JP7405708B2 - 交通流制御システム、および、交通流制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラウンドアバウト式の交差点の交通流を制御する、交通流制御システム、および、交通流制御方法に関する。

交差点の交通流制御方法としては、例えば、特許文献１の交通信号制御機、非特許文献１の自律的交差点管理法（ＡＩＭ；Autonomous Intersection management）、非特許文献２の協調車両交差点制御法（ＣＶＩＣ；Cooperative Vehicle Intersection Control）などが知られている。

特許文献１の交通信号制御機は、自交差点の流入路それぞれについて車両感知システムを用いて車群が存在するか感知し、車群の存在有無により交差点の信号機を適切に制御することで交差点内の交通流を制御する。

非特許文献１の自律的交差点管理法（ＡＩＭ）は、交差点を細かいセルに分割し、そのセルの占有権を時間的に管理するものであり、車両からの通過許可要求に対して、当該車両が通過する進路を他の車両が占有するか否かに応じて通過可否を判断し、その結果を返すことによって車群を制御する方法である。

非特許文献２の協調車両交差点制御法（ＣＶＩＣ）は、交差点に進入してくる全ての車両の走行軌跡を予測し、衝突の可能性を排除するように各車両の速度を制御する方法である。

特開２０１６－１７０４８０号公報

K.Dresner and P.Stone "A multiagent approach to autonomous intersection management" Journal of Artificial Intelligent Research, vol.31, no.1, pp.591-656, 2008 J.Lee and B.Park "Development and evaluation of a cooperative vehicle intersection control algorithm under the connected vehicles environment" IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol.13, no.1, pp.81-90, 2012

しかしながら、特許文献１の交通信号制御機は、交差点の流入路における到着交通流予測情報とそれら情報を複数格納したテーブルに基づいて交差点内の信号機を適切に制御するものであるため、信号機が設置されていないラウンドアバウト式の交差点においては、利用することができなかった。

また、非特許文献１の自律的交差点管理法や非特許文献２の協調車両交差点制御法は、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を計画している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得し、交差点への適切な進入タイミングや、適切な走行速度を計算する必要がある。これらの方法で処理対象となるデータ量は、例えば数ＭＢ／秒ほどであるため、交通流を制御する地上側の装置には高性能な計算機性能が求められ、さらに地上側の装置と車両の搭載装置との間の通信システムには高速かつ大容量な通信性能が求められる。そのため、非特許文献１や非特許文献２による交通流制御は、技術的、費用的に難度が高かった。

そこで本発明は、ラウンドアバウト式の交差点の交通流を、計算機性能や通信性能の低い安価なシステムでも処理可能な単純な論理を利用して円滑に制御できる、交通流制御システム、および、交通流制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の交通流制御システムの一つは、ラウンドアバウト式の交差点を走行する移動体の交通流を制御するシステムであって、前記交差点を仮想的に分割したエリアごとに設けたエリア管理装置と、前記交差点の進出路ごとに設けた進出路管理装置と、を備え、前記進出路管理装置は、担当する進出路の占有権を管理する占有権管理部と、前記移動体または前記エリア管理装置と通信する通信部と、を有し、前記エリア管理装置は、前記移動体の行先となる進出路を取得する行先取得部と、担当するエリアの進入権を管理する進入権管理部と、前記移動体、前記進出路管理装置、または、他のエリア管理装置と通信する通信部と、を有し、前記エリア管理装置の進入権管理部は、前記移動体から担当するエリアの進入権を要求された場合、前記移動体の行先となる進出路を担当する前記進出路管理装置の占有権管理部が占有権を保有しており、かつ、進入権とトークンを保有していれば、前記進入権を付加した前記トークンを前記移動体に送信する。

本発明の交通流制御システムまたは交通流制御方法によれば、ラウンドアバウト式の交差点の交通流を、計算機性能や通信性能の低い安価なシステムでも処理可能な単純な論理を利用して円滑に制御することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

実施例１の交通流制御システムを設置した交差点の平面図。 実施例１の交通流制御システムの機能ブロック図。 車両Ｖ_０が進入路Ｉ_Ａから交差点へ進入する状況の一例。 進入権管理部が車両Ｖ_０に進入権付トークンＴ_１を付与する状況の一例。 車両Ｖ_０がエリアＡ_Ａに進入した後、次のエリアＡ_Ｂへ進入する状況の一例。 トークンが進入権管理部間を循環する状況の一例。 車両Ｖ_０が進出路Ｏ_Ｂへ進入する状況の一例。 占有権管理部が占有権を保有していない場合の、進入権管理部の動作の一例。 複数の車両がエリアＡ_Ｂの進入権を要求する場合の優先度を説明する図。 実施例１の車両の走行制御装置の動作を示したフローチャート。 実施例１のエリア管理装置の基本動作を示したフローチャート。 実施例２において、複数車両が進入路Ｉ_Ａから交差点へ進入する状況の一例。 実施例２において、後続車が先行車を回避して交差点に進入する状況の一例。 実施例３の交通流制御システムを設置した交差点の平面図。 実施例３の交通流制御システムの機能ブロック図。 実施例３の移動体検知部の利用方法の一例。

