおよび車両Ｃに関しては、交差点V1およびV5が省略されコンジェスチョンマップが縮退されている。このため、車両Ａ、Ｂ、Ｃに関して、図１７の実線で示す走行経路しか選択肢が無く、走行経路を変更できるのは車両Ａのみとなる。車両Ａにおける実線と破線で選択可能な走行経路を示す。

ここで、車両Ａに対して走行経路(PA = E(Vx4,V3), E(V3,V6), E(V6,V4), E(V4,V7), E(V7,Vx2))が生成される。この走行経路に対する待ち行列を図１８に示す。この走行経路の選択に対して、車両Ｂに道路区間E(V3,V6)において待ち行列が発生する。しかしこの走行経路に対する評価関数を下回る他の走行経路が存在しないため、図１７の実線で示した走行経路が最適経路として、各車両へ展開される。

ここで、許容待ち行列数C1が２と設定されていれば制約違反とならない。また、この場合他に選択肢がないので制約違反があっても道路区間重複度数を最小とする走行経路の組合せを選択することとしてもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 走行経路選定装置、１０１ 走行経路生成部、１０２ 調停対象範囲算出部、１０３ 評価部、１０４ 選定部、２００ データセンタ、３０１ 車両Ａ、３０１ａ 緊急車両Ａ、３０２ 車両Ｂ、３０３ 車両Ｃ、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9 交差点、Vx1、Vx2、Vx3、Vx4、Vx5、Vx6 仮想交差点

Claims (5)

1. 車両の走行計画に基づいて現在位置と設定時間後の推定位置までの交差点の間を繋ぐ道路区間の連続によって定義された走行経路を生成する走行経路生成部、
   前記走行経路生成部によって生成された第一の車両の複数の走行経路である第一の車両走行経路群と、前記走行経路生成部によって生成された第二の車両の複数の走行経路である第二の車両走行経路群とが重複する道路区間を有する場合に前記第一の車両走行経路群と前記第二の車両走行経路群を調停対象範囲とする調停対象範囲算出部、
   前記調停対象範囲算出部によって定められた前記調停対象範囲内の前記第一の車両の走行経路と前記第二の車両の走行経路が同一方向に走行する同一の道路区間を有する場合に、前記同一の道路区間を前記第一の車両が通過する第一の推定通過時刻を、前記第一の車両が現在走行中の道路区間から前記同一の道路区間までに走行する道路区間数によって推定し、前記同一の道路区間を前記第二の車両が通過する第二の推定通過時刻を、前記第二の車両が現在走行中の道路区間から前記同一の道路区間までに走行する道路区間数によって推定し、前記第一の推定通過時刻と前記第二の推定通過時刻の差が予め定めた閾値よりも小さい場合に道路区間の重複度合を示す道路区間重複度数を加算し、前記道路区間重複度数によって前記第一の車両の走行経路と前記第二の車両の走行経路を評価する評価部、および、
   前記評価部によって評価された前記第一の車両の走行経路と前記第二の車両の走行経路のうち前記道路区間重複度数を最小とする前記第一の車両の走行経路と前記第二の車両の走行経路の組合せを選定する選定部、とを備えた走行経路選定装置。
2. 三台以上の車両の走行経路に対して前記道路区間重複度数の合計値を最小とする走行経路の組合せを選定する請求項１に記載の走行経路選定装置。
3. 前記評価部は、前記調停対象範囲算出部によって定められた前記調停対象範囲内の交差点を頂点とし、隣接する前記交差点の間を繋ぐ道路区間を枝とし、道路区間の重複度合を待ち行列として、グラフ理論を用いて走行経路を評価する請求項１または２に記載の走行経路選定装置。
4. 緊急車両の走行経路を優先し他の車両の走行経路の組合せを選定する請求項１から３のいずれか一項に記載の走行経路選定装置。
5. 前記走行経路生成部は、信号のある交差点と前記信号のある交差点に隣接する信号のある交差点との間を繋ぐ道路区間の連続によって定義された走行経路を生成し、
   前記評価部は、信号のない交差点を通過する車両は直進するものとして走行経路を評価する請求項１から４のいずれか一項に記載の走行経路選定装置。

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