本発明の交通流制御システムは、制御対象道路（交通路）を走行する車両（移動体）の走行制御装置と通信し、制御対象道路の交通流を制御するシステムであって、少なくとも、占有権管理部、進入権管理部を備えたものである。占有権管理部は、制御対象道路の進出路ごとに設けられ、各占有権管理部は管轄する進出路の占有権を管理する。進入権管理部は、制御対象道路を仮想的に分割した仮想エリアごとに設けられ、各進入権管理部は、管轄する仮想エリアの進入権を管理する。

また、本発明の交通流制御システムでは、仮想エリア数に応じた数（好ましくは仮想エリア数と同数）のトークンが用意されており、各仮想エリアへの進入権はトークンに付加する形で制御対象道路を走行する車両の走行制御装置に与えられる。

つまり、本発明の交通流制御システムでは、進出路では占有権を用い、仮想エリアでは進入権を用いて、進路の競合する複数の車両が同じ進出路や仮想エリアに同時に進入する事象を防ぎつつ、トークンの数によって制御対象道路に進入可能な車両の総数を制限する。

従って、ある車両が本発明の制御対象道路に初めて進入する場合、本発明の交通流制御システムは、仮想エリアの進入権有無のみならず、車両の行先および占有権管理部の情報に基づいて仮想エリアへの進入権を管理する。そのため、各車両の走行制御装置は、本発明の交通流制御システムの制御対象道路を通過する際には、走行を計画する仮想エリアの入口で、当該仮想エリアを管轄する進入権管理部に当該仮想エリアの進入権を要求すると同時に行先を通知する。その後、車両の走行制御装置は、進入権が与えられた後は、当該仮想エリアへ先行車両や障害物に注意して車両を進入させる。これにより、交差点内の交通流が適切に正誤される。

なお、進入権ではなく、背景技術で説明した自律的交差点管理法で用いられている占有権の概念、言い換えると常にセルには１台以下の車両しか入らないという仕組みを使っても衝突を回避して交通流を管理することができる。しかしながら、交差点を通過する車両間には衝突回避に必要な距離（少なくともセル長と車両の制動距離とを足した距離間隔など）が必要であるため、交差点内の交通流を占有権で管理すると、単位時間当たりの交差点通過台数が低く制限される場合がある。

そのため、本発明では、先行車両を検知して衝突を回避する従来技術や運転手の操作による衝突回避などの利用を前提に、占有権（他の移動体の同一エリアへの進入を排除する独占権）ではなく、進入権（移動体が仮想エリアに進入する権利）の概念を用いて交通流を管理することとした。

以下、具体的な実施例について図面を参照して説明する。

まず、図１から図７を用いて、本発明の実施例１に係る、交通流制御システムと交通流制御方法を説明する。

＜交差点の構成＞
図１は、実施例１の交通流制御システム１０を設置した交差点の平面図である。この交差点は、信号機のないラウンドアバウト式の四差路交差点であり、左車線を走行する車両は交差点内を時計回りに走行することで、任意の進入路Ｉ（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ，Ｉ_Ｄ）から任意の進出路Ｏ（Ｏ_Ａ、Ｏ_Ｂ、Ｏ_Ｃ，Ｏ_Ｄ）に移動することができる。

この交差点内は、進入権を管理する単位で複数の仮想的なエリアＡ（Ａ_Ａ、Ａ_Ｂ、Ａ_Ｃ，Ａ_Ｄ）に分割されている。各エリアＡの入口は、時計回りで手前側のエリアＡとの境界と、接続する進入路Ｉの２つであり、また、各エリアＡの出口は、時計回りで次のエリアＡとの境界と、接続する進出路Ｏの２つである。例えば、エリアＡ_Ａの入口は、エリアＡ_Ｄとの境界と進入路Ｉ_Ａであり、エリアＡ_Ａの出口は、エリアＡ_Ｂとの境界と進出路Ｏ_Ａである。

この交差点の近傍には、交通流制御システム１０を構成する、エリア管理装置１（１_Ａ～１_Ｄ）と、進出路管理装置２（２_Ａ～２_Ｄ）が設置されている。例えば、エリアＡ_Ａ近傍には、エリアＡ_Ａの進入権を管理するエリア管理装置１_Ａが設置されており、進出路Ｏ_Ａ近傍には、進出路Ｏ_Ａの占有権を管理する進出路管理装置２_Ａが設置されている。

また、交通流制御システム１０は、全体で４つの電子的なトークンＴ（Ｔ_１～Ｔ_４）を管理する。初期状態では、各エリア管理装置１が１つのトークンＴを保有している。例えば、エリア管理装置１_ＡはトークンＴ_１を保有している。

＜交通量制御システムの構成＞
図２は、本実施例の交通量制御システム１０の機能ブロック図である。ここに示すように、交通量制御システム１０は、図１に示した、エリア管理装置１_Ａ～１_Ｄと、進出路管理装置２_Ａ～２_Ｄを、無線通信ネットワークなどで通信可能に接続したシステムである。

このシステムの全体動作として、後述する各タイミングで、各車両の走行制御装置から車両情報や管理情報を受信したり、各車両の走行制御装置に管理情報を送信したりする。ここで、車両情報とは、車両Ｖが走行を計画するエリアＡの進入権の要求や、車両Ｖの行先となる進出路Ｏを明示する情報などであり、管理情報とは、進入権、占有権、トークンなどである。なお、車両情報や管理情報は、何れも数バイト程度のデータであるため、本システムの実現に必要な計算機性能や通信性能は低く、非特許文献１や非特許文献２が要求する計算機性能や通信性能である数ＭＢ／秒の処理能力の１／１０００程度でも良い。

ここで、エリア管理装置１は、行先取得部１１、進入権管理部１２、通信部１３を備えており、進出路管理装置２は、占有権管理部２１、通信部２２を備えている。各装置は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備えたコンピュータであり、交通流制御プログラムを実行することで、上記した進入権管理部１２や占有権管理部２１などの各機能を実現する。なお、図１や図２では、エリア管理装置１_Ａ～１_Ｄや進出路管理装置２_Ａ～２_Ｄを個々独立した現実の装置として例示しているが、交差点の近傍に設置した一つの統括管理装置のメモリ上に複数の仮想的なエリア管理装置や進出路管理装置を構成し、メモリ情報を共有しても良い。この場合、交通量制御システム１０を構成するハードウェアの一部または全部を、専用の装置、汎用の機械学習マシン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＰＬＤ（programmable logic device）などで代替してもよい。

次に、本実施例の交通流制御システム１０の具体的な動作を、図３Ａ～図７を用いて順次説明する。

＜他車両が存在しない状況での動作例＞
まず、図３Ａから図３Ｅを用いて、自車両（車両Ｖ_０）以外の他車両が存在しない状況を例に、交通流制御システム１０の動作を説明する。

この例では、図３Ａに示すように、車両Ｖ_０が、進入路Ｉ_Ａ、エリアＡ_Ａ、エリアＡ_Ｂ、進出路Ｏ_Ｂの順の走行を計画している。この場合、車両Ｖ_０は、まず、（１）エリアＡ_Ａを管理するエリア管理装置１_Ａの行先取得部１１_Ａに行先である進出路Ｏ_Ｂを明示し、また、進入権管理部１２_ＡにエリアＡ_Ａの進入権を要求する。

進入権を要求された進入権管理部１２_Ａは、エリアＡ_Ａの進入権を付加したトークンＴ_１を車両Ｖ_０に付与できるかを判定する。この判定のため、図３Ｂに示すように、まず、（２）進入権管理部１２_Ａは、車両Ｖ_０の行先である進出路Ｏ_Ｂを管理する進出路管理装置２_Ｂの占有権管理部２１_Ｂが、進出路Ｏ_Ｂの占有権を保有しているか確認する。進出路Ｏ_Ｂに他車両が存在しておらず、占有権管理部２１_Ｂが占有権を保有していれば、（３）進入権管理部１２_Ａは、エリアＡ_Ａの進入権をトークンＴ_１に付加して車両Ｖ_０へ送信する。

エリアＡ_Ａの進入権を受信すると、車両Ｖ_０は、エリアＡ_Ａ内の先行車両や障害物に注意しながら、エリアＡ_Ａに進入する。なお、先行車両や障害物を検知し衝突を回避する方法については、単眼カメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダなどの外界センサを用いた方式が多数知られており、その何れかの方式を用いればよい。

車両Ｖ_０がエリアＡ_Ａに進入すると、図３Ｃに示すように、（４）車両Ｖ_０は、エリアＡ_Ａの進入権を進入権管理部１２_Ａに返却する。また、（５）車両Ｖ_０は、次のエリアＡ_Ｂを担当するエリア管理装置１_Ｂの進入権管理部１２_Ｂに、予約権付のトークンＴ_１を送信し、同時に次のエリアＡ_Ｂへの進入権を要求する。車両Ｖ_０からトークンＴ_１を受信した場合、進入権管理部１２_Ｂは、その時点で他車にエリアＡ_Ｂの進入権を与えていなければ、そのトークンＴ_１にエリアＡ_Ｂの進入権を付加して、車両Ｖ_０に送信する。

ここで、本実施例のトークン管理方法を説明する。本実施例では、トークンＴが偏在しないように、進入権管理部１２間でトークンＴの所在を調整する。つまり、各々の進入権管理部１２は、原則として、トークンＴを１つだけ保有でき、予約権付きのトークンＴに限り、例外的に複数保有できるようにした。

図３Ｄを用いて具体的に説明する。車両Ｖ_０からトークンＴ_１を受信する進入権管理部１２_Ｂは、既にトークンＴ_２を保有していたので、トークンＴの保有数を１つとすべく、車両Ｖ_０から予約権付のトークンＴ_１を受信した後、予約権のないトークンＴ_２を進入権管理部１２_Ｃに送信する。同様に、進入権管理部１２_Ｃは、トークンＴ_２を受信した後、元々保有していたトークンＴ_３を進入権管理部１２_Ｄに送信し、進入権管理部１２_Ｄは、トークンＴ_３を受信した後、元々保有していたトークンＴ_４を進入権管理部１２_Ａに送信する。そして、トークンＴを保有していなかった進入権管理部１２_ＡがトークンＴ_４を受信することにより、各進入権管理部１２が１つのトークンＴを保有する状態となり、トークンＴの偏在が解消する。なお、トークンＴを送信する順序は予め設定された一方向への循環（例えば、時計回りの循環）のみとする。

その後、進入権管理部１２_ＢからエリアＡ_Ｂの進入権付きのトークンＴ_１を受信した車両Ｖ_０がエリアＡ_Ｂに進入すると、図３Ｅに示すように、（６）車両Ｖ_０はエリアＡ_Ｂの進入権を進入権管理部１２_Ｂに返却し、（７）トークンＴ_１をエリア管理装置１_Ｃの進入権管理部１２_Ｃに送信する。これにより、全てのトークンＴが交通流制御システム１０側に返却されたことになる。また、（８）車両Ｖ_０は、進出路Ｏ_Ｂへ進出するため、占有権管理部２１_Ｂに占有権を要求する。図３Ｅでは占有権管理部２１_Ｂが進出路Ｏ_Ｂの占有権を有しているので、占有権管理部２１_Ｂは進出路Ｏ_Ｂの占有権を車両Ｖ_０に付与する。これにより、車両Ｖ_０はエリアＡ_Ｂから進出路Ｏ_Ｂに進出することができる。そして、車両Ｖ_０が進出路Ｏ_Ｂを離脱した後、車両Ｖ_０は進出路Ｏ_Ｂの占有権を占有権管理部２１_Ｂに返却する。

このようにして、車両Ｖ_０は、所望のエリアの進入権や所望の進出路の占有権を適宜取得しながら、進入路Ｉ_Ａ、エリアＡ_Ａ、エリアＡ_Ｂ、進出路Ｏ_Ｂを、滞りなく走行することができる。

なお、ある車両Ｖに進入権を与えた進入権管理部１２は、進入権が返却されるまでは、他車両から進入権を要求されても、他車両には進入権を与えない。また、進入権管理部１２は、ある車両Ｖから進入権が返却された後であっても、トークンＴを保有していなければ、進入権を要求している他車両に進入権を与えない。つまり、進入権管理部１２は、その時点においてどの車両にも進入権を与えておらず、かつ、トークンＴを保有している場合に限り、要求のあった車両に進入権を与えることができる。これにより、ラウンドアバウト式の交差点内を走行する車両数を抑制することができる。

＜１台の他車両が存在する状況での動作例＞
次に、図４を用いて、自車両（車両Ｖ_０）以外に１台の他車両（車両Ｖ_１）が存在する状況を例に、交通流制御システム１０の動作を説明する。なお、ここでも、車両Ｖ_０は、進入路Ｉ_Ａ、エリアＡ_Ａ、エリアＡ_Ｂ、進出路Ｏ_Ｂの順の走行を計画しているものとする。

図４に示すように、渋滞、故障、歩行者の横断待ち等が理由で、進出路Ｏ_Ｂに車両Ｖ_１が停車している場合、すなわち、進出路Ｏ_Ｂの占有権を車両Ｖ_１が保有しており、進出路管理装置２_Ｂの占有権管理部２１_Ｂが保有していない場合には、エリア管理装置１_Ａの進入権管理部１２_ＡはエリアＡ_Ａの進入権を車両Ｖ_０に付与せず、進入権を持たない車両Ｖ_０はエリアＡ_Ａへの進入を保留する。この結果、交差点に進入した車両Ｖ_０が、進出路Ｏ_Ｂに進出できずに交差点内で滞留し、ラウンドアバウト式の交差点が機能不全（デッドロック）に至る状況を回避することができる。

進入保留中の車両Ｖ_０は、エリアＡ_Ａの進入権が与えられるまでは、進入路Ｉ_Ａに留まるための制御（例えば、自動停止制御、減速から一時停止までの走行アシスト、一時停止状態の自動保持、一時停止の経路案内、一時停止の警報指示など）を実行し、エリアＡ_Ａの手前の所定位置で停止したまま、エリアＡ_Ａの進入権が付与されるのを待つ。この際、車両Ｖ_０が自己の停止位置を推定するには、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの衛星からの電波を利用して求める方式や、レーザレーダと環境地図を用いる方式など、周知の何れかの方式を用いればよい。また、経路の始点の検知や、エリアＡの繋がりや範囲の検知についても、予めそれらの位置情報を記憶しておいてもよいし、それらの情報を意味する標識を道路脇に立てる、または線、シンボル、文字、数字などを路面に書いておき、これらを外界センサで認識してもよい。

また、進入保留中の車両Ｖ_０は、継続的に進入権管理部１２_Ａに進入権を要求し続ける。従って、進出路Ｏ_Ｂを離脱した車両Ｖ_１が占有権管理部２１_Ｂに占有権を返却し次第、進入権管理部１２_ＡはエリアＡ_Ａの進入権を付加したトークンＴ_１を車両Ｖ_０に送信することができる。なお、車両Ｖ_０がトークンＴ_１を受信した後の動作は、図３Ｃ～図３Ｅと同等である。

＜２台の他車両が存在する状況での動作例＞
次に、図５を用いて、自車両（車両Ｖ_０）以外に２台の他車両（車両Ｖ_２、Ｖ_３）が存在する状況を例に、交通流制御システム１０の動作を説明する。なお、ここでも、車両Ｖ_０は、進入路Ｉ_Ａ、エリアＡ_Ａ、エリアＡ_Ｂ、進出路Ｏ_Ｂの順の走行を計画しているものとする。

この例では、エリアＡ_Ｂを走行中の車両Ｖ_２がエリアＡ_Ｂの進入権付のトークンＴ_２を保有している。また、エリアＡ_Ａを走行中の車両Ｖ_０は、エリアＡ_Ａの進入権を進入権管理装置１_Ａに返却した後、予約権付のトークンＴ_１をエリア管理装置１_Ｂの進入権管理部１２_Ｂに送信し、エリアＡ_Ｂの進入権を要求している。さらに、進入路Ｉ_Ｂを走行中の車両Ｖ_３は、エリアＡ_Ｂへの進入を計画しており、エリアＡ_Ｂの進入権を進入権管理部１２_Ｂに要求している。

このように、図５では、車両Ｖ_１と車両Ｖ_３の双方がエリアＡ_Ｂの進入権を要求しているが、進入権は車両Ｖ_２が保有しているため、進入権管理部１２_Ｂは、車両Ｖ_１と車両Ｖ_３の要求を何れも保留する。

その後、車両Ｖ_２がエリアＡ_Ｂの進入権を進入権管理部１２_Ｂに返却し、トークンＴ_２を進入権管理部１２_Ｃに送信すると、進入権管理部１２_Ｂは、エリアＡ_Ｂの進入権を自身が保有するトークンＴ_１に付けて何れかの車両に付与できるようになる。ここでは、トークンＴ_１に車両Ｖ_０の予約権が付加されているので、車両Ｖ_０の要求が優先され、進入権管理部１２_Ｂは、エリアＡ_Ｂの進入権付のトークンＴ_１を車両Ｖ_０に送信する。

このようにして、「交差点のいずれかのエリアに進入した車両には、隣接する他エリアの進入を計画する場合に、隣接する他エリアへの進入権が自動的に予約される」という機能が実現される。その結果、交差点内の車両には、交差点外の車両に比べて優先的に進入権が与えられ、エリアＡ_Ａ～Ａ_Ｄ内の各車両は遅滞なくラウンドアバウト式に進行することができ、交差点内の車両を迅速に交差点外へ進出させることが可能となる。

＜車両の走行制御装置の動作フローと、エリア管理装置の動作フロー＞
以上で説明した交通流制御システム１０の動作を纏めると、車両Ｖの走行制御装置の動作は図６のフローチャートに示すようになり、エリア管理装置１の動作は図７のフローチャートに示すようになる。以下、順次説明する。

図６のステップＳ１では、車両Ｖの走行制御装置は、エリア管理装置１の行先取得部１１に行先となる進出路Ｏを通知する。また、ステップＳ２では、走行制御装置は、エリア管理装置１の進入権管理部１２に、進入予定のエリアＡの進入権を要求する。

ステップＳ３では、走行制御装置は、進入権管理部１２から、進入権が付加されたトークンを取得したかを判定する。トークンを取得しない場合は、ステップＳ２に戻り、進入権を再度要求する。一方、進入権が付加されたトークンを取得した場合は、ステップＳ４に進み、車両Ｖは進入が許可されたエリアＡに進入する。その後、ステップＳ５では、走行制御装置は、そのエリアＡの進入権を進入権管理部１２に返却する。

ステップＳ６では、走行制御装置は、交差点内の次のエリアＡに進むかを判定する。そして、次のエリアＡに進む場合は、ステップＳ２に戻り、次のエリアＡの進入権を次のエリアを担当する進入権管理部１２に要求する。一方、次のエリアに進まない場合は、走行制御装置はステップＳ７に進み、進出路管理装置２の占有権管理部２１に進出路Ｏの占有権を要求する。

ステップＳ８では、走行制御装置は、占有権管理部２１から占有権を取得したかを判定する。占有権を取得しない場合は、ステップＳ７に戻り、占有権を再度要求する。一方、占有権を取得した場合は、車両Ｖは進入が許可された進出路Ｏに進入する。その後、ステップＳ９では、走行制御装置は、その進出路Ｏの占有権を占有権管理部２１に返却する。

また、図７のステップＳ１０では、エリア管理装置１の進入権管理部１２は、車両Ｖの走行制御装置から進入権の要求があったかを判定する。そして、要求があれば、ステップＳ１１に進み、要求が無ければReturnに進む。

次に、ステップＳ１１では、進入権管理部１２は、保有しているトークンＴに車両Ｖの予約権が付加されているかを判定する。そして、予約権が無ければ、ステップＳ１２に進み、予約権があれば、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２では、進入権管理部１２は、行先取得部１１を介して車両Ｖの行先となる進出路Ｏを取得する。ステップＳ１３では、進入権管理部１２は、車両Ｖの行先となる進出路Ｏを担当する進出路管理部２の占有権管理部２１が占有権を保有しているかを判定する。そして、占有権を保有していれば、ステップＳ１４に進み、占有権を保有していなければ、Returnに進む。

ステップＳ１４では、進入権管理部１２は、自身がエリアＡの進入権を保有しているかを判定する。そして、進入権を保有していれば、ステップＳ１５に進み、進入権を付加したトークンＴを車両Ｖの走行制御装置に送信する。一方、進入権を保有していなければ、Returnに進む。

以上で説明した交通流制御システム１０の動作により、交通流の障壁（いわゆるボトルネック）になりやすい交差点内において、車両の遅滞が少なくなるため、交差点に向かう車両の交通流も円滑に流れるようになる。

本実施例では、交差点内エリアの管理方法を、占有権（他の移動体の同一エリアへの進入を排除する独占権）による他車両の排他管理ではなく、ある車両に与えた進入権（エリアに進入できる権利）が返却されるまでは他車両に進入権を与えない管理によって、交通流を制御する。すなわち、本実施例では、異なるタイミングで進入権が与えられた複数車両が同じエリアＡに存在する状況を許容している。このため、進入権を与えられた各車両は、運転手や走行制御装置（運転アシスト機構や安全ブレーキ機構や自動運転機構など）が道路状況を自主的に判断する。そのため、車両に進入権を付与する前後の時点において、衝突回避に必要な通行速度および車間距離が車両側の責任で保証される。

車両側の責任を前提とする場合、交通流制御システム１０では、交差点内の全車両の走行制御装置から、各車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を計画している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得する必要が特になくなり、交差点における適切な車両間隔や、適切な走行速度を計算して車両ごとに指令を与える必要も特にない。さらには、従来そのために必要であった、装置側の高性能な計算機性能や、各車両に対する高速かつ大容量な通信性能が不要となる。そのため、交通流を制御することの技術的、費用的な難度が低くなる。

また、本実施例では、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する各車両の走行制御装置との間で、わずかな情報量のデータを電子的にやりとりするだけで、交差点の交通流を円滑に制御することが可能になる。

なお、右側通行の交差点の場合には、仮想エリアを左回りに設定し、同様の方法で制御する。また、制御対象の交差点はいくつの仮想エリアに分割してもよいが、仮想エリア数と同数のトークンＴが用意されるため、交差点には最大で仮想エリア数と同数の車両が進入することになる。仮想エリア数が多ければ単位時間当たりの車両通過数は増えるが、車両が動けなくなるデッドロックのリスクも増える。したがって、仮想エリア数を同数の車両が交差点に進入する状況を踏まえて、そのよう場合でもデッドロックに陥らないような適切な数に分割することが望ましい。

例えば、三差路からなる交差路を交差中心に対して周方向に３つの仮想エリアに分割して制御してもよい。なお、仮想エリアの分割数は、デッドロックに陥る可能性が低く、車両間隔が必要以上に開きすぎなければ、５つ以上でも３つ以下でもよい。

また、本実施例では車両が走行する一般的な道路を例に説明したが、本発明は、倉庫内の荷物運搬エリアなどの運行設計領域にも適用可能である。

以上で説明したように、本実施例の交通流制御システムまたは交通流制御方法によれば、ラウンドアバウト式の交差点の交通流を、計算機性能や通信性能の低い安価なシステムでも処理可能な単純な論理を利用して円滑に制御することができる。

次に、図８Ａと図８Ｂを用いて、本発明の実施例２の交通流制御システムについて説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。

実施例２では、図８Ａに示すように、進入路Ｉ_Ａから２台の車両が交差点に進入しようとしており、先行する車両Ｖ_０は進出路Ｏ_Ｂからの進出を計画し、後続する車両Ｖ_５は進出路Ｏ_Ｃからの進出を計画している。

この場合、車両Ｖ_０の走行制御装置は、エリア管理装置１_Ａの進入権管理部１２_ＡにエリアＡ_Ａの進入権を要求するとともに、行先取得部１１_Ａに進出路Ｏ_Ｂを行先として通知する。すると、進入権管理部１２_Ａは、進出路Ｏ_Ｂの占有権を占有権管理部２１_Ｂが有しているか確認する。図８Ａでは、進出路Ｏ_Ｂの占有権は車両Ｖ_４が有しているので、進入権管理部１２_Ａは車両Ｖ_０の要求を保留する。従って、車両Ｖ_０は進入権管理部１２_Ａから進入権付のトークンＴを付与されるまでは、エリアＡ_Ａに進入できないため、エリアＡ_Ａの手前で停止する。

一方、車両Ｖ_５の走行制御装置は、エリア管理装置１_ＡにエリアＡ_Ａの進入権を要求し、進出路Ｏ_Ｃを行先として通知する。すると、進入権管理部１２_Ａは、進出路Ｏ_Ｃの占有権を占有権管理部２１_Ｃが有しているか確認する。図８Ａでは、進出路Ｏ_Ｃに車両がいないので、占有権は占有権管理部２１_Ｃが保有している。この結果、進入権管理部１２_Ａは、エリアＡ_Ａの進入権付のトークンＴ_１を車両Ｖ_５に送信することを試みる。しかしながら、先行する車両Ｖ_０がエリアＡ_Ａの手前で停止しているため、エリアＡ_Ａへの進入が許可されても、車両Ｖ_５は車両Ｖ_０が障害となりエリアＡ_Ａに進入することができない。

そこで、本実施例では、車両Ｖ_５が、図８Ｂの一点鎖線で示す経路の一部を逆走し、車両Ｖ_０を回避しつつ、進出路Ｏ_Ｃに移動できるようにした。これを実現するため、本実施例の進入権管理部１２_Ａは、進出路Ｏ_Ｄの占有権の有無、および、エリアＡ_Ｄの進入権の有無も併せて確認することとした。図８Ｂでは、進出路Ｏ_Ｄを管理する進出路管理装置２_Ｄの占有権管理部２１_Ｄが占有権を保有しており、エリアＡ_Ｄを管理するエリア管理装置１_Ｄの進入権管理部１２_Ｄが進入権とトークンＴ_４を保有しているため、エリアＡ_Ａの進入権管理部１２_Ａは、占有権管理部２１_Ｄに進出路Ｏ_Ｄの占有権を車両Ｖ_５に付与するよう指示し、また、進入権管理部１２_ＤにエリアＡ_Ｄの進入権付のトークンＴ_４を車両Ｖ_５に付与するよう指示する。

この結果、車両Ｖ_５には、進出路Ｏ_Ｄの占有権と、エリアＡ_Ｄの進入権が付与されるので、車両Ｖ_５は、車両Ｖ_０を回避しつつ、進出路Ｏ_Ｄ、エリアＡ_Ｄの順に走行することで交差点内に進入することができる。そして、車両Ｖ_５がエリアＡ_Ｄに進入した際に、進出路Ｏ_Ｄの占有権を占有権管理部２１_Ｄに返却し、エリアＡ_Ｄの進入権を進入権管理部１２_Ｄに返却する。また、車両Ｖ_５は、エリアＡ_Ａの進入権付きのトークンＴ_１を進入権管理部１２_Ａに返却するとともに、予約権付のトークンＴ_４を進入権管理部１２_Ａに送信することで、エリアＡ_Ａの進入権を再度要求する。車両Ｖ_５から予約権付のトークンＴ_４を受信した進入権管理部１２_Ａは、先に受信したトークンＴ_１を進入権管理部１２_Ｂに送信する。また、進入権管理部１２_Ａは、エリアＡ_Ａの進入権を付加したトークンＴ_４を車両Ｖ_５に送信する。これにより、車両Ｖ_５は滞りなく交差点内を走行し、進出路Ｏ_Ｃに向かうことができる。

なお、交差点への進入を保留していた車両Ｖ_０は、進出路Ｏ_Ｂの占有権が占有権管理部２１_Ｂに返却され、エリアＡ_Ａの進入権を進入権管理部１２_Ａが保有している状態となった場合に、進入権管理部１２_Ａから進入権が付与され、交差点内に進入することができる。

本実施例によれば、以上の動作を継続的に繰り返すことにより、交差点の手前で停止している先行車が交差点への進入の障害となる場合でも、後続車を交差点内に進入させることができる。

次に、図９から図１１を用いて、本発明の実施例３の交通流制御システムについて説明する。なお、上記の実施例との共通点は重複説明を省略する。

本実施例では、図９に示すように、各進出路Ｏ内や各エリアＡ内の移動体を検知する移動体検知部１４、２３を設けている。例えば、エリアＡ_Ａ内の移動体を検知するために、移動体検知部１４_Ａを設けており、進出路Ｏ_Ａ内の移動体を検知するために、移動体検知部２３_Ａを設けている。なお、各々の移動体検知部は、外界センサを用いて対象領域内の移動体を検知するものであれば良く、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダなどの外界センサの出力を処理し移動体を検知できるものであれば、その方式を問わない。

図１０は、本実施例の交通流制御システム１０の機能ブロック図である。ここに示すように、本実施例では、移動体検知部１４をエリア管理装置１の一要素として扱い、移動体検知部２３を進出路管理装置２の一要素として扱っている。これらの移動体検知部が、各進出路Ｏや各エリアＡ内の移動体を検知することで、占有権と進入権のみで交通流を管理していた実施例１、２と比較し、安全性がより向上する。

例えば、車両自身の自己位置推定では誤差が生じることが多々あり、それが原因で進入権を付与されていないエリアＡに車両が進入したり、車両が進出路Ｏにいるにも関わらず、その進出路Ｏを離脱したと誤解して、占有権を返却したりしてしまう事象が起きる可能性がある。このような状況下では、同一領域内に意図せず複数台の車両が進入してしまい、衝突してしまう可能性が生じるが、各領域を検知する移動体検知部を設けた本実施例の構成により、車両同士の衝突リスクを軽減することが可能である。

例えば、図１１では、車両Ｖ_０がエリアＡ_Ａの進入権を進入権管理部１２_Ａに要求しているが、車両Ｖ_０の行先である進出路Ｏ_Ｂの占有権が車両Ｖ_４に送信されているため、進入権管理部１２_Ａは車両Ｖ_０のエリアＡ_Ａへの進入を許可していない。従って、本来であれば、車両Ｖ_０はエリアＡ_Ａに進入していないはずであるが、図１１では、車両Ｖ_０の自己位置推定の精度不足や停止制御異常により、車両Ｖ_０がエリアＡ_Ａに少し侵入している。

ここで、エリアＡ_Ｄを走行中の車両Ｖ_６は、エリアＡ_Ａへの進入を計画し、エリアＡ_Ｄの進入権を進入権管理部１２_Ｄに返却し、予約権付のトークンＴ_１を進入権管理部１２_Ａに送信するとともに、エリアＡ_Ａの進入権を要求している。この場合、進入権管理部１２_ＡはエリアＡ_Ａの進入権とトークンＴ_１を有しているので、本来であれば、車両Ｖ_６に進入権付のトークンＴ_１を送信することができる。しかしながら、エリアＡ_Ａ内の移動体を検知する移動体検知部１４_Ａは、車両Ｖ_０が誤ってエリアＡ_Ａ内に侵入していることを検知しており、進入権管理部１２_Ａはこの情報を共有しているので、進入権管理部１２_Ａは、車両Ｖ_０と車両Ｖ_６の衝突を回避すべく、進入権とトークンＴの双方有しているにも関わらず、車両Ｖ_６への進入権付のトークンＴの送信を保留する。これにより、交差点内の交通流の一時的な悪化を招くことになるが、車両Ｖ_０と車両Ｖ_６の衝突は回避されるので、長期的な視点での交通流悪化を回避することができる。

なお、本実施例においては、各エリア管理装置１、各進出路管理装置２は、移動体検知部が図１１に例示するような異常を検知した場合、各車両に危険や異常を通知してもよい。

以上、図面を用いて本発明に係る実施例を詳述してきたが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１０ 交通流制御システム、
１ エリア管理装置、
１１ 行先取得部、
１２ 進入権管理部、
１３ 通信部、
１４ 移動体検知部、
２ 進出路管理装置、
２１ 占有権管理部、
２２ 通信部、
２３ 移動体検知部、
Ａ エリア、
Ｉ 進入路、
Ｏ 進出路、
Ｔ トークン、
Ｖ 車両

Claims (13)

1. ラウンドアバウト式の交差点を走行する移動体の交通流を制御する交通流制御システムであって、
   前記交差点を仮想的に分割したエリアごとに設けたエリア管理装置と、
   前記交差点の進出路ごとに設けた進出路管理装置と、を備え、
   前記進出路管理装置は、
   担当する進出路の占有権を管理する占有権管理部と、
   前記移動体または前記エリア管理装置と通信する通信部と、を有し、
   前記エリア管理装置は、
   前記移動体の行先となる進出路を取得する行先取得部と、
   担当するエリアの進入権を管理する進入権管理部と、
   前記移動体、前記進出路管理装置、または、他のエリア管理装置と通信する通信部と、
   を有し、
   前記エリア管理装置の進入権管理部は、前記移動体から担当するエリアの進入権を要求された場合、前記移動体の行先となる進出路を担当する前記進出路管理装置の占有権管理部が占有権を保有しており、かつ、進入権とトークンを保有していれば、前記進入権を付加した前記トークンを前記移動体に送信することを特徴とする交通流制御システム。
2. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記トークンの数は、前記交差点を仮想的に分割した前記エリアの数と同数であることを特徴とする交通流制御システム。
3. 請求項２に記載の交通流制御システムにおいて、
   各エリア管理装置は、原則としてトークンを１つだけ保有でき、前記移動体から送信された予約権付きのトークンに限り、例外的に複数保有できることを特徴とする交通流制御システム。
4. 請求項３に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記エリア管理装置は、前記トークンを保有していた場合、他のトークンを受信した後、元々保有していたトークンを他のエリア管理装置に送信することを特徴とする交通流制御システム。
5. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記移動体が進入を許可されたエリアに進入した場合、前記進入権はそのエリアを担当するエリア管理装置に返却され、前記トークンは次のエリアを担当するエリア管理装置に送信されることを特徴とする交通流制御システム。
6. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記移動体の行先となる進出路を担当する進出路管理装置の占有権管理部は、前記移動体から占有権を要求された場合、前記占有権を前記移動体に送信することを特徴とする交通流制御システム。
7. 請求項６に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記移動体が進入を許可された進出路を離脱した場合、前記占有権はその進出路を担当する進出路管理装置に返却されることを特徴とする交通流制御システム。
8. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記エリア管理装置の進入権管理部は、複数の移動体から担当するエリアの進入権を要求された場合、予約権付きのトークンを送信してきた移動体の要求を優先して、前記進入権を付加した前記トークンを送信することを特徴とする交通流制御システム。
9. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
   前記エリア管理装置の進入権管理部は、
   行先となる進出路が異なる複数の移動体から担当するエリアの進入権を要求された場合であって、先行する移動体に前記進入権を付加した前記トークンを送信できず、後続する移動体に前記進入権を付加した前記トークンを送信できる場合は、
   前記後続する移動体に一時的な逆走を許可し、前記先行する移動体を回避して前記交差点に進入できるよう、前記進出路管理装置の占有権管理部に占有権の付与を指示するとともに、他のエリア管理装置の進入権管理部に進入権の付与を指示することを特徴とする交通流制御システム。
10. 請求項１に記載の交通流制御システムにおいて、
    前記エリア管理装置は、担当するエリア内の移動体を検知する移動体検知部を有しており、該移動体検知部が進入許可を受けていない移動体を担当エリア内で検知した場合は、前記進入権管理部は、進入権を保有していても該進入権を送信しないことを特徴とする交通流制御システム。
11. 請求項１０に記載の交通流制御システムにおいて、
    前記エリア管理装置は、前記移動体検知部が、進入許可を受けていない移動体を担当エリア内で検知した場合は、各移動体に異常発生を通知することを特徴とする交通流制御システム。
12. 請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
    前記エリア管理装置と前記進出路管理装置の全部または一部は、統括管理装置のメモリ上に構成された仮想的な装置であることを特徴とする交通流制御システム。
13. ラウンドアバウト式の交差点を走行する移動体の交通流を制御する交通流制御方法であって、
    前記移動体から前記交差点を仮想的に分割した何れかのエリアの進入権を要求された場合、
    前記移動体の行先となる進出路の占有権を前記移動体に付与可能かを判定するステップと、
    前記占有権を付与可能と判定された場合、前記進入権とトークンも付与可能であれば、前記進入権を付加した前記トークンを前記移動体に送信するステップと、
    を備えることを特徴とする交通流制御方法。

